CH653602A5

CH653602A5 - Procede et installation pour redensifier des dechets de mousse de resine thermoplastique.

Info

Publication number: CH653602A5
Application number: CH3553/83A
Authority: CH
Inventors: Yvon Louvier
Original assignee: Synfina Sa
Priority date: 1982-07-16
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1986-01-15
Also published as: FR2530251B1; IT8322076A0; GB2124238B; GB8319200D0; IT8322076A1; DE3323846A1; IT1163785B; BE897260A; US4504436A; GB2124238A; LU84277A1; FR2530251A1

Description

La présente invention se rapporte à un procédé pour redensifier des déchets de mousse de résine thermoplastique en vue de les réutiliser sous une forme adéquate dans un procédé usuel de transformation, entre autres d'extrusion, et à une installation pour la mise en œuvre du procédé de l'invention.

Il est bien connu que les déchets de mousse de résine thermoplastique posent de nombreux problèmes aux fabricants. A ce titre, on peut notamment citer leur encombrement, l'aire de stockage que cela nécessite et également la difficulté de les redensifier à une densité apparente adéquate pour être réutilisés à nouveau dans la chaîne de production.

Le terme redensifier signifie que l'on augmente la densité apparente de la mousse traitée.

Selon les procédés traditionnels utilisés dans l'industrie des plastiques pour redensifier les déchets de mousse de résine thermoplastique, on introduit dans une extrudeuse à vis les déchets broyés finement de manière à les transformer, au moyen d'un apport de chaleur, en un produit d'une densité apparente plus élevée, le produit obtenu étant apte à être repelletisé dans un appareil usuel. Le principal inconvénient de ce type de procédé réside dans le fait que l'alimentation de la vis elle-même est extrêmement difficile compte tenu de la faible densité apparente des déchets qui doivent être traités. De plus, et toujours pour cette même raison, le débit de l'extrudeuse est très faible et il est d'ailleurs d'autant plus faible que la densité apparente des déchets à traiter est faible. En vue de remédier à cet inconvénient, on a proposé d'utiliser des vis d'extrusion dont l'orifice d'alimentation est de forme conique de préférence, le fourreau de l'extrudeuse étant de diamètre variable; cependant le coût de ces appareillages ne rendait plus le procédé économiquement attrayant. D'autre part, l'accroissement de débit n'était pas très significatif.

Un autre inconvénient des procédés traditionnels utilisant une vis d'extrusion réside dans le fait que la teneur en eau des déchets doit être réduite, car la présence d'eau non seulement fait patiner la vis d'extrusion, mais conduit à la formation d'un produit improprement dégazé. De plus, selon les procédés usuels de retraitement de déchets de mousse de résine thermoplastique, il est pratiquement impossible de redensifier aussi bien des billes expansibles que des billes expansées de résine thermoplastique.

Le terme billes expansibles désigne des billes de matière thermoplastique qui contiennent un agent gonflant mais qui n'ont pas encore atteint leur faible densité tandis que le terme billes expansées se rapporte à des billes similaires mais qui ont atteint la densité finale. On a également constaté que, selon les procédés utilisant une vis d'extrusion pour retraiter des déchets contenant certains additifs usuels comme des additifs ignifugeants, les déchets se dégradaient très rapidement et causaient aussi une dégradation de la vis d'extrusion au passage.

Par conséquent, il serait intéressant de posséder un procédé pour redensifier les déchets de mousse de résine thermoplastique selon lequel on augmenterait considérablement le débit de production,

tout en permettant simultanément de traiter des déchets de très faible densité apparente dont, notamment, des billes expansibles ou des billes expansées de résine thermoplastique comme les billes expansibles ou expansées de polystyrène. Il serait également intéressant de posséder un tel procédé qui fasse appel à un appareillage simple de fonctionnement et de conception.

La présente invention a pour but de créer un procédé pour redensifier des déchets de mousse de résine thermoplastique à des débits de production plus importants que ceux généralement utilisés dans les installations traditionnelles.

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Le procédé de la présente invention pour redensifier des déchets de mousse de résine thermoplastique est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à:

— introduire des déchets dans la trémie d'alimentation d'un four comprenant au moins un plateau vibrant et au moins un dispositif de chauffage situé au-dessus du plateau vibrant;

— disperser d'une manière régulière les déchets sur le premier plateau vibrant de ce four;

— faire avancer les déchets sur le plateau vibrant, en les faisant retourner sur eux-mêmes, tout en les chauffant selon un profil de température s'échelonnant de 120° C au moins à l'entrée du four à 210° C au plus à la sortie du four;

— récupérer les déchets redensifiés à la sortie du four et les faire passer dans un dispositif qui réduise le volume des déchets redensifiés à 25% du volume initial;

— refroidir les déchets redensifiés et compactés avant de les introduite dans le broyeur;

— introduire les déchets redensifiés dans le broyeur pour reformer des particules de dimensions uniformes aptes à être réutilisées directement dans la chaîne de production, et

— récupérer les particules ainsi formées de déchets redensifiés. Le procédé de l'invention permet de redensifier les déchets de mousse de résine thermoplastique à des débits très élevés que l'on ne croyait pas possibles avec les équipements de l'état antérieur de la technique, même avec des mousses dont la densité apparente est aussi faible que 5 kg/m3, et sans qu'il y ait dégradation de la matière redensifiée.

L'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée avec référence au dessin annexé, dont la figure unique représente une vue simplifiée de l'installation pour redensifier les mousses de résine thermoplastique selon le procédé de l'invention.

En se référant à cette figure, on introduit les déchets de mousse de résine thermoplastique dans la trémie 10 d'un four à redensifica-tion 12. Dans le cas de redensification de billes expansibles ou expansées de résine thermoplastique, le four 12 est directement alimenté avec les billes, car il se révèle pratiquement impossible de broyer ce type de matière; cela représente d'ailleurs un avantage non négligeable de la présente invention. Dans les autres cas, on préfère alimenter le four 12 avec des déchets préalablement broyés. Généralement, les mailles du treillis du broyeur ont une dimension comprise entre 5 et 7 mm; cependant, les particules de matière broyée peuvent avoir des dimensions moyennes beaucoup plus petites. A titre d'exemple, on peut notamment citer des granulométries types des déchets broyés qui doivent être redensifiés. Ces déchets proviennent généralement de plaques ou de feuilles de mousse extradée ou thermoformées.

Granulométrie

Dimension moyenne (mm)

Quantité (%)

1,7

28

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l,7<x<2,6

18

32

2,6<x<4

41

1

4 <x< 10

12

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Densité des déchets (kg/m3)

38

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Comme mousses de résine thermoplastique appropriées dont les déchets peuvent être redensifiés selon le procédé de l'invention, on peut notamment citer le polystyrène expansé, en particulier les feuilles de polystyrène expansé extrudé et les plaques de ce même matériau ainsi que de polyéthylène expansé, et les billes expansibles ou expansées de polystyrène ou de polyéthylène.

La densité apparente des mousses de résine thermoplastique utilisées dans le procédé de l'invention peut être aussi faible que 5 kg/m3. Cependant, le procédé de l'invention permet de traiter des mousses de résine thermoplastique dont la densité apparente est comprise entre 25 et 150 kg/m3.

On disperse, d'une manière régulière, les déchets de mousse de résine thermoplastique pris soit sous forme broyée, soit sous forme de billes selon le cas, sur le premier plateau vibrant 14 du four 12. La régularité de la dispersion des particules ou des billes est réalisée par 5 des dispositifs bien connus de l'homme de métier; on préférera cependant, pour le procédé de l'invention, utiliser une excitatrice électromagnétique 16. Si la dispersion de la matière à redensifier n'est pas réalisée régulièrement, il peut en résulter des inconvénients comme notamment une épaisseur variable de matière déposée sur le io plateau 14, ce qui conduit en quelque sorte à soumettre la matière à des temps de séjour différents à l'intérieur du four, ou encore à laisser des espaces du plateau vibrant non couverts par la matière, ce qui favorise la formation de points chauds qui sont néfastes car ils peuvent provoquer la dégradation des polymères que l'on dépose 15 après sur cette surface.

Après avoir été dispersée sur le premier plateau vibrant 14 du four 12 qui comprend de préférence plusieurs autres plateaux vibrants 18, on fait avancer la matière à l'intérieur du four grâce aux vibrations dont les plateaux sont animés. Les plateaux 14 et 18 du 20 four 12 sont disposés en cascade de manière à faciliter un retournement de la matière sur elle-même pour obtenir un traitement uniforme de celle-ci. Le nombre de plateaux vibrants 14, 18 dépend du temps de séjour dans le four que l'on désire imposer à la matière et également du profil de température auquel on soumet la matière à 25 traiter. Au cour de son avancement à l'intérieur du four 12, la matière est chauffée selon un profil de température s'échelonnant, dans le cas de redensification de mousse de polystyrène, de 150° C et de préférence 190° C à l'entrée du four 12 jusqu'à 210° C et de préférence 200° C à la sortie. La température dans la dernière partie du 30 four 12 ne doit cependant pas dépasser 220° C, car on risque alors de faire adhérer la matière sur les plateaux vibrants, ce qui cause une dégradation du polymère qui n'est pas souhaitable. Dans le cas de redensification de mousse de polyéthylène, le profil de température s'échelonne entre 120° C à l'entrée du four 12 et 140° C à la sortie. 35 Le système de chauffage du four peut être unique, mais un tel système ne permet que difficilement l'établissement d'un profil de température.

Selon un mode d'exécution du procédé de l'invention, on réalise le profil de température avec au moins deux systèmes de chauf-40 fage 20 et de préférence trois, le troisième système étant localisé au-dessus d'au moins une partie du dernier plateau vibrant 18. On peut utiliser n'importe quel système de chauffage bien connu de l'homme de métier, mais on préférera utiliser soit des résistances chauffantes, soit des radians infrarouges ayant une longueur d'onde comprise 45 entre 1,5 et 10 p.m. De cette manière, on assure à la matière un chauffage progressif, ce qui évite la formation de points chauds sur les plateaux vibrants, mais également un traitement uniforme de la matière, du fait qu'elle se retourne sur elle-même non seulement à chaque passage de plateau mais aussi grâce aux vibrations dont les 50 plateaux sont animés.

On a constaté, d'une manière inattendue, que la combinaison des diverses opérations comprenant la dispersion régulière au moyen d'une excitatrice électromagnétique, le transport de la matière à traiter au moyen de plusieurs plateaux vibrants, ainsi que le profil 55 de température auquel on soumet la matière qui traverse le four, permet d'accroître considérablement le débit de production de produit redensifié même si on réalise l'opération en partant d'une mousse de résine thermoplastique ayant une densité apparente aussi faible que. 5 kg/m3.

60 De plus, un des avantages du procédé de l'invention réside dans le fait qu'il ne nécessite pas l'utilisation d'une vis d'extrusion, ce qui permet dès lors d'avoir une alimentation aisée en produit de départ.

Selon un mode d'exécution du procédé de l'invention, le temps de séjour de la matière dans le four est compris entre 2 et 10 s et de 6s préférence entre 2 et 5 s.

Lorsque la matière redensifiée quitte le dernier plateau vibrant 18 du four 12, elle est compactée de manière à réduire son volume à 25% du volume initial au moins. Elle est ensuite déposée sur le

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tapis 22 d'un bande transporteuse 24 qui l'entraîne vers le broyeur 26. Le compactage de la matière redensifiée sortant du four est assuré en soumettant la matière présente sur la bande transporteuse 24 à la pression d'un rouleau métallique 30. Cependant, d'autres systèmes peuvent être envisagés, comme notamment faire passer la matière entre deux rouleaux qui s'interpénétrent, par exemple un déchiqueteur, et dans ce cas le broyeur n'est pas nécessaire. Afin de faciliter les opérations de broyage, on a disposé au bout de la bande transporteuse 24 un racloir 28 de manière-à décoller des morceaux de matière redensifiée. On a constaté que, lors du broyage de la matière redensifiée, il y avait un auto-échauffement de la matière. En conséquence, si le produit amené au broyeur est trop chaud, on risque d'atteindre, à cause de l'auto-échauffement, la température de ramollissement de la résine thermoplastique lorsque cette dernière se trouve dans le broyeur, ce qui provoque un blocage des organes de celui-ci.

Afin d'éviter cet inconvénient, on refroidit les déchets de matière redensifiée et compactée sortant du four 12 au moyen de dispositifs usuels, par exemple une bande transporteuse, une chute libre de la matière directement au-dessus du broyeur ou encore par transport pneumatique et refroidissement par l'air nécessaire au transport.

De plus, il est bien connu que, dans le broyeur 26, on peut encore augmenter la densité des déchets, notamment par la simple augmentation de la température due à l'auto-échauffement de la matière traversant le broyeur 26. Cependant, on peut contrôler en partie l'auto-échauffement et, partant, l'augmentation supplémentaire de densité en modifiant le diamètre des mailles des tamis utilisés dans le broyeur 26. Après passage dans le broyeur 26, on récupère des particules de matière redensifiée que l'on envoie dans un silo de stockage avant d'être réutilisées dans la chaîne de production.

On a constaté, et cela représente également un avantage du procédé de l'invention, que le système de plateaux vibrants 14,18 s'adapte très facilement à des variations de flux de matière, pour autant que cela se réalise d'une manière régulière et sans que cela ait une influence néfaste sur les propriétés du produit redensifié ou sur le débit de production. Au contraire, cette faculté du système permet de régler le temps de séjour à l'intérieur du four 12 en réglant l'épaisseur de la matière déposée sur le premier plateau vibrant au moyen de l'excitatrice électromagnétique, celle-ci ayant une incidence directe sur le flux de matière.

D'autre part, on a également constaté que le procédé de la présente invention permettait de traiter des mousses de résine thermoplastique ayant une teneur en eau non négligeable. On a d'ailleurs trouvé que, pour améliorer la redensification de billes expansibles de polystyrène selon le procédé de l'invention, on a avantage à mouiller celles-ci avant de les disperser sur le premier plateau vibrant 14 du four 12.

Finalement, on a aussi constaté que les produits obtenus avaient une teneur en gaz résiduel relativement faible et généralement de l'ordre de 0,5 et même de 0,1 %, alors que la teneur à l'entrée était de l'ordre de 4%.

Les exemples suivants sont donnés afin de mieux illustrer le procédé de l'invention, mais sans pour autant en limiter la portée.

Exemple 1:

On a broyé des déchets de plaques en polystyrène mousse contenant un dérivé bromé comme agent ignifigeant, ayant une densité apparente d'environ 25 kg/m3 pour obtenir un produit dont la gra-nulométrie est citée dans le tableau suivant.

Granulomêtrie

< 1,7 mm

28%

1,7 < x < 2,6 mm

18%

2,6< x < 4mm

41%

4 < x < 10 mm

12%

On a introduit cette poudre dans la trémie d'alimentation du four et on l'a dispersée au moyen d'une excitatrice électromagnétique, de manière à couvrir le premier plateau vibrant du four sur une épaisseur d'environ 5 mm. Le débit d'alimentation du four est de 150 kg de déchets/h.

On a réglé le système de chauffage situé à l'entrée du four pour obtenir une température de 185" C, tandis que le système de chauffage, formé par des résistances chauffantes, situé à la sortie du four, est réglé pour obtenir une température de 200e C. La matière avance régulièrement à l'intérieur du four, tout en se retournant sur elle-même. Le temps de séjour de la matière dans le four était de 3 s. A la sortie du four, on a récupéré la matière redensifiée qu'on a transportée sur le tapis d'une bande transporteuse jusque dans un broyeur.

On a déterminé la densité apparente de la matière redensifiée et on a trouvé 175 kg/m3.

La teneur en gaz résiduel était de 0,2% alors que celle des déchets introduits était de 1,1 %.

De plus, on n'a constaté aucune dégradation de la matière, ce qui est prouvé par les mesures de viscosité en solution, qui était de 17,6 cSt avant comme après traitement.

A titre de comparaison, on a alimenté une redensificatrice à vis usuelle avec la même matière. Le débit de production de matière redensifiée était seulement de 45 kg/h. D'autre part, on a constaté que du produit était dégradé.

Exemple 2:

On a utilisé le même four que celui décrit à l'exemple 1 pour redensifier des billes expansibles de polystyrène ayant une densité apparente de 16 kg/m3. On n'a eu aucun ennui particulier pour alimenter le four à un débit de 100 kg/h.

L'épaisseur de la couche de billes sur les plateaux vibrants était approximativement de 4 mm. Le temps de séjour dans le four était de 3 s.

Le profil de température était réglé de telle sorte que la température du système de chauffage disposé à la sortie du four était de 190° C.

On a récupéré, à la sortie du four, du produit redensifié se présentant sous forme de billes devenues très fines mais agglomérées les unes aux autres. On n'a eu aucune peine à transporter ce produit et à le broyer pour en faire des particules. La densité du produit redensifié était de 115 kg/m3.

Exemple 3:

On a répété l'expérience réalisée à l'exemple 2, mais en mouillant les billes avant de les introduire dans la trémie d'alimentation du four. On a constaté que l'on pouvait alimenter le four à un débit plus élevé qui était de 110 kg/h. Le produit redensifié avait une densité apparente de 120 kg/m3.

A titre de comparaison, on a tenté d'introduire des billes expansibles de polystyrène dans la redensificatrice à vis, mais sans parvenir à un résultat significatif. Aucun produit rendensifié n'a pu être produit.

Exemple 4:

On a introduit dans la trémie d'alimentation du four des déchets de feuilles en mousse de polyéthylène dont la densité était de 20 kg/m3.

On a dispersé ces déchets sur le premier plateau vibrant au moyen de l'excitatrice électromagnétique. Le débit d'alimentation était de 110 kg/h.

On a réglé le système de chauffage situé à l'entrée du four pour obtenir une température de 120° C tandis que l'on a réglé les résistances chauffantes situées au-dessus du dernier plateau vibrant de manière à obtenir une température de 140° C.

La matière avance régulièrement dans le four. Le temps de séjour dans celui-ci était de 3 s.

A la sortie du four, on a récupéré la matière redensifiée que l'on a compactée entre un rouleau métallique et le tapis de la bande s

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transporteuse. La matière était ensuite broyée. La densité apparente Ces exemples montrent clairement les avantages du procédé et de de la matière redensifiée était de 132 kg/m3. l'installation simple de la présente invention.

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1 feuille dessin

Claims

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1. Procédé pour redensifier des déchets de mousse de résine thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes qui consistent à:

— introduire les déchets dans la trémie d'alimentation d'un four comprenant au moins un plateau vibrant et au moins un dispositif de chauffage situé au-dessus du plateau vibrant;

— faire avancer les déchets sur le plateau vibrant, en les faisant se retourner sur eux-mêmes tout en les chauffant selon un profil de température s'échelonnant de 120° C au moins à l'entrée du four à 210° C au plus à la sortie du four;

— récupérer les déchets redensifiés à la sortie du four et à les faire passer dans un dispositif qui réduise le volume des déchets redensifiés à 25% du volume initial;

— refroidir les déchets redensifiés et compactés avant de les introduire dans le broyeur;

- récupérer les particules ainsi formées de déchets redensifiés.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on re-densifie des déchets de mousse thermoplastique choisis de préférence parmi les mousses de polystyrène et les mousses de polyéthylène.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on alimente le four de redensification soit avec des billes expansibles ou expansées de résine thermoplastique, soit avec des déchets de mousse préalablement broyés.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le four comporte plusieurs plateaux vibrants.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on soumet les déchets de mousse de polystyrène à un profil de température s'échelonnant d'au moins 150° C et de préférence 190° C à l'entrée du four à 210° C et de préférence 200° C à la sortie.

6. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on soumet les déchets de mousse de polyéthylène à un profil de température s'échelonnant d'au moins 120° C à l'entrée du four à 140° C à la sortie.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le temps de séjour dans le four est compris entre 2 et 10 s et de préférence entre 2 et 5 s.

8. Installation pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour introduire les déchets sous forme broyée ou sous forme de billes expansibles ou expansées, dans un four comprenant plusieurs plateaux disposés en cascade, des moyens pour disposer ces déchets d'une manière régulière sur le premier plateau du four, des moyens pour faire avancer les déchets dans le four tout en autorisant un retournement des déchets sur eux-mêmes, des moyens pour chauffer les déchets au cours de leur passage dans le four, selon un profil de température s'échelonnant de 120° C au moins à l'entrée du four jusqu'à 210° C au plus à la sortie du four, des moyens pour récupérer les déchets redensifiés sortant du four, des moyens pour réduire le volume de ces déchets à au moins 25% du volume initial, des moyens pour refroidir les déchets redensifiés et compactés et les transporter dans un broyeur dans lequel on reforme des particules dè déchets redensifiés et finalement des moyens pour envoyer les particules de déchets redensifiés dans un silo de stockage.

9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens pour introduire les déchets dans le four comprennent une excitatrice électromagnétique.

10. Installation selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les moyens pour faire avancer les déchets dans le four comprennent des plateaux vibrants.

11. Installation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que les moyens pour chauffer les déchets comprennent des résistances chauffantes ou des radians infrarouges dont la longueur d'onde varie entre 1,5 et 10 |im.