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RÉSUMÉ
Les matériaux composites à matrice polymère sont utilisés à grande échelle dans des applications industrielles variées. Cependant, leur recyclabilité est encore perçue comme délicate et difficile, du fait de leur hétérogénéité et du recours encore fréquent à des matrices thermodurcissables, donc infusibles. Cet aspect constitue a priori un frein à leur pénétration plus large de certains marchés. Ainsi, certains utilisateurs préfèrent aux composites des matériaux alternatifs plus facilement recyclables. La pression réglementaire pousse actuellement les industriels de la filière des matériaux composites à développer des solutions de recyclage et de valorisation. Des filières de démantèlement, de recyclage et de valorisation de ces matériaux tendent à se mettre en place par secteur d'application ou de manière transversale.
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Patricia KRAWCZAK : Professeur à l'École des Mines de Douai - Responsable du Département Technologie des Polymères et Composites Ingénierie Mécanique de l'École des Mines de Douai
INTRODUCTION
Les matériaux composites à matrice polymère sont utilisés de longue date à grande échelle dans des applications industrielles variées (transport, bâtiment ...). Leur recyclabilité, perçue comme étant difficile ou pour le moins perfectible du fait de leur hétérogénéité et du recours encore fréquent à des matrices thermodurcissables (infusibles après fabrication), peut toutefois constituer un frein à leur pénétration plus large de certains marchés. Certains utilisateurs peuvent en effet être amenés à préférer aux composites des matériaux alternatifs plus facilement recyclables. Les préoccupations environnementales et la pression réglementaire ont poussé les industriels de la filière des matériaux composites à développer des solutions de recyclage et de valorisation, matière, thermique/énergétique ou chimique. Dans un contexte réglementaire, différentes initiatives professionnelles visent à mettre en place des filières de démantèlement/recyclage/valorisation de ces matériaux par secteur d'application ou de manière transversale.
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Procédés chimiques (solvolyse, glycolyse, acidolyse ...)
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4. Procédés mécaniques
4.1 Broyage mécanique
Le recyclage mécanique par broyage a été étudié pour les composites thermodurcis renforcés de fibres de verre ou de fibres de carbone. Les recherches les plus nombreuses et les plus approfondies ont néanmoins été menées dans le cas des fibres de verre. Les fibres de carbone, renfort de très hautes performances mécaniques mais de coût très élevé, sont en effet préférentiellement utilisées sous forme de fibres continues dans les applications composites. Leur broyage leur fait perdre de fait une grande partie leur intérêt, pour le moins en terme de capacité de renforcement mécanique, l'intérêt en terme de conductivité électrique ou d'agent anti-statique subsistant.
La technique utilisée passe habituellement par une réduction initiale de la taille des déchets composites. Cette phase utilise un procédé de broyage sommaire mettant en œuvre une déchiqueteuse ou un broyeur à basse vitesse de manière à réduire la taille des déchets en morceaux de 50 à 100 mm. Cela facilite l'élimination des éventuels inserts métalliques, et dans le cas où cette étape est réalisée à la source de production ou de collecte du déchet, le transport des déchets [1]. La phase principale de réduction de taille intervient ensuite dans un broyeur à marteaux à haute vitesse, dans lequel le matériau est débité en éléments plus fins allant typiquement de 10 mm à des particules micronisées de moins de 50 µm. Une opération de tamisage finale permet enfin de fractionner le recyclat obtenu en lots de tailles différentes.
Dans ce procédé, tous les constituants originaux du matériau composite sont broyés et restent présents dans les recyclats résultants qui sont nécessairement des mélanges de polymère, de fibres et de charges. En général, les fractions tamisées les plus fines sont des poudres et contiennent une proportion de charges et de polymères plus élevée que dans le composites d'origine. Les fractions tamisées les plus grossières ont tendance à être de nature plutôt fibreuse, avec des particules ayant un facteur de forme et un taux de fibre plus élevés.
Différentes sociétés ont développé sur la base de ce type de procédé une activité de recyclage de composites à échelle industrielle.
On...
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Procédés mécaniques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PICKERING (S.J.) - Recycling technologies for thermoset composite materials – current status, Composites Part A - . Applied Science and Manufacturing, 37, 1206-1215, 2006.
-
(2) - Guide déchets – Valorisation des déchets en composites thermodurcissables. - Projet RECYCOMP 1, 2003.
-
(3) - Main dynamics of the world wide composite industry - . JEC Strategic Studies, JEC Group, Paris, 85 p., 2006.
-
(4) - Filière : Les industriels du composite contraints au recyclage. - L'Usine Nouvelle, 20 mars 2003.
-
(5) - Guide Déchets – Valorisation des déchets composites à matrice thermodurcissable - . Projet RECYCOMP 2, 2005.
-
(6) - DE LARY (J.P.), HEMBERT (C.), HENRY (S.), CAUDRON (J.C.) - Les composites, un matériau d'avenir, Groupement de la Plasturgie Industrielle et...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Déchets en cimenterie – Contexte général
-
Traitements thermiques des déchets – Procédés et technologies associées.
-
Bilan Carbone® : Réglementation et outils.
-
Recyclage des themoplastiques
Waste management, Elsevier http://www.elsevier.com
Waste management & research, Sage http://www.sagepub.com
Journal of material cycles and waste management, Springer http://www.springer.com
International journal of environment and waste management, Inderscience http://www.inderscience.com
The open waste management journal, Bentham http://www.benthamscience.com/open/index.html
Resources, conservation and recycling, Elsevier
Journal of solid waste technology and management, Global Recycling Network http://www.grn.com
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ISO/DIS 30012 - Plastiques renforcés de fibres de carbone – Détermination des dimensions et du rapport d'apparence d'objets broyés - -
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