INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans un mode de réalisation particulier, on utilise du PBAT en tant que copolyester aliphatique-aromatique. Le PBAT (poly(téréphtalate-co-adipate de butylène) est un copolyesterpréparé par polycondensation du 1,4-butanediol (ou butane 1,4-diol) et d’un mélange d’acide adipique et d’acide téréphtalique.Les méthodes de préparation du PBAT sont connues de l’homme du métier. Une méthode de fabrication consiste en la réalisation d’un polyester à partir de l’acide adipique et du butane 1,4-diol, et d’un polyester à partir de diméthyl téréphtalate (plutôt que d’acide téréphtalique) de butane 1,4-diol, suivie d’unetrans-estérification en faisant réagir ces deux polyesters. L'acide téréphtalique peut être produit par oxydation catalytique du p-xylène qui peut être d’origine fossile ou biosourcé. Les butane 1,4-diol et acide adipique peuvent être obtenus par fermentation à partir de glucose ou saccharose. Ainsi, dans ce mode de réalisation, la couche contient du PBAT. Généralement, on utilise au minimum 50% molaire du diol, les ratios des diacides pouvant varier, bien que, en général, la quantité d’acide téréphtalique ne dépasse pas 20 % molaire et soit préférentiellement entre 15 % et 18 %.
Dans un mode de réalisation particulier, on utilise du PBSA en tant que copolyester aliphatique. Il est rappelé que le PBSA est le poly(succinate-co-adipate de butylène), et qu’il est préparé par polycondensation (estérification) du 1 ,4-butanediol et d’un mélange d’acide adipique et d’acide succinique.Ces trois éléments constitutifs peuvent être produits à partir de matières premières renouvelables telles que le glucose et le saccharose par fermentation, ou d'origine pétrolière.On peut aussi citer, en tant que copolyester aliphatique, les copolyesters obtenus à partir d’un ou plusieurs diol en C3 ou C4, de l’acide succinique, et d’un diacide aliphatique présentant au moins 5 (ou au moins 6) atomes de carbone entre les deux fonctions acides (en particulier l’acide adipique (en C6), mais aussi l’acide azélaïque (en C9), l’acide sébacique (en C10) ou l’acide brassilique (en C13)). D’une façon préférée, ces diacides ne portent pas de chaînes latérales et ne sont pas ramifiés. En tant que diol, on peut utiliser un butanediol ou un propanediol. Le butanediol (en particulier le butane 1,4-diol) est particulièrement intéressant. On peut toutefois aussi avantageusement envisager l’utilisation de propane 1,3-diol.
La poudre 2 peut être une poudre métallique, par exemple une poudre métallique oxydable. La poudre 2 peut comprendre du nickel et/ou du titane et/ou de l’aluminium et/ou de l’inconel (marque déposée) et/ou cuivre et/ou fer La poudre 2 peut être une poudre d’alliage à base de nickel ou d’aluminium ou de fer ou de titane ou de cuivre. La poudre 2 peut être une poudre d’inconel (marque déposé), par exemple d’Inconel® 625 ou d’Inconel® 718, ou d’AlSi7Mg0.6, ou de TA6V, ou de 316L, ou de 42CrMo4 (aussi connu sous la référence AlSI4140), ou de Maraging 300. Alternativement, la poudre peut être plastique ou céramique.
La poudre peut être de grain micrométrique, en particulier métallique de grain micrométrique. La distribution des tailles des grains de la poudre peut être d’une taille systématiquement inférieure à 200 µm, et par exemple typiquement majoritairement distribués entre 5 et 60 µm, par exemple pour le procédé à fusion sélective par laser.
La poudre 2 peut présenter une morphologie de particules qui la compose correspondant à une forme sensiblement sphérique. Il est ainsi possible de maximiser la capacité d’étalabilité.
La poudre 2 peut présenter un caractère réactif et/ou un risque ATEX, notamment lié à une surface spécifique importante, par exemple de l’ordre de 0,01 à 10 m² par gramme.
La poudre 2 peut présenter une coulabilité limitée dès la sorption de petite quantité d’eau, par exemple des phénomènes de collages intolérables pour la production à partir d’une sorption en eau équivalent à 0,05 % à 0,5 % de la masse des grains.
La poudre 2 peut être réactive, par exemple susceptible d’une auto-ignition, par exemple au contact d’un oxydant comme l’oxygène, par exemple l’oxygène gazeux, par exemple l’oxygène atmosphérique. Alternativement ou en complément, la poudre peut avoir été passivée, par exemple par la formation d’une couche d’oxyde superficielle, par exemple par une exposition, par exemple volontaire ou non, à un oxydant.
Une telle poudre 2 métallique peut être une poudre adaptée pour servir de matière première en fabrication additive. Une telle poudre 2 doit être stockée sous atmosphère inerte, sèche et appauvrie en oxygène pour limiter la dégradation de la poudre et réduire le risque ATEX. Pour certains matériaux, par exemple lorsque la poudre est une poudre d’aluminium, la composition et le maintien de l’atmosphère inerte permet aussi d’éviter leur contamination par d’autres espèces gazeuses telles que l’hydrogène ou l’azote.
Le dispositif peut permettre l’évaluation de la teneur en oxygène et de l’humidité relative de l’atmosphère présente à l’intérieur de l’enceinte 1. En particulier pour la fabrication additive, avec des applications requérant une humidité relative inférieure à 10% ou 5%, et une teneur en oxygène inférieure à un seuil, le seuil étant par exemple compris entre 0,01 % et 3%, par exemple une teneur en oxygène intérieure à 3% ou une teneur en oxygène inférieure à 0,01 %. Mais aussi pour d’autres procédés de métallurgie des poudres.
La poudre 2 peut être ou comprendre de la poudre recyclée, par exemple ayant déjà été utilisée dans un processus de fabrication additive. Une telle poudre peut comprendre des particules nanométriques, par exemple issues des phénomènes de vaporisation à l’endroit de l’impact du faisceau d’énergie permettant la fusion des poudres, et considérées comme des indésirables, par exemple car d’avantage chargées en éléments contaminants, par exemple de l’oxygène et de l’hydrogène. En outre, les particules nanométriques peuvent introduire en elles-mêmes un risque sanitaire pour les opérateurs lors de la manipulation des poudres.
La poudre recyclée peut comprendre des agrégats de particules de tailles micrométriques. Les agrégats, non-sphériques, modifient la distribution granulométrique et détériorent les propriétés physico-chimiques de la poudre, telles que la coulabilité. En outre, la présence de ce type de particules engendre des défauts de qualité de fusion lors des procédés de fabrication additive en diminuant l’homogénéité des propriétés métallurgiques du matériau mis en œuvre.
La poudre peut encore poser un risque sanitaire, la poudre pouvant par exemple présenter un caractère cancérigène ou cancérogène, par exemple lorsque la poudre comprend du nickel ou du titane.
Le dispositif peut préserver certaines propriétés de la poudre, par exemple des propriétés en rapport avec l’utilisation à laquelle la poudre est destinée, en particulier si la poudre est une poudre destinée à être mélangée ou résultant d’un mélange. Le dispositif préserve par exemple l’état de ségrégation et/ou l’état d’abrasion de la poudre 2 stockée. Le dispositif ne génère par exemple pas de ségrégation par densité, matériau ou morpho-granulométrie de la poudre qu’il contient, et/ou pas d’abrasion de la poudre. L’abrasion entraine une perte de sphéricité, et/ou une modification de granulométrie, et/ou la création de poussière.
Dimensions Le dispositif peut être compact. Par exemple, le dispositif, par exemple l’enceinte 1, l’élément sensible 3 et les moyens d’observation 5 réunis, peu(ven)t présenter des dimensions, inférieures aux dimensions d’un parallélépipède de dimensions 55x45x69 cm, par exemple peuvent s’inscrire dans un tel parallélépipède. Les moyens de mesure 7 peuvent présenter des dimensions, inférieures aux dimensions d’un parallélépipède de dimensions 10x12x20 cm, par exemple peuvent s’inscrire dans un tel parallélépipède.
Exemples de mode de réalisation Les figures 14, 15 et 16 reproduisent des photographies d’un exemple du dispositif correspondant à celui de la . La est une vue de dessus de l’enceinte 1, dans son utilisation en réceptacle de poudres en sortie du sous-ensemble 701 de dosage et mélangeage. La est une vue latérale en légère plongée de l’enceinte 1, dans une utilisation en tant que dispenseur de poudre, par exemple pour le sous-ensemble 701 de dosage et mélangeage de poudre. La est une vue externe, de dessus, dans l’axe du hublot 5.
Procédé Description générale du procédé
En référence aux figures 18A et 18B, il est décrit un procédé de stockage d’une poudre à l’intérieur de l’enceinte 1 du dispositif ou du système.
Dans le présent texte, on désigne sous la formule générique « scrap » les matières premières pour le recyclage, constitués de produits en aluminium et/ou en alliage d’aluminium résultant de la collecte et/ou de la récupération de de métaux produits à différentes étapes de fabrication ou de produits après utilisation. Sauf mention contraire, on se réfère à la norme NF EN 12258-3 Septembre 2003 qui définit des termes en rapport avec les scrap d’aluminium et d’alliages d’aluminium. On appelle « scrap revêtu » scrap composé de pièces ayant n'importe quel type de revêtement, par exemple peinture, vernis, encre d'impression, plastique, papier, métal.
Les boites de boisson en alliage d’aluminium sont constituées d’un corps de boite et d’un couvercle ; usuellement le corps de boîte est réalisé en alliage AA3104 et le couvercle en alliage AA5182. Le corps de boîte et le couvercle sont revêtus d’un revêtement organique et/ou inorganique comme un vernis et/ou une peinture et/ou matière organique.
Les boites de boissons usagées, aussi appelées UBC (Used Beverage Can) en aluminium appartiennent à la catégorie des scrap revêtus. De même, les emballages alimentaires ou les boitiers d’aerosols en alliages d’aluminium appartiennent à la catégorie des scrap revêtus. Ils sont contaminés par la présence de vernis et/ou de peinture et/ou d’encre d’impression généralement. Il est possible aussi que ces contenants soient contaminés par la présence éventuelle de poussière, de sable, d’eau, de résidus de boisson ou d’autres pollutions.
Parmi les emballages ménagers, on peut citer les boites de boissons usagées, les emballages alimentaires usagés, les boitiers d’aérosols usagés. Ces types de produits ou tout autre produit revêtu en alliage d’aluminium peuvent être collectés. Usuellement, après collecte, ces produits sont compactés de façon à former des « balles » ou « briquettes » qui facilitent le stockage et le transport. La compaction est aussi parfois envisagée pour faciliter la submergence des scraps dans les fours de refusion comme dans la demande US 4, 159,907.
Il est toutefois aussi possible de les broyer. On obtient du scrap sous forme divisée, constitué d’entité individuelle. L’opération de broyage permet notamment de déchiqueter les produits et d’éviter que du liquide ne soit encore présent dans les contenants et ainsi éviter des risques d’explosion durant l’opération de refusion. Il est possible durant cette étape de broyage de procéder à un tri pour séparer toute contamination comme par exemple d’éventuels morceaux de ferraille, tout autre produits métallique n’étant pas en aluminium ou en alliage d’aluminium ou des produits en plastiques.
La technologie utilisée dans la profession pour le recyclage des produits revêtus, en particulier des UBC, utilise usuellement une ligne dédiée constituée d’étapes de préparation à froid (broyeur, tri magnétique et séparateur à lame d’air), élimination à chaud dans un « decoater » des encres, vernis et autres matières organiques. Les scrap revêtus sont ensuite refondus typiquement dans un four à bassin (four « side-well »). Un traitement du métal par ajout de sel (3% à 5%) est nécessaire pour éliminer les oxydes contenus dans le métal liquide (R. Evans, G. Guest, “The aluminium decoating handbook”, Stein Atkinston Stordy, Gillespie Powers internet source). Le métal est ensuite transporté vers l’atelier de fonderie pour être coulé. Une autre alternative est de réaliser la refusion dans en four rotatif. Cette solution requiert un taux de sel plus élevé que pour le four side-well (10% à 15%). La combustion des matières organiques et la refusion du métal se font dans ce cas en simultané dans l’enceinte du four.
US 3,999,980 décrit une méthode ne nécessitant pas le traitement préalable dans un « decoater » des UBC. Elle est réalisée dans un four de fusion de scrap sous atmosphère inerte et la compare à des procédés typiques utilisant un sel fondu.
Une autre alternative est la refusion en four multi chambres (« multi-chamber ») (« Alumnium recycling » M. Schlesinger, CRC Press, (2007)) . Les scrap revêtus sont chargés, préchauffés et délaqués dans une chambre séparée (tunnel vertical ou rampe horizontale). La combustion des matières organiques contribue à chauffer l’installation. C’est un procédé sans sel. Cette solution présente l’inconvénient de devoir être effectuée dans un four à gaz, qui n’est pas adapté pour réduire les émissions de CO2.
Une solution pour réduire les émissions de CO 2 est d’utiliser des fours électriques. La technologie de four induction est mentionnée pour le recyclage des UBC dans les ouvrages de référence (R. Evans, G. Guest, “The aluminium decoating handbook”, Stein Atkinston Stordy, Gillespie Powers internet source). Le four électrique à induction à creuset présente l’avantage d’un bon rendement énergétique et génère peu de perte métal. Le four électrique à canal de grande capacité est parfois utilisé pour la refusion de chutes neuves de fabrication ou de boîtes boisson après délaquage (F. Herbulot – Récupération et recyclage de l’aluminium - Techniques de l’Ingénieur – Mars 2001). Toutefois ces types de four n’ont pas connu un essor industriel importants. Ils exigent des matières premières propres pour éviter l’encrassage progressif des parois du creuset par les oxydes ou la formation d’oxydes dans le métal.
Il existe toutefois, en ce qui concerne le traitement de scrap revêtus en four à induction, un préjugé de l’homme du métier indiquant que le recyclage de scrap revêtus, en particulier le scrap de récupération issu de boite boisson usagée n’est pas possible en four électrique à induction à l’échelle industrielle sans l’utilisation de sels fondus (Verran et al. Ressources, Conservation and Recycling 52 (2008) 731-736). Les sels fondus jouent le rôle de collecteur des oxydes et permettent de constituer une scorie saline pâteuse qui se sépare du métal liquide et flotte sur celui-ci. La présence de scories salines présente l’inconvénient de réduire le rendement métal brut ou net. On appelle « rendement métal brut » (exprimé en %) le ratio entre la masse de métal liquide effectivement défourné ou coulé sur la masse de matière chargée dans un four. On appelle « rendement métal net » le ratio entre la masse de métal liquide effectivement défourné ou coulé sur la masse nette de métal chargé dans un four.
Il existe donc un besoin d’une solution économique et fiable permettant l’utilisation de fours à induction sans sels fondus dans le traitement des scrap revêtus, en particulier de scrap de récupération issu de boîtes de boisson usagées en aluminium.
US2020/0255922 décrit une méthode de traitement dans un four à induction sous vide pour le recyclage de scrap d’usinage en alliage d’aluminium lithium. Cette méthode est réalisée en batch, c’est-à-dire que le scrap en alliage d’aluminium lithium est enfourné en une seule fois afin d’assurer le fonctionnement sous vide. Afin d’accroître la quantité de métal fondu dans le four, US2020/0255922 prévoit une étape de compactage des copeaux.
WO 2007/015013 décrit une méthode de traitement dans un four à induction pour le recyclage de scrap d’usinage en alliage d’aluminium lithium. Les scrap en alliage d’aluminium lithium sont chargées sur un pied de bain de métal liquide de manière à créer un matelas flottant de scrap d'épaisseur contrôlée à la surface du lit de métal liquide (étape de chargement). Ce matelas flottant de scrap protège le métal liquide de l’oxydation et évite l’utilisation d’une atmosphère inerte. Ce matelas flottant est constitué de scrap divisés dont au moins une dimension est inférieure à 1 mm et pour lesquels aucune dimension n’est plus grande que 25 mm. La masse volumique du scrap est comprise entre 0,05 et préférentiellement 0,1 à 0,7 t/m3 (tonne par mètre cube) et de façon encore plus avantageuse entre 0,2 à 0,4 t/m3. Les inventeurs ont constaté qu’il n’était pas possible d’obtenir un bon rendement métal brut avec du scrap revêtu avec ces seules considérations géométriques.
US 4, 159,907 montre l'inconvénient de la faible masse volumique du scrap qui a tendance à rester en surface de l'aluminium liquide et à s'oxyder et propose de densifier le scrap par compression pour résoudre ce problème. D’autres documents dans l’état de l’état technique proposent des solutions alternatives à l’immersion des scrap dans des fours de fusion. US6,074,455 décrit une méthode d'immersion rapide du scrap dans l'aluminium liquide grâce à son introduction dans le vortex créé par un rotor. US 3,873,305 décrit une méthode de fusion de scrap de boite boisson dans lequel on force le scrap à être submergé par l'action d'une hélice tournante. JP 10147822 décrit un four utilisé pour la fusion de scrap de boite boisson dans lequel le scrap est mélangé au-dessus du bain de métal liquide à l'aide d'un équipement spécifique. Ces solutions d’immersion utilisant des moyens mécaniques pour immerger les scrap présentent l’inconvénient de favoriser l’oxydation du bain ce qui n’est pas favorable pour le rendement métal brut.
Le problème que la présente invention cherche à résoudre est donc de proposer une méthode de recyclage des scrap revêtus en alliage d’aluminium, de préférence de scrap de récupération issus d’emballage ménager en aluminium, typiquement des boîtes de boisson usagées en aluminium , utilisant un four de refusion par induction sans utiliser de sels de protection.
L’invention a pour objet un procédé de refusion de scrap revêtu en alliage d’aluminium comprenant les étapes suivantes (i) on approvisionne du scrap revêtu broyé à base d’alliages d’aluminium, constitué d’entités individuelles, (ii) on réalise un délaquage dudit scrap revêtu broyé pour obtenir du scrap délaqué, (iii) on prépare un pied de bain initial de métal liquide d’une première composition dans un four à induction à creuset fonctionnant à une fréquence donnée, (iv) on charge le scrap délaqué dans le four à induction directement sur le pied de bain initial pour être fondu, Selon l’invention, au moins 50% des entités individuelles du scrap revêtu broyé approvisionné à l’étape i) a un rapport de pliage (R) inférieur ou égal à 0.6, où le rapport de pliage (R) d’une entité individuelle est défini par l’expression où la surface pliée est la surface maximale de la projection orthogonale de l’entité individuelle sur un plan et la surface dépliée est la surface totale de la même entité individuelle après avoir été dépliée.
La poutre de pare-chocs 12 peut comprendre au moins une paroi arrière à laquelle sont fixés les absorbeurs 14, au moins une paroi avant opposée à la paroi arrière, au moins une paroi supérieure, et au moins une paroi inférieure.
De manière à assurer une bonne absorption des efforts lors d’un choc, la poutre de pare-chocs 12 comprend en outre au moins une rainure de rigidification 16 s’étendant sur toute sa longueur. La rainure de rigidification 16 est une rainure droite qui peut être aisément obtenue lors de l’extrusion du ou des profilés.
La poutre de pare-chocs 12 peut comprendre une ou plusieurs rainures de rigidification. Par exemple, comme montré à la , la poutre de pare-chocs 12 comprend deux rainures de rigidification 16.
Le profil de la rainure de rigidification 16, observé dans un plan de coupe transversal de la poutre de pare-chocs peut être un profil angulaire, comme par exemple en crète, ou un profil courbé. La rainure de rigidification 16 a de préférence un profil en arc de cercle avec un rayon prédéfini, comme montré aux figures 1 et 2.
La poutre de pare-chocs 12 peut être une poutre droite ou, de préférence, galbée, comprenant une courbure selon sa longueur. La courbure peut être égale ou proche de la courbure d’une peau de pare-chocs, non montrée, qui dans un véhicule automobile est montée devant ladite poutre de pare-chocs.
Lorsque la poutre de pare-chocs 12 est galbée, c’est-à-dire lorsqu’elle comprend une courbure selon sa longueur, les parties latérales de la poutre peuvent comprendre au moins une extrémité biseautée 17, comme montrée à la . De préférence, pour conserver la symétrie de l’ensemble, les deux extrémités de la poutre de pare-chocs sont biseautées de manière à accentuer la courbure de la poutre de pare-chocs.
L’ensemble 10 comprend en outre au moins une plaque d’absorption latérale 18 fixée dans une partie latérale de la poutre de pare-chocs 12. L’ensemble 10 peut comprendre deux plaques d’absorption latérales 18 symétriques comme montré à la . Chaque plaque d’absorption latérale est fixée dans une partie latérale distincte de la poutre de pare-chocs 12. Dans la suite nous décrirons une seule plaque d’absorption latérale, l’autre pouvant être déduite par symétrie.
La ou les plaques d’absorption latérales 18 peuvent de préférence s’étendre jusqu’aux extrémités de la poutre de pare-chocs, ou au-delà desdites extrémités. Par exemple, les plaques d’absorption latérales 18 peuvent couvrir entièrement les extrémités biseautées 17 qui forment des bords coupant dangereux lors de la manipulation.
La plaque d’absorption latérale 18 peut être fixée sur une paroi avant de la poutre de pare-chocs. La fixation de la plaque d’absorption latérale 18 à la poutre de pare-chocs peut se faire par tout moyen comme par exemple par des systèmes vis-écrous, ou de préférence par soudage.
La plaque d’absorption latérale 18 est une pièce métallique. Elle peut être formée par une pièce de tôle en acier. Par exemple, par une pièce de tôle d’une épaisseur entre 1,0 et 2,5 mm ; de préférence entre 1,2 et 2,0 mm.
Elle peut aussi être une pièce en matériaux plastique hybride comportant des zones métallique permettant sa fixation par soudage sur la poutre de pare-chocs.
La plaque d’absorption latérale 18 comprend au moins une rainure de positionnement 20 s’étendant sur au moins une partie de sa longueur. La rainure de positionnement 20 est engagée dans la rainure de rigidification 16 de la poutre de pare-chocs 12 par complémentarité de forme.
La rainure de positionnement 20 de la plaque d’absorption latérale 18 peut s’étendre sur une partie ou sur toute la longueur de ladite plaque d’absorption latérale de manière à avoir une fonction de rigidification de la plaque d’absorption 18.
La plaque d’absorption latérale 18 peut être coudée selon la direction longitudinale de la poutre. En d’autres termes, la plaque d’absorption latérale 18 comprend une zone proximale comprenant une première surface sensiblement verticale comportant la rainure de positionnement, et une zone distale comprenant une deuxième face sensiblement verticale s’étendant vers une extrémité de la poutre de pare-chocs. Les première et deuxième faces planes forment un angle selon la direction longitudinale de la poutre de pare-chocs.
La rainure de positionnement 20 de la plaque d’absorption latérale à une forme complémentaire à la rainure de la poutre de pare-chocs, comme par exemple en crète, ou un profil courbé. De préférence la rainure de positionnement 20 comprend un profil en arc de cercle, avec un rayon de courbure qui peut être sensiblement égal à celui de la rainure de rigidification de la poutre de pare-chocs. Le rayon de courbure de la rainure de positionnement 20 peut aussi être plus grand que celui de la rainure de rigidification 16 de la poutre de pare-chocs, les deux rainures gardant au moins deux lignes de contact pour le positionnement de la plaque d’absorption latérale.