CONCEPTION POUR LE RECYCLAGE

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1 Page : 1/7 CONCEPTION POUR LE RECYCLAGE Aujourd hui, les ressources de notre planète sont surexploitées, et l influence de l activité humaine sur l environnement n est plus acceptable. Il en résulte les menaces de dérèglement climatique que nous connaissons tous, et qui doivent nous inciter à la prudence. Ainsi, nous devons d une part mieux utiliser les matériaux, d autre part être capable des les réutiliser ou du moins les valoriser lorsque le produit est en fin de vie. L'industrie de la plasturgie est de plus en plus sollicitée pour développer le recyclage au travers de nouvelles législations. Par conséquent, de nouvelles responsabilités incombent aux concepteurs. Il n est plus suffisant de considérer le design, la réduction des coûts, la sécurité et la fonctionnalité ; nous devons maintenant considérer le recyclage et la valorisation des produits en fin de vie. Méthode de recyclage Réutilisation du produit Déchetterie traditionnelle Traitement des déchets Recyclage mécanique Recyclage en matériaux de base Valorisation énergétique Commentaires Le produit est conçu de façon à pouvoir être utilisé plusieurs fois. Par exemple : les bouteilles consignées Les déchets sont utilisés comme matériaux de remblai sur des terrains vagues où il peut rester indéfiniment. Cette solution n est pas écologique. Les remblais sont généralement impopulaires et leur coût est croissant. Les déchets sont pré-traités afin de réduire les volumes et de retirer les composants polluants avant d utiliser les déchets comme matériaux de remblai. Les plastiques sont triés, nettoyés, et re-transformé en granulés afin de produire des nouveaux produits par les procédés traditionnels. Les déchets sont décomposés en composés chimiques élémentaires, permettant ensuite la synthèse de nouveaux produits chimiques, comme des matières plastiques par exemple. Les déchets sont brûlés dans des conditions contrôlées afin de produire de l énergie. Les matières plastiques ont un pouvoir calorifique supérieur au charbon. Ce procédé convient aux mélanges de plastiques de faible valeur et aux plastiques souillés. Ce tableau présente les méthodes de recyclage et de valorisation couramment utilisées pour les matières plastiques. Cependant, les solutions de remblai ne sont plus acceptables et la réutilisation de produit ne peut s appliquer que dans quelques cas. La conversion énergétique devient ainsi l ultime recours. Le recyclage des matières plastiques implique en générale des volumes de matière collectée importants pour devenir intéressants. Le recyclage mécanique est le plus probable pour la plupart des produits en thermoplastique, mais celui-ci ne devient réaliste qu à partir d un certain volume de matière collecté. Tout cela a un certain nombre de conséquences pour des concepteurs.

2 Page : 2/7 Identification des matières plastiques La première chose est la nécessité d'identifier les plastiques en fin de vie pour en faciliter le tri. La méthode la plus simple pour identifier les matières plastiques consiste à utiliser des sigles comme définis par la Society of Plastic Engineers (SPI) : Polyéthylène Téréphtalate Autres sigles : PET, PETP Polyéthylène Haute Densité Autre sigle : PEhd Polychlorure de Vinyle Autre sigle : PVC Polyéthylène Basse Densité Autre sigle : PEbd Polypropylène Polystyrène Ce code était à l'origine destiné aux emballages, ainsi les 7 familles de polymères ici utilisées identifient seulement les matières plastiques les plus usuelles pour ce genre de produits. Le symbole graphique du matériau doit être accompagné de son abréviation, située en dessous du symbole, et/ou du numéro d identification, situé à l intérieur du symbole. Lorsque la matière plastique ne figure pas parmi celles répertoriées dans le tableau, le chiffre 7 sera utilisé, avec l abréviation O (pour «Other») ou sans abréviation. Cela concerne : - les matières plastiques non répertoriées (ex : Polyamide - PA) - les complexes plastiques (multicouche et multi matière, et non des alliages), uniquement composés de matière plastique, et pour lesquels il est impossible de déterminer si une matière plastiques est nettement majoritaire (plus de 50%) par rapport aux autres. Notes : - La norme DIN et les spécifications SPI sont basées sur les mêmes numérotations. - La norme NF ISO spécifie une codification différente, plus détaillée, pour l identification des produits en matières plastiques. Des inserts de moule standard sont maintenant proposés par les fournisseurs d élément standard de moule. Voir : Hasco, rabourdin

3 Page : 3/7 Recyclage mécanique Reconsidération des choix matière Le recyclage mécanique consiste à broyer des pièces plastiques, pour en refaire des granulés. L identification des matière plastique facilite le tri des polymères, afin d éviter des mélanger des polymères de différente nature. Certaines matières plastiques peuvent être complètement incompatibles si elles sont mélangées entre elles. Les propriétés physiques de l alliage de polymères obtenu pourraient devenir désastreuses de rendre cet alliage inutilisable. La compatibilité des matières plastiques peut être résumé dans le tableau ci-dessous : Cette notion de compatibilité peut être prise en compte dès la conception du produit. Il est en effet intéressant, pour faciliter le recyclage, de n utiliser que des matières compatibles pour l ensemble du produit. Bien sûr, le meilleur mélange emploierait seulement un seul type de polymère. Mais il est souvent très difficile

4 Page : 4/7 d utiliser la même matière plastique pour toutes les pièces d un même produit. Chaque pièce a en effet sa propre spécificité, justifiant l emploi d une matière plastique bien précise. Lors du choix d une matière plastique, nous avons pour habitude de considérer les notions de coût matière et les caractéristiques matières (mécanique, optique, thermique, chimique ). Une nouvelle notions devient de plus en plus importante dans le choix matière : la compatibilité entre les différentes matières du produit, afin de faciliter son recyclage en fin de vie. Si le concepteur prend soin de n utiliser que des matières plastiques compatibles entre elles, les opérations de démontage et de tri peuvent être supprimées. Le recyclât alors produit par ces matières compatibles formera un alliage de polymère. Cependant, cela ne doit pas suggérer que ces matières peuvent simplement être mélangée dans le fourreau d une presse à injecter. La fabrication de tels alliages nécessite en général l utilisation d une compoundeuse, et souvent, l ajout d additif tels que des agents compatibilisants. En conséquence, les thermoplastiques seront préférés aux thermodurcissables, et les matières «polyvalentes» seront préférées aux Compoundeuse mise à disposition par le Groupe ISPA matières très spécifiques, peu courantes. Ce principe peut être observé dans l industrie automobile, où les mousses de polyuréthane réticulé ont été remplacés par des thermoplastiques. De la même façon, le principe de la matière polyvalente est démontré par l apogée du polypropylène dans l automobile. Aussi bien utilisés pour des boucliers, des tapis de sols, des revêtements, les polypropylènes représentent maintenant une part très importante des pièces plastiques d un véhicule. La conception des ampoules illustre le principe de compatibilité. Auparavant, les différents matériaux employé dans une ampoules rendait sont recyclage trop cher et peu intéressant. Désormais, l idée consiste à concevoir des ampoules avec des matériaux issus de la même famille, comme les polycarbonates. La bulle, le réflecteur et le diffuseur peuvent être produits en polycarbonate, tandis que l embase peut être réalisée dans un alliage d ABS/PC, ou en PBT. Une fois les pièces métalliques séparées, la totalité des pièces plastique peut être re-broyée pour former nouvel alliage, qui sera lui-même ré utilisé pour produire des embases d ampoule. La compatibilité est également la raison de l'augmentation de la part d ABS dans l ensemble d un véhicule automobile. Le tableau de compatibilité montre que l ABS est parfaitement compatible avec de nombreux thermoplastiques, et qu il peut tolérer la plupart des autres thermoplastiques en quantité limité. A l inverse, la compatibilité du PVC est très restreinte, et il n est pratiquement plus utilisé dans les véhicules automobiles.

5 Page : 5/7 Reconsidération des choix techniques Lorsque le produit étudié est composé de plusieurs pièces, nous pouvons également améliorer sa recyclabilité en minimisant l emploi de pièces «non-plastiques», qui nécessitent d être retirées avant recyclage. Ces pièces en questions sont : les vis métalliques, les peintures, la métallisation, les inserts laitons, etc Nous devons commencer par reconsidérer les méthodes d assemblage des pièces plastiques, avec différents objectifs. - faciliter le démontage des pièces plastiques incompatibles. Par exemples les pièces clipsées, serrées, ou même vissées sont facilement démontables, à l inverse des pièces soudées peuvent être évités. (ci-dessous un tableau de choix des techniques d assemblage) - interdire certains procédés de décoration faisant intervenir des composés non recyclables (métallisation ) - rendre possible le démontage des pièces non recyclables. Par exemple : éviter - l emploi des inserts métallique dans les pièces plastiques, sauf si son démontage. es rendu possible Lorsque l emploi de pièces non recyclables et non démontables est incontournable, nous devons alors tenter de les regrouper dans un même sous-ensemble qui sera lui non recyclable, mais qui compromettra pas le recyclage des autres sous ensembles. Zone détachable autour du bossage. L effet levier arrache le bossage plastique l insert laiton, la vis et la carte électronique.

6 Page : 6/7 Reconsidération des procédés de fabrication L une des façons les plus efficaces pour avenir en faveur de l environnement consiste à réduire les quantités de matière plastique. Les procédés d injection assisté gaz (GAIM) ou plus récemment le procédé d injection assisté eau (WAIM) permettent de réduire les volume matières en créant des pièces creuses. Une autre méthode consiste à créer des pièces structurelles, avec une mousse rigide au cœur de la matière et une peau compacte en surface. Par exemple, le procédé de moussage Mucell permet d obtenir des mousses micro cellulaires. Alors que cette méthode s applique plus facilement à des pièces minces, les procédés d injection assistés eau et gaz s appliquent préférentiellement à des pièces dont les parois sont plus épaisses. Ces procédés peuvent aussi permettrent dans certains cas d améliorer la résistance mécanique des pièces, tout en réduisant les quantités de matière plastique. Autre conséquence, la part du coût matière dans le coût total de la pièce est moindre, et nous sommes moins dépendant les fluctuations des prix de matières premières. Plus simplement, il est aussi possible d optimiser les épaisseurs matières en utilisant le procédé d injection traditionnel, chose qui est rarement étudiée dans les bureaux d étude! Les épaisseurs matières sont souvent définies de façons assez incertaines (selon l expérience du concepteur et du mouliste ). Les critères alors retenus sont : la résistance mécanique de la pièce (résistance aux choc, rigidité ), et la facilité d injection (minimisation de la pression d injection, réduction de la déformation de la pièce ). Les épaisseurs de paroi peuvent être optimisées du point de vu «process injection» en systématisant les analyses rhéologiques. La simulation permet notamment d optimiser le nombre et la localisation des points d injection afin de réduire les longueurs d écoulement dans la cavité. A noter que l utilisation de «canaux chauds» permet aussi de réduire les longueurs d écoulement tout en réduisant les déchets plastiques (carottes d injection). La simulation peut aussi permettre de sélectionner le grade matière dont les propriétés d écoulement seraient plus favorables. Par exemple, certains fournisseurs automobile n hésitent pas à rectifier les plans de joint des moules afin de réduire les épaisseurs matières au minimum, selon la puissance de la presse utilisée. Si les propriétés mécaniques s en trouvent altérées, il est toujours possible de nervurer la pièce pour les renforcer aux endroits souhaités.

7 Page : 7/7 Pour aller plus loin Society of Plastic Engineers (SPI) : Codes.pdf Hasco : Beschr DGBF.pdf rabourdin : GAIM : WAIM : Mucell : Equipments ISPA (compoundeuse): Tangram Technology :