4 et 5 octobre 2011 - Atelier «Recyclage des produits multi-matières» APPORT DE L EXTRUSION RÉACTIVE POUR LE RECYCLAGE DES PLASTIQUES EN MÉLANGE ET DES PRODUITS MULTI-COUCHES Françoise Guyonnet Responsable Département Polymères CRITT Matériaux Alsace 1
Contexte Recyclage de matières plastiques en mélange 3 origines possibles : Gisements de matières plastiques en mélange Déchets de matières plastiques mal/insuffisamment triés Produits multi-couches / multi-matières non séparables 2
Contexte 1. Regranulation Gisements de matières plastiques en mélange Stratégie 1 : Regranulation directe Minimisation des coûts et des opérations de recyclage Simplification de la ligne de recyclage Ligne de recyclage : Lavage / Séparation / Regranulation Récupération de 2 types de déchets plastiques Plastiques dits lourds ou rigides (flacons, bouteilles, emballages rigides ) Broyage + «déferraillage» Plastiques dits légers ou souples (films, suremballages, films agricoles, sacs plastiques ) Déchiquetage + «déferraillage» + densification Mais problème incompatibilité matières plastiques 3
Contexte 2. Extrusion réactive Faibles propriétés des matières premières secondaires Propriétés mécaniques Fabrication de produits non techniques Compensation par le design : Objets de forte épaisseur Ajout de compatibilisant Utilisation en remplacement du bois ou du béton Avantages : L'EXTERIEUR LES CONTENANTS L'AUTOMOBILE LA MAISON L'ELEVAGE LA ROUTE Meilleure résistance aux milieux agressifs tels que les insectes, les intempéries ou le milieu marin Légèreté Equipements de terrain de jeu, Mobilier urbain Composteurs, Conteneurs et poubelles, bacs à fleurs Tapis de voitures Planchers Pieux (élevages maritimes), Piquets de vigne Barrières, bornes, murs anti-bruit, pavés autobloquants 4
Contexte 2. Extrusion réactive Avec déchets multi-matières/ «toutes matières» Obtention de produits non techniques Obtention produits techniques et possibilités de recyclage iso-fonction Nécessité d une ligne de recyclage plus complexe Etape de tri nécessaire pour obtention de déchets de composition chimique plus homogène / «mono-matière» Ligne de recyclage : Lavage / Séparation / Regranulation MAIS difficultés persistantes : Gisements de déchets de matières plastiques mal/insuffisamment triés Produits multi-matières / multi-couches non séparables Déchets de matières plastiques en mélange Stratégie 2 : Extrusion réactive 5
1. Principe Extrusion «classique» : Mise en oeuvre de la matière plastique à l'état fondu au sein d'un assemblage vis/fourreau pour : - Fabrication de produits finis ou semi-finis (plaques, tubes, profilés ) - Préparation de compounds (ajout charges minérales, additifs, renforts ) - Extrusion réactive : Utilisation extrudeuse comme réacteur chimique Combinaison réactions chimiques «volontaires» et extrusion à l état fondu 6
1. Principe Equipement : extrudeuse bivis corotative (généralement mais également possible avec extrudeuse monovis) Avantages : Absence (quasi-)totale de solvant Plage de conditions de mélange étendue (larges domaines de viscosité, température, pression) Modulable, à usages multiples Limitations : Limitée à des réactions chimiques rapides compatibles avec temps de séjour Contrôle difficile de la sélectivité de certains types de réaction Limitée à des réactions chimiques avec faible dégagement de chaleur Applications industrielles extrusion réactive Polymérisation en masse, Modifications chimiques de polymères, Compatibilisation de mélanges de polymères, Recyclage chimique... 7
2. Applications au recyclage Exemple n 1 : Recyclage des bouteilles en PEhd Compatibilisation mélange PE/PP Problématique : Présence de PP dans les flux de déchets de bouteilles en PEhd Incompatibilité du PE et du PP Diminution des propriétés notamment mécaniques du produit recyclé Solution extrusion réactive : Compatibilisation du mélange de polymères (Formation in situ d un copolymère à bloc ou greffé) Méthode : Formation de copolymères greffés à l'interface entre phases PE et PP par ajout d un monomère ou de combinaison de monomères et d un amorceur 8
2. Applications au recyclage Exemple n 1 : Recyclage des bouteilles en PEhd Compatibilisation mélange PE/PP PE/PP Monomère(s) + amorceur Dévolatilisation Alimentation Alimentation + Homogénéisation Réactions Mise au vide Décharge Réactifs utilisés : Monomères, seuls ou en combinaison : Acrylate / Anhydride maléique / Styrène - Amorceur : Peroxyde Résultat : Amélioration des propriétés mécaniques dont résistance au choc Mise en forme 9
2. Applications au recyclage Exemple n 2 : Recyclage iso-fonction de pare-chocs en PP peints Problématique : Présence de particules de peinture résiduelles Diminution des propriétés mécaniques et de l aptitude à être peint du produit recyclé Solutions utilisées pour l élimination de la peinture/ des particules résiduelles de peinture «Extrusion filtering» : Regranulation directe du PP peint après broyage - Elimination des particules de peinture via le système de filtration de l extrudeuse Abrasion mécanique de la pièce peinte Séparation optique des granulés de PP broyés exempts de peinture de ceux des granulés de PP broyés avec peinture (14 % environ) 10
2. Applications au recyclage Exemple n 2 : Recyclage iso-fonction de pare-chocs en PP peints Solution extrusion réactive : Elimination des particules de peinture par réaction chimique lors de la regranulation du PP PP peint broyé + réactif Dévolatilisation Alimentation Homogénéisation + Réaction Mise au vide Décharge Mise en forme Méthode : Hydrolyse des particules de peintures par injection d agents réactifs / Dispersion des résidus hydrolysés dans le polymère fondu sous l'effet du cisaillement Réactifs utilisés : Fonction du type de peinture Eau / Agent réactif base amine Résultat : Amélioration des propriétés mécaniques dont résistance au choc Possibilité de recyclage iso-fonction 11
2. Applications au recyclage Exemple n 3 : Recyclage de films multi-couches Problématique : Développement de films multi-couches à propriétés barrière en associant différentes matières PE (PEBD, PEBDL ), copolymère d éthylène (EVOH, EVA ) / PA / PET Incompatibilité du PE et du PET ou du PA Défauts d aspect et diminution des propriétés du produit recyclé Solution extrusion réactive : Compatibilisation de mélange de polymères PE/PA et/ou PET Exemple : Film multi-couches PE / PA6 / PET Méthode : Formation in situ de copolymères greffés à l interface entre les différentes phases de polymères Réactifs : PA6, PET ou autres copolymères fonctionnalisés 12
FIN Merci pour votre attention Françoise GUYONNET Mail : f.guyonnet@critt.fr - Tél. : 03 88 19 15 10 CRITT Matériaux Alsace 19 rue de Saint Junien BP 80023 67305 SCHILTIGHEIM Cedex Site internet : www.critt.fr 13