Brevet FR2171991A1 — publié le 19730928

L'invention concerne un procédé de régénération continue du caoutchouc et des matières synthétiques à partir de matières usagées et de déchets, en particulier de bandages de pneumatiques de véhicule ou d'objets en caoutchouc, dans lequel, aprbs avoir divisé la matière et l'avoir mouillée avec des plas tif lants et des agents régénérateurs, on la chauffe indirectement et on la dépolymérise pratiquement sans pression dans un appareil à plusieurs vis fonctionnant comme vis transporteuse. La régénération de ces matières usagées a une i portance notable pour plusieurs raisons. Du seul fait que ces matières usagées sont disponibles en très grandes quantités - en peu d'années, les pneumatiques mis au rebut chaque année dans le monde atteindront le milliard - leur élimination pose un grand problème technique et économique. Par la régénération, il est possible non seulement de supprimer ces rebuts sans frais et sans inconvénients physiologiques, mais en outre de réaliser un bénéfice. Pour l'acheteur de produits régénérés, il est très intéressant, tant du point de vue matériel qu'économique de les utiliser comme constituant de mélange pour obtenir des matières nouvelles. I1 est vrai que dans tous les procédés de régénération connus,une partie des propriétés désirées, surtout la résistance et l'allongement à la rupture, se perdent dans une certaine mesure mais pas au point que le produit de régénération joue le rôle d'une charge inactive ou passive.Au contraire, il peut remplacer fonctionnellement la matière nouvelle pour une part notable, et dans un certain sens ltaméliorer même de façon décisive. Ainsi par exemple, la résistance à la traction du caoutchouc neuf est de 250 à 400 kg/cm2 et celle du produit de régénération est de 40 à 150 kg/cm2, selon le procédé de régénération et la matière première introduite. Ainsi, le produit de régénération a encore une résistance suffisante pour assumer une partie des fonctions techniques de la matière neuve. En outre, les valeurs de certaines caractéristiques désirées sont meme plus élevées pour les mélanges de caoutchouc contenant une proportion de produit de régénération que pour les mélanges qui n'en contiennent point. La régdnération, ctest-à-dire la récupération d'une substance à nouveau vulcanisable, doit s'effectuer autant que possible sans inconvénients et de façon économique. Il est vrai qu'en général les procédés de régé nération purement thermiques ou chimiques donnent un produit de régénération ou régénéré utilisable mais ils fonctionnent de façon discontinue, ils exigent une main d'oeuvre relativement importante, ils entraînent le plus souvent une forte pollution de l'air et nécessitent des temps de régénération qui sont de plusieurs heures dans bien des cas. I1 est vrai que les procédés d'extrusion connus se déroulent en continu mais ils nécessitent une très grande puissance d'entrarnement - et par suite, une trop forte dégradation moléculaire ctest-à-dire une diminution de qualité - et en outre, il en résulte une usure importante des vis et un besoin important de pièces de rechange. Par ailleurs, ils ne peuvent travailler qu'unie matière pratiquement exempte de fibres et les séparateurs nécessaires à cet effet sont très coûteux et nécessitent beaucoup d'entretien. On a déjà proposé aussi d'effectuer la régénération dans un appareil à une seule vis fonctionnant en grande partie sans pression, chauffé indirectement et jouant le rôle de vis transporteuse (Demande allemande mise à l'inspection Publique sous le nO 1 030 013). Mais cette proposition nta pas eu de succès dans la pratique car le régénéré obtenu ne correspondait pas aux exigences de qualité, des incrustations et des temps de séjour variables des particules empêchant d'obtenir un régénéré homogène. Dans un procédé proposé mais non encore divulgué, on préchauffe la matière à régénérer hors de l'appareil à vis à une température d'au moins 600C et on la mouille avec des agents régénérateurs et des plastifiants. La régénération s'effectue dans un appareil à plusieurs vis chauffé indirectement qui fonctionne dans une large mesure sans pression et en tant que vis transporteuse dont les vis engrènent presque entre elles. Le chauffage de la matière s'effectue entre 140 et 2000C. Selon cette proposition, avec un temps de régénération de 3 à 30 minutes, on peut obtenir de façon très économique un régénéré de bonne qualité. le but de l'invention est d'éviter le préchauffage de la matière - avant l'introduction dans l'appareil à plusieurs vis - et aussi le traitement complémentaire dans une enceinte de régénération placée à la suite de l'appareil à plusieurs vis, et d'obtenir tout de meme un régénéré encore plus uniforme et de meilleure qualité. Selon l'invention, pour réscudre le problème, on conduit la dépolymérisation dans un appareil à plusieurs vis dont les vis engrènent presque entre eles et tournent avec un jeu réduit par rapport à ltenveloppe de l'appareil qui entoure la majeure partie de leur pourtour, lesdites vis fonctionnant continuellement ou par intermittence avec effet de raclage, donc avec nettoyage automatique, et on homogénéise ensuite de manière en elle-meme connue le produit extrait. On commence par diviser la matière à régénérer et on la ddbarrasse des entoilages ou fils de renforcement éventuellement présents ou d'autres couches intercalaires et des impuretés. Une grosseur de grains particulièrement avantageuse pour ie procédé est de O à 5 mm. Ensuite, on mouille superficiellement la matière de plastifiants et d'agents régénérateurs. le mouillage s'effectue avantageusement dans un mélangeur amont à fonctionnement continu. Avantageusement, on stocke alors plusieurs heures dans une soute la matière ainsi prétraitée afin de laisser diffuser dans la masse les agents chimiques pulvérisés. Avantageusement, on effectue le chauffage de l'appareil à plusieurs vis en introduisant des véhicules de chaleur liquides chauffés. Selon un mode d t exécution de I'invention, on effectue le chauffage de l'appareil à plusieurs vis en introduisant dans les vis un véhicule de chaleur liquide chauffé qui n'a pratiquement aucune tension de vapeur à la température d'application. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on effectue le chauffage de l'appareil à plusieurs vis en introduisant dans les vis et dans la surface latérale de l'enveloppe un véhicule de chaleur liquide chauffé qui n'a pratiquement aucune tension de vapeur à la température de mise en oeuvre. Les véhicules de chaleur peuvent etre intro dudit aussi bien dans les vis et tubes centraux de forme creuse que dans la surface latérale de l'enveloppe de vis. Pour certains vulcanisats, il est plus avantageux de chauffer seulement les vis et les tubes centraux pour exclure comp3ètement les incrustations. Etant donné qu'environ 80d0 de 'échange de chaleur s'effectue par les vis et les tubes centraux, ces mesures ne modifient pratiquement pas le débit. Be plus économique est d'effectuer le chauffage à l'aide de véhicules de chaleur liquides qui n'ont pratiquement aucune tension de vapeur jusqu'à 3500C environ. Selon un mode d'exécution avantageux de l'invention, on chauffe par échange indirect de chaleur la matière introduite de façon dosée dans l'appareil à plusieurs vis, à une température de 180 à 3000C, de préférence de 240 à 2800C. Selon un autre mode d'exécution préférentiel de l'invention, le temps de dépolymérisation de la matière dans l'appareil à plusieurs vis est d'environ 5 à 25 minutes. La température du véhicule de chaleur et la vitesse de rotation des vis, donc le temps de séjour de la matière dans l'appareil à plusieurs vis, peuvent autre réglés de façon continue et sont adaptés aux besoins du cas d'espèce. Selon un mode d'exécution préférentiel de l'invention, on amène directement la matière régénérée, à 11 état chaud où elle sort, à des étapes de transformation ultérieure, par exemple à des raffineurs, à des boudineuses-filtreuses ou à des laminoirs qui servent en même temps d'échangeurs de chaleur et d'appareils de transformation ultérieure. De cette manière, sans aucun traitement inter médiairs, suivant un processus continu, on peut fabriquer une feuille régénérée ou un boudin. Ce mode de travail avantageux est possible parce que l'appareil à plusieurs vis peut autre disposé sans difficulté au-dessus des machines de transformation ulterieure et parce que le produit est obtenu de façon continue et en quantité réglable. Lors du traitement ultérieur dans des raffineurs ou laminoirs, on peut amener la matière de façon optimale sur toute la largeur de travail des cylindres au moyen de dispositifs distributeurs. l'appareil selon l'invention, destiné à la mise en oeuvre du procédé, se compose d'un appareil à plusieurs vis chauffé indirectement et il est caractérisé par le fait que la partie inférieure et le couvercle de l'enveloppe présentent un jeu réduit vis-à-vis des contours périphériques des vis, la partie inférieure présentant la forme d'une auge et le couvercle étant resserré au-dessus de la région d'interpénétration des vis. Un mode d'exécution préférentiel de l'appareil selon l'invention est caractérisé par le fait que la partie inférieure de l'enveloppe est resserrée sous la région d'interpénétration des vis. Avantageusement, les vis présentent alternativement des nombres de filets et des pas différents. le procédé et l'appareil selon l'invention sont explicités schématiquement et à titre d'exemple à propos du dessin annexé dans lequel La figure 1 montre un schéma de principe. Les figures 2a et 2b sont des coupes transversales d'appareils à plusieurs vis, quatre vis étant disposées dans une enveloppe sur la figure 2a et deux sur la figure 2b. Dans la cuve mélangeuse 1, on introduit par les tuyaux 2 et 3 des quantités dosées d'agent régénérateur et de plastifiant. Le niveau de remplissage de la cuve est maintenu constant et le contenu est brassé au moyen de l'agitateur 4. Dans le mélangeur continu 6, on introduit par la trémie de remplissage 7 du caoutchouc usagé divisé provenant de bandages de véhicules et contenant encore une proportion de fils de renforcement. Par le tuyau 5, en aval de la trémie de remplissage 7, on pulvérise sur le caoutchouc, en quantité dosée, le mélange d'agents régénérateurs et de plastifiants. Après avoir extrait du mélangeur 6 le caoutchouc prétraité, on le stocke quelques heures dans un silo (non représenté) puis, par le tuyau 8, on l'amène en continu et en quantité dosée à l'appareil à plusieurs vis 9.Par des tuyaux 10, on pompe le véhicule de chaleur liquide dans les vis 11 et 12 et on le soutire par des tuyaux. Par le tuyau 14, on refoule le véhicule de chaleur liquide dans l'enveloppe 9 et on le retire par le tuyau 15. les vis 11 et 12 sont entraînées par un moteur 16, par l'intermédiaire d'une transmission à réglage continu 17. Le caoutchouc est extrait en 18 et tombe directement dans le raffineur 19 qui fonctionne simultanément comme échangeur de chaleur grace aux cylindres 20 et 21 refroidis par eau. La feuille 22 formée dans le raffineur est ensuite finie de manière en elle-meme connue dans d'autres raffineurs. Dans cet appareil, on a combiné une vis à un seul filet et une vis à deux filets, la vis à deux filets fonctionnant à une vitesse de rotation deux fois moindre que celle à un seul filet. Grtce aux vitesses de rotation différentes et au sens de rotation identique des vis 11 et 12, les flancs des vis présentent des vitesses circonférentielles constamment différentes, de sorte qu'ils exercent une action de raclage et donc de nettoyage automatique. La distance entre les flancs de vis qu'i s'interpénètrent est maintenue à une valeur telle que les flancs engrènent ou se coiffent presque. Dans l'appareil à plusieurs vis mentionné, la distance est inférieure à 4 mm. Dans l'appareil à plusieurs vis mentionné plus haut, le couvercle aussi bien que la partie inférieure de l'enveloppe sont resserrés au-dessus et en-dessous de la région des vis qui s'interpénètrent de sorte que l'ensemble présente un jeu réduit vis-à-vis des contours périphériques des vis. Grâce à ce faible jeu, les vis ont aussi une action de nettoyage automatique de l'enveloppe. les avantages de l'invention relativement aux procédés connus portent principalement sur les points suivants Les processus thermiques et chimiques principalement appliqués actuellement exigent beaucoup de main d'oeuvre et d'énergie et leur mise en oeuvre donne naissance à une grande quantité de gaz résiduaires entrarnant une pollution de l'atmosphère.Dans bien des cas, le temps de régénération et le temps de séchage dépassent 12 heures. I1 faut encore ajouter à ces inconvénients que ces procédis ne peuvent Justement être pratiqués que sous forme diseontinue. Dans le procédé selon l'invention, on évite entièrement ces inconvénients et pourtant la qualité du produit est égale ou supérieure, et en outre le procédé se déroule de façon entièrement continue, les phases opératoires successives étant de courtes durées. I1 est vrai que dans le procédé par extrusion aussi la régénération est continue, mais cet avantage ne compense pas les grands inconvénients tels que le coût élevé de l'installation, la grande consommation d'énergie, la forte abrasion des vis, la diminution des propriétés physiques et d'utilisation. Dans le procédé selon l'invention, non seulement les investissements et frais de fonctionnement de l'installation sont notablement plus modiques, mais en outre la qualité du produit est fortement améliorée relativement à la matière obtenue par extrusion. Les inconvénients de l'appareil selon la demande nO 1 030 013 sus-mentionnée sont évitées de façon excel lente par l'appareil à plusieurs vis selon l'invention, avec ses vis à engrènement et donc à nettoyage automatique et à cavité à grand volume. L'invention permet d'aspirer de façon simple les gaz résiduaires, en particulier à la sortie de la vis, étant donné la faible largeur de celle-ci et le wfroidissement immédiat de la matière. - REVENDICATIONS 1 Procédé de régénération continue du caoutchouc et des matières synthétiques à partir de matières usagées et de déchets, en particulier de bandages pneumatiques de véhicule ou d'objets en caoutchouc, dans lequel, après avoir divisé la matière et l'avoir mouillée de plastifiants et d'agents régénérateurs, on la chauffe indirectement et on la dépolymérise pratiquement sans pression dans un appareil à plusieurs vis fonctionnant comme vis transporteuse, procédé caractérisé par le fait que l'on conduit la dépolymérisation dans un appareil à plusieurs vis dont les vis engrènent ou se coiffent presque, et tournent avec un jeu réduit par rapport à l'enveloppe de l'appa reïl qui entoure la majeure partie de leur périphérie, lesdites vis fonctionnant continuellement ou par intermittence avec raclage, donc avec nettoyage automatique, et qu'ensuite on homogénéise de manière en elle-même connue le produit extrait. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on effectue le chauffage de l'appareil à plusieurs vis en introduisant un véhicule de chaleur liquide chauffé qui n'a pratiquement aucune tension de vapeur à la température d'application. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on effectue le chauffage de l'appareil à plusieurs vis en introduisant dans les vis et dans la surface latérale de l'enveloppe un véhicule de chaleur liquide chauffé qui n'a pratiquement aucune tension de vapeur à la température d'application. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on chauffe la matière à dépolymériser à une température de 180 à 3OO0C, de préférence de 240 à 28O0C. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le temps de dépolymérisation de la matière àans l'appareil à plusieurs vis est d'environ 5 à 25 minutes. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que 1 1on amène directement la matière dépolymérisée venant de l'appareil à plusieurs vis à des raffineurs, à des boudineuses-fileteuses ou à des laminoirs, jouant le rôle d'échangeurs de chaleur, et que dans ceux-ci on l'homogénéise pour former une feuille, un boudin ou autre objet semblable. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, composé d'un appareil à plusieurs vis chauffé indirectement, caractérisé par le fait que la partie inférieure et le couvercle de l'enveloppe. présentent un jeu réduit par rapport aux contours périphériques des vis, la partie inférieure présentant la forme d'une auge et le couvercle étant resserré au-dessus de la région où les vis s'interpénètrent. 8. Dispositif selon la revendication 7, carac térisé par le fait que la partie inférieure de l'enveloppe est resserrée sous la région où les vis s'interpénètrent.