Brevet FR2736579A1 — publié le 19970117

Procédé et installation pour la fabrication de produits composites et produits en résultant. La présente invention concerne un procédé de fabrication de produits composites, une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé et les produits composites en résultant. La fabrication d'articles divers tels que des revêtements, des objets moulés à partir d'un mélange constitué essentiellement de rebuts de matières plastiques, de préférence thermoplastiques, et d'au moins une charge minérale et/ou organique sont bien connus. En effet, la multiplication des déchets de toute nature, en particulier des déchets de matières plastiques, nécessite aujourd'hui la mise en oeuvre de procédés de récupération et de retraitement de ces matières plastiques en vue de leur incorporation dans des procédés qui permettent la fabrication de nouveaux produits. Toutefois, de tels procédés peuvent présenter un coût de mise en oeuvre tel qu'ils empêchent sur un plan économique toute mise en oeuvre desdits procédés. Les procédés connus à ce jour s inspirent des procédés classiques de plasturgie avec en particulier l'utilisation d'une vis extrudeuse pour la plastification des matières. L'utilisation de ce matériel implique un lavage soigneux des matières plastiques sous peine d'abrasion rapide du matériel. Dans ce cas, le processus est long et coûteux. Les autres procédés n'utilisant pas de vis extrudeuse mettent en oeuvre une quantité de charges sensiblement égale ou en excès par rapport à la quantité de matières plastiques, ce qui limite les applications possibles de cesdites matières plastiques. Des exemples de procédés présentant de tels inconvénients sont par exemple décrits dans W0-A-93.08974. Dans ce procédé, il est nécessaire de préchauffer la charge préalàblement au mélange de la charge avec la matière thermoplastique. En outre, la charge se présente dans le mélange en quantité très importante. I1 en est de même du procédé de fabrication décrit dans DE-A-2.226.287 et DE-A2.311.797. FR-A-2.258.414 ne préconise pas, à l'inverse des autres documents précités, le préchauffage de la charge. Par contre, il nécessite l'utilisation d'une quantité de charges sensiblement égale à celle de la quantité de matières plastiques utilisées limitant ainsi l'utilisation des matières plastiques. En outre, l'objectif de tous ces procédés connus est d'obtenir, au cours de l'opération de chauffage, un mélange charge/matières homogène se présentant généralement sous forme d'une pâte. Elle s'accompagne souvent d'un brassage violent du mélange et nécessite la présence d'un mélangeur puissant donc onéreux. En outre, le mélange obtenu, en raison de sa présentation sous forme d'une pâte viscoélastique, est difficile à manipuler à la sortie du mélangeur du fait des caractéristiques de mémoire de forme des matériaux. De ce fait, la transformation ultérieure de cette pâte nécessite des dispositifs, tels que des extrudeuses, dont la maintenance et l'entretien sont problématiques du fait de la présence de charges abrasives. Le but de la présente invention est donc de pallier les inconvénients précités en proposant un procédé de fabrication d'articles composites qui, d'une part, permet à la fois l'utilisation de charges fortement abrasives et de matières plastiques tout-venant en quantité importante, d'autre part ne nécessite qu'une seule opération unitaire de brassage pour permettre l'obtention d'un mélange qui peut par la suite subir n'importe quelle opération de transformation. Un autre but de la présente invention est de maintenir, dans le mélange, l'interface charge/matière plastique intacte le plus longtemps possible quasiment jusqu'à l'opération de mise en forme de manière à obtenir un mélange aisément manipulable et qui, au stade final, est particulièrement homogène. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'objets composites à base essentiellement de rebuts de matières plastiques tout-venant réduits en morceaux sous forme de lanières, de copeaux ou similaires et d'au moins une charge minérale et/ou organique, caractérisé en ce qu'on introduit dans un mélangeur lesdits rebuts de matières plastiques et la charge dont la température de fusion est supérieure à la température de fusion desdites matières plastiques et dont au moins une partie des constituants présente une granulométrie comprise entre 0 et 2 mm, en ce qu'on chauffe le mélange soumis à un brassage doux continu à une température au moins égale à la température de fusion des matières plastiques pendant un temps suffisamment court pour que les charges puissent adhérer à la surface partiellement fondue des matières thermoplastiques et les enrober, en ce qu'on extrait le mélange chauffé se présentant sous forme divisée dudit mélangeur et en ce qu'on soumet ledit mélange à une sollicitation mécanique, telle qu'une compression, lors de la mise en forme dudit mélange pour permettre l'agglomération desdits constituants du mélange. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé et les produits composites résultants. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence à la figure unique qui représente une vue en coupe verticale d'une installation conforme à l'invention. Les objets composites, fabriqués à partir du procédé, objet de l'invention, sont constitués essentiellement de rebuts de màtières plastiques mélangés à une charge organique et/ou minérale. Les matières premières utilisées, en particulier les rebuts de matières plastiques peuvent, en raison de leurs origines diverses, être de nature très variable d'un objet à un autre. Généralement, les matières plastiques sont des matières thermoplastiques telles que des polyoléfines utilisées par exemple pour la fabrication de bâches constituant des tunnels formant serres dans le domaine de l'agriculture. Ces matières plastiques ont donc été soumises, au cours de leur utilisation, à différents traitements et parfois même à des revêtements de charge minérale ou organique. Tel est le cas de la matière plastique citée ci-dessus qui est généralement recouverte d'une couche de craie finement pulvérisée telle que du blanc de Meudon pour atténuer la lumière traversant le film. En outre, ces rebuts de matière plastique sont généralement dans un état de propreté variable.En effet, ils comportent souvent des traces de terre. Préalablement à la mise en oeuvre du procédé de fabrication objet de l'invention, il convient donc de réduire ces matières premières sous forme de morceaux qui peuvent affecter une forme quelconque. En effet, ces morceaux peuvent être constitués par des lanières, des copeaux ou similaires selon le dispositif de déchiquetage ou de réduction retenu pour la mise en morceaux desdits rebuts de matières plastiques puis de séchage et tamisage de façon à ôter la majeure partie de l'eau et de la terre salissant les matières plastiques. Cette opération est une opération classique mise en oeuvre dans tous les procédés de ce type. Elle peut également être associée à une opération de lavage desdits rebuts de matière plastique. Une fois cette opération de réduction en morceaux des rebuts de matières plastiques tout-venant réalisée, il convient d'introduire dans le malaxeur les matières plastiques et les charges minérales et/ou organiques en quantité et en proportions variables. Généralement, on introduit la charge avant les rebuts de matières plastiques pour empêcher toute adhérence des matières plastiques aux parois du mélangeur. La quantité de charges introduite dans le mélange est fonction d'un certain nombre de paramètres, en particulier de l'objet composite final devant être réalisé, de la température de chauffage, de la nature et de la granulométrie desdites charges. On sait toutefois que, parmi les charges utilisées introduites dans ledit mélange, au moins une partie desdites charges doit être constituée par des charges de faible granulométrie comprise de préférence dans la plage de O - 2 mm. Ces charges à l'état de fines ou de matières pulvérulentes ou finement broyées empêchent l'agglomération des rebuts de matières plastiques entre eux lors de l'opération de chauffage. Plus les charges sont fines, moins la quantité nécessaire pour éviter l'agglomération des matériaux thermoplastiques est importante. Grâce à ces charges de faible granulométrie, on constate, au cours de la mise en oeuvre du procédé, un enrobage des particules de matériaux thermoplastiques par lesdites charges en vue d'empêcher toute agglomération des matériaux thermoplastiques entre eux. Un tel résultat ne peut être obtenu qu'à condition toutefois que le brassage réalisé au cours de l'opération de chauffage soit un brassage doux. Pour réaliser cette double opération chauffage/brassage doux, les charges et les matières plastiques sont introduites dans un mélangeur du type par exemple de celui représenté à la figure unique. Ce mélangeur a généralement été préchauffé à une température comprise entre 150 et 250*C, de préférence de l'ordre de 200-C. Lors de l'introduction du mélange dans ce mélangeur, la température à l'intérieur du mélangeur chute. Ce mélangeur est constitué d'un tambour 1 monté à rotation autour d'un axe 2 sensiblement horizontal. Ce tambour 1, comportant au moins une ouverture 3 pour permettre l'introduction et la sortie du mélange, est équipé sur ses parois intérieures de palettes 4 disposées radialement en saillie desdites parois intérieures pour favoriser le mélange.Ce mélangeur soumet les éléments constitutifs du mélange à un brassage doux en raison de la faible vitesse de rotation du tambour 1 et de l'absence d'éléments mobiles à l'intérieur du tambour. En effet, l'objectif est de ne pas détruire, au cours de l'opération de chauffage, la structure physique des particules de rebuts de matières plastiques mais simplement de faire en sorte que les surfaces de ces particules soient recouvertes des charges. La vitesse de rotation du mélangeur est fonction bien évidemment de la dimension du mélangeur, de la composition du mélange et du produit composite devant être réalisé. Toutefois, à titre d'exemple, dans le cas d'un mélangeur affectant une forme cylindrique présentant un diamètre égal à 35 cm et une hauteur de cylindre égale à 55 cm, le mélangeur sera entraîné à rotation dans une plage de vitesse comprise entre 10 et 100 tours/mn, de préférence de 30 à 60 tours/mn. La vitesse lente permettant un brassage doux des éléments constitutifs du mélange empêche toute agglomération prématurée desdites particules entre elles, en particulier lorsqu'on approche de la température de fusion à laquelle ces particules passent à l'état liquide. Ce chauffage des particules est réalisé au moyen par exemple d'une rampe de brûleurs 5 disposée au dessous du tambour 1. Les matières plastiques sont chauffées à une température supérieure à leur température de fusion pendant un temps très court de l'ordre de quelques minutes, le temps que toute la matière contenue dans le tambour ait atteint une température homogène. Les températures atteintes sont généralement comprises dans une plage de 1500C à 250"C. Lorsque les particules de matières plastiques du mélange atteignent une température telle que leur surface entre en fusion et permet donc l'adhésion desdites charges à la surface des particules, l'opération de mélange est stoppée et le mélange est rapidement extrait du mélangeur sans qu'il soit laissé à refroidir. Ce mélange se présente sous forme d'une matière divisée formée pour schématiser des particules de plastiques généralement sous forme globulaire enrobées de charges. Ce mélange est, éventuellement après pesée, directement coulé dans un moule où il est moulé par compression. En effet, il est indispensable, après l'opération de chauffage, de faire subir auxdits éléments constitutifs du mélange une sollicitation mécanique telle qu'une opération de compression. Toutefois, des procédés de transformation bien connus, tels que les opérations de laminage et de compression, d'emboutissage, de thermoformage, d'estampage, peuvent être également mis en oeuvre dans le cadre du présent procédé. L'objet, une fois mis en forme, est sorti du moule et constitue un produit fini.Bien évidemment, au cours de l'opération de moulage, il est possible d'incorporer dans le mélange des éléments de nature quelconque, en particulier des éléments de renfort, en fonction de la destination du produit fini. A titre d'exemple, on récupère une bâche transparente traitée anti-Uv et ayant servi à constituer un tunnel utilisé dans l'agriculture. Cette bâche a été recouverte au cours de son utilisation d'une couche de blanc de Meudon. Cette bâche présente des traces de terre et une épaisseur de 250 um. Le tambour mélangeur est préchauffé à 200"C. On introduit dans le mélange, formé de la bâche plastique réduite en morceaux, 5 % de charges constituées de nouveau par du blanc de Meudon présentant une granulométrie comprise entre 0 et 50 um. On anime le mélangeur d'un mouvement de rotation d'une vitesse égale à 1 tour/s pendant 4 minutes. Il est à noter qu'il est également possible de faire subir audit tambour 1 au cours de cette rotation des mouvements d'oscillation d'avant en arrière qui favorisent le mélange. Pour ce faire, ce tambour 1 peut être équipé d'un axe d'oscillation 6 perpendiculaire à l'axe de rotation 2 dudit tambour 1 et de moyens d'oscillation (non représentés).Au bout des 4 minutes de rotation, d'oscillation et de chauffage, on constate que la température à l'intérieur du mélangeur est voisine de 1700C et qu'il y a un début d'agglomération entre lesdites particules. On arrête immédiatement la rotation du mélangeur, on introduit alors ce mélange dans un moule que l'on ferme au moyen d'une presse de manière à faire subir une opération de compression audit mélange. Cette opération de compression permet d'obtenir un produit parfaitement homogène. Bien évidemment, la quantité de charges introduites et la nature des charges est fonction du produit final. Ainsi, dans le cas où l'on désire fabriquer des corps creux aux parois fines, on mélange 10 à 15 % en poids de carbonate très fin, constituant les charges dudit mélange avec 100 % en poids de matières plastiques tout-venant. Au contraire, dans le cas où l'on désire fabriquer des dalles fines de 2 cm, la quantité de charge devient sensiblement équivalente à celle de matières plastiques tout-venant. Dans le cas, au contraire, de fabrication de dalles épaisses de 50 pm, la charge est en excès par rapport aux matières plastiques. Le pourcentage en poids de charges par rapport au pourcentage en poids des matières plastiques peut donc être compris dans une plage de O à 95 t. A titre d'exemple, on peut utiliser des charges minérales telles que de l'argile, du sable, du corindon ou organiques telles que des sciures de bois. Les objets moulés peuvent être utilisés notamment comme revêtements (dalles, etc.). REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'objets composites à base essentiellement de rebuts de matières plastiques toutvenant réduits en morceaux sous forme de lanières, de copeaux ou similaires et d'au moins une charge minérale et/ou organique, caractérisé en ce qu'on introduit dans un mélangeur lesdits rebuts de matières plastiques et la charge dont la température de fusion est supérieure à la température de fusion desdites matières plastiques et dont au moins une partie des constituants présente une granulométrie comprise entre O et 2 mm, en ce qu'on chauffe le mélange soumis à un brassage doux continu à une température au moins égale à la température de fusion des matières plastiques pendant un temps suffisamment court pour que les charges puissent adhérer à la surface partiellement fondue des matières thermoplastiques et les enrober, en ce qu'on extrait le mélange chauffé se présentant sous forme divisée dudit mélangeur et en ce qu'on soumet ledit mélange à une sollicitation mécanique, telle qu'une compression, lors de la mise en forme dudit mélange pour permettre l'agglomération desdits constituants du mélange. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on préchauffe le mélangeur à une température comprise dans la plage de 150 à 250"C. 3. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on entraîne le mélangeur en rotation à une vitesse comprise dans la plage de 10 à 100 tours/mn, de préférence 30 à 60 tours/mn. 4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on coule le mélange chauffé extrait du mélangeur dans un moule où l'objet est moulé par compression. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on incorpore des éléments de renfort dans ledit moule. 6. Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme aux revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un mélangeur (1) de type tambour rotatif équipé sur ses faces internes de palettes (4) radiales et comportant au moins une ouverture (3) pour permettre l'introduction et la sortie des éléments constitutifs du mélange et des moyens de chauffage (5) du contenu dudit mélangeur (1). 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens d'oscillation dudit mélangeur pour permettre l'oscillation du mélangeur (1) autour d'un axe (6) perpendiculaire à l'axe de rotation (2) dudit mélangeur (1). 8. Installation selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (5) sont constitués d'une rampe de brûleurs disposés sous ledit mélangeur (1). 9. Produits composites à base essentiellement de rebuts de matières plastiques et d'au moins une charge minérale et/ou organique, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par la mise en oeuvre du procédé conforme aux revendications 1 à 5.