Brevet FR2622833A1 — publié le 19890512

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'objets extrudés ou moulés à partir de déchets contenant des matières plastiques, dont on sait que l'élimi- nation est un problème de plus en plus crucial pour les pays industrialisés. Il est vrai que certaines techniques comme l'inciné- ration permettent d'éliminer ces déchets, mais ils engen- drent des pollutions importantes, notamment par rejet à l'atmosphère d'acide chlorhydrique. Un but de l'invention est de proposer un procédé et une installation pour utiliser les déchets contenant des matières plastiques sans créer pour autant de nouvelles pollutions. Un autre but est de recycler de tels déchets en fabriquant des produits réutilisables dans l'industrie et réalisés en un matériau inerte face à la corrosion, mécani- quement résistant et facilement usinable. Selon l'invention, ces buts, et d'autres qui appa- raîtront par la suite, sont atteints grâce à un procédé du genre spécifié ci-avant qui est caractérisé par le fait qu'il comprend successivement les étapes suivantes: un pré- traitement physique, un séchage si la teneur en eau des ma- tières de départ est supérieure à 8% en poids environ, un préchauffage jusqu'à une température de 80 à 160 C, un mala- xage à une température comprise entre 120 et 250 C, et une extrusion ou un moulage par injection. Les produits extrudés ou moulés ainsi obtenus répondent aux exigences qui ont été indiquées ci-avant et, en outre, ils sont peu coûteux puisqu'ils sont fabriqués à partir de déchets recyclés. D'autre part, divers essais de fonctionnement ont montré qu'un tri préalable des matières thermoplastiques était inutile dans le procédé selon l'invention, ce qui n'est pas le cas pour divers procédés connus qui posent des problèmes lorsque la teneur en chlorure de polyvinyle ou PVC est trop élevée. Dans le présent procédé, au contraire, seule importe la teneur en matières thermoplastiques qui est de préférence supérieure & 65% en poids du mélange admis au niveau de l'extrusion ou du moulage. La présence, par exemple, de matières thermodurcissables n'est pas gênante, pour autant que la teneur en matières thermoplastiques qui vient d'être indiquée est respectée. Avantageusement, et avant son étape de préchauffage, le procédé de la présente invention comprend une addition de colorants et/ou de charges, ces dernières pouvant être cons- tituées par des déchets comme des refus de compostage, des cendres d'usines d'incinération, des vieux papiers ou des chiffons broyés, ou encore des fines extraites de déchets ménagers, qui augmentent nettement la rigidité des produits fabriqués selon l'invention. De préférence, l'étape de prétraitement physique spécifiée ci-avant comprend un déchiquetage Jusqu'à une gra- nulométrie de l'ordre de 100 mm, un déferraillage et/ou un broyage Jusqu'à une granulométrie inférieure à 40 mm envi- ron. Dans certains cas, comme celui o l'unité d'extru- sion est centralisée et éloignée de l'endroit o a lieu le début du traitement selon l'invention, le produit de l'in- vention peut être soumis à une granulation et à un stockage temporaire avant l'étape de préchauffage spécifiée ci-avant. La présente invention concerne également une instal- lation pour la mise en oeuvre du procédé spécifié ci-avant qui comprend, en succession, un ou des appareils de prétrai- tement physique, une vis convoyeuse de préchauffage a double enveloppe, un malaxeur chauffant à double enveloppe, et une extrudeuse à vis ou une installation de moulage par injec- tion. De préférence, les appareils de prétraitement physi- que de l'installation selon l'invention comprennent une déchiqueteuse, un appareil de tri magnétique et/ou un bro- yeur à couteaux. Lorsque l'on veut obtenir des profilés extrudés pré- sentant un excellent état de surface, il est avantageux que la filière d'extrusion soit suivie d'un tube refroidi à dou- ble enveloppe de même diamètre. Si, au contraire, on peut se contenter d'un état de surface de moindre qualité, la filière d'extrusion peut être suivie d'un tube de plus fort diamètre qui est muni de moyens pour injecter un fluide de refroidissement entre sa paroi interne et le profilé extrudé et qui est suivi à son tour d'un tube refroidi à double enveloppe. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre com- ment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: - La figure 1 représente, sous la forme d'un dia- gramme, les principales étapes du procédé selon l'invention; - La figure 2 montre une vue en coupe schématique d'un dispositif de refroidissement qui peut être utilisé dans ce procédé; et: - La figure 3 représente, également en vue en coupe schématique, une variante du dispositif de refroidissement de la figure 2. Comme on le voit sur le diagramme schématique de la figure 1, le produit de départ qui est destiné à être traité par le procédé de la présente invention, et qui est consti- tué essentiellement par des déchets thermoplastiques, est tout d'abord soumis à un déchiquetage 1 destiné à l'amener à une granulométrie de l'ordre de 100 mm. Si besoin en est, et en fonction de l'origine des déchets, le produit déchiqueté résultant est débarrassé en 2 des métaux ferreux qu'il con- tient et qui sont évacués en 2', ceci permettant de protéger les équipements situés en avAl. sa -Tnb Do09T q 09 uoOiTA,p aen=,adue$ aun e 4Tnpoid al aaleod s '4ied aun,p 'quiflsap 1sa, a2eSr;nqoa-d a'S o0 oz ap uoTxalBf I i B.nqdni ap Bau!4oo -I.assad gT'a 'sgTIppa sao ap inaua4 QI ia axn;%u QI uolas 'sipoq suoJTtqo ap --a saut; ap uogTIppI anb isuTe Wsa,o -ITUU4tnpoad oS np sanbTuvoiaIssnosTJg;oJlo sf 4uBatuB4auBaUoTIQUI e'siaeSupu saqoapp sap saFe-Ixa sautj; ap a-ooua no 'szLXoaq suojJTqo ap no suoj:jqo xnaTA Bp 'uoiaiuTouT,p sauIsn,p sapuaeo ap 'sa2eoeduoo ap sneaa ap uoTITPPpvI 'suTV 'asnaS -ueAe uoTinlos aun 4sa 'esod as uoTguTuT-ipl ep aeiqoud SZ al quop saqopp saa.nQ,p uop.ouorp ,T 'lsToDanoL anToleo op aleuoqaQo tal amoo 'sanb -T;suld 5a. p sap aTXisnput,IT su-p sasTITMn ppp salleso ap aBuaO np saiBQqD sap 9 ua iafnoSe 4nad uo 'ia4TpT2Tsx rnalaag!o3o oUanoj sa[qzxaeI%u BATsIaIISauosslnas Oz anbiTsvId uTi4et @p saqop sap oeaa spnbTiqe; sITjcod sa anb gXiudu quo sTsa sael anb qa ns ao i vaaXou u0 squuioloo ap no/4a saBSieq Bp 9 eBallanqueA uoTIPP-e aun saxd2 I a'i;; ninqoid un aQd:4nslnod as:uaaiTe. alB 'g qTnoTo np no p aQIqops qi nip aBlios el 'I a-nOT -I Bp 9 4uîod nQ a-p-v soas quaualTQ;aed saqogp xne %dQpu 4uauBalSp 4sa 'npuaeua uafq 'tnb I aBnT1 j -e ap g 4TnolTo Bal -d %uasEaxdax 4sa -eno Bnb isu!e 'p TnoDTo-ganoo aBaI gnad t aSi2qos al 'lnal -gA a o a e anaTjijuT u4sa s 4-Tpgupnq,i FS u ' ol snId sasodxa 01 quoJas Tnb suospia Bp 4ueglnsapi analDA BBao '%OI no 9 anb aBafrç snIld pTptnq aun uB.uasauid 4idqp Bp s.Tnpo.d sal Ts axi2ss@opu saolu 4sa p a2- qos ui spIod ua %S ? sanaia -p;uT aBa, -Top suoTvapdo sap a4Tns QI anod sqaqoEp sep nve ua anaua4 -el'sanbçuioasanbzsromio sauuoq Bp 4ue2i G euj; % npoid un.tua;qo aBlaQueu Bp a ',aano uq UOJTAUa mu0 op en ainaTaBT uT lleut BT auiolnuQiS aun a,4uas _ad ' uos ) ap xnQal-oBoi s naiKooq unp aldaxa Bpd uaeom nQ le ua;uauaui srild,auoxq a-4-pnsuB jsa 4Tnpoud el celle de ramollissement des principales matières thermoplas- tiques, et, d'autre part, à assurer un éventuel séchage, comme cela est indiqué plus haut. Le préchauffage 7 est effectué dans des vis convo- yeuses à double enveloppe, la chaleur nécessaire étant apportée par un fluide caloporteur ou par de la vapeur d'eau qui circule dans la double enveloppe ou dans l'arbre central et dans les pales de la vis. Un malaxage 9 prépare ensuite la pâte obtenue à la suite des étapes précédentes. Cet appareil est pourvu d'une double enveloppe dans laquelle circule un fluide caloporteur ou de la vapeur d'eau qui maintient une température suffi- samment élevée et de l'ordre de 120 à 250 C. A ces tempéra- tures que les spécialistes en la matière peuvent aisément choisir après des essais préliminaires simples, et qui dépendent de la nature des déchets à traiter et des traite- ments suivants, le mélange fond et le malaxage 9 assure un mélange intime qui produit une pâte prête à subir le traite- ment 10 d'extrusion ou de moulage. Si la phase 10 est une extrusion, celle-ci est réa- lisée au moyen d'une extrudeuse à vis qui comporte également une double enveloppe de chauffage ou qui est munie de résis- tances électriques permettant de maintenir la pate à la tem- pérature indiquée ci-avant. La pâte est extrudée par la vis à travers une filière qui est chauffée, par exemple, à l'aide de colliers chauffants, et dont la section est identique à celle du profil choisi pour le produit final. Selon une forme de réalisation avantageuse représen- tée schématiquement sur la figure 2, cette filière 20 est suivie d'un tube lisse 21 dont le diamètre intérieur est égal à celui de la filière 20. Ce tube 21 est réalisé de préférence en aluminium ou en cuivre, afin d'assurer de meilleurs échanges thermiques, et il est refroidi par une enveloppe 22 dans laquelle un fluide à basse température est introduit en 23 pour en ressortir en 24. Ce refroidissement doit toutefois tenir compte du fait que l'on observe un auto-échauffement important dû à la contre-pression exercée par le calibre 21, l'extrudeuse étant portée à une tempéra- ture allant de 100 à 200'C. Quoiqu'il en soit, on obtient grâce à ce dispositif un produit qui est parfaitement calibré et dont l'état de surface est impeccable. Si toutefois on ne recherche pas un très bel état de surface, ou si encore la masse de produit est très importante, ce qui exigerait des calibres 21 de très forte longueur pour l'obtention d'un échange thermique satisfaisant, il est possible d'injecter de l'eau immédiate- ment après la sortie de la filière chauffée, cet échange direct permettant de "saisir" le profilé extrudé. Dans cette forme de réalisation, représentée sur la figure 3, la filière 20 est suivie d'un tube 27 de plus fort diamètre intérieur afin d'obtenir une bonne circulation autour du profilé extrudé pour l'eau froide que l'on intro- duit en 25 dans le tube 27 qu'elle quitte en 26. Cette in- Jection d'eau est suivie d'un refroidissement dans un tube 28 de même diamètre intérieur qui est analogue au tube 21 de la figure 2 et qui est refroidi, comme ce dernier, par une circulation d'eau introduite en 29 dans une double enveloppe pour en sortir en 30. Dans ce cas, le refroidissement étant effectué dans un ensemble 27, 28 de plus grand diamètre intérieur que la filière, il ne permet pas de calibrer efficacement le profil extrudé, et il n'est donc utilisé que pour la fabrication de produits de qualité inférieure. Selon une autre forme de réalisation qui n'a pas été représentée, il est possible d'utiliser bout à bout le calibre refroidi 21 de la figure 2 et le tube à injection d'eau 27 de plus fort diamètre de la figure 3, suivi éventuellement d'un autre calibre refroidi analogue à celui, 28, de la figure 3. Dans tous les cas, le traitement se termine par un refroidissement 11 (figure 1), réalisé par exemple dans une cuve d'eau, et on obtient en 12 un produit fini extrudé ou moulé. Divers essais d'usinage ont montré que ces produits peuvent être travaillés dans des machines-outils classiques identiques à celles utilisées pour le bois, qu'il s'agisse de sciage, de tournage ou de fraisage, moyennant quelques modifications mineures, notamment relatives aux angles de coupe. De tels produits peuvent avoir de nombreuses appli- cations dans l'industrie, et notamment en viticulture pour les piquets de vigne, en agriculture pour les clôtures, dans le bâtiment pour certaines applications particulières comme les planchers de baraquements ou les pavés autobloquants pour les sols, ou encore à la montagne pour les balises des pistes de ski. On notera enfin que si, par exemple, l'unité de pré- paration physique est surdimensionnée, ou encore si l'unité d'extrusion est centralisée et installée sur un autre site, il peut être avantageux de granuler en 13 les produits pré- levés au point 6 du traitement et de les stocker en 14, selon le circuit indiqué en traits interrompus sur la figure 1, ce qui permet de les transporter plus facilement et à un moindre coût. - REVENDICATION?1 - 1. Procédé pour la fabrication d'objets extrudés ou moulés à partir de déchets contenant des matières plasti- ques, caractérisé par le fait qu'il comprend successivement les étapes suivantes: un prétraitement physique, un séchage si la teneur en eau des matières de départ est supérieure à 8% en poids environ, un préchauffage Jusqu'à une température de 80 à 160'C, un malaxage à une température comprise entre et 250'C, et une extrusion ou un moulage par injection. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la teneur en matières thermoplastiques du produit est supérieure à 65% en poids au niveau de l'extrusion ou du moulage. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'avant ladite étape de pré- chauffage, il comprend une addition de charges. et/ou de colorants. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdites charges sont constituées par dés déchets. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ladite étape de prétrai- tement physique comprend un déchiquetage jusqu'à une granu- lométrie de l'ordre de 100 mm, un déferraillage et/ou un broyage Jusqu'à une granulometrie inférieure à 40 mmn envi- ron. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'avant ladite étape de pré- chauffage, le produit est soumis à une granulation et à un stockage temporaire avant la suite du traitement. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en succession, un ou des appareils de prétraitement physique, une vis convoyeuse de préchauffa- ge à double enveloppe, un malaxeur chauffant à double enveloppe, et une extrudeuse à vis ou une installation de moulage par injection. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdits appareils de prétraitement physique comprennent une déchiqueteuse, un appareil de tri magnétique et/ou un broyeur à couteaux. 9. Installation selon l'une quelconque des revendica- tions 7 et 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend une filière d'extrusion (20) suivie d'un tube refroidi (21) à double enveloppe (22> de même diamètre. 10. Installation selon l'une quelconque des revendica- tions 7 et 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend une filière d'extrusion (20) suivie d'un tube de plus fort dia- mètre (27) qui est muni de moyens (25, 26) pour injecter un fluide de refroidissement entre sa paroi interne et le pro- filé extrudé et qui est suivi & son tour d'un tube refroidi à double enveloppe (28).