FR3009972A1 - Procede pour vehiculer une solution de matiere plastique dans un solvant - Google Patents

Abstract

Procédé pour véhiculer une solution de matière plastique dans un solvant, ledit procédé utilisant une pompe à effet vortex.

Description

- 1 - Procédé pour véhiculer une solution de matière plastique dans un solvant La présente invention concerne un procédé pour véhiculer 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 - 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 décrit un procédé utilisant un tel appareil.

L'étape bl décrite ci-dessus est généralement réalisée à l'aide d'une pompe. Or, la demanderesse a constaté que cette pompe avait tendance à se boucher très rapidement, les insolubles généralement présents dans la solution ayant tendance à venir obturer les ouvertures du rotor de la pompe. Ceci est particulièrement problématique lorsque les (fragments d') articles à traiter sont des déchets de câbles car ceux-ci contiennent souvent des morceaux de cuivre dont la morphologie favorise particulièrement le bouchage. Une solution à ce problème consiste à utiliser deux pompes en parallèle de sorte a pouvoir en déboucher une pendant que l'autre fonctionne. Une telle solution est toutefois coûteuse et pose des problèmes de sécurité (les pompes contenant une solution de polymère à haute température). La demanderesse a dès lors eu l'idée de remplacer les pompes classiques avec rotor « fermé » (c.à.d. comprenant un volume interne délimité par une enceinte), par un type de pompe généralement utilisé en pisciculture et appelée pompe à effet vortex ou à rotor ouvert. Bien que présentant un rendement plus faible, une telle pompe ne présente en fait quasi aucun risque de colmatage puisque le rotor ne possède pas d'ouvertures et que le liquide ne doit pas pénétrer en son sein. Par conséquent, la présente invention concerne un procédé pour véhiculer une solution de matière plastique dans un solvant, ledit procédé utilisant une pompe à effet vortex. 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 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, 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 - 4 - 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 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 véhiculée (par exemple d'un dissolveur vers un filtre) à l'aide d'une pompe à effet vortex. Le principe à la base d'une telle pompe est l'aspiration/refoulement d'un liquide par création d'un tourbillon à l'aide d'une roue qui est mise en rotation dans le corps de la pompe.

La roue, bien que de préférence « pleine » (ne permettant pas au liquide de pénétrer en sein ni de la traverser), est généralement munie d'aubes qui peuvent être courbes ou droites (radiales). De telles pompes sont notamment commercialisées par la société Robuschi (pompes des séries RKC et RKN) et par la Weir Minerals (pompes Wemco®).

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 véhiculée à travers un filtre à l'aide d'une pompe à effet vortex. Les caractéristiques des articles, de la matière plastique, du solvant, de la pompe... sont telles que décrites précédemment. 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 - 5 - « cake » (filtrat ou insolubles). A la suite du passage de la solution à travers le filtre, on est en présence de deux produits distincts : le filtrat (ou insolubles) d'une part, et la solution épurée d'autre part.

Le filtrat contient généralement des résidus de solvant en une quantité de l'ordre des % en poids, voire des 10aines de %. Il est donc de préférence soumis à un traitement d'épuration pour en ôter substantiellement ces résidus (par exemple pour atteindre des teneurs résiduelles en solvant de 50 à 100 ppm (parts par million en poids)). Un stripping à la vapeur convient bien à cet effet.

Quant à la solution épurée, elle peut selon le cas être soumise à une filtration supplémentaire avant précipitation de la matière plastique.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1 - Procédé pour véhiculer une solution de matière plastique dans un solvant, ledit procédé utilisant une pompe à effet vortex.
2. 2 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la matière plastique est un polymère du chlorure de vinyle (PVC).
3. 3 - Procédé la revendication précédente, dans lequel le solvant est la MEK (méthyl éthyl cétone).
4. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution de matière plastique contient des insolubles.
5. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution de matière plastique est obtenue à partir de déchets de câbles électriques.
6. 6 - 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 véhiculée à travers un filtre par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
7. 7 - Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le filtre est un filtre de type Nutsche.