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Inauguration de la plateforme « Composites et Recyclage » du Cetim-Cermat

News International-French

9 Oct 2017

Le Cetim-Cermat, Centre régional d’innovation et de transfert de technologie et centre associé du Cetim, fête ce jour ses 40 ans et inaugure officiellement une plateforme d’expérimentation et de démonstration dédiée au recyclage des matériaux composites et plastiques. 

Inauguration de la plateforme  « Composites et Recyclage » du Cetim-Cermat

Déjà testée depuis quelques mois, cette ligne pilote démontre la viabilité de nouvelles technologies de valorisation des composites thermoplastiques, depuis la production de plaques en continu jusqu’à la production de pièces mises en forme.

Une machine, deux possibilités de recyclage des thermoplastiques. Avec la ligne pilote installée au Cetim-Cermat, à Mulhouse, le centre associé au Cetim propose, à partir d’un équipement unique, deux façons de revaloriser ces matériaux lorsqu’ils arrivent en fin de vie : la fabrication de plaques recyclées à partir de composites thermoplastiques et l’Upcycling (qui consiste à utiliser des produits revalorisés pour produire des matériaux de qualité supérieure) de thermoplastiques non chargés en plaques fibrées. Et cet équipement permet aussi la réalisation de pièces de forme. Ses secrets ? Une technologie inspirée de la fabrication de panneaux de bois et l’utilisation de modules.

Un marché porteur

« Actuellement, dans près de 90% des cas, malgré les développements technologiques de ces dernières décennies, les chutes de production de composites thermodurcissables et thermoplastiques et les produits en fin de vie partent en enfouissement », commente Séverine Thélier, responsable R&D - Innovation au Cetim-Cermat.

Les causes de cette situation sont multiples : faible volumétrie des gisements (10 à 20000 tonnes par an pour la France), manque de débouchés économiques viables, absence de filière structurée, faible coût de l’enfouissement…. Pourtant leur usage se généralise, notamment dans l’automobile. Les dernières études sur le sujet estiment ainsi que le marché mondial des composites thermoplastiques progresse de plus de 5% par an actuellement et devrait dépasser les 10 milliards de dollars dès 2020 !

Afin de favoriser l’émergence d’une filière de recyclage en France, le Cetim-Cermat et le Cetim ont, dès 2011, décidé d’explorer ce domaine en lançant le projet Ecotreve, visant l’élaboration de matériaux hautes performances à partir de déchets plastiques et composites selon un principe d’économie circulaire. Mené avec trois industriels (Paprec Plastiques, le thermoformeur Plastiform et le chaudronnier plastique Airépur Industries) et deux laboratoires (l’institut de science des matériaux de Mulhouse et le laboratoire des sciences de l’ingénieur, de l’informatique et de l’imagerie Icube, à Strasbourg), il a notamment permis la construction d’une ligne pilote exploitant une piste inédite pour le recyclage des composites thermoplastiques, en particulier ceux à fibres de verre, qui représentent 90% du marché.

Inspiré du bois
Avec l’aide de ses partenaires, pour se démarquer des méthodes mécaniques classiques, qui broient les déchets pour produire des poudres ou des granulés réutilisables, et de la voie chimique qui vise à séparer la matrice des renforts pour récupérer la fibre, le Cetim-Cermat a mis au point la technologie Thermosaïc, inspirée des panneaux de bois lamellés OSB (Oriented Strand Board, planche de brins orientés) utilisés dans le bâtiment.

« Les pièces à recycler sont déchiquetées en morceaux de plusieurs centimètres carrés et placés dans un réservoir d’alimentation en amont de la ligne. Ces broyats sont répartis grâce à un système vibrant sur une bande transporteuse pour constituer un lit homogène. Cette couche de matière est ensuite entraînée dans un outillage spécifique qui la chauffe et la presse pour obtenir, en sortie, des plaques continues consolidées, dont l’épaisseur peut atteindre 10 mm», explique David Rigel, chef de projet Ecotreve au Cetim-Cermat.

Les matériaux issus de la technologie Thermosaïc présentent une résistance mécanique élevée par conservation d’une taille de renfort suffisante (broyats avec des longueurs de fibres mesurant de 30 mm jusqu’à 200 mm). Leur structure originale en fait des matériaux quasi-isotropes et plus faciles à former par thermocompression ou thermoformage que les composites traditionnels à fibres continues.

Une ligne innovante et modulaire
L’originalité de la ligne réside non seulement dans sa polyvalence (elle permet de valoriser une large variété de matrices et de renforts) mais surtout dans sa modularité. En effet, les modules en entrée peuvent être remplacés entre deux productions par des modules permettant de dérouler des films et des renforts. La ligne se transforme alors pour s’adapter à l’autre technologie de recyclage également développée par le Cetim-Cermat et ses partenaires : la technologie ThermoPRIME. Celle-ci consiste à associer des renforts, constitués de fibres longues ou de tissus, avec des matières plastiques de recyclage pour produire des matériaux composites ayant des caractéristiques mécaniques bien supérieures au matériau d’origine (résistance mécanique 5 à 10 fois supérieure), tout en masquant les pertes de propriétés des plastiques lorsqu’ils ont vieilli et ont été recyclés.

Mieux, en plaçant un autre module en sortie de ligne, celle-ci peut assurer directement la mise en forme de pièces en matériau recyclé.

« Sur ce sujet nous avons travaillé conjointement avec les équipes du Cetim qui développent le procédé QSP. Nous avons bénéficié de leur savoir-faire dans l’estampage des composites », note Séverine Thélier, responsable R&D - Innovation au Cetim-Cermat.

Vers l’industrialisation
Le projet Écotreve est arrivé à son terme fin 2016. La viabilité des technologies mises en œuvre sur cette ligne est prouvée. Plusieurs brevets ont été déposés ou sont en cours de dépôt par le Cetim et le Cetim-Cermat. Le centre compte ainsi faire émerger un projet pilote industriel à l’horizon 2020.

« Désormais, notre travail consiste à amener à maturité ces technologies et à les transférer chez des industriels », commente Séverine Thelier.

Parmi les applications envisagées, la fabrication de petites et moyennes séries sur des marchés de niche en substitution de matériaux traditionnels, par exemple dans les biens d’équipement industriels ou le transport, avec des matériaux « de « moyenne gamme » se situant en termes de résistance mécanique entre les plastiques chargés en fibres courtes et les composites à renforts continus. 

Le projet ECOTREVE a été mené en partenariat avec : Airpur Industries, Paprec Plastiques, Plastiform, l’IS2M et Icube

Le projet a bénéficié du soutien financier de : la Région Alsace, le programme Feder « L’Europe s’engage en Alsace », l’Union Européenne, le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, le Grand Besançon, le Département du Haut-Rhin, Strasbourg, GIP Objectif Meuse.

Et a été labellisé par : le pôle Fibres ENERGIVIE et le pôle Véhicule du Futur.