Brevet FR3010083A1 — publié le 20150306

- 1 - Procédé pour filtrer une solution de matière plastique dans un solvant La présente invention concerne un procédé pour filtrer une solution de matière plastique dans un solvant. 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 um) 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 décrit un procédé utilisant un tel appareil. L'étape bl décrite ci-dessus est généralement réalisée à l'aide d'une pompe. En ce qui concerne le filtre, celui-ci est avantageusement un filtre de type Nutsche. Ce genre de filtre comprend généralement une cuve, une plaque filtrante, des bras pour agiter la suspension et un mécanisme de décharge du « cake » (filtrat ou insolubles). Dans ce procédé, il est parfois avantageux d'introduire également ou alternativement au décanteur centrifuge susmentionné, le cas échéant, un filtre secondaire positionné juste avant le précipiteur. Ce filtre contient alors avantageusement un élément filtrant rotatif. En ce qui concerne les éléments filtrants mentionnés ci-dessus, on trouve sur le marché des plaques ou des éléments cylindriques de type wedge-wire qui donnent d'excellents résultats avec des solutions de matière plastique comprenant des insolubles. Ce type d'élément filtrant, bien connu de l'homme du métier, comprend des profilés, généralement ayant une section triangulaire, qui sont soudés sur des supports en délimitant entre eux des fentes ayant une section verticale triangulaire dont la « pointe » (qui est en fait aplatie) affleure à la surface filtrante. Des sociétés fabriquant ce type d'élément filtrant (wedge-wire) sont par exemple Trislot et Euroslots kdss. Ces éléments ont une moindre tendance à colmater par rapport à des filtres à mailles classiques de par la géométrie (conique) de leurs fentes. Ce même avantage est présent avec des plaques à trous coniques ayant également une section verticale triangulaire dont la « pointe » affleure à la surface filtrante. - 3 - Toutefois, les impuretés insolubles présentes dans certains déchets de matière plastique ont une géométrie telle (souvent filamenteuse) qu'ils parviennent néanmoins à boucher les fentes/ouvertures coniques : cf les déchets de câbles électriques par exemple, qui comprennent souvent des (morceaux de) filaments de cuivre ; cf aussi les déchets de papier peint, tapis etc. qui contiennent souvent des (morceaux de) fibres. La demande JP 2009-149766 décrit une méthode permettant d'éviter le bouchage d'éléments filtrants utilisés pour des solutions de tels déchets et qui consiste à racler les éléments filtrant à l'aide d'une lame rotative. La présente invention est basée sur la constatation surprenante qu'il n'est pas nécessaire que la lame racle directement les éléments filtrants et qu'au contraire, à condition de prévoir un espace entre la lame et l'élément filtrant qui soit suffisamment faible que pour créer une accumulation d'impuretés insolubles, ce sont celles-ci qui viennent racler l'élément filtrant et avec une efficacité accrue. Par conséquent, la présente invention concerne un procédé pour filtrer une solution de matière plastique dans un solvant et qui contient des particules insolubles, selon lequel : - on fait passer cette solution à travers un élément filtrant ayant une surface filtrante - on passe au moins un racleur à proximité de la surface filtrante de sorte à accumuler des particules insolubles au voisinage du racleur et à balayer substantiellement toute la surface filtrante avec ces particules. 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 dont au moins une est en solution. 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. Avant sa mise en solution, la matière plastique peut se présenter sous une forme quelconque. Il peut par exemple s'agir de déchets de polymérisation, de compoundage ou de mise en oeuvre, éventuellement à l'état liquide ou pâteux, - 4 - éventuellement même en solution dans un solvant. Il peut également s'agir 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 ; on peut notamment utiliser 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). Les insolubles généralement contenus dans la solution (et généralement présents dans les articles susmentionnés) peuvent être des (fragments de) renforts (fibres, charges diverses), des "accessoires" tels qu'oeillets métalliques, étiquettes, conducteurs métalliques etc. ; des matières plastiques d'une autre nature... Ainsi par exemple, des déchets de câbles électriques contiennent généralement du PVC et du cuivre ; des déchets de membranes pour toiture comprennent généralement du PVC et des fibres de PET ; des déchets de blisters pharmaceutiques comprennent généralement plusieurs matières plastiques différentes (PVC et PE typiquement), qui ne sont pas solubles dans les mêmes solvants ; des déchets de papiers peints contiennent souvent du PVC et du papier etc. par définition, ces insolubles sont présents sous forme de particules solides dans la solution. A noter qu'il peut y avoir plusieurs types d'insolubles tels que décrit ci-dessus dans une même solution. La présente invention donne de bons résultats avec une solution de matière plastique obtenue à partir de déchets de câbles électriques. Dans un procédé où le choix du solvant capable de dissoudre la matière plastique est libre (procédé de recyclage par exemple), celui-ci est de préférence sélectionné parmi les liquides ayant un paramètre de solubilité (dont une définition et des valeurs expérimentales figurent dans "Properties of Polymers", 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 - 5 - 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. Selon l'invention, la solution de matière plastique est passée à travers un élément filtrant. Lorsqu'elle est très chargée en insolubles (ce qui est typiquement le cas du filtre primaire susmentionné), cela se fait avantageusement à l'aide d'une pompe à effet vortex. L'élément filtrant peut être sous forme d'une plaque, d'un cylindre ou tambour (cartouche filtrante)... Il est avantageusement muni d'ouvertures (trous, fentes) ayant une section verticale triangulaire et de manière tout particulièrement préférée, dont la « pointe » affleure à la surface filtrante. De manière tout particulièrement préférée, il est de type wedge-wire. Selon l'invention, au moins un racleur est passé à proximité de la surface filtrante. Par « racleur », on entend un objet de forme généralement allongée (tel qu'un bras, une lame, une tôle...) qui s'étend de préférence radialement du centre de l'élément filtrant vers sa périphérie et qui est soumis à un mouvement de rotation autour d'un axe passant par ledit centre. Cet objet peu éventuellement être une tôle fixée sur au moins une des pales d'un agitateur (lorsque le filtre en est muni, ce qui est fréquemment le cas). Si nécessaire, plusieurs racleurs peuvent être utilisés dont la géométrie et l'emplacement sont de préférences tels que substantiellement toute la surface filtrante est nettoyée, c.à.d. au moins 90% de la surface et si possible : son entièreté. Par « à proximité », on entend que le racleur n'est pas en contact direct avec l'élément filtrant mais qu'il y a un espace/une fente, de préférence de hauteur constante, entre le racleur et la surface filtrante, cette hauteur étant de préférence comprise entre 0.5 et 30 mm, de préférence entre 1 et 15 mm. Pour éviter les frictions et les problèmes d'usure associés, le racleur est de préférence (au moins dans sa couche de surface en contact avec les insolubles) à base de PTFE (polytétrafluoroéthylène parfois appelé Teflon) et de préférence, de PTFE chargé de graphite. Dans une variante, le procédé selon l'invention utilise également une racle (lame, peigne...) comme décrit dans la demande W susmentionnée et dont le contenu à cet effet est incorporé dans la présente demande, et qui est en contact direct avec la surface filtrante. Cette variante permet de couper les particules (filaments généralement) qui seraient malgré tout coincées dans les orifices de - 6 - l'élément filtrant et se faisant, de faciliter leur délogement subséquent. Le procédé selon l'invention est de préférence intégré à un procédé de recyclage de matière plastique tel que décrit ci-dessus. A cet effet, la présente invention concerne également un procédé de recyclage (de fragments) d'articles en matière plastique par dissolution/précipitation, selon lequel avant précipitation de la matière plastique, la solution obtenue par dissolution des (fragments d') articles est filtrée comme décrit précédemment. Les caractéristiques des articles, de la matière plastique, du solvant, de l'élément filtrant, du racleur... sont telles que décrites précédemment. Dans une première variante de l'invention, l'élément filtrant est celui d'un filtre primaire qui filtre la solution de polymère directement issue de la dissolution des fragments d'article dans le solvant. Dans une première sous-variante, ce filtre est situé directement en aval d'un dissolveur où les fragments d'article sont dissous dans le solvant. Ce filtre est de préférence de type Nutsche. Il est de préférence équipé d'un élément filtrant de type wedge-wire. La solution y est de préférence amenée du dissolveur par une pompe à effet vortex. Dans une seconde sous-variante, l'élément filtrant est situé à l'intérieur même du dissolveur. Celui-ci est alors avantageusement muni d'un trou d'homme démontable de l'extérieur et qui maintient l'élément filtrant, qui est de préférence une plaque en forme de disque. Le ou les racleurs qui viennent balayer cette plaque sont alors avantageusement fixés aux pales inférieures de l'agitateur qui est généralement présent dans un dissolveur. L'avantage d'une telle géométrie est de permettre le démontage de la plaque pour pouvoir la nettoyer. En effet, dès lors qu'un dissolveur-filtre est généralement utilisé pour également, in situ, procéder au stripping des insolubles, les orifices de la plaque ont tendance à se boucher. Dans une seconde variante de l'invention, le filtre est un filtre secondaire situé entre un filtre primaire tel que décrit précédemment et un précipiteur. Ce filtre comprend de préférence une cartouche filtrante rotative équipée de wedgewires (ou alternativement: de trous coniques). Il comprend de préférence deux racleurs, de préférence en PTFE chargé de graphite, et une racle directement en contact avec la surface filtrante (comme décrit ci-dessus) de préférence en un matériau moins dur que le matériau constitutif de la cartouche mais plus dur que le matériau constitutif des insolubles. Il s'agit par exemple d'un alliage Cu-Be plus - 7 - dur que le cuivre des déchets de câble mais moins dur que l'acier (généralement Inox 316L) dont est généralement faite la cartouche. Cette combinaison permet à la fois de libérer les fentes/orifices de la cartouche (par les racleurs) et de couper les insolubles (fils de cuivre par exemple) qui y seraient malgré tout coincés. REVENDICATIONS1 - Procédé pour filtrer une solution de matière plastique dans un solvant et qui contient des particules insolubles, selon lequel : - on fait passer cette solution à travers un élément filtrant ayant une surface filtrante - on passe au moins un racleur à proximité de la surface filtrante de sorte à accumuler des particules insolubles au voisinage du racleur et à balayer substantiellement toute la surface filtrante avec ces particules. 2 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la matière plastique est un polymère du chlorure de vinyle (PVC) et le solvant est la MEK (méthyl éthyl cétone). 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément filtrant est muni d'ouvertures ayant une section verticale triangulaire dont la pointe affleure à la surface filtrante. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le racleur est une tôle fixée sur au moins une des pales d'un agitateur. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le racleur est en PTFE chargé de graphite. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise également une racle en contact direct avec la surface filtrante. 7 - Procédé de recyclage d'articles en matière plastique par dissolution/précipitation, selon lequel avant précipitation de la matière plastique, la solution obtenue par dissolution d'article(s) ou de fragments d'article(s) est filtrée par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8 - Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'élément filtrant est celui d'un filtre primaire qui filtre la solution de polymère directement- 9 - issue de la dissolution du ou des article(s) ou des fragments d'article(s) dans un dissolveur. 9 - Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'élément filtrant est situé à l'intérieur même du dissolveur qui est de préférence muni d'un trou d'homme démontable de l'extérieur et qui maintient l'élément filtrant. - Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'élément filtrant est celui d'un filtre secondaire situé entre un filtre primaire filtrant la solution de polymère directement issue de la dissolution, et un précipiteur.