Brevet FR2274425A1 — publié le 19760109

L'invention a pour objet un nouveau procédé pour la récupération de déchets de textiles chimiques thermoplastiques. L'emploi de fibres chimiques thermoplastiques (polyamides, polyesters, etc.) prend un développement de plus en plus important qui devrait d'ailleurs saccentuer encore. Ce développement s'accompagne inévitablement de la formation d'une quantité concomitante de déchets, que ce soit des déchets de fibres produits soit à la production, soit à l'utilisation desdites fibres, que ce soit des déchets de tissus, de tricots, etc., nés à la mise en oeuvre de ces fibres. On se trouve donc en présence d'une masse de plus en plus grande de ces déchets textiles, qu'il importe de récupérer, car ils représentent en soi une valeur non négligeable. On a certes déjà cherché à utiliser les déchets de fibres par des voies textiles, par exemple en les garnettant, en les filant, etc., et en les employant ensuite pour la production d'articles textiles de second choix ; mais cela n'a pas donné de grands résultats, parce que, notamment, les fibres sous forme de déchets ont perdu une notable partie de leurs caractéristiques dynamométriques. On a aussi propose d'utiliser les déchets de fibres textiles comme tels, au besoin après leur avoir fait subir certaines actions purement mécaniques, par exemple de découpage, de broyage ou de compression, en vue de les employer comme éléments de bourrage, de garnissage, de feutrage, d'isolation thermique ou phonique ; mais les traitements effectués n'étaient pas commodes à réaliser vu notamment la faible densité apparente des déchets de départ et leur difficile manipulation. On a proposé par ailleurs d'effectuer la récupération "en amont" des divers textiles chimiques thermoplastiques. Pour cela, par exemple, dans une première opération on traite chimiquement ces produits, sous pression, par de l'eau ou des solutions de réactifs appropriés, afin de dépolymériser la substance constituante, en vue de la ramener à état d'oligomères, voire de monomères, puis ensuite, dans une seconde opération, à partir de ces composés nouvellement formés, on effectue une repolymérisation conduisant donc à une nouvelle substance susceptible d'engendrer, à partir de ces polymères reconstitués, par filage répété, de nouvelles fibres, voire des granulés pour matières plastiques.Certes ce processus, dit de régénération, donne assez bien satisfaction (encore qu'il ne procure pas des produits aussi nobles que ceux obtenus directement à partir de monomères "vierges")mais un de ses inconvénients sérieux réside dans le fait qu'il n'est guère économique : sous cet angle, en effet, il n'estpas très logique, à partir d'un état de matière donné, de revenir chimiquement en arrière pour parvenir ensuite à ce même état. La présente invention a pour objet un procédé pour récupérer les déchets de textiles chimiques thermoplastiques qui procure plus de satisfaction que ceux employés jusqu'à présent, en particulier sous l'angle technique et sous l'angle économique. Conformément à l'invention - on pousse les déchets entassés contre une surface, sous une pression et une température telles qu'il en résulte, au contact de cette surface, la fusion, du moins le ramollissement prononcé de ces déchets, en une masse substantiellement homogène, - on conforme celle-ci, par extrusion, sensiblement à cette même température, en aval de ladite surface, en filaments, la masse conformée étant propulsée sous l'effet de la masse fondue ou ramollie des déchets incidents, - on soumet ces filaments, à l'état fratchement extrudés, à une solidification brusque au sein d'un milieu liquide à une température très inférieure à la susdite température de conformation, - enfin, on sort les filaments solidifiés hors du milieu liquide et, de manière en soi connue, on les découpe en menues longueurs pour les rendre aptes à être utilisés dans la conversion en matières plastiques. L'invention concerne également un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé venant d'être défini, appareillage dont des modes de réalisation seront illustrés plus loin. On a certes déjà proposé, dans le brevet français 853.329 de transformer en filaments, comme des fils ou des crins, des polyrnè- res thermoplastiques, par pression d'une masse de ces polymères sur une surface suffisamment chaude pour provoquer la fusion desdits polymères, tandis que cette même masse chasse la matière fondue à travers les orifices d'une filière pour transformation en filaments. Mais, selon cette technique, la masse pressée, qui présente en général la forme d'un cylindre, doit nécessairement être compacte, exempte d'inclusions gazeuses, offir une surface lisse et une densité régulière et avoir été préalablement préparée dans cet état, par exemple par moulage, coulée sous pression ou usinage. I1 en va tout différemment selon la présente invention, puisque 1 on a recours ici à une matière non compacte (simplement entassée), de surface latérale non continue, contenant fatalement des vacuoles d'air, voire d'autres gaz (bien que ces derniers soient pratiquement éliminés par les pressions auxquelles ils sont soumis, lors du passage de l'état solide à l'état liquide, au contact de la surface de fusion).Par ailleurs, le dispositif décrit pour mettre en oeuvre le procédé dt brevet en question ne peut convenir pour la mise en oeuvre de déchets textiles, du fait notamment du grand développement de la paroi cônique chaude sur laquelle prend appui l'extrémité aval du cylindre de polymère, C'est,dire que la connaissance du procédé selon le brevet français 853.329 ne permettait en aucune façon de prévoir que ce procédé s'appliquerait dans des conditions aussi éloignées que celles qui étaient alors tenues pour nécessaires. I1 faut également signaler que, selon ce brevet, on visait ltobtention de filaments nobles, fils ou crins, à partir de matières premieres vierges, tandis que, présentement, on en a vue la récupération de déchets textiles pour obtenir des granulés en vue de leur conversion en matières plastiques, c'est-à-dire des produits semi-finis destinés à être réhomogénéisés par une nouvelle fusion. Dans les deux cas I'objectif est donc tout différent. De toute manière, on va décrire l'invention dans un de ses modes de réalisation préférée, en se référant aux figures des dessions ci-annexés, qui montrent - en Figure f, en élévation et coupe schématique, la partie amont d'un appareillage selon 11 invention, - en Figure 2, en coupe schématique, à plus grande échelle, les éléments inférieurs de la susdite partie, - - en Figure 3, en vue par en dessous, et partiellement en coupe, une vue par en-dessous de ces memes éléments, - en Figure 4, enfin, partie en coupe schématique, partie en élévation, la partie aval de l'appareillage en question. Un cylindre vertical 1, en acier inoxydable, sans soudure,de soixante dix centimètres de long, treize centimètres de diamètre intérieur,deux millimètres et demi d'épaisseur, est susceptible de recevoir des déchets de fibres textiles 2.Dans ce cylindre 1 se déplace un piston 3 en acier, sous l'effet d'une pression hydraulique (non représentée).1a partie inférieure du cylindre est occupée par un bloc-filière 4 dont la surface supérieure 5 (cf. Fig.2) reçoit la partie inférieure des déchets entassés fortement dans le cylindre 1. Ce bloc-filière est en laiton et présente une hauteur moyenne de six centimètres de hauteur. I1 présente une série de canaux de six à cinq millimètres de diamètre, angulairement répartie de manière uniforme. La surface 5 est de forme concave et accuse une flèche de vingt millimètres. Les canaux 6 se raccordent avec la surface 5 suivant un tronc de cône dont ltouverture est d'environ soixante degrés, les diamètres de la petite et de la grande bases de ce tronc de cône étant le rapport 1/2, tandis que la hauteur est de 4,25 millimètres. Le bloc-filière 5 peut être chauffé électriquement grâce à des résistances électriques 7 et 8 disposées respectivment à la surface latérale du cylindre 1 et à l'intérieur du bloc 5, et la température de ce dernier peut être mesurée à l'aide d'une sonde 9 située suivant l'axe commun cylindre I-bloc-filière 5, là où n1 est disposée aucune résistance. L'ensemble est calorifugé par un manteau d'amiante 10 à la périphérie et par une plaque d'amiante 11 à la base du bloc-filière 5, une contre-plaque 12 en acier inoxydable, rapportée contre la plaque d'amiante 11 servant d'élément de protection. Avantageusement, et de manière en soi connue, on munit les canaux 6 de filtres facilement démontables susceptibles de retenir les impuretés solides contenues dans les déchets textiles. A dix millimètres au-dessous des orifices 13 de sortie des canaux 6, tous situés dans un plan horizontal, se trouve un plan d'eau 14 (cf. Figure 4) constitué par la surface supérieure d'un bain d'eau 15 contenu dans un bac 16. Un renouvellement continu de cette eau est assuré par des moyens en soi bien connus (non représentés sur la Figure). Au droit du bloc-filière 5, propre à recevoir les filaments issus des canaux 6, est disposé perpendiculairement à la partie supérieure un tapis sans fin 17, immergé dans le bain 15. Les filaments reçus par ce tapis au sortir des orifices 13 des canaux 6 et transportés par lui, sont repris par un jeu de rouleaux 18, 18' amenés sur une table 19 et découpés en longueurs d'environ dix centimètres par un massicot automatique 20. De là, ils tombent dans la trémie d'alimentation 21 d'un broyeur à lames conention- nel 22, où ils sont coupés en longueurs encore plus faibles d'environ trois millimètres. Les filaments ainsi très divisés tombent finalement dans des sacs 23 en papier fort, jusqu a une charge de vingt cinq kilos environ, pour être expédiés comme tels comme granulés pour l'industrie des matières plastiques, notamment aux fins de moulage par injection, de conformation par soufflage, de calan drage, de revetements par shoppage, etc. On va donner maintenant un exemple spécifique de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, sur l'appareillage venant d'être décrit Des déchets de fibres textiles de polyamide 6.6, constitués à la fois par des fils multibrins de 70 et 40 deniers, texturés par fausse-torsion, désensimés et désencollés, sont chargés dans le cylindre 1 au fur et à mesure que les précédents ont été fondus, conformés et extrudés, et sont soumis là à une pression de deux kilos par centimètre carré ; la température du bloc-filière, le régime permanent étant atteint, atteint 280 degrés, mesurée à la sonde 9. Des filaments de polyamide 6.sont extrudés hors des canaux 6 et leur parcours dans l'air, avant d'atteindre le plan d'eau 14 est de dix millimètres. Leur pénétration verticale dans 11 eau, à température de 270 degrés, est d'environ huit millimètres, après quoi ils sont repris par le tapis sans fin 17 circulant-à une vitesse linéaire de 0,54 mètre par minute. Après un parcours dans l'eau de trente centimètres, ils émergent du bain 15, sont découpés par le massicot 20 en longueurs de dix centimètres, puis divisés encore par le broyeur 22 en longueurs de trois millimètres, leur diamètre moyen atteignant 3,5 millimètres. Rassemblés dans les sacs 23 jusqu'à un poids de vingt cinq kilos environ, ils peuvent être expédiés à un atelier de moulage par injection où ils constituent des granulés procurant des pièces moulées de caractéristiques dynamométriques satisfaisantes. On a dit plus haut qu'on utilisait des déchets désensimés et désencollés. On a constaté que, dans certains cas, cette opération n'est pas nécessaire. Mieux même : certains des agents auxiliaires déposés sur les fils' au moment de leur fabrication permettent une certaine lubrification du polymère dans la masse, ce qui améliore les qualités de moulabilité et d'état de surface des pièces conformées. L' invention a été décrite dans son application à des déchets à base de polyamide6.6. Il est bien certain qu'elle vaut également pour des polyamides d'un autre type : 6 et 11 notamment. Elle vaut de la même façon pour des textiles issus d'autres polymères thermoplastiques parmi lesquels on peut citer, parmi les véritables synthétiques : les polyesters, les polyacétals, les polyimides, les poliamideimides, les polyoléfines (polypropylène tout particulièrement), des dérivés polyvinyliques (chlorures et polystyrène spécialement), et acryliques, et, parmi les semi-synthétiques, l'acétate de cellulose. I1 faut souligner que le procédé selon l'invention, avec 1 'ap- pareillage pour sa mise en oeuvre, permet d'assimiler les déchets textiles sous les présentations les plus diverses : rejet de fils continus, chutes de fibres discontinues, éléments rebutés de feutres, d'entrelacs, de tresses, de petits morceaux de fausse coupe de tissus tissés ou non, ou de tricots, etc. Les fils constituants peuvent s'y trouver sous les formes et les apparences les plus variées : à ltétat écru, teint ou imprimé, avec filaments parallèles, tordus ou texturés, à l'état disensimé, désencollé, désap prété ou non, etc. La seule condition est que les charges successives comportent des filaments de même nature. I1 va sans dire aussi que, suivant les conditions intervenant, et suivant l'utilisation envisagée pour les granulés obtenus, on a la possibilité de faire varier les dimensions de ces derniers (ctest-à-dire essentiellement le diamètre et la longueur des petits éléments de cylindre les constituant), en choisissant convenablement, entr'autres, le diamètre des canaux d'extrusion, la distance de parcours à l'air libre entre l'issue du canal d'extrusion et le plan d'eau de refroidissement brusque, la vitesse circonférentielle et angulaire des pales du broyeur. D'une manière ou d'une autre, l'intérêt économique du procédé selon l'invention est manifeste, puisque, partant d'un matière première (déchets textiles) à un prix marchand de 1, on valorise ces déchets à un prix actuel de vente de dix-huit, l'investissement et la dépense d'entretien de l'appareillage étant peu élevés, les frais et la main d'oeuvre de fonctionnement très réduits. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour la récupération de déchets textiles chimiques thermoplastiques, notamment sous forme de fibres, procédé selon lequel on transforme ces déchets, propulsés sous pression, en une masse à l'état ramoili, voire fondu, on conforme cette masse en nouveaux filaments grâce à son passage à travers des espaces cali brés, on refroidit brusquement ces filaments dès leur sortie desdits espaces par immersion dans un liquide à température bien plus basse que celle desdits filaments, on divise enfin les filaments ainsi refroidis en particules propres à alimenter des machines de conformation de matières thermoplastiques en vrac, caractérisé par le fait que la conformation de la masse en filaments est effectuée sous la seule pression exercée sur cette masse par les déchets l'a- lamentant 2/ Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que la masse fondue avant sa conformation en filaments est disposée transversalement au sens de formation et de propagation desdits filaments. 3/ Procédé selon revendication 2, caractérisé par le fait que les déchets alimentés sont transformés en masse à conformer par con tact' avec une surface transversale à température au moins égale à la température de ramollissement ou de fusion de la matière constituant lesdits déchets. 4/ Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon reven diction 1, caractérisé par le fait qu'un cylindre d'alimentation vertical, dans lequel se meut un piston, débouche sur la paroi supérieure d'un bloc-filière chauffé et calorifugé, traversé par des conduits de faible section. 5/ Appareillage selon revendication 4, caractérisé par le fait que la paroi se raccorde avec ltentrée des conduits par un tronc de c6ne. 6/ Appareillage selon revendication 5, caractérisé par le fait que le rapport entre la plus petite et la plus grande base du tronc de cône avoisine un-demi. 7/ Appareillage selon revendication 5, caractérisé par le fait que l'angle d'ouverture du cône avoisine soixante degrés.