FR2991888A1 - Dispositif de lavage de pieces en materiau polymere, destinees a etre recyclees, procede de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

L'objet de l'invention est un dispositif de lavage de particules souillées de matières polymères, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (10), montée sur un châssis (12), des moyens (14) de manoeuvre de la position de ladite cuve, des moyens (16) de brassage internes à la cuve et une motorisation (18) d'entraînement de ces moyens (16) de brassage.

Description

DISPOSITIF DE LAVAGE DE PIECES EN MATERIAU POLYMERE, DESTINEES A ETRE RECYCLEES, PROCEDE DE MISE EN OEUVRE La présente invention concerne un dispositif de lavage de pièces en matériau polymère, notamment en polychlorure de vinyle, dit aussi PVC (PolyVinyl Chloride). L'invention couvre également le procédé de mise en oeuvre du dispositif.

La ressource en produits fossiles diminuant, les industriels se préoccupent de recycler les matières qui peuvent l'être et qui sont issues de ces produits. C'est ainsi que le PVC, fortement utilisé dans de très nombreuses applications et notamment dans le bâtiment se prête bien au recyclage. Ce matériau polymère, connu depuis des dizaines d'années, était jusqu'à présent 10 mis en décharge. On comprend dès lors les contraintes liées à ce type de déchet lorsque l'on veut l'éliminer car s'il est stocké en décharge sa durée de vie est telle que cela ne serait pas acceptable. Or l'élimination par incinération est coûteuse car il faut assurer le transport d'une matière de faible densité, assurer la combustion dans un incinérateur et 15 traiter les fumées émises par la combustion. Il existe différentes sources susceptibles de générer des pièces en PVC et pour les deux principales, il s'agit des résidus de fabrication de pièces en PVC et des rebuts de fabrication associés, il s'agit alors de PVC neuf et des résidus de construction ou de déconstruction qui sont des pièces en PVC, souillées. 20 Le PVC neuf est aisément recyclable et ne requiert aucune intervention spécifique, ce circuit de recyclage étant organisé par les sites de production comme dans toutes les industries de ce type.

Par contre le PVC souillé, une fois collecté, nécessite, avant son recyclage, un nettoyage. Ce nettoyage est complexe et difficile à réaliser de façon satisfaisante. be nombreux procédés et dispositifs ont été imaginés, montrant là la difficulté 5 mais aussi l'intérêt du recyclage et celui de disposer de particules de PVC propres, qui seules peuvent être recyclées. En effet, on entend par éléments souillés, des particules de différentes dimensions qui comportent des composés étrangers au polymère lui-même et notamment des colles, mastics et autres corps étrangers d'origine polymère 10 solidarisés à ces particules en PVC mais aussi de la terre et autres salissures captées par les colles et autres mastics. On note que ces colles et autres mastics ayant de forts pouvoirs d'adhésion puisque c'est ce qui est recherché, les pièces souillées le sont avec ces produits qui sont donc extrêmement difficiles à retirer. 15 On peut citer la demande de brevet WO 2010 147314 qui décrit un dispositif de lavage de particules en matière plastique du type comportant une cuve ajourée avec un bras rotatif en partie inférieure, ledit bras étant muni de buses afin de permettre un brassage adapté. La cuve ajourée est placée dans une cuve principale dans laquelle est maintenu le volume de liquide de nettoyage. 20 Les particules de matière plastique sont mises en suspension par une injection d'air. Un tel agencement n'est possible qu'avec des matières plastiques légères du type de celles utilisées pour la fabrication de bouteilles destinées à contenir des liquides, par exemple en polytéréphtalate, dit aussi PET. be plus, le lavage est 25 d'une faible efficacité et ne peut que laver et retirer des étiquettes par exemple, ce qui est différent de particules en PVC souillées par de la colle et des mastics.

La demande de brevet EP1314490 décrit un dispositif pour retirer les étiquettes notamment, de produits en matière plastique. Cette demande décrit une cuve avec un arbre et une vis comprenant différentes sections suivant l'axe longitudinal.

Il est prévu des plaques fixes disposées dans le contenant et solidaires de la paroi. Ces plaques permettent de limiter la vitesse de déplacement des éléments à nettoyer dans le fluide de lavage. Une des plaques au moins comprend une surface rugueuse de façon à éliminer mécaniquement les étiquettes par frottement.

Ces différents dispositifs ne donnent pas satisfaction pour les particules de PVC souillées qui ont reçu des couches de colle ou de mastic car celles-ci, notamment dans le cas du PVC et comme indiqué ci-avant, présentent de fortes capacités d'adhésivité. Or les particules de PVC doivent être nettoyées parfaitement, ce qui rend possible le recyclage et la valorisation n'en est que meilleure. La présente invention propose un dispositif de lavage de pièces souillées en matière polymère, notamment de PVC, qui assure le retrait des souillures avec un seuil de contamination limité. En effet, en entrée le pourcentage initial de contamination est compris entre 5 et 10 tandis que le pourcentage de sortie est de l'ordre de 0,2 à 0,5 pour donner une fourchette. Le dispositif travaille en batch, c'est-à-dire en discontinu. Le coût de fonctionnement est limité et la fiabilité est grande, ceci grâce à l'architecture proposée qui assure la qualité de lavage recherchée. Le dispositif est maintenant décrit en détail suivant un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent : - Figure 1: une vue en perspective du dispositif selon la présente invention, monté sur son bâti, - Figure 2 : une vue en perspective isolée du dispositif de la figure 1, - Figure 3, une vue en coupe par un plan médian horizontal de façon à visualiser les pales de brassage. Sur la figure 1, on a représenté le dispositif de lavage qui s'intègre dans une ligne de recyclage incluant notamment un broyeur en amont avec une calibreuse pour que la taille maximale des particules soit maîtrisée et un cyclone de tri. Ces particules broyées sont ainsi prêtes à être introduites dans ledit dispositif de lavage. Ce broyage permet d'obtenir des particules de dimensions de l'ordre de 10 mm.

On note que les particules broyées sont souillées et donc présentent une forte tendance à l'agglomération du fait des résidus de colles et d'autres mastics qu'elles portent. Le dispositif de lavage comprend une cuve 10, montée sur un châssis 12, des moyens 14 de manoeuvre de la position de ladite cuve, des moyens 16 de brassage 15 internes à la cuve, une motorisation 18 d'entraînement des moyens 16 de brassage, des moyens 20 de projection de fluide de lavage. La cuve 10 est de forme cylindrique aplatie en partie supérieure et inférieure. On définit par XX' l'axe longitudinal, YY' l'axe transversal et ZZ' l'axe vertical. La cuve 10 comporte une alimentation 22 en particules de PVC en partie 20 supérieure sous forme d'une trémie 24, suivant l'axe ZZ'. Cette trémie 24 est équipée des moyens 20 de projection de fluide de lavage, sous forme de buses 26 de pulvérisation de fluide sous haute pression, le fluide étant le fluide de lavage de façon à éviter tout problème de compatibilité. La trémie 24 débouche en partie inférieure de la cuve 10, sensiblement dans 25 l'espace médian. Le fluide de lavage introduit lors de l'alimentation en particules est accumulé en fond de cuve et conservé pour les phases de lavage comme décrit ci-après.

Un tel fluide de lavage est de préférence une solution aqueuse détergente apte à travailler dans une plage de températures comprises entre 50 et 70 °C. La cuve 10 comporte une fenêtre 28 en partie supérieure permettant un accès visuel.

La cuve comporte sur sa partie extérieure des axes 30-1, 30-2 de pivotement, solidaires de la paroi extérieure, ménagés suivant l'axe transversal YY', en partie médiane. Ces axes reposent sur le châssis 12 et sont libres en rotation par rapport audit châssis. En partie avant de la cuve, il est prévu un bras 32 support unique, solidaire de cette cuve et solidaire des moyens 14 de manoeuvre de la position de ladite cuve. En partie arrière, il est prévu un berceau 34, support de la motorisation 18 d'entraînement des moyens 16 de brassage. Les moyens 14 de manoeuvre de la position de ladite cuve comprennent des moyens 36 de déplacement vertical, solidaires du bras 32 support unique, en l'occurrence une crémaillère, représentée de façon schématique pour la clarté des dessins, totalement à la portée de l'homme de l'art. La crémaillère a pour avantage d'être simple et d'une grande fiabilité. La crémaillère peut prendre plusieurs positions entre deux positions extrêmes correspondant la première à la cuve mise à l'horizontale et la seconde à une position de l'axe longitudinal XX', incliné de l'ordre de 30° à 45° par rapport à I ' horizontale. Sous l'effet de ladite crémaillère, la cuve 10 bascule autour des axes 30-1, 30-2 de pivotement. Les moyens 16 de brassage comprennent deux arbres 38-1 et 38-2, montés parallèlement à l'axe longitudinal XX'. Chaque arbre porte des pales 40, d'un diamètre correspondant sensiblement à celui de la cuve qui l'entoure. Les pales portées par le premier arbre 38-1 et les pales portées par le second arbre 38-2 sont décalées suivant l'axe longitudinal de façon à générer une superposition des extrémités, en amont et en aval du point de tangence, dans le plan vertical médian de la cuve 10. Chaque arbre est monté sur paliers, de façon connue. La motorisation 18 de ces moyens 16 de brassage comprend deux moteurs 42-1, 42-2, destinés à entraîner en rotation respectivement les arbres 38-1 et 38-2, dans le sens horaire ou antihoraire. Les extrémités des arbres sont avantageusement disposées dans des logements 44-1 à 44-4, ménagés à l'extérieur du volume intérieur utile de la cuve, les joints et autres moyens d'étanchéité adaptés étant prévus dans ces logements de sorte que le fluide contenu dans la cuve et les particules qu'il contient, subsistent uniquement au sein de ladite cuve. La cuve comprend aussi une sortie en aval de la cuve disposée en un point bas pour évacuer le fluide d'une part et les particules nettoyées d'autre part, ceci de façon connue.

La mise en oeuvre de ce dispositif selon le procédé de la présente invention est maintenant décrit en détail. La première phase de chargement consiste à remplir la cuve par la trémie 24, avec les particules de PVC broyées. Les moyens 20 de projection de fluide de lavage sous pression à travers les buses 26 assurent la progression des particules de matière plastique dans la trémie jusqu'en partie inférieure de la cuve 10. Les projections sous haute pression, à travers les buses 26 provoquent la désagrégation des éventuels amas, simultanément à la progression ainsi que la répartition sur la largeur de la trémie, transversalement si bien que les particules se répartissent sur toute la surface plane inférieure de la cuve. La cuve est alors inclinée de 30°. Ceci provoque la progression gravitaire des particules de PVC.

Cette progression est amplifiée par l'inclinaison mais aussi par le mouvement des pales dans un sens horaire. La forme des pales est du type hélice de bateau même si le pas est bien entendu beaucoup moins prononcé. Les particules de plastique rigide comme le PVC sont beaucoup plus denses et il faut une progression longitudinales très limitée et accroître la rotation transversale des particules dans la cuve pour assurer une bonne friction. La forme de ces pales poussent les particules vers l'aval, c'est-à-dire l'extrémité opposée à celle portant la trémie, très lentement. Cette phase est interrompue lorsque la charge de la cuve atteint la capacité prévue, bans l'exemple représenté, il est prévu un ratio optimisé du volume de PVC par rapport au volume de liquide de 0,5 à 0,7. La cuve ainsi remplie à 40% est alors soumise à un cycle de lavage. On note que le niveau de remplissage est conservé bas. Ce cycle de lavage comprend lui-même une première phase dite 15 d ' émottage/désagglomération. Le cycle d' émottage/désagglomération consiste à faire tourner les pales et à soumettre la cuve à des mouvements oscillatoires monte/baisse de façon à conduire à un déplacement du fluide de lavage et des particules d'avant en arrière. 20 La fréquence et les amplitudes des mouvements oscillatoires sont fonction du type de particules et des souillures, notamment. Par exemple, les fréquences peuvent être de l'ordre de 25 Hz avec une amplitude de 14 cm On peut de plus prévoir des buses 26 de projection de fluide sous pression 25 réparties dans la cuve pour assurer une action d' émottage/désagglomération encore plus efficace.

Au fur et à mesure de l'introduction de fluide de lavage par les buses, ce fluide est retiré de ladite cuve pour conserver le niveau d'eau constant durant ce cycle d'émottage/désagglomération. Avantageusement le fluide retiré de la cuve est traité parallèlement pour l'épurer des salissures déjà éliminées et pour le réintroduire à travers les buses 26. Cette phase est très importante car elle conditionne l'accès à toute la surface de chaque particule durant le cycle de lavage proprement dit qui va suivre. En effet, le niveau de fluide réduit assure une certaine friction et une certaine 10 réaction et conduit donc à faire subir aux particules des efforts mécaniques importants contrairement à des particules flottant dans un bain qui échappent aux efforts subis, la réaction liée à la flottabilité étant trop limitée. Avantageusement, durant ce cycle d' émottage/désagglomération, les arbres sont mis en rotations opposées, horaire pour l'arbre 38-1 et antihoraire pour l'arbre 15 38-2 de façon à générer un mouvement de bas vers le haut. La vitesse de rotation est de l'ordre de 140 tours/min Le cycle de frottement est effectué avec un niveau de fluide augmenté, de l'ordre de 70% du volume total de la cuve avec 80% en volume de particules par rapport au fluide. 20 La vitesse de rotation est accrue de l'ordre de 200 tours/min be plus, les rotations de ces arbres fortement dimensionnés dans des sens contraires et avec une alternance de ces sens de rotation, permettent de générer des phénomènes de résonnance assurant ainsi des collisions importantes entre les particules et des frottements aptes à permettre une élimination des 25 souillures de la surface desdites particules. Selon un perfectionnement du dispositif, il est possible de positionner des déflecteurs sur la paroi interne de la cuve pour engendrer des mouvements de circulation fortement turbulente.

Les mouvements de la cuve sont poursuivis pendant ce cycle qui peut durer de 0,1 heure à 0,2 heure. Le contrôle est effectué visuellement par tout moyen, prélèvement de particules et/ou par contrôle visuel et/ou par analyse du fluide de lavage.

Le dernier cycle est celui de la séparation et de l'essorage. Le carter est alors incliné vers l'aval comme pour le remplissage et la composition fluide/particules est criblée pour laisser passer le fluide et retenir les particules. Les particules sont ensuite traitées pour séparer les résidus de colle et mastic 10 des particules de PVC. Le traitement passe par un criblage centrifuge d'égouttage suivi d'une séparation densimétrique liquide, d'une centrifugation et d'une séparation densimétrique à sec par lit d'air fluidisé Les particules de PVC obtenues en sortie sont donc parfaitement propres et 15 peuvent être recyclées. Le dispositif décrit l'a été selon un mode de réalisation préférentiel mais il peut ne comprendre qu'un seul arbre, l'efficacité et le rendement étant moindres.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de lavage de particules souillées de matières polymères, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (10), montée sur un châssis (12), des moyens (14) de manoeuvre de la position de ladite cuve, des moyens (16) de brassage internes à la cuve et une motorisation (18) d'entraînement de ces moyens (16) de brassage.
2. 2. Dispositif de lavage de particules souillées de matières polymères, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (14) de manoeuvre en rotation autour d'un axe YY' transversal par rapport à la cuve (10).
3. 3. Dispositif de lavage de particules souillées de matières polymères, 10 selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cuve (10) comprend des axes (30), un bras (32) support unique et une crémaillère en liaison avec ledit bras unique.
4. 4. Dispositif de lavage de particules souillées de matières polymères, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les 15 moyens de brassage comprennent deux arbres (38-1, 38-2) et deux moteurs (18) montés sur un berceau (34) solidaire de la cuve.
5. 5. Dispositif de lavage de particules souillées de matières polymères, selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque bras (38) porte des pales (40) de brassage. 20
6. 6. Dispositif de lavage de particules souillées de matières polymères, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une trémie (24) orientée suivant l'axe ZZ' équipé de moyens (20) de projection de fluide de lavage.
7. 7. Dispositif de lavage de particules souillées de matières polymères, 25 selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (20) de projection de fluide de lavage comprennent des buses (26) haute pression.
8. 8. Procédé de lavage de particules souillées de matières polymères mettant en oeuvre le dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - Introduction des particules souillées dans la cuve (10), - Remplissage réduit de la cuve (10) avec du fluide de lavage, avec un taux de remplissage de 40% - Brassage par les moyens (16) de brassage à vitesse réduite et mise en oscillation de la cuve par les moyens (14) de manoeuvre, - Remplissage en fluide de lavage avec un taux de remplissage de 70% - Brassage par les moyens (16) de brassage à vitesse élevée et maintien de la mise en oscillation de la cuve par les moyens (14) de manoeuvre, - Contrôle du lavage, et - Vidange de la cuve.
9. 9. Procédé de lavage de particules souillées de matières polymères selon 15 la revendication 8, caractérisé en ce que l'on réalise un cycle de désagglomération préalable lors de l'introduction des particules dans la cuve.
10. 10. Procédé de lavage de particules souillées de matières polymères selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le brassage s'effectue à des vitesses de rotation comprises entre 140 et 200 tours/min