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La présente invention concerne un procédé pour la
fabricatlon d'ob~ets extrudés ou moul~s ~ partir de déchets
contenant des matlères plastiques, dont on sait que l'élimi-
nation est un problème de plu5 en plus crucial pour les pays
industrialisés.
Il est vrai que certaines techniques comme l'inciné-
ration permettent d'éliminer ces déchets, mais ils engen-
drent des pollutions importantes, notamment par re~et à
l'atmosphère d'acide chlorhydrique.
Un but de l'invention est de proposer un procédé et
une installation pour utiliser les déchets contenant des
matlères plastiques sans créer pour autant de nouvelles
pollutions.
Un autre but est de recycler de tels déchets en
fabriquant des produits réutilisables dans l'industrie et
réalisés en un matériau inerte face à la corroslon, mécani-
quement résistant et facilement usinable.
Selon l'invention, ces buts, et d'autres qui appa-
raîtront par la suite, sont atteints grace à un procédé du
genre spécifié ci-avant qui est caractérisé par le fait
qu'il comprend successivement les étapes suivantes : un pré-
traitement physique, un séchage si la teneur en eau des ma-
tières de départ est supérieure à 8% en poids environ, un
préchauffage ~usqu'à une température de 80 à 160C, un mala-
xage à une température comprise entre 120 et 250C, et une
extrusion ou un moulage par in~ection.
Les produits extrudés ou moulés ainsi obtenus
répondent aux exigences qui ont été indiquées cl-avant et,
en outre, ils sont peu couteux pulsqu'ils sont fabriqués à
partir de déchets recyclés.
D'autre part, divers essais de fonctionnement ont
montré qu'un tri préalable des matières thermoplastlques
était inutile dans le procédé selon l'invention, ce qui
n'est pas le cas pour divers procédés connus qui posent des
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problèmes lorsque la teneur en chlorure de polyvinyle ou PVC
est trop élevée.
Dans le présent procédé, au contraire, seule importe
la teneur en matières thermoplastiques qul est de préférence
supérieure à 65% en poids du mélange admis au niveau de
l'extrusion ou du moulage. La présence, par exemple, de
matières thermodurcissables n'est pas gênante, pour autant
que la teneur en matières thermoplastiques qui vient d'être
indiquée est respectée.
Avantageusement, et avant son étape de préchauffage,
le procédé de la présente invention comprend une addition de
colorants et/ou de charges, ces dernières pouvant être cons-
tituées par des déchets comme des refus de compostage, des
cendres d'usines d'incinération, des vieux papiers ou des
chiffons broyés, ou encore des fines extraites de déchets
ménagers, qui augmentent nettement la rigidité des produits
fabriqués selon l'invention.
De préférence, l'étape de prétraitement physique
spécifiée ci-avant comprend un déchiquetage ~usqu'à une gra-
nulométrie de l'ordre de 100 mm, un déferraillage et/ou unbroyage ~usqu'à une granulométrie inférieure à 40 mm envi-
ron.
Dans certains cas, comme celui où l'unité d'extru-
sion est centralisée et éloignée de l'endroit où a lieu le
début du traitement selon l'invention, le produit de l'in-
vention peut être soumis à une granulation et à un stockage
temporaire avant l'étape de préchauffage spécifiée ci-avant.
La présente invention concerne également une instal-
iation pour la mise en oeuvre du procédé spécifié ci-avant
qui comprend, en succession, un ou des appareils de prétrai-
tement physique, une vis convoyeuse de préchauffage à double
enveloppe, un malaxeur chauffant à double enveloppe, et une
extrudeuse à vis ou une installation de moulage par in~ec-
tion.
De préférence, les appareils de pr~traitement physi-
que de l'installation selon l'invention comprennent une
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déchiqueteuse, un appareil de tri magnétique et/ou un bro-
yeur à couteaux.
Lorsque l'on veut obtenir des profilés extrudés pré-
sentant un excellent état de surface, il est avantageux que
la filière d'extrusion soit suivie d'un tube refroidi à dou-
ble enveloppe de même diamètre.
Si, au contraire, on peut se contenter d'un état de
surface de moindre qualité, la filière d'extrusion peut être
suivie d'un tube de plus fort diamètre qui est muni de
moyens pour in~ecter un fluide de refroidissement entre sa
paroi interne et le profilé extrudé et qui est suivi à son
tour d'un tube refroidi à double enveloppe.
La description qui va suivre, et qui ne présente
aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre com-
ment la présente invention peut être mise en pratique. Elledoit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels:
- La figure 1 représente, sous la forme d'un dia-
gramme, les principales étapes du procédé selon l'lnvention;
- La figure 2 montre une vue en coupe scXé~atique
d'un dispositif de refroidissement qui peut être utilisé
dans ce procédé ; et :
- La figure 3 représente, également en vue en coupe
schématique, une variante du dispositif de refroidissement
de la figure 2.
Comme on le voit sur le diagramme schématique de la
figure 1, le produit de départ qui est destiné ~ être traité
par le procédé de la présente invention, et qui est consti-
tué essentiellement par des déchets thermoplastiques, est
tout d'abord soumis à un déchiquetage 1 destiné à l'amener à
une granulométrie de l'ordre de 100 mm. Si besoin en est, et
en fonction de l'origine des déchets, le produit déchiqueté
résultant est débarrassé en 2 des métaux ferreux qu'il con-
tient et qui sont évacués en 2', ceci permettant de protéger
les équipements situés en aval.
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Le produit. est ensuite broyé plus finement en 3, au
moyen par exemple d'un broyeur à couteaux, de façon à pré-
senter une granulométrie finale inférieure à 40 mm environ.
En outre, et de manière à obtenir un produit final
ayant de bonnes caractéristiques mécaniques, la teneur en
eau des déchets pour la suite des opérations doit être infé-
rieure à 3% en poids. Un séchage 4 est alors n~cessaire si
les produits de départ présentent une humidité plus élevée
que 8 ou 10%, cette valeur résultant de raisons qui seront
exposées plus loin. Si l'humidité est inférieure à cette va-
leur, le séchage 4 peut être court-circuité, ainsi que cela
est représenté par le circuit 5 de la figure 1 qui, bien
entendu, est également adapté aux déchets parfaitement secs.
Arrivé au point 6 de la figure 1, à la sortie du
séchage 4 ou du circuit 5, le traitement se poursuit par un
préchauffage 7, après une addition éventuelle 8 de charges
et~ou de colorants.
On notera à ce su~et que les essais ont montré que
les profils fabriqués avec des déchets de matière plastique
seuls sont relativement flexibles. Pour accroître leur
rigidité, on peut a~outer en 8 des charges du genre de
celles dé~à utilisées dans l'industrie des matières plasti-
ques, comme le carbonate de calcium.
Toutefois, l'ad~onctionl d'autres déchets dont le
problème de l'élimination se pose, est une solution avanta-
geuse. Ainsi, l'addition de refus de compactage, de cendres
d'usines d'incinération, de vieux chiffons ou de chiffons
broyés, ou encore de flnes e~traites des déchets ménagers,
améliore nettement les caractéristiques m~caniques du
produit final.
C'est ainsi que l'addition de fines et de chiffons
broyés, selon la nature et la teneur de ces additifs, fait
passer la contrainte de rupture à la flexion de 20 à 30
N/mm2 à 35 à 50 ~/mm2.
Le préchauffage 7 est destiné, d'une part, à porter
le produit ~ une température d'environ 80 à 160~C qui est
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celle de ramolllssement des principales matières thermoplas-
tiques, et, d'autre part, à assurer un éventuel séchage,
comme cela est indiqué plus haut.
Le préchauffage 7 est effectué dans des vis convo-
yeuses à double enveloppe, la chaleur nécessalre étantapportée par un fluide caloporteur ou par de la vapeur d'eau
qui circule dans la double enveloppe ou dans l'arbre central
et dans les pales de la vis.
Un malaxage 9 prépare ensuite la pâte obtenue à la
suite des étapes précédentes. Cet appareil est pourvu d'une
double enveloppe dans laquelle circule un fluide caloporteur
ou de la vapeur d'eau qui maintient une température suffi-
samment élevée et de l'ordre de 120 à 250~C. A ces tempéra-
tures que les spécialistes en la matière peuvent aisément
choisir après des essais préliminaires simples, et qui
dépendent de la nature des déchets à traiter et des traite-
ments suivants, le mélange fond et le malaxage 9 assure un
mélange intime qui produit une pâte prête à subir le traite-
ment 10 d'extrusion ou de moula~e.
Si la phase 10 est une extrusion, celle-ci est réa-
lisée au moyen d'une extrudeuse à vis qui comporte également
une double enveloppe de chauffage ou qui est munie de résis-
tances électriques permettant de maintenir la pâte à la tem-
pérature indiquée ci-avant.
La pâte est extrudée par la vis à travers une
filière qui est chauffée, par exemple, à l'aide de colliers
chauffants, et dont la section est identique à celle du
profil choisi pour le produit final.
Selon une forme de réalisation avantageuse représen-
tée-schématiquement sur la figure 2, cette filière 20 est
suivie d'un tube lisse 21 dont le diamètre intérieur est
égal à celui de la filière 20. Ce tube 21 est réalisé de
préférence en aluminium ou en cuivre, afin d'assurer de
meilleurs échanges thermiques, et il est refroidi par une
enveloppe 22 dans laquelle un fluide à basse température est
introdult en 23 pour en re~sor-tlr en 24. Ce refroidlssement
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doit toutefois tenir compte du fait que l'on observe un
auto-échauffement important du à la contre-pression exercée
par le calibre 21, l'extrudeuse étant portée à une tempéra-
ture allant de 100 à 200 C.
Quoiqu'il en soit, on obtient grâce à ce dispositif
un prodult qui est parfaitement calibré et dont l'état de
surface est impeccable. Si toutefois on ne recherche pas un
très bel état de surface, ou si encore la masse de produit
est très importante, ce qui exigerait des calibres 21 de
très forte longueur pour l'obtention d'un échange thermique
satisfaisant, il est possible d'in~ecter de l'eau immédiate-
ment après la sortie de la filière chauffée, cet échange
direct permettant de "saisir" le profilé extrudé.
Dans cette forme de réalisation, représentée sur la
figure 3, la filière 20 est suivie d'un tube 27 de plus fort
diamètre intérieur afin d'obtenir une bonne circulation
autour du profilé extrudé pour l'eau froide que l'on intro-
duit en 25 dans le tube 27 qu'elle quitte en 26. Cette in-
~ection d'eau est suivie d'un refroidissement dans un tube
28 de même diam~tre intérieur qui est analogue au tube 21 de
la figure 2 et qui est refroidi, comme ce dernier, par une
circulation d'eau introduite en 29 dans une double enveloppe
pour en sortir en 30.
Dans ce cas, le refroidissement étant effectué dans
un ensemble 27, 28 de plus grand diamètre intérieur que la
filière, il ne permet pas de calibrer efficacement le profil
extrudé, et il n'est donc utilisé que pour la fabrication de
produits de qualité inférieure.
Selon une autre forme de réalisation qui n'a pas ~té
représentée, il est possible d'utiliser bout à bout le
calibre refroidi 21 de la figure 2 et le tube à in~ection
d'eau 27 de plus fort diamètre de la figure 3, suivi
éventuellement d'un autre calibre refroidi analogue à celui,
28, de la figure 3.
Dans tous les cas, le traitement se termine par un
refroidissement 11 ~figure 1), réalisé par exemple dans une
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cuve d'eau, et on obtient en 12 un produit fini extrudé ou
moulé.
Divers essais d'usinage ont montré que ces produits
peuvent être travaillés dans des machines-outlls classiques
identiques à celles utilisées pour le bois, qu'il s'agisse
de sciage, de tournage ou de fraisage, moyennant quelques
modifications mineures, notamment relatives aux angles de
coupe.
De tels produits peuvent avoir de nombreuses appli-
cations dans l'industrie, et notamment en viticulture pourles piquets de vigne, en agriculture pour les clôtures, dans
le bâtiment pour certaines applications particulières comme
les planchers de baraquements ou les pavés autobloquants
pour les sols, ou encore à la montagne pour les balises des
pistes de ski.
On notera enfin que si, par exemple, l'unité de pré-
paration physique est surdimensionnée, ou encore si l'unité
d'extrusion est centralisée et installée sur un autre site,
il peut etre avantageux de granuler en 13 les produits pré-
levés au point 6 du traitement et de les stocker en 14,selon le circuit indiqué en traits interrompus sur la figure
1, ce qui permet de les transporter plus facilement et à un
moindre coût.
