OA18126A

OA18126A - Process and mechanical device for recycling plastic waste into polyethylene.

Info

Publication number: OA18126A
Application number: OA1201600470
Authority: OA
Inventors: ATANGANA ATEBA Pr; NOUGA BISSOUE Achille Dr; JOUNDA Nadège Nelly M.; MADOP NKEM Manuela M.; Ing. LIBOK Joseph Dr; KANSE ZOA Francis M.
Original assignee: Enset De Douala
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2018-08-02

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé nouveau accompagné d'un dispositif mécanique de recyclage des déchets plastiques en polyéthylène. Ce dispositif se distingue singulièrement des dispositifs mécaniques actuellement utilisés. Il apporte une solution originale au dispositif existant en supprimant l'opération de lavage manuel, de séchage au soleil et de déchiquetage ainsi que le coût énergétique qui constitue un frein pour la production et le développement de l'activité de recyclage.The present invention relates to a new method accompanied by a mechanical device for recycling polyethylene plastic waste. This device is significantly different from the mechanical devices currently used. It provides an original solution to the existing device by eliminating the manual washing, sun drying and shredding operations as well as the energy cost which constitutes a brake on the production and development of the recycling activity.

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF THE INVENTION

La présente invention se rapporte à un procédé nouveau accompagné d’un dispositif mécanique de recyclage des déchets plastiques en polyéthylène.The present invention relates to a new method accompanied by a mechanical device for recycling plastic waste into polyethylene.

Ce dispositif se distingue singulièrement des dispositifs mécaniques actuellement utilisés.This device is significantly different from the mechanical devices currently in use.

Selon la pratique actuelle dans le procédé mécanique, par ailleurs procédé le plus pratiqué par les recycleurs en raison de sa rapidité et de son coût, les plastiques, en raison de la nature des machines sont triés, lavés, séchés, broyés et fondus, pour fabriquer un produit fini commercialisable, qui pourra être également recyclé après usage. Les granulés produits devant être conformes à la norme ISO 1872.According to current practice in the mechanical process, which is also the most popular process among recyclers due to its speed and cost, plastics, due to the nature of the machines, are sorted, washed, dried, crushed and melted to produce a marketable finished product, which can also be recycled after use. The granules produced must comply with ISO 1872.

Les dispositifs et procédés actuels ont toujours été confrontés aux difficultés liées à la légèreté des déchets plastiques et de leur volume qui complique la logistique particulière de leur ramassage, transport, nettoyage et séchage, toute chose qui compromet sérieusement la rentabilité de l’activité.Current devices and processes have always faced difficulties related to the lightness of plastic waste and its volume, which complicates the specific logistics of its collection, transport, cleaning and drying, all of which seriously compromise the profitability of the activity.

En effet, les machines actuellement utilisées exige une importante main d’œuvre, ce qui impacte sur le processus général de recyclage. Par ailleurs, le séchage des sachets plastiques au soleil ne les empêchent pas de transpirer et d’endommager la machine une fois dans le déchiqueteur. En outre, en raison de la nécessité des opérations de lavage manuel et de séchage, le processus est considérablement ralenti et abaisse le niveau de l’offre par rapport à la demande. Sans solution d’amélioration, seules l’importation ou la multiplication desdites machines pourraient combler l’écart entre l’offre et la demande. Pour ce qui est de la multiplication des machines, elle serait problématique en raison du coût des machines.Indeed, the machines currently used require significant labor, which impacts the overall recycling process. Furthermore, drying plastic bags in the sun does not prevent them from sweating and damaging the machine once in the shredder. Furthermore, due to the need for manual washing and drying operations, the process is considerably slowed down and lowers the level of supply compared to demand. Without an improvement solution, only the importation or multiplication of said machines could bridge the gap between supply and demand. As for the multiplication of machines, it would be problematic due to the cost of the machines.

A côté de ces limites mécaniques, il y a les difficultés liées au déficit électrique qui peut rendre instable la tension électrique avec un effet conséquent sur la température de la granulation ; la lame ne parvenant plus à couper, l’on obtient des molles.Besides these mechanical limits, there are the difficulties linked to the electrical deficit which can make the electrical voltage unstable with a consequent effect on the granulation temperature; the blade no longer being able to cut, we obtain soft edges.

En outre, la robustesse des machines et leur grand nombre augmentent la quantité du travail dû à une occupation irrationnelle de l’espace.In addition, the robustness of the machines and their large number increase the amount of work due to an irrational occupation of space.

La présente invention apporte en effet, une solution originale au dispositif existant (fig. 1), aussi bien au niveau de la structure mécanique que du procédé de recyclage. Plus spécifiquement, la présente invention intègre un appareil densifieur qui vient en remplacement du déchiqueteur et permet de résoudre les difficultés inhérentes aux procédés et dispositifs existants.The present invention provides an original solution to the existing device (fig. 1), both in terms of the mechanical structure and the recycling process. More specifically, the present invention integrates a densifying device which replaces the shredder and makes it possible to resolve the difficulties inherent in existing processes and devices.

De prime abord, le dispositif mis en place permet d’éliminer une étape importante dans la procédure de recyclage mécanique ; il s’agit du séchage des plastiques, ce qui, de fait, permet de réduire de manière considérable le coût et la durée du procédé.First of all, the system implemented eliminates an important step in the mechanical recycling process: drying the plastics, which in fact considerably reduces the cost and duration of the process.

La présente invention supprime également l’essorage manuel.The present invention also eliminates manual wringing.

Enfin, elle peu coûteuse en énergie et moins longue.Finally, it is energy efficient and less time consuming.

Le principe du nouveau procédé consiste dans la densification des films plastiques à travers la compression de la matière au moyen d’un densifieur.The principle of the new process consists of the densification of plastic films through the compression of the material using a densifier.

Le schéma de principe du nouveau procédé de recyclage des sachets plastiques en polyéthylène se présente ainsi qu’il suit :The basic diagram of the new process for recycling polyethylene plastic bags is as follows:

- Lavage ;- Washing;

- Tri manuel ;- Manual sorting;

- Densification ;- Densification;

Granulation.Granulation.

Dans le nouveau dispositif, les sachets plastiques en polyéthylène sont triés par catégorie et par couleur ; les plastiques de la même catégorie et de la même couleur sont envoyés au densifieur, un appareil constitué d’un moteur à brides de 38 chevaux environ, une cuve cylindrique de diamètre 18mm environ et de hauteur 20mm environ, percé dans son fond et équipé d’une hélice à couteau tournant à la vitesse de 3000 tr/min (voir fig 2) —27. Lors de leur passage dans cette machine, la matière est lavée et séchée par la friction, déchiquetée, échauffée et étirée ; la chaleur produite par la coupe l’amenant près de son point de fusion. Cet échauffement provoque un ramollissement de la matière, ce qui entraîne sa rétractation, puis la densification sous forme de petites boulettes dures appelées flocons de films plastiques en polyéthylène. Ensuite, le passage de l'état comprimé à l’état de flocon est obtenu grâce à un apport en eau de température d’environ environnant les 25°C.In the new device, polyethylene plastic bags are sorted by category and color; plastics of the same category and color are sent to the densifier, a device consisting of a flanged motor of about 38 horsepower, a cylindrical tank of about 18mm diameter and about 20mm height, pierced in its bottom and equipped with a blade propeller rotating at a speed of 3000 rpm (see fig 2) —27. As they pass through this machine, the material is washed and dried by friction, shredded, heated and stretched; the heat produced by the cutting brings it close to its melting point. This heating causes the material to soften, which leads to its shrinkage, then densification in the form of small hard pellets called polyethylene plastic film flakes. Then, the transition from the compressed state to the flake state is obtained thanks to a supply of water at a temperature of approximately 25°C.

Les flocons de films plastiques en polyéthylène ainsi obtenus sont par la suite introduits dans une granulatrice où ils sont entraînés par un vice sans fin dans le fourreau à une température proche de leur température de fusion jusqu’à la sortie. A la sortie du fourreau, la matière se présente sous forme de fibre ; elle est refroidie par un ventilateur et découpée par un couteau mobile. Les graines découpées sont aussitôt projetées dans le silo où ils sont refroidis et acheminés dans le bac de réception de granulés.The resulting polyethylene plastic film flakes are then fed into a granulator where they are drawn by an endless conveyor into the sheath at a temperature close to their melting point until they reach the outlet. At the outlet of the sheath, the material is in the form of fiber; it is cooled by a fan and cut by a moving knife. The cut seeds are immediately projected into the silo where they are cooled and conveyed into the granule receiving bin.

Le prototype de broyeur des thermoplastiques est composé d’une cuve cylindrique à deux compartiments ajustés l’un sur l’autre. Le compartiment supérieur dispose d’un couvercle percé d’un trou de section circulaire à son sommet, pour permettre l’introduction des déchets plastiques. Le compartiment inférieur est équipé de trois couteaux radiaux intérieurs fixés à 50mm de sa base ; ces trois couteaux sont équiangulairement répartis. Deux autres couteaux sont fixés sur un arbre coaxial avec la cuve, et entraîné en rotation par un moteur électrique grâce à un système poulies et courroies. La distance axiale entre les couteaux mobiles et les couteaux fixes est de quelques millimètres. Le broyage se fait par le frottement résultat du passage répété des déchets plastique entre les couteaux fixes et les couteaux mobiles. Au bout d’un certain temps, les déchets plastiques deviennent pâteux à cause de l’élévation de la température due au frottement à travers les couteaux ; on introduit alors de l’eau dans la cuve à travers le même orifice supérieur, ce qui rend la pâte solide, permettant aux mêmes couteaux de la découper en granulés. Les granulés obtenus présentent les meilleures propriétés chimiques et sont prêts à être réutilisés au même titre que la matière première. Cette qualité a un impact environnemental non négligeable, la nécessité de fabriquer de nouveaux plastiques se trouvant considérablement amoindrie.The prototype thermoplastics crusher consists of a cylindrical tank with two compartments fitted one on top of the other. The upper compartment has a lid pierced with a circular section hole at its top, to allow the introduction of plastic waste. The lower compartment is equipped with three internal radial knives fixed 50mm from its base; these three knives are equiangularly distributed. Two other knives are fixed on a shaft coaxial with the tank, and driven in rotation by an electric motor thanks to a system of pulleys and belts. The axial distance between the moving knives and the fixed knives is a few millimeters. Crushing is done by the friction resulting from the repeated passage of plastic waste between the fixed knives and the moving knives. After a certain time, the plastic waste becomes pasty due to the rise in temperature due to friction across the knives; water is then introduced into the tank through the same upper hole, which makes the paste solid, allowing the same knives to cut it into granules. The resulting granules have the best chemical properties and are ready to be reused in the same way as the raw material. This quality has a significant environmental impact, as the need to manufacture new plastics is significantly reduced.

La machine permettant de réaliser ce recyclage comprend : un arbre sur lequel est montée une broche (disque porte couteaux mobiles) à son extrémité supérieure et une poulie trapézoïdale à double gorge à son extrémité inférieure. L’arbre est guidé en rotation par deux roulements à billes à gorges profondes, montés dans le moyeu encastré en bas du châssis. Une cuve à deux étages coaxiaux avec l’arbre est encastrée au-dessus du châssis; elle porte à l’intérieur de son étage inférieur à 50mm de sa base, trois couteaux horizontaux fixes équiangulairement répartis. L’étage inférieur de la cuve est également muni d’un bec d’évacuation des granulés thermoplastiques, tandis que l’étage supérieur comporte : une alimentation en eau, une évacuation des gaz chauds et un bouchon permettant l’alimentation de la machine en déchets thermoplastiques pour le recyclage.The machine for carrying out this recycling comprises: a shaft on which a spindle (moving knife-carrying disc) is mounted at its upper end and a double-groove trapezoidal pulley at its lower end. The shaft is guided in rotation by two deep-groove ball bearings, mounted in the hub embedded at the bottom of the chassis. A two-stage tank coaxial with the shaft is embedded above the chassis; it carries, inside its lower stage, 50mm from its base, three equiangularly distributed fixed horizontal knives. The lower stage of the tank is also equipped with a spout for discharging thermoplastic granules, while the upper stage includes: a water supply, a hot gas discharge and a plug allowing the machine to be fed with thermoplastic waste for recycling.

Un moteur électrique à environ 3000tr/min ou plus, commande la machine à travers un système poulies et courroies, sans réduction.An electric motor at about 3000 rpm or more drives the machine through a system of pulleys and belts, without reduction.

La broche montée à l’extrémité supérieure de l’arbre porte deu^g diamétralement opposés, décalés des couteaux fixes d’environs 5 mm l ^mobiles AThe spindle mounted at the upper end of the shaft carries two diametrically opposed, offset fixed knives of approximately 5 mm.

Les déchets thermoplastiques à recycler étant introduits dans la cuve, et le moteur électrique mis en marche, l’arbre tournant à 3000 tr/min entraîne les couteaux mobiles qui se mettent à broyer les thermoplastiques en les frottant contre les couteaux fixes. Les thermoplastiques deviennent pâteux et avant d’atteindre l’état liquide, on introduit de l’eau dans la cuve, ce qui solidifie la pâte thermoplastique, laquelle est découpée en granulées au passage entre les couteaux mobiles et les couteaux fixes. Les granulés ainsi découpés, sont évacués à travers le bec.Once the thermoplastic waste to be recycled is introduced into the tank and the electric motor is started, the shaft rotating at 3000 rpm drives the moving knives which begin to grind the thermoplastics by rubbing them against the fixed knives. The thermoplastics become pasty and before reaching the liquid state, water is introduced into the tank, which solidifies the thermoplastic paste, which is cut into granules as it passes between the moving knives and the fixed knives. The granules thus cut are discharged through the spout.

Claims

1- The present invention relates to a method for recycling polyethylene plastic waste through a particular mechanical device into which previously washed and undried plastic waste is introduced.

2- Method according to claim 1 characterized in that the device put in place excludes the drying operation and that the recycled plastics retain properties almost identical to the original properties;

3- Device according to claim l characterized in that it comprises a shaft on which a spindle is mounted at its upper end, a double-groove trapezoidal pulley at its lower end, a tank with two coaxial stages with the shaft embedded above a frame, three fixed horizontal knives equiangularly distributed, a discharge spout at the lower stage of the tank and at the upper stage a water supply, a hot gas discharge and a plug allowing the machine to be supplied with thermoplastic waste for recycling, all driven by a motor operating at approximately 3000 revolutions per minute through a pulley and belt system, without reduction.

4- Shaft according to claim 3 characterized in that it is guided in rotation by two deep groove ball bearings, mounted in a hub embedded at the bottom of the chassis.

5- Device according to claims 1 and 3 characterized in that the two compartments or stages of the cylindrical tank are adjusted one on the other.

6- Device according to claims 1 and 3, characterized in that the three internal radial knives are fixed approximately 50 mm from the base of the tank;

7- Device according to claims 1 and 3 characterized in that it comprises two other movable knives fixed on a shaft coaxial with the tank and driven in rotation by an electric motor using a pulley and belt system;

8- Device according to claims 1, 3, 6 and 7 characterized by the small nature of the axial distance between the movable knives and the fixed knives such that by the friction of the waste through the knives of the device causing a rise in temperature, the waste is crushed and becomes pasty;

9- Method according to claim 1 characterized in that water is poured onto the pasty waste of claim 8, to make the paste solid so that the knives can cut it into granules.

10- Device according to claims 1, 3, 6, 7 and 8 characterized in that it has a spout allowing the evacuation of the cut granules.