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Rencontre Technique
4 et 5 octobre 2011 - Strasbourg
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
Rencontre Technique
Les matières plastiques : Recyclabilité et éco-conception
Strasbourg
05/10/2011
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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
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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
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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 :
Meilleure résistance aux milieux agressifs tels que
les insectes, les intempéries ou le milieu marin
Légèreté
L'EXTERIEUR
LES CONTENANTS
L'AUTOMOBILE
LA MAISON
L'ELEVAGE
LA ROUTE
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
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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
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Extrusion réactive
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
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Extrusion réactive
1. Principe
Equipement : extrudeuse bivis corotative
(généralement mais également possible avec extrudeuse monovis)
Avantages :
Limitations :
• Absence (quasi-)totale de solvant
• Limitée à des réactions chimiques rapides
• Plage de conditions de mélange étendue
compatibles avec temps de séjour
(larges domaines de viscosité,
• Contrôle difficile de la sélectivité de
température, pression)
certains types de réaction
• Modulable, à usages multiples…
• 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...
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Extrusion réactive
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
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Extrusion réactive
2. Applications au recyclage
Exemple n° 1 : Recyclage des bouteilles en PEhd
Compatibilisation mélange PE/PP
PE/PP
Monomère(s)
+ amorceur
Dévolatilisation
Mise en forme
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
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Extrusion réactive
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)
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Extrusion réactive
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
Alimentation
Dévolatilisation
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
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Extrusion réactive
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
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FIN
Merci pour votre attention
Françoise GUYONNET
Mail : [email protected] - Tél. : 03 88 19 15 10
CRITT Matériaux Alsace
19 rue de Saint Junien – BP 80023
67305 SCHILTIGHEIM Cedex
Site internet : www.critt.fr
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