FR3010087A1

FR3010087A1 - PROCESS FOR DISSOLVING (FRAGMENTS OF) ARTICLES OF PLASTIC MATERIAL

Info

Publication number: FR3010087A1
Application number: FR1358407A
Authority: FR
Inventors: Francesco Tarantino; Marco Bertoncini
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-06
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: FR3010087B1

Abstract

Procédé pour dissoudre des (fragments d') articles en matière plastique, ledit procédé utilisant un dissolveur équipé d'un système de vidange comprenant une vanne ayant un piston rétractable muni d'une tête d'usure.A method for dissolving (fragments of) plastic articles, said method using a dissolver equipped with a draining system comprising a valve having a retractable piston provided with a wear head.

Description

- 1 - Procédé pour dissoudre des (fragments d') articles en matière plastique La présente invention concerne un procédé pour dissoudre des (fragments d') articles 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 (fragments of) articles of plastic material, as well as a method for recycling (fragments of) articles into plastic articles. plastic material.

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 généralement dans une sorte de « réacteur » (bien qu'aucune réaction chimique ne prenne place) appelé « dissolveur ». Une fois la solution réalisée, le dissolveur est vidangé généralement à l'aide d'une vanne et classiquement, à l'aide d'une vanne à boisseau sphérique également appelée vanne à boule. Toutefois, lorsque la solution de matière plastique comprend des particules insolubles telles que des fibres et en particulier, des fibres en polyester, ce type de vanne présente l'inconvénient d'une usure importante et de problèmes de grippage, même si le boisseau est en un matériau résistant à l'usure. 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 système de vidange comprenant une vanne ayant un piston rétractable muni d'une tête d'usure.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 generally in a kind of "reactor" (although no chemical reaction takes place) called "dissolver". Once the solution is achieved, the dissolver is drained usually using a valve and conventionally, using a ball valve also called ball valve. However, when the plastic solution comprises insoluble particles such as fibers and in particular polyester fibers, this type of valve has the disadvantage of significant wear and galling problems, even if the bushel is in contact with the material. a material resistant to wear. Accordingly, the present invention relates to a method for dissolving fragments of plastic articles, said method using a dissolver equipped with a draining system comprising a valve having a retractable piston provided with a wear head.

Il est effectivement nettement moins couteux de devoir remplacer la tête d'usure sporadiquement que de devoir remplacer toute la vanne de vidange. 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 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) - 3 - 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).It is indeed significantly cheaper to replace the wear head sporadically than to replace the entire drain valve. 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).

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 - 4 - flux de liquide recyclé et peut contenir une certaine quantité de non solvant. 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'une vanne ayant un piston rétractable et qui sert à sa vidange. Généralement, lors de la fermeture du piston, celui-ci affleure le fond interne du dissolveur. Si un dépôt de fibres subsiste, la tête du piston s'abîme et réduit petit à petit son étanchéité. Le remplacement de la pièce d'usure est un moyen rapide de retrouver une étanchéité suffisante sans devoir envoyer la vanne de fond chez le fournisseur pour une rectification de la tête. A cet effet, selon l'invention, le piston est donc muni d'une tête d'usure c.à.d. d'une pièce qui recouvre la partie supérieure du piston susceptible d'être en contact avec les insolubles et qui va s'user progressivement. Cette pièce, généralement à partir d'un matériau de dureté moindre que le piston, est fixée au corps du piston par des vis, de préférence à partir du même matériau que le piston. Dans une variante préférée de l'invention, la pièce d'usure couvre toute la surface supérieure du piston qui affleure le fond interne du dissolveur lorsque le piston est rétracté (et la vanne fermée). 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.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. 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 a valve having a retractable piston and which serves for its emptying. Generally, when closing the piston, it is flush with the inner bottom of the dissolver. If a fiber deposit remains, the piston head is damaged and gradually reduces its sealing. The replacement of the wear part is a quick way to find a sufficient seal without having to send the valve back to the supplier for a grinding of the head. For this purpose, according to the invention, the piston is thus provided with a wear head that is to say a piece that covers the upper part of the piston may be in contact with the insoluble and will wear gradually. This piece, generally from a material of lesser hardness than the piston, is attached to the piston body by screws, preferably from the same material as the piston. In a preferred embodiment of the invention, the wear part covers the entire upper surface of the piston which is flush with the internal bottom of the dissolver when the piston is retracted (and the valve closed). 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 for recycling fragments of plastic articles by dissolution / precipitation, wherein said article fragments are dissolved using a method as described above.

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.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.

Claims

CLAIMS1 - A method for dissolving (fragments of) plastic articles, said method using a dissolver equipped with a draining system comprising a valve having a retractable piston provided with a wear head.

2 - Process according to claim 1, wherein the plastic material is a polymer of vinyl chloride (PVC).

3 - Process according to the preceding claim, wherein the solvent is MEK (methyl ethyl ketone).

4 - Process according to any one of the preceding claims, wherein the articles of plastics contain fibers.

5 - Process according to claim 4, wherein the articles are tarpaulins.

6 - Process according to claim 5, wherein the tarpaulins are based on PET fibers coated with PVC.

7 - Process according to any one of the preceding claims, wherein during the closure of the piston, the upper surface thereof is flush with the inner bottom of the dissolver and wherein the wear part covers all the upper surface flush.

8 - Method for recycling (fragments of) plastic articles by dissolution / precipitation, wherein said (fragments of) articles are dissolved using a method according to any one of the preceding claims.