INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Ces modes de réalisation peuvent permettre d’obtenir des pressions plus élevées, comme celles nécessitées dans une station-service, 350 ou 700 bar selon les applications. Toutefois pour obtenir des pressions de cet ordre, tout en utilisant un compresseur thermique 13 multi-étages, il est nécessaire d’augmenter le nombre de réservoirs utilisés dans le compresseur et donc le nombre d’étapes et la complexité du procédé associé.
Selon un mode particulier de l’invention illustré en , le système selon l’invention comporte au moins deux compresseurs thermiques 13 en série, la source froide d’un premier compresseur thermique étant configurée pour recevoir de l’énergie froide du circuit principal 10, et la source chaude d’un deuxième compresseur thermique 13 étant configurée plus chaude que l’air ambiant. La source froide du deuxième compresseur thermique 13 peut alors être connectée thermiquement à l’air ambiant. Cette source froide permet de consommer peu d’énergie, et peut présenter un différentiel de température suffisant avec la source chaude pour opérer la compression voulue dans le deuxième compresseur thermique 13.
En reprenant l’exemple ci-dessus, avec une pression d’entrée du premier compresseur thermique 13 de 10 bar et une pression de sortie de 200 bar, on peut configurer le deuxième compresseur thermique 13 avec un rapport de pression de 1,75, ou 3,5, pour obtenir une pression de sortie de 350 bar, respectivement 700 bar, en maintenant un rendement énergétique attractif.
De telles valeurs numériques sont données à titre d’exemple et ne limitent nullement la portée de l’invention ; l’homme du métier saura configurer le système pour répondre au mieux aux besoins de chaque application.
Dans un autre mode de réalisation particulier de l’invention, illustré en , le système selon l’invention comporte au moins deux compresseurs thermiques 13 en série, chacun permettant de faire passer un pallier de compression au produit de récupération :
un premier compresseur thermique 13 a sa source froide configurée pour recevoir de l’énergie froide du circuit principal 10, et sa source chaude connectée thermiquement à l’air ambiant, et un deuxième compresseur thermique 13, situé en aval du premier compresseur thermique, a sa source froide configurée pour recevoir de l’énergie froide du circuit principal 10, et sa source chaude connectée thermiquement à une source de chaleur fatale, à un chauffage électrique, ou à un dispositif de combustion catalytique d’une partie du produit « boil-off » s’évaporant à l’intérieur du réservoir de produit liquide 8.
Cette disposition ( et 6) de deux compresseurs thermiques 13 en série est particulièrement avantageuse lorsque la quantité d’énergie froide issue du circuit principal 10, et le différentiel avec la température de l’air ambiant, ne suffit pas à comprimer le produit de récupération au niveau de pression requis. On a ainsi un premier pallier de compression effectué dans le premier compresseur thermique 13, insuffisant mais peu consommateur en énergie. Le deuxième compresseur thermique 13, qui lui est plus grand consommateur d’énergie de par sa source chaude, peut amener le produit de récupération au niveau de pression requise, l’étape de pré-compression effectuée par le premier compresseur thermique lui permettant de partir d’une pression d’entrée plus élevée.
Dans le cas où les deux compresseurs thermiques 13 ci-dessus sont tels que leur source froide est configurée pour recevoir de l’énergie froide du circuit principal 10 ( ), le système peut comporter un premier circuit froid 14 au niveau du premier compresseur thermique 13 dans lequel circule un fluide caloporteur à une température comprise entre 163K et 180K, et un deuxième circuit froid 14 au niveau du deuxième compresseur thermique 13 dans lequel circule un fluide caloporteur à une température comprise entre 163K et 233K. En effet le produit principal étant en sortie du réservoir de produit liquide 8 à une température comprise entre 0K et 163K, le fluide caloporteur ne pouvant descendre sous les 163K n’est capable de capter qu’une partie de l’énergie froide contenue dans le produit principal. L’usage d’un deuxième circuit froid permet d’utiliser une plus grande partie de cette énergie froide. La présence de deux circuits froids 14 permet donc d’optimiser l’utilisation de l’énergie froide dégagée par le produit principal dans le circuit principal 10. Selon les applications, le système selon l’invention peut comporter trois compresseurs thermiques 13 en série ou plus, chacun relié à un circuit froid 14, pour profiter au mieux de cet avantage.
Le système de transformation selon l’invention peut être utilisé dans un procédé de transformation d’un produit se trouvant dans un réservoir de produit liquide 8. Ce procédé comprend les étapes suivantes :
dans un circuit principal 10 : extraction d’un produit principal à l’état liquide hors dudit réservoir de produit liquide 8, le cas échéant, évaporation du produit principal 10, le cas échéant, transfert dudit produit principal vers un réservoir principal de produit gazeux 9, dans un circuit de récupération 12 : évaporation de produit liquide dans ledit réservoir de produit liquide 8 pour obtenir un produit de récupération à l’état gazeux, transfert dudit produit de récupération vers un compresseur thermique 13, dans ledit compresseur thermique 13, compression dudit produit de récupération au moins en partie par élévation de la température dudit produit de récupération ou d’un agent intermédiaire tel qu’un hydrure métallique, grâce à une source froide et une source chaude, ladite source froide recevant de l’énergie froide dudit circuit principal 10, le cas échéant, transfert du produit de récupération comprimé par ledit compresseur thermique 13 vers ledit réservoir principal de produit gazeux 9 ou vers un réservoir de récupération de produit gazeux 9.
Comme mentionné ci-dessus, il est avantageux d’utiliser dans la présente invention un compresseur thermique 13 de type multi-étages tel qu’illustré dans les à 10.
description détaillée d’un mode de réalisation En Europe 5,8 millions de tonnes de déchets textiles sont jetées chaque année dont seulement 1,5 million de tonnes sont triées afin d’être recyclées. En France en 2019, 196 054 tonnes de textiles et chaussures ont été triées par les opérateurs de la filière du recyclage des vêtements usagers. En 2020, ce volume était de 156 202 tonnes soit une baisse de 20% de la collecte principalement due à la pandémie de la COVID 19. Un volume de 56,5% des vêtements usagers collectés et triés est destiné à être réutilisés en tant que vêtements de seconde main. Un volume de 33,3% de ce textile est exporté dans des pays à bas coût de main-d’œuvre pour être recyclé pour d’autres usages industriels non vestimentaires et 9,1% sont recyclés pour produire du combustible pour les cimenteries françaises. En outre, il existe un potentiel de textile actuellement non collecté représentant 400 000 tonnes en France et jusqu’à 5 000 000 de tonnes au niveau européen qui peut être mobilisé si de nouveaux débouchés de recyclage industriel sont mis en œuvre. L’invention utilise le volume considérable représenté par ce textile à recycler pour produire un matériau rigide à base de fibres textiles recyclées apte à être utilisé en lieu et place du médium. La fabrication du matériau décrit dans la suite à partir de cette masse de textile non réutilisable et disponible à bas coût répond au besoin environnemental, d’autant plus que la matière textile qui ne sera plus exportée réduira l’empreinte carbone actuelle de la filière de recyclage du textile, et aux contraintes de l’industrialisation d’un procédé de production d’un tel matériau.
L’autre composant principal du matériau rigide décrit ci-après est le liant qui permettra d’agglomérer les fibres textiles pour former des panneaux ou des éléments d’ameublement présentant des caractéristiques mécaniques et opérationnelles similaires à celles du médium. La poudre époxy perdue dans les cabines de peinture électrostatique est utilisée comme liant pour la fabrication de ce matériau rigide.
La poudre époxy est de plus en plus utilisée pour le revêtement de surface et ses qualités physico-chimiques. Les poudres de peintures sont constituées de 4 éléments principaux : un liant de peinture, des pigments, des charges, et des additifs divers. Le liant de peinture est le composant majoritaire des poudres de peinture. Il assure le lien entre tous les composants de la peinture et l’adhérence de la peinture au support à peindre. Le liant de peinture se présente en poudre et peut être à base de résine époxydique (aussi appelée époxy), d’époxy-polyester, de résine polyester durcie à l'isocyanurate de triglycidyle, d’acrylique-uréthane, ou de polyester-uréthane. Bien que dans la suite de la description il est fait référence à l’époxy comme liant, n’importe lequel des liants utilisés dans les poudres de peinture peut être mis en œuvre pour fabriquer le matériau rigide de l’invention, comme ceux indiqués ci-dessus.
Dans les procédés de peinture à la poudre, la poudre époxy est appliquée par un phénomène électrostatique : la poudre est projetée électro-statiquement sur une pièce à revêtir, généralement une pièce métallique, à l’aide d’un pistolet électrostatique. Le plastique est alors fondu sur la pièce qui est ensuite séchée dans un four ou sous UV. La peinture à la poudre se fait dans une cabine de peinture conçue spécifiquement pour cette utilisation. Ces cabines de peinture présentent un système intégré de récupération par aspirations des poudres permettant de collecter les particules qui échappent à l’attraction électrostatique du support à peindre lors de la pulvérisation ce qui permet leur recyclage. Ainsi les déchets du processus de pulvérisation de l’époxy qui représentent 40% de la poudre pulvérisée durant le processus de peinture se retrouvent sur le sol de la cabine et dans les filtres du système d’aspiration principalement sous la forme de poudre (60% des déchets de pulvérisation collectés). Cette poudre perdue qui peut être récupérée ne peut pas être réutilisée pour la peinture, car cette poudre est un mélange des différents produits pulvérisés tels des peintures de différentes pigmentations, des apprêts ou des vernis. Cependant, la poudre récupérée peut être utilisée comme liant pour réaliser le matériau rigide décrit ci-dessous.
Au-delà de ses propriétés mécaniques qui en font un produit très prisé dans l’industrie, le principal avantage des poudres époxy est que, contrairement aux peintures liquides, elles ne contiennent pas de solvant. Ce procédé de revêtement de surface ne dégage donc pas de COV (Composés Organiques Volatils) et leur usage une fois appliqué est très sain pour les utilisateurs. Néanmoins, il génère beaucoup de déchets dangereux qui ne sont pas recyclés dans l’industrie actuellement et qu’il faut donc incinérer ou pire enfouir pour s’en débarrasser. La quantité de poudre époxy usagée est estimée annuellement à 27 000 tonnes en France et dix fois plus en Europe. Le développement de filière de recyclage de ce déchet industriel dangereux, comme proposé ici est donc un enjeu environnemental majeur. Le coût de traitement des déchets époxy est de 400 € la tonne pour le producteur de ces déchets ce qui en fait une matière à coût négatif pour ceux qui peuvent la réutiliser.
L’invention concerne un matériau rigide 1 qui comme illustré à la est composé principalement, mais pas uniquement de fibres textiles 5 qui peuvent être issues de vêtements usagés, de textiles non usagés (par exemple des chutes de production, des fins de série, ou des invendus), ou d’un mélange des deux. Le matériau rigide 1 de l’invention comprend également un liant en poudre 6 provenant des pertes de poudre de peinture comme expliqué ci-dessus. Les fibres textiles 5 et le liant en poudre 6 sont mélangés pour former un matelas 7. Le matelas 7 comprend une proportion en poids de fibres textiles 5 comprises entre 60% et 80%, préférentiellement 70%, et de liant en poudre 6 comprise entre 10% et 50%, préférentiellement 20%, 30% ou 40%. Comme indiqué dans l’introduction de cette description, ce matériau rigide 1 est destiné principalement, mais pas uniquement à la construction, par exemple sous la forme de panneaux 2 découpés à des dimensions prédéfinies (telles que celles des panneaux de médium commercialisés) comme montré à la , et à l’ameublement comme une assise de chaise 3 ou un dossier de chaise 4 représentés à la . Il peut être utilisé pour d’autres usages tels que tous ceux du médium auquel il s’apparente par ses caractéristiques mécaniques et ses modalités de mise en œuvre. Le matériau rigide 1 se positionne comme le premier panneau à particules à impact environnemental faible (voire négatif). Les panneaux 2 de matériau rigide 1 sont proposés en différentes épaisseurs par exemple 6, 10, 16, 19, 22, 25, 30 ou 40mm et dans différentes largeurs et longueurs, telles que 1220x2440, 2070x2800, 2070x3700mm. De plus, c’est un matériau sain, car l’inertie de l’époxy apporte au matériau une fois fabriqué une note A+ sur les mesures de COV. Le matériau rigide 1 présente une résistance à la flexion de 25,68 MPa et une résistance à la traction de 28,94 MPa pour des échantillons tests normalisés de section 10 x 3mm et pour une longueur de 100mm.
La densité du matériau rigide 1 pour réaliser des panneaux 2 ou des éléments d’ameublement 3 et 4 est comprise entre 700kg/m 3 et 1000kg/m 3 , de préférence 850kg/m3.
Les vêtements usagés dont peuvent être issues toutes ou partie des fibres textiles 5 utilisées ont une composition parfaitement fidèle à ce qui est présent sur le marché, c’est-à-dire un mélange de fibres textiles naturelles et synthétiques, par exemple des fibres coton et polyester, étant donné que la nature de la fibre n’apporte pas de différence sur les propriétés mécaniques du matériau et que les autres fibres présentes sur le marché sont en trop petites proportions pour influencer les propriétés. Ainsi, les vêtements usagés collectés utilisables ne nécessitent pas d’être triés en fonction de leur composition ce qui est un avantage économique important et aussi un avantage environnemental, car les vêtements utilisables font partie du « tout venant » en fin de ligne de tri. Cependant, la fabrication du matériau rigide 1 nécessite l’emploie de vêtements qui peuvent être effilochés donc pas de leggings, ciré, etc. Comme décrit dans la suite, l'effilochage requis pour la production du matériau rigide 1 est un effilochage classique, sortie de ligne, qui peut s’accommoder de la petite partie résiduelle de points durs et objet métallique contenu dans l’effiloché. Le tri pour écarter le non-effilochable est effectué de manière quasi systématique par les centres de tri et de collecte de vêtements usagers.
Le matériau rigide 1 peut être obtenu en différentes teintes si les vêtements utilisés pour produire les fibres textiles 5 subissent un tri couleur. Contrairement au tri de matière, le tri couleur est un tri simple à effectuer. Ainsi, le tri couleur permet de teinter naturellement le matériau rigide 1 dans sa masse en utilisant ensemble des fibres textiles 5 issues de vêtements usagers de la même couleur ce qui apporte une plus-value esthétique par une gamme de couleurs maîtrisée et permettant d’éviter un traitement de surface ou de finition et ainsi l’utilisation d’adjuvant polluant. Si un tri couleur n’est pas souhaité, le matériau rigide 1 présente une couleur hétérogène résultant du mélange de couleur des fibres textiles 5 utilisées. Outre l’aspect esthétique singulier obtenu, l’absence de tri couleur peut permettre de proposer un matériau rigide 1 moins cher.
Comme décrit ci-dessus, le liant en poudre 6 utilisé pour la fabrication du matériau rigide 1 provient aussi d’un déchet à recycler. Lorsqu’un objet est peint à l’aide de peinture en poudre, c’est à dire par application sur un objet principalement métallique d’une poudre qui émaille à la chaleur, une grosse partie de la poudre projetée n’est pas captée par la pièce. Cette poudre de peinture perdue se retrouve sur le sol de la cabine de peinture ou est captée par l’aspiration des cabines de peinture. Ces poudres de peinture perdues et collectées dans les cabines de peinture sont majoritairement composées d’époxy et de polyester, et plus rarement de polyuréthane. Comme elles n’ont pas subi de processus de chauffe, elles sont parfaitement utilisables sauf pour la peinture, car elles présentent un mélange de couleur et nature entre les apprêts, les peintures et les vernis. Bien que de nature variée et de couleurs mélangées, la composition principale de ces poudres de peinture permet d’obtenir un polymère aux propriétés mécaniques suffisantes pour être utilisées comme liant 6 dans les matériaux rigides 1. Ce nouveau débouché pour ces poudres de peinture toxiques permet de réduire ou d’éviter leur incinération ou pire leur enfouissement.
Comme indiqué ci-dessus et illustré à la le matériau rigide 1 est obtenu par le mélange du liant en poudre 6 et de fibre textiles 5 pour former un matelas 7 disposé dans un moule 8 ou une bande de transport en continu. Ce matelas 7 est ensuite pressé à chaud par un dispositif de thermopressage 8, qui peut être une partie supérieure de moule 9. La proportion de poudre de liant dans le mélange obtenu se situe entre 10% et 50% du poids du mélange, de préférence 20%, 30% ou 40%. La proportion de liant en poudre 6 dépend du procédé de fabrication utilisé et des propriétés mécaniques requises pour le matériau rigide 1 à produire qui peuvent varier en fonction de ses différents débouchés. Le liant en poudre 6 étant dans un état différent et beaucoup plus fin que les fibres textiles 5, il a tendance à migrer vers le bas du matelas 7, en tombant naturellement dans le fond du moule 8 ou sur la bande de transport continu du matelas 7. Pour pallier ce problème, le liant en poudre 6 est mélangé à chaud aux fibres textiles 5. Pour ce faire, le liant en poudre 6 est porté à sa température de transition visqueuse de la poudre ce qui permet au liant en poudre 6 de se fixer de façon pérenne aux fibres textiles et de rester dispersé de façon homogène dans le matelas 7. D’autres procédés permettant d’éviter la migration du liant en poudre 6 dans le fond du moule 8 peuvent être utilisés, par exemple un procédé de mélange électrostatique ou un mélange après humidification des fibres textiles.
Une fois ce mélange à chaud exécuté, le matelas 7 ainsi obtenu est stable et peut-être utilisé même longtemps après sa confection, sans limites de temps ce qui apporte un avantage substantiel pour la gestion de la production. Ensuite, le matelas 7 est placé entre un moule 8 et une partie supérieure de moule 9 pour être chauffé et pressé simultanément à une température dépendant de la composition du liant en poudre 6 utilisé. Par exemple pour un liant en poudre 6 composé de poudre époxy-polyester le thermopressage du matelas 7 s’effectue à une température d’environ 180°C pendant 8min. Le pressage s’effectue à une pression importante afin d’apporter une densité importante et un état de surface lisse et homogène. Cette pression est comprise entre 10 kg/cm 2 et 40 kg/cm 2 , préférentiellement à une pression d’environ 30 kg/cm 2 . Le matelas thermopressé est ensuite maintenu sous pression à froid pour contrôler la forme du matériau rigide ainsi obtenu durant son refroidissement et ainsi d’éviter son voilage ou son épaississement par effet de résilience. Cette phase de refroidissement s’effectue soit par le passage dans un autre moule froid aux formes similaires à celui utilisé pour le thermopressage, soit par refroidissement du moule de thermopressage 8.
Le matériau rigide 1 obtenu par ce procédé de fabrication peut trouver sa place dans de nombreux secteurs grâce à sa grande permissivité. Par exemple, le matériau rigide 1 peut servir à créer des panneaux 2 pour la fabrication et l'aménagement comme montré à la . Ces panneaux 2 sont destinés aux fabricants souhaitant une alternative aux panneaux à particules classiques tels que les panneaux en médium. Ainsi, ces panneaux 2 se présentent sous les mêmes standards dimensionnels, les mêmes épaisseurs, et seront dotés de propriétés mécaniques similaires ou supérieures aux panneaux à base de fibres ligneuses. Le deuxième exemple d’utilisation du matériau rigide 1 concerne le domaine de la fabrication de mobilier. Comme représenté à la les panneaux rigides 1 peuvent servir à fabriquer directement des parties de meubles telles que des plateaux de table, des dossiers de chaise 4 ou des assises de chaise 3. Dans ce cas, le moule 8 et la partie supérieure de moule 9 auront des formes aptes à former par pressage à chaud le matériau 1 aux formes des éléments de mobilier à produire.
Dans la suite, le procédé de fabrication du matériau rigide 1 sera décrit en détail. La montre un diagramme illustratif du procédé d’obtention des fibres textiles 5 servant à la fabrication du matériau rigide 1. Le textile destiné à la production du matériau rigide 1 est issu d’un processus de tri qui peut être sous-traité à un opérateur professionnel. À partir du gisement collecté directement ou par l’opérateur professionnel, les vêtements destinés à être réutilisés sont écartés. Le procédé de préparation des fibres textiles 10 commence donc par une l’étape de tri des vêtements réutilisables 10. Les vêtements à recycler, c’est-à-dire qui ne sont pas réutilisables sont récupérés pour la fabrication du matériau rigide 1.
Ensuite, intervient l’étape de tri couleur 12. Le matériau rigide 1 prendra la couleur des fibres textiles utilisées, c’est-à-dire des vêtements utilisés pour produire au moins en partie les fibres textiles 5 qui le compose. Ainsi teinté dans la masse, le matériau rigide 1 acquiert une esthétique particulière qui augmente sa plus-value et lorsqu’il est utilisé sur des supports visibles, il n’a pas besoin d’être peint.
La teinte des panneaux 2 est fonction des textiles choisis. Ainsi pour obtenir une couleur donnée, il suffira de trier en conséquence les vêtements usagers et/ou les autres textiles collectés qui serviront à manufacturer ces panneaux ce qui permet d’obtenir des panneaux dans la teinte souhaitée. Dans la gamme standard de panneaux 2, le gisement textile sera trié en 5 couleurs : cyan, magenta, jaune, noir et blanc. Le tri couleurs des textiles qui est encore réalisé manuellement représente une opération et un coût supplémentaire. Néanmoins, l’automatisation du tri couleurs des textiles est facile à mettre en œuvre. Pour des commandes spéciales, d’autres couleurs peuvent être proposées. Bien que le tri couleur est décrit principalement dans le contexte de la production de panneaux 2, il peut aussi être utilisé pour produire des éléments d’ameublement 3 et 4 dans différentes couleurs. Alternativement, il est possible d’utiliser des pièces de textiles de couleur neutre, par exemple blanche, qui peuvent être teintées à la couleur du matériaux rigide 1 souhaitée.
Les modes de réalisation représentés sont donnés à titre d’exemple illustratif et non limitatif. D’autres modes de réalisation sont directement dérivables de ceux-ci par des modifications mineures et combinaisons de différents modes de réalisation.
Description détaillée des figures La est une vue schématique en perspective d’un segment d’une façade 100 à panneaux 1 suspendus. Ladite façade 100 comporte des panneaux 1, notamment en verre, composés par exemple de panneaux de verre trempé, empilés avec entre eux une ou plusieurs couches de feuilletage plastique.
En alternative, les panneaux 1 peuvent être en pierre, notamment en pierre de parement tranchée, en verre feuilleté, en verre trempé massif, voire simplement métalliques. Les panneaux 1 peuvent notamment être recouverts d’une sérigraphie ou autre revêtement à but esthétique.
Les panneaux 1 sont disposés verticalement, ici parallèlement à un mur 200 d’un bâtiment. La gravité, ou au moins la direction haut-bas des panneaux 1 (orthogonale au chant du panneau 1) si la façade 100 est inclinée, fournit un axe de hauteur, la longueur (orthogonale au bout du panneau 1) correspond à une direction considérée longitudinale, la troisième direction, correspondant à l’épaisseur des panneaux 1 (orthogonale au plat du panneau 1), est considérée transverse.