Élimination des impuretés dans la production du filament de polyester recyclé : du prétraitement des matières premières à la filtration en fusion

À mesure que la demande de textiles durables ne cesse de croître, le contrôle qualité dans la production de filament de polyester recyclé devient de plus en plus essentiel. Par rapport à la fibre continue de polyester recyclé, le filament exige généralement un contrôle plus strict des impuretés. Même de faibles quantités de contaminants peuvent provoquer des obstructions des filières, des ruptures de filament, de l’effilochage ainsi que des défauts tissus tels que des taches noires ou des points de couleur, affectant à la fois l’efficacité de la production et la qualité finale du produit.

Par conséquent, l’élimination des impuretés doit être assurée tout au long du processus de production, depuis le prétraitement des matières premières jusqu’au filage par fusion.

i. Prétraitement des flocons de bouteilles : élimination des impuretés à la source

Le prétraitement élimine principalement les plastiques non-PET, les métaux, les étiquettes, les adhésifs, les huiles, le sable et autres contaminants des flocons de bouteilles usagées en PET.

1. Tri des matériaux et retrait des étiquettes

Après déballage, les bouteilles usagées peuvent être triées à l’aide de technologies d’identification des matériaux par infrarouge proche (NIR), de détection aux rayons X, de séparation par courants de Foucault et de tri optique basé sur l’intelligence artificielle. Ces technologies permettent d’éliminer le PVC, le PP, les contaminants métalliques et les matériaux de bouteilles inadaptés. Le retrait mécanique des étiquettes est ensuite utilisé pour réduire les résidus d’étiquettes et d’adhésifs.

2. Concassage et lavage

Les bouteilles sont généralement concassées en flocons d’environ 5 à 12 mm. Ces flocons subissent ensuite un pré-lavage, un lavage à chaud et plusieurs étapes de rinçage. Le lavage à chaud peut utiliser une solution alcaline à environ 75–85 °C afin d’éliminer les huiles, les résidus de sucre et les contaminants adhésifs.

3. Séparation par densité et tri secondaire

La séparation basée sur la densité est utilisée pour distinguer les différents matériaux. Dans des conditions aqueuses typiques, les éclats de PET coulent, tandis que les matériaux plus légers, tels que le PP et le PE, flottent généralement, ce qui permet leur séparation.

La séparation par air, les tamis vibrants, le tri optique secondaire et l’inspection manuelle peuvent ensuite être utilisés pour éliminer la poussière, les particules fines, les éclats décolorés et les contaminants résiduels.

4. Déshydratation et séchage

Après le lavage, les éclats subissent une déshydratation centrifuge suivie d’un séchage afin de réduire leur teneur en humidité et de minimiser le risque de dégradation hydrolytique lors du traitement à haute température. Certains procédés de production permettent d’atteindre un niveau d’humidité inférieur à 50 ppm, selon l’état de la matière première, les équipements et les exigences du procédé.

iI. Filage en fusion : filtration en plusieurs étapes de la masse fondue

Bien que le prétraitement élimine la plupart des contaminants visibles, de fines particules solides, des résidus carbonisés et des gels peuvent persister. La filtration avancée en fusion constitue donc une étape essentielle pour maintenir la qualité des fils continus en polyester recyclé.

1. Extrusion et fusion

Les flocons de PET prétraités ou les copeaux de PET recyclé sont introduits dans une extrudeuse et fondus sous des conditions contrôlées de température. Une température typique de traitement du PET en fusion est d’environ 260–280 °C, bien que les réglages réels dépendent de la matière première et du procédé de production.

2. Filtration continue en fusion à plusieurs étages

Les lignes de production utilisent couramment des filtres de type plaque ou de type bougie, équipés de milieux filtrants de différentes classes afin de capturer progressivement les contaminants.

Selon les exigences du produit, des classes de filtration d’environ 20–40 μm peuvent être utilisées pour la production de fils continus, tandis que certains procédés de fils continus fins nécessitent une filtration d’environ 10 μm.

La surveillance de la pression différentielle permet d’identifier l’obstruction des filtres. Selon la conception du système, les filtres peuvent être commutés ou remplacés selon les besoins afin de maintenir un débit stable de la matière fondue et de réduire les risques d’obstruction des filières, de formation de peluches et de rupture des filaments.

3. Polycondensation à l’état solide et filtration finale

Pour les procédés de production utilisant la polycondensation à l’état solide (SSP), les granulés de PET peuvent être traités sous vide ou sous atmosphère inerte afin d’augmenter leur viscosité intrinsèque et d’améliorer les performances ultérieures de filage. Ce procédé peut également contribuer à réduire certains composés volatils et de faible masse moléculaire.

Certaines lignes de production intègrent un composant de filtration supplémentaire avant que la matière fondue n’atteigne la filière, constituant ainsi une barrière finale contre les particules résiduelles. Il convient de noter que la SSP améliore principalement les propriétés du polymère et ne saurait remplacer la filtration de la matière fondue.

iII. Recyclage chimique : purification approfondie par dépolymerisation

En plus du recyclage mécanique, certains procédés de production de fils continus en polyester recyclé utilisent le recyclage chimique. Par exemple, les déchets de PET peuvent être dépolarisés par des procédés tels que la glycolyse. Les monomères ou oligomères obtenus sont ensuite purifiés par des méthodes telles que la distillation, la cristallisation ou l’adsorption, avant d’être re-polymérisés en PET.

Cette approche permet d’éliminer certaines impuretés et de produire des matières premières recyclées de haute pureté. Toutefois, le recyclage chimique implique généralement des procédés plus complexes, des exigences plus élevées en matière d’équipements et d’énergie, ainsi qu’un coût de production supérieur à celui du recyclage mécanique classique.

iV. Comment l’élimination des impuretés affecte la qualité des fils continus

L’efficacité de l’élimination des impuretés influence directement la stabilité de la production et la qualité du produit final.

• Résidus de PVC et autres matériaux incompatibles : Ces substances peuvent se décomposer à haute température, contaminer la masse fondue et provoquer une décoloration ou des variations de teinte.
• Métaux et particules dures : Ces éléments peuvent obstruer les milieux filtrants ou les orifices des filières, augmentant ainsi le risque d’effilochage et de ruptures des filaments.
• Résidus carbonisés et gels : Ces derniers peuvent provoquer des taches noires ou des points colorés sur les fils et les tissus, réduisant la qualité esthétique.
• Contrôle insuffisant de l’humidité : L’humidité peut provoquer l’hydrolyse du PET, affectant le poids moléculaire, la viscosité à l’état fondu et la stabilité du filage.
• Contaminants décolorés : Ces contaminants peuvent entraîner une couleur inhomogène des filaments et compliquer le teinture en aval ainsi que le contrôle qualité.

v. Conclusion

L’élimination des impuretés dans la production de fils continus en polyester recyclé est un processus systématique qui exige un contrôle efficace, depuis le tri et le lavage des matières premières jusqu’au séchage et à la filtration de la matière fondue.

Le prétraitement élimine la plupart des matériaux étrangers, tandis que la filtration avancée en fusion permet un contrôle supplémentaire des particules fines, des résidus carbonisés et des gels. En améliorant la qualité des matières premières, en choisissant des équipements de filtration adaptés et en maîtrisant soigneusement les paramètres clés du procédé, les fabricants peuvent réduire les défauts de filage, améliorer la stabilité de la production et obtenir une qualité de produit plus constante.

Un contrôle efficace des impuretés constitue donc un fondement essentiel pour produire des fils continus en polyester recyclé de haute qualité et favoriser l’adoption plus large de matériaux textiles durables.