WO2002002680A1 - Procede de valorisation de materiaux composites et de polyethylene terephtalate - Google Patents

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WO2002002680A1
WO2002002680A1 PCT/FR2001/002186 FR0102186W WO0202680A1 WO 2002002680 A1 WO2002002680 A1 WO 2002002680A1 FR 0102186 W FR0102186 W FR 0102186W WO 0202680 A1 WO0202680 A1 WO 0202680A1
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solvolysis
polyethylene terephthalate
composite materials
materials
composite
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PCT/FR2001/002186
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Inventor
Gérard DURAND
Gilles Tersac
Khalid El Gersifi
Original Assignee
Electricite De France Service National
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/10—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
    • C08J11/18—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with organic material
    • C08J11/22—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with organic material by treatment with organic oxygen-containing compounds
    • C08J11/24—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with organic material by treatment with organic oxygen-containing compounds containing hydroxyl groups
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the present invention relates to a process for recovering composite materials and polyethylene terephthalate. Such a method allows a new use of each of the constituent elements of the composite material and of the treated polyethylene terephthalate.
  • composite material means any material comprising an organic matrix which is a thermosetting resin and at least one other component of a different nature.
  • the composite materials which can be used in the process according to the invention are materials comprising a matrix of thermosetting resin which is reinforced with glass, boron, carbon or arid, and which can furthermore include metal plates.
  • Composite materials are very widely used given their excellent mechanical and chemical resistance properties in many industries such as aeronautics, automotive, aerospace, construction, or civil engineering, especially in the manufacture of pipes transport of liquids and electronics, especially in electronic cards.
  • the recycling of composites is a current concern of industrialists. Indeed, products made of composite materials were previously returned to public landfills. Currently, however, the number of landfills is constantly decreasing and the regulations relating to waste treatment are becoming more and more strict. It has therefore become imperative to develop methods for treating these composite materials.
  • PET polyethylene terephthalate
  • three main recovery methods have been proposed: by mechanical treatment; by pyrolysis; by solvolysis. Mechanical treatment consists of grinding the composite material which can then be used as reinforcement in new composite materials.
  • Pyrolysis treatment uses heating to very high temperatures to transform the composite material into inorganic residues, oils and gases which can be very toxic.
  • the reinforcing fibers can be recovered, however, their mechanical properties are reduced.
  • the degradation products of the matrix of composite materials by glycolysis are essentially polyols.
  • An interesting recycling route for these polyols would be the preparation of polyurethane foams.
  • these polyols contain solvent in free form, the polyols recovered thus have a much too high hydroxyl index.
  • polyethylene terephthalate there are different sources of polyethylene terephthalate waste.
  • One of the main sources is that of beverage packaging.
  • the polyethylene terephthalate recovered from this source includes many wastes, such as the stopper, the glue and the label of the packaging. Its recycling is however generally easier than that of composite materials although expensive.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET waste polyethylene terephthalate
  • Polyols are thus obtained, the main application of which is the manufacture of rigid polyurethane foams after formulation and addition of isocyanate.
  • the polyols obtained by simple glycolysis have defects.
  • the inventors had the merit of finding, after long and in-depth studies, a process for recovering composite materials which consists in carrying out a solvolysis of the composite materials and of polyethylene terephthalate, optionally in the presence of a catalyst, and in separating the solvolysis product containing the degradation products of the matrix of composite materials and of polyethylene terephthalate of the other constituents of solid composite materials and of possible other impurities of polyethylene terephthalate.
  • the process according to the invention makes it possible to separate the degradation products of the organic matrix of the composite from the various other components, in particular from all the reinforcing components and various metallic elements which may be present in the starting product. These reinforcing materials and metallic elements can be reused.
  • the inventors have found that the solvolysate resulting from the solvolysis of composite materials and of polyethylene terephthalate is completely stable and suitable for the preparation of polyurethane foams, without resorting to an additional step. correction or modification of the solvolysate.
  • solvolysate means the product resulting from solvolysis, that is to say the degradation products of the matrix and / or of the polyethylene terephthalate present in the solvent.
  • solvolysis simultaneously conducts the solvolysis of the composite material and polyethylene terephthalate and the product is separated solvolysis containing degradation products of the composite matrix and the 'polyethylene terephthalate other constituents of composite materials and any other impurities.
  • This embodiment makes it possible to carry out only one solvolysis step and only one separation step for the solid materials.
  • the solvolysis of the composite material and of the polyethylene terephthalate can moreover be carried out in the same reactor.
  • the solvolysis of the composite material is carried out, then the solvolysis product containing the degradation products of the matrix of the composite materials is separated from the other constituents of the composite materials, then we use the product of solvolysis containing the degradation products of the matrix of composite materials to conduct the solvolysis of polyethylene terephthalate.
  • the solvolysis of the polyethylene terephthalate is first carried out, the solvolysis product containing the degradation products of the polyethylene terephthalate is then separated from any impurities in the polyethylene terephthalate, then uses the solvolysis product containing the degradation products of polyethylene terephthalate to conduct the solvolysis of composite materials.
  • This embodiment has the advantage of providing a volume of polyethylene terephthalate (PET) solvolysate which is important for the solvolysis of composite materials.
  • PET polyethylene terephthalate
  • It also makes it possible to increase the boiling point of the reaction mixture. This induces a higher reaction temperature at atmospheric pressure and therefore increases the reaction rate.
  • polyethylene terephthalate can contain other impurities originating in particular from stoppers, labels or adhesives used for the manufacture of bottles. These impurities must therefore be separated from the solvolysate.
  • the method according to the invention thus has the advantage of recycling all the materials resulting from the solvolysis of the composite materials and of polyethylene terephthalate.
  • glycolysis means the degradation reaction of the organic matrix under the action of a compound comprising at least two functions alcohol or comprising at least one alcohol function and also at least one innate function.
  • the solvolysis is carried out using a reactive solvent which can be a polyalcohol or a monoalcohol, or any chemical reagent containing labile hydrogen atoms, such as amines, acids, etc.
  • a reactive solvent which can be a polyalcohol or a monoalcohol, or any chemical reagent containing labile hydrogen atoms, such as amines, acids, etc.
  • the process according to the invention is particularly suitable for the recovery of composite materials whose matrix is a thermosetting resin chosen from the group comprising epoxy resins, polyurethanes, unsaturated polyesters, optionally reinforced and / or deposited on or coating elements metal.
  • the reinforcement consists of glass, carbon, aramid, etc., in the form of fibers, chips, fabric, nonwoven, etc.
  • the method according to the invention is applied to composites based on epoxy resins, in particular epoxy resins containing internal ester bonds, such as certain industrial cycloaliphatic resins having the following formula:
  • this process can also advantageously be applied to any other type of epoxy resin, in particular to those of the diglycidyl ether type of bisphenol A (DGEBA), bisepoxycyclohexylmethyladipate, epoxy novolacs, hardened by an acid anhydride, such as hexahydrophthalic anhydride , tetrahydrophthalic anhydride, ethyl nadic anhydride.
  • DGEBA diglycidyl ether type of bisphenol A
  • bisepoxycyclohexylmethyladipate bisepoxycyclohexylmethyladipate
  • epoxy novolacs hardened by an acid anhydride, such as hexahydrophthalic anhydride , tetrahydrophthalic anhydride, ethyl nadic anhydride.
  • the process can also be applied to any type of epoxy resin cured by any type of hardener, in particular amines such as in particular triethylenetetramine, or catalysts for the polymerization of the epoxide function.
  • the. solvolysis is a glycolysis carried out with a solvent chosen from the group comprising glycols, such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, etc., polyphenols such as bisphenol A, amino alcohols such as monoethanolamine.
  • the solvent is present in volume excess relative to the composite materials.
  • the amount of solvent is that necessary for the composite material to be completely covered.
  • a catalyst is chosen chosen from conventional transesterification catalysts, such as organometallic derivatives of titanium, such as tetrabutylorthotitanate, derivatives of transition metals, in particular of Zn, Mn, Co, etc., the alkali and alkaline earth metals associated with anions, Brônstedt base, such as hydroxides, oxides, carboxylates, amines, etc.
  • the catalyst is used in an amount at least equal to 0.005%, preferably between 0.05% and 5% and more preferably still about 0.2 to 2% by weight of the total weight of the solvent and of the composite material to be treat.
  • the amount of catalyst used is of course a function of the composite to be treated and the solvent used. There is no upper limit value. However, for obvious economic reasons, it will be preferable not to go beyond 5% by weight relative to the total weight of the solvent and of the composite material to be treated. An optimal amount is that allowing total degradation to be obtained in a relatively short time, preferably less than 10 hours.
  • the process according to the invention is carried out using as reactive solvolysis solvent monoethanolamine; solvolysis can then be carried out without a catalyst since monoethanolamine has the advantage of self-catalyzing.
  • the solvolysis reaction is carried out at high temperature and can advantageously be carried out at a temperature between 120 and 300 ° C, preferably between 170 and 250 ° C and more preferably still between 180 and 240 ° C and, more particularly advantageously for simplification purposes at the boiling point of the solvent.
  • the process in accordance with the invention comprises the following successive steps consisting in: shredding the composite materials and the polyethylene terephthalate to be treated into pieces of a size less than a size of the order of a few tens of centimeters, react these pieces in an excess of solvent, optionally in the presence of a catalyst, with gentle stirring, at a temperature between 120 and 300 ° C. while
  • the method according to the invention comprises the following successive steps consisting in: shredding the composite materials to be treated into pieces, preferably having a size less than a size of the order of a few tens of centimeters, reacting these pieces in an excess of solvent, optionally in the presence of a catalyst, with gentle stirring, at a temperature between 120 and 300 ° C for 0.5 to 12 hours, separating the solvolysis product from the solid materials, - sort the various solid materials in order to isolate the metals and / or the reinforcement materials for their recovery, optionally, rid the reinforcement materials of any organic matter by washing, spinning and drying, use the solvolysate resulting from the solvolysis of the composite materials for the solvolysis of polyethylene terephthalate.
  • the method according to the invention comprises the following successive steps consisting in: shredding the polyethylene terephthalate to be treated into pieces, preferably having a size less than a size of the order of a few tens of centimeters, react these pieces in an excess of solvent, possibly in the presence of a catalyst, with gentle stirring, at a temperature between 120 and 300 ° C for 0.5 to 12 hours, separate the solvolysis product from any materials solids, use the solvolysate resulting from the solvolysis of polyethylene terephthalate for the solvolysis of the composite materials, separate the solvolysis product from the solid materials, sort the various solid materials in order to isolate the metals and / or the reinforcement materials for their recovery, optionally rid the reinforcement materials of any organic material by washing, ess storm and drying.
  • this method is applied to composites comprising fibers as a material for reinforcement. Indeed, this process makes it possible to recover fibers which have not lost any of their mechanical properties and which can therefore be used in new rewarding applications.
  • the method according to the invention also makes it possible to recover the solvolysate of composite materials and of polyethylene terephthalate, which essentially consists of polyols, to make polyurethane foams of entirely satisfactory quality.
  • the method according to the invention therefore comprises an additional step of preparing a polyurethane foam from the solvolysis product containing the degradation products of the matrix of composite materials and of polyethylene terephthalate.
  • the preparation of the polyurethane foam is carried out in a conventional manner, preferably from 1 to 1.1 equivalent (s) of isocyanate relative to the polyols recovered by the process according to the invention.
  • the polyurethane foam obtained according to the invention has good dimensional stability.
  • the process according to the invention is particularly useful for upgrading the water pipes of power plants, electronic cards, auto parts, materials used in the building industry.
  • Example 1 Glycolysis of a resin based on bisphenol A diglycidyl ether cured by tetrahydrophthalic anhydride.
  • This resin is characterized in that the average value of N is of the order of 0.15 and the quantity of resin necessary to provide one mole of epoxy equivalent (EE) is 187 g.
  • This resin was cured with tetrahydrophthalic anhydride.
  • BDMA amino benzyldimethylene
  • Example 1a glycolysis in diethylene glycol
  • Aggregates 1 to 2.5 mm in diameter are taken from the resin prepared above. 15 g of these aggregates are placed in 75 ml of diethylene glycol and 98 mg of tetrabutylorthotitanate are added as catalyst. After 3 hours of reaction at total reflux (245 °), the aggregates are completely dissolved.
  • Aggregates 1 to 2.5 mm in diameter are taken from the resin prepared above. 15 g of these aggregates are placed in 75 ml of monoethanolamine and no catalyst is added.
  • Example 2 Glycolysis of a resin based on bisphenol A diglycidyl ether cured by hexahydrophthalic anhydride.
  • Example 2 The same resin as in Example 1 was used, however, it was cured using hexahydrophthalic anhydride. For this, 250.2 g of resin, 196.4 g of hexahydrophthalic anhydride and 2.6 g of benzyldimethylamine were used. This reactive mixture was poured onto a tray and a plate of average thickness 3mm was obtained. This plate was broken to obtain aggregates of different sizes that were separated by sieving to obtain the following lots: '
  • tests 1 to 5 A first series of tests (tests 1 to 5) was carried out in different quantities of diethylene glycol in the presence of tetrabutylorthotitanate, then a second series of tests (tests 6 to 8) was carried out in monoethnolamine in the absence of catalyst .
  • test 9 to 11 Three tests were then carried out (tests 9 to 11) by varying the amount of catalyst used. In these tests, 15 g of the resin of this example was used in the form of aggregates of 1-1, 25 mm placed in 75 ml of DEG.
  • These tubes are made of epoxy resin sold by SEPMA under the name CIBA LY 556
  • bisphenol A using a hardener of the anhydride type, they are reinforced by filament windings of glass fibers with a silane type sizing.
  • the mixture was filtered. Two fractions were obtained: the glycolysate, a mixture of polyols and DEG, and the fibers soaked in the glycolysate.
  • the fibers were washed with benzyl alcohol and then with acetone.
  • the rinse filtrate was then mixed with the glycolysate after distilling off the methanol on a rotary evaporator.
  • Resin identification 200 g of DGEBA were hardened with 28 g of triethylenetetramine (TETA) without catalyst, for 7 days at room temperature, then for 2 hours at 200 ° C.
  • TETA triethylenetetramine
  • This card is made up of several layers of epoxy resin reinforced with glass fibers. Between these layers are interposed copper sheets and other types of metals.
  • This card (70.6g) has been cut into pieces.
  • the pieces were introduced into a reactor with 353.5 g of DEG and 0.4 g of tetrabutylorthotitanate.
  • the glycolysis was carried out at 245 ° C. for 12 h 30 min with gentle stirring at the start and then with stronger stirring in the middle of the reaction. During this reaction, various samples were taken in order to monitor this reaction.
  • glycolysate obtained is a mixture rich in oligomers.
  • UV analyzes show a gradual increase in absorbance at 278nm and 285nm. Between 2.55 and 8.30 h of reaction, the absorbance increased from 0.22 to 0.6.
  • IR and UV analyzes show that the resin is rather of the aromatic type, probably of the family of DGEBA resins. However, this absorption could also come from a hardener of the aromatic type.
  • the hardener is not an acid anhydride.
  • glycolysate 1 glycolysate 1
  • the metals were washed with methyl alcohol and then dried.
  • glycolysate 2 was added to glycolysate 1.
  • Glass fibers were manually separated from small pieces of metal which were added to those previously isolated. Glass fibers were mainly in the form of a mat, but also in the form of fabric.
  • Glycolysates 1 and 2 were distilled and thus DEG and polyols were recovered.
  • the initial composition is as follows: 100 g of hardened resin; - 159 g of DEG;
  • Example 7 Preparation of a polyurethane foam from the polyols obtained in Example 6:
  • a polyurethane foam is prepared from polyols obtained from Example 6.
  • a polyurethane foam is prepared according to the same procedure from a polyol composition (referenced Polyol PET) having a functionality of 2.00, obtained by glycolysis / esterification of PET. After 4 days of maturation at room temperature, the foam is cut into cubes for characterization. This foam is referenced (GLY 23). The classic characteristics of these foams are measured, namely the time of cream (T cream), the time of thread (T thread) and the time out of tack (T tack). The characterization of the foams obtained is presented in table 4 below:
  • the PET polyol is a polyol obtained from 96 g of PET, 97.5 g of DEG, 26.8 g of DPG, 29.2 g of adipic acid, 29.6 g of phthalic anhydride. It has a functionality of 2.00, a hydroxyl number of 290 and a storage stability of approximately 3 months. To obtain a functionality comparable to that of polyol ex. 6, it would have been necessary to add 10% by mass of glycerol.
  • An aging test in the open air is conducted over a week to a year.
  • the cut cubes of the foam (7) do not show any significant deformation, unlike those of the foam (GLY 23) which begin to deform. After one year, the cut cubes of the foam (7) do not show any significant deformation, on the other hand those of the foam (GLY 23) are strongly deformed. When subjected to a pressure of 0.27 kg / cm 2 with a temperature of 60 ° C, the foam cubes (7) exhibit limited deformation while those of the foam (GLY 23) are completely crushed.

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Abstract

La présente invention porte sur un procédé de valorisation de matériaux composites et du polyéthylène téréphtalate, consistant à conduire une solvolyse des matériaux composites et du polyéthylène téréphtalate, éventuellement en présence d'un catalyseur, et à séparer le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites et du polyéthylène téréphtalate des autres constituants des matériaux composites et d'éventuelles autres impuretés du polyéthylène téréphtalate.

Description

PROCEDE DE VALORISATION DE MATERIAUX COMPOSITES ET DE POLYETHYLENE TEREPHTALATE
La présente invention porte sur un procédé de valorisation de matériaux composites et de polyethylene téréphtalate. Un tel procédé permet une nouvelle utilisation de chacun des éléments constitutifs du matériau composite et du polyethylene téréphtalate traités.
Dans la présente demande on entend par « matériau composite » tout matériau comprenant une matrice organique qui est une résine thermodurcissable et au moins un autre composant de nature différente. De façon avantageuse, les matériaux composites pouvant être utilisés dans le procédé conforme à 1 ' invention sont des matériaux comprenant une matrice en résine thermodurcissable qui est renforcée par du verre, du bore, du carbone ou de l'ara ide, et pouvant en outre comprendre des plaques métalliques.
Les matériaux composites sont très largement utilisés compte tenu de leurs excellentes propriétés de résistance mécanique et chimique dans de nombreuses industries telles que l'aéronautique, l'automobile, l'aérospatial, le bâtiment, ou le génie civil, notamment dans la fabrication de tuyaux de transport de liquides et l'électronique, notamment dans les cartes électroniques . Le recyclage des composites est une préoccupation actuelle des industriels. En effet, les produits en matériaux composites étaient auparavant re etés dans les décharges publiques. Cependant, actuellement, le nombre de décharges est en diminution constante et les réglementations relatives au traitement des déchets sont de plus en plus strictes. Il est donc devenu impératif de mettre au point des procédés de traitement de ces matériaux composites . D'autre part, l'utilisation extensive du polyethylene téréphtalate (PET) , notamment pour la fabrication de bouteilles pour boissons, requiert des coûts importants de recyclage . En ce qui concerne les matériaux composites, trois principales voies de valorisation ont été proposées: par traitement mécanique; par pyrolyse; par solvolyse. Le traitement mécanique consiste en un broyage du matériau composite qui peut alors être utilisé comme renfort dans de nouveaux matériaux composites.
Le traitement par pyrolyse utilise le chauffage à des températures très élevées pour transformer le matériau composite en des résidus inorganiques, des huiles et des gaz qui peuvent être très toxiques . Les fibres de renfort peuvent être récupérées, cependant, leurs propriétés mécaniques se trouvent diminuées .
Le traitement par solvolyse de composites à matrice de type polyester insaturé a été décrit dans les demandes de brevet EP693527 et W094/25517. Cependant, dans le procédé décrit dans la demande de brevet 094/25517 les fibres sont séparées mécaniquement de la matrice du composite et la glycolyse est conduite sur la poudre de composite débarrassée des fibres de renfort. Le procédé décrit dans la demande de brevet EP693527 prévoit un broyage du composite en des particules très fines d'un diamètre de l'ordre de quelques centaines de microns puis une glycolyse de ce broyât . De tels procédé ne permettent pas la récupération des fibres de renfort.
Les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites par glycolyse sont essentiellement des polyols . Une voie de recyclage intéressante pour ces polyols serait la préparation de mousses polyuréthannes. Toutefois, du fait de la grande proportion de solvant utilisé en solvolyse, ces polyols contiennent du solvant sous forme libre, les polyols récupérés ont ainsi un indice d'hydroxyle beaucoup trop élevé.
En ce qui concerne le polyethylene téréphtalate, il existe différentes sources de déchets du polyethylene téréphtalate. L'une des principales sources est celle des emballages pour boisson. Le polyethylene téréphtalate récupéré par cette source comprend de nombreux déchets, comme notamment le bouchon, la colle et l'étiquette de l'emballage. Son recyclage est toutefois généralement plus aisé que celui des matériaux composites quoique coûteux.
La glycolyse du PET (polyethylene téréphtalate) , et tout particulièrement de déchets de PET est bien connue. On obtient de la sorte des polyols, dont la principale application est la fabrication de mousses polyuréthannes rigides après formulation et addition d'isocyanate. Toutefois les polyols obtenus par simple glycolyse présentent des défauts.
Principalement, ces défauts sont : (i) une viscosité excessive;
(ii) une fonctionnalité en hydroxyles égale à 2, conduisant à des matériaux polyuréthannes manquant de rigidité et à des mousses dont la stabilité dimensionnelle est trop faible; (iii) un défaut de stabilité au stockage des polyols, se traduisant par le dépôt plus ou moins rapide de phases solides; (iv) une compatibilité faible avec certains agents moussants . Il est donc nécessaire de corriger ces défauts par des modifications de procédés. Toutes les modifications envisagées à ce jour augmentent sensiblement le prix de fabrication des polyols et/ou des mousses polyuréthannes.
Les principales modifications possibles sont les suivantes : • Une coglycolyse avec des triols ou des molécules polyhydroxylées (glycérol, pentaérithritol, - méthylglucoside) , comme il est décrit dans les brevets US 4,664,019 et US 5,360,900. Cependant, cette modification augmente la viscosité du polyol, ce qui induit d'importants risques d'instabilité au stockage;
• Une post-estérification avec des diacides (adipique, phtalique, ...) qui améliore la stabilité au stockage et diminue la viscosité, comme il est décrit dans les brevets US 4,559,370 et US 4,539,341. Toutefois, cette modification rallonge le temps du procédé et augmente le coût des matières premières;
• Un post-traitement par un oxyde d'alkylène (éthylène, propylène) qui améliore la stabilité au stockage et diminue la viscosité, comme il est décrit dans le brevet US 4,701,477. Dans ce cas aussi, le temps du procédé est rallongé et il faut recourir à des installations spécialisées (réaction exothermique, réacteurs sous pression) ;
• Une post-distillation permettant d'éliminer le monoethyleneglycol provenant de la glycolyse du PET, ce qui permet d'améliorer la stabilité au stockage, comme décrit dans les brevets US 4,469,824 et US 4,664,019. Cependant, le temps procédé est rallongé et on fabrique un sous- produit; • Une glycolyse par un excès de glycol, suivie d'une distillation sous vide de l'excès de glycols libres. Dans ce cas, il ne se produit pas de réaction de rééquilibrage qui permettrait de diminuer la viscosité et d'améliorer la stabilité au stockage pour obtenir un polyol de distribution moléculaire plus étroite. Ces procédés utilisent des installations de distillation sous vide poussé en technique film raclé, comme décrit dans le brevet US 4,758,607, ou des installations en vide moyen après désactivâtion du catalyseur, comme décrit dans la demande de brevet PCT/FR97/00984. Le temps du procédé est cependant sensiblement rallongé; • Compenser la faible fonctionnalité du polyol, en préparant le polyuréthanne en excès d'isocyanate (Index NCO > 150), afin d'obtenir des polyuréthannes-isocyanurates . Toutefois, le coût de fabrication de la mousse, qui est lié à la quantité d'isocyanate, est largement augmenté. Dans un tel contexte, il serait particulièrement avantageux de mettre au point un procédé permettant de traiter les matériaux composites et le polyethylene téréphtalate et de valoriser les différents produits récupérés sans surcoût excessif. Les inventeurs ont eu le mérite de trouver après des études longues et approfondies un procédé de valorisation de matériaux composites consistant à conduire une solvolyse des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate, éventuellement en présence d'un catalyseur, et à séparer le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate des autres constituants des matériaux solides composites et d'éventuelles autre impuretés du polyethylene téréphtalate. Tout d'abord, le procédé conforme à l'invention permet de séparer les produits de dégradation de la matrice organique du composite des différents autres composants, notamment de tous les composants de renfort et des différents éléments métalliques pouvant être présents dans le produit de départ. Ces matériaux de renfort et éléments métalliques peuvent être réutilisés.
Ensuite, d'une façon tout à fait surprenante, les inventeurs ont constaté que le solvolysat résultant de la solvolyse des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate est tout à fait stable et adapté à la préparation de mousses polyuréthannes, cela sans recourir à une étape supplémentaire de correction ou de modification du solvolysat.
Au sens de la présente invention on entend par « solvolysat », le produit résultant de la solvolyse, c'est à dire les produits de dégradation de la matrice et/ou du polyethylene téréphtalate présents dans le solvant. Dans un mode de réalisation avantageux du procédé selon l'invention, on conduit simultanément la solvolyse du matériau composite et du polyethylene téréphtalate puis on sépare le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites et du ' polyethylene téréphtalate des autres constituants des matériaux composites et des éventuelles autres impuretés.
Ce mode de réalisation permet de ne réaliser qu'une seule étape de solvolyse et qu'une seule étape de séparation des matériaux solides. Dans ce mode de réalisation, la solvolyse du matériau composite et du polyethylene téréphtalate peut de plus être réalisée dans le même réacteur.
Selon un autre mode de réalisation avantageux du procédé selon l'invention, on réalise d'abord la solvolyse du matériau composite, on sépare ensuite le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites des autres constituants des matériaux composites, puis on utilise le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites pour conduire la solvolyse du polyethylene téréphtalate.
Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du procédé selon l'invention, on réalise d'abord la solvolyse du polyethylene téréphtalate, on sépare ensuite le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation du polyethylene téréphtalate des éventuelles impuretés du polyethylene téréphtalate, puis on utilise le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation du polyethylene téréphtalate pour conduire la solvolyse des matériaux composites.
Ce mode de réalisation présente l'avantage de fournir un volume de solvolysat du polyethylene téréphtalate (PET) important pour la solvolyse des matériaux composites. En effet, le PET est déjà solvolyse et n'occupe pas de place dans le réacteur à côté des matériaux composites. Il permet également d'augmenter la température d'ébullition du mélange réactionnel . Ceci induit une température de réaction plus élevée à pression atmosphérique et donc d'augmenter la vitesse de réaction.
Comme il a déjà été discuté plus haut, le polyethylene téréphtalate peut contenir d'autres impuretés provenant notamment des bouchons, étiquettes ou colles utilisés pour la fabrication de bouteilles . Ces impuretés doivent donc être séparées du solvolysat.
Le procédé selon l'invention présente ainsi l'avantage de recycler tous les matériaux résultant de la solvolyse des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate. Dans la présente demande on entend par "glycolyse" la réaction de dégradation de la matrice organique sous l'action d'un composé comprenant au moins deux fonctions alcool ou comprenant au moins une fonction alcool et aussi au moins une fonction a iné.
La solvolyse est conduite à l'aide d'un solvant réactif qui peut être un polyalcool ou un monoalcool, ou tout réactif chimique contenant des atomes d'hydrogène labile, tel que des aminés, des acides, etc..
Le procédé conforme à 1 ' invention est particulièrement adapté à la valorisation de matériaux composites dont la matrice est une résine thermodurcissable choisie dans le groupe comprenant les résines époxyde, les polyuréthannes, les polyesters insaturés, éventuellement renforcée et/ou déposée sur ou enrobant des éléments métalliques.
Lorsque la matrice organique est renforcée, le renfort consiste en du verre, du carbone, de l'aramide, etc, sous forme de fibres, copeaux, tissu, non tissé, etc.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l'invention est appliqué aux composites à base de résines époxydes, notamment de résines époxydes contenant des liaisons ester internes, telles que certaines résines cycloaliphatiques industrielles ayant la formule suivante :
Figure imgf000009_0001
Par ailleurs, ce procédé peut également avantageusement être appliqué à tout autre type de résine époxyde notamment à celles du type diglycidyléther de bisphénol A (DGEBA) , bisépoxycyclohexylméthyladipate, les époxy-novolaques, durcie par un anhydride d'acide, comme l'anhydride hexahydrophtalique, anhydride tétrahydrophtalique, anhydride éthyl nadique.
Avec des temps de réaction plus longs, le procédé peut aussi être appliqué à tout type de résines époxydes durcies par tout type de durcisseur, en particulier les aminés tel que notamment le triéthylènetétramine, ou les catalyseurs de polymérisation de la fonction époxyde.
Selon un mode de réalisation avantageux du procédé conforme à l'invention, la. solvolyse est une glycolyse conduite avec un solvant choisi dans le groupe comprenant les glycols, tels que 1 ' éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le propylèneglycol, le dipropylèneglycol etc, les polyphénols tels que le bisphénol A, les aminoalcools tels que la monoéthanolamine . Le solvant est présent en excès volumique par rapport aux matériaux composites. De façon avantageuse la quantité de solvant est celle nécessaire pour que le matériau composite soit recouvert en totalité.
Selon un mode de réalisation avantageux du procédé conforme à l'invention, on utilise un catalyseur choisi parmi les catalyseurs classiques de transestérification, comme les organométalliques dérivés du titane, comme le tétrabutylorthotitanate, les dérivés des métaux de transition, notamment de Zn, Mn, Co, etc... , les métaux alcalins et alcalinoterreux associés à des anions, base de Brônstedt, comme les hydroxydes, oxydes, carboxylates, les aminés etc .. Le catalyseur est utilisé en une quantité au moins égale à 0,005%, de préférence comprise entre 0,05% et 5% et plus préférentiellement encore d'environ 0,2 à 2% en poids du poids total du solvant et du matériau composite à traiter.
La quantité de catalyseur utilisée est bien entendu fonction du composite à traiter et du solvant utilisé. Il n'existe pas de valeur limite supérieure. Cependant, pour des raisons économiques évidentes, on préférera ne pas aller au delà de 5% en poids par rapport au poids total du solvant et du matériau composite à traiter. Une quantité optimale est celle permettant d'obtenir une dégradation totale en un temps relativement court, de préférence inférieur à 10 heures. Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé conforme à l'invention est conduit en utilisant comme solvant réactif de solvolyse la monoéthanolamine ; la solvolyse peut alors être conduite sans catalyseur puisque la monoéthanolamine présente 1 ' avantage de s ' auto- catalyser.
La réaction de solvolyse est effectuée à haute température et peut avantageusement être conduite à une température comprise entre 120 et 300°C, de préférence entre 170 et 250°C et plus préférentiellement encore entre 180 et 240°C et, de façon plus particulièrement avantageuse à des fins de simplification à la température d'ebullition du solvant .
Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé conforme à 1 ' invention comprend les étapes successives suivantes consistant à: déchiqueter les matériaux composites et le polyethylene téréphtalate à traiter en morceaux d'une taille inférieure à une taille de l'ordre de quelques dizaine de centimètres, faire réagir ces morceaux dans un excès de solvant, éventuellement en présence d'un catalyseur, sous faible agitation, à une température comprise entre 120 et 300°C pendant
0,5 à 12 heures, séparer le produit de solvolyse des matériaux solides, - trier les différents matériaux solides afin d'isoler les métaux et les matériaux de renfort pour leur récupération, éventuellement débarrasser les matériaux de renfort de toute matière organique par lavage, essorage et séchage.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, le procédé selon l'invention comprend les étapes successives suivantes consistant à: déchiqueter les matériaux composites à traiter en morceaux, de préférence présentant une taille inférieure à une taille de l'ordre de quelques dizaines de centimètres, faire réagir ces morceaux dans un excès de solvant, éventuellement en présence d'un catalyseur, sous faible agitation, à une température comprise entre 120 et 300°C pendant 0,5 à 12 heures, séparer le produit de solvolyse des matériaux solides, - trier les différents matériaux solides afin d'isoler les métaux et/ou les matériaux de renfort pour leur récupération, éventuellement, débarrasser les matériaux de renfort de toute matière organique par lavage, essorage et séchage, utiliser le solvolysat résultant de la solvolyse des matériaux composites pour la solvolyse du polyethylene téréphtalate. Selon encore un autre mode de réalisation avantageux, le procédé selon l'invention comprend les étapes successives suivantes consistant à: - déchiqueter le polyethylene téréphtalate à traiter en morceaux, de préférence présentant une taille inférieure à une taille de l'ordre de quelques dizaines de centimètres, faire réagir ces morceaux dans un excès de solvant, éventuellement en présence d'un catalyseur, sous faible agitation, à une température comprise entre 120 et 300°C pendant 0,5 à 12 heures, séparer le produit de solvolyse des éventuels matériaux solides, utiliser le solvolysat résultant de la solvolyse du polyethylene téréphtalate pour la solvolyse des matériaux composites, séparer le produit de solvolyse des matériaux solides, trier les différents matériaux solides afin d'isoler les métaux et/ou les matériaux de renfort pour leur récupération, éventuellement débarrasser les matériaux de renfort de toute matière organique par lavage, essorage et séchage.
De façon avantageuse, ce procédé est appliqué à des composites comprenant des fibres en tant que matériau de renfort. En effet, ce procédé permet de récupérer des fibres qui n'ont perdu aucune de leurs propriétés mécaniques et qui peuvent donc être utilisées dans de nouvelles applications valorisantes. Le procédé selon l'invention permet aussi de valoriser le solvolysat des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate, qui est essentiellement constitué de polyols, pour en faire des mousses polyuréthannes de qualité tout à fait satisfaisante. D'une façon avantageuse, le procédé selon l'invention comprend donc une étape supplémentaire de préparation d'une mousse polyuréthanne à partir du produit de la solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate . La préparation de la mousse polyuréthanne se fait de façon classique, de préférence de 1 à 1,1 équivalent (s) d'isocyanate par rapport aux polyols récupérés par le procédé selon l'invention. La mousse polyuréthanne obtenue selon l'invention présente une bonne stabilité dimensionnelie.
Dans le cas où le procédé conforme à 1 ' invention est utilisé pour le recyclage de cartes électroniques, il est avantageux de procéder à une étape préliminaire de délestage de leurs substances nocives (condensateurs, interrupteurs à mercure, batteries,...) avant d'appliquer le procédé conforme à l'invention.
Dans le cas particulier des cartes électroniques, contrairement aux techniques actuelles qui s ' intéressent uniquement à la valorisation des métaux récupérés, tous les constituants sont isolés et séparés et peuvent être réutilisés .
Le procédé conforme à 1 ' invention est particulièrement utile pour la revalorisation des canalisations d'eau des centrales électriques, des cartes électroniques, des pièces d'automobile, des matériaux utilisés dans l'industrie du bâtiment .
L'invention va être décrite plus en détail à l'aide des exemples suivants qui sont donnés à titre d'illustration seulement.
EXEMPLES
Exemple 1: Glycolyse d'une résine à base de diglycidyléther de bisphénol A durcie par l'anhydride tétrahydrophtalique.
Identification de la résine utilisée:
Dans cet exemple on a utilisé une résine à base de diglycidyléther de bisphénol A (DGEBA)de formule générale:
Figure imgf000015_0001
Cette résine est caractérisée par le fait que la valeur moyenne de N est de l'ordre de 0,15 et la quantité de résine nécessaire pour fournir une mole d'équivalent époxy (EE ) est de 187 g.
Cette résine a été durcie par de l'anhydride tétrahydrophtalique .
Le durcissement a été réalisé en utilisant la benzyldimethylene aminé (BDMA) comme accélérateur de la réaction de la façon suivante:
Dans un réacteur on a mélangé 100 parties en poids de DGEBA, 78 parties en poids d'anhydride tétrahydrophtalique et 1 partie en poids de BDMA. Ce mélange a été chauffé pendant 2 heures à 100°C puis pendant 4 heures à 150°C.
Exemple la : glycolyse dans le diéthylèneglycol
On prend des granulats de 1 à 2 , 5mm de diamètre de la résine préparée ci-dessus. On place 15g de ces granulats dans 75ml de diéthylèneglycol et on ajoute 98mg de tétrabutylorthotitanate comme catalyseur. Après 3 heures de réaction à reflux total ( 245°) , les granulats sont totalement dissous.
Exemple lb : glycolyse dans la monoéthanolamine
On prend des granulats de 1 à 2 , 5mm de diamètre de la résine préparée ci-dessus. On place 15g de ces granulats dans 75ml de monoéthanolamine et on n'ajoute pas de catalyseur.
'Après 2 heures de réaction à reflux total ( 170° ),, les granulats sont totalement dissous.
Il ressort de cet exemple que la glycolyse d'une résine époxyde durcie par un anhydride est aisée.
Exemple 2 : Glycolyse d'une résine à base de diglycidyléther de bisphénol A durcie par l'anhydride hexahydrophtalique.
Résine utilisée :
La même résine que dans l'exemple 1 a été utilisée, cependant, elle a été durcie à l'aide de l'anhydride hexahydrophtalique. Pour cela on a utilisé 250,2g de résine, 196,4g d'anhydride hexahydrophtalique et 2,6g de benzyldiméthylamine . Ce mélange réactif a été coulé sur un plateau et on a obtenu une plaque d'épaisseur moyenne 3mm. Cette plaque a été cassée pour obtenir des granulats de différentes tailles qui ont été séparés par tamisage de façon à obtenir les lots suivants : '
Lot 1 0 , 3 x 4 x 5 cm
Lot 2 1 à 2 , 5 mm
Lot 3 0, 63 à 1 mm
Lot 4 <0, 63 mm
On a procédé à différents essais de glycolyse à une température de 245°C.
Une première série d'essais (essais 1 à 5) a été réalisée dans différentes quantités de diéthylèneglycol en présence de tétrabutylorthotitanate, puis une seconde série d'essais (essais 6 à 8) a été réalisée dans la monoéthnolamine en l'absence de catalyseur.
Dans chaque cas on a contrôlé le temps nécessaire à la dissolution complète des granulats.
Les conditions des essais ainsi que les résultats obtenus sont repris dans les tableaux 1 et 2 ci-après.
Figure imgf000017_0001
Tableau 2 - glycolyse dans la monoéthanolamine (MEA)
Figure imgf000018_0001
Exemple 2b
Trois essais ont ensuite été réalisés (essais 9 à 11) en faisant varier la quantité de catalyseur utilisé. Dans ces essais, on a utilisé 15g de la résine de cet exemple sous forme de granulats de 1-1, 25mm placés dans 75ml de DEG.
On a ajouté différentes quantités d'orthotitanate comme indiqué dans le tableau 3 ci-après et on a mesuré pour chacun des essais le temps de fin de dissolution Ces valeurs sont données dans le tableau 3.
Tableau 3 : influence du catalyseur
Essai 9 Essai 10 Essai 11
Catalyseur (mg) 98 0 300
Durée 3h Plus de 16h <lh45
Oligomères M > 5 % 52% 5% 1000 g/mol*
analyse par chromatographie d'exclusion stérique, Exemple 3 : Glycolyse d'un époxyde DGEBA durci anhydride/verre
On a pris 1 tube utilisé pour la circulation de l'eau dans les systèmes de sécurité des centrales électriques.
Ces tubes sont réalisés en résine époxyde commercialisée par la Société SEPMA sous la dénomination CIBA LY 556
(bisphénol A) à l'aide d'un durcisseur de type anhydride, ils sont renforcés par des enroulements filamentaires de fibres de verre avec un ensimage de type silane.
Ces tubes ont été concassés de façon à obtenir des morceaux d'environ 4 x 5 x 0,5 cm.
Dans le réacteur de 500ml, 30,8g de ce composite en morceaux ont été ajoutés à 162,25g de DEG et 0,055 g de tetrabutyl orthotitanate. Ce mélange a été agité pendant 8 heures à 245°C sous un flux continu d'azote.
En moins de deux heures, les fibres commencent à se libérer.
Une fois la réaction terminée, le mélange a été filtré. On a obtenu deux fractions : le glycolysat, mélange de polyols et de DEG, et les fibres imbibées par le glycolysat .
Les fibres ont été lavées à l'alcool benzylique puis à 1 'acétone. Le filtrat de rinçage a été ensuite mélangé au glycolysat après distillation du méthanol à 1 ' évaporateur rotatif.
L'analyse des polyols récupérés montre qu'ils sont identiques à ceux obtenus dans l'exemple 2b. Exemple 4 : Glycolyse d'une résine époxyde DGEBA durcie par triéthylinetétramine
Identification résine : On a durci 200g de DGEBA avec 28 g de triéthylènetétramine (TETA) sans catalyseur, pendant 7 jours à température ambiante, puis pendant 2 heures à 200°C.
Glycolyse
Dans un réacteur on a introduit 14,66g de la résine époxyde durcie obtenue ci-dessus, 73,5g de DEG et 0,08g de tétrabutylorthotitanate .
On a laissé réagir à 245°C pendant 14 heures. Au bout de 14h, la glycolyse est totale.
Exemple 5
Une carte électronique neuve non équipée de composants a été utilisée dans cet exemple. Cette carte est constituée de plusieurs couches de résine époxyde renforcée par des fibres de verre. Entre ces couches s'intercalent des feuilles de cuivre et d'autres types de métaux.
Cette carte (70,6g) a été découpée en morceaux. Les morceaux ont été introduits dans un réacteur avec 353,5g de DEG et 0,4g de tétrabutylorthotitanate. La glycolyse a été effectuée à 245°C pendant 12h30 sous faible agitation au départ puis avec une plus forte agitation au milieu de la réaction. Au cours de cette réaction différentes prises d'échantillons ont été réalisées afin de suivre cette réaction.
Les analyses par chromatographie d'exclusion stérique ont montré qu'après 2 heures de réaction, la composition du glycolysat n'évoluait plus. Le glycolysat obtenu est un mélange riche en oligomères.
Les analyses UV montrent une augmentation progressive de l'absorbance à 278nm et 285nm. Entre 2hl5 et 8h30 de réaction, l'absorbance a augmenté de 0,22 à 0,6.
Les analyses IR et UV prouvent que la résine est plutôt du type aromatique, probablement de la famille des résines DGEBA. Mais cette absorption pourrait également provenir d'un durcisseur de type a iné aromatique. Le durcisseur n'est pas un anhydride d'acide.
Ces résultats montrent que la dépolymérisation qui conduit à des espèces solubles dans le DEG est lente. Par contre après avoir subi une dépolymérisation assez poussée pour être mis en solution la masse molaire des produits de la glycolyse ne subirait pas de variation au cours d'un temps de glycolyse supplémentaire.
Une fois la réaction terminée, on a récupéré par filtration d'une part 263,7g de glycolysat (glycolysat 1) et d'autre part des fibres de verre gorgées de glycolysat et les métaux .
Les métaux ont été lavés à l'alcool méthylique puis séchés .
Les fibres de verre ont été essorées, le glycolysat ainsi retiré 50,6g (glycolysat 2) a été ajouté au glycolysat 1.
Ces fibres de verre essorées ont été lavées par 1,21 de diméthylformamide puis par 11 d'alcool méthylique, et elles ont été séchées .
Après ce séchage, on a séparé manuellement les fibres de verre de petits morceaux de métal qui ont été ajoutés à ceux précédemment isolés. Les fibres de verre se présentaient principalement sous la forme de mat, mais également sous la forme de tissu.
On a ainsi récupéré 35,5g de fibres de verre et 9g de métaux.
Les glycolysats 1 et 2 ont été distillés et on a ainsi récupéré du DEG et des polyols .
Exemple 6 : Préparation de polyols à partir de la solvolyse de résine durcie et de polyethylene téréphtalate selon l'invention:
Une glycolyse d'une résine durcie DGEBA/HP, se présentant sous un large spectre de granulometrie (morceaux allant de moins d'1 mm à morceaux de 30x40 mm), est conduite conformément à l'exemple l.a avec le DEG en présence de tétrabutylorthotitanate comme catalyseur. La composition initiale est la suivante : 100 g de résine durcie ; - 159 g de DEG ;
0,51 g de Ti(OBu)4. Au bout de 3 heures, de chauffage à reflux, tous les fragments solides de petite taille ont disparu et il a fallu 6,5 heures de chauffage à reflux pour observer la disparition totale des fragments de grande taille.
On ajoute alors 91 g de PET (déchets de fabrication de préformes de bouteilles) granulé à environ 2 mm. Le PET est « dissous » en moins de 1,5 heures sous chauffage à reflux. On maintient encore le chauffage pendant 1 heure. On récupère 350 g de composition de polyols avec un indice d'hydroxyle de (OH) =481 et une fonctionnalité moyenne de 2,22. Ces valeurs sont obtenues par calcul. Le produit obtenu présente une stabilité au stockage de plus de 6 mois .
Exemple 7 : Préparation d'une mousse polyuréthanne à partir de polyols obtenus à l'exemple 6 :
On prépare une mousse de polyuréthanne à partir de polyols obtenus à partir de l'exemple 6.
Juste après ajout des additifs classiques (DMCHA (catalyseur), SR 242 (stabilisant), HCFC 141b (agent moussant) ) et homogénéisation dans un gobelet du polyol de l'exemple 6, on ajoute la quantité d'isocyanate (PMDI à 31,2 % de NCO (isocyanate) ) correspondant à un index NCO de 110. Le mélange est ensuite agité par une pale tournante à 2000 tours/minute (temps zéro en début d'agitation). Après 10 à 20 secondes d'agitation, le mélange est versé dans un récipient parallélépipédique ( 1 x L x h : 15/17/18 cm) , où on laisse la mousse s'expanser librement. Après 4 jours de maturation à température ambiante, la mousse est découpée en cubes pour caractérisation. Cette mousse est référencée (7)
A titre de comparaison, on prépare selon le même mode opératoire, une mousse de polyuréthanne à partir d'une composition de polyols (référencé Polyol PET) ayant une fonctionnalité 2,00, obtenu par glycolyse/estérification du PET. Après 4 jours de maturation à température ambiante, la mousse est découpée en cubes pour caractérisation. Cette mousse est référencée (GLY 23) . On mesure les caractéristiques classiques de ces mousses, soit le temps de crème (T crème), le temps de fil (T fil) et le temps hors poisse (T poisse) . La caractérisation des mousses obtenues est présenté dans le tableau 4 ci dessous :
Tableau 4 : Comparaison des mousses (7) et (GLY 23)
Figure imgf000024_0001
* Le polyol PET est un polyol obtenu à partir de 96 g de PET, 97,5 g de DEG, 26,8 g de DPG, 29,2 g d'acide adipique, 29,6 g d'anhydride phtalique. Il possède une fonctionnalité de 2,00, un indice d'hydroxyle de 290 et une stabilité au stockage d'environ 3 mois. Pour obtenir une fonctionnalité comparable à celle du polyol ex. 6, il aurait fallu adjoindre 10% en masse de glycérol .
Un test de vieillissement à l'air libre est conduit sur une semaine à un an.
Au bout d'une semaine, les cubes découpés de la mousse (7) ne présentent pas de déformation notable, contrairement à ceux de la mousse (GLY 23) qui commencent à se déformer. Au bout d'un an, les cubes découpés de la mousse (7) ne présentent pas de déformation notable, en revanche ceux de la mousse (GLY 23) sont fortement déformés. Lorsqu'ils sont soumis à une pression de 0,27 kg/cm2 avec une température de 60°C, les cubes de la mousse (7) présentent une déformation limitée alors que ceux de la mousse (GLY 23) sont complètement écrasés.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de valorisation de matériaux composites et de polyethylene téréphtalate, consistant à conduire une solvolyse des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate, éventuellement en présence d'un catalyseur, et à séparer le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate des autres constituants des matériaux composites et d'éventuelles autres impuretés du polyethylene téréphtalate .
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on conduit simultanément la solvolyse du matériau composite et du polyethylene téréphtalate puis que l'on sépare le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate des autres constituants des matériaux composites et d'éventuelles autres impuretés du polyethylene téréphtalate .
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on réalise d'abord la solvolyse du matériau composite, que l'on sépare ensuite le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites des autres constituants des matériaux composites, puis que l'on utilise le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation de 'la matrice des matériaux composites pour conduire la solvolyse du polyethylene téréphtalate .
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on réalise d'abord la solvolyse du polyethylene téréphtalate, que l'on sépare ensuite le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation du polyethylene téréphtalate des éventuelles impuretés, puis que l'on utilise le produit de solvolyse contenant les produits de dégradation du polyethylene téréphtalate pour conduire la solvolyse des matériaux composites.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les matériaux composites comprennent une matrice qui est une résine thermodurcissable choisie dans le groupe comprenant les résines époxydes, les polyuréthannes, les polyesters insaturés, ladite résine étant éventuellement renforcée et déposée sur ou enrobant des éléments métalliques.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou la revendication 5, caractérisé par le fait que la matrice est renforcée par du verre, du carbone, de l'aramide, etc, sous forme de fibres, copeaux, tissu, non tissé, etc.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la solvolyse est réalisée à l'aide d'un excès de solvant réactif choisi dans le groupe comprenant les réactifs chimiques contenant un hydrogène labile tels que les monoalcools, aminés, acides, de préférence dans le groupe comprenant les glycols tels que 1 ' éthylèneglycol, le propylèneglycol, le diéthylèneglycol, le dipropylèneglycol, les polyphénols tels que le bisphénol A, les aminoalcools tels que la monoéthanolamine.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le catalyseur est choisi dans le groupe comprenant les catalyseurs classiques de transestérification , comme les organométalliques dérivés du titane, comme le tétrabutylorthotitanate, les dérivés des métaux de transition, notamment de Zn, Mn, Co, les métaux alcalins et alcalinoterreux associés à des anions, base de Brônstedt, comme les hydroxydes, oxydes, carboxylates et les aminés .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le catalyseur est utilisé dans une quantité supérieure ou égale à 0,005%, de préférence entre 0,05 et 5%, et plus préférentiellement encore d'environ 0,2 à 2% en poids par rapport au poids total du composite et du solvant.
10. Procédé selon l'un quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la glycolyse est conduite à une température de 120° à 300°C, de préférence de 170° à 250°C, plus préférentiellement encore de 180° à 240°C.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 5 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes successives suivantes consistant à: déchiqueter les matériaux composites et le polyethylene téréphtalate à traiter en morceaux d'une taille inférieure à une taille de l'ordre de quelques dizaines de centimètres, faire réagir ces morceaux dans un excès de solvant, éventuellement en présence d'un catalyseur, sous faible agitation, à une température comprise entre 120 et 300°C pendant 0,5 à 12 heures, séparer le produit de solvolyse des matériaux solides, trier les différents matériaux solides afin d'isoler les métaux et les matériaux de renfort pour leur récupération, éventuellement débarrasser les matériaux de renfort de toute matière organique par lavage, essorage et séchage.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 5 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes successives suivantes consistant à: déchiqueter les matériaux composites à traiter en morceaux, de préférence présentant une taille inférieure à une taille de l'ordre de quelques dizaines de centimètres, faire réagir ces morceaux dans un excès de solvant, éventuellement en présence d'un catalyseur, sous • faible agitation, à une température comprise entre 120 et 300°C pendant 0,5 à 12 heures, séparer le produit de solvolyse des matériaux solides, - trier les différents matériaux solides afin d'isoler les métaux et/ou les matériaux de renfort pour leur récupération, éventuellement, débarrasser les matériaux de renfort de toute matière organique par lavage, essorage et séchage, utiliser le solvolysat résultant de la solvolyse des matériaux composites pour la solvolyse du polyethylene téréphtalate.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendication 4 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes successives suivantes consistant à: déchiqueter le polyethylene téréphtalate à traiter en morceaux, de préférence présentant une taille inférieure à une taille de l'ordre de quelques dizaines de centimètres,
• " faire réagir ces morceaux dans un excès de solvant, éventuellement en présence d'un catalyseur, sous faible agitation, à une température comprise entre 120 et 300°C pendant 0,5 à 12 heures, séparer le produit de solvolyse des éventuels matériaux solides, - utiliser le solvolysat résultant de la solvolyse du polyethylene téréphtalate pour la solvolyse des matériaux composites, séparer le produit de solvolyse des matériaux solides, - trier les différents matériaux solides afin d'isoler les métaux et/ou les matériaux de renfort pour leur récupération, éventuellement débarrasser les matériaux de renfort de toute matière organique par lavage, essorage et séchage.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 comprenant une étape supplémentaire de préparation d'une mousse polyuréthanne à partir du produit de la solvolyse contenant les produits de dégradation de la matrice des matériaux composites et du polyethylene téréphtalate .
15. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, pour la revalorisation des canalisations d'eau des centrales électriques, des cartes électroniques, des pièces d'automobile, des matériaux utilisés dans l'industrie du bâtiment et du polyethylene téréphtalate, notamment pour la fabrication de mousse polyuréthannes .
PCT/FR2001/002186 2000-07-06 2001-07-06 Procede de valorisation de materiaux composites et de polyethylene terephtalate WO2002002680A1 (fr)

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