Recyclage des matériaux composites

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    16-Jul-2015
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    Engineering

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Diapositive 1

1Prsent par : Fatma FEKI Fatma HACHED Khaoula Jallouli Maha CHARFEDDINE Syrine YOUSSEF Gmat 32Recyclage des matriaux composites

Conclusion

plan2IntroductionMatires premiresProcds de recyclage Avantages et inconvnients3Introduction 4Les matriaux composites prsentent un assemblage de matriaux de nature diffrente visant amliorer les proprits de chaque matriau pris sparment.Ils offrent aux industriels et aux designers des possibilits nouvelles dassocier des formes et des matriaux de plus en plus performantsA part leur lgret, leur longvit et leur flexibilit, ces matriaux ont ungrand potentielde dveloppement

Production mondiale de composites : 7,6 millions de tonnes/an5Un procd de traitement des dchetset de rintroduction des matriaux qui en sont issus dans le cycle de production dautres produits quivalents ou diffrents

6 un gisement stable impliquant un tri et une collecte fiableun procd de recyclage conomique et environnemental des produits en matires recycles devant tre rentables et avoir la confiance du consommateur.RecyclageProblmatique

Des problmatiques techniques

Un matriau composite comprend par dfinition de multiples composants (Rsine, fibres, charges) recyclage peru comme tant difficile

Non fusibles et non solubles, les thermodurcissables sont prsentes comme nonRecyclables Les solutions de recyclage sont mconnues.

Des problmatiques conomiques

Part des composites relativement faible Pas dintrt pour leur rcupration en fin de vie

Mais des atouts Potentiel de haute valeur ajoute

78Matires premires 9

10La nature des composites traiter en fin de vie est de deux types :11Les matriaux pr-consommation:

Des pices dfectueuses et chutes issues des dcoupes. (Si elles ne sont pas mlanges, les pices peuvent tre identifies)

La part de ces matriaux est estime grossirement en moyenne 7% de la production totale. Ce taux est li la technique de production utilise et au type de pices fabriques. On peut lestimer de 2 3% pour les SMC, de lordre de 5% pour les plaques et de lordre de 10% pour les produits longs.12Les matriaux post consommation:13Les matriaux post consommation:

Lvaluation du march total des composites en fin de vie dpend donc des hypothses formules :+ Le type de matriau fabriqu avec un procd donn.+ produits de pr-consommation,+ lensemble des matriaux pr- et post-consommation, ce qui correspond approximativement la production totale (si lon prend en compte la dure de vie).14

leur identification et leur rcupration15Les procds de recyclage16Procd mcanique

Procd mcanique Cette mthode consiste rebroyer les fragments obtenus en granuls de petite taille de faon, par exemple, les rincorporer dans des revtements (bitumes ou ciments).Broyage est suffisamment fin

La poudre peut-tre incorpore dans des semi-produits thermodurcissables : SMC (Sheet Molding Compound) et BMC et dans certains thermoplastiques.

Il est peu probable dobtenir un matriau ayant des performances spcifiques ou un tat de surface excellent. Pourtant quelques essais ont t raliss sur un thermodurcissable charg 15% de poudre rebroye, et il sest avr que la structure finale ne sen est pas trouve affecte.

MAHA1718Le recyclage mcanique Il permet de sparer la matrice des charges ou renforts prsents dans le dchet mais les proprits renforantes des fibres seront altres car elles ne seront pas pures c'est--dire quelles seront toujours partiellement couvertes de polymre. Le broyage altre les caractristiques mcaniques des composites ce qui les rduit la plupart du temps des charges faible valeur ajoute. De plus le cot de ces oprations (jusqu 460 euros par tonnes), fait que les charges obtenues sont peu intressantes par rapport des renforts vierges. Le broyage des dchets: *polyester/verre pour la cimenterie est de 150 euros par tonnes* poxy/silice ce cot descend 100 euros par tonnes

19Les dchets recycls par broyage simple sont utiliss comme charges dans un autre matriau.Lentreprise : PROMECO (extruder-systme)

2021Il existe deux grandes installations de broyage2223Dchiquetage Broyage primaireBroyage secondaireBroyage secondaire: micronisationPoudre micronisePassant Passant Fibres courtesFibres longuesTamisageTamisage Schma du recyclage par broyage

Procd mcaniqueEconomie de matires premires

24Valorisation matire

26Procd thermique

Procd thermique

lorsque la matire du dchet est transforme grce son potentiel calorifique en nergie thermique (valorisation nergtique), et dans certains cas en rsidus pouvant tre utiliss comme matriaux des fins diverses (valorisation matire) hors carburants.MAHA2728IncinrationDes Units dIncinration des Ordures Mnagres (UIOM)Centres dincinration industrielleLes dchets composites pourraient tre valoriss en mlange avec les ordures mnagres (OM).. Les dchets sont brls pendant deux trois heures environ une temprature maximale de 400C pour les solides et de 1000C pour les gaz.

Les centres dincinration industrielle sont peu nombreux par rapport aux UIOM et sont spcialiss dans le traitement des DIB (dchets industriels banals).L'incinrationest un traitement thermique bas sur la combustion avec excs d'air

des MIOM

nergie

REFIOM

nergie

MIDI29Thermolyse

La thermolyse est un procd thermique de traitement des dchets organiques temprature moyennement leve et en l'absence d'oxygne.Les dchets sont introduits dans un four hermtique chauff entre 450 et 750C. En l'absence d'air et sous l'effet de la chaleur les dchets se dcomposent en deux phases: *unrsidu solide *ungaznergieSolide carbon (combustible)

Le gros avantage de ce procd par rapport lincinration Produit deux fois moins de fumes et que celles-ci ne contiennent ni dioxines, ni mtaux lourdsLes installations de traitements des fumes sont nettement moins importantes30Gazification

Elle permet de convertir des dchets contenant du carbone en syngaz grce la chaleur mais avec une raction limite par une quantit limite doxygne.

LavitrificationConsiste chauffer les dchets une temprature telle que leur fraction non combustible fonde. Un refroidissement brutal conduit un produit s'apparentant un verre nomm vitrifit.

Mchefersrsidus solides combustibles (coke) rsidus huileux combustibles gaz31Lit fluidis

Il permet de traiter des composites base thermodurcissable renforce par des fibres de verre ou de carbone que se soient des matriaux pr- ou post-consommation.gazfibres

32Pyrolyse en bain de sel fondus Les ractions de dpolymerisations se passent l'abri de l'air dans un milieu dont la composition peut tre adapte aux dchets traiter. Le bain de sels fondus peut tre un mlange eutectique bas point de fusion et sa composition chimique peut tre choisie pour jouer le rle de catalyseur et ainsi amliorer le rendement nergtique. gazfibrescokegoudronIntrt Permettre le traitement de pices composites pollues par des peintures ou vernis Il n'existe pas notre connaissance de site industriel utilisant la pyrolyse en bain de sels fondus, cette technique restant au stade de l'essai

33Co-incinration en cimenterie

Les dchets composites, thermodurcis en particulier, peuvent tres utiliss comme combustible de substitution en cimenterie. En effet, la composition des composites, riches en matires minrales pouvant tre incorpores au ciment (apport de CaCO3, d'alumine et de silice, constituant de base des fibres de verre), rend ces dchets intressants .nergieMatire premire pourles cimentsPour obtenir une meilleure qualit de combustible, leur prparation est gnralement effectue par des organismes spcialiss

34Procd thermiqueIncinrationThermolysePyrolyseGazificationVitrificationCo-incinration en cimenteriePyrolyse en bain de sels fondusLit fluidisMchefers ,rsidus solides combustibles (coke), rsidus huileux combustibles, gazGaz fibresMatires minrales pour ciment, nergieGaz ,fibres, coke, goudronValorisation nergtiqueValorisation mixte35Procd chimique

La solution chimique au recyclage suit une mthode qui consiste briser la structure tridimensionnelle forme par le rseau macromolcules/ponts de rticulation Il existe plusieurs techniques de recyclage se rapportant au procd chimique3537 Solvant ractif38Diffrents agents de dissolution des rsines ont t investigus dans le cadre de multiples projetsHydrolyse

Acideverre/poxy verre/polyurthanecarbone/poxy Alcool eauGlycol

GlycolyseAcidolyse

Remarques 40

Le groupe OH form dune autre molcule sur lanneau phtalique va ragir avec un groupe poxydique

Voici un exemple de rticulation dune rsine poxyde avec les anhydrides dacides. 41 Chauffage T=150pendantt une heure

Principede procd de rticulationLa rsine recycler subit tout dabord une tape de dcomposition le rseau tridimensionnel (rticulation) est brisRsines poxy durcies initialement par un acide anhydride, lagent de dissociation utilis est un compos amin la rsine est plastifie et purifie

On ajoute un agent de de dissociation42Une autre technique, allie le recyclage mcanique la solvolyse , dans la valorisation des dchets SMC :

Les fibres obtenues par le recyclage mcanique sont partiellement pollues par des rsidus de matire.

Le traitement par solvolyse va ensuite confrer ces fibres de faible longueur un tat de surface qui donnera une meilleure adhsion pour leur rutilisation en tant que renforts.

Le rsultat de cette technique est convaincant car les fibres obtenues sont la fin trs peu c