INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon l’invention, le procédé peut comprendre une étape préalable de conditionnement de la charge de PVC (non représentée dans les figures 1 et 2) comportant au moins une étape de broyage ou de déchiquetage ou de micronisation de la charge de PVC pour former une charge de PVC sous forme de particules solides telle que définie plus haut, apte à être envoyée à l’étape a) de dissolution. Cette étape préalable de conditionnement peut en outre comprendre une ou plusieurs étapes mentionnées dans la liste non exhaustive suivante : broyage par micronisation, tri, sur tri, lavage, séchage, etc. En fonction de la nature de la charge de PVC traitée, l’étape ou les étapes, ainsi que leurs fréquences et enchaînements possibles, impliquées dans l’étape préalable de conditionnement sont notamment choisies par l’Homme du métier de façon à limiter la quantité d’impuretés d’usage et à réduire la taille des éléments solides composant initialement la charge de PVC.
Grâce à l’invention, la structure réflective présente une première face interne de réflexion de profil parabolique définie par une pluralité de sections paraboliques parallèles au plan du substrat, chaque section parabolique étant définie par une parabole présentant un axe optique et un foyer et s’étendant depuis le sommet de la parabole jusqu’à la droite perpendiculaire à l’axe optique et passant par le foyer.
Ainsi, cette première face interne de réflexion agit comme un miroir parabolique bi-dimensionnel et obéit dans chaque plan parallèle au plan du substrat aux lois d’optique géométrique propres au miroir parabolique.
Ainsi, dans chaque plan parallèle au plan du substrat, la première face interne de réflexion fournit en son foyer (situé sur l’axe optique) une image parfaite d’un point situé à l’infini. Cela signifie que les rayons provenant d’une source de lumière isotrope placée au foyer sont réfléchis (sur cette première face interne de réflexion) parallèlement à l’axe optique. Symétriquement, les rayons lumineux provenant parallèlement à l’axe optique sont réfléchis par la première face interne de réflexion en un point situé au foyer.
L’ensemble des foyers de la pluralité de sections paraboliques définit un segment de droite formant le lieu de foyers de la première face interne de réflexion.
Comme le transducteur photoélectrique comprend une région active configurée pour émettre des ondes lumineuses ou configurée pour recevoir des ondes lumineuses, la région active se comporte comme une source de lumière isotrope ou comme un récepteur de lumière. Par « ondes lumineuses » on entend des ondes ayant au moins une longueur d’onde dans la bande spectrale comprise entre et 200 nm et 1200 nm.
Cette région active est positionnée dans la structure réflective, au niveau d’une partie des foyers de la pluralité de sections paraboliques. Ainsi, la région active présente une face latérale (dite face arrière) orientée vers la première face interne de réflexion et située à proximité du lieu de foyers de celle-ci. Dans chaque plan parallèle au plan du substrat, la région active correspond donc à un point situé au niveau du foyer de la section parabolique. D’après ce qui précède, les rayons lumineux qui en sont issus sont réfléchis par la première face interne de réflexion, parallèlement à l’axe optique. Symétriquement, les rayons lumineux provenant sur la première face interne de réflexion parallèlement à l’axe optique sont réfléchis vers la région active.
Par ailleurs, la structure réflective présente une deuxième face interne et une troisième face interne de réflexion planes, orthogonales au plan du substrat et au plan comportant les axes optiques de la pluralité de sections paraboliques.
Ainsi, la deuxième et la troisième face interne de réflexion agissent comme des miroirs plans disposés à l’avant du miroir parabolique bi-dimensionnel dans un plan perpendiculaire au plan du substrat. Cela signifie que, dans chaque plan parallèle au plan du substrat, les rayons lumineux ayant été réfléchis par la première face interne de réflexion parallèlement à l’axe optique sont réfléchis dans la même direction par l’une ou l’autre des deuxième ou troisième face interne de réflexion. D’après ce qui précède, ces rayons lumineux provenant de l’une ou l’autre des deuxième ou troisième face interne de réflexion sont alors dirigés vers la région active par une nouvelle réflexion sur la première face interne de réflexion.
Le fait que la deuxième face interne et la troisième face interne de réflexion soient situées de part et d’autre du plan comportant les axes optiques au niveau des foyers de la pluralité de sections paraboliques permet que le guide d’onde puisse être accolé à la structure réflective au niveau de la région active. Ainsi, la face de la région active opposée à la face arrière, dite face avant, est accolée ou au moins située à proximité de l’extrémité proximale du guide d’onde.
Il convient d’ajouter que le fait d’utiliser pour la structure réflective un matériau transparent aux rayons lumineux émis ou reçus par la région active permet de réaliser les faces internes de réflexion à partir d’un pilier plein. L’avantage est qu’un tel pilier peut être réalisé en utilisant des techniques de fabrication microélectroniques standard (structuration de couches par exemple). Dit autrement, l’ensemble du système optique est compatible avec des procédés de fabrication microélectroniques.
La combinaison de ces différentes caractéristiques permet donc d’obtenir une interconnexion optique intégrée (ou système optique) dans laquelle le transducteur photo-électrique est efficacement couplé au guide d’onde, cela en augmentant la fraction de la puissance optique transmise au guide d’onde (lorsque le transducteur photo-électrique est une source de lumière) ou au transducteur photoélectrique (lorsque le transducteur photo-électrique est un récepteur de lumière).
Avantageusement, le transducteur photoélectrique comprend une électrode supérieure et une électrode inférieure, l’électrode supérieure étant positionnée sur une face supérieure de la structure réflective à l’aplomb de la zone prédéterminée pour la région active, et présentant des dimensions latérales correspondant aux dimensions prédéterminées pour la région active.
Ainsi positionnée, l’électrode supérieure est située à distance de la région active et de l’extrémité proximale du guide d’onde. Le métal qui la forme n’y engendre pas ou peu de perturbation des rayons lumineux, ce qui diminue les pertes optiques et est favorable à une meilleure efficacité de couplage. Il convient aussi de noter que la position de l’électrode supérieure permet de préserver la transparence de la structure réflective. Par ailleurs, la taille et la position de la région active sont définies par la taille et la position de l’électrode supérieure. Ainsi, aucune opération de gravure sur les flancs du transducteur n’est nécessaire, ce qui permet d’utiliser un procédé de fabrication simple.
Avantageusement, un premier milieu est disposé à l’extérieur de la structure réflective dans un espace adjacent à la première face interne de réflexion et un deuxième milieu est disposé à l’extérieur de la structure réflective et du guide d’onde dans l’espace adjacent à la deuxième face interne de réflexion et dans l’espace adjacent à la troisième face interne de réflexion, le premier et deuxième milieu présentant un indice de réfraction strictement inférieur à l’indice de réfraction du matériau transparent choisi pour la structure réflective.
Ainsi, les faces internes de réflexion sont obtenues par une interface entre deux milieux. L’avantage est que ces faces internes de réflexion sont réalisables à partir d’un pilier plein, de façon simple et compatible avec des procédés standards de fabrication microélectronique.
Selon une première variante de réalisation, le premier milieu est formé d’un matériau diélectrique et le deuxième milieu comprend de l’air.
- un raffinat, composé, au moins en partie, d’une solution polymère purifiée comprenant au moins une résine PVC présentes dans la solution polymère qui alimente l’étape d’extraction par exclusion stérique, est soutiré au point de soutirage R situé entre la colonne 3 et la colonne 4.
[Fig 3] La représente le profil de concentration obtenu dans le cadre de l’Exemple 1, pour une résine PVC et l’additif di-décyl phtalate (DiDP), par simulation tout au long du lit mobile simulé qui comprend 15 lits fixes de gel de silice selon une configuration 6/3/4/2. Par convention, l’injection de l’éluant est situé en amont du lit 1 (et en aval du lit 15). Le profil de concentration de la résine PVC en fonction des lits est représenté par une ligne pleine noire et le profil de concentration de l’additif didécyl phtalate (DiDP) en fonction des lits est représenté par la ligne pointillée.
Terminologie Certaines définitions et/ou précisions sont données ci-dessous, bien que plus de détails sur les objets définis ci-après puissent être donnés plus loin dans la description.
On entend par plastique polychlorure de vinyle, dénommé encore plastique PVC, la combinaison d’un polymère PVC, encore appelé résine PVC, avec divers additifs choisis en fonction des fonctionnalités requises pour le plastique PVC, elles-mêmes choisies en fonction des applications visées.
Le polymère PVC est classiquement issu de la polymérisation radicalaire du chlorure de vinyle (VCM), monomère lui-même obtenu à partir de chlore et d’éthylène. La présente invention permet le traitement de tout type de charge de plastique PVC et le recyclage de tout grade de polymère PVC.
Lesdits additifs entrant dans la composition d’un plastique PVC peuvent être des molécules ou macromolécules organiques ou bien des (nano)particules inorganiques et sont utilisés en fonction des propriétés qu’ils confèrent à la résine PVC. De façon générale et non exhaustive, la formulation d’un plastique PVC fait intervenir au moins une famille d’additifs décrite ci-dessous :
- des stabilisants pour limiter la dégradation des chaînes polymériques par déshydrochloruration et/ou oxydation sous l’effet de la chaleur, de la lumière, de l’oxygène et/ou d’un stress mécanique. La nature de ces stabilisants (composés métalliques (Pb, Sn, Ca, Zn, Cd) ou organiques) est fonction des propriétés requises et donc des applications visées. Nous citons ici quelques exemples de stabilisants fréquemment utilisés par le passé ou actuellement : stéarate de plomb, stéarate dibasique de plomb, phtalate dibasique de plomb, stéarate de zinc, stéarate de calcium, etc., pris seuls ou en mélange. Des co-stabilisants peuvent être également considérés, par exemple des huiles époxydées,
- des plastifiants afin d’induire un comportement souple et une meilleure résistance au choc et au froid du plastique PVC, les plus largement utilisés faisant partie de la famille des phtalates. Ces derniers sont obtenus par réaction entre un anhydride phtalique et des alcools à plus ou moins longues chaînes carbonées et sont composés d’un noyau benzénique et de deux groupements esters carboxyliques placés en position ortho du noyau benzénique. Le phtalate de dioctyle ou de diéthylhexyle (DOP ou DEHP), le phtalate de diisononyle (DINP) et le phtalate de diisodécyle (DIDP) constituent des exemples de phtalates très largement utilisés par le passé ou actuellement. D’autres plastifiants non phtaliques sont aujourd’hui utilisés comme l’adipate de bis(2-éthylhexyle) (DEHA) ou l'ester diisononylique d'acide cyclohexane-1,2-dicarboxylique (DINCH),
- des lubrifiants pour contrôler les forces de frottement intermoléculaires au sein même du polymère (lubrifiants internes comme l’acide stéarique, etc.) ou entre le polymère et les parois métalliques des outils de transformation (lubrifiants externes comme les paraffines, les cires de polyéthylène, etc.),
- des charges inertes ou « fillers », la plupart du temps minérales (CaCO 3 , noir de carbone, Kaolin, etc.), qui jouent le rôle de diluants ou pour améliorer certaines propriétés mécaniques, électriques, thermiques, etc.,
- des colorants et/ou des pigments (TiO 2 , noir de carbone), ces derniers étant insolubles dans le polymère et donc présents sous la forme de particules dispersées dans le plastique PVC,
- des agents antichocs, généralement des polymères (comme les polyacrylates) et copolymères (comme le MBS pour méthacrylate-butadiène-styrène), dont le rôle est de diminuer la fragilité du PVC, en particulier à basse température,
- d’autres adjuvants : anti-oxydants, anti-UV, biocides, antistatiques, retardateurs de flamme, renforts, etc.
On entend par impuretés l’ensemble des éléments autres que les résines PVC constitutives d’une charge plastique en particulier issue de déchets plastiques à base de PVC que se propose de traiter le procédé selon l’invention. Lesdites impuretés correspondent au moins pour partie aux additifs précédemment mentionnés et décrits. D’autres types d’impuretés peuvent être des impuretés d’usage issues du cycle de vie des objets à base de PVC et/ou issues du circuit de collecte et de tri, voire d’opérations de prétraitement des déchets plastiques à base de PVC. Ces impuretés d’usage peuvent être des impuretés de type métalliques, organiques ou minérales. Il peut s’agir de résidus de matériaux (hors plastiques PVC) constitutifs des objets à base de PVC ou d’autres objets ayant été en contact avec les objets à base de PVC, de souillures (nourriture, biomasse, terre/gravats, colle, etc.), etc. Ces impuretés d’usage peuvent ainsi et de façon non exhaustive comprendre du verre, du bois, du carton, du papier, du métal, du caoutchouc, des silicones, des plastiques autres que le PVC (par exemple PET, etc.), des éléments minéraux, etc. Les éventuels produits de dégradation des additifs formés au cours du temps durant la durée de vie du produit à base de PVC sont également considérés comme des impuretés.
Dans la présente description, l’expression « flux de polymère PVC purifié » représente le produit principal et valorisable obtenu après traitement d’une charge plastique en particulier issue de déchets plastiques à base de PVC par le procédé selon l’invention. Il comprend au moins une résine PVC d’un grade donné, de préférence un mélange de résines PVC de même nature chimique mais de grades variables. Le terme « purifié » signifie en particulier que le flux de polymère PVC obtenu à l’issue du procédé selon l’invention comprend des teneurs négligeables ou au moins très faibles, dans tous les cas conformes aux réglementations en vigueur, en impuretés (dont les additifs) telles que décrites ci-dessus et en au moins un solvant tel qu’utilisé selon le procédé de l’invention. Ainsi, plus particulièrement, le flux d’au moins un polymère PVC purifié présente une teneur (teneurs exprimées en pourcentages poids par rapport au poids total du produit final, c’est-à-dire du flux de polymère PVC purifié obtenu) :
- une teneur inférieure à 0,1% poids de phtalates soumis à autorisation par la réglementation REACH en Europe (annexe XIV du règlement (CE) N°1907/2006 du parlement européen et du conseil du 18 décembre 2006), en particulier inférieure à 0,1% poids de phtalates choisis dans la liste constituée par les phtalates suivants : phtalate de dibutyle (DBP), phtalate de dioctyle ou de diéthylhexyl (DOP ou DEHP), phtalate de benzyle et butyle (BBP), phtalate de dibutyle (DBP), phtalate de diisobutyle (DIBP), phtalate de dipentyle (DPP), phtalate de diisopentyle, phtalate de n-pentyle et isopentyle, phtalate de dihexyle, phtalate de bis(2-méthoxyéthyle), seuls ou en mélange,
- une teneur inférieure à 0,1% poids de l’élément plomb, notamment dudit plomb contenu dans les additifs de type stabilisants métalliques évalués dans le cadre de la réglementation REACH et soumis à des restrictions (Annexe XV) détaillées et adoptées entre décembre 2017 et mars 2018 par les comités d'évaluation des risques (RAC ou Risk Assessment Comity) et d'analyse socio-économique (SEAC ou Socio-Economic Analysis Comity) de l'ECHA,
- une teneur inférieure à 0,1% poids, et de préférence inférieure à 0,01% poids, de l’élément cadmium, notamment dudit cadmium contenu dans les additifs de type stabilisants métalliques interdits par la réglementation REACH selon l’amendement de l’Annexe XVII (Règlement 494/2011 du 20 mai 2011),
- plus globalement une teneur inférieure ou égale à 10% poids, de préférence inférieure ou égale à 5% poids, préférentiellement moins de 1,0% poids, de façon encore plus préférée inférieure ou égale à 0,5% poids, voire inférieure ou égale à 0,1% poids, d’impuretés, et
- plus globalement une teneur inférieure ou égale à 10% poids, de préférence inférieure ou égale à 5% poids, préférentiellement inférieure ou égale à 1,0% poids et de façon encore plus préférée inférieure ou égale à 0,1% poids d’au moins un solvant utilisé dans le procédé selon l’invention.
Dans la présente description, l’expression « solution polymère » se réfère à un milieu liquide comprenant un solvant de dissolution et au moins un polymère PVC dissous, c’est-à-dire solvaté et dispersé, dans ledit solvant de dissolution, le polymère PVC dissous étant initialement présent dans la charge plastique traitée par le procédé selon l’invention. La solution polymère peut en outre comprendre des impuretés solubles (et solubilisées dans le solvant de dissolution) et/ou insolubles (et en suspension dans la solution polymère). En fonction des étapes du procédé selon l’invention mises en œuvre, ladite solution polymère peut donc comprendre des impuretés sous forme de particules insolubles qui sont avantageusement en suspension dans ladite solution polymère (dans le cas d’impuretés insolubles de taille nanométrique, on parlera alors de solutions colloïdales), des impuretés solubles dissoutes dans le solvant de dissolution et/ou éventuellement une autre phase liquide non miscible avec ladite solution polymère.
L’étape c) de séparation polymère-solvant vise ainsi d’abord à séparer au moins en partie, de préférence majoritairement, le solvant de dissolution et éventuellement l’éluant du(ou des) polymère(s) PVC, contenus dans la solution polymère qui alimente l’étape c), plus particulièrement la solution polymère purifiée ou éventuellement une solution polymère purifiée finale issue d’une étape de purification supplémentaire, de manière à récupérer au moins un polymère PVC, débarrassé au moins en partie, de préférence majoritairement et préférentiellement en totalité, du solvant de dissolution, et éventuellement de l’éluant, encore présents dans la solution polymère qui alimente l’étape c). Par majoritairement, il faut comprendre l’élimination d’au moins 50% poids, préférentiellement au moins de 70% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière plus préférée au moins 95% poids, très préférentiellement au moins 99% poids, voire au moins 99,9% poids, du(des) solvant(s) (i.e. du solvant de dissolution et éventuellement de l’éluant) contenu(s) dans la solution polymère purifiée, par rapport au poids du(ou des) solvant(s) contenu(s) dans la solution polymère purifiée qui alimente l’étape c), en particulier du solvant de dissolution et éventuellement l’éluant contenu(s) dans ladite solution polymère purifiée. Toute méthode de séparation solvant(s)/polymère(s) connue de l’homme du métier peut être mise en œuvre, notamment toutes les méthodes permettant un changement de phase du(des) polymère(s) et/ou solvant(s). Le(les) solvant(s) peu(ven)t être séparé(s), par exemple, par précipitation ou cristallisation des polymères, évaporation des solvants, dévolatilisation par flash, atomisation (gicleur haute pression, atomiseur rotatif, buse bi-fluides, atomiseur ultra-sons), stripage, démixtion, extrusion, différence de densité et notamment décantation ou centrifugation, etc.
Le flux d’au moins un polymère PVC purifié ainsi obtenu peut correspondre à une solution polymère concentrée ou à au moins une résine PVC purifiée sous forme solide. De préférence l’étape c) de séparation polymère-solvant comprend, en outre, une section de conditionnement pour conditionner au moins une résine PVC purifiée sous forme solide et plus particulièrement sous forme de poudre, billes ou de granulés.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet de récupérer efficacement et en continu les polymères PVC d’une charge plastique, avec une productivité élevée et un nombre limité d’opérations. Très avantageusement, le procédé selon l’invention permet d’obtenir un flux de polymère PVC présentant une pureté élevée, de préférence supérieure ou égale à 90%, de préférence supérieure ou égale à 95%, préférentiellement supérieure ou égale à 99%, et de façon encore plus préférée strictement supérieure à 99,9% (en poids de polymère PVC par rapport au poids total du flux purifié récupéré), à partir de tout type de charge plastique à base de PVC. Un autre avantage du procédé selon l’invention réside aussi dans le fait qu’une séparation efficace des impuretés, notamment des additifs, présentes dans la charge plastique, est possible, tout en permettant une consommation de solvants, en particulier de solvant de dissolution et d’éluant, raisonnables et une consommation énergétique plus faible que celle nécessaire pour des séparations plus classiques, dites thermiques, par exemple la cristallisation. Le procédé selon l’invention permet ainsi d’obtenir un flux de polymère PVC purifié, moins coloré que la charge plastique à traiter, voire incolore, et très avantageusement désodorisé. Plus particulièrement, le procédé selon l’invention permet d’obtenir un flux de polymère PVC purifié débarrassé d’au moins une partie, de préférence de la totalité, des impuretés, comme les additifs, présentes dans la charge plastique, et débarrassé, au moins en partie voire en totalité, de solvant, notamment du solvant de dissolution et de l’éluant.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet avantageusement d’obtenir un flux de polymère PVC purifié comprenant une teneur en solvant, en particulier de solvant de dissolution ou d’éluant, inférieure ou égale à 10% poids, de préférence inférieure ou égale à 5% poids, préférentiellement inférieure ou égale à 1,0% poids et de façon encore plus préférée inférieure ou égale à 0,1% poids, et très avantageusement une teneur en impuretés inférieure ou égale à 10% poids, de préférence inférieure ou égale à 5% poids et préférentiellement inférieure ou égale à 1,0% poids, de façon encore plus préférée inférieure ou égale à 0,5% poids, voire inférieure ou égale à 0,1% poids, les pourcentages étant donnés par rapport au poids total du flux de polymère PVC purifié. En particulier, le flux de polymère PVC purifié obtenu présente très avantageusement des teneurs :
- inférieures à 0,1% poids de phtalates soumis à autorisation par la réglementation REACH en Europe (annexe XIV du règlement (CE) N°1907/2006 du parlement européen et du conseil du 18 décembre 2006), en particulier strictement inférieures à 0,1% poids de phtalates choisis dans la liste constituée par les phtalates suivants : phtalate de dibutyle (DBP), phtalate de dioctyle ou de diéthylhexyl (DOP ou DEHP), phtalate de benzyle et butyle (BBP), phtalate de dibutyle (DBP), phtalate de diisobutyle (DIBP), phtalate de dipentyle (DPP), phtalate de diisopentyle, phtalate de n-pentyle et isopentyle, phtalate de dihexyle, phtalate de bis(2-méthoxyéthyle), seuls ou en mélange,
- inférieures à 0,1% poids de l’élément plomb, notamment dudit plomb contenu dans les additifs de type stabilisants métalliques évalués dans le cadre de la réglementation REACH et soumis à des restrictions (Annexe XV) détaillées et adoptées entre décembre 2017 et mars 2018 par les comités d'évaluation des risques (RAC ou Risk Assessment Comity) et d'analyse socio-économique (SEAC ou Socio-Economic Analysis Comity) de l'ECHA,
- inférieures à 0,1% poids, et de préférence inférieures à 0,01% poids, de l’élément cadmium, notamment dudit cadmium contenu dans les additifs de type stabilisants métalliques interdits par la réglementation REACH selon l’amendement de l’Annexe XVII (Règlement 494/2011 du 20 mai 2011).
Dispositif d’extraction par exclusion stérique La présente invention concerne également un dispositif d’extraction par exclusion stérique adapter pour séparer les polymères PVC des impuretés, compris dans une solution polymère. Ledit dispositif comprend :