Brevet FR2940164A1 — publié le 20100625

-1- La présente invention concerne le domaine de la fabrication de pièces issues du recyclage de résidus de broyage de pneumatiques usagés. On connaît dans l'état de la technique, notamment dans le document WO 02/24795, un procédé de recyclage de résidus de broyage de pneumatiques usagés dans lequel on mélange ces résidus avec de la matière thermoplastique à une température à laquelle la matière thermoplastique est visqueuse, puis on refroidit le mélange qui, une fois solidifié, est transformé en granulats de matière recyclée. Ces granulats sont ensuite utilisés comme matière première pour la fabrication de nouvelles pièces. Ces opérations de recyclage sont complexes et coûteuses à mettre en oeuvre car il est nécessaire d'ajouter des matériaux compatibilisants et de contrôler précisément les quantités de matériaux mélangés afin d'obtenir un mélange final dont la composition est prédéterminée. En outre, l'étape de mélange doit être suffisamment longue pour obtenir une matière homogène. C'est la raison pour laquelle les granulats de matière recyclés sont relativement coûteux à l'achat. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé de fabrication de pièces à base de résidus de pneumatiques qui soit plus rapide et moins coûteux. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce, comprenant les étapes suivantes : - alimentation d'une installation de moulage avec des résidus de broyage de pneumatiques usagés et de la matière thermoplastique dans des quantités prédéterminées, - mélange des résidus et de la matière thermoplastique au sein de l'installation à une température adaptée pour que la matière thermoplastique soit visqueuse, - immédiatement après l'étape de mélange, moulage du mélange visqueux pour former la pièce. L'invention permet de se dispenser de l'étape intermédiaire de fabrication de granulats de matière recyclée destinés à être alimentés dans une installation de moulage ce qui simplifie le procédé de fabrication. En effet, l'invention propose d'utiliser une installation de moulage classique et d'alimenter cette installation, non pas avec des granulats de matière recyclée issue du mélange de résidus de broyage de pneumatiques usagés et de matière thermoplastique comme c'est le cas dans l'état de la technique, mais directement d'une part avec les résidus de broyage et d'autre part avec la matière thermoplastique, dans des quantités prédéterminées. En d'autres termes, les résidus de broyage de pneumatique et la matière thermoplastique sont alimentés dans l'installation de manière indépendante l'un de l'autre. Cette alimentation peut être réalisée simultanément ou successivement. Pour réaliser 2940164 -2- cette alimentation en quantité prédéterminée, on peut utiliser par exemple un système de vannes qui aspirent des granulats de matière dans des quantités voulues. Une fois que ces deux matériaux ont été alimentés dans l'installation, ils sont mélangés à une température adaptée pour que la matière thermoplastique soit visqueuse. 5 Puis, ce mélange est directement moulé dans la forme de la pièce que l'on souhaite fabriquer, sans qu'il soit nécessaire de refroidir au préalable ce mélange ou de le conditionner sous forme de granulats. Ce procédé de fabrication permet d'obtenir des pièces moulées de qualité correcte. La simple opération de mélange mise en oeuvre au sein de l'installation de moulage suffit 10 à obtenir une matière qui, une fois moulée, remplit les fonctions mécaniques de la pièce. Un procédé selon l'invention peut en outre comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - Lors de l'étape de mélange, la température est comprise entre 150 et 250° Celsius. Cette température est suffisamment élevée pour permettre de fluidifier la matière 15 thermoplastique et de la rendre visqueuse. Une fois que cette matière est suffisamment visqueuse, le mélange avec les résidus de broyage de pneumatiques usagés est facilité et la matière thermoplastique peut s'immiscer au sein des résidus de broyage de pneumatiques et assurer ainsi sa cohérence lors du moulage. - La matière thermoplastique est un polyéthylène. Des essais ont montré que de 20 la matière thermoplastique de type polyoléfine donne des résultats particulièrement satisfaisants pour le recyclage des résidus de broyage de pneumatiques. - La quantité de matière thermoplastique est comprise entre 1 % et 50 % en masse du mélange. En fonction du type de pièce à fabriquer, on peut déterminer la quantité relative de matière thermoplastique à mélanger. En particulier, si l'on souhaite 25 obtenir une pièce très résistante mécaniquement, on ajoutera une quantité supérieure de thermoplastique. Si l'on souhaite au contraire une pièce dont les qualités d'absorption acoustique sont grandes, on utilisera une plus faible quantité de matière thermoplastique. - La quantité de matière thermoplastique est comprise entre 1% et 7% en masse du mélange. Généralement, dans les procédés de l'état de la technique, la matière 30 thermoplastique est utilisée en quantité majoritaire et les résidus de pneumatique en quantité minoritaire sous forme de charge. Il a été constaté que, contrairement aux préjugés de l'état de la technique, il est possible d'utiliser une quantité très faible de thermoplastique comprise entre 1% et 7% en masse pour apporter de la cohésion aux résidus de pneumatique et pour fabriquer une pièce dont les qualités mécaniques sont 35 correctes. Même avec une quantité aussi faible que 1% de matière thermoplastique, celle-ci forme un maillage autour et au sein des résidus de pneumatiques de sorte que, une fois -3- que le maillage a refroidi, il forme un liant des résidus entre eux et empêche leur désolidarisation. Lorsque la quantité de résidus de pneumatiques est très élevée, l'aspect et l'état de surface de la pièce obtenue ne sont pas très esthétiques. Toutefois, on peut utiliser un tel mélange comprenant une très faible quantité de matière thermoplastique pour fabriquer des pièces qui sont masquées ou peu visibles et dont les qualités fonctionnelles et mécaniques sont plus importantes que leurs qualités esthétiques. Par exemple, cette invention peut être appliquée pour la fabrication de pièces de conteneur de déchets tels que des bandages de roue ou des plots d'amortissement de couvercle qui sont la plupart du temps masqués par le couvercle. Cette invention peut également être appliquée pour fabriquer des pièces de véhicule automobile qui ne sont pas visibles depuis l'extérieur telles que des passages de roue ou des absorbeurs de chocs. Enfin, on notera que lorsque la quantité de matière thermoplastique est très faible, le temps de refroidissement et de solidarisation de cette matière est court. Il est alors possible d'extraire la pièce du moule très rapidement après que la matière visqueuse a été moulée Ainsi, le procédé de l'invention permet de réaliser des économies, d'une part du fait que la majorité du matériau est recyclée et donc peu coûteuse, et d'autre part grâce à la réduction du temps de cycle de moulage du fait de la courte durée de refroidissement. - Les résidus de broyage de pneumatiques usagés se présentent sous forme de particules de dimensions comprises entre 0,2 millimètres et 20 millimètres. Ainsi, l'invention peut être mise en oeuvre avec une grande variété de résidus de pneumatiques usagés. Lorsque les particules ont une dimension de l'ordre de 0,5 millimètre ou moins, on parle parfois de poudrette de pneumatique. De préférence, les particules de pneumatique présentent des dimensions comprises entre 10 et 20 millimètres. De telles particules de dimensions conséquentes sont relativement bon marché car l'opération de broyage pour obtenir ces particules est simple. Elles sont particulièrement bien adaptées à la fabrication de pièces destinées à être masquées ou peu visibles et dont les qualités fonctionnelles et mécaniques sont plus importantes que leurs qualités esthétiques. En outre, les installations classiques de moulage n'ont pas besoin d'être modifiées pour pouvoir être alimentées par des résidus de pneumatiques présentant ces dimensions. - Le moulage du mélange visqueux est réalisé par extrusion, extrusion-soufflage, soufflage, calandrage, injection, injection-compression ou rotomoulage. Le procédé de l'invention n'est donc pas limité à un type de procédé de moulage prédéfini mais peut être adapté à tout procédé. Cette liste n'est bien entendu pas exhaustive. 2940164 -4- - La pièce est une pièce de conteneur de déchets, choisie parmi l'un quelconque des éléments de l'ensemble constitué par un bouchon de vidange, un joint de bouchon de vidange, une grille de compost, une roue de bac de collecte de déchets, un enjoliveur de roue de bac de collecte de déchets, un obturateur de conteneur de collecte sélective, un 5 compensateur d'insonorisation en roulement, un plot ou une butée d'insonorisation à la fermeture ou à l'ouverture du couvercle d'un bac, un axe de couvercle de bac de collecte de déchets. - L'installation comprend des moyens de mélange, tels qu'une vis sans fin, intercalée entre des moyens d'alimentation et des moyens de moulage, les moyens de 10 mélange étant aptes à faire progresser le mélange vers les moyens de moulage. De tels moyens de mélange à vis sans fin sont classiques dans l'état de la technique de sorte que les installations de l'état de la technique peuvent être réutilisées pour mettre en oeuvre le nouveau procédé selon l'invention. La vis sans fin permet alors de réaliser un mélange correct des différents matériaux alimentés dans l'installation. 15 - On alimente un moule de rotomoulage d'une part avec les résidus de broyage et d'autre part avec la matière thermoplastique, puis on met le moule en rotation à une température adaptée pour que la matière thermoplastique soit visqueuse de manière à procéder à l'étape de mélange du fait de la rotation du moule et à l'étape de moulage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée 20 uniquement à titre d'exemple et faite en se référant à la figure annexée qui est un schéma d'une installation de moulage destinée à mettre en oeuvre le procédé de l'invention. On a représenté sur la figure une installation de moulage désignée par la référence générale 10. Cette installation 10 comprend des moyens 12 d'alimentation, des moyens 14 de mélange et des moyens 16 de moulage. Les moyens 14 sont intercalés entre les 25 moyens 12 et les moyens 16. Les moyens 12 d'alimentation comprennent deux réservoirs 18 et 20, contenant respectivement des résidus 19 de broyage de pneumatique usagés et de la matière thermoplastique 21 telle que du polyéthylène. Les résidus et la matière thermoplastiques sont stockés dans les réservoirs 18 et 20 à l'état solide, par exemple sous forme de 30 granulats. Les réservoirs 18 et 20 sont destinés à alimenter une trémie 22 des moyens 14 de mélange par l'intermédiaire de vannes respectives 24 et 26. Le contrôle des vannes 24 et 26 permet d'alimenter la trémie 22 selon des quantités de matière prédéterminée. En particulier, le ratio entre les résidus de pneumatique et la matière thermoplastique peut 35 être aisément contrôlé. 2940164 -5- Outre la trémie 22, les moyens 14 de mélange comprennent une extrudeuse 28 munie d'une vis sans fin 30 agencée pour faire progresser des matières depuis la trémie 22 vers les moyens 16 de moulage. Les moyens de mélange 14 comprennent également des résistances 32 agencées autour de l'extrudeuse 28 pour chauffer le mélange contenu 5 dans l'extrudeuse. Enfin, les moyens de moulage 16 comprennent un moule 34 dont les parois internes définissent la forme générale de la pièce à mouler. Le procédé de l'invention est mis en oeuvre de la manière suivante. Au cours d'une première étape, on alimente la trémie 22 en résidus de broyage de 10 pneumatiques usagés et en matière thermoplastique en agissant sur les vannes 24 et 26 pour que les matériaux soient alimentés en quantité prédéterminée. Par exemple, pour la fabrication de bandages de roue de bac de collecte de déchets, on alimente un mélange comprenant environ 95% en masse de résidus de pneumatiques et 5% en masse de matière thermoplastique. Les dimensions des résidus de pneumatiques sont de l'ordre de 15 1 centimètre. Une fois que les matériaux sont alimentés dans la trémie 22, ils sont chauffés à une température de l'ordre de 200°C et mélangés par la vis 30. A cette température, la matière thermoplastique est à l'état visqueux et se mélange intimement aux résidus de pneumatiques. 20 Le mélange à l'état visqueux est ensuite alimenté dans le moule 34, directement à la sortie de l'extrudeuse 28, éventuellement par l'intermédiaire d'un piston non-représenté. Une fois que la matière est injectée dans le moule, on attend quelques instants le refroidissement et la solidification de la matière thermoplastique qui assure la cohésion des résidus de pneumatique. On procède alors à l'ouverture du moule et au démoulage 25 de la pièce moulée. Dans l'exemple décrit, seuls des résidus de pneumatiques et de la matière thermoplastique sont mélangés. On ne sort pas du cadre de l'invention en ajoutant un ou plusieurs autres composants au mélange, notamment un colorant. Dans ce cas, on prévoit d'autres réservoirs d'alimentation de la trémie 12. 30 L'invention a été décrite en référence à une installation d'injection. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre sur des installation de moulage d'un autre type, par exemple sur une installation de rotomoulage. 35 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - alimentation d'une installation (10) de moulage avec des résidus de broyage (19) de pneumatiques usagés et de la matière thermoplastique (21) dans des quantités prédéterminées, - mélange des résidus (19) et de la matière thermoplastique (21) au sein de l'installation (10), à une température adaptée pour que la matière thermoplastique (21) soit visqueuse, - immédiatement après l'étape de mélange, moulage du mélange visqueux pour former la pièce. 2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel lors de l'étape de mélange, la température est comprise entre 150 et 250 degrés Celsius. 3. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière thermoplastique (21) est un polyéthylène. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la quantité de matière thermoplastique (21) est comprise entre 1% et 50% en masse du mélange. 5. Procédé de fabrication selon la revendications précédente, dans lequel la quantité de matière thermoplastique (21) est comprise entre 1% et 7% en masse du mélange. 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les résidus (19) de broyage de pneumatiques usagés se présentent sous forme de particules de dimensions comprises entre 0,2 millimètres et 20 millimètres. 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moulage du mélange visqueux est réalisé par extrusion, extrusion-soufflage, soufflage, calandrage, injection, injection-compression,. 8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce est une pièce de conteneur de déchets choisie parmi l'un quelconque des éléments de l'ensemble constitué par un bouchon de vidange, un joint de bouchon de vidange, une grille de compost, une roue de bac de collecte de déchets, un enjoliveur de roue de bac de collecte de déchets, un obturateur de conteneur de collecte sélective, un compensateur d'insonorisation au roulement, un plot ou une butée d'insonorisation à la fermeture/ouverture du couvercle, un axe de couvercle de bac de collecte de déchets. 2940164 -7- 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'installation (10) comprend des moyens de mélange (12, 14), tels qu'une vis sans fin (30), intercalés entre des moyens d'alimentation (18, 20) et des moyens de moulage (16), les moyens de mélange (12, 14) étant aptes à faire progresser le mélange vers les 5 moyens de moulage (16). 10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel on alimente un moule de rotomoulage d'une part avec les résidus de broyage (19) et d'autre part avec la matière thermoplastique (21), puis on met le moule en rotation à une température adaptée pour que la matière thermoplastique (21) soit visqueuse de 10 manière à procéder à l'étape de mélange du fait de la rotation du moule et à l'étape de moulage.