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PROCEDE POUR LA REDUCTION DE VOLUME
DU POLYSTYRENE EXPANSE
FABRICATION DES COMPOUNDS ET DES MASTERBATCHES
La présente invention est relative à un procédé de recyclage par réduction de volume des déchets du polystyrène expansé (EPS) dans un bain d'huile préalablement chauffé pour la fabrication de divers compounds et de masterbatches.
L'invention apporte une technologie nouvelle et une solution partielle aux résolutions des problèmes dûs aux traitements des déchets d'emballage en EPS.
Principalement ces déchets sont ; - Des déchets d'emballage perdus de certaines denrées alimentaires (caisses à poissons, emballages de volailles, de la viande...) - Des déchets d'emballages anti-choc EPS pour appareils fragiles.
- Des chutes de production, non recyclable dans le procédé de la fabrication.
Les statistiques de STYFABEL (Association des fabricants Belges de polystyrène expansé) indique la répartition suivante des déchets disponibles ; - En BELGIQUE 4.000 T/an - En HOLLANDE 5.000 T/an - En FRANCE 50.000 T/an - En ALLEMAGNE 50. 000 T/an - Au JAPON 200.000 T/an
25% de ces déchets sont repris et valorisés comme suit ; - Recyclage mécanique *Pour le réemploi dans de nouveaux emballages *Pour d'autres applications a) Dans des matériaux de construction (briques et bétons cellulaires) b) Pour le traitement des sols (drainage, substrat pour l'horticulture)
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- Densification pour la production granulats *Matière première pour la production d'EPS (gazéfication) - Valorisation thermique et énergétique.
L'invention trouve de nombreuses applications dans la fabrication de divers objets en matière thermo-plastique. Les applications peuvent s'étendre à des divers marchés.
A) Compounds ou masterbatches talqués
Farine de bois/EPS Aspect bois - Fabrication des plaques décoratives murales.
- Revêtement des surfaces des panneaux agglomérés (Industrie d'ameublement) - Injection de divers objets *Pots de fleurs *Petits articles décoratifs *Accessoires de portes *Cadres *Des grilles d'aération...
Poudrettes du pneu (1%)/EPS avec ou sans coloris - Fabrication des plaques décoratives murales - Revêtement de surfaces des panneaux agglomérés (Industrie d'ameublement) - Injection de divers objets *Pots de fleurs *Petits articles décoratifs *Des cadres...
L'invention propose également d'utiliser comme charge d'autres déchets industriels non toxiques comprenant une granulométrie adéquate.
Par exemple le cas des poussières rigides du polyurethane provenant de la sciure reflète indéniablement que ces poussières écologiquement difficiles à éliminer, utilisées comme charges, peuvent apporter des propriétés nouvelles aux compounds fabriqués.
De nombreux brevets pour réduction de volume d'EPS par vole chimique ou thermique sont déposés.
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Dans le cas d'une société Américaine, cette réduction de volume s'effectue par une action de différents produits sur le polystyrène expansé.
Dans ce procédé on utilise du STYRO-SOLVE, un mélange de substances naturelles dégradables à base d'agrumes. Le polystyrène est d'abord moulu en petits morceaux et ensuite aspergé du mélange pour réduire son volume de 90%.
Le produit final est un polygel non toxique que la société recycle et réutilise pour la production du polystyrène.
Une autre technologie d'une société Japonaise consiste à une réduction de volume par voie thermique sèche pour transformer les déchets de polystyrène en un matériau qui peut avantageusement remplacer le bois pour toute une série d'utilisation.
La non stabilité du polystyrène expansé aux huiles est connue.
Le document EP 0489305 décrit par exemple l'invention des polymères styrèniques expansibles résistant à l'huile.
La présente invention propose à utiliser la propriété que les huiles minérales composées des hydrocarbures aromatiques et/ou paraphiniques et/ou naphtaliques chauffées à une température environ 110 à 120 C, en contact avec l'EPS et sous une faible pression réduisent considérablement de volume. Pendant cette opération une émulsion d'huile se forme, ce qui augmente et facilite la transmission de la chaleur dans un plus grand domaine de surface de contact avec l'EPS.
Le produit obtenu après la mise en contact avec de l'huile chaude est une masse amorphe et caoutchouteuse capable d'englober des charges.
L'invention propose également une technique particulière de mélange entre cette masse et des charges appropriées.
Généralement le mélange des divers composants s'effectue dans un malaxeur ou extrudeuse corotative.
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A ce jour, aucun procédé de traitement des déchets du polystyrène expansé n'utilise la propriété que les huiles chauffées à une certaine température, en contact avec EPS, réduisent de volume.
A ce jour, aucun procédé industriel n'utilise cette propriété pour la fabrication des compounds et des masterbatches.
Suivant une particularité de l'invention l'huile est choisie parmi les huiles minérales composées des hydrocarbures aromatiques et/ou paraphiniques et/ou naphtaliques.
La réduction de volume s'effectue dans une machine composée d'un élément mobile et d'un élément fixe. Ces éléments sont de formes cylindriques et parfaitement télescopiques.
- élément mobile a double fonction
Il fonctionne comme étant un élément a) Servant à comprimer et réduire de volume de la matière dans l'huile chaude.
Dans ce cas l'élément se déplace de haut en bas pour comprimer et de bas en haut pour se libérer. Les mouvements de translation dûs à la compression et à la décompression sont assurés par des pistons.
La base de l'élément mobile est muni par des agitateurs spéciaux. Un système de ressort fixé dans des trous dans lesquels se logent des ressorts permet aux agitateurs de disparaître dans leurs cavités en compression et de réapparaître en décompression. b) Servant à effectuer le mélange entre la masse ayant subi une réduction de volume et les différentes charges faisant partie d'une formulation.
Dans ce cas l'élément se déplace vers le haut et libère les agitateurs. Le mouvement de rotation assuré par un moteur éléctrique permet aux agitateurs de mélanger toute la masse. Le mélange complet s'effectue après quelques minutes de fonctionnement
Pendant la réduction de volume l'huile presque dans sa totalité est absorbée par l'EPS.
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La masse du polystyrène ainsi réduite de vo- lume et devenant amorphe et caoutchouteuse est capable d'ab- sorber les charges telles que la farine de bois, le talc, les poudrettes du pneu ou toutes autres charges de granulométrie adéquate.
-Elémént fixe
Elémént fixe, de forme cylindrique, parfaitement télescopique avec élément mobile joue un rôle de conteneur pour EPS avant et après réduction de volume.
Une partie de l'élément fixe, située à sa base est chauffée par une résistance éléctrique ou par circulation d'une huile thermique.
A la fin du cycle, une ouverture particulière située à la base de l'élément fixe s'ouvre, les agitateurs raclent le fond du système afin de pousser la charge vers l'ouverture. La charge tombe dans la trémie d'une extrudeuse ou dans tout autre système.
Les dimentions de la machine varient selon la capacité de volume à réduire.
Le produit fini, après l'extrusion et granulation contient de 1 à 15% des huiles minérales en masse.
Ces particularités et d'autres particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivante des dessins schématiques ci-annexés qui représentent à titre illustratif un mode de mise en oeuvre de l'invention.
Dans ces dessins ;
La figure 1 donne un schéma de principe de l'appareillage mis en oeuvre par l'installation (représentée à la figure 1)
Les huiles utilisées pour réduction de volume dans ce système sont des huiles minérales composées des hydrocarbures aromatiques et/ou paraphiniques et/ou naphtaliques permettant à ramolir et scinder les bulles d'expansion.
Ce sont éventuellement d'autres composés chimiques à chaud ou à froid, dans lesquels le polystyrène expansé a peu de stabilité.
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Tableau 1 - Les huiles WS siccatives ou non - Les huiles végétales et animales - Les composés cétoniques - Acétate d'Ethyl - Hydrocarbures chlorés - Benzène - Hydrocarbures aliphatiques - Mélange de carburants - Essence de térébenthine - Ether - Acide nitrique 65%
EXEMPLE D'UN MODE DE REALISATION DU PROCEDE
Le polystyrène expansé provenant des denrées alimentaires (caisses à poissons...) est déchiqueté (1), lavé (2), (3), (4) et débarassé des microbiens et des odeurs par l'action d'un désinfectant approprié en l'occurrence NaOCl (5). Par lavage à l'eau chaude (6) l'excès du chlore est éliminé. La matière est ensuite amenée dans une vis sans fin (7) et est poussée devant un générateur de chaleur (8). A sa sortie la matière est sèche. Elle est récupéré dans un silo (9).
Un ouvrier de production récupère la matière dans des bigbags (10). Un système de transport mécanique ou pneumatique amène la matière dans la machine (11). Sous pression de l'élément mobile (12) et la température de l'huile l'EPS est réduit de volume. Pendant cette opération les agitateurs disparaissent dans leurs cavités (13). Les ressorts se serrent (14).
Après l'obtention de la masse caoutchouteuse, un ouvrier de production pèse les différentes charges et réalise le mélange en faisant fonctionner l'élément mobile en rotation. Le mélange obtenu est homogène. La fin du cycle peut se réaliser avec un ajout des résines appropriées dans la masse. Une ouverture particulière (15) située au fond de l'élément fixe (16) s'ouvre. Les agitateurs raclent le fond de l'élément fixe afin de pousser la charge à tomber dans la trémie d'une extrudeuse (17) ou dans tout autre système.
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PROCESS FOR REDUCING VOLUME
EXPANDED POLYSTYRENE
MANUFACTURE OF COMPOUNDS AND MASTERBATCHES
The present invention relates to a recycling process by reducing the volume of waste expanded polystyrene (EPS) in an oil bath previously heated for the manufacture of various compounds and masterbatches.
The invention provides a new technology and a partial solution to the resolution of problems due to the treatment of packaging waste in EPS.
Mainly this waste is; - Packaging waste lost from certain foodstuffs (fish crates, poultry packaging, meat ...) - Anti-shock EPS packaging waste for fragile devices.
- Scraps of production, not recyclable in the manufacturing process.
Statistics from STYFABEL (Association of Belgian Manufacturers of Expanded Polystyrene) indicates the following breakdown of available waste; - In BELGIUM 4,000 T / year - In HOLLAND 5,000 T / year - In FRANCE 50,000 T / year - IN GERMANY 50,000 T / year - In JAPAN 200,000 T / year
25% of this waste is taken up and recovered as follows; - Mechanical recycling * For reuse in new packaging * For other applications a) In building materials (bricks and cellular concrete) b) For soil treatment (drainage, substrate for horticulture)
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- Densification for the production of aggregates * Raw material for the production of EPS (gasification) - Thermal and energy recovery.
The invention finds numerous applications in the manufacture of various objects in thermoplastic material. The applications can extend to diverse markets.
A) Layered compounds or masterbatches
Wood flour / EPS Wood aspect - Manufacture of decorative wall plates.
- Coating of chipboard surfaces (Furniture industry) - Injection of various objects * Flower pots * Small decorative items * Door accessories * Frames * Air grilles ...
Tire crumbs (1%) / EPS with or without color - Manufacture of decorative wall plates - Coating of surfaces of chipboard (Furniture industry) - Injection of various objects * Flower pots * Small decorative items * Frames .. .
The invention also proposes to use as filler other non-toxic industrial waste comprising an adequate particle size.
For example, the case of rigid polyurethane dust from sawdust undeniably reflects that this environmentally difficult to remove dust, used as fillers, can bring new properties to the compounds produced.
Many patents for reduction of EPS volume by chemical or thermal flies are registered.
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In the case of an American company, this reduction in volume is effected by the action of different products on the expanded polystyrene.
In this process we use STYRO-SOLVE, a mixture of degradable natural substances based on citrus fruits. The polystyrene is first ground into small pieces and then sprayed with the mixture to reduce its volume by 90%.
The end product is a non-toxic polygel that the company recycles and reuses for the production of polystyrene.
Another technology from a Japanese company consists of a reduction in volume by a dry thermal process to transform waste polystyrene into a material which can advantageously replace wood for a whole series of uses.
The non-stability of expanded polystyrene with oils is known.
The document EP 0489305 describes for example the invention of expandable oil resistant styrene polymers.
The present invention proposes to use the property that mineral oils composed of aromatic and / or paraphinic and / or naphthalic hydrocarbons heated to a temperature of approximately 110 to 120 ° C., in contact with EPS and under low pressure, reduce volume considerably. During this operation an oil emulsion is formed, which increases and facilitates the transmission of heat in a larger area of contact surface with EPS.
The product obtained after contacting with hot oil is an amorphous and rubbery mass capable of including charges.
The invention also provides a particular technique for mixing this mass with appropriate fillers.
Generally, the various components are mixed in a mixer or corotative extruder.
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To date, no process for the treatment of expanded polystyrene waste uses the property that oils heated to a certain temperature, in contact with EPS, reduce their volume.
To date, no industrial process uses this property for the manufacture of compounds and masterbatches.
According to a feature of the invention, the oil is chosen from mineral oils composed of aromatic and / or paraphinic and / or naphthalic hydrocarbons.
The volume reduction takes place in a machine composed of a mobile element and a fixed element. These elements are cylindrical and perfectly telescopic.
- mobile element with double function
It functions as being an element a) Used to compress and reduce the volume of the material in hot oil.
In this case the element moves from top to bottom to compress and from bottom to top to release. The translational movements due to compression and decompression are provided by pistons.
The base of the movable element is provided by special agitators. A spring system fixed in holes in which springs are housed allows the agitators to disappear in their cavities in compression and to reappear in decompression. b) Used to carry out the mixing between the mass having undergone a reduction in volume and the various fillers forming part of a formulation.
In this case the element moves upwards and releases the agitators. The rotational movement provided by an electric motor allows the agitators to mix the whole mass. Complete mixing takes place after a few minutes of operation
During the reduction in volume almost all of the oil is absorbed by the EPS.
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The mass of the polystyrene thus reduced in volume and becoming amorphous and rubbery is capable of absorbing loads such as wood flour, talc, tire crumbs or any other loads of adequate particle size.
-Fixed element
Fixed element, cylindrical in shape, perfectly telescopic with movable element acts as a container for EPS before and after volume reduction.
A part of the fixed element, located at its base is heated by an electric resistance or by circulation of a thermal oil.
At the end of the cycle, a particular opening located at the base of the fixed element opens, the agitators scrape the bottom of the system in order to push the load towards the opening. The load falls into the hopper of an extruder or any other system.
The dimensions of the machine vary according to the volume capacity to be reduced.
The finished product, after extrusion and granulation, contains from 1 to 15% of mineral oils by mass.
These features and other features and details of the invention will emerge from the following description of the attached schematic drawings which illustrate by way of illustration an embodiment of the invention.
In these drawings;
Figure 1 gives a block diagram of the apparatus used by the installation (shown in Figure 1)
The oils used for volume reduction in this system are mineral oils composed of aromatic and / or paraphinic and / or naphthalic hydrocarbons allowing to soften and split the expansion bubbles.
These are possibly other chemical compounds, hot or cold, in which the expanded polystyrene has little stability.
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Table 1 - WS oils drying or not - Vegetable and animal oils - Ketone compounds - Ethyl acetate - Chlorinated hydrocarbons - Benzene - Aliphatic hydrocarbons - Fuel mixture - Turpentine - Ether - Nitric acid 65%
EXAMPLE OF AN EMBODIMENT OF THE PROCESS
Expanded polystyrene from foodstuffs (fish crates, etc.) is shredded (1), washed (2), (3), (4) and rid of microbials and odors by the action of an appropriate disinfectant in the occurrence NaOCl (5). By washing with hot water (6) the excess chlorine is removed. The material is then brought into an endless screw (7) and is pushed in front of a heat generator (8). On leaving the material is dry. It is collected in a silo (9).
A production worker collects the material in bigbags (10). A mechanical or pneumatic transport system brings the material into the machine (11). Under pressure of the movable element (12) and the oil temperature the EPS is reduced in volume. During this operation the agitators disappear in their cavities (13). The springs tighten (14).
After obtaining the rubbery mass, a production worker weighs the different loads and performs the mixing by operating the movable element in rotation. The mixture obtained is homogeneous. The end of the cycle can be achieved by adding appropriate resins to the mass. A particular opening (15) located at the bottom of the fixed element (16) opens. The agitators scrape the bottom of the fixed element in order to push the load to fall into the hopper of an extruder (17) or any other system.