FR2811915A1 - Procede et dispositif de recuperation de gomme de caoutchouc - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un proc ed e de recyclage de pneus pour la r ecup eration de gomme pure de caoutchouc comprenant une etape de pulv erisation de morceaux de pneu (2) par des jets d'eau à haute pression charg es de grains de matière abrasive très fins (23) au-dessus d'un bac (3) contenant un liquide (4), tel que de l'eau, de manière à obtenir des particules de caoutchouc de dimensions inf erieures ou egales à 12 micromètres et une etape de tri par flottation des particules de caoutchouc obtenues en r ecup erant les particules exemptes d'impuret es qui flottent sur le liquide (4). L'invention a egalement pour objet un dispositif diffuseur pour la mise en oeuvre de ce proc ed e.
Description
J La présente invention concerne le recyclage des pneus usagés et, plus
particulièrement, la récupération de poudrette de
caoutchouc exempte de toute impureté.
Les pneus usagés, en particulier, les pneus de grandes dimensions tels que les pneus d'avions, d'engins agricoles ou d'engins de travaux publics, sont soumis à un traitement de
recyclage qui permet de récupérer une grande partie des matières utilisées pour leur fabrication, à savoir des poudrettes de caoutchouc de qualités différentes, la tringle du pneu et deso morceaux d'armature métallique ou en matière synthétique.
Pendant les premières étapes de ce recyclage, on récupère des gommes de caoutchouc de qualités différentes en réalisant des découpes en épaisseur le long de la bande de roulement et des flancs du pneu. Le résidu de ces traitements de "tranchage" ou de 15 "scalpage" sont des morceaux ou des bandes de caoutchouc arme, d'épaisseur relativement faible et contenant des tronçons d'armature en métal et/ou en matière synthétique. Pour améliorer le rendement de ce recyclage, il est désirable de récupérer le caoutchouc dans lequel sont enrobés les éléments d'armature, caoutchouc qui est de20 bonne qualité, mais ce caoutchouc récupéré doit être exempt d'impuretés si l'on désire le recycler, en particulier, pour la
fabrication de nouveaux articles en caoutchouc.
Actuellement, on découpe les déchets en caoutchouc armé en petits morceaux de quelques centimètres que l'on soumet ensuite à une opération de broyage pour séparer le caoutchouc des morceaux d'armature. Ce procédé ne permet pas d'obtenir du
caoutchouc sans impureté, en particulier, le caoutchouc récupéré contient des impuretés métalliques qui ne peuvent être éliminées facilement. Or, les utilisateurs de ce caoutchouc recyclé exigent queio la poudrette fournie soit exempte de toute impureté.
Pour obtenir du caoutchouc exempt d'impuretés, il a été proposé de soumettre les morceaux de pneu armé à une opération de cryogénisation à une température comprise environ entre - 80 C et - 100 C. On obtient alors une poudre sans impureté, mais les
qualités mécaniques et physiques, telles que la résistance au vieillissement, sont altérées et on obtient donc un caoutchouc de qualité médiocre.
L'invention se propose de fournir un procédé qui permet de récupérer le caoutchouc sans aucune impureté tout en lui
conservant ses qualités mécaniques et physiques.
Ce procédé est notamment remarquable en ce qu'il comprend une étape de pulvérisation des morceaux de pneu par des io jets d'eau à haute pression chargés de grains de matière abrasive très fins au-dessus d'un bac contenant un liquide, tel que de l'eau, de manière à obtenir des particules de caoutchouc de dimensions inférieures ou égales à 12 micromètres et une étape de tri par flottation des particules de caoutchouc obtenues en récupérant les 5 particules exemptes d'impuretés qui flottent sur le liquide. On réalise ainsi une micronisation, c'est-àdire une réduction du
caoutchouc en particules très fines.
Le fait que les particules de caoutchouc obtenues aient des dimensions inférieures ou égales à 12 micromètres permet d'assurer une efficacité totale du tri par flottation, seules les particules de caoutchouc exemptes d'impuretés flottant sur le liquide alors que les
particules auxquelles adhère une impureté, par exemple métallique, tombent au fond du bac, du fait de leur plus grande densité.
Avantageusement, la pression des jets d'eau est comprise
entre 1500 et 2500 bars et les grains de matière abrasive ont des dimensions inférieures ou égales à 7 micromètres.
Dans le cas de morceaux de pneu ne contenant que des résidus d'armature en matière synthétique, la pression de l'eau est
comprise entre 2000 et 2100 bars et la dimension des grains de3o matière abrasive est d'environ 5 micromètres.
Dans le cas o les morceaux de pneu armé comportent des résidus d'armature métallique, la pression de l'eau est avantageusement d'environ 1800 bars et la dimension des grains de matière abrasive est d'environ 7 micromètres. L'utilisation d'une
pression plus faible permet d'éviter que ce traitement de micronisation n'attaque les morceaux d'armature métallique.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être défini. Il est notamment remarquable en ce qu'il est constitué d'une enceinte en forme de cloche, d'un rotor annulaire muni d'aubes à sa partie supérieure et monté à rotation de manière étanche dans la partie inférieure ouverte de l'enceinte et d'un élément diffuseur en forme de disque qui est fixé à l'intérieur de la partie inférieure du rotor et qui comporte une pluralité de trous de très faible diamètre et en ce que l'enceinte est alimentée en eau sous très haute pression à sa partie supérieure fermée de telle sorte que le rotor constitue une turbine entraînant l'élément diffuseur en rotation à très grande vitesse et que l'eau est projetée par les trous de l'élément diffuseur sous forme de jets très fins à haute pression. On prévoit un mouvement relatif entre le morceau de pneu et le dispositif diffuseur, par exemple en déplaçant le diffuseur au 2<) dessus du morceau de pneu de manière à balayer progressivement toute la surface du morceau de pneu avec le diffuseur. Du fait de la rotation du diffuseur, I'action de pulvérisation, ou micronisation, est très efficace et la totalité de la surface du pneu est soumise à l'action de jets d'eau à haute
pression.
Avantageusement, le rotor est monté dans l'enceinte par l'intermédiaire d'un palier hydraulique. Ceci permet de réaliser la
sustentation du rotor avec très peu de frottements.
Avantageusement, la paroi interne de la partie inférieure de I3 l'enceinte et la face interne du rotor présentent des profils crénelés complémentaires délimitant un canal alimenté en un
liquide, tel que de l'eau, sous haute pression.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les aubes du rotor comportent une partie en forme de cuiller. Ceci permet d'augmenter la vitesse de rotation du rotor. Avantageusement, le diamètre des trous de l'élément diffuseur est inférieur à 0,1 mm. Ceci permet d'obtenir une très faible granulométrie des particules de caoutchouc Selon un mode de l'invention, I'enceinte comporte deux joints annulaires à lèvres en contact avec le rotor et disposés de part et d'autre du palier hydraulique. Avantageusement, on utilise des joints métalloplastiques. Ceci assure une bonne étanchéité du
palier hydraulique par rapport à l'enceinte.
Avantageusement, I'élément diffuseur est fixé de manière amovible dans le rotor, par exemple par vissage. Ceci facilite les opérations de maintenance en permettant de démonter seulement
l'élément diffuseur, pour le nettoyer ou le changer.
Avantageusement, les trous de l'élément diffuseur sont
évasés à leur extrémité interne.
L'invention sera maintenant plus complètement décrite dans le cadre des caractéristiques préférées et de leurs avantages, en faisant référence aux figures du dessin annexé qui les illustre et dans lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe de côté qui représente, de manière schématique, un dispositif de micronisation de morceaux de pneu armé et - la figure 2 est une vue de dessus du rotor et de l'élément diffuseur. L'invention concerne le recyclage des pneus usagés ou défectueux en vue de récupérer, en particulier, des poudres de
caoutchouc de bonne qualité qui sont utilisées pour la fabrication5 des pneus.
Dans le cas de pneus de grandes dimensions o la quantité de caoutchouc à récupérer est importante, on sépare la bande de roulement du pneu des flancs par une opération de découpe, par exemple, avec des jets d'eau à pression élevée. Les flancs et lao bande de roulement obtenus sont ensuite soumis à une opération de "tranchage" ou "scalpage" qui consiste à réaliser une découpe en épaisseur sans toucher aux armatures noyées dans le caoutchouc de manière à obtenir des bandes de caoutchouc pur qui sont ensuite traitées pour obtenir de la poudrette de caoutchouc de différentes15 qualités suivant l'endroit o la bande a été récupérée. Les résidus de cette opération de scalpage sont des bandes de caoutchouc armé
contenant des tronçons d'armature en métal ou en matière synthétique noyées dans le caoutchouc.
Le caoutchouc dans lequel sont enrobées les armatures est un caoutchouc de bonne qualité et c'est pourquoi on désire le récupérer pour le revendre à des industriels produisant des articles en caoutchouc. Pour un caoutchouc de cette qualité, les industriels exigent que la poudre de caoutchouc qui leur est proposée ne contienne aucune impureté, la détection d'une impureté dans un lot25 entraînant le rejet de ce lot. Il faut donc traiter ces morceaux de pneu armé de manière à récupérer le maximum de caoutchouc, mais
en assurant que la poudrette fournie ne contiendra aucune impureté.
Conformément à l'invention, les morceaux de pneu armé contenant des tronçons d'armature sont soumis à l'action de jets 3o d'eau à haute pression chargés de fines particules de matière abrasive; les conditions de cette pulvérisation, en particulier, la pression de l'eau projetée et les dimensions des particules de matière abrasive, sont choisies pour obtenir des particules de caoutchouc dont les dimensions sont au plus égales à 1235 micromètres. Cette pulvérisation est effectuée verticalement vers le
bas au-dessus d'un bac contenant de l'eau.
En effet, on a constaté que, si les particules de caoutchouc remplissent cette condition de dimension, seules les particules pures, c'est-à-dire celles qui sont exemptes de toute trace5 d'armature métallique ou en matière plastique, surnagent de telle manière que l'on peut alors effectuer un tri par flottation en récupérant les particules qui restent à la surface de l'eau, les particules de caoutchouc comportant des traces d'armature tombant au fond du bac. n0 Pour obtenir une micronisation très efficace, la distance
entre la surface du pneu et le dispositif de projection des jets d'eau à haute pression est très faible, inférieure à 5 mm, par exemple 2 mm.
La pression des jets d'eau est comprise entre 1500 et
2500 bars. Les dimensions de matière abrasive sont avantageusement inférieures ou égales à 7 micromètres.
Dans le cas o les morceaux de pneu ne comportent que des tronçons d'armature en matière synthétique, la pression de l'eau est fixée entre 2000 et 2100 bars et la dimension des grains de20 matière abrasive est d'environ 5 micromètres. Par contre, si les morceaux de pneu comportent des tronçons d'armature métallique,
la pression de l'eau est d'environ 1800 bars et la dimension des grains de matière abrasive est d'environ 7 micromètres. Cette pression réduite permet d'éviter d'attaquer les armatures25 métalliques.
On a représenté sur la figure 1, schématiquement en coupe, un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention, la figure 2 étant une vue de dessus de l'ensemble du rotor et de l'élément diffuseur. On voit sur la figure 1, un dispositif diffuseur 1 qui
3 projette des jets d'eau très fins sous haute pression sur un morceau de pneu 2 qui est disposé en dessous du dispositif diffuseur 1 et au-
dessus d'un bac 3, représenté partiellement, qui contient de l'eau 4. Avantageusement, ce bac 3 s'étend sous toute la largeur et la longueur du morceau de pneu 2 et le dispositif diffuseur 1 est déplacé au-dessus du morceau de pneu 2 de manière à réaliser un balayage de toute la surface de ce dernier. Le dispositif diffuseur 1 est constitué d'une enceinte 11 creuse et présentant un profil intérieur en forme de cloche dont la partie supérieure 12 est moins5 large que la partie inférieure 13. Dans cette enceinte 11, qui est ouverte vers le bas, est disposé un rotor annulaire 14 qui est coaxial à l'enceinte 11. Ce rotor 14 est monté dans l'enceinte 11 dans la partie inférieure 13 de cette dernière avec très peu de frottement. Le rotor 14 est disposé de manière étanche dans l'enceinte 11 de telleo manière que la partie supérieure de l'enceinte 11 est isolée de l'extérieur. Cette étanchéité est réalisée au moyen de deux joints thermoplastiques à lèvres 15 et 16 qui sont en contact avec le rotor 14, le joint annulaire 15 est en contact avec la partie supérieure de la face externe du rotor 14 et le joint annulaire 16 avec la partie inférieure de cette face. Le rotor 14 est monté dans la partie inférieure de l'enceinte 11 par l'intermédiaire d'un palier hydraulique à cet effet, la face interne de la partie inférieure de l'enceinte 11 et la face externe du rotor 14 présentent des profils en créneau complémentaires qui20 coopèrent l'un dans l'autre de manière à aménager entre eux un canal 17 en forme de créneau qui s'étend entre les joints 15 et 16 et
qui est relié par une canalisation 18 à une source d'eau à moyenne pression.
Le rotor 14 comporte, à sa partie supérieure, des aubes 19 qui comportent des parties en forme de cuillères non représentées qui permettent d'augmenter la vitesse de rotation du rotor. Une
conduite d'alimentation en eau tangentielle 21 est aménagée dans la paroi supérieure de l'enceinte 11. L'enceinte 11 est constituée de 2 demicoquilles de manière à permettre la mise en place du rotor à3o face crénelée.
Dans la partie inférieure du rotor 14, à l'intérieur de ce dernier, est fixé, de manière amovible, un élément diffuseur 22 en forme de disque. Cet élément diffuseur 22 est avantageusement fixé dans le rotor 14 par vissage dans la paroi interne de ce dernier, ce35 qui permet de le démonter facilement pour son entretien ou son remplacement. Cet élément diffuseur 22 comporte une pluralité de trous traversants 23 (dont quelques-uns sont représentés sur les figures 1 et 2) qui sont disposés selon des cercles concentriques comme on5 peut voir sur la figure 2. Ces trous 23 ont un très faible diamètre, inférieur à 0,1 mm, par exemple 0, 09 mm. Ces trous 23 sont
avantageusement évasés à leur partie supérieure.
La partie supérieure de l'enceinte 11, la partie supérieure du rotor 14 et l'élément diffuseur 22 délimitent une chambre o intérieure dans laquelle on envoie, par l'intermédiaire de la conduite
21, de l'eau sous très haute pression.
On alimente par exemple cette enceinte par une eau sous une pression de 4000 bars. Le jet d'eau envoyé par la conduite 21 frappe les ailettes 19 du rotor 14 qui est entraîné en rotation à une 15 vitesse de 2000 tours/mn. L'eau sous pression se trouvant dans la chambre précitée subit une perte de charge de telle sorte que la
pression de l'eau sortant des trous 23 n'est plus que de 2000 bars environ.
Avant d'envoyer l'eau sous pression très élevée par la conduite 21, on relie la canalisation 18 à une source d'eau à moyenne pression, par exemple environ 2000 bars. La très haute
pression de 4000 bars et la pression moyenne de 2000 bars sont fournies par une même centrale hydraulique. La pression moyenne de 2000 bars appliquée au canal 17 est suffisante pour mettre le25 rotor 14 en sustentation et assurer sa rotation avec seulement un frottement fluide dans le palier hydraulique.
Lors de la mise en route, on applique tout d'abord la moyenne pression sur la canalisation 18 avant d'envoyer la haute
pression sur la canalisation 21.
La sustentation du rotor 14 par le palier hydraulique permet de maintenir le rotor 14 à une hauteur déterminée dans l'enceinte 11. Ceci permet de faire travailler le dispositif de micronisation de manière très efficace puisque l'on peut disposer la sortie des trous
23 à une distance précise, ici d'environ 2 mm de la surface du morceau de pneu 2.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le diamètre utile de l'élément diffuseur 22, c'est-à-dire le diamètre du plus grand cercle de trous 23, est d'environ 100 mm le nombre et la disposition des trous 23 sont déterminés en fonction de la vitesse de
rotation et de la vitesse de déplacement du dispositif diffuseur 1 pour réaliser de manière fiable, un balayage de la totalité de la surface de pneu armé à traiter. Le débit d'un tel diffuseur tournant à1 environ 2000 tours/mn est de 24 litres/mn environ.
Lorsque le morceau de pneu 2 est soumis à une micronisation par le dispositif diffuseur 1, le caoutchouc dans lequel sont enrobés les morceaux d'armature est pulvérisé et réduit en des particules dont la dimension est au plus égale à 12 microns. On a15 constaté, que pour cette dimension, seules les particules de caoutchouc pur flottent sur l'eau 4. Elles sont donc récupérées
ensuite par flottation afin d'être réutilisées dans la fabrication des pneus ou autres besoins.
Les particules de caoutchouc comportant des impuretés métalliques ou en matière synthétique tombent au fond du bac 3. L'eau chargée de résidus se trouvant dans le bac 3 est ensuite traitée et suit tout d'abord un tri magnétique qui permet de récupérer les morceaux d'armature métallique qui peuvent être réutilisés dans l'industrie métallurgique. Un tri aéraulique par soufflage permet de25 récupérer les morceaux d'armature en matière synthétique qui flottent sur l'eau et qui sont revendus comme combustible. Les
boues résiduelles sont éliminées par incinération si bien que ce traitement de recyclage de pneus ne produit aucun déchet.
Lorsque les morceaux de pneu armé sont de grandes
dimensions, on récupère directement les nappes de carcasses débarrassées de leur caoutchouc.
On voit que l'invention permet de récupérer des poudrettes de caoutchouc pur exemptes de toutes impuretés qui peuvent donc
être recyclées, notamment dans l'industrie du pneu ou des joints.
Cette opération de micronisation permet de conserver toutes les qualités du caoutchouc qui peut dont être réutilisé pour la
fabrication de nouveaux pneus.
1 1
Claims (13)
1. Procédé de recyclage de pneus pour la récupération de gomme pure de caoutchouc comprenant une étape de pulvérisation de morceaux de pneu par des jets d'eau à haute
pression chargés de grains de matière abrasive très fins au-
dessus d'un bac (3) contenant un liquide, tel que de l'eau, de manière à obtenir des particules de caoutchouc de dimensions inférieures ou égales à 12 micromètres et une étape de tri par flottation des particules de caoutchouc obtenues en récupérant les
particules exemptes d'impuretés qui flottent sur le liquide.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression des jets d'eau est comprise entre 1500 et 2500
bars.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions des grains de matière abrasive sont
inférieures ou égales à 7 micromètres.
4. Procédé selon l'ensemble des revendications 2 et 3,
caractérisé en ce que la pression de l'eau est comprise entre 2000 et 2100 bars et en ce que la dimension des grains de matière
abrasive est d'environ 5 micromètres.
5. Procédé selon l'ensemble des revendications 2 et 3,
caractérisé en ce que la pression de l'eau est d'environ 1800 bars et en ce que la dimension des grains de matière abrasive est
d'environ d'environ 7 micromètres.
6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon
l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est
constitué d'une enceinte (11) en forme de cloche, d'un rotor annulaire (14) muni d'aubes (19) à sa partie supérieure et monté à rotation de manière étanche dans la partie inférieure ouverte de l'enceinte (11) et d'un élément diffuseur (22) en forme de disque qui est fixé à l'intérieur de la partie inférieure du rotor (14) et qui comporte une pluralité de trous traversants (23) de très faible diamètre et en ce que l'enceinte (11) est alimentée en eau sous I) très haute pression à sa partie supérieure fermée de telle sorte que le rotor (14) constitue une turbine entraînant l'élément diffuseur (22) en rotation à très grande vitesse et que l'eau est projetée par les trous (23) de l'élément diffuseur (22) sous forme
de jets très fins à haute pression.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rotor (14) est monté dans l'enceinte (11), par
l'intermédiaire d'un palier hydraulique (17).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi interne de la partie inférieure de l'enceinte (11) et la face interne du rotor (14) présentent des profils crénelés complémentaires délimitant un canal (17) alimenté en eau sous
haute pression.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6
à 8, caractérisé en ce que les aubes (19) du rotor (14) comportent
une partie en forme de cuiller.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6
à 9, caractérisé en ce que le diamètre des trous (23) de l'élément
diffuseur (22) est inférieur à 0,1 mm.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7
à 10, caractérisé en ce que l'enceinte (11) comporte deux joints annulaires à lèvres en contact avec le rotor (14) et disposés de
part et d'autre du palier hydraulique (17).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6
à 11, caractérisé en ce que l'élément diffuseur (22) est fixé de
manière amovible dans le rotor (14), par exemple par vissage.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6
à 12, caractérisé en ce que les trous (23) de l'élément diffuseur
(22) sont évasés à leur extrémité interne.
20
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR0009855A FR2811915A1 (fr) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | Procede et dispositif de recuperation de gomme de caoutchouc |
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