Brevet FR2798089A1 — publié le 20010309

La présente invention concerne un procédé de découpage d'un pneu usagé en vue de son recyclage. La production de plus en plus importante pneus usagés pose des problèmes d'environnement dans le monde entier. Certaines zones de stockage sont saturées. L'élimination par combustion des pneus pose également des problèmes liés à la toxicité des fumées. Diverses méthodes de recyclage des pneus été proposées. Traditionnellement, on réduit les pneus en morceaux, par cisaillage et/ou déchiquetage, soit par des moyens mécaniques tels des cisailles, soit par mise en #uvre de jets d'eau à haute pression. Ces morceaux sont ensuite broyés et la poudre obtenue est souvent utilisée comme combustible, en particulier dans l'industrie ciment. La poudre est très hétérogène. Elle est composée d'un mélange de déchets métalliques et synthétiques - provenant de l'armature (carcasse et ceinture) du pneu -, et de gomme de caoutchouc. Leur combustion ne permet donc pas de résoudre les problèmes de pollution des fumées évoqués plus haut. Les opérations de triage de la poudre, pour séparer les particules de gomme des autres déchets sont coûteuses, délicates et peu efficaces. La présente invention vise à résoudre ces problèmes en proposant un procédé de découpage du pneu qui permet de le subdiviser en sous-ensembles de composition différente et, en quelque sorte, de réaliser un tri préliminaire des éléments constitutifs du pneu. Les traitements ultérieurs, qui sont rendus possible par la mise en #uvre de ce procédé, permettent d'obtenir plusieurs catégories de déchets pouvant avoir des utilisations ultérieures très différentes, certains déchets possédant en outre une qualité supérieure qui permet de valoriser le recyclage. Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé qui soit d'une mise en #uvre simple et peu coûteuse et qui permette de travailler à des cadences élevées. Selon le procédé de l'invention, on obtient résultats grâce au fait que, par découpage au jet d'eau à haute pression, on sépare la bande de roulement du reste du pneu - "dit flancs complets" - , après quoi on sépare, par tranchage dans leur épaisseur, d'une part les parties intérieure et extérieure de la bande de roulement et, d'autre part la partie en gomme pure des flancs complets. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles, non limitatives de l'invention : - le découpage au jet d'eau est réalisé au moyen de jets orientés parallèlement à l'axe du pneu ; - la pression d'eau mise en #uvre est comprise entre 3 et 6 Kbar - l'eau est chargée de particules abrasives ; - le procédé comprend opération subséquente de découpage des flancs complets en flancs et talons ; - le procédé comprend une opération subséquente de découpage des flancs en secteurs et/ou de la bande de roulement en morceaux ; - le procédé comprend une opération subséquente d'arrachage de la tringle du talon l'opération de tranchage la bande de roulement est réalisée après qu'elle ait été découpée dans un plan radial et mise à plat ; - le tranchage de la bande roulement, préalablement mise à plat, est réalisé au moyen d'au moins un couteau vibrant, avec traction de la bande au moyen d'une mâchoire ; - la partie extérieure de la bande de roulement a une épaisseur telle qu'elle est composée de gomme pure, exempte d'éléments d'armature ; - l'eau utilisée pour le découpage sous pression est débarrassée des particules de gomme et des particules abrasives éventuelles qu'elle contient. D'autres caractéri sti q Lies et avantages de l'invention apparaÎtront de la description et des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en #uvre possible. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue coupe d'un pneu usagé, le plan de coupe étant un plan diamétral du pneu ; - la figure 2 est une vue en perspective, à plus petite échelle, du pneu de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1, qui montre le pneu après séparation en flancs complets bande de roulement ; - la figure 4 est un schéma montrant de côté, selon un plan de coupe vertical, un appareil de traitement des flancs complets, en vue du "scalpage" de la partie en gomme pure ; - la figure 5 est une vue de détail de l'appareil de la figure 4 - la figure 6 est vue de dessus d'un pion de fixation, qui fait partie intégrante de la machine figures 4 et 5 ; - la figure 7 est un schéma montrant le "scalpage" de la partie en gomme pure d'un flanc complet - - la figure 8 est vue similaire à celle de la figure 1, qui montre le pneu après séparation de ses différents éléments conformément à l'invention ; - la figure 9 est une vue en perspective, similaire à la figure 2, représentant le pneu après son découpage en cinq éléments principaux, les parties en gomme pure extraites des flans complets n'étant pas représentées ; - la figure 10 est une vue en perspective représentant un flanc découpé en secteurs ; - les figures 11 et 12 sont des vues partielles, en coupe, qui montrent l'opération d'arrachage de la tringle hors de l'élément de talon prédécoupé ; - les figures 13 et sont des vues schématiques, en perspective, qui illustrent l'opération de découpe radiale et de dépliement de la bande de roulement en vue de son tranchage ; - la figure 15 est vue de côté, en coupe, qui représente l'opération de tranchage de la bande de roulement ; - la figure 16 est organigramme qui illustre l'ensemble d'un processus de recyclage de pneus fait usage du procédé selon l'invention. Sur les figures 1 et 2 est représenté un pneu usagé 1. Ce pneu peut avoir des dimensions diverses. A titre indicatif, le diamètre d'un pneu varie entre 800 mm pour un pneu de véhicule automobile léger à 2 500 mm pour un pneu d'avion ou d'engin de travaux publics. On a désigné par la référence XX' l'axe du pneu, et par P son plan radial médian. Les références 2, 3 et 4 représentent respectivement la paire de talons annulaires 2, la paire de flancs latéraux 3 et la bande de roulement 4. Celle-ci présente, sur sa face externe, des empreintes anti-glissement, qui sont plus ou moins importantes selon le degré d'usure du pneu. On a désigné par la référence 10 la paroi interne, annulaire, des talons 2. Le matériau constitutif du pneu est essentiellement de la gomme de caoutchouc vulcanisée. Elle comprend cependant une armature interne, qui - de manière traditionnelle - est composée d'une paire de tringles annulaires 5, noyée dans les talons 2, d'une carcasse 6 qui rejoint les deux talons en passant dans les flancs 3 et la bande de roulement 4, ainsi qu'une ceinture 7 qui recouvre la carcasse 6 au niveau de la bande de roulement 4, à l'extérieur de ladite carcasse. Les éléments d'armature 6, 7 sont composés en genéral d'une série de nappe de fils croisés en métal et/ou en matière synthétique. A l'extérieur de la ceinture 7 se trouve une épaisseur relativement importante de la bande de roulement 4 qui est composée de gomme pure, exempte d'éléments d'armature métallique ou synthétique. Cette partie du pneu, qui peut avoir une épaisseur comprise entre 10 1 mm environ, peut être avantageusement recyclée comme gomme pouvant servir à la fabrication d'un nouveau pneu. Il est donc important de la prélever en l'état, comme permet de le faire procédé selon l'invention, ainsi que cela va être expliqué plus loin. Par commodité, on appellera ci-après "flancs complets FC", les 'léments du pneu formés par les talons 2 et les flancs 3. Selon une caractéristique essentielle du procédé on commence par séparer la bande de roulement 4 des flancs complets FC. Ce découpage est réalisé par mise en #uvre de jets d'eau à haute pression, qui sont symbolisés sur la figure 1 par les flèches J. A titre indicatif, les têtes de découpage produisent des jets d'eau linéaires à une pression de l'ordre de 3 à 6 Kbar. L'eau contient avantageusement, comme cela est connu en soi une charge de particules abrasives. Les moyens permettant de mettre en #uvre ce découpage aux jets d'eau peuvent être variés. A titre d'exemple, on mentionnera la possibilité de fixer le pneu sur un support rotatif, par exemple sur un mandrin gonflable. Chaque buse qui produit les jets J est positionnée convenablement en direction radiale, de préférence en vis-à-vis, et à proximité du pneu, Le support est mis en rotation, à vitesse continue et uniforme autour de l'axe XX', assurant le passage des zones annulaires à découper en regard de chacun des jets d'eau sous haute pression. Ce procédé permet d'agir de manière rapide, produisant une coupe nette, et sans bavure. Après découpage, l'ensemble est retiré du mandrin, et on obtient trois éléments distincts et séparés, à savoir une bande de roulement 4 et une paire de flancs complets FC (voir figure 3). Dans une variante, le pneu pourrait être maintenu fixe, et les buses produisant les jets, déplacés en rotation autour de l'axe XX'. Les flancs complets FC, que l'on peut désigner également flancs armés complets , sont ensuite traités de manière à récupérer la partie gomme pure qu'ils comportent, dans la région limitrophe de la bande de roulement, avant séparation. Celle-ci a été dénommée W sur les figures. La quantité de gomme pure que l'on espère récupérer ainsi est de l'ordre de 15% du poids total du pneu. On se reportera maintenant aux figures 4 à 7 pour expliquer une méthode possible d'enlèvement de la gomme pure W. Pour ce faire, on place un flanc complet FC sur support généralement horizontal S, susceptible d'être mis en rotation sur lui-même autour axe vertical. Sa face supérieure comporte une couronne annulaire C. Le diamètre extérieur de celle-ci est prévu de telle manière que le flanc FC puisse venir l'entourer par son talon 2. Dans la couronne C est logée une série de pions coulissants P, aptes a être déplacés vers l'extérieur en direction du pneu. Ces pions présentent corps Pl en forme de pointe, ainsi qu'une tête P2 formant butée. Le coulissement pions obtenu par gonflage d'un mandrin expansible. Ainsi, les pions P se fixent dans le corps du flanc complet FC, et l'on peut alors procéder à l'enlèvement de la partie W de gomme pure. Cet enlèvement est réalisé de préférence à l'aide d'un couteau vibrant 9, selon un plan de coupe L. La mise en rotation du support S sur -même facilite cette opération. Au final, on obtient une couronne W de gomme pure (voir figure 8). On procède ensuite à la séparation des flancs complets FC flancs et talons 2, par découpage aux jets d'eau, selon une procédure analogue à celle déjà décrite, qui avait permis de séparer les flancs complets FC de la bande de roulement. Les flancs 3 sont ensuite découpés en morceaux, par exemple en forme de secteurs annulaires 30, comme illustré sur la figure 10, Ce découpage peut être opéré, soit également par mise #uvre de jets d'eau à haute pression, soit de manière traditionnelle, par exemple a l'aide d'une cisaille à guillotine. Les morceaux 30 sont constitués par de la gomme contenant des éléments de carcasse 6. Les talons 2 sont constitués en général de gomme de bonne qualité, contenant tringle annulaire 5 et un élément de carcasse 6 (voir figure La tringle 5 est en acier d'excellente qualité. La surface de découpe du talon est avantageusement choisie pour venir à fleur de la tringle 5, si bien que celle-ci peut être facilement arrachée au moyen d'une griffe, par traction vers l'extérieur, comme symbolisé flèche F sur la figure 11. La portion de carcasse 6 est également avantageusement arrachée, si bien qu'il reste un talon 2 constitué d'une gomme de seconde qualité (voir figure 12). En référence aux figures 13 à 15, nous allons maintenant décrire un mode de séparation préférentiel des deux parties intérieure et extérieure de la bande de roulement 4. Cette bande de roulement est initialement annulaire, comme illustré sur la figure 13. On la découpe selon un plan radial, ou approximativement radial, référencé sur la figure 13. La bande 4 peut alors être dépliée, comme symbolisé par les flèches G sur la figure 14, pour être mise à plat. La figure 15 illustre un procédé avantageusement mis #uvre pour séparer en deux parties, par tranchage dans son épaisseur, la bande roulement 4 préalablement mise à plat. Celle-ci est placée sur une table de support 80, disposée horizontalement, de telle sorte que sa face intérieure soit tournée vers le bas. Dans l'exemple illustré, la table 80 est une table à rouleaux, pourvue d'une pluralité de rouleaux fous juxtaposés 800, d'axe horizontal, qui facilitent le déplacement de la bande 4 sur la table support 80. Le dispositif comprend une mâchoire 8 apte à agripper l'une des portions d'extrémité, référencée 42, de la bande 4. Au-dessus de la table 80 est disposé un galet presseur 81 libre en rotation, également d'axe horizontal parallèle à l'axe des rouleaux 800. Ces axes sont dirigés perpendiculairement à la direction longitudinale de la bande 4. La distance entre le galet 81 et les rouleaux d'appui 800 est légèrement inférieur à l'épaisseur de la bande 4, de telle manière que celle-ci soit légèrement comprimée. La mâchoire 8 est mobile dans un plan horizontal, un moyen de commande approprié tel qu'un vérin (non représenté) permettant de lui imprimer mouvement horizontal, selon la direction longitudinale de la bande. Ce déplacement est symbolisé par la flèche H sur la figure 15. Le dispositif comporte un couteau 9 analogue à celui déjà décrit. Il s'agit d'une lame à bord coupant, disposée obliquement, et située sortie du galet presseur 81 si on considère le sens de traction H. Le couteau peut être constitué d'un ensemble de plusieurs lames disposées transversalement animées d'un mouvement vibratoire facilitant le tranchage. La coupe peut être facilitée par arrosage du couteau par de l'eau sous pression. Ce couteau 9 est positionné en direction verticale, c'est-à-dire dans sens de l'épaisseur de la bande 4, de telle manière que son bord coupant se trouve juste au-dessus de l'armature 6, 7, laquelle longe la face intérieure - en l'occurrence face inférieure - de la bande 4. Pour procéder au tranchage de la bande 4, on saisit la portion d'extrémité 42 au moyen de la mâchoire 8, et on déplace celle-ci dans le sens H. Le couteau 9, auquel a été imprimé un mouvement vibratoire transversal et/ou horizontal, provoque la scission progressive, dans le sens de épaisseur, de la bande 4. La partie inférieure 41 conserve une position horizontale, tandis que partie supérieure 40 est infléchie vers le haut, entre le galet presseur 81 et le couteau 9. Avantageusement, un moyen non représenté est utilisé pour effectuer traction - symbolisée par H' - obliquement vers le haut, sur la partie 40, afin favoriser l'opération. Cette partie 40, qui est constituée de gomme pure, est finalement séparée du reste de la bande. La portion d'extrémité 42, qui comprend toute l'épaisseur de bande, mais sur une longueur très limitée, reste solidaire de la partie 41. Cette dernière est avantageusement découpée en morceaux. En référence à l'organigramme la figure 16, nous allons maintenant expliquer comment le procédé qui vient d'être décrit s'inscrit dans un processus de traitement et de recyclage d'un pneu usagé. Le pneu en question est découpé moyen de jets hydrauliques à haute pression, comme cela est expliqué plus haut, sorte qu'il est séparé en trois composants distincts, à savoir une bande de roulement et une paire de flancs complets. Les flancs complets sont soumis au "scalpage" de la partie de gomme pure, puis à la séparation du talon. Le talon est soumis à l'arrachage la tringle, laquelle peut être recyclée pour donner un acier de haute qualité. Le reste du talon est plus ou moins pur, selon que les résidus d'armature aient été ou non correctement enlevés. On considérera dans le présent exemple qu'il s'agit d'une gomme imparfaitement pure, appelée "gomme armée". Comme expliqué également plus haut, les flancs latéraux sont découpés en morceaux, par exemple en secteurs, donnent également naissance à des déchets de gomme an-née. La bande de roulement qui a été scindée dans le sens de son épaisseur par une opération également désignée "scalpage" sur l'organigramme, donne naissance à une bande de gomme pure (partie extérieure de la bande) et une gomme armée (partie intérieure, contenant l'armature), laquelle peut également être découpée. Les différentes gommes an-nées provenant du talon, des flancs et de la bande de roulement sont broyés et soumis à des opérations de granulations sélectives, l'une contenant principalement les composants textiles (tissus synthétiques) et l'autre les composants métalliques. Pour chacune de ces granulations s'opère un tri, en l'occurrence un tri aéraulique pour la granulation textile et un tri magnétique pour la granulation métallique. Du tri aéraulique, résultent des déchets susceptibles de servir de combustible, et des déchets qui forment une poudrette dite "courante", susceptible de rentrer dans la composition de gommes de faible ou de moyenne qualité. Le tri magnétique permet également d'obtenir cette poudrette courante, ainsi que des particules d'acier de récupération, de faible ou moyenne qualité. Chacune des deux granulations, textile et métal, donne lieu à une sélection de bonne gomme, qui est transférée à un poste de granulation "gomme" recevant gomme pure provenant du scalpage de la bande de roulement et des flancs. Cette granulation donne lieu à une poudrette qualité supérieure, qui est susceptible d'être réutilisée pour la confection d'un pneu neuf. L'eau qui a servi au scalpage des éléments gomme pure s'est chargée particules de gomme et en particules abrasives. Cette eau est traitée de manière à la débarrasser de ces particules et l'eau claire ainsi récupérée peut être recyclée. REVENDICATIONS 1. Procédé de découpage d'un pneu usagé (1), en vue de son recyclage, selon lequel, par découpage au jet d'eau à haute pression, on sépare la bande de roulement (4) du reste du pneu - dit "flancs complets (FC)" - , après quoi on sépare, par tranchage dans leur épaisseur, d'une part les parties intérieure (41) et extérieure (40) de la bande de roulement (4) et, d'autre part, la partie gomme pure des flancs complets (FQ. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le découpage au jet d'eau est réalisé au moyen de jets (J) orientés parallèlement à l'axe (XX') du pneu, 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par fait que la pression d'eau mise en #uvre est comprise entre 3 et 6 Kbar. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'eau est chargée de particules abrasives. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, qui comprend une opération subséquente de découpage des flancs complets (FQ en flancs (3) et talons (2). 6. Procédé selon la revendication 5, qui comprend une opération subséquente de découpage des flancs (3) en secteurs (30) et/ou de bande de roulement (4) morceaux. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, qui comprend une opération subséquente d'arrachage de la tringle (5) du talon (2). Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caracterisé par le fait que l'opération de tranchage de la bande de roulement (4) est réalisée après qu'elle ait été découpée dans un plan radial (Q), et mise à plat. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le tranchage de la bande de roulement (4), préalablement mise à plat, réalisé au moyen d'au moins un couteau vibrant (9), avec traction de la bande au moyen d'une mâchoire (8). 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie extérieure (40) de la bande de roulement a une epaisseur telle qu'elle est composée de gomme pure, exempte d'éléments d'armature (6, 7). 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'eau utilisée pour le découpage sous pression est débarrassée des particules de gommes et des particules abrasives éventuelles qu'elle contient.