Brevet FR3154933A1 — publié le 20250509

Capsule comprenant des broyats d’articles intégrés dans une matrice support, les broyats étant composés d’un mix de matériaux élastomère et de matériaux non-élastomère. Figure pour l'abrégé : Fig. 1 Capsule comprenant des broyats d’articles La présente invention concerne des capsules et leur procédé de fabrication. L’invention porte sur des capsules réalisées à partir de broyats de produits, les broyats étant composés d’un mix de matériaux de nature différente. Le document WO2020201370 décrit un procédé permettant le recyclage de chaussures composées d’éléments réalisés avec une même famille de matériaux et ayant des densités différentes. Le procédé propose de broyer ces chaussures, de mélanger le broyat obtenu avec un matériau non recyclé et d’extruder ce mélange pour former des granulés d’injection. Ce procédé requiert l’utilisation de chaussures majoritairement fabriquées à partir d’une même famille de matériau afin de faciliter le processus de recyclage. Ce procédé nécessite donc de connaitre la composition des chaussures à recycler et de faire une étape de tri préalable, dans le cas où il faut recycler un lot de chaussures n’étant pas tous réalisées avec la même famille de matériau. Or, afin de pouvoir répondre au mieux au confort d’utilisation, une majorité de chaussures est composée de différentes familles de matériaux afin d’obtenir des propriétés physiques et mécaniques adaptées aux endroits où il faut. En conséquence, ces chaussures composés d’une mixité de familles de matériau ne peuvent pas être recyclés selon le procédé susmentionné. En effet, comme l’indique le déposant de la demande susmentionnée, lorsqu’une chaussure est composée de différentes familles de matériau, la chaussure n’est pas recyclée mais stockée dans une décharge ou incinérée. Le but de l’invention est de simplifier le processus de recyclage total ou partiel d’articles. Le but de l’invention est de proposer un processus de recyclage d’articles en vue de réutiliser la matière le composant qui soit économique, avec un nombre d’étapes réduit, sans triage des articles à traiter. Un autre but est la réalisation de capsules à partir de broyats d’articles dans un processus de recyclage total ou partiel d’un article. L’invention propose une capsule comprenant des broyats d’articles intégrés dans une matrice support. Les broyats sont composés d’un mix de matériaux élastomère et de matériaux non-élastomère. Ainsi, les capsules sont obtenues à partir d’un processus particulièrement simplifié puisqu’il n’est nul besoin de trier l’article en fonction de la nature du matériau le composant. En effet, il n’est pas évident d’identifier de manière simple la nature du matériau des composants des articles qu’on souhaite traiter. Ce procédé permet donc d’envisager un traitement économique facilement réalisable, sans étape de tri préalable. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, de telles capsules peuvent incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : Le matériau élastomère est un matériau parmi : le caoutchouc naturel (NR), un caoutchouc synthétique comme l’Isoprène (IR), le Butadiène (BR), le Styrène-Butadiène (SBR), le Nitrile (NBR), un Ethylène-Acétate de Vinyle (EVA). Le matériau non-élastomère est un matériau parmi : un thermoplastique comme le PolyAmide (PA), le PolyEthylène (PE), le PolyCarbonate (PC), le PolyPropylène (PP), le PolyESter (PES), l’Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS), le PolyUréthane Thermoplastique (TPU), un PolyUréthane (PU, PUR), un matériau naturel autre qu’un caoutchouc comme le liège, la laine, le cuir, une algue, un matériau dit « bio-fabriqué », matériau réalisé à partir d’organismes biologiques (mycélium, bactérie…). la matrice support est un matériau suivant : un matériau élastomère tel que le caoutchouc naturel (NR), le caoutchouc synthétique comme l’Isoprène (IR), le Butadiène (BR), le Styrène-Butadiène (SBR), le Nitrile (NBR), ou encore l’Ethylène-Acétate de Vinyle (EVA). un matériau thermoplastique tel que le PolyAmide (PA), le PolyEthylène (PE), le PolyCarbonate (PC), le PolyPropylène (PP), le PolyESter (PES), l’Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS), le PolyUréthane Thermoplastique (TPU), un PolyUréthane (PU, PUR) L’invention porte également sur un procédé de fabrication de capsules telles que définies précédemment. Le procédé peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : Le procédé comprenant au moins : une étape de broyage de plusieurs articles composés de divers matériaux de sorte que les broyats obtenus incorporent au moins un mix de matériaux élastomère et de matériaux non-élastomère, une étape de mélange des broyats d’articles avec une matrice support, une étape d’encapsulation permettant d’intégrer les broyats dans la matrice support sous la forme d’une capsule présentant une cohésion structurelle. Au moins un article broyé à l’étape a) est composé d’un mix de matériaux élastomère et de matériaux non-élastomère. Ledit article broyé ne comprend aucune famille de matériau supérieure à 50% en poids dudit article broyé. L’étape c) d’encapsulation consiste à extruder le mélange de l’étape b) pour former un profilé puis à découper le profilé extrudé en granulés d’injection. Le procédé comprend une étape d) consistant à retirer des parties métalliques de l’article ou des broyats, soit avant l’étape a) de broyage, soit avant l’étape b) de mélange du broyat de l’article avec une matrice support. L’invention porte aussi sur un article comprenant au moins un composant réalisé à partir de capsules telles que définies précédemment. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention seront mieux compris à l’aide de la description qui va suivre, en regard du dessin annexé illustrant, selon une forme de réalisation non limitative, comment l’invention peut être réalisée, et dans lequel : FIG. 1 La FIG. 1 est une vue schématique décrivant les principales étapes du procédé de fabrication de capsules selon l’invention. FIG. 2 La FIG. 2 est un organigramme des étapes d’un procédé de réalisation de capsules selon l’invention. Les articles 20 traités selon l’invention sont composés de divers matériaux. Selon l’invention, le processus prévoit l’obtention de broyat 2 incorporant au moins un matériau élastomère 21 et un matériau 22 autre qu’un matériau élastomère. En conséquence, cela se traduit par l’utilisation : soit d’articles 20 comprenant au moins un composant réalisé avec un matériau élastomère 21 et au moins un composant 22 réalisé avec un matériau non-élastomère, soit au moins deux articles 20 composés de matériaux différents, un article étant composé d’un matériau élastomère 21 et l’autre article étant composé d’un matériau non-élastomère 22, soit une combinaison des deux configurations précédentes, A titre d’exemple, un matériau élastomère 21 est un matériau parmi les suivants : le caoutchouc naturel (NR), un caoutchouc synthétique comme l’Isoprène (IR), le Butadiène (BR), le Styrène-Butadiène (SBR), le Nitrile (NBR), un Ethylène-Acétate de Vinyle (EVA). Ces matériaux 21 susmentionnés peuvent être utilisés individuellement ou combinés entre eux pour former des composés. Ces matériaux élastomères 21 sont souvent dans la composition des semelles de chaussures où il y a un besoin de de propriétés « élastiques ». A titre d’exemple, un matériau non-élastomère 22 est un matériau parmi les suivants : un thermoplastique comme le PolyAmide (PA), le PolyEthylène (PE), le PolyCarbonate (PC), le PolyPropylène (PP), le PolyESter (PES), l’Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS), le PolyUréthane Thermoplastique (TPU), un PolyUréthane (PU, PUR), un matériau naturel autre qu’un caoutchouc comme le liège, la laine, le cuir, une algue, un matériau dit « bio-fabriqué », matériau réalisé à partir d’organismes biologiques (mycélium, bactérie…) Ces matériaux non-élastomères 22 sont souvent dans la composition des tiges de chaussures où il y a un besoin de de propriétés d’adaptation à la morphologie du pied et de son maintien. L’invention porte sur des capsules 1 obtenus à partir de broyats 2 d’articles 20. Au sens de l’invention, une capsule 1 est un composé incorporant des broyats 2 d’articles 22 et une matrice support 3 avec un cohésion structurelle. Selon un mode de réalisation, une capsule 1 est un produit intermédiaire qui sera utiliser pour la fabrication un composant d’un nouvel article. Ce produit intermédiaire est conçu pour permettre un meilleur conditionnement, moins volatil que les broyats, une meilleure alimentation dans les différentes machines de transformation, des procédés plus rapides et plus simples permettant d’avoir des mélanges homogènes. A titre d’exemple, une capsule 1 peut être un granulé d’injection, obtenu par extrusion ou un autre procédé. On injectera ensuite ces granulés d’injection, combinés avec d’autres granulés complémentaires composés de matières non recyclées, afin de réaliser un composant de chaussure comme une semelle ou un châssis. Alternativement, la capsule 1 peut être obtenue par enduction. Selon un autre mode de réalisation, une capsule 1 peut être directement un composant de la chaussure, tel une semelle ou un châssis. Par exemple, les broyats 2 et la matrice support 3 sont mélangés directement puis mis en forme par thermocompression. Au sens de l’invention, un article 20 peut être composé d’un seul composant ou de plusieurs composants. Selon le processus revendiqué, on peut utiliser des articles 20 de différentes catégories, telles que des chaussures, des articles vestimentaires, des sacs, des casques des masques... Dans le processus qui va être décrit, on peut très bien traiter différents types d’articles 20 ensemble, par exemple, des chaussures avec des vêtements et/ou des sacs. Selon un exemple de réalisation, le processus est prévu pour traiter uniquement des chaussures. Cela permet d’avoir des articles homogènes et de simplifier le dimensionnement des équipements du procédé, notamment la broyeuse. De plus, les matériaux constituants l’article sont plus homogènes. La nature des matériaux peut être voisine ce qui permet d’avoir moins d’écart de caractéristiques mécaniques des capsules obtenus à partir des broyats de chaussures. Selon l’invention, comme illustré à la FIG. 1 , les capsules 1 sont obtenues selon un procédé de fabrication comprenant au moins : une étape de broyage de plusieurs articles 20 composés de divers matériaux de sorte que les broyats 2 obtenus incorporent au moins un matériau matériaux élastomère 21 et de matériaux non-élastomère 22, une étape de mélange des broyats d’articles avec une matrice support 3, une étape d’encapsulation permettant d’intégrer les broyats 2 dans la matrice support 3 sous la forme d’une capsule 1 présentant une cohésion structurelle. Lors de l’étape a) de broyage, on introduit les différents articles 20 de même catégories ou de catégories différentes dans la trémie d’un équipement de découpe tel qu’une broyeuse, une déchiqueteuse, un microniseur... Les articles 20 sont alors broyés/déchiquetés par un outil de découpe afin de produire des broyats 2. Avantageusement, la broyeuse est conçue pour générer des broyats 2 de petites dimensions dont la dimension la plus grande d’un broyat 2 est supérieure à un millimètre. Avantageusement, la dimension la plus grande du broyat 2 est inférieure à sept millimètres. Alternativement le broyat 2 peut être une poudre résultant d’une opération de micronisation. Dans ce cas, la dimension la plus grande du broyat 2 est inférieure à un millimètre. La réduction en poudre permet d’envisager d’incorporer plus facilement un plus grand proportion de broyats 2 dans la capsule 1 dans le processus. On augmente alors le taux de recyclage. Selon l’invention, le processus est adapté pour traiter des articles 20 composés d’un mix de matériaux de nature différente. Par exemple, comme indiqué précédemment, une chaussure comprend généralement une semelle intégrant un matériau élastomère 21 et une tige composée d’un matériau non-élastomère 22. Ainsi, le processus revendiqué permet un traitement de tout type de chaussure sans se soucier de la composition de la chaussure. Cela simplifie le processus car on n’a pas besoin d’étape d’identification des matériaux utilisés dans la chaussure et d’étape de tri succédant à cette identification. Alternativement, l’invention porte également sur un processus traitant de chaussures composées chacune d’une même nature de matériau. Cependant, dans ce cas, on va introduire dans la trémie, au moins deux chaussures n’étant pas constituées d’une même nature de matériau. En variante, on peut mixer les deux configurations précédentes. L’intérêt de ces trois configurations est de ne pas avoir à se préoccuper de la nature du matériau des articles traités, ici des chaussures, ce qui permet d’économiser une étape de tri préalable au processus. A l’issue de l’étape a) de broyage, on obtient donc un broyat 2 composé d’un mix de matériaux de nature différente. Selon un mode de réalisation, au moins un article broyé 20 ne comprend aucune famille de matériau est supérieure à 50% en poids. Selon un mode de réalisation, le processus peut comprendre une étape, préalable à l’étape a), consistant à retirer les parties métalliques ou trop dures à broyer de l’article. En effet, les parties métalliques ou dures peuvent endommager l’outil de découpe. De plus, ces parties métalliques risquent de polluer les capsules pour lesquelles il n’est pas souhaitable d’incorporer des portions de métal dans ces capsules. Par exemple, ce retrait peut être fait par découpe mécanique. Selon un mode de réalisation, le processus peut comprendre une étape, postérieure à l’étape a), consistant à retirer les parties métalliques des broyats obtenus, avant l’étape b) de mélange du broyat avec une matrice support. On peut envisager, par exemple, l’utilisation d’aimants ou de courants de foucault pour séparer les composants métalliques et composants non métallique du broyat. Selon l’invention, le processus comprend une étape b) de mélange du broyat 2 d’articles avec une matrice support 3 afin d’obtenir un mélange 4. Lors de cette étape, la matrice support 3 utilisée est avantageusement composée d’un matériau parmi les suivants : un matériau élastomère tel que le caoutchouc naturel (NR), le caoutchouc synthétique comme l’Isoprène (IR), le Butadiène (BR), le Styrène-Butadiène (SBR), le Nitrile (NBR), ou encore l’Ethylène-Acétate de Vinyle (EVA), un thermoplastique comme le PolyAmide (PA), le PolyEthylène (PE), le PolyCarbonate (PC), le PolyPropylène (PP), le PolyESter (PES), l’Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS), le PolyUréthane Thermoplastique (TPU), un PolyUréthane (PU, PUR), Avantageusement, la matrice support 3 est constituée du matériau majoritaire dans les articles 20 utilisés pour réaliser les broyats 2. En effet, cela permet une meilleure cohésion lorsqu’on mélange des matériaux de même nature. La matrice support 3 permet d’encapsuler les broyats 2 afin de leur donner une structure prenant la forme d’une capsule 1. Cette structuration va faciliter la manutention, le stockage et l’utilisation des broyats, intégrés dans les capsules, dans un processus de fabrication ultérieur en vue de réutiliser la matière des broyats dans un nouveau produit. La matrice support 3 va donc apporter une cohésion structurelle suffisante au mélange 4 des broyats 2 et de la matrice support 3 pour atteindre ces objectifs. Plus la proportion de matrice 3 est importante, meilleure sera la cohésion structurelle de la capsule 1 ainsi que ses caractéristiques mécaniques inhérentes. A l’inverse, plus la proportion de broyats 2 est importante, meilleur sera l’impact écologique du processus sur le recyclage des produits puisqu’on on aura un meilleur ratio de réutilisation de matières broyées. Cependant, dans ce dernier cas, les caractéristiques mécaniques inhérentes de la capsule 1 seront moins bonnes. Il faut donc trouver le bon compromis en fonction de l’objectif du recyclage et de la performance du composants qu’on souhaite fabriquer à partir de ces capsules. Lors d’une étape finale de transformation, on va réutiliser ces capsules 1 pour fabriquer de nouveaux produits. On va alors les mélanger avec d’autres matières « vierges », c’est-à-dire non recyclées, puis mettre en forme ce nouveau mélange pour obtenir le composant du nouveau produit. Pour un composant qui sera faiblement sollicité, on peut viser un taux d’utilisation de broyats 2 compris entre 20 et 60 % pour l’étape finale de transformation des capsules 1. Cela signifie que le taux de broyats dans la capsule va dépendre du taux de capsules utilisés lors de l’étape finale de transformation. Par exemple, si on vise un taux de broyat de 30% dans le composant final avec une utilisation de 60% de capsules, alors il faut viser un taux de broyat de 50% pour les capsules. Pour un composant qui peut être sollicité, on peut viser un taux d’utilisation de broyats 2 inférieur à 15 % pour l’étape finale de transformation des capsules 1 afin de conserver des caractéristiques mécaniques de la pièce correcte. Cela va se traduire par un très faible taux de broyat pour les capsules si on doit ajouter de la matière vierge. Dans ce cas, le taux de recyclage sera très bas. Selon un mode de réalisation, l’étape c) d’encapsulation consiste à extruder le mélange 4 de l’étape b). Cette opération est classique. Le mélange 4 est introduit dans un fourreau. La matière du mélange est alors plastifiée par l’action simultanée de la rotation d’une vis sans fin et d’un système de colliers chauffants. Cela signifie que la matière plastique est chauffée et malaxée jusqu’à l’obtention d’une texture homogène et modelable. La rotation de la vis sans fin pousse ensuite la matière à travers la tête d’extrusion de la machine. Entre alors en scène l’outillage spécifique d’extrusion, la filière, qui va donner à la matière sa forme finale. Selon un mode de réalisation, la filière permet d’extruder un fil circulaire de diamètre compris entre trois et six millimètres, ce dimensionnel permet d’obtenir un profilé d’extrusion 11 ayant une bonne tenue du fait de la nature du broyat utilisé. Selon l’invention, le processus comprend une étape d) de découpe du profilé extrudé 11 en granulés d’injection 12. Le profilé extrudé 11 ou les granulés d’injections sont, tous deux, des exemples de capsule 1. D’autres processus d’extrusion ou d’autres paramétrages peuvent être envisagé pour obtenir ces granulés d’injection 12 avec des broyats 2 comme définis précédemment. Une fois les granulés d’injections 12 réalisées, on peut alors les utiliser pour injecter d’autres composants d’une nouvelle chaussure ou d’une autre catégorie d’articles de consommation. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits. Il est également possible de combiner ces modes de réalisation. L’invention s'étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications annexées. Capsule (1) comprenant des broyats (2) d’articles (20) intégrés dans une matrice support (3), les broyats étant composés d’un mix de matériaux élastomère (21) et de matériaux non-élastomère (22). Capsule (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que le matériau élastomère (21) est un matériau parmi : le caoutchouc naturel (NR), un caoutchouc synthétique comme l’Isoprène (IR), le Butadiène (BR), le Styrène-Butadiène (SBR), le Nitrile (NBR), un Ethylène-Acétate de Vinyle (EVA). Capsule (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que le matériau non-élastomère (22) est un matériau parmi : un thermoplastique comme le PolyAmide (PA), le PolyEthylène (PE), le PolyCarbonate (PC), le PolyPropylène (PP), le PolyESter (PES), l’Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS), le PolyUréthane Thermoplastique (TPU), un PolyUréthane (PU, PUR), un matériau naturel autre qu’un caoutchouc comme le liège, la laine, le cuir, une algue, un matériau dit « bio-fabriqué », matériau réalisé à partir d’organismes biologiques (mycélium, bactérie…). Capsule (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que la matrice support (3) est un matériau suivant : un matériau élastomère tel que le caoutchouc naturel (NR), le caoutchouc synthétique comme l’Isoprène (IR), le Butadiène (BR), le Styrène-Butadiène (SBR), le Nitrile (NBR), ou encore l’Ethylène-Acétate de Vinyle (EVA). un matériau thermoplastique tel que le PolyAmide (PA), le PolyEthylène (PE), le PolyCarbonate (PC), le PolyPropylène (PP), le PolyESter (PES), l’Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS), le PolyUréthane Thermoplastique (TPU), un PolyUréthane (PU, PUR) Procédé de fabrication d’une capsule (1) telle que définie dans les revendications 1 à 4, le procédé comprenant au moins : une étape de broyage de plusieurs articles (20) composés de divers matériaux de sorte que les broyats (2) obtenus incorporent au moins un mix de matériaux élastomère (21) et de matériaux non-élastomère (22), une étape de mélange des broyats (2) d’articles avec une matrice support (3), une étape d’encapsulation permettant d’intégrer les broyats (2) dans la matrice support (3) sous la forme d’une capsule (1) présentant une cohésion structurelle. Procédé de fabrication d’une capsule (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’au moins un article broyé à l’étape a) est composé d’un mix de matériaux élastomère et de matériaux non-élastomère. Procédé de fabrication d’une capsule (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit article broyé ne comprend aucune famille de matériau supérieure à 50% en poids dudit article broyé. Procédé de fabrication d’une capsule (1) d’une selon l’une des revendications 5 à 7 caractérisée en ce que l’étape c) d’encapsulation consiste à extruder le mélange de l’étape b) pour former un profilé (11) puis à découper le profilé extrudé en granulés d’injection (12). Procédé de fabrication d’une capsule (1) selon l’une des revendications 5 à 8 comprenant une étape d) consistant à retirer des parties métalliques de l’article ou des broyats, soit avant l’étape a) de broyage, soit avant l’étape b) de mélange du broyat de l’article avec une matrice support.