Brevet FR2706352A1 — publié le 19941223

PROCEDE DE FABRICATION DE PROFILES STRATIFIES A BASE DE MATERIAUX COMPRENANT NOTAMMENT DES MATIERES PLASTIQUES, ET LA MACHINE METTANT EN OEUVRE LE PROCEDE L'invention se rattache au secteur technique du traitement ou de la récupération des matières plastiques et autres matières végétales ou organiques en vue de leur recyclage pour la fabrication de produits de substitution. Dans un souci de plus en plus marqué se pose le problème de la récupération des matières plastiques qui ont des usages très divers et des caractéristiques et compositions variées. Différentes études ont déjà été proposées pour assurer la récupération ou la régénération de ces matières plastiques. Cela conduit à utiliser les déchets correspondants en procédant à des traitements de triage compactage, chauffage et coulage par extrusion, pour l'obtention de produits de substitution régénérés pouvant remplacer, dans certaines fonctions et utilisations, des produits en bois par exemple, pour fabriquer des planches, des dés à palettes ou autres. L'une des difficultés rencontrées réside dans la diversité des matières plastiques qui ne permet pas, dans des conditions économiques rentables, la fabrication de produits de substitution. Le demandeur a, dans le cadre de ses recherches, développé un procédé de régénération des matières plastiques très particulier décrit dans le brevet français n" 91-16495. En poursuivant ses recherches, le demandeur s'est intéressé à la réalisation de la fabrication de profilés de grande longueur obtenus à partir de déchets en matières plastiques, quelles qu'en soient les familles constitutives, pouvant être associés ou non avec des débris de matières végétales, et plus généralement au traitement des matières plastiques vierges, des déchets organiques et autres matériaux. Une première approche du problème a été de réaliser un profilé de grande longueur dans un conformateur par extrusion. Cette solution n'a pu être retenue, dans le cas des matières plastiques ; celles-ci étant un isolant, elles se refroidissent uniquement au contact des parois du conformateur, entraînant la réalisation d'une gaine isolante, et permettant l'écoulement en continu du magma en fusion des matières plastiques par le centre du profilé. On ne pourrait donc obtenir des produits solidifiés en totalité, rendant inexploitable l'application d'un procédé par extrusion. Une autre approche du problème consistait à envisager le remplissage de matièriaux tels que les matières plastiques en fusion dans des moules volumineux disposés par exemple sur carrousel. Une telle mise en oeuvre exige néanmoins des structures de moules gigantesques car il est nécessaire de "nourrir" la pièce sous une pression d'environ 100 barres au maximum. II faut par ailleurs alimenter, par le coeur, la pièce, au fur et à mesure que l'extérieur du moule refroidit, pour "nourrir" en permanence le coeur de la pièce et éviter ainsi les énormes rotassures dues au changement de densité pendant le refroidissement. La densité à 200 C est de 0.7, celle à 20 C de 0.95 entraînant une perte en volume de l'ordre de 30 %. Outre le prix des moules et leur nombre, cette solution entraîne l'immobilisation de la machine d'extrusion jusqu'à refroidissement à coeur de la pièce. En outre, elle n'est pas adaptée pour le traitement de tous types de matériaux. Compte tenu de ces contraintes, le demandeur, dans le cadre de ses recherches personnelles, a développé une nouvelle conception d'un procédé de régénération et de traitement des matériaux, avec en particulier les déchets en matières plastiques, pouvant être associés ou non à des déchets en matières végétales, des matières plastiques vierges et également des déchets organiques. Selon une première caractéristique, le procédé de fabrication de produits de substitution à partir de matériaux vierges ou pouvant être des déchets de produits comprenant notamment des matières plastiques, végétales, organiques, est remarquable en ce qu'il consiste à couler, pas à pas, une succession de masses en matières plastiques, associées ou non à d'autres matériaux végétaux ou organiques, destinées à être régénérées, à partir d'une presse d'injection ou tous autres moyens de plastification équivalents, celleci débitant, dans un volume d'injection défini sur la machine de mise en oeuvre du procédé, des doses de matériaux traités destinées à constituer une succession de plaques formant strates, lesdites plaques se solidarisant les unes aux autres, lors de leur refroidissement successif, en constituant des zones de soudure et de liaison sur les faces en regard de deux plaques constitutives, afin d'obtenir un profilé stratifié de longueur variable. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une manière non limitative aux figures des dessins où: - la figure 1 est une vue d'un profilé stratifié de grande longueur obtenu selon l'invention, - la figure 2 est une vue en plan illustrant la machine, dans une première réalisation, permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 3 est une vue de face, selon la figure 2, de la machine mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, - la figure 4 est une vue en variante de la machine mettant en oeuvre le procédé. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustré aux figures des dessins. Le procédé de fabrication, selon l'invention, permet d'obtenir des profilés de grande longueur référencés dans leur ensemble par (1). Selon les utilisations et applications, ces profilés peuvent être d'une longueur très variable, dépendant essentiellement des besoins. Chaque profilé est constitué par une pluralité de strates (1.1 - 1.2 1.3 ....1.n) qui sont accolées et solidarisées les unes aux autres, lors de la fabrication du profilé qui s'effectue pas à pas selon un cycle déterminé. Ce profilé peut être de toute forme et section, cylindrique, carré, ou autre. Ce profilé est réalisé à partir de différents types de matériaux. On cite par exemple et non limitativement des matières plastiques vierges, des dèchets en matière plastique et autres débris végétaux (tels que bois), des déchets organiques associés ou non aux autres matériaux précités. Ces matériaux sont en provenance d'une presse d'injection (2), ou tous autres moyens équivalents de plastification, disposée en aval d'une installation destinée à collecter, sélectionner, broyer, les différents types de matières plastiques et autres matériaux, végétaux, organiques, par exemple, en vue de leur chauffage et coulage dans la presse d'injection. L'installation précitée peut être du type de celle décrite dans le brevet français n" 91-16495, mais peut être différente selon les besoins. L'originalité du procédé, selon l'invention, consiste donc à couler, pas à pas, une succession de masses en matières plastiques, vierges ou non, associées ou non à d'autres matériaux végétaux ou organiques, destinées à être traitées et/ou régénérées, à partir d'une presse d'injection, ou tous autres moyens équivalents de plastification, celle-ci débitant, dans un volume d'injection (3) défini sur la machine de mise en oeuvre du procédé, des doses de matériaux du type précité, destinées à constituer une succession de plaques formant strates, lesdites plaques se solidarisant les unes aux autres, lors de leur refroidissement successif, en constituant des zones de soudure et de liaison sur les faces en regard de deux plaques constitutives, afin d'obtenir un profilé stratifié de longueur variable. Le principe du procédé consiste à amener un faible volume d'une masse de matériaux tels que des matières plastiques associées ou non avec des matériaux végétaux en dessous de la température de cristallisation (polymères semi-cristallins) ou de transition vitreuse (polymères amorphes), ceci sous pression, comme lors d'une injection réalisée sur presse d'injection. Le premier volume obtenu, pouvant correspondre à une plaque ou strate du profilé, est déplacé et on réinjecte un même volume à côté pour définir une seconde plaque ou strate, en assurant une bonne soudure entre les plaques ou strates successives par polymérisation des plaques ou strates entre elles, au niveau de leur partie de liaison. La machine qui met en oeuvre le procédé selon l'invention est illustrée aux figures 2 et 3, dans une première réalisation. Elle comprend, à partir d'un socle ou base support (4), la réception d'un bloc d'injection (2) susceptible de déboucher, dans un plan perpendiculaire, dans une matrice (5) définissant un volume intérieur d'injection (3). Ladite matrice est associée à un plateau fixe (6) et elle définit un couloir autorisant l'avancement pas à pas du profilé en cours de constitution selon l'invention. Ladite matrice est débouchante à ses extrémités en définissant une zone d'entrée (5.1) et une zone de sortie (5.2). La zone d'entrée autorise l'engagement d'un plateau mobile (7) présentant une tête (7.1) de pression, et destiné à venir en contact avec la succession de plaques ou strates des matières traitées ou régénérées constituant le profilé. La tête (7.1) est établie sur une longueur appropriée permettant, lors du déplacement du plateau mobile, la poussée du profilé en cours de constitution. La matrice présente, à cet effet, une ouverture (5.3) en regard de la buse d'injection de matières pour autoriser l'écoulement d'une dose de matières susceptibles de constituer une plaque ou strate. En situation de non sollicitation, I'extrémité de la tête est sensiblement en retrait de ladite ouverture (5.3) en constituant un plan de référence et de tenue pour l'écoulement de la matière. Le plateau mobile est monté sur des guides (8) disposés le long de la semelle de la machine. Ce plateau mobile est sollicité par un bloc de poussée (10) à position fixe et présentant un vérin (11) susceptible d'assurer le déplacement dudit plateau mobile. Dans sa zone de sortie, la matrice est agencée avec des moyens permettant de guider le profilé obtenu vers un transporteur ou tout autre moyen équivalent d'évacuation. On a représenté, en bout de ligne de la machine, des plans d'appui et de roulement successifs (12 - 13). Le premier plan d'appui est, par exemple, constitué par une potence susceptible de recevoir des moyens permettant l'ouverture-fermeture de plaques freins (14) qui sont disposées articulées aux extrémités de sortie de la matrice (5). Ces moyens sont de type vérins, avec un fût solidarisé à la potence et une tige associée aux plaques freins précitées. Ces plaques freins, disposées parallèles et pouvant se rapprocher l'une par rapport à l'autre sous l'action des vérins précités, commandent l'écoulement et l'avancement du profilé en cours de constitution, selon l'invention. Le plan d'appui (13) constitue essentiellement un moyen de renvoi et de guidage du profilé obtenu. Sans sortir du cadre de l'invention, il peut être prévu un ou plusieurs moyens de guidage réalisés sous forme équivalente tels que transporteurs ou autres. On décrit maintenant la mise en oeuvre du procédé. En début de fabrication d'un profilé stratifié, la tête de poussée du plateau mobile se trouve à l'intérieur de la matrice (5). Une première dose de matériaux tels que matières plastiques, avec ou non des matières végétales ou organiques complémentaires, est écoulée par la presse à injection à travers une ouverture (5.3) de la matrice. Ladite dose tend immédiatement à se solidifier lors de son refroidissement en remplissant le volume de la matrice, la face en regard de la tête de poussée constituant une base de référence et d'appui. En début de cycle, il est utilisé une pastille ou couvercle qui est susceptible de constituer le contre-appui de la première strate en cours de fabrication. Cette pastille ou couvercle est ensuite évacuée par tous moyens appropriés et n'a plus d'utilisation lors de la réalisation des autres strates du profilé. La tête de poussée est alors déplacée sur une distance correspondant à l'épaisseur d'une plaque ou strate du profilé à obtenir, puis est ramenée en arrière, après l'ouverture (5.3) de la matrice en définissant un intervalle avec la première plaque en vue du remplissage par une nouvelle dose de matières. La première strate ou plaque étant en cours de refroidissement, la deuxième strate vient s'accoler à la première par un effet de polymérisation et de soudure. La tête de poussée intervient à nouveau et le cycle continue. Le profilé stratifié, en cours de constitution, est donc déplacé progressivement et pas à pas à l'intérieur de la matrice formant couloir, jusqu'à déboucher dans la zone de sortie en vue de son évacuation. Les plaques freins contrôlent le déplacement du profilé constitué, en assurant la réaction à la pression d'injection. Des moyens de programmation permettent de définir le nombre de cycles à réaliser en fonction de la longueur du profilé stratifié souhaité et de ses applications. II y a lieu de noter quelques exemples des conditions de mise en oeuvre du procédé. Pour une pression d'injection d'environ 400 bars - I'utilisation d'une presse de 100 tonnes de fermeture permet de réaliser des profilés stratifiés de section, par exemple, de l'ordre de 150 millimètres par 150 millimètres. - I'utilisation d'une presse de 500 tonnes de fermeture permet de réaliser des profilés stratifiés de section, par exemple, de l'ordre de 350 millimètres par 350 millimètres. - I'utilisation d'une presse de 1000 tonnes de fermeture permet de réaliser des profilés stratifiés de section, par exemple, de l'ordre de 500 millimètres par 500 millimètres. - I'utilisation d'une presse de 5000 tonnes de fermeture permet de réaliser des profilés stratifiés de section, par exemple, de l'ordre de 1000 millimètres par 1000 millimètres. - I'utilisation d'une presse de 10000 tonnes de fermeture permet de réaliser des profilés stratifiés de section, par exemple, de l'ordre de 1500 millimètres par 1500 millimètres. Pour une pression d'injection d'environ 100 bars: - I'utilisation d'une presse de 100 tonnes de fermeture permet de réaliser des profilés stratifiés de section, par exemple, de l'ordre de 300 millimètres par 300 millimètres. - I'utilisation d'une presse de 1000 tonnes de fermeture permet de réaliser des profilés stratifiés de section, par exemple, de l'ordre de 1000 millimètres par 1000 millimètres. Les différentes plaques ou strates à injecter étant massives, la pression d'injection peut être faible, ce qui ne remet pas en cause l'homogénéité du profilé stratifié. Dans une mise en oeuvre en variante de la machine, illustrée figure 4, celle-ci comprend une intégration de la réalisation des profilés stratifiés à partir d'un outillage central. L'aménagement du poste de travail est établi dans une conformation en "T" dans lequel le bloc à injection (15) se situe dans le plan axial de déplacement de l'une des matrices (16) du moule à injection, tandis que le profilé obtenu se situe dans un plan perpendiculaire. Plus particulièrement, la matrice (16) est mobile et est sollicitée par un groupe de poussée (17) comprenant des vérins (18) permettant l'ouverture-fermeture du moule à injection (23). Ladite matrice (16) déplaçable est solidarisée à un bloc (19) montée coulissante sur des barres de guidage (20), associée à une embase fixe (21) réceptrice et guidant le fût du vérin (18). Une autre matrice (22), constitutive du moule (23) à position fixe est, elle, solidaire d'un bloc fixe (24) en regard du bloc d'injection. Elle présente une ouverture (22.1), et le bloc une ouverture (24.1) pour le passage de la buse (25) d'injection des matériaux coulés. Les deux matrices (16 - 22) définissent le moule filière (23) récepteur, en vue de la formation des strates successives du profilé. Le moule présente une forme en "H" lorsque les deux matrices sont accolées en définissant une partie évidée d'un côté formant le fond (23.1) du moule. La fabrication du profilé stratifié s'effectue de la manière précitée pas à pas avec l'ouverture du moule. Lorsque la matrice mobile est déplacée, elle provoque par un moyen particulier la poussée du profilé sur une distance de quelques millimètres correspondant à la largeur d'une strate. Ce moyen non illustré peut être établi de toute manière appropriée et peut être par exemple une came intégrée à la matrice mobile susceptible de déborder et de pousser le profilé lors de l'ouverture du moule. Pour faciliter l'évacuation et l'avancement pas à pas du profilé, la matrice fixe peut présenter un profil avec un plan incliné favorisant l'évacuation du profilé. Ledit profilé est guidé comme précédemment par des rouleaux support (27) permettant son maintien tandis qu'un sciage automatique (28) assure la découpe du profilé à la longueur désirée. Dans cette mise en oeuvre, la presse à injecter est réalisée dans une conception simplifiée, et les moyens sont adaptables à toutes les machines d'injection standards. Les avantages ressortent bien selon l'invention, et on souligne l'originalité de ce procédé dénommé "INJEXTRUSION". Les qualités du profilé stratifié obtenu sont tout à fait remarquables en matière d'homogénéité et de rigidité permettant d'utiliser ledit profilé dans les applications les plus diverses avec des sollicitations variées. REVENDICATIONS - 1 - Procédé de fabrication de produits de substitution à partir de matériaux plastiques vierges ou non, de déchets de produits comprenant notamment des matières plastiques, végétales ou organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à couler, pas à pas, une succession de masses en matières plastiques, associées ou non à d'autres matériaux végétaux ou organiques, destinées à être traitées ou régénérées, à partir d'une presse d'injection, ou autres moyens de plastification équivalents, celle-ci débitant, dans un volume d'injection défini sur la machine de mise en oeuvre du procédé, des doses de matières plastiques traitées ou régénérées, destinées à constituer une succession de plaques formant strates, lesdites plaques se solidarisant les unes aux autres, lors de leur refroidissement successif, en constituant des zones de soudure et de liaison sur les faces en regard de deux plaques constitutives, afin d'obtenir un profilé stratifié de longueur variable. - 2- Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les masses ou doses de matières plastiques associées ou non avec des matériaux végétaux ou organiques sont présentées en dessous de la température de cristallisation (polymères semi-cristallins) ou de transition vitreuse (polymères amorphes) et sous pression dans un volume d'injection. - 3 - Machine de mise en oeuvre de procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, à partir d'un socle ou base support (4), la réception d'une presse d'injection (2) débouchant dans un plan perpendiculaire dans une matrice (5) associée à un plateau fixe (6) en définissant un volume intérieur d'injection, ladite matrice définissant un couloir autorisant l'avancement pas à pas du profilé stratifié en cours de constitution, ladite matrice présentant une ouverture (5.3) en regard de la buse d'injection de la presse (2), une extrémité d'entrée recevant l'engagement d'un plateau mobile (7) avec une tête (7.1) de poussée, et une ouverture de sortie (5.2) pour l'évacuation du profilé stratifié obtenue, ledit plateau mobile (7) étant associé à un bloc de poussée (10). - 4- Machine, selon la revendication 3, caractérisée en ce que le plateau mobile monté sur des guides (8) disposés le long de la semelle de la machine, ledit plateau étant sollicité par un bloc de poussée (10) à position fixe, et présentant un vérin (11) assurant le déplacement du plateau mobile. - 5 - Machine, selon la revendication 3, caractérisée en ce que la matrice est agencée dans sa zone de sortie avec des moyens permettant de guider le profilé stratifié obtenu vers un transporteur ou moyen d'évacuation équivalent. - 6- Machine, selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend, en bout et sortie de la matrice, un premier plan d'appui sous forme de potence (12) comprenant des moyens permettant l'ouverture-fermeture de plaques freins (14) disposées articulées aux extrémités de sortie de la matrice, lesdites plaques freins assurant la réaction à la pression d'injection. - 7 - Machine de mise en oeuvre du procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que elle comprend une configuration en "T", avec un bloc à injection (15) situé dans le plan axial de déplacement d'une matrice (16) mobile d'un moule (23), et une matrice fixe (22) associée à un bloc à injection (15), en autorisant un écoulement de la matière, ledit profilé stratifié étant disposé dans un plan perpendiculaire au moule (23) obtenu, et en ce que ledit moule présente une forme en "H" avec une partie évidée d'un côté formant le fond (23.1) et la zone d'injection des matériaux, et en ce que ladite matrice mobile comprend un moyen permettant de pousser le profilé stratifié obtenu lors de l'ouverture du moule. - 8 - Machine, selon la revendication 7, caractérisée en ce que la matrice (16) est sollicitée par un groupe de poussée (27) comprenant des vérins (18) autorisant l'ouverture-fermeture du moule, ladite matrice (16) étant déplaçable et solidarisée à un bloc (19) coulissant sur des barres de guidage (20) associées à un embase support (21) récepteur du fût du vérin. - 9 - Machine, selon la revendication 7, caractérisée en ce que la matrice fixe (22) est associée à un bloc fixe (24), et présentant une ouverture (22.1 - 24.1) pour le passage d'une buse d'injection (25) des matériaux coulés en provenance du bloc d'injection (15). - 10 - Machine > selon la revendication 9, caractérisée en ce que la matrice fixe présente, dans sa partie de fond, un plan incliné autorisant l'évacuation et l'avancement du profilé stratifié, lors de l'ouverture du moule (23), en combinaison avec un moyen disposé sur la matrice mobile pour permettre l'avancement dudit profilé. - 11 - Profilé composé de matières plastiques vierges ou de déchets de matières plastiques et autres matériaux végétaux ou organiques caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité de strates (1.1 - 1.2 - 1.3 - 1.n) accolées et solidarisées les unes aux autres lors de la fabrication du profilé, lesdites strates étant solidarisées lors de leur refroidissement successif.