Brevet FR3118722A1 — publié le 20220715

Procédé de recyclage de résidus sous forme de paillettes L'invention concerne un procédé de recyclage de résidus sous forme de paillettes contenant des matières à base matières plastiques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - on prend des paillettes - on compacte les paillettes et on alimente un outil de plastification; - on fait fondre et on mélange lesdites paillettes dans l'outil de plastification; - on injecte sous haute pression la matière extrudée dans un moule pour former une pièce; - on utilise les gaz de décomposition générés par le chauffage et la mise en pression de la matière recyclée dans l’outil de plastification pour lubrifier la matière lors de son injection dans le moule et pour compenser le retrait de matière lors du refroidissement sans apport de gaz supplémentaire; - on refroidit le moule; - on extrait la pièce du moule. Procédé de recyclage de résidus sous forme de paillettes La présente invention concerne le domaine du recyclage des déchets. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé permettant de transformer une matière première qui se présente sous forme de broyés ou de granulés de plastiques multi-composants en des pièces 3D pleines ou creuses et cela sans recourir à un tri préalable de la matière première. La publication FR 2 428 518 présente un procédé pour transformer une matière synthétique thermoplastique, en particulier des déchets synthétiques thermoplastiques non triés, en un article ayant les propriétés de travail et de mise en œuvre du bois. Dans ce document, le but de l'invention décrite est de proposer un procédé pour transformer une matière synthétique thermoplastique en article mis en forme, dans lequel un appareil résistant à la pression n'est pas nécessaire mais au contraire on utilise des appareils et des matrices ou moules non résistants à la pression et disponibles dans le commerce. Dans FR 2 428 518 on propose un procédé pour transformer une matière synthétique thermoplastique, en particulier des déchets synthétiques thermoplastiques non triés, en un article ayant les propriétés de travail et de traitement du bois, dans lequel la matière synthétique est soumise à une opération de mélangeage dans un fourreau comprenant un organe à vis, est rendue fluide, est moulée, est refroidie dans le moule et est extraite du moule, caractérisé par le fait que la matière synthétique alimente un appareil d'extrusion sans grille-écran et sans filière d'extrusion et y est maintenue jusqu'à l'obtention d'une matière qui est rendue fluide par l'augmentation de la température, cette matière contenant un gaz quand elle quitte l'appareil d'extrusion et passant alors dans un moule qui est ouvert à ses extrémités opposées, dont l'une est raccordée à la sortie de l'appareil d'extrusion. Le procédé selon FR 2 428 518 peut être exécuté par l'utilisation de tout appareil d'extrusion à vis connu disponible dans le commerce qui peut être du type adiabatique ou du type normal mais dont les éléments générateurs de la pression (aboutissant normalement à des pressions de 100-450 kg/cm 2 ), c'est-à-dire que le paquet de tamis ou l'échangeur et la filière d'extrusion doivent être enlevés. L'extrudeuse du type à vis est ainsi essentiellement un transporteur à vis, approximativement comme un hache-viande. L'opération de moulage qui, dans le procédé selon FR 2 428 518, s'effectue dans une phase séparée, doit se faire dans un moule ouvert. Comme la matière à mouler est introduite sans pression, on peut utiliser des tubes de simple qualité courante à section ronde ou rectangulaire pour faire, par exemple, des poteaux ou poutres ronds ou rectangulaires. La pression de remplissage du moule est fournie dans le procédé selon l'invention par le gaz de moulage disponible dans la matière fluide à mouler. On obtient le gaz de moulage en munissant la matière synthétique divisée, destinée à alimenter l'extrudeuse, d'un agent gonflant dont la température de seuil est dépassée par la température établie dans !'extrudeuse. Des agents gonflants convenables sont, par exemple, des agents gonflants granulés solides ayant une température de seuil de 150-270°C, par exemple l'azodicarbonamide (200°C), le diphénylsulfone-3,3' disulfonyl hydrazide (150°C), le β-β-oxy-bis(benzenesulfonyl semicarbazide) (210° C). La proportion d'agent gonflant peut être déterminée par essais et elle dépend entre autres de la forme du produit final et des propriétés de la matière thermoplastique Des proportions convenables vont de 0,4 à 1,2 %, calculées sur le poids du mélange de matière thermoplastique et d'agent gonflant. Dans cette publication, quand on utilise un gaz comme gaz de moulage, par exemple de l'azote ou de l'air, ce gaz est amené à l'extrudeuse après que la matière synthétique thermoplastique a été rendue fluide. Le procédé selon FR 2 428 518 a beaucoup d'avantages notamment il n'est pas critique. En utilisant des moyens de commande existants d'extrudeuses à vis normales disponibles dans le commerce, on peut contrôler facilement tout le traitement. Comme une extrudeuse du type adiabatique a des dimensions plus faibles, ce type est préféré parce qu'il entraîne une dépense moindre. Comme on n'utilise pas de paquet de tamis dans l'extrudeuse à vis, il n'y a pratiquement aucun risque d'obstruction de l'appareil, de sorte que la matière de résine synthétique thermoplastique à traiter n'a pas besoin d'être préalablement lavée ou épurée. Le procédé selon FR 2 428 518 est également peu critique en ce qui concerne la composition de la matière de départ, même au point que des mélanges de matières de résine synthétique thermoplastique différentes non triées peuvent être traitée de façon satisfaisante. Comme il n'y a pas de pression établie dans l'appareil dans lequel s'accomplit le procédé selon l'invention, l'appareil n'a pas besoin de répondre à des exigences spéciales, par exemple en ce qui concerne la géométrie de la vis. Les moules n'ont pas besoin non plus de répondre à des exigences spéciales en ce qui concerne la résistance à la pression, de sorte qu'on peut utiliser des moules de qualité commerciale courante. L'un des buts de l'invention est d'améliorer les procédés connus. Plus particulièrement, un but de l'invention est de proposer un procédé permettant le recyclage de matières provenant de déchets. Dans le cadre de la présente invention et selon des modes d'exécution de celle-ci, on a développé un procédé et une unité de production permettant de transformer des broyés ou des granulés de plastiques multi-composants (nommées de façon générale "paillettes" dans la suite de la présente description) en pièce 3D pleines ou creuses, par exemple de section comprise entre 1cm 2 et 1'600cm 2 , de préférence entre 4cm 2 et 200cm 2 et de longueur de 0.3m à 10m et de préférence de 0.5m à 6m. Ces valeurs sont bien entendu indicatives et non limitatives. Les matières utilisées et présentes dans ces broyés ou granulés sont principalement à base de matières plastiques mélangées avec d’autres matériaux : par exemple Aluminium ou autres métaux, encres, vernis, colles, bois, fibres de verre ou d’autres natures encore comme décrit dans la présente demande. La part de plastique est de l'ordre de 30% à 100%, de préférence de 40% à 90% en volume environ. Dans le cadre de la présente invention, on effectue l'injection de la matière extrudée sous une pression élevée, par exemple de l'ordre de 50bar à 2000bar, de préférence entre 100bar et 1500bar. Cette pression élevée permet une grande longueur d'écoulement dans le moule qui est facilitée par une lubrification de la matière comme expliqué ci-dessous. Les innovations techniques du procédé permettent cette transformation en continu à des débits entre 0.05m 3 /h et 2m 3 /h et de préférence entre 0,1m 3 /h et 1m 3 /h, et donc à des coûts de production inférieurs aux coûts de production des process classiques d’extrusion et d’injection plastique. Les produits fabriqués par le procédé selon l'invention sont eux-mêmes considérés recyclables car réutilisables à travers le même procédé après un simple broyage pour en former des paillettes. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-dessous de modes d'exécution de celle-ci et des revendications. Selon des modes d'exécution de l'invention, on utilise comme matière première des résidus broyés de produits divers. Typiquement, les matières utilisées sont principalement à base polyoléfine mélangés avec d’autres matériaux: par exemple métal comme de l'aluminium, encres, vernis, colles, bois, fibres de verre ou d’autres natures. Par exemple, ces résidus sont composés de tubes d'emballage comprenant une couche barrière. Ces tubes sont broyés et forment cette matière première qui est utilisée sans tri préalable. Dans le cadre de la présente invention, on effectue l'injection de la matière extrudée sous une pression élevée, comme par exemple décrit ci-dessus de 50bar à 2'000bar. Cette pression élevée permet une grande longueur d'écoulement dans le moule qui est facilitée par une lubrification de la matière résultant de cette pression élevée. Selon un autre aspect de la présente invention, on effectue le procédé sans dégazage de la matière extrudée ou bien en effectuant un dégazage partiel de la matière, le but étant d'utiliser les gaz générés par la matière. En effet, dans l'état de la technique, il est habituel d'ajouter un gaz dans le moule ou bien des agents moussants spécifique dans la matière extrudée pour compenser le retrait de matière lors du refroidissement dans le moule. Dans le cadre de la présente invention, on s'est aperçus de façon surprenante que l'on pouvait se passer de cet ajout de gaz ou d'agents et que l'on pouvait profiter au contraire de la présence de certains matériaux dans les résidus qui eux-mêmes vont générer des gaz lors de leur chauffage pour l'extrusion et utiliser ces gaz pour éviter le retrait. Par exemple, des gaz peuvent être générés par des encres et/ou des vernis et/ou des colles et/ou d'autres produits présents dans ou sur la matière utilisée pour former les paillettes. Dans un autre aspect de l'invention, on peut aussi ajouter des fibres dans la matière afin d'augmenter la rigidité des pièces produites par le procédé. Cet ajout peut se faire à différents moments (comme par exemple en début ou fin d'extrusion) comme décrit ci-dessous et les fibres sont par exemple des fibres de verre, des fibres végétales (chanvre etc.) fibres de coton etc. illustre un schéma-bloc d'un mode d'exécution de l'invention. Procédé de recyclage de résidus sous forme de paillettes contenant des matières à base matières plastiques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - on prend des paillettes; - on compacte les paillettes et on alimente un outil de plastification; - on fait fondre et on mélange lesdites paillettes dans l'outil de plastification; - on injecte sous haute pression la matière extrudée dans un moule pour former une pièce; - on utilise les gaz de décomposition générés par le chauffage et la mise en pression de la matière recyclée dans l’outil de plastification pour lubrifier la matière lors de son injection dans le moule et pour compenser le retrait de matière lors du refroidissement sans apport de gaz supplémentaire; - on refroidit le moule; - on extrait la pièce du moule. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paillettes sont issues d'au moins deux sources de matières recyclées. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une première source génère des gaz de décomposition à une température supérieure à 60°C. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la première source comprend essentiellement des matières à base de résines plastiques. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la deuxième source contient des charges telles que des fibres ou particules d’aluminium, des métaux, des fibres, des encres, des adhésifs, des vernis, des charges minérales, des huiles, des résidus du produit emballé et des résidus de lavage. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la deuxième source comprend des tubes de dentifrice et/ou des coiffes de bouteilles de champagne et/ou des pare-chocs et/ou des planches de bord d'automobiles. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que on alimente simultanément des paillettes de différentes sources à une entrée de l'outil de plastification. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que on alimente successivement des paillettes de différentes sources dans l'outil de plastification. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que on alimente également successivement des paillettes de différentes sources dans l'outil de plastification. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la densité apparente des paillettes entre 0.1 et 2. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on injecte la matière fondue dans un moule à un débit de 0.1m 3 /h à 10m 3 /h. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on injecte la matière fondue dans un moule sous une pression de l'ordre de 50bar à 2000bar. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on effectue un dégazage partiel de la matière extrudée. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on effectue un dégazage de la pièce après son extraction du moule.