Pour que les matières recyclées puissent être utilisées dans une proportion de 1:1 en remplacement des matières vierges, deux facteurs sont essentiels. D'une part, une quantité suffisante de matière première recyclée doit être disponible et, d'autre part, il doit être possible de traiter cette matière de manière économique pour fabriquer des granulés recyclés avec des profils de propriétés personnalisés. Les broyés à parois épaisses présentent à cet égard un énorme potentiel en tant que matière première pour le recyclage - les quantités disponibles sont suffisantes et, surtout, elles sont triées proprement. Le retraitement sans problème des granulés recyclés à partir de broyés et la garantie des propriétés fonctionnelles des produits finis qui en sont issus nécessitent toutefois un processus de recyclage spécifique - un processus que les systèmes conventionnels sur le marché n'ont jusqu'à présent pas été en mesure d'accomplir avec toute la rigueur requise. EREMA a maintenant la solution pour cela : le nouveau système d'installation INTAREMA® RegrindPro® est exactement adapté à tous les types de matières broyées à paroi épaisse et, grâce à un procédé extrêmement doux et à une filtration très efficace, il permet de fabriquer des granulés recyclés optimisés pour les applications à partir de matières broyées.
Les granulés recyclés à base de matières broyées constituent une excellente alternative aux matières vierges pour les transformateurs de matières plastiques. En effet, les broyés sont faciles à trier et à séparer et constituent donc un flux d'entrée trié propre pour le processus de recyclage en amont. Les sources de matières premières comprennent les emballages à paroi épaisse tels que les bouteilles en PEHD moulées par soufflage provenant des secteurs de l'hygiène et des cosmétiques, ainsi que les articles thermoformés et moulés par injection en polypropylène et en polystyrène tels que les bouchons, les gobelets, les récipients à fruits et les pots à beurre. Les plastiques provenant des déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE) et des produits du secteur automobile tels que les pare-chocs, les batteries, la tuyauterie du moteur, etc. présentent également un grand potentiel de réutilisation.
Ces flux de matériaux sont donc disponibles en quantités suffisantes pour l'utilisation de granulés recyclés en remplacement de matériaux vierges et, par rapport aux films, ils sont également disponibles sous une forme plus propre. Toutefois, les transformateurs sont également intéressés par les propriétés rhéologiques de ces granulés recyclés, qui permettent un traitement ultérieur sans problème et garantissent les caractéristiques fonctionnelles de leurs produits finis. Outre les aspects mécaniques, ce sont surtout la qualité de surface, la capacité de teinture et l'odeur qui sont des facteurs de qualité décisifs. Le processus de recyclage est donc soumis à des exigences particulièrement élevées, auxquelles les systèmes disponibles sur le marché n'ont pas toujours été en mesure de répondre jusqu'à présent.
Défi : le recyclage des granulés recyclés
En raison de sa densité apparente élevée (200-600 kg/m³) et de sa fluidité, le broyé est, en règle générale, facile à doser dans un système d'extrusion et ne nécessite aucun compactage ou broyage supplémentaire. Le défi consiste toutefois à faire fondre en douceur les particules de broyé à paroi épaisse, car elles nécessitent plus de temps pour chauffer et fondre que les films minces. Avec les systèmes de traitement conventionnels, le broyé est dosé dans l'extrudeuse à une ou deux vis via un système de trémie. Une unité de traitement plus longue est donc nécessaire pour faire fondre les particules de broyé froides. Cela augmente le temps de séjour dans l'extrudeuse et le processus de fusion se déroule sous une forte contrainte de cisaillement. De ce fait, la structure du polymère est détruite en partie, ce qui a un impact négatif sur les propriétés mécaniques des produits finis. De plus, les impuretés apparaissant dans le matériau broyé sont également réduites en taille par les forces de cisaillement et l'efficacité de la filtration s'en trouve considérablement réduite. Par rapport aux systèmes à vis unique, cet effet est accru avec l'extrudeuse à double vis co-rotative par une finesse de filtration jusqu'à trois fois plus faible en raison de la faible accumulation de pression. Les systèmes à vis unique alimentés à froid n'ont pas la flexibilité nécessaire pour traiter les différents types de broyés tels que le HDPE et le PP avec les mêmes exigences de qualité de manière économique sur un seul système. En outre, des taux d'humidité pouvant atteindre 8 % signifient qu'un pré-séchage coûteux en énergie est nécessaire sur les deux systèmes.
Le processus de traitement spécifique au recyclage des matériaux d'entrée à parois épaisses doit donc être conçu pour pouvoir travailler avec différents types de broyés (PP, PE, PS, ABS, etc.), avec une grande variété de densités apparentes et de taux d'humidité, ainsi qu'avec des contaminants très différents tels que des impuretés comme le caoutchouc, le silicone et des contaminants mous comme le bois et le papier, ainsi que des polymères étrangers comme le PET et le PA. Ces contaminants doivent être éliminés efficacement car de plus en plus de matériau est économisé dans les épaisseurs de paroi, y compris dans la production de bouteilles et de tuyaux, et les produits finis sont donc plus sensibles aux défauts dus aux contaminants.
Clemens Kitzberger résume : "Les transformateurs qui utilisent des granulés recyclés issus de broyés doivent pouvoir compter sur une qualité de surface supérieure de leurs produits finis et sur le maintien de leurs propriétés mécaniques. Afin de pouvoir recycler selon ces critères, l'extrudeuse de recyclage doit être remplie de particules de broyé bien réchauffées pour garantir d'une part un traitement exceptionnellement doux et d'autre part une filtration performante. Et ce sont précisément les deux fonctions clés de notre technologie innovante RegrindPro®."
La technologie RegrindPro
La particularité de RegrindPro® est que, contrairement à d'autres systèmes, le matériau broyé est déjà chauffé avant l'extrusion, ce qui augmente à la fois la flexibilité dans le choix du matériau et l'efficacité de la filtration. Cette opération est réalisée par l'unité de pré-conditionnement optimisée pour la matière broyée, dans laquelle la matière est traitée de manière extrêmement douce à l'aide d'un disque rotatif doté d'un outil spécial. Grâce à la rotation lente de ce disque rotor, les particules humides à parois
épaisses sont efficacement séchées et dégazées avec un niveau de remplissage élevé et donc un temps de séjour plus long. Les longs temps de séjour dans l'unité de pré-conditionnement sont importants pour que le broyé soit non seulement séché mais aussi pour qu'il ait le temps d'être réchauffé de manière complète et homogène. Un avantage supplémentaire du temps de séjour plus long est que les additifs en poudre tels que le CaCO3 peuvent être mélangés dans des quantités allant jusqu'à 20% et, surtout, être bien répartis.
Après l'unité de pré-conditionnement, le matériau séché, dégazé et bien réchauffé est dosé dans l'extrudeuse directement connectée et fondu dans la vis universelle courte avec une contrainte de cisaillement minimale. La technologie à contre-courant d'EREMA offre ici un avantage supplémentaire, qui est crucial en particulier pour les matériaux à écoulement libre tels que les broyés. Ceci est rendu possible par le fait que la vis est remplie pratiquement sans pression et qu'elle ne prend que la quantité nécessaire à un moment donné. En outre, le processus de fusion avec une contrainte de cisaillement minimale augmente l'efficacité du nettoyage du filtre à fusion, car la taille des matières solides organiques ou minérales n'est pas réduite. Cela signifie que même les contaminants tels que le bois et le papier peuvent être filtrés de manière optimale car, grâce au processus doux, les fibres ne se séparent pas et restent suffisamment grosses pour être évacuées au niveau du filtre.
Grâce à la combinaison de l'unité de pré-conditionnement optimisée et d'une nouvelle vis universelle particulièrement douce, RegrindPro® vous offre en outre un degré de flexibilité remarquablement élevé dans le choix des matériaux, ce qui permet un traitement polyvalent des broyés. Cela vous permet par exemple de traiter des broyés malgré des points de fusion et des contenus énergétiques différents, comme c'est le cas pour le HDPE et le PP, en utilisant le même système à plein rendement et de manière douce.
Une fois le matériau fondu, la masse fondue passe par le Laserfilter EREMA récemment amélioré. Grâce à la nouvelle conception de la géométrie des racleurs et du système de décharge, les contaminants sont éliminés encore plus rapidement, ce qui réduit les particules fines et permet d'obtenir des performances de filtration encore meilleures. Clemens Kitzberger recommande l'ensemble RegrindPro® avec EREMA Laserfilter en particulier dans le secteur de la post-consommation : "Grâce à la géométrie optimisée des racleurs du Laserfilter, les contaminants non fondus, semblables à du caoutchouc, tels que les silicones et les polymères liés, sont éliminés rapidement et en continu du tamis et donc filtrés de manière encore plus efficace." Clemens Kitzberger explique encore : "En outre, le principe de la technologie TVEplus® brevetée par EREMA entre également en jeu : la filtration de la masse fondue avant l'homogénéisation et le dégazage. Cela permet d'éliminer toutes les impuretés du système avant qu'elles ne puissent dégazer et d'éviter la formation d'odeurs indésirables."
La configuration RegrindPro® peut également être combinée avec la technologie de recyclage et de compoundage COREMA® d'EREMA. Un moyen de produire des composés personnalisés directement en une seule étape sur la base du broyé.
Un test comparatif confirme l'avance de l'efficacité de RegrindPro®
L'efficacité de filtration des systèmes conventionnels à une ou deux vis avec le nouveau système RegrindPro® est prouvé. Le PP naturel broyé provenant du même lot a été utilisé comme matériau d'entrée sur tous les systèmes et les granulés recyclés respectifs ont ensuite été traités pour fabriquer des films échantillons sur une installation de film OCS dans le laboratoire d'analyse d'EREMA. Les défauts des films sont détectés automatiquement au cours du processus, puis classés en fonction de leur taille et la zone de non-conformité est affichée sous forme cumulative. Grâce à cette méthode de contrôle sensible, les impuretés restantes dans les granulés recyclés sont visibles et peuvent ainsi être évaluées en termes de qualité et de quantité. Un grand nombre de non-conformités causées par des impuretés dans le film de test a également un impact négatif sur le traitement ultérieur de ces granulés recyclés et entraîne des défauts mécaniques et optiques dans les produits finis. La comparaison des performances effectuée par un organisme indépendant documente l'analyse respective des défauts pour les films tests produits à partir des différents granulés recyclés et montre la part cumulée des surfaces défectueuses en fonction de la taille des défauts. Contrairement aux autres technologies, la courbe du RegrindPro® commence déjà à s'aplatir à partir d'une taille de défaut de 400-450 µm et reste à une part de surface de défaut constante d'environ 300 ppm. En revanche, avec les systèmes à une et deux vis à froid testés, la courbe s'élève et avec elle la part de zone non-conforme du film augmente sur toute la surface mesurée de manière significative jusqu'à plus de 1000 ppm. La comparaison montre que les granulés recyclés produits avec RegrindPro® sont beaucoup mieux filtrés et qu'ils contiennent nettement moins de grosses impuretés et, surtout, moins d'impuretés. Cette différence de qualité est déjà visible à l'œil nu lorsque vous voyez l'échantillon de film. Et c'est précisément cette différence de qualité qui a un effet sur la qualité de surface lors du traitement ultérieur des granulés recyclés pour fabriquer par exemple des tuyaux, des bouteilles, des pièces automobiles, etc.