Le CRITT Matériaux Alsace: Analyse des matières plastiques et développement de procédés de recyclage

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1 Le CRITT Matériaux Alsace: Analyse des matières plastiques et développement de procédés de recyclage Josselin MAYINGI Responsable du Département Polymères

2 UN LABORATOIRE AU SERVICE DES ENTREPRISES DANS LE DOMAINE DE LA PLASTURGIE INNOVATION Apport d une expertise technologique aux industriels ne possédant pas les moyens en interne pour leur développement TRANSFERT DE TECHNOLGIE Développement de procédés, de matières Accompagnement des industriels pour le transfert

3 DES SERVICES POUR REPONDRE A VOTRE BESOIN DISTRIBUTEURS/UTILISATEURS Mise sur le marché PRODUCTEURS Fabrication des grades de matières plastiques TRANSFORMATEURS Fabrication de produits finis RECYCLAGE Réutilisation des déchets FOURNISSEURS Matières premières

4 VERS LA VALORISATION DES DECHETS DE MATIERES PLASTIQUES Matière Plastique = formulation de polymères (mélanges incompatibles), d additifs et de charges Tri des déchets plastiques Recyclage difficile des plastiques mélangés polymères incompatibles Matière première secondaire obtenue par extrusion/granulation Dégradation: oxydation et ruptures de chaînes Propriétés faibles: Mécaniques Thermiques Stabilité Odeurs de produits de dégradation Pollution chimique et physique Ł Qualité (contact alimentaire, application médicale et pharmaceutique) SOLUTIONS du CRITT Matériaux Alsace

5 L EXPERTISE DU CRITT MATERIAUX ALSACE Broyage Collecte Tri des déchets CRITT MATERIAUX ALSACE Lavage, séchage et granulation Commercialisation Utilisation Transformation et régénération Nouvelle matière transformable Mise en forme Nouvelle Matière Plastique

6 UNE INTERVENTION EN TROIS VOLETS ANALYSE ET ESSAIS TEST ET CONTRÔLE VALORISATION

7 ANALYSE ET ESSAIS Chromatographie GPC, GCMS, RMN Spectrométrie FX, ICP Spectroscopie Infrarouge IRTF Microscopie Optique, MEB-EDS Re

8 TEST ET CONTRÔLE Analyse thermogravimétrique ATG-ATD Analyse rhéologique MFI Analyse Thermique DSC Re Essais mécaniques Traction, flexion, choc

9 TRANSFORMATION DES MATIERES PLASTIQUES Malaxeur Extrusion Analyse et tri des déchets WEELIBS Injection Re

10 Procédés de compatibilisation Reformulation des matières plastiques Procédés «batch» R&D Echelle laboratoire Mélangeur de type Haake Procédé continu Pilote Industrialisation Production Extrudeuse bi-vis Mise en forme des matières reformulées et recyclées Presse à injecter

11 Le Recyclage au CRITT Matériaux Alsace 2 sources de matières plastiques à recycler Déchets insuffisamment triés Multi-couches non séparables Problématique: Valorisation des mélanges et multicouches Solutions du CRITT Matériaux Alsace 1) Compatibilisation chimique 2) Compatibilisation mécanique Objectifs Elaborer une nouvelle matière recyclée transformable Améliorer les propriétés des produits recyclés

12 Recyclage du polyamide Problématique Etude de l effet de l incorporation d une matière issu de chutes de production et de produits en fin vie dans une matière vierge. Simulation Une chute de production = 1 cycle extrusion/injection Fin de vie est représentée = 4 cycles extrusion/injection Matière vierge + Compounds ayant subi 1 à 4 cycles extrusion/injection Caractérisation de l évolution des propriétés lors du recyclage Altérations des propriétés Thermiques Mécaniques Baisse de la Tf et de la cristallinité Augmentation de la Tc Comportement fragile au fil des cycles

13 Recyclage du polyamide Solution Reformuler pour améliorer les propriétés des matières recyclées Résultats Ajout d antioxydant et d allongeurs de chaînes Allongeurs de chaînes avec des terminaisons réactives Réaction avec les groupes de fin de chaînes Couplage des chaînes entre elles Augmentation des masses molaires sans réticulation Augmentation de la viscosité Amélioration de la résistance aux chocs Augmentation de l allongement à la rupture des PA renforcés

14 Recyclage de mélanges incompatibles Problématique Films «multicouches» à propriétés barrière associant différentes matières: PEbd, copolymère d éthylène, PA, PET Incompatibilité des polymères: PE/PET/PA/PP Ł Diminution des propriétés du produit recyclé Solution Compatibilisation chimique par ajout d agent chimique Formation de copolymères greffés à l interface des polymères immiscibles Plastiques incompatbles Agents chimiques Réactifs utilisés: PA6, PET ou copolymères fonctionnalisés Mise en forme

15 Recyclage de mélanges incompatibles Problématique Recyclage des bouteilles en PEhd Compatibilisation PE/PP Solution Compatibilisation chimique par ajout d agent chimique Formation de copolymères greffés à l interface des polymères immiscibles Mélange PEhd/PP Monomère(s) + amorceur Réactifs utilisés: Monomères: acrylate / anhydride maléique / Styrène Amorceur: peroxyde Mise en forme Résultats Amélioration des propriétés mécaniques

16 Valorisation de déchets Automobiles

17 Valorisation de déchets Automobiles

18 Recyclage du PVB constituant des verres feuilletés Problématique PVB: colle élastomérique Peu de débouchés pour la valorisation du PVB récupéré lors de la séparation de déchets de verres feuilletés Objectif Proposer des voies de valorisation du PVB recyclé Solution Charges élastomères en renfort de choc dans les matrices thermoplastiques PVB + agent compatibilisant Matrice thermoplastique Mise en forme

19 Recyclage du PVB constituant des verres feuilletés Résultats Propriétés mécaniques attendues Diminution du module d Young Matériau plus flexible Augmentation de l élongation à la rupture Matériau plus ductile Augmentation de la résistance aux chocs Prix des compounds formulés Trouver de nouveaux débouchés pour ces nouveaux matériaux

20 Valorisation de déchets Automobiles

21 Recyclage du fond de coffre Problématique Plaques isolantes Plaque: PP + fibres PET Plaque multicouches PET PP terpolymère Incompatibilité des polymères PP/PET Ł Diminution des propriétés du produit recyclé directement sans compatibilisant Objectif Valoriser des matériaux plastiques multicouches industriels (chutes de production) Obtenir une nouvelle matière homogène valorisable à partir d un produit multicouche industriel

22 Recyclage du fond de coffre Solution Compatibilisation chimique par ajout d agent chimique Formation de copolymères greffés à l interface des polymères immiscibles Mélange de plastiques Monomère(s) + amorceur Réactifs utilisés: Monomère(s): Acrylate / anhydride maléique/ Styrène Amorceur: peroxyde Mise en forme Obtention d un copolymère PP/PET permettant la compatibilité entre PP et PET Compatibilisation de l interface PP/PET Phase PP O Phase PET PP = -C-O- PET

23 Recyclage du fond de coffre Sans compatibilisant PP/PET Avec compatibilisant Images MEB Résultats Obtention d une matière plastique recyclée transformable Amélioration des propriétés mécaniques et résistance au choc Validation de la compatibilité: caractérisation des matériaux recyclés

24 Mélangeur novateur Valorisation d un mélangeur novateur en compatibilisant deux plastiques non miscibles: PP et PET Compatibilisation mécanique Sollicitation en mode élongationnel Echelle R&D procédés «batch» RMX Mélangeur innovant - prototype (G2IP à l Institut Carnot MICA) ICS Laboratoire G2IP A P piston C chambre Cde mélange P A Elément statique

25 Mélangeur novateur Etude des paramètres: vitesse des pistons, nombre de cycle, température 240 C 250 C PP/PET Comportement fragile Comportement viscoélastique Résultats Mise au point de procédés de mélange de matières plastiques usagés de nature différente pour produire de nouveaux matériaux Accès au recyclage de fractions riches en polyoléfines sans avoir à les séparer par polymère

26 CONCLUSION Valorisation des déchets industriels L innovation au service du recyclage Reformulation chimique Compaibilisation physique/mécanique Accès à de nouveaux matériaux polymères Nos moyens Equipement de mise en œuvre Parc d appareil de caractérisation

27 Merci pour votre attention Josselin Mayingi Responsable Département Polymères CRITT Matériaux Alsace Mail: Tel: +33 (0)

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