Brevet FR2228588A1 — publié le 19741206

Ltinvention concerne un procédé de préparation d'une matière à mouler à partir de déchets d'une résine synthétique thermoplastique, en particulier un procédé de régénération de déchets de résine synthétique thermoplastique sous forme de matière à mouler, Les résines synthétiques thermopîastiques,telles que polyéthylène, polypropylène, polychlorure de vinyle, polyamides, polycarbonates ou polyesters, ont été largement utilisées sous forme de fibres ou de pellicules et de grandes quantités de déchets se produisent lors de leur fabrication ou de leur traitement. L'utilisation efficace de ces déchets serait très importante pour réduire les colts de fabrication. On connat une méthode selon laquelle les déchets de résine synthétique thermoplastique sont traités chimiquement pour les transformer en composés de départ. Cependant, cette méthode n'est pas la meilleure du fait quelle nécessite un coûteux réacteur de décomposition ainsi qu'un certain nombre de stades opératoires. Une autre méthode connue consiste à couper ou pulvériser les déchets d'une résine synthétique thermoplastique en fines particules ayant un diamètre de particules inférieur à I mm et à les estruder à l'état fondu pour les régénérer sous forme de matière à mouler.Cependant, il est extremement difficile de couper ou de pulvériser les déchets en particules aussi fines et, de plus, les particules fines résultantes sont difficiles à amener uniformément dans un appareil d'extrusion à l'état fondu du fait de leur fluidité extr8mement faible, et il est impossible de les extruder à l'état fondu de manière régulière. )a outre, la matière à mouler ainsi régénérée a un taux de polymérisation réduit (viscosité in trinsèque létat fondu. Sn conséquence, le produit moulé obtenu à partir de cette matière a une valeur commerciale très réduite. L'invention vise à éliminer les inconvénients précédents des procédés connus de régénération d'une matière à mouler à partir de déchets de résine synthétique thermoplastique, en particulier à éviter la baisse du taux de polymérisation. Les travaux effec- tués ont permis de s'apercevoir que la meilleure méthode à cet effet consiste à extruder des fragments des déchets de fibres ou de pellicules constitués de résine synthétique thermoplastique par des petits orifices tout en les comprimant sans les chauffer. ni conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de préparation d'une matière à mouler en résine synthétique thermoplastique, caractérisé par le fait qu'on coupe des déchets de fibres ou de pellicules constitués de la résine synthétique thermoplastique à une longueur comprise entre t et 20 mm, on les extrude par des petits orifices ayant une longueur efficace comprise entre 5 et 150 mm tout en les comprimant sans les chauffeur, de manière à former un extrudé dont au moins une partie de la surface est agglomérée à ltétat fondu par la chaleur de frottement lors de l'extruuo et on coupe l'extrudé à la longueur souhaitée. Dans la matière à moulèr préparée par le procédé selon l'in- vention, une quantité suffisante de chaleur est fournie à la partie superficielle, par la chaleur de frottement produite lors de l'ex- trusion, pour faire agglomérer à ltétat fondu au moins une partie de sa surface, afin de conserver la forme de la matière à mouler, mais pendant tout le processus, on ne fournit aucune chaleur tendant à exercer des effets contraires, en dehors de la partie superficielle. ni d'autres mots, cette matière à mouler a une structure telle qu'unie masse résultant de la compression des fragments des fibres ou des pellicules de départ, qui né possède pas une histoire thermique exerçant un effet contraire, soit sous la forme d'origine, soit sous forme entrelacée, fléchie, courbée ou pliée, est enveloppée dans une couche superficielle mince qui est agglomérée au moins partiellement ou, dans certains cas, extrtmement légèrement. Du fait qu'une telle matière à mouler est constituée principalement d'une résine ne possédant pas une telle histoire thermique, on n'observe pratiquement pas de diminution du taux de polymérisation par rapport à la résine de départ, comme cela sera démontré dans les exemples décrits ultérieurement et, de ce fait, elle peut être utilisée directement à nouveau pour la fabrication de fibres ou de pellicules. Afin de faciliter la compréhension de la présente invention, on va en décrire la forme de mise en oeuvre préférée en se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en élévation frontale d'un exemple d'appareil d'extrusion utilisable pour la mise en oeuvre de la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne Il-Il' de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle le long de la ligne IIIw de la figure 2. L'appareil d'extrusion comprend une filière rotative 1 du type cylindrique creux munie d'orifices 2. Des rouleaux rotatifs 3 sont montés à l'intérieur de la filière t pour 1 'extrusion par compression. La filière 1 est montée rotative sur un arbre 4 et des cou teaux 5 sont montés à l'extérieur de la filière. Une admission 6 est prévue pour l'introduction des déchets de résine synthétique thermoplastique. On extrude les déchets de fibres ou de pellicules de résine synthétique thermoplastique ayant une longueur d ' environ I à 20 mm par les orifices 2 tout en les comprimant entre les surfaces des rouleaux rotatifs 3 et la paroi interne de la filière I. L'extrudé est coupé par les couteaux 5 aux extrémités de sortie des orifices 2. La figure 9 représente la partie d'extrusion à plus grande échelle. La longueur efficace de l'orifice 2 est égale à h. La capacité de l'appareil d'extrusion représenté aux figures t à 3 est principalement fonction de facteurs tels que le diamètre intérieur, la largeur et la vitesse de rotation de la filière 1, le diamètre, la longueur efficace et le nombre des orifices 2, et la longueur et la quantité de déchets de fibres ou de pellicules amenés. Sn particulier, elle est fortement affectée par la longueur des fibres ou des pellicules et le diamètre et la longueur efficace de l'orifice. Si ces facteura ne conviennent pas, le moulage par extrusion devient difficile. La longueur convenable des déchets de fibres ou de pellicules de résine thermoplastique utilisée dans la présente invention est comprise entre 1 et 20 na et, de ce fait, les déchets doivent être coupés à cette longueur. Si cette longueur est inférieure à 1 rima, la capacité de conservation de la forme extrudée obtenue par em- trusion par compression n'est pas suffisante. Donc, lorsque coupe un tel extrudé pour former une matière à mouler ou qu'on transporte la matière à mouler coupée, elle tend à se désintégrer. En outre, la coupe de tels déchets de fibres ou de pellicules i une longueur inférieure à I mm est difficile. D'autre part, lorsque la longueur est supérieure à 20 mm, la résistance au moment de L'extrusion par compression augmente et la capacité dtextrusion diminue. Une lon- gueur particulièrement préférable est comprise entre 1,5 et 10 mm. la "longueur" des déchets de fibres ou pellicules de résine thermoplastique utilisée ici indique la longueur de la partie la plus longue des déchets. Par exemple, dans le cas de déchets de fibres, il s'agit de la longueur de la fibre elle-meme. Dans le cas d'une pellicule rectangulaire, elle indique la longueur de sa diagonale. Le diamètre convenable des orifices 2 est compris entre environ 1 et 8 mm. Avec des orifices de diamètre inférieur, lXextru- sion devient difficile. Si le diamètre est supérieur à 8ma, la capacité de conservation de la forme de ltextrudé n'est pas suffisante et, en outre, la fluidité de la matière à mouler résultante devient faible. ni conséquence, il est difficile d'introduire la matière à mouler uniformément dans l'appareil de moulage à 1 'état fondu.De diamètre particulièrement prifétable des orifices est compris entre 2 et 6 mm. Habituellement, cet orifice a une forme circulaire en section transversale, mais elle ntest pas limitée à une véritable forme circulaire. le peut être de toute forme souhaitée telle qu'elliptique ou polygonale. Dans une telle forme non circulaire, la moyenne des longueurs de l'axe le plus long et de l'axe le plus court correspond au diamètre. Lorsque la longueur efficace (telle que représentée à la figure 3) de ltorifice est extrêmement courte, la capacité de conservation de la forme de l'extrudé est faible et, si elle est trop longue, ltextrusion devient difficile. De ce fait, dans la présente invention, on prévoit que cette longueur est comprise entre 5 et 150 mm, en particulier entre environ 7 et 50 mm. On coupe l'extrudé à une longueur souhaitée convenable. La longueur optimale de coupe varie en fonction du diamètre de la section transversale de l'extrudé, mais peut habituellement etre choisie entre 2 et 10 mm. Lorsque le diamètre intérieur de la filière 1 d'un appareil du type représenté au dessin est trop faible, le nombre d'orifices d'extrusion prévus dans la filière devient faible. D'autre part, si le diamètre intérieur est augmenté, la capacité d'extrusion augmente, mais le coût de fabrication de la filière augmente également. En conséquence, le diamètre intérieur de la filière est actuellement compris entre 200 et 2000 ma, de préférence entre 300 et 1000 mm. L'épaisseur de la filière est comprise entre 5 et 200 mm, de préférence entre 7 et 60 mm. Sa valeur optimale est liée au diamètre des orifices.De préférence, l'épaisseur de la filière est relativement faible lorsque le diamètre de l'orifice est relativement faible et, lorsque le diamètre de ltorifice est relativement grand, l'épaisseur est également relativement grande. La largeur de la filière peut être choisie librement. Plus grande est la largeur, plus grand est le nombre d'orifices à prévoir dans la filière, et plus grande est la capacité d'extrusion. Cependant, en même temps, la puissance motrice nécessaire augmente Donc la largeur de la filière est déterminée en considérant l'aspect économique du fonctionnement. Eabituellement, la largeur est comprise entre 50 et 1000 mm, de préférence entre environ 50 et 500 mm.La vitesse de rotation de la filière peut être choisie librement et est déterminée convenablement en prenant en considération la capacité d'extrusion, la puissance de rotation, etc. Habituellement, elle est comprise entre 10 et 4000 triEn,de préférence entre 50 et 2000 tr/mn. La dimension des rouleaux d' extrusion par compression montés à l'intérieur de la filière peut être choisie librement, et on peut prévoir un, ou plusieurs, tels rouleaux. La vitesse de rotation des rouleaux (vitesse superficielle) est également choisie librement, et peut être égale à la vitesse de la surface de la paroi intérieure de la filière ou différente de celle-ci. Elle est déterminée en considérant le débit d'extrusion. Pour la mise en oeuvre pratique de la présente invention, on lave de préférence les déchets de fibres ou de pellicules à utiliser pour éliminer toutes matières parasites telles qu'huiles ou poussières adhérant sur ces déchets. On peut effectuer ce lavage par toute méthode souhaitable. Par exemple, dans le cas des déchets d'un polyester tel que polytéréphtalate d'éthylène, on les lave avec au moins un des solvants tels quteau, méthanol, glycol, acétone et tétrachlorure de carbone à la température ambiante ou à température élevée Après lavage, on sèche les déchets et on les traite par le procédé selon l'invention. ni variante, on ne les sèche pas mais on les comprime convenablement avant de les utiliser. Le lavage peut être effectué soit avant, soit après coupure des déchets à une longueur de t à 20 mm. Pour la mise en oeuvre pratique de la présente invention, il est possible d'envoyer une quantité prédéterminée d'un additif tel aue colorant, lubrifiant, stabilisant, retardateur de flammes, agent antistatique, etc. dans le dispositif d'extrusion et de le comprimer et l'extruder en même temps que les déchets de fibres ou de pellicules de manière à former une matière à mouler contenant cet additif. Il est également possible de mélanger l'additif en grande proportion de manière à former ce qu'on appelle des paillettes-mères. Les déchets de fibres ou de pellicules utilisés dans la pré sente invention peuvent autre constitués de toute résine synthétique thermoplastique formable à l'état fondu. Cependant, on préfère particulièrement les déchets de fibres ou de pellicules constitués de polyéthylène, polypropylène, polychlorure de vinyle, polyamides, polycarbonates ou polyesters. Les exemples suivants sont destinés à illustrer la présente invention plus en détail. Dans ces exemples, la viscosité intrinsèque (#) est mesurée sur une solution dans l'o-chlorophénol à 350C. Exemple 1 : On lave à lleau pendant une heure des déchets de fibres de polytéréphtalate d'éthylène (3 deniers) ayant une viscosité intrinsèque égale à 0,650 et des longueurs irrégulières, on les sèche pendant 60 minutes à l'air chaud à environ 1000C, pus on les coupe à une longueur moyenne d'environ 5 mm en utilisant un couteau muni d'un écran d'un diamètre de 10 mm. On envoie en continu les déchets de fibres à un débit de 130 kg/h dans un appareil d'extrusion du type représenté à la figure 1 qui comprend une filière ayant un diamètre intérieur de 500 nin et une largeur de 100 mm et contenant 2000 orifices circulaires ayant chacun un diamètre de 5 mm et une longueur efficace de 20 mat et deux rouleaux d'extmrsion par compression ayant un diamètre de 150 rima. La vi tesse de rotation de'la filière est de 200 triplet et celle des rouleaux d'extrusion par compression de 500tr/mn.L'extrudé est coupé à une longueur moyenne de 6 mm pour former une matière à mouler sous forme de pastilles ayant chacune un diamètre d'environ 5 mm et une longueur d'environ 6 mm avec une densité apparente égale à 0,58 g/cm3, Cette matière à mouler se présente sous forme d'une masse fibreuse dont la surface est agglomérée à l'état fondu sur une surface correspondant en gros à la moitié, et l'intérieur n'est pas fondu. La matière à mouler a une viscosité intrinsèque égale à 0,630 (cela indique qu'il n'y a pas de réduction du degré de polymérisation par rapport aux déchets de départ), et un angle de repos de 470 (ce qui indique une bonne fluidité). On sèche cette matière à mouler à 160 C pendant 2 heures pour réduire sa teneur en humidité à 0,005 , puis on la file à l'état fondu à 2900C par une méthode classique, puis on étire à un rapport de 2,4 fois par une méthode classique, de nanière à former un fil multifilamentaire (150 deniers/50 filaments; Le filage et l'étirage peuvent être effectués très régulièrement et le fil résultant a une viscosité intrinsèque égale à 0,614. Exemple 2 : On lave pendant 30 minutes avec de l'eau chaude à 600C les mêmes déchets de fibres de polytéréphtalate d'éthylène que celles utilisées à l'exemple 1, on les sèche pendant 60 mn à l'air chaud à 1000C, et on les coupe à une longueur moyenne d'en viron 2 mm en utilisant un couteau muni d dtïm écran de diamètre de 8 mm. Les déchets de fibres coupés sont envoyés en continu à un débit de 110 kgXh dans le même appareil d'extrusion que celui utilisé à l'exemple 1, si ce n'est que chacun des orifices a un diamètre de 4 mm et une longueur efficace de 16 mm.Simultanément, on introduit dans l'appareil du noir de carbone finement divisé à un débit de 34 kg1h. On les extrude tout en les comprimant, et on les coupe à une longueur moyenne de 4 mm. Les conditions de fonctionnement de l'appareil sont les mêmes qutà l'exemple 1. La matière à mouler résultante a une densité apparente égale à 0,65 v cm3, une viscosité intrinsèque égale à 0,630 et un angle de repos de 460. On sèche la matière à mouler, on la file et on l'étire de la même manière qutà l'exemple 1. Les filaments résultants ont une viscosité intrinsèque égale à 0t611 et le noir de carbone est disperse uniformément dans les filaments. Exemple 3 : On coupe sous forme de paillettes des déchets dtextrémité d'une pellicule en polytéréphtalate d'éthylène orientée biaxialement d'une épaisseur de 12 microns et ayant une viscosité intrinsèque égale à 0,600, à une longueur moyenne d'environ 5 mm en utilisant une machine de fabrication de paillettes. On envoie les déchets en continu dans le m8me appareil d'extrusion que celui utilisé à l'exemple 1 à un débit de 150 kglh. La vitesse de rotation de la filière est de 200 tr/mn et la vitesse de rotation des rouleaux d'extrusion par compression est de 500 tr/mn. On coupe l'extrudé à une longueur moyenne de 6 mm pour former une matière à mouler sous forme de pastilles ayant chacune un diamètre d'environ 5 mm et une longueur d'environ 6 mm avec une densité apparente égale à 0,59 g/cm . Cette matière à mouler est constituée par une masse de déchets de pellicule dans laquelle la surface est agglomérée à l'état fondu sur une surface représentant environ la moitié du total, et l'intérieur n'est pas aggloméré à l'état fondu. La matière à mouler a une viscosité intrinsèque égale à 0,600 et un angle de repos égal à 46 . On mélange 30 parties en poids de cette matière à mouler et 70 parties en poids de pastilles de polytéréphtalate d'éthylène frais (3 x 3 x 2 mm) ayant une viscosité intrinsèque égale à 0,640 et on sèche pendant 2 heures à 1 600C pour réduire la teneur en humidité du mélange à 0,005 . Ensuite, on extrude le mélange à l'état fondu sous forme de pellicule par une méthode classique, à une température de fusion de 2900C. On étire ensuite biaxialement cette pellicule à 800C à un rapport égal à 3,4 x 3,2 pour former une pellicule orientée biaxialement et ayant une épaisseur de 12 micron. L'extrusion et l'étirage peuvent être effectués très ré gulièrement. La pellicule a une viscosité intrinsèque égale à 0,6009 REVENDICATIONS 1.- Procédé de préparation dune matière à mouler en résine synthétique thermoplastique, caractérisé par le fait qu'on coupe des déchets de fibres ou de pellicules constitués de la résine synthétique thermoplastique à une longueur comprise entre 1 et 20 mm, on les extrude par des petits orifices ayant une longueur efficace comprise entre 5 et 150 mm tout en les comprimant sans les chauffer, de manière à former un extrudé dont au moins une partie de la surface est agglomérée à L'beat fondu par la chaleur de frottement lors de ltextrusion, et on coupe ltestrudé à la longueur souhaitée. 2.-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on coupe les déchets à une longueur de 1,5 à 10 mm et les orifices ont un diamètre compris entre 2 et 6 mm et une longueur efficace comprise entre 7 et 50 mm. 3.- Matière à mouler sous forme de pastilles, caractérisée par le fait qu'elle est préparée par le procédé selon l'une des revendications I et 2.