Brevet FR3010086A1 — publié le 20150306

- 1 - Procédé pour dissoudre un article en matière plastique La présente invention concerne un procédé pour dissoudre ou article ou des fragments d'article en matière plastique, ainsi qu'un procédé de 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 - 2 - dissolveur bl : 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, dont le contenu est introduit par référence dans la présente demande, décrit un procédé utilisant un tel appareil pour des articles comprenant des fibres. Dans ce type de procédés, les (fragments d') articles sont dissous (mis en solution) dans un solvant et pour faciliter cette opération, le dissolveur est généralement équipé d'un agitateur. Les solutions de matières plastiques sont souvent visqueuses et inhomogènes, surtout lorsqu'elles contiennent des insolubles (et en particulier, des fibres qui ont tendance à s'agglomérer pour former un « ballot »), ce qui est souvent le cas lorsqu'elles sont obtenues à partir (de fragments) d'articles usagés. Pour ce type de solutions, il existe sur le marché des agitateurs comprenant deux aubes de turbines superposées. La demanderesse a toutefois constaté qu'avec des solutions contenant des fibres insolubles, un couple important est généré au niveau de l'axe qui est transmis au couvercle du dissolveur avec des fissurations et une rupture comme conséquence. Par conséquent, la présente invention concerne un procédé pour dissoudre des fragments d'articles en matière plastique, ledit procédé utilisant un dissolveur équipé d'un agitateur comprenant deux aubes de turbines superposées et entre ces deux aubes, un palier comprenant une pièce d'usure. Il est effectivement nettement moins couteux de devoir remplacer (au moins en partie) une pièce d'usure que de devoir remplacer la cuve du dissolveur, voire le dissolveur en entier. Cette solution est également nettement moins dangereuse étant donné qu'on est généralement en milieu solvant chaud. La matière plastique concernée par la présente invention peut être de toute - 3 - 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). 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. De tels fragments sont de préférence dissous dans un dissolveur-filtre tel que décrit précédemment car il est généralement intéressant d'en récupérer les fibres. 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 - 4 - 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. De préférence, le diamètre de l'axe (ou des morceaux d'axe) sur lequel sont fixés les aubes est plus élevé que la longueur moyenne des fibres, ce qui évite aux dernières de s'entortiller autour dudit axe. Selon l'invention, les (fragments d') articles sont dissous dans un dissolveur c.à.d. une enceinte fermée, de forme de forme généralement cylindrique. Selon l'invention, le dissolveur est muni d'un agitateur comprenant deux aubes de turbines (hélices) superposées. Généralement, celles-ci n'ont pas la même géométrie. Il s'agit de préférence d'hélices submersibles à effet de pompage. Selon l'invention, un palier est apposé entre les deux aubes ou plus précisément : entre les deux partie d'axe supportant chacune une aube. Toujours selon l'invention, le palier comprend une pièce d'usure c.à.d. une pièce qui va reprendre les efforts générés au niveau dudit palier tout en s'usant progressivement et qui est généralement au moins en partie (généralement au moins dans sa surface en contact avec l'axe) à base d'une matière de faible dureté (moindre que celle de l'axe). Etant donné que les pièces dissolveur sont généralement en acier, des métaux ou alliages moins durs que l'acier sont généralement choisis. Le bronze convient bien par exemple. La pièce d'usure peut avoir une forme quelconque. Toutefois, notamment pour faciliter son démontage/remontage, elle comprend avantageusement deux demi-anneaux en un matériau de faible dureté tel que le bronze (voir ci-dessus). Ces demi-anneaux sont de préférence entourés d'un renfort qui est de préférence fixé à la paroi du dissolveur. Un renfort comprenant un tube convient bien et de préférence, un tube maintenu par des tirants fixés à la paroi du dissolveur et/ou à des baffles présents dans celui-ci. Ces baffles sont généralement des plaques, de préférence en inox et ayant une épaisseur de l'ordre des mm et une largeur de l'ordre des cm. Typiquement, le tube a une longueur appropriée pour maintenir en place le palier à la verticale. De bons résultats ont été obtenus avec une pièce d'usure comprenant deux demi-anneaux en bronze entourés d'un tube maintenu par quatre tirants fixés à la paroi du dissolveur. Dans une telle pièce d'usure, il suffit en fait de remplacer sporadiquement les demi-anneaux en bronze. Pour éviter l'usure de l'axe de l'agitateur, une protection peut être placée entre la pièce d'usure et celui-ci. Il peut par exemple s'agir d'une chemise en inox. - 5 - 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 lesdits (fragments d') articles sont dissous en utilisant un procédé tel que décrit ci-dessus. Par « dissolution/précipitation », on entend désigner un procédé où la matière plastique est mise en solution dans un solvant puis précipitée sous forme de particules par injection d'un non solvant et/ou refroidissement et/ou changement de pression. REVENDICATIONS1 - Procédé pour dissoudre un article ou des fragments d'article en matière plastique, ledit procédé utilisant un dissolveur équipé d'un agitateur comprenant deux aubes de turbines superposées et entre ces deux aubes, un palier comprenant une pièce d'usure. 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'article contient des fibres. 4 - Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'article est une bâche à base de fibres de PET enduites de PVC. - Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les aubes sont fixées sur un axe ou des morceaux d'axe dont le diamètre est plus élevé que la longueur moyenne des fibres. 6 - Procédé selon la revendication 5, dans lequel une protection est placée entre la pièce d'usure et l'axe. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce d'usure est au moins dans une partie de sa surface à base d'une matière de faible dureté. 8 - Procédé selon la revendication 7, dans lequel la matière de faible dureté est le bronze. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce d'usure comprend deux demi-anneaux entourés d'un tube maintenu par des tirants fixés à la paroi du dissolveur. - Procédé de recyclage d'article(s) ou de fragments d'article(s) en matière plastique par dissolution/précipitation, selon lequel lesdits articles ou fragments sont dissous en utilisant un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.