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Recyclage des bouteilles en PET pour
la fabrication de non-tissé géotextile
De Lavigne Christelle P. Vroman – L. Koehl
Rasheed Abher « Advanced nonwovens »
Provost Benjamin Option TTMA
AU 2007/2008
Recyclage des bouteilles en PET pour la fabrication de non-tissé géotextile ENSAIT – AU 2007/2008 I – Contexte de l’application Les géotextiles sont aujourd'hui présents dans la plupart des ouvrages de Génie civil, d'agriculture, de stabilisation des sols ou bien encore de construction. Même si leurs fonction sont relativement similaires, on distingue deux types de géotextiles: les géotextiles tissés, et les géotextiles non-tissé. Leur utilisation permet de créer une sorte de barrière entre le terrain naturel et les éléments de génie civil afin que ceux-ci ne soient pas soumis à des contraintes dû au terrain. Cette barrière que le matelas textile apporte a pour mission de pouvoir laisser passer certains éléments comme l'eau et de ne pas en laisser passer d'autres. On constate que le nontissé sépare les deux éléments, la terre et les gravas de façon a ce que ceux-ci ne s'enfonce pas dans le sol, l'eau peut néanmoins circuler entre les différentes couches, le non-tissé n'étant pas une barrière hermétique. On peut trouver ces produits dans différents types d'application, ils sont notamment utilisé dans: -les armures à asphalte -les séparations de matériaux pour remblais -les fondations de routes, chemins de fer... -la protection contre les racines -la protection des drains -la filtration -la protection contre le poinçonnement des géomembranes -la protection des fondations De lavigne/Rasheed/Provost 2
Recyclage des bouteilles en PET pour la fabrication de non-tissé géotextile ENSAIT – AU 2007/2008
Exemple de stabilisation des sols :
http://www.geotextiles-geogrilles.fr/geotextiles.html
On peut voir sur ce schéma que la route dont la fondation a
été stabilisée ne permet pas un affaissement de la chaussée.
Les matériaux reste bien en deux couches distinctes, la route
garde sa forme d'origine.
Au contraire, sur la partie non stabilisé, on constate
que les matériaux d'apport on tendance a pénétrer
dans la terre sous l'influence d'un poids important (ici
un camion). La route est donc déformée de manière
irréversible.
Encore un exemple de stabilisation
des sols appliqué à la route, on peut
en effet voir que plusieurs
«sandwiches» de géotextile
maintiennent les différentes
couches de terre sur lesquels sont
posées l'asphalte. Grâce à ce
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Recyclage des bouteilles en PET pour la fabrication de non-tissé géotextile ENSAIT – AU 2007/2008
système, aucun affaissement latéral n'est à craindre.
http://www.geotextiles-geogrilles.fr/geotextiles.html
II - Cahier des charges fonctionnel et technique
Les fonctions demandées aux produits sont multiples, en effet un non tissé pour une
application de type géotextile classique comme la stabilisation des routes doit
présenter diverses caractéristiques techniques. On demande donc a ce produit
d'être, souple, léger, résistant à la traction, suffisamment solide pour résister à un
poinçonnement quel qu'il soit, mais aussi perméable, de façon à laisser l'eau de pluie
le traversé.
Pour cette application bien précise de séparation des matériaux, destiné à la
stabilisation des sols pour la construction de routes par le génie civil, nous avons pu
recueillir ces informations techniques sur le site du constructeur de géotextile:
KORD.
Table 1 : Données techniques pour un non tissé 300-400 g/m² :
Caractéristiques/Propriétés: Dimension:
Perméabilité à l'eau: 0,055 m/s
Résistance à la traction: 15 6 19kN/m
Allongement à l'effort maximal de
traction: 60 - 80%
Poiçonnement CBR: 3 - 4 kN
Poiçonnement dynamique ouverture: 14 - 25 mm
III - Les matériaux utilisés
Les bouteilles en plastique sont en Polyéthylène Téréphtalate (ou PET). Le
PET fait partie de la famille des polyesters.
Le polyéthylène téréphtalate
http://fr.wikipedia.org/wiki/Mylar
Le polyéthylène téréphtalate est un polymère thermoplastique. Par définition,
« un thermoplastique est une matière plastique à base de polymère, composés de
chaînes macromoléculaires (chaînes linéaires ou ramifiées) qui deviennent sous
forme fluide sous l'action de la chaleur. Lorsqu'on les refroidit, ils durcissent. Ce
comportement est réversible. C'est cette dernière propriété qui permet un recyclage
de la fibre PET. »
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Le PET est obtenu par polycondensation de l'éthylène glycol avec l'acide
téréphtalique.
Ethylène glycol
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89thyl%C3%A8ne_glycol
Acide téréphtalique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_t%C3%A9r%C3%A9phtalique
La fibre de PET a un coût moyen de 1.5 à 2 euros / kg. Les caractéristiques
de la fibre de PET sont les suivantes :
• Faible masse volumique (0.95)
• Faible ténacité 1.8-2 g/denier
• Ramollissement dès +- 80 °C
• Fusion 130 °C (thermoplastique)
• Hydrophobe
IV - Procédé de fabrication
IV.1. Transformation des bouteilles en granulés
Dans ce paragraphe seront détaillées les principales étapes de la transformation
d'une bouteille en plastique en granulés de polymères.
1- Les bouteilles en plastique peuvent être récupérées dans plusieurs endroits.
Elles peuvent provenir des centres de collecte sélective, ou encore de chutes de
production dans les industries et enfin de points d'apports volontaires. Ces bouteilles
en plastique sont récupérées sous forme de gros cubes compactés : des balles de
bouteilles PET.
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Les balles de bouteilles PET
http://www.valorplast.com/site-enseignant/img/pdf/dossier_recyclage.pdf
2- Les balles de bouteilles PET sont alors amenées sur une ligne de tri. Les
balles sont ouvertes, déliées, et enfin cassées.
3- Un prélavage est établit afin d'enlever toutes les grosses étiquettes et les
impuretés solides.
4- Un premier tri automatique a lieu. Les bouteilles sont passées sous un
détecteur de métaux afin d'éliminer toutes les particules métalliques. De plus, les
bouteilles passent sous un capteur infrarouge de type caméra afin d'éliminer les flux
de bouteilles en PVC et ainsi que les bouteilles de couleur non souhaitées.
5- Un second tri automatique est réalisé ainsi qu'un dernier contrôle visuel et tri
manuel.
6- Les bouteilles sont alors broyées dans un bac d'eau et transformées en
paillettes d'un diamètre d'environ 14 mm. Ce broyage permet de récupérer des
matières finement divisées, ce qui facilitera ultérieurement l'alimentation de machines
de transformation, type extrudeuse.
Prélavage, tri, broyage
http://www.valorplast.com/site-enseignant/img/pdf/dossier_recyclage.pdf
7- Un tri des paillettes par flottation permet ensuite de séparer le PET du PEhd.
En effet, le corps des bouteilles est composé de matière PET alors que les bouchons
sont en PEhd. Cette technique de séparation par flottation est très efficace car le
PET coule alors que le PEhd surnage. Ce tri est effectué dans un bac d'eau froide en
présence de détergents et de "soude caustique".
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Tri par flottation
http://www.valorplast.com/site-enseignant/img/pdf/dossier_recyclage.pdf
8- Un lavage à chaud des paillettes avec détergent est effectué. Les paillettes
sont immergées dans différents bains à températures élevées, de l'ordre de 85°C
pour être parfaitement lavées.
9- Les paillettes sont enfin rincées à l'eau chaude puis séchées à 140°C.
10- Un dernier broyage est effectué afin d'homogénéiser les paillettes et obtenir
des paillettes de l'ordre de 8 mm de diamètre.
11- Les paillettes PET sont alors extrudées et converties en granulés propres de
taille et forme standard.
Les paillettes Les granulés
http://www.petrecycling.ch/index.cfm?rub=685
12- Les granulés subissent enfin un traitement de polycondensation à basse
température par de l'azote liquide afin d'éliminer en profondeur les pollutions dans
les granulés. Les granulés changent alors de structure et deviennent opaques.
IV.2. Des granulés aux non-tissés
Ce paragraphe traite de la transformation des granulés en voile non-tissé.
Cette transformation est divisée en deux parties : la formation du voile puis la
consolidation de ce dernier.
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IV.2.a. Formation du voile
De manière générale, il existe trois technologies différentes pour la formation
du voile en non-tissé : la voie sèche, la voir aérodynamique, la voie humide et enfin
la voie fondue. C'est par voie fondue que nos non-tissés sont obtenus.
Il est intéressant économiquement parlant de rassembler en une seule
opération la fabrication du fil et du non tissé. Il existe deux techniques principales
dans le procédé d'obtention d'un voile en non-tissé par voie fondue : la technologie
spunbond et la technologie meltblown.
La technologie Spunbond
Formation du voile par la technologie Spunbond
http://cerig.efpg.inpg.fr/tutoriel/non-tisse/page03.htm
Les granulés de polymère sont fondus dans un malaxeur. A la sortie du
malaxeur, le polymère fondu est pompé puis passe à travers une filière. Les
filaments obtenus subissent une trempe à l'aide d'air froid. Ils sont ensuite étirés puis
enfin déposés sur un tapis transporteur pour former le voile.
La technologie Meltblown
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Formation du voile par la technologie Meltblown
http://cerig.efpg.inpg.fr/tutoriel/non-tisse/page03.htm
Les granulés de polymère sont fondus dans un malaxeur. A la sortie du
malaxeur, le polymère fondu est pompé puis passe à travers une filière. En sortie de
filière, les fils sont étirés par soufflage d'air chaud, puis trempés à l'air froid. Les
voiles obtenus par cette technologie sont plus fins que ceux obtenus par la
technologie Spunbond, mais ils sont moins solides.
IV.2.b. Consolidation du voile
D'une manière générale, la consolidation d'un voile non-tissé peut se faire par
action mécanique, thermique ou encore chimique. Dans notre cas, les non-tissés
sont obtenus par voie mécanique, et plus précisément par aiguilletage.
Dans le cas de l'aiguilletage, on réalise un enchevêtrement physique des
fibres constituant le voile. L’aiguilleteuse est équipée d’une tête où sont insérées une
multitude d’aiguilles métalliques ou de barbes.
IV.2.c. Procédé de fonctionnement utilisé par Freudenberg Politex.
Freudenberg Politex appartient à Feudenberg Group, une multinationale
allemande constituée de 14 institutions qui opèrent indépendamment dans différents
secteurs et dans le monde entier. L'entreprise Freudenberg Politex est spécialisée
dans la fabrication de non-tissés recyclés en polyester. Cette entreprise est
implantée dans plusieurs pays tels que les Etats-Unis, l'Inde, la Chine ou encore la
France.
Leur procédé de fabrication est détaillé ci-dessous. La formation du voile est
donc obtenue par voie fondue. Les granulés passent dans l'extrudeuse avant de
subir un passage dans les filières. Les fils obtenus sont disposés sur un tapis de
nappage. Le voile obtenu est enfin consolidé par aiguilletage.
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Procédé d'obtention des non-tissés de Freudenberg Politex
http://www.dechetcom.com/comptes/jcamille/freudenberg_process.jpg
V - Contrôle des performances
Les performances du non-tissé sont mesurables avant son utilisation, après son
implantation dans le sol, toute mesure est impossible.
Le contrôle des performances du non-tissé se fait donc avant.
L’une des premières caractéristiques qui vient à l’esprit pour un géotextile est sa
perméabilité, elle est mesuré grâce à la norme [NF EN ISO 11058, 1999].
Pour un non tissé de séparation un autre critère peut être intéressant, c’est son
ouverture caractéristique (la taille de ces pores), elle correspond à la taille qu’ont les
plus grosses particules de sol susceptibles de traverser le géotextile.
Pour ce qui est des performances en traction de notre géotextile, elles peuvent être
mesurées sur un banc de traction simple.
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VI - Les produits existants et les fabricants mondiaux
Il existe un nombre important de produits de type géotextile.
On distingue :
- Les protections de géomembranes :
Les géomembranes servent ici, à retenir l’eau afin que celle-ci ne traverse pas la
terre.
-Les géotextiles de stabilisation :
Ils sont utilisés afin de stabiliser les matériaux de construction.
-Les géotextiles de drainage :
Ils sont utilisés afin de canaliser un flux d’eau.
De lavigne/Rasheed/Provost 11Recyclage des bouteilles en PET pour la fabrication de non-tissé géotextile ENSAIT – AU 2007/2008 Les fabricants de non tissé géotextile sont peu nombreux, les plus grand sont : Freudenberg, Brossette, Landlot ou bien encore Bonar. A titre d’exemple, un non-tissé géotextile destiné à séparer des couches de gravas et de terre de dimension : 0,5*50 mètres coûte : 37,5€ chez le constructeur Landlot. VII - Le marché et les tendances Le marché du non-tissé a connu ces dernières années une augmentation notable de sa production à l’échelle du monde. Du bas vers le haut: NAFTA, Europe, Asia Pacific, South America, Middle East, Rest of world. Tout comme les autres non-tissé, les géotextiles suivent la tendance, qui connaît une croissance constante et soutenue. Longtemps réservé aux professionnels, ils sont maintenant accessible mêmes pour les particuliers qui voudrait jardiner ou bien faire des travaux. De lavigne/Rasheed/Provost 12
Recyclage des bouteilles en PET pour la fabrication de non-tissé géotextile ENSAIT – AU 2007/2008 VIII - Actualité recherche Le recyclage des bouteilles plastiques a connu une très forte hausse au cours de dernières années. Si bien que certains producteurs de non-tissé sont devenus de très gros consommateur de PET recyclé. C’est par exemple le cas de l’entreprise Freudenberg à Colmar, qui s’est dernièrement équipé d’une unité de lavage, broyage et recyclage des produits PET plastiques. L’entreprise produit aujourd’hui 200O tonnes de polyester issu du recyclage par mois. IX - Références bibliographiques et Internet Technique de l'ingénieur : Le Recyclage des thermoplastiques Jean-Jacques Robin - AM3832 http://cerig.efpg.inpg.fr/tutoriel/non-tisse/page03.htm http://www.dechetcom.com/comptes/jcamille/freudenberg_process.jpg http://www.freudenbergpolitex.com/ http://www.valorplast.com/site-enseignant/img/pdf/dossier_recyclage.pdf http://www.petrecycling.ch/index.cfm?rub=685 http://fr.wikipedia.org/wiki/Mylar http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89thyl%C3%A8ne_glycol http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_t%C3%A9r%C3%A9phtalique guide_recyclabilite_fiche_e3_mat_plast http://www.acfenvironmental.com http://www.geotextile.com http://www.colbond.us http://www.fabriform1.com http://www.geosynthetic-institute.org/products/gt.htm http://www.huesker.com http://www.naue.com http://www.geogrid.com http://www.webtecgeos.com http://www.novintiss.com/produits-geotextiles.html http://www.geotextiles-geogrilles.fr/geotextiles.html http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9otextile http://www.cfg.asso.fr/publications/documents/rencontres/art3_retentioncolmatage.pd f De lavigne/Rasheed/Provost 13
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