Brevet FR2781712A1 — publié le 20000204

La présente invention a pour objet un procédé pour le recyclage de déchets de caoutchouc, tels que par exemple ceux utilisés dans l'industrie automobile, notamment les pneus, les durites, les soufflets de cardan, les joints de pare- brise. Elle concerne également les produits obtenus conformément audit procédé. D'une manière générale, on sait que les articles en caoutchouc sont obtenus à l'issue d'un cycle de transformation comprenant successivement le travail du polymère (mastication), le mélange, l'usinage et la vulcanisation. Au cours de la phase de travail, le polymère soumis à l'action mécanique d'un malaxeur (par exemple à cylindre ou de type Banbury) est malaxé de manière à pouvoir recevoir des charges de renforcement (noir de carbone, silice, kaolin, carbonate de calcium) et des plastifiants, des autooxydants, et des vulcanisants. L'usinage qui consiste en une opération de moulage de calandrage ou d'extrusion, est suivi de la confection de l'article, par exemple en combinant le matériau caoutchouteux avec un éventuel support, par exemple en métal, en tissu, etc... La phase de vulcanisation qui clôture le cycle de transformation est habituellement effectuée dans des presses hydrauliques chauffées à une 2- température de l'ordre de 200 C, o le matériau est pressé dans un moule présentant la forme désirée et y demeure pendant une durée pouvant aller jusqu'à une heure ou plus. L'action de la chaleur conjuguée à celle des agents de vulcanisation (par exemple le soufre) ajoutés au caoutchouc provoque une série de réactions de formation de réseaux qui permettent au matériau encore plastique d'acquérir les caractéristiques de l'état élastique. La nécessité d'utiliser des accélérants découle de la lenteur de la réaction caoutchouc- soufre, même à température élevée. Il s'avère que la vulcanisation du caoutchouc est une transformation pratiquement irréversible du fait que le retour à la matière première d'origine implique des traitements thermiques et chimiques coûteux à haute température en vue de casser les chaînes moléculaires dues à la vulcanisation: Le coût d'un traitement s'avère trop important pour que l'on songe à effectuer un recyclage du caoutchouc en vue de réaliser les mêmes pièces. Pour tenter de s'affranchir de ce problème, on a proposé d'effectuer des mélanges incluant du caoutchouc de récupération (déjà vulcanisé) et du caoutchouc brut (non vulcanisé). Toutefois, cette solution ne permet pas d'obtenir de bons résultats du fait qu'elle conduit à un caoutchouc de médiocre qualité à un prix de revient relativement élevé dû essentiellement à la phase de vulcanisation qui doit être effectuée sur l'ensemble du mélange. En outre, lors de cette phase de vulcanisation, les particules déjà vulcanisées subissent un recuit qui altère leurs propriétés mécaniques (le caoutchouc se comporte comme un thermodurcissable; sa fusion n'entraîne que sa dégradation). L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle a pour but un procédé de recyclage du caoutchouc qui ne fait pas intervenir de phase de vulcanisation et qui permet d'exploiter les propriétés mécaniques, en particulier l'élasticité des particules en caoutchouc usagé, déjà -3 - vulcanisé. Elle propose de parvenir à ce résultat en permettant en outre une simplification importante dans la conformation des produits obtenus à partir du caoutchouc recyclé. En conséquence, le procédé selon l'invention comprend: - le broyage des déchets de caoutchouc usagé de manière à obtenir une poudre, - le mélange de ladite poudre avec un liant consistant en un polymère thermoplastique de manière à obtenir une matière première à base de caoutchouc recyclé, la réalisation de pièces par plasturgie à l'aide de moyens propres aux résines thermoplastiques, dans lesquelles la matière est portée à une température de fusion du liant, par exemple de 120 à 150 C. Grâce à ce procédé, on conserve les propriétés mécaniques du caoutchouc usagé auxquelles on combine celles de la résine thermoplastique dont on peut ajuster les paramètres. Ces propriétés ne sont pas altérées du fait que la température demeure relativement basse, inférieure à la température de vulcanisation. En particulier, la technique du broyage pour microniser les déchets permet d'incorporer la poudre de caoutchouc à des taux variables, étant entendu que plus le pourcentage de poudre est élevé, et plus les caractéristiques mécaniques sont faibles, la poudre ayant donc l'effet d'une charge neutre. Tout au contraire, le principe de l'alliage du caoutchouc vulcanisé avec une résine thermoplastique, et une adjonction éventuelle d'adjuvants complémentaires tels que de la silice, un plastifiant, voire même un agent gonflant, permet de valoriser une résine qui ne présente ni souplesse élastique, ni résilience, tandis que le caoutchouc vulcanisé devient une charge active. -4- 2781712 I convient de noter que par caoutchouc usagé, on entend aussi bien un caoutchouc naturel à base de latex qu'un caoutchouc synthétique, par exemple de type EPDM (Ethylène, Propylène, Diène, Monomère), PRJNR (Polybutadiène ou Butadiène Rubber (BR) ou NBR (obtenus par copolymérisation statistique d'acrylonitrile et de butadiène). De même, l'invention ne se limite pas à un type particulier de résine thermoplastique. Toutefois, des essais effectués à l'aide d'Ethylène Vinyle Acétate) EVA ont permis d'aboutir à des résultats satisfaisants, étant entendu que le caractère adhésif de ce liant est fonction du taux de groupement acétate dans le copolymère EVA. Eventuellement, ce liant pourra comprendre du polyéthylène. Un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'une ligne de production de granulés utilisables dans une presse à injecter les résines thermoplastiques; La figure 2 est une coupe axiale schématique d'un appareil de moulage utilisable par le procédé selon l'invention. Dans cet exemple, les déchets de caoutchouc que l'on veut recycler sont tout d'abord broyés et pulvérisés dans un broyeur 1 avant d'être stockés dans une trémie 2. Avantageusement, la poudre de caoutchouc délivrée par le broyeur 1 sera micronisée à un diamètre inférieur à 500 Il. -5- Parallèlement, la résine thermoplastique qui se présente également sous la forme de poudre ou de granulés est stockée dans une deuxième trémie 3. Ces deux trémies 2, 3 débitent dans la goulotte d'entrée G de la vis sans fin V d'une extrudeuse E, par l'intermédiaire de deux vis doseuses 4, 5 entraînées par deux moteurs respectifs 6, 7. La vitesse de rotation de ces deux moteurs 6, 7 est réglée conformément aux pourcentages désirés. De même, le moteur d'entraînement 8 de la vis V sera réglé en fonction du débit souhaité de l'extrudeuse E. Des colliers chauffants CF sont placés tout au long du parcours du mélange à l'intérieur de l'extrudeuse E pour provoquer la fusion et le maintien de la résine thermoplastique à un niveau de fluidité approprié et permettre ainsi l'enrobage des particules de caoutchouc par la résine sous l'action de la vis V. Au sortir de la vis V, le mélange pâteux préalablement filtré dans un filtre 10 est injecté sous pression dans une filière 11 d'o il sort sous la forme d'un jonc 12 généralement visqueux et chaud. Ce jonc 12 est ensuite refroidi dans un bac de refroidissement 13 o circule de l'eau. Un banc de tirage 14 l'entraîne alors dans un poste de tranchage 15 o il est sectionné sous la forme de granulés. Sous cette forme, le mélange caoutchouc/résine peut être utilisé dans n'importe quel appareil de moulage de résine thermoplastique. La figure 2 représente schématiquement une presse à injecter les thermoplastiques utilisables avec le mélange précédemment obtenu. Cet appareil comprend, une vis sans fin à température régulée 16 alimentée par une trémie 17 dans laquelle les granulés sont introduits. En tournant, la vis sans fin 16 plastifie la matière et la fait progresser jusqu'à la buse d'injection 18. Par compression dans la buse d'injection 18, la matière fait reculer la vis 16, recul qui correspond à une dose de matière. La vis 16 cesse alors de -6- tourner et est poussée par un vérin 19 pour injecter la matière dans le moule 20. Dans cet exemple, ce moule est réalisé en deux parties dont l'une 21 est fixe tandis que l'autre 22, mobile est actionnée au moyen d'un actionneur 23 à deux vérins. Afin d'améliorer son écoulement dans la trémie 2, de la silice peut être mélangée à la poudre de caoutchouc délivrée par le broyeur 1: la silice permet en effet d'absorber le film d'humidité qui se forme sur les particules et d'obtenir une séparation spatiale de celles-ci. Le pourcentage de silice nécessaire pour obtenir ce résultat ne modifie pas les propriétés mécaniques des produits résultants. Un avantage du procédé selon l'invention consiste en ce qu'il permet, à faible coût, en utilisant des techniques de plasturgie éprouvées, de réaliser des pièces présentant des propriétés mécaniques se rapprochant de celles de pièces réalisées en caoutchouc (beaucoup plus coûteuses et difficiles à réaliser). Ainsi, ce procédé pourra être utilisé pour réaliser des semelles de chaussures, des tampons résiliants des pare-chocs et des bavettes bas de garniture de voiture, etc... Un autre avantage de ce procédé consiste en ce qu'il permet de maîtriser les paramètres dont dépendent les propriétés mécaniques du produit fini. A cet effet, il est possible de jouer sur les pourcentages de poudre de caoutchouc, de liant et/ou de plastifiant. Ainsi, au cours d'expérimentations, en faisant varier la concentration du plastifiant, on a pu mesurer les duretés shore A suivantes d'éprouvettes de produit comprenant 75% de poudre de caoutchouc et 25% de liant EVA: 7- A = 73 pour 0% de plastifiant A = 60 pour 21% de plastifiant A = 40 pour 42% de plastifiant -8- Revendications 1. Procédé pour le recyclage de déchets de caoutchouc vulcanisé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - le broyage des déchets de caoutchouc de manière à obtenir une poudre, - le mélange de ladite poudre avec un liant comprenant un polymère thermoplastique, de manière à obtenir une matière première à base de caoutchouc recyclé, - la réalisation par plasturgie de pièces à partir de ladite matière, à l'aide de moyens propres aux résines thermoplastiques dans lesquels ladite matière est portée à une température de fusion du liant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit caoutchouc consiste en un caoutchouc naturel, à base de latex et/ou un caoutchouc synthétique de type EPDM (Ethylène, Propylène, Diène, Monomère), de type PRINR (Polybutadiène ou Butadiène Rubber (BR) ou NBR (obtenus par copolymérisation statistique d'acrylonitrile et de butadiène). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit liant comprend de l'EVA (Ethylène Vinyle Acétate) et/ou du polyéthylène. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la susdite température de fusion du liant est de l'ordre de à 150 C. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poudre de caoutchouc est micronisée à un diamètre inférieur à 500 g. -9- 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière première consiste en des granulés obtenus par extrusion d'un jonc à partir du mélange de poudre de caoutchouc et de liant, à une température supérieure à la température de fusion du liant, puis le tranchage du jonc une fois refroidi. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poudre de caoutchouc est mélangée à de la poudre de silice. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit mélange comprend un plastifiant et/ou un agent gonflant. 9. Produit à base de caoutchouc recyclé obtenu conformément au procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé par plasturgie en une matière incluant une poudre de caoutchouc recyclé et un liant thermoplastique.