Brevet FR3144995A1 — publié le 20240719

Un procédé pour recycler un composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) comprend les étapes de : (a) mélange d'un composite polymère et d'un premier agent de glycolyse préchauffé de façon que soit obtenu un prémélange, le composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) ; (b) chauffage du prémélange à une température située dans la plage allant de 180°C à 240°C de façon que soit obtenu un prémélange liquéfié ; (c) soumission du prémélange liquéfié à un traitement de dégradation de façon que soit obtenu un mélange de polyols ; et (d) soumission du mélange de polyols et d'un deuxième agent de glycolyse à un traitement de transfert de chaleur, de façon que soient obtenus un mélange de polyols refroidi, et un deuxième agent de glycolyse préchauffé. Référence : [Fig 1] PROCEDE POUR RECYCLER UN COMPOSITE POLYMERE CONTENANT DES DECHETS DE POLYURETHANE ET DES DECHETS DE POLY(TEREPHTALATE D'ETHYLENE) Le présent exposé concerne un procédé pour recycler un composite polymère, et plus particulièrement un procédé pour recycler un composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène). Les produits faits à partir de composites polymères contiennent généralement divers types de matériaux polymères organiques tels qu'un copolymère d'acrylonitrile-butadiène-styrène, un copolymère d'éthylène-acétate de vinyle, un polypropylène, un poly(chlorure de vinyle), un polystyrène, un caoutchouc naturel, un polyuréthane, un polyester, un polycarbonate, un polyamide, le coton, un cuir, un bois, etc., et contiennent aussi des matériaux inorganiques tels qu'un métal, un verre, etc., en conséquence de quoi le traitement de recyclage des déchets de tels produits, après leur utilisation, devient plutôt complexe, consommateur d'énergie, et s'accompagne de problèmes tels qu'une régénération lente, une production aisée d'odeurs, etc. Par conséquent, les produits faits de composites polymères sont souvent traités comme des ordures, qui sont soumises à une incinération ou un enfouissement, et sont difficiles à recycler. Parmi les matériaux polymères organiques susdits, le polyuréthane est largement utilisé pour la préparation de mousses, films, revêtements, composants de chaussures, composants élastiques étanches à l'eau, et autres produits, tandis qu'un polyester tel qu'un poly(téréphtalate d'éthylène) est largement utilisé pour la fabrication de fibres d'étoffes, films, produits moulés par injection, et autres produits. La demande de brevet d'invention taiwanais N° TW 202222941 A divulgue un procédé pour recycler des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène), qui comprend une glycolyse chimique (traitement en discontinu), un moulage par adhérence, une coulée et un remplissage avec infusion, ainsi que d'autres traitements, et la conception de produits contenant une combinaison de polyuréthane et de poly(téréphtalate d'éthylène), de sorte que la pollution due aux déchets et le gaspillage des ressources puissent être fortement réduites. Les produits sur le marché revendiquant une recyclabilité de 100 % signifient que les matières premières utilisées pour fabriquer ces produits proviennent entièrement de déchets recyclés, et non pas que ces produits peuvent être complètement recyclés. Par conséquent, un objet du présent exposé est de mettre à disposition un procédé pour recycler un composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) pouvant pallier au moins l'un des inconvénients de la technique antérieure. Conformément au présent exposé, le procédé comprend les étapes de : (a) mélange d'un composite polymère et d'un premier agent de glycolyse préchauffé de façon que soit obtenu un prémélange ; le composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) ; (b) chauffage du prémélange à une température située dans la plage allant de 180°C à 240°C de façon que soit obtenu un prémélange liquéfié ; (c) soumission du prémélange liquéfié à un traitement de dégradation de façon que soit obtenu un mélange de polyols ; et (d) soumission du mélange de polyols et d'un deuxième agent de glycolyse à un traitement de transfert de chaleur, de façon que soient obtenus un mélange de polyols refroidi et un deuxième agent de glycolyse préchauffé. Conformément à certains modes de réalisation, le procédé présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - dans l'étape (a), le premier agent de glycolyse préchauffé a une température située dans la plage allant de 60°C à 80°C. - dans l'étape (d), le deuxième agent de glycolyse a une température située dans la plage allant de 0°C à 50°C. - le mélange de polyols refroidi obtenu dans l'étape (d) a une température située dans la plage allant de 65°C à 85°C. - le composite polymère est exempt de polymères vinyliques, de polycarbonates, de polyamides, de polysiloxanes, de fibres naturelles, de métaux, et de verre. - dans l'étape (a), le premier agent de glycolyse préchauffé est un polyol préchauffé choisi dans le groupe constitué par l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le propylèneglycol, le butylèneglycol, un polyéther-polyol, un polyester-polyol, la lignine, et leurs combinaisons. - dans l'étape (d), le deuxième agent de glycolyse est un polyol choisi dans le groupe constitué par l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le propylèneglycol, le butylèneglycol, un polyéther-polyol, un polyester-polyol, la lignine, et leurs combinaisons. - dans l'étape (c), le traitement de dégradation est mis en œuvre en utilisant une extrudeuse double vis. - après la mise en œuvre de l'étape (a) et avant la mise en œuvre de l'étape (b), une étape (a') d'addition d'un catalyseur au prémélange est mise en œuvre. - dans l'étape (c), le mélange de polyols est obtenu par addition d'un additif modificateur au prémélange liquéfié pour dégrader le prémélange liquéfié. - après la mise en œuvre de l'étape (d), une étape (e) de soumission du mélange de polyols refroidi à un traitement de durcissement et de moulage utilisant un agent durcisseur est mise en œuvre. Description détaillée D'autres caractéristiques et avantages du présent exposé apparaîtront de façon évidente dans la description détaillée qui suit du ou des modes de réalisation en référence aux dessins joints. Il convient de noter que diverses caractéristiques peuvent ne pas être dessinées à l'échelle. La est un diagramme de flux illustrant un mode de réalisation d'un procédé pour recycler un composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) conformément au présent exposé. Avant que le présent exposé soit décrit plus en détail, il convient de noter que s'il est fait ici référence à une quelconque publication de la technique antérieure, cette référence ne constitue pas une reconnaissance du fait que la publication forme une partie des connaissances générales communes dans le domaine de la technique, à Taiwan ou dans n'importe quel autre pays. Pour les besoins de ce fascicule, il sera clairement compris que le mot "comprenant" signifie "incluant, mais sans s'y limiter", et que le mot "comprend" a une signification correspondante. Sauf mention contraire, tous les termes techniques et scientifiques utilisés ici ont la signification couramment comprise par l’homme du métier de la technique à laquelle appartient le présent exposé. L'homme du métier reconnaîtra de nombreux procédés et matériaux similaires ou équivalents à ceux décrits ici, qui pourraient être utilisés dans la mise en pratique du présent exposé. D'ailleurs, le présent exposé n'est en aucune façon limité aux procédés et matériaux décrits. En référence à la , un mode de réalisation d'un procédé pour recycler un composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) conformément au présent exposé comprend les étapes (a) à (d) suivantes. Dans l'étape (a), un composite polymère et un premier agent de glycolyse préchauffé sont mélangés afin que soit obtenu un prémélange. Le composite polymère contient les déchets de polyuréthane et les déchets de poly(téréphtalate d'éthylène). Dans l'étape (b), le prémélange est chauffé à une température située dans la plage allant de 180°C à 240°C de façon que soit obtenu un prémélange liquéfié. Dans l'étape (c), le prémélange liquéfié est soumis à un traitement de dégradation de façon que soit obtenu un mélange de polyols. Dans l'étape (d), le mélange de polyols et un deuxième agent de glycolyse sont soumis à un traitement de transfert de chaleur, de façon que soient obtenus un mélange de polyols refroidi et un deuxième agent de glycolyse préchauffé. Dans certains modes de réalisation, dans l'étape (a), le premier agent de glycolyse préchauffé a une température située dans la plage allant de 60°C à 80°C. Dans certains modes de réalisation, dans l'étape (d), le deuxième agent de glycolyse a une température située dans la plage allant de 0°C à 50°C. Dans certains modes de réalisation, le mélange de polyols refroidi obtenu dans l'étape (d) a une température située dans la plage allant de 65°C à 85°C. Dans certains modes de réalisation, le composite polymère est exempt de polymères vinyliques, de polycarbonates, de polyamides, de polysiloxanes, de fibres naturelles, de métaux, et de verre. Dans certains modes de réalisation, dans l'étape (a), le premier agent de glycolyse préchauffé est un polyol préchauffé (c'est-à-dire un composé organique contenant une pluralité de groupes hydroxyle). Le polyol préchauffé peut être un polyol sous forme de petite molécule, un polymère polyol, ou des combinaisons de ceux-ci. Dans certains modes de réalisation, le polyol sous forme de petite molécule est choisi dans le groupe constitué par l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le propylèneglycol, le butylèneglycol, et leurs combinaisons. Dans certains modes de réalisation, le polymère polyol est choisi dans le groupe constitué par un polyéther-polyol, un polyester-polyol, la lignine, et leurs combinaisons. Dans un mode de réalisation illustratif, le premier agent de glycolyse préchauffé est le diéthylèneglycol préchauffé. Dans certains modes de réalisation, dans l'étape (d), le deuxième agent de glycolyse soumis au traitement de transfert de chaleur est un polyol du même type que le polyol préchauffé de l'étape (a) tel que mentionné dans ce qui précède. Il convient de noter que le deuxième agent de glycolyse préchauffé obtenu dans l'étape (d) peut être renvoyé et soumis à l'étape (a) pour être mélangé avec le composite polymère de façon à être recyclé. Dans certains modes de réalisation, dans l'étape (c), le traitement de dégradation est mis en œuvre en utilisant une extrudeuse double vis. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, après la mise en œuvre de l'étape (a) et avant la mise en œuvre de l'étape (b), une étape (a') d'addition d'un catalyseur au prémélange. Dans un mode de réalisation illustratif, le catalyseur est l'acétate de zinc. Conformément au présent exposé, dans l'étape (c), le mélange de polyols peut être obtenu par l'addition d'un additif modificateur au prémélange liquéfié pour dégrader le prémélange liquéfié. Dans un mode de réalisation illustratif, l'additif modificateur est une résine époxy. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, après la mise en œuvre de l'étape (d), une étape (e) de soumission du mélange de polyols refroidi à un traitement de durcissement et de moulage utilisant un agent durcisseur. Dans certains modes de réalisation, le traitement de durcissement et de moulage est mis en œuvre par coulée de l'agent durcisseur et du mélange de polyols refroidi. Dans un mode de réalisation illustratif, l'agent durcisseur est un isocyanate. Le présent exposé sera décrit au moyen des exemples qui suivent. Il convient toutefois de comprendre que les exemples qui suivent ont uniquement un but d'illustration et ne devraient pas être compris comme limitant le présent exposé en pratique. Exemple 1 Le procédé de l'Exemple 1 a été mis en œuvre par soumission d'un composite polymère aux étapes (a) à (e) du mode de réalisation du procédé pour recycler un composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) du présent exposé tel que décrit dans ce qui précède. Dans l'étape (a), 225 kg de diéthylèneglycol (servant de premier agent de glycolyse préchauffé et acheté chez Oriental Union Chemical Corporation), recyclés et préchauffés à une température de 75°C, ont été mélangés avec 40 kg de déchets d'élastomère de polyuréthane, 35 kg de déchets de mousse flexible de polyuréthane et 200 kg de déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) (servant ensemble de composite polymère), de façon à obtenir un prémélange. Dans l'étape (a'), mise en œuvre après l'étape (a), 0,085 kg d'acétate de zinc (servant de catalyseur, fabricant : King Yu Chemicals Co., Ltd. ; CAS N° : 5970-46(5) a été ajouté au prémélange. Dans l'étape (b), mise en œuvre après l'étape (a'), le prémélange a été chauffé à une température de 220°C, de façon à obtenir un prémélange liquéfié. Dans l'étape (c), mise en œuvre après l'étape (b), 25 kg de résine époxy (servant d'additif modificateur, fabricant : Epotech Composite Corporation ; N° de catalogue : TFE-TF™ 01) ont été ajoutés au prémélange liquéfié dans une extrudeuse double vis (fabricant : Zenix Industrial Co., Ltd. ; modèle N° : ZPT-77HT) ayant une température de 220°C, opération suivie d'un mélange et d'une extrusion effectués à une vitesse de rotation de 400 t/min et pendant un temps de maintien de 40 minutes, de façon à soumettre le prémélange liquéfié à un traitement de dégradation, ce qui a ainsi donné un mélange de polyols ayant une température de 220°C. Dans l'étape (d), mise en œuvre après l'étape (c), 1000 kg de diéthylèneglycol (servant de deuxième agent de glycolyse, et acheté chez Oriental Union Chemical Corporation) ayant une température de 20°C et le mélange de polyols ont été soumis à un traitement de transfert de chaleur, de façon à obtenir un diéthylèneglycol préchauffé (servant de deuxième agent de glycolyse préchauffé) ayant une température d'environ 75°C et un mélange de polyols refroidi ayant une température d'environ 80°C. Le diéthylèneglycol préchauffé ayant une température d'environ 75°C a ensuite été recyclé pour servir de premier agent de glycolyse préchauffé dans l'étape (a). Dans l'étape (e), mise en œuvre après l'étape (d), un isocyanate (servant d'agent durcisseur, fabricant : BASF ; N° de catalogue : Lupranat® M20S) a été ajouté au mélange de polyols refroidi ayant une température d'environ 80°C par infusion, de sorte que le mélange de polyols refroidi a été soumis à un traitement de durcissement et de moulage dans un moule, ce qui a ainsi donné un produit moulé. Le produit moulé, après utilisation, peut être recyclé pour servir de composite polymère dans l'étape (a). En résumé, dans le procédé pour recycler un composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) selon le présent exposé, par soumission du prémélange liquéfié, formé à partir d'un mélange du composite polymère et du premier agent de glycolyse préchauffé, au traitement de dégradation, et ensuite par soumission du mélange de polyols, obtenu à partir du traitement de dégradation, et du deuxième agent de glycolyse, au procédé de transfert de chaleur de façon que le deuxième agent de glycolyse préchauffé soit recyclé pour servir de premier agent de glycolyse préchauffé, un recyclage continu du composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) permet la fabrication de produits contenant uniquement du polyuréthane et du poly(téréphtalate d'éthylène) (c'est-à-dire que les déchets de polyuréthane et les déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) du composite polymère sont complètement recyclés), ce qui réduit efficacement la consommation d'énergie thermique et les coûts de séparation, de conditionnement et de transport, et augmente fortement le rendement de production du mélange de polyols, en atteignant ainsi les objectifs d'économie d'énergie et de réduction de l'empreinte carbone. Dans la description ci-dessus, dans un but d'explication, de nombreux détails spécifiques ont été énoncés afin d'offrir une compréhension approfondie du ou des modes de réalisation. Il apparaîtra toutefois de façon évidente à l'homme du métier qu’un ou plusieurs autres modes de réalisation peuvent être mis en pratique sans certains de ces détails spécifiques. Il convient également d'apprécier qu'une référence dans tout le fascicule à "un mode de réalisation donné", "un mode de réalisation", un mode de réalisation avec une indication d'un nombre ordinal, et ainsi de suite, signifie qu'une caractéristique, structure ou fonctionnalité particulière peut être incluse dans la mise en pratique de l'exposé. Il convient en outre d'apprécier que, dans la description, diverses caractéristiques sont parfois groupées ensemble dans un seul mode de réalisation, figure ou description de celles-ci dans le but de simplifier la description et de faciliter la compréhension de divers aspects inventifs ; ce qui ne signifie pas que chacune de ces caractéristiques doit être mise en pratique en présence de toutes les autres caractéristiques. En d'autres termes, dans un quelconque mode de réalisation décrit, quand la mise en application d'un ou plusieurs détails spécifiques ou caractéristiques n'affecte pas la mise en application d'un ou plusieurs autres détails spécifiques ou caractéristiques, lesdites une ou plusieurs caractéristiques peuvent être singularisées et mises en pratique seules, sans lesdits un ou plusieurs autres détails spécifiques ou caractéristiques. Il convient en outre de noter qu'un ou plusieurs détails spécifiques ou caractéristiques d'un mode de réalisation peuvent être mis en pratique conjointement avec un ou plusieurs détails spécifiques ou caractéristiques d'un autre mode de réalisation, le cas échéant, dans la mise en pratique de l'exposé. Procédé pour recycler un composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène), le procédé étant caractérisé par les étapes de : (a) mélange d'un composite polymère et d'un premier agent d’alcoolyse préchauffé de façon que soit obtenu un prémélange, le composite polymère contenant des déchets de polyuréthane et des déchets de poly(téréphtalate d'éthylène) ; (b) chauffage du prémélange à une température située dans la plage allant de 180°C à 240°C de façon que soit obtenu un prémélange liquéfié ; (c) addition d'un additif modificateur au prémélange liquéfié puis mise en œuvre d’un traitement de dégradation en utilisant une extrudeuse double vis de façon que soit obtenu un mélange de polyols ; et (d) soumission du mélange de polyols et d'un deuxième agent d’alcoolyse à un traitement de transfert de chaleur, de façon que soient obtenus un mélange de polyols refroidi et un deuxième agent d’alcoolyse préchauffé. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans l'étape (a), le premier agent d’alcoolyse préchauffé a une température située dans la plage allant de 60°C à 80°C. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans l'étape (d), le deuxième agent d’alcoolyse a une température située dans la plage allant de 0°C à 50°C. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange de polyols refroidi obtenu dans l'étape (d) a une température située dans la plage allant de 65°C à 85°C. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le composite polymère est exempt de polymères vinyliques, de polycarbonates, de polyamides, de polysiloxanes, de fibres naturelles, de métaux, et de verre. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans l'étape (a), le premier agent d’alcoolyse préchauffé est un polyol préchauffé choisi dans le groupe constitué par l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le propylèneglycol, le butylèneglycol, un polyéther-polyol, un polyester-polyol, la lignine, et leurs combinaisons. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans l'étape (d), le deuxième agent d’alcoolyse est un polyol choisi dans le groupe constitué par l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le propylèneglycol, le butylèneglycol, un polyéther-polyol, un polyester-polyol, la lignine, et leurs combinaisons. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en outre par, après la mise en œuvre de l'étape (a) et avant la mise en œuvre de l'étape (b), une étape (a') d'addition d'un catalyseur au prémélange. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en outre par, après la mise en œuvre de l'étape (d), une étape (e) de soumission du mélange de polyols refroidi à un traitement de durcissement et de moulage utilisant un agent durcisseur.