- 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.The present invention relates to a method for dissolving or article or fragments of plastic article, and a method for recycling fragments of plastic articles.
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.Plastics are widely used in various forms, mainly in the solid state, for the manufacture of various items, flexible or rigid, such as for example tarpaulins, coated fabrics and other elements for the interior trim of vehicles , pipes, blisters (pharmaceutical packaging), window frames or electrical cables with polymeric insulation. However, it often happens that at a given moment of their existence, they are in solution in a solvent from which it is then necessary to extract them. Thus, we are confronted with polymer solutions at the end of certain polymerization processes (called "in solution"), during certain recycling processes, during the cleaning of certain object-making or paint-based installations. Thus, various methods of recycling plastics based on dissolution using organic solvents have been proposed. The patent application EP 945481 in the name of the applicant proposes for example a recycling process of an article based on at least one vinyl chloride polymer, according to which: (a) the article is shredded into fragments of an average dimension of 1 cm to 50 cm in case it exceeds these dimensions; (b) the dry article fragments are contacted with a solvent capable of dissolving the substantially anhydrous polymer, forming with water azeotrope (MEK preferably); (c) the precipitation of the polymer dissolved in the solvent is caused by the injection of water vapor into the solution thus obtained, which further causes the entrainment of the solvent-water azeotrope and thus leaves a mixture consisting essentially of water and solid particles of polymer; (d) the polymer particles are collected. Such a method generally also comprises at least one of the following steps: a: the fragments of articles are fed from a storage silo to a dissolver bl: the polymer solution is fed from the dissolver to a primary filter separating the large insolubles (typically reinforcements or accessories having at least a dimension> 150 μm) of the polymer solution b2: the insolubles are preferably treated to remove traces of polymer and residual solvent, which can be done by stripping with steam b3: the polymer solution is sent to a precipitator by prior passage in a centrifugal decanter to remove insoluble smaller size cl: the polymer particles from the precipitator are separated from the water and brought to a dryer using a pump. Depending on the type of insoluble content in the article to be recycled, it may be advantageous to operate the steps b, bl, b2 and b3 in the same reactor, which is then a dissolver-filter. The application EP 2276801 in the name of the applicant, the content of which is introduced by reference in the present application, describes a method using such an apparatus for articles comprising fibers. In this type of process, the (fragments of) articles are dissolved (dissolved) in a solvent and to facilitate this operation, the dissolver is generally equipped with a stirrer. Plastics solutions are often viscous and inhomogeneous, especially when they contain insolubles (and in particular, fibers that tend to agglomerate to form a "bundle"), which is often the case when they are obtained from (fragments) used articles. For this type of solution, there are on the market stirrers comprising two superimposed turbine blades. However, the Applicant has found that with solutions containing insoluble fibers, a large torque is generated at the axis which is transmitted to the dissolver cover with cracking and failure as a consequence. Therefore, the present invention relates to a method for dissolving fragments of plastic articles, said method using a dissolver equipped with an agitator comprising two superimposed turbine blades and between these two blades, a bearing comprising a wear part. . It is indeed significantly less expensive to have to replace (at least in part) a wear part that having to replace the tank dissolver or dissolver whole. This solution is also significantly less dangerous since it is generally in a hot solvent medium. The plastics material of the present invention may be of any kind. It may be an apolar polymer, such as a polymer of ethylene (PE) or propylene (PP); styrene polymers such as PS (polystyrene) ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer). It may also be a polar polymer such as a polymer of vinyl chloride (PVC) or vinylidene chloride (PVDC), or a copolymer of ethylene and polyvinyl alcohol (EVOH). It can also be a mixture of such plastics. Good results have been obtained with PVC. By PVC is meant any homo- or copolymer containing at least 50% by weight of vinyl chloride. According to the invention, the plastic material is in the form of fragments generally obtained from solid articles (in the form of flexible or rigid pipes, containers, sheets for covering floors, tarpaulins, windows, electrical cable insulation sleeves, etc.) comprising one or more conventional additives such as, for example, plasticizers, stabilizers, antioxidants, flame retardants, pigments, fillers, etc., including reinforcing fibers. These fibers can be of any nature, natural or synthetic; they may in particular be glass, cellulose or plastic fibers, such as polyester fibers and in particular polyethylene terephthalate (PET) fibers. The invention gives good results with fragments containing fibers, in particular PET fibers such as those resulting from the cutting of tarpaulins and preferably, tarpaulins based on PET fibers coated with PVC. Such fragments are preferably dissolved in a dissolver-filter as described above because it is generally advantageous to recover the fibers. In a process where the choice of the solvent capable of dissolving the plastic material is free (recycling process for example), it is preferably selected from liquids having a solubility parameter (a definition and experimental values of which appear in " Properties of Polymers ", DW Van Krevelen, 1990 Edition, pp.200-202, as well as" Polymer Handbook ", J. Brandrup and EH Immergut, Editors, Second Edition, pp. IV-337 to IV-359) the solubility parameter of the plastic material to be dissolved and / or having strong interactions with it (eg hydrogen bonds). The term "neighbor" is generally equivalent to "not deviating more than 6 units". It is generally an organic solvent, preferably polar such as MEK (methyl ethyl ketone), which gives good results with many polymers and in particular with halogenated polymers such as PVC. It is understood that by solvent is meant both simple substances and mixtures of substances. In particular, in the case of a continuous and / or closed loop recycling process, the solvent may be a recycled liquid stream and may contain a certain amount of non-solvent. Preferably, the diameter of the axis (or pieces of axis) on which the vanes are fixed is higher than the average length of the fibers, which prevents the latter from twisting around said axis. According to the invention, the (fragments of) articles are dissolved in a dissolver i.e. a closed enclosure, of generally cylindrical shape. According to the invention, the dissolver is provided with an agitator comprising two blades of turbines (propellers) superimposed. Generally, these do not have the same geometry. These are preferably submersible propellers with pumping effect. According to the invention, a bearing is affixed between the two blades or more precisely: between the two axis parts each supporting a blade. Still according to the invention, the bearing comprises a wearing part, ie a part that will take up the forces generated at said bearing while gradually wearing out and which is generally at least partly (generally at least in its surface in contact with the axis) based on a material of low hardness ( less than that of the axis). Since the dissolver parts are generally made of steel, less hard metals or alloys than steel are generally chosen. Bronze is good for example. The wear part can have any shape. However, in particular to facilitate disassembly / reassembly, it advantageously comprises two half-rings made of a material of low hardness such as bronze (see above). These half-rings are preferably surrounded by a reinforcement which is preferably attached to the wall of the dissolver. A reinforcement comprising a tube is suitable and preferably a tube held by tie rods attached to the wall of the dissolver and / or baffles present therein. These baffles are generally plates, preferably stainless steel and having a thickness of the order of mm and a width of the order of cm. Typically, the tube is of suitable length to hold the bearing in place vertically. Good results have been obtained with a wear part comprising two bronze half-rings surrounded by a tube held by four tie rods fixed to the wall of the dissolver. In such a wear part, it suffices in fact to replace sporadically the half-rings in 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.To prevent wear of the agitator shaft, a guard can be placed between the wear part and the latter. It may for example be a stainless steel shirt. The process according to the invention is preferably incorporated into a plastic recycling process as described above. To this end, the present invention also relates to a method of recycling (fragments) of plastic articles by dissolution / precipitation, wherein said (fragments of) articles are dissolved using a method as described above. By "dissolution / precipitation" is meant a process in which the plastic is dissolved in a solvent and then precipitated in the form of particles by injection of a nonsolvent and / or cooling and / or pressure change.