FR2814746A1 - Synthesis of additives improving physical and mechanical characteristics of various origin polyester waste, before its recycling, comprises chemical modification of fresh or recycled polyester - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention a pour objet un procédé de synthèse de composés à base de polyesters modifiés destinés à améliorer les caractéristiques des déchets de polyesters et en particulier de polyéthylène téréphtalate en vue de leur recyclage, ainsi que les composés obtenus. The subject of the present invention is a process for the synthesis of compounds based on modified polyesters intended to improve the characteristics of waste polyesters and in particular polyethylene terephthalate with a view to their recycling, as well as the compounds obtained.
Elle concerne d'une manière générale le domaine industriel et commercial de la fabrication et de la diffusion de produits de hauts poids moléculaires et de très hautes viscosités intrinsèques à base de polyesters vierges ou recyclés modifiés chimiquement au cours d'une étape de transformation, ainsi qu'à l'utilisation de ces produits comme additifs pour améliorer les caractéristiques telles que le poids moléculaire, la viscosité intrinsèque ou les propriétés mécaniques des déchets de polyesters tels que le polyéthylène téréphtalate (PET) provenant d'origines diverses (textile, flaconnage, électronique, etc) en vue de leur recyclage. It relates generally to the industrial and commercial field of the manufacture and distribution of products of high molecular weights and very high intrinsic viscosities based on virgin or recycled polyesters chemically modified during a transformation stage, as well that the use of these products as additives to improve the characteristics such as molecular weight, intrinsic viscosity or mechanical properties of waste polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) from various origins (textiles, bottles, electronics, etc.) for recycling.
Au cours de leur transformation et de leur recyclage, ces polyesters subissent une dégradation partielle, dont le phénomène le plus visible est la baisse de leur viscosité intrinsèque qui traduit une perte de poids moléculaire, une augmentation des groupes acide et alcool et une dégradation des propriétés mécaniques. A ce jour, l'augmentation de la viscosité intrinsèque de ces polymères est obtenue le plus souvent au moyen de procédés thermiques longs et coûteux comme par exemple le procédé "Solid State Processing" (S. S. P.). During their transformation and recycling, these polyesters undergo a partial degradation, the most visible phenomenon of which is the drop in their intrinsic viscosity which translates a loss of molecular weight, an increase in the acid and alcohol groups and a degradation of the properties. mechanical. To date, the increase in the intrinsic viscosity of these polymers is most often obtained by means of long and costly thermal processes such as for example the "Solid State Processing" process (S. S. P.).
Plus récemment, il a été envisagé de modifier chimiquement les polyesters par l'ajout de molécules bifonctionnelles réactives appelées aussi "allongeurs de chaînes". Les allongeurs de chaînes connus, qui facilitent l'extension des chaînes des polyesters pour donner des polymères de hauts poids moléculaires, sont par exemple : - les oxazolines (Brevets JP 60 161 427,60 163 921 ; EP 0 583 801), More recently, it has been envisaged to chemically modify the polyesters by adding reactive bifunctional molecules also called "chain extenders". The known chain extenders, which facilitate the extension of the chains of polyesters to give polymers of high molecular weights, are for example: - oxazolines (Patents JP 60 161 427.60 163 921; EP 0 583 801),
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- les diépoxydes (Brevets US 3 553 157 et 4 753 975), - cyclic bis (imino) éther (Brevets JP 82 49 616, 57 161 122). - diepoxides (US Patents 3,553,157 and 4,753,975), - cyclic bis (imino) ether (Patents JP 82 49 616, 57 161 122).
Avec les allongeurs de chaînes cités ci-dessus, les résultats obtenus ne sont que partiellement satisfaisants, car ils n'entraînent pas une augmentation suffisamment importante de la viscosité intrinsèque et donc du poids moléculaire. De plus, les oxazoline sont des produits onéreux, donc économiquement peu intéressants dans le domaine du recyclage. With the chain extenders mentioned above, the results obtained are only partially satisfactory, since they do not cause a sufficiently large increase in intrinsic viscosity and therefore in molecular weight. In addition, oxazoline are expensive products, therefore economically unattractive in the field of recycling.
D'autres allongeurs de chaînes utilisés pour modifier chimiquement les polyesters sont les diisocyanates. Par exemple, les brevets US 2 333 639 et 3 304 286 révèlent que la modification chimique des polyesters de bas poids moléculaires et de viscosités intrinsèques faibles par des polyisocyanates de type diisocyanate à des températures supérieures à 300oC conduit à des polyesters fusibles et de poids moléculaires plus élevés mais possédant toujours des viscosités faibles à l'état fondu. Other chain extenders used to chemically modify polyesters are diisocyanates. For example, US Pat. Nos. 2,333,639 and 3,304,286 reveal that the chemical modification of low molecular weight polyesters with low intrinsic viscosities by polyisocyanates of diisocyanate type at temperatures above 300 ° C. leads to fusible polyesters of molecular weights higher but still having low viscosities in the molten state.
Les brevets US 4 409 167 et 4 178 277 indiquent que les polyesters seuls ou en mélange avec d'autres polymères qui permettent une modification de la viscosité peuvent être modifiés chimiquement par des diisocyanates aromatiques de préférence de type MOI (4, 4'-méthylène bis phényl isocyanate). Les matériaux de hauts poids moléculaires et de couleur jaunâtre ainsi obtenus peuvent être utilisés dans de nombreuses applications telles que par exemple la fabrication de produits d'emballage. US Patents 4,409,167 and 4,178,277 indicate that the polyesters alone or in admixture with other polymers which allow a modification of the viscosity can be chemically modified by aromatic diisocyanates preferably of the MOI (4,4'-methylene) type. bis phenyl isocyanate). The materials of high molecular weight and yellowish color thus obtained can be used in many applications such as for example the manufacture of packaging products.
Comme le montrent les exemples décrits ci-dessus, les diisocyanates aromatiques, plus réactifs, sont en général préférés aux diisocyanates aliphatiques en tant qu'allongeurs de chaînes utilisés pour modifier chimiquement les polyesters. Cependant, ils entraînent un jaunissement important du polymère lors de la mise en oeuvre et par la suite lors du vieillissement du matériau. As the examples described above show, the more reactive aromatic diisocyanates are generally preferred to the aliphatic diisocyanates as chain extenders used to chemically modify the polyesters. However, they cause significant yellowing of the polymer during processing and subsequently during the aging of the material.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des procédés ou des produits utilisés actuellement pour améliorer la viscosité intrinsèque des polyesters. En effet, elle permet d'éviter une coloration intense, et d'obtenir en une seule étape de transformation, sans passer au préalable par une étape de prémalaxage, des viscosités intrinsèques et des poids moléculaires plus élevés que ceux obtenus avec les procédés connus. Les réactifs obtenus présentent une très bonne stabilité thermique. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of the methods or products currently used to improve the intrinsic viscosity of polyesters. In fact, it makes it possible to avoid intense coloring, and to obtain in a single transformation step, without first passing through a premixing step, intrinsic viscosities and molecular weights higher than those obtained with known methods. The reagents obtained have very good thermal stability.
Par rapport aux additifs commerciaux existants, les composés selon l'invention possèdent la propriété, lorsqu'ils sont introduits dans des déchets de PET de bas poids moléculaires (env. 16 000 g/mole), de faibles viscosités Compared with existing commercial additives, the compounds according to the invention have the property, when introduced into low molecular weight PET waste (approx. 16,000 g / mole), of low viscosities
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intrinsèques (env. 0, 40 dl/g) et souillés par des impuretés d'origines diverses, d'augmenter de façon très significative la viscosité intrinsèque et le poids moléculaire du PET. intrinsic (approx. 0.40 dl / g) and contaminated with impurities of various origins, very significantly increase the intrinsic viscosity and molecular weight of PET.
De plus, ces composés, contrairement à ceux que l'on trouve sur le marché, ont un coût de revient relativement bas les rendant particulièrement intéressants pour le recyclage dans des domaines aussi variés que le filament haute ténacité pour applications textiles et industrielles (bandes de cerclage, ceintures de sécurité, géotextiles, etc. ), ou l'extrusion pour feuilles de thermoplastique ou de profilés et également l'injection de pièces techniques pour l'automobile. In addition, these compounds, unlike those found on the market, have a relatively low cost price making them particularly advantageous for recycling in fields as varied as high tenacity filament for textile and industrial applications (strips of strapping, seat belts, geotextiles, etc.), or extrusion for sheets of thermoplastic or profiles and also the injection of technical parts for the automobile.
L'un des avantages de ce nouveau procédé réside dans le fait qu'il évite la manipulation directe par l'utilisateur de l'additif de molécules bifonctionnelles réactives sous la forme de monomère. Il permet une grande souplesse d'utilisation, car on peut adapter la concentration d'additif en fonction des valeurs de viscosité intrinsèque que l'on souhaite atteindre. Enfin, il ne reste pas d'isocyanate (NCO) résiduel en fin du procédé. One of the advantages of this new process lies in the fact that it avoids the direct manipulation by the user of the additive of reactive bifunctional molecules in the form of monomer. It allows great flexibility of use, because the concentration of additive can be adapted as a function of the intrinsic viscosity values which it is desired to achieve. Finally, there is no residual isocyanate (NCO) at the end of the process.
Le procédé consiste à provoquer une réaction chimique entre les groupements terminaux de polyesters vierges ou recyclés et un allonger de chaîne constitué de diisocyanate aliphatique de type hexaméthylène diisocyanate (HDI) en faisant passer sans prémalaxage ces deux éléments dans une extrudeuse de préférence à double vis durant une à quatre minutes à une température comprise entre 250 et 280oC, les joncs à la sortie de l'extrudeuse étant refroidis avant d'être granulés pour pouvoir être utilisés en particulier comme additifs au cours de la transformation de polyesters recyclés de bas poids moléculaires afin de rehausser leur viscosité intrinsèque. The process consists in causing a chemical reaction between the end groups of virgin or recycled polyesters and a chain extender made of aliphatic diisocyanate of hexamethylene diisocyanate type (HDI) by passing these two elements without premixing in an extruder preferably with twin screws during one to four minutes at a temperature between 250 and 280oC, the rods at the outlet of the extruder being cooled before being granulated so that they can be used in particular as additives during the processing of recycled low molecular weight polyesters in order to enhance their intrinsic viscosity.
L'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés à titre indicatif seulement et sur lesquels : la figure 1 est un schéma symbolique représentant la synthèse de composés de hauts poids moléculaires, ainsi que l'introduction de ce composé en tant qu'additif au cours du cycle de transformation des déchets de polyester, la figure 2 est un schéma symbolique rappelant le processus connu d'extension/couplage de chaînes de polyesters, et la figure 3 représente une double vis d'extrudeuse conforme à celle utilisée pour l'application du procédé selon l'invention. The invention will be better understood from the description which follows, made with reference to the accompanying drawings for information only and in which: FIG. 1 is a symbolic diagram representing the synthesis of compounds of high molecular weights, as well as the introduction of this compound as an additive during the transformation cycle of polyester waste, FIG. 2 is a symbolic diagram recalling the known process of extension / coupling of polyester chains, and FIG. 3 represents a double screw extruder in accordance with that used for the application of the method according to the invention.
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Le procédé consiste à faire réagir des allongeurs de chaînes 1 sur des polyesters 2 pour effectuer la synthèse 3 d'un polyester de très haute viscosité intrinsèque désigné par la suite sous le terme de"composé"4, ce composé étant surtout destiné à servir d'additif pour être ajouté à un polyester recyclé 5 de basse viscosité intrinsèque en vue d'obtenir après transformation 6 (extrusion, injection,...) un polymère amélioré 7 (figure 1). The process consists in reacting chain extenders 1 on polyesters 2 in order to carry out the synthesis 3 of a polyester of very high intrinsic viscosity subsequently designated under the term of "compound" 4, this compound being especially intended to serve as additive to be added to a recycled polyester 5 of low intrinsic viscosity in order to obtain after transformation 6 (extrusion, injection, etc.) an improved polymer 7 (FIG. 1).
Les polyesters 2 utilisés pour obtenir les composés 4 peuvent se présenter sous différentes formes, et en particulier : - polyesters vierges sous forme de granulés précristallisés de viscosité intrinsèque de 0,60 à 0,90 dl/g, de préférence 0,70 dl/g, - polyesters recyclés sous forme de paillettes ou de granulés de viscosité intrinsèque de 0,40 à 0,90 dl/g, de préférence 0,60 à 0,70 dl/g, - oligoesters alpha-omega diols de degré de polymérisation moyen en nombre (OP n) variables provenant de la dépolymérisation du polyester avec des diols de type glycols et de préférence le diéthylène glycol (J. Y. Chen, C. F. Ou, Y. C. Hu, C. C. Lin, Journal of Applied Polymer Science, vol. 42,1501 (1991) ; S. Baliga, W. T. Wong, Journal of Polymer Science, part A : Polymer Chemistry, vol. 27,2071 (1989) ; J. R. Campanelli, M. R. Kamal, D. G. Cooper, Journal of Applied Polymer Science, vol. 54,1731 (1994)), - ou encore des mélanges de polyesters vierges ou recyclés avec des oligoesters alpha-omega diols de DPn variables introduits à raison de 5 à 50% et de préférence 10%. The polyesters 2 used to obtain the compounds 4 can be in different forms, and in particular: - virgin polyesters in the form of pre-crystallized granules with intrinsic viscosity of 0.60 to 0.90 dl / g, preferably 0.70 dl / g, - recycled polyesters in the form of flakes or granules with an intrinsic viscosity of 0.40 to 0.90 dl / g, preferably 0.60 to 0.70 dl / g, - alpha-omega diol oligoesters of degree of polymerization variable number average (OP n) coming from the depolymerization of polyester with glycol type diols and preferably diethylene glycol (JY Chen, CF Ou, YC Hu, CC Lin, Journal of Applied Polymer Science, vol. 42,1501 (1991); S. Baliga, WT Wong, Journal of Polymer Science, part A: Polymer Chemistry, vol. 27.2071 (1989); JR Campanelli, MR Kamal, DG Cooper, Journal of Applied Polymer Science, vol. 54, 1731 (1994)), - or mixtures of virgin or recycled polyesters with s alpha-omega diol oligesters of variable DPn introduced at a rate of 5 to 50% and preferably 10%.
Les allongeurs de chaînes 1, de formule Y-R-Y (Y : fonction isocyanate), sont des diisocyanates aliphatiques préférablement de type HDI (hexaméthylène diisocyanate). Ces composés sont stables thermiquement et capables de réagir très rapidement et de manière irréversible avec les groupement terminaux X du polyester (préférentiellement OH et plus difficilement COOH) pour conduire à une extension ou un couplage C de chaîne (figure 2). The chain extenders 1, of formula Y-R-Y (Y: isocyanate function), are aliphatic diisocyanates preferably of the HDI (hexamethylene diisocyanate) type. These compounds are thermally stable and capable of reacting very quickly and irreversibly with the terminal groups X of the polyester (preferably OH and more difficult COOH) to lead to an extension or a C coupling of the chain (FIG. 2).
Les liaisons uréthane formées à partir d'isocyanate aliphatique sont plus stables, donc moins fragiles thermiquement que celles obtenues à partir d'isocyanate aromatique. En outre la température d'ébullition des composés bifonctionnels est plus élevée dans le cas du diisocyanate aliphatique de type HDI (255OC contre 200oC pour le diisocyanate aromatique de type 4, 4'-méthylène bis phényl isocyanate). The urethane bonds formed from aliphatic isocyanate are more stable, therefore less thermally fragile than those obtained from aromatic isocyanate. In addition, the boiling temperature of the bifunctional compounds is higher in the case of the aliphatic diisocyanate of the HDI type (255OC against 200oC for the aromatic diisocyanate of the type 4, 4'-methylene bis phenyl isocyanate).
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La concentration en hexaméthylène diisocyanate (HDI) introduite dépend de la viscosité intrinsèque initiale du polyester utilisé et est généralement comprise entre 1 et 4% en masse. The concentration of hexamethylene diisocyanate (HDI) introduced depends on the initial intrinsic viscosity of the polyester used and is generally between 1 and 4% by mass.
La réaction pourra éventuellement être accélérée au moyen de catalyseurs utilisés dans la chimie des polyuréthanes. Cependant, l'utilisation de catalyseurs n'est pas nécessaire en raison de la température élevée de transformation. La cinétique de réaction à ces températures étant assez rapide, l'emploi de catalyseurs risque de favoriser des réactions secondaires non souhaitables. The reaction could possibly be accelerated by means of catalysts used in the chemistry of polyurethanes. However, the use of catalysts is not necessary due to the high processing temperature. As the reaction kinetics at these temperatures are fairly rapid, the use of catalysts risks promoting undesirable side reactions.
La synthèse 3 du composé 4 est réalisée dans une extrudeuse de préférence de type bivis V1, V2 (figure 3). Le diisocyanate aliphatique, en l'occurence de type HDI (hexaméthylène diisocyanate), est introduit le plus en amont possible au cours de l'étape d'extrusion pour que la réaction chimique entre les groupements terminaux du polyester 2 et l'allonger de chaîne 1 ait le temps de se produire, car les temps de séjour sont extrêmement courts dans ce procédé continu, contrairement aux procédés discontinus comme par exemple une cellule de malaxage de type"brabender". The synthesis 3 of compound 4 is carried out in an extruder preferably of the twin screw type V1, V2 (FIG. 3). The aliphatic diisocyanate, in this case of the HDI (hexamethylene diisocyanate) type, is introduced as far upstream as possible during the extrusion step so that the chemical reaction between the terminal groups of polyester 2 and the chain lengthener 1 has time to occur, because the residence times are extremely short in this continuous process, unlike discontinuous processes such as for example a mixing cell of the "brabender" type.
Les paramètres machine les plus importants sont le temps de séjour et la température. En effet, il est nécessaire d'avoir un temps de séjour compris entre une et quatre minutes, et de préférence deux minutes, pour que la réaction entre les groupements terminaux du polyester et l'allonger de chaîne ait le temps de se produire. L'extension est réalisée à une température comprise entre 250 et 280oC. Il est préférable de travailler dans cette gamme de température, et surtout de ne pas dépasser 280oC car cela entraînerait : - un jaunissement du composé 4, - une rupture des liaisons uréthanes formées à partir des groupes OH du polyester 2 et des fonctions isocyanate NCO de l'allonger de chaîne 1. The most important machine parameters are residence time and temperature. Indeed, it is necessary to have a residence time of between one and four minutes, and preferably two minutes, so that the reaction between the end groups of the polyester and the chain lengthener has time to occur. The extension is carried out at a temperature between 250 and 280oC. It is preferable to work in this temperature range, and above all not to exceed 280oC as this would cause: - yellowing of compound 4, - rupture of the urethane bonds formed from the OH groups of polyester 2 and the isocyanate NCO functions of lengthen chain 1.
En effet, la littérature montre que les liaisons uréthanes formées à partir de fonctions OH et d'isocyanate aliphatique, en l'occurence HDI sont plus stables que celles formées à partir de fonctions OH et d'isocyanate aromatique, en l'occurence MOI pour des températures comprises entre 250 et 280oC. Bien entendu, au-delà de 280oC la stabilité des liaisons uréthanes est remise en cause. Indeed, the literature shows that the urethane bonds formed from OH functions and aliphatic isocyanate, in this case HDI are more stable than those formed from OH functions and aromatic isocyanate, in this case MOI for temperatures between 250 and 280oC. Of course, beyond 280oC the stability of the urethane bonds is questioned.
- la présence de bulles provenant de la réaction entre les groupements CO2H du polyester 2 et les fonctions NCO de l'allonger de chaîne 1. - The presence of bubbles from the reaction between the CO2H groups of polyester 2 and the NCO functions of the chain extender 1.
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L'augmentation de la viscosité intrinsèque des polyesters modifiés provient essentiellement des réactions chimiques entre les groupes OH des polyesters et les fonctions isocyanate NCO de l'allonger de chaîne dans la gamme de température utilisée, c'est à dire entre 250 et 280oC. The increase in the intrinsic viscosity of the modified polyesters essentially results from the chemical reactions between the OH groups of the polyesters and the NCO isocyanate functions of the chain extender in the temperature range used, that is to say between 250 and 280 ° C.
Les autres paramètres machine tels que le débit, la vitesse de rotation et le profil des vis sont étroitement liés au type de machine utilisée, en l'occurence le rapport longueur/diamètre (sud) de l'extrudeuse pour réaliser la synthèse de composés. Par ailleurs, le dégazage habituellement exécuté en fin d'extrusion peut être supprimé car le matériau ainsi fabriqué est exempt de bulles à la sortie de la filière. The other machine parameters such as the flow rate, the speed of rotation and the profile of the screws are closely linked to the type of machine used, in this case the length / diameter (south) ratio of the extruder for synthesizing compounds. Furthermore, the degassing usually carried out at the end of extrusion can be eliminated because the material thus produced is free of bubbles at the outlet of the die.
Les joncs à la sortie de l'extrudeuse sont refroidis dans un bac d'eau, ou par tout autre moyen connu, avant d'être granulés. Les composés 4 ainsi obtenus possèdent des viscosités intrinsèques très élevées pouvant aller jusqu'à 2 dl/g. Le composé se présente sous la forme de granulés transparents et très légèrement colorés. The rods at the exit of the extruder are cooled in a water tank, or by any other known means, before being granulated. The compounds 4 thus obtained have very high intrinsic viscosities of up to 2 dl / g. The compound is in the form of transparent and very slightly colored granules.
Ce nouveau procédé de synthèse, de mise en oeuvre facile, permet d'obtenir un produit de viscosité très élevée en une seule étape d'extrusion (bivis ou monovis) sans passer au préalable par une étape de prémalaxage. This new synthesis process, easy to implement, makes it possible to obtain a product of very high viscosity in a single extrusion step (twin screw or single screw) without first passing through a premixing step.
La très légère coloration et le coût de revient bas des composés 4 les rend particulièrement intéressants pour le recyclage dans des domaines aussi variés que le filament haute ténacité pour applications textiles et industrielles (bandes de cerclage, ceintures de sécurité, géotextiles, etc. ), ou l'extrusion pour feuilles de thermoplastique ou de profilés et également l'injection de pièces techniques pour l'automobile. The very slight coloring and low cost price of the compounds 4 makes them particularly advantageous for recycling in fields as varied as high tenacity filament for textile and industrial applications (strapping bands, seat belts, geotextiles, etc.), or extrusion for sheets of thermoplastic or profiles and also the injection of technical parts for the automobile.
Lorsqu'il est utilisé comme additif, le composé 4 ainsi réalisé est introduit au cours du cycle de transformation du polyester recyclé 5 de bas poids moléculaire en vue de rehausser sa viscosité intrinsèque. Les techniques de mise en oeuvre sont les mêmes que celles utilisées lors de l'ajout d'un mélange maître dans une matrice polymère c'est-à-dire l'extrusion ou l'injection. Cette méthode est très souple d'utilisation car on introduit la quantité d'additif de viscosité intrinsèque connue nécessaire à réhausser celle du polyester recyclé. Pour les industriels, l'additif sera utilisé comme un mélange maître. L'introduction de 5 à 15% de préférence 10% en masse d'additif de 1,70 dl/g de viscosité intrinsèque When used as an additive, the compound 4 thus produced is introduced during the transformation cycle of the recycled polyester 5 of low molecular weight with a view to enhancing its intrinsic viscosity. The processing techniques are the same as those used when adding a masterbatch to a polymer matrix, that is to say extrusion or injection. This method is very flexible to use because it introduces the amount of additive of known intrinsic viscosity necessary to enhance that of recycled polyester. For manufacturers, the additive will be used as a masterbatch. The introduction of 5 to 15% preferably 10% by mass of additive of 1.70 dl / g of intrinsic viscosity
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permet d'augmenter celle du polyester recyclé de 0, 50 à 0, 70 dl/g, ce qui permet d'élargir la gamme d'application des déchets de polyesters. increases that of recycled polyester from 0.50 to 0.70 dl / g, which makes it possible to widen the range of application of polyester waste.
La présente invention permet de synthétiser des polyesters modifiés appelés additifs ou mélanges maîtres de très hauts poids moléculaires : 66 000 à 190 000 g/mole et de viscosité intrinsèque très élevée : 1 à 2 dl/g, fusibles, solubles, et de couleur légèrement jaunâtre, ainsi que l'application de ces additifs pour rehausser les caractéristiques telles que la viscosité intrinsèque, le poids moléculaire et les propriétés mécaniques des déchets de polyesters tels que le PET et réduire la concentration en groupements acide et alcool. The present invention makes it possible to synthesize modified polyesters called additives or masterbatches of very high molecular weights: 66,000 to 190,000 g / mole and of very high intrinsic viscosity: 1 to 2 dl / g, fusible, soluble, and slightly colored yellowish, as well as the application of these additives to enhance the characteristics such as intrinsic viscosity, molecular weight and mechanical properties of polyester waste such as PET and reduce the concentration of acid and alcohol groups.
L'intérêt de ce procédé et du composé obtenu réside aussi dans le fait que les réactions chimiques pouvant avoir lieu entre l'additif et le polymère recyclé sont terminées à la fin de l'étape de mise en oeuvre par injection ou extrusion. The advantage of this process and of the compound obtained also lies in the fact that the chemical reactions which can take place between the additive and the recycled polymer are terminated at the end of the step of processing by injection or extrusion.
EXEMPLE 1
Du polyester de type PET vierge de viscosité intrinsèque 0,70 dl/g, préalablement séché à 140oC pendant 24 heures et du diisocyanate de type HDI (2,5% en masse) introduit par l'intermédiaire d'une pompe sont malaxés dans une extrudeuse bivis de rapport L/D = 36. Le profil de vis utilisé est celui de la figure 3. L'extrusion est réalisée à une température comprise entre 250 et 280oC, avec un débit de 2 kg/h et un temps de séjour égal à 2 min 30 sec. EXAMPLE 1
Polyester of the virgin PET type with an intrinsic viscosity of 0.70 dl / g, previously dried at 140 ° C. for 24 hours and diisocyanate of the HDI type (2.5% by mass) introduced via a pump are kneaded in a twin screw extruder with L / D ratio = 36. The screw profile used is that of Figure 3. The extrusion is carried out at a temperature between 250 and 280oC, with a flow rate of 2 kg / h and an equal residence time at 2 min 30 sec.
Les joncs à la sortie de la filière sont refroidis dans l'eau, granulés et séchés à 80 C pendant 4 heures. Les produits modifiés sont ensuite dissous dans 20 ml d'un mélange phénol/1, 1,2, 2. tétrachloroéthane (60/40), à température ambiante pendant une nuit sous agitation magnétique. Le composé obtenu étant complètement soluble dans ces solvants, il n'y a donc pas de phénomène de réticulation. A partir de la mesure de la viscosité intrinsèque [n], nous pouvons en déduire la masse viscosimétrique Mv de l'additif grâce à la relation de Mark-Houwink : [q] = (Mv) kx avec k = 7,44 10-4 dl/g et a = 0,648 à 25 C pour un mélange phénol/tetrachloroéthane (60/40). The rods at the outlet of the die are cooled in water, granules and dried at 80 ° C. for 4 hours. The modified products are then dissolved in 20 ml of a phenol / 1, 1,2, 2 mixture of tetrachloroethane (60/40), at room temperature overnight with magnetic stirring. The compound obtained being completely soluble in these solvents, there is therefore no crosslinking phenomenon. From the measurement of the intrinsic viscosity [n], we can deduce the viscosimetric mass Mv of the additive thanks to the Mark-Houwink relation: [q] = (Mv) kx with k = 7.44 10- 4 dl / g and a = 0.648 at 25 C for a phenol / tetrachloroethane mixture (60/40).
Avec les conditions d'extrusion décrites ci-dessus, nous avons obtenu un composé de viscosité intrinsèque égale à 1,28 dl/g. L'introduction de 13% en masse de cet additif dans une matrice de PET régénéré de faible viscosité intrinsèque (0,46 dl/g) améliore cette dernière de l'ordre de 30%. Ces essais ont été réalisés dans une extrudeuse monovis dont le diamètre de la vis est égal à 120 et le débit 300 kg/h. With the extrusion conditions described above, we obtained a compound with intrinsic viscosity equal to 1.28 dl / g. The introduction of 13% by mass of this additive into a regenerated PET matrix of low intrinsic viscosity (0.46 dl / g) improves the latter by around 30%. These tests were carried out in a single screw extruder with a screw diameter of 120 and a throughput of 300 kg / h.
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EXEMPLE 2 Des déchets de polyesters de type PET amorphe, de viscosité intrinsèque 0,60 dl/g, préalablement séchés 4 h à 80oC, 4 h à 100oC et 4 h à 120oC pour éviter leur prise en masse car ces déchets possèdent un point de ramolissement inférieur à celui des granulés de PET vierge (cristallinité 46%), et 3% en masse de diisocyanate de type HDI sont malaxés dans extrudeuse bivis comme dans l'exemple 1. L'additif synthétisé à partir de déchets de PET
possède une viscosité intrinsèque de 1, 12 dl/g. L'introduction de 15% en poids de cet additif dans une matrice de PET régénéré de 0, 5 dl/g de viscosité intrinsèque améliore cette dernière d'environ 20%. EXAMPLE 2 Amorphous PET type polyester waste, of intrinsic viscosity 0.60 dl / g, previously dried 4 h at 80 ° C., 4 h at 100 ° C. and 4 h at 120 ° C. to avoid solidification because this waste has a point of softening lower than that of virgin PET granules (crystallinity 46%), and 3% by mass of HDI type diisocyanate are kneaded in a twin-screw extruder as in Example 1. The additive synthesized from PET waste
has an intrinsic viscosity of 1.12 dl / g. The introduction of 15% by weight of this additive into a regenerated PET matrix of 0.5 dl / g of intrinsic viscosity improves the latter by around 20%.
Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des procédés similaires. The positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not, to date, been obtained by similar methods.
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