Brevet FR3010088A1 — publié le 20150306

- 1 - Procédé batch pour le recyclage d'articles en matière plastique La présente invention concerne un procédé batch pour le recyclage (de fragments) d'articles en matière plastique. Les matières plastiques sont abondamment utilisées sous des formes diverses, principalement à l'état solide, pour la fabrication d'articles variés, souples ou rigides, tels que par exemple des bâches, des tissus enduits et autres éléments pour l'habillage intérieur de véhicules, des tuyaux, des blisters (emballages pharmaceutiques), des châssis de fenêtres ou des câbles électriques à isolation polymérique. Toutefois, il arrive souvent qu'à un moment donné de leur existence, ils soient en solution dans un solvant dont il faut alors les extraire. Ainsi, on est confronté à des solutions de polymère à la fin de certains procédés de polymérisation (dits "en solution"), au cours de certains procédés de recyclage, lors du nettoyage de certaines installations de fabrication d'objets ou de peintures à base de polymères... Ainsi, différents procédés de recyclage de matières plastiques basés sur une dissolution au moyen de solvants organiques ont été proposés. La demande de brevet EP 945481 au nom de la demanderesse propose par exemple un procédé de recyclage d'un article à base d'au moins un polymère du chlorure de vinyle, selon lequel : (a) l'article est déchiqueté en fragments d'une dimension moyenne de 1 cm à 50 cm au cas où il excéderait ces dimensions ; (b) les fragments d'article, secs, sont mis en contact avec un solvant capable de dissoudre le polymère, substantiellement anhydre, formant avec l'eau un azéotrope (MEK de préférence); (c) on provoque la précipitation du polymère dissous dans le solvant par injection de vapeur d'eau dans la solution ainsi obtenue, ce qui provoque en outre l'entraînement de l'azéotrope solvant-eau et laisse ainsi subsister un mélange essentiellement constitué d'eau et de particules solides de polymère; (d) on recueille les particules de polymère. Un tel procédé comprend généralement également au moins une des étapes suivantes : al : les fragments d'articles sont alimentés d'un silo de stockage vers un dissolveur - 2 - b1 : la solution de polymère est alimentée du dissolveur vers un filtre primaire séparant les insolubles de grande taille (typiquement des renforts ou accessoires ayant au moins une dimension > 150 ùm) de la solution de polymère b2 : les insolubles sont de préférence traités pour en ôter les traces de polymère et de solvant résiduaire, ce qui peut se faire par stripping à la vapeur b3 : la solution de polymère est envoyée vers un précipiteur moyennant passage préalable dans un décanteur centrifuge pour en ôter les insolubles de plus petite taille cl : les particules de polymère issues du précipiteur sont séparées de l'eau et amenées vers un sécheur à l'aide d'une pompe. Selon le type d'insolubles contenu dans l'article à recycler, il peut être intéressant d'opérer les étapes b, bl, b2 et b3 dans un même réacteur, qui est alors un dissolveur-filtre. La demande EP 2276801 au nom de la demanderesse, dont le contenu est introduit par référence dans la présente demande, décrit un procédé utilisant un tel appareil pour des articles comprenant des fibres. Ce procédé consiste à d'abord découper l'article en fragments qui sont dissous dans un solvant; à récupérer les fibres de la solution; à les laver avec du solvant; et enfin, à leur appliquer un stripping à la vapeur. De préférence, toutes ces étapes sont effectuées dans le dissolveur-filtre susmentionné. Et pour l'étape de lavage du filtre, du solvant chaud est généralement utilisé, solvant qui après ledit lavage est de préférence stocké dans un réservoir tampon pour pouvoir être ré-utilisé pour la dissolution au batch suivant. Dans un tel procédé, le solvant utilisé tant pour la dissolution que pour le lavage est généralement chauffé à l'aide d'un échangeur de chaleur utilisant de préférence la vapeur disponible sur le site. Cet échangeur a toutefois tendance à se boucher par des (fragments de) fibres en cours d'utilisation. De même, le milieu filtrant utilisé pour retenir les fibres dans le fond du dissolveur-filtre après dissolution, a également tendance à se boucher en cours d'utilisation mais cette fois avec du PVC qui a tendance à précipiter dans cette zone où la température est souvent trop basse. Or, une injection directe de vapeur n'y est pas possible sous peine de précipiter la matière plastique. La demanderesse a dès lors eu l'idée de recourir à une double enveloppe sur ces éléments de sorte à ce qu'ils puissent être chauffés par injection de vapeur dans ladite double-enveloppe. Par conséquent, la présente invention un procédé batch pour le recyclage d'articles en matière plastique contenant des fibres, selon lequel : - 3 - - (des fragments de) ces articles sont dissous dans un solvant pour la matière plastique à l'intérieur d'un dissolveur-filtre comprenant une enceinte fermée et un filtre - la solution ainsi obtenue est éliminée de l'enceinte tandis que les fibres sont retenues sur le filtre - les fibres sont lavées à l'aide de solvant frais et la solution de lavage ainsi obtenue est stockée dans un réservoir tampon pour pouvoir être utilisée à la dissolution d'un batch suivant caractérisé en ce que le dissolveur-filtre et/ou le réservoir tampon est équipé d'une double enveloppe. La matière plastique concernée par la présente invention peut être de toute nature. Il peut s'agir d'un polymère apolaire, tel qu'un polymère de l'éthylène (PE) ou du propylène (PP) ; les polymères du styrène tels que le PS (polystyrène) l'ABS (terpolymère acrylonitrile-butadiène-styrène). Il peut également s'agir d'un polymère polaire tel qu'un polymère du chlorure de vinyle (PVC) ou du chlorure de vinylidène (PVDC), ou un copolymère d'éthylène et d'alcool polyvinylique (EVOH). Il peut également s'agir d'un mélange de telles matières plastiques. De bons résultats ont été obtenus avec le PVC. Par PVC, on entend désigner tout homo- ou copolymère contenant au moins 50 % en poids de chlorure de vinyle. Selon l'invention, la matière plastique se présente sous la forme de fragments généralement obtenus à partir d'articles solides (sous la forme de tuyaux souples ou rigides, de récipients, de feuilles pour le revêtement des sols, de bâches, de châssis de fenêtres, de gaines d'isolation de câbles électriques, etc.) comprenant un ou plusieurs additifs usuels tels que par exemple plastifiants, stabilisants, antioxydants, agents ignifugeants, pigments, matières de charge, etc., y compris des fibres de renforcement. Ces fibres peuvent être de toute nature, naturelles ou synthétiques ; elles peuvent notamment être des fibres de verre, de cellulose ou de matière plastique, telles que des fibres de polyester et en particulier, de fibres de polyéthylène-téréphtalate (PET). Ces additifs sont généralement insolubles dans le solvant. L'invention donne de bons résultats avec des fragments contenant des fibres, en particulier des fibres de PET tels que ceux issus de la découpe de bâches et de préférence, de bâches à base de fibres de PET enduites de PVC. Le solvant pour dissoudre la matière plastique est de préférence sélectionné parmi les liquides ayant un paramètre de solubilité (dont une définition et des valeurs expérimentales figurent dans "Properties of Polymers", - 4 - D.W. Van Krevelen, Edition de 1990, pp.200-202, ainsi que dans "Polymer Handbook", J. Brandrup and E.H. Immergut, Editors, Second Edition, p.IV-337 à IV-359) voisin du paramètre de solubilité de la matière plastique à dissoudre et/ou présentant des interactions fortes avec celui-ci (liens hydrogènes par exemple). Le terme « voisin » équivaut généralement à « ne s'écartant pas de plus de 6 unités ». Il s'agit en général d'un solvant organique, de préférence polaire tel que la MEK (méthyl éthyl cétone), qui donne de bons résultats avec de nombreux polymères et en particulier, avec les polymères halogénés tels que le PVC. Il est entendu que par solvant, on entend aussi bien des substances simples que des mélanges de substances. En particulier, dans le cas d'un procédé de recyclage travaillant en continu et/ou en boucle fermé, le solvant peut être un flux de liquide recyclé et peut contenir une certaine quantité de non solvant. Généralement, la solution de matière plastique éliminée de l'enceinte est traitée pour en récupérer ladite matière plastique, généralement par addition d'un non solvant et/ou diminution de température et/ou de pression. De préférence, un non solvant est utilisé. Le non solvant utilisé dans le procédé selon cette variante de l'invention présente en général un paramètre de solubilité différent de celui du polymère à récupérer et ne présentant pas d'interaction forte avec lui. Le terme « différent » signifie généralement que la différence entre les paramètres de solubilité du non solvant et du polymère excède 4, voire 6 unités. Un non solvant qui convient bien (car présentant un paramètre de solubilité fort différent de celui de la plupart des polymères et étant avantageux d'un point de vue environnemental) est l'eau, en particulier quand le polymère à récupérer est une résine ABS, un polymère du styrène ou le PVC. Par ailleurs, de nombreux déchets de matière plastique contiennent une quantité non négligeable d'eau qui va donc se retrouver également dans le milieu et donc, de ce point de vue, le choix de l'eau comme non solvant est également judicieux. De préférence, lorsque le solvant présente un azéotrope avec l'eau, cette eau est injectée sous forme de vapeur et procède à l'entraînement de l'azéotrope solvant-eau et laisse ainsi subsister un mélange essentiellement constitué d'eau et de particules solides de polymère, comme décrit dans la demande EP 945481 susmentionnée. La variante selon laquelle le non solvant est de la vapeur d'eau est particulièrement avantageuse dans le cadre de l'invention dès lors que la présence de vapeur sur le site de production permet à la fois d'assurer le chauffage de la double enveloppe et de précipiter la matière plastique. - 5 - Selon l'invention, alors que la solution de matière plastique est éliminée de l'enceinte du dissolveur-filtre, les fibres sont elles retenues sur le filtre. Elles contiennent généralement des résidus de solution en une quantité de l'ordre des % en poids, voire des 10aines de %. Selon l'invention, elles sont lavées avec du solvant « frais » (exempt de matière plastique), de préférence par mise en suspension dans celui-ci et en agitant ladite suspension et/ou en faisant circuler du solvant à travers, comme décrit dans la demande EP 2276801 susmentionnée. Selon l'invention, la solution de lavage qui en résulte est stockée dans un réservoir dit « tampon » pour pouvoir être ré-utilisée dans le batch suivant pour dissoudre des (fragments d') articles. Selon l'invention, le dissolveur-filtre et/ou le réservoir tampon est équipé d'une double enveloppe qui a pour but de permettre le chauffage par apport calorifique, de préférence par injection d'un fluide caloporteur (vapeur d'eau de préférence) dans ladite double-enveloppe. Par « double enveloppe », on entend une paroi en forme de calotte définissant un volume interne séparé de celui de l'enceinte du dissolveur-filtre ou du réservoir tampon et qui ne communique pas avec lui. Généralement, ce volume est externe à celui de l'enceinte et entoure au moins une partie de celle-ci. REVENDICATIONS1 - Procédé batch pour le recyclage d'articles en matière plastique contenant des fibres, selon lequel : - (des fragments de) ces articles sont dissous dans un solvant pour la matière plastique à l'intérieur d'un dissolveur-filtre comprenant une enceinte fermée et un filtre - la solution ainsi obtenue est éliminée de l'enceinte tandis que les fibres sont retenues sur le filtre - les fibres sont lavées à l'aide de solvant frais et la solution de lavage ainsi 10 obtenue est stockée dans un réservoir tampon pour pouvoir être utilisée à la dissolution d'un batch suivant caractérisé en ce que le dissolveur-filtre et/ou le réservoir tampon est équipé d'une double enveloppe. 2 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la matière plastique est un polymère du chlorure de vinyle (PVC). 15 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les articles sont des bâches. 4 - Procédé selon la revendication 3, dans lequel les bâches sont à base de fibres de PET enduites de PVC. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 20 lequel le solvant est la MEK (méthyl éthyl cétone). 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution de matière plastique éliminée de l'enceinte est traitée pour en récupérer ladite matière plastique. 7 - Procédé selon la revendication 6, dans lequel un non solvant est utilisé 25 pour précipiter la matière plastique. 8 - Procédé selon la revendication 7, dans lequel le non solvant est de la vapeur d'eau.-7 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la double enveloppe permet le chauffage grâce à l'injection de vapeur d'eau en son sein.