FR3146820A1

FR3146820A1 - Procédé de recyclage de matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés

Info

Publication number: FR3146820A1
Application number: FR2302648A
Authority: FR
Inventors: André GASTEL Daniel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-03-21
Filing date: 2023-03-21
Publication date: 2024-09-27

Abstract

Procédé de recyclage de matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés L’invention porte principalement sur un procédé de recyclage de matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés, lesquels produits laminés présentent une épaisseur réglable par délitage issue d’un empilement alterné de feuilles et de couches d'un matériau adhésif, chaque feuille présentant une résistance intrinsèque au déchirement, et chaque couche de matériau adhésif reliant l'une à l'autre deux feuilles adjacentes de l'empilement par une force de liaison plus faible que la résistance des feuilles au déchirement, ce dont il résulte que chaque feuille peut être détachée de l'empilement sans se déchirer, le procédé de recyclage étant essentiellement caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes de : récupération desdits matériaux concomitamment ou ultérieurement à la fabrication des produits laminés, compression des matériaux récupérés, ettraitement thermique des matériaux compressés à une température supérieure à 500°C.

Description

Procédé de recyclage de matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés

L'invention s’inscrit dans le domaine des produits laminés et plus particulièrement dans le domaine des cales pelables.

ART ANTERIEUR ET INCONVENIENTS DE L’ART ANTERIEUR

Plus précisément, le contexte de l’invention concerne un produit laminé présentant une épaisseur réglable par délitage, ce produit comprenant un empilement alterné de feuilles et de couches d'un matériau adhésif, chaque feuille présentant une résistance intrinsèque au déchirement, et chaque couche de matériau adhésif reliant l'une à l'autre deux feuilles adjacentes de l'empilement par une force de liaison plus faible que la résistance des feuilles au déchirement, ce dont il résulte que chaque feuille peut être détachée de l'empilement sans se déchirer.

Des produits de ce type sont connus de l'art antérieur, et sont notamment utilisés comme cales de réglage pour des ensembles mécaniques. Ces ensembles présentent généralement des jeux importants en certains points, résultant de la combinaison des tolérances de fabrication. Ces jeux sont compensés en insérant des cales. L'épaisseur de ces cales est ajustée en retirant les feuilles supérieures ou inférieures une à une, jusqu'à ce que l'épaisseur recherchée soit atteinte.

Les feuilles sont généralement des feuilles métalliques, par exemple à base d’aluminium, d’acier inoxydable, d’acier au carbone, de laiton ou de titane.

De façon connue, on prépare une solution liquide de résine non polymérisée dans un solvant, on enduit plusieurs feuilles avec ladite solution liquide de façon à constituer un film de résine sur au moins une face de feuille et on empile les feuilles de façon à les séparer les unes des autres par ledit film de résine. On amène alors la résine à un état de polymérisation qui confère à la cale une force de liaison entre feuilles qui est plus faible que la résistance des feuilles au déchirement, ce dont il résulte que chaque feuille peut être détachée de l'empilement sans se déchirer. La polymérisation peut être réalisée par chauffage sous presse à une température et pendant un temps déterminé selon les propriétés souhaitées du produit laminé, notamment en termes de pelabilité. Le produit laminé est enfin usiné ou découpé.

Le matériau adhésif est généralement un matériau polymérisable à base de monomères ou d’oligomères de type époxy, phénolique, vinyle ester, vinylique, acrylique ou autres, qui permettent l’obtention d’un thermoplastique ou d’un thermodurcissable par réticulation. On choisit de préférence un thermodurcissable pour ses caractéristiques de dureté dans les montées en température comme plus particulièrement une résine époxy.

Néanmoins, l’utilisation de ces matériaux pour préparer un tel produit laminé présente un impact environnemental non négligeable, notamment en ce qui concerne les difficultés de recyclage.

Ces difficultés de recyclage portent plus particulièrement sur les matériaux formant déchets de fabrication tels que les rebuts, les chutes, les copeaux et les poussières qu’il n’est actuellement pas possible de valoriser et/ou recycler, en particulier au regard de la présence des résines utilisées. Il en est de même pour un autre matériau formant déchet de fabrication qu’est l’huile de coupe utilisée lors de l’usinage du produit laminé.

OBJECTIF DE L’INVENTION

L’invention vise ainsi à proposer un procédé permettant de pallier les difficultés de recyclage précédemment évoquées.

À cet effet, le procédé de recyclage de matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés de l’invention est essentiellement caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes de :

récupération desdits matériaux concomitamment ou ultérieurement à la fabrication des produits laminés,
compression des matériaux récupérés, et
traitement thermique des matériaux compressés à une température supérieure à 500°C.

Les produits laminés visés présentent une épaisseur réglable par délitage issue d’un empilement alterné de feuilles et de couches d'un matériau adhésif, chaque feuille présentant une résistance intrinsèque au déchirement, et chaque couche de matériau adhésif reliant l'une à l'autre deux feuilles adjacentes de l'empilement par une force de liaison plus faible que la résistance des feuilles au déchirement, ce dont il résulte que chaque feuille peut être détachée de l'empilement sans se déchirer.

Le procédé de l’invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :

les matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés sont des rebuts de fabrication et/ou des chutes et/ou des copeaux et/ou des poussières et/ou des résidus d’huile de coupe
l’opération de traitement thermique est portée à une température comprise entre 500 et 1500 °C.
l’opération de traitement thermique est menée pendant une durée comprise entre 1 et 10 heures.
le matériau adhésif est un polymère thermodurcissable.
le matériau adhésif est une résine époxy ou une résine acrylique.
la résine epoxy est une résine epoxy en phase aqueuse.
chaque feuille de l’empilement est métallique.
alternativement,chaque feuille de l’empilement est un substitut de papier à base de poudre minérale naturelle et de polymère.
chaque feuille de l’empilement est du papier de pierre.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous.

La présente invention concerne un procédé de recyclage de matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés lesquels produits laminés présentent une épaisseur réglable par délitage issue d’un empilement alterné de feuilles et de couches d'un matériau adhésif, chaque feuille présentant une résistance intrinsèque au déchirement, et chaque couche de matériau adhésif reliant l'une à l'autre deux feuilles adjacentes de l'empilement par une force de liaison plus faible que la résistance des feuilles au déchirement, ce dont il résulte que chaque feuille peut être détachée de l'empilement sans se déchirer.

Il a été découvert, dans le cadre de l’invention, qu’en portant ces matériaux à des températures supérieures à 500°Cla disparition du matériau adhésif permettait d’assurer le recyclage de ces matériaux.

Dans le cadre de l’invention, les feuilles peuvent être métalliques, par exemple, de façon non limitative, à base d’aluminium, d’acier inoxydable, d’acier au carbone, de laiton ou de titane.

Également dans le cadre de l’invention, les feuilles peuvent être un substitut de papier qui est connu sous le nom de papier de pierre. Il s’agit d’une feuille qui est blanchie par une charge minérale de carbonate de calcium.

Plus précisément, le papier de pierre est substantiellement obtenu en mélangeant une charge de poudre minérale naturelle avec un polymère.

A titre d’exemple, la poudre minérale naturelle, qui est le constituant principal du papier de terre, est préférentiellement du carbonate de calcium mais peut être également seule ou en mélange, à titre d’exemple, de la poudre de charbon pulvérisé, du sulfate de calcium, de la poudre de silice ou encore de la poudre de craie.

On préfère le carbonate de calcium qui est disponible en quantité naturelle quasiment inépuisable et se présente comme un déchet de carrière qui ne nécessite pas de procédé d’extraction.

Le polymère est préférentiellement du polyéthylène haute densité, mais peut être également du polypropylène, de l’acide polylactique ou du polypropylène seul ou en mélange.

On préfère le polyéthylène haute densité (HD-PE) qui peut à titre d’exemple être élaboré à partir de déchets de canne à sucre.

Concernant le matériau adhésif, il peut s’agir d’un polymère thermodurcissable qui peut être une résine acrylique, une résine epoxy en phase non aqueuse ou une résine epoxy en phase aqueuse.

Les produits laminés présentent une épaisseur réglable par délitage sont, de façon connue, fabriqués de la façon suivante.

Les feuilles soit métalliques, soit de papier de pierre, sont découpées aux dimensions souhaitées.

On réalise un encollage des feuilles sur une face avec le polymère thermodurcissable tel que précédemment défini.

L'opération d'encollage est faite par tout type d'encolleuse, pulvérisation au moyen d'une buse ou d'un pistolet, par application au rouleau manuel, par impression sur machine de type offset, ou encore par trempage de la feuille dans un bain de matériau adhésif.

Le polymère thermodurcissable constitue après son traitement de réticulation du monomère en polymère un matériau adhésif, sa quantité et son traitement étant choisis et adaptés de telle sorte que la force de liaison liant deux feuilles adjacentes est plus faible que la résistance de ces feuilles au déchirement, ce dont il résulte que chaque feuille peut être détachée de l'empilement sans se déchirer.

Des adjuvants sont ajoutés, dans certains cas, à la résine. Ces adjuvants peuvent comprendre des durcisseurs pour conférer au produit laminé des caractéristiques.

Les feuilles encollées subissent enfin une opération de polymérisation finale sous pression. Cette opération consiste à disposer les feuilles en pile, entre deux supports plans parallèles, ces supports étant pressés l'un contre l'autre à température ambiante ou à chaud dans une presse chauffante pendant une durée prédéterminée de façon à ce que la résine polymérise.

Cette opération doit conférer au produit laminé les qualités mécaniques recherchées de parallélisme, de planéité, de cohésion et de pelabilité.

Les supports plans sont constitués de deux plateaux d'acier calibrés de forte épaisseur, par exemple 50 mm. Les plateaux sont traversés en périphérie par des tiges filetés ou des vis, sur lesquels un serrage est appliqué.

La polymérisation est menée avec des cycles de température compris entre 60 et 180°C. Dans le cas l’utilisation de papier de pierre, la température de polymérisation peut être portée jusqu’à 60°C car les modifications de propriété du papier de pierre à cette température confèrent au produit laminé obtenu les caractéristiques requises. Dans le cas de l’utilisation de feuilles métalliques, la température de polymérisation est comprise entre 120 et 180°C.

Enfin, le produit laminé est usiné ou découpé si nécessaire aux dimensions adéquates, pour qu'il ait, dans le plan des feuilles, les bonnes formes et dimensions. L’usinage implique l’utilisation d’huile de coupe polluante qui n’est pas recyclable.

La fabrication du produit laminé génère la production de copeaux et de poussières. L’usinage et le découpage du produit laminé génèrent par ailleurs la production de chutes. L’usinage génère en outre des résidus d’huile de coupe. La fabrication du produit laminé peut enfin donner lieu à la production de rebuts non conformes à la structure ou aux propriétés visées. Tous ces matériaux de déchets de fabrication contiennent, en plus du matériau constitutif des feuilles, des résidus de résines qui sont difficilement recyclables.

Le procédé de l’invention prévoit la récupération de ces matériaux formant déchets, à savoir notamment mais de façon non limitative les rebuts, les chutes, les copeaux, les poussières et les résidus d’huile de coupe. Cette récupération peut s’effectuer concomitamment à la fabrication des produits laminés ou ultérieurement, lors des opérations de nettoyage par exemple.

Pour ce faire, ces matériaux formant déchets sont récupérés puis compressés dans une presse prévue à cet effet et connue de l’homme du métier.

On obtient des balles de matériaux de masse d’environ 10 à 20 kilogrammes.

Ces balles sont ensuite traitées thermiquement à des températures supérieures à 500 °C, de préférence à des températures comprises entre 500 et 1000°C, possiblement entre 1000 et 1500 °C. Compte tenu du fait que le point de combustion moyen des résines utilisées est de 300 °C, les températures précédemment mentionnées permettent de faire disparaître les résines. Il en est de même pour les résidus d’huile de coupe qui disparaissent à ces températures.

Le traitement thermique peut être par exemple réalisé dans un four électrique.

La durée du traitement thermique est comprise entre 1 à 10 heures.

On obtient alors des balles de matériaux recyclables. Ces balles pourront par exemple être ensuite fondues dans un cubilot ou un haut fourneau pour être utilisé dans toute application nécessitant l’emploi de ces métaux.

Selon un exemple de réalisation, des chutes de produit laminé sont soumis à une presse à paquets à couvercle (PCC) puis soumis à une température comprise entre 500 et 1000°C pendant une durée de traitement comprise entre 1 et 3 heures.

Claims

Procédé de recyclage de matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés, lesquels produits laminés présentent une épaisseur réglable par délitage issue d’un empilement alterné de feuilles et de couches d'un matériau adhésif, chaque feuille présentant une résistance intrinsèque au déchirement, et chaque couche de matériau adhésif reliant l'une à l'autre deux feuilles adjacentes de l'empilement par une force de liaison plus faible que la résistance des feuilles au déchirement, ce dont il résulte que chaque feuille peut être détachée de l'empilement sans se déchirer, caractérisé en ce que ledit procédé comporte au moins les étapes de :
- récupération desdits matériaux concomitamment ou ultérieurement à la fabrication des produits laminés,
- compression des matériaux récupérés, et
- traitement thermique des matériaux compressés à une température supérieure à 500°C.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matériaux formant déchets de fabrication de produits laminés sont des rebuts de fabrication et/ou des chutes et/ou des copeaux et/ou des poussières et/ou des résidus d’huile de coupe.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’opération de traitement thermique est portée à une température comprise entre 500 et 1500 °C.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce l’opération de traitement thermique est menée pendant une durée comprise entre 1 et 10 heures.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau adhésif est un polymère thermodurcissable.
Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce le matériau adhésif est une résine époxy ou une résine acrylique.
Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la résine epoxy est une résine epoxy en phase aqueuse.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque feuille de l’empilement est métallique.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque feuille de l’empilement est un substitut de papier à base de poudre minérale naturelle et de polymère.
Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque feuille de l’empilement est du papier de pierre.