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SYLTEC : un procédé innovant pour le recyclage des matériaux composites à matrice thermodurcissable

Abstract - Management of SMC plastic waste by the process of recycling SYLTEC. The objective of this study was to improve the mechanical properties of SMC composite waste, recycled as fillers in a polypropylene matrix. A four stages process, called SYLTEC, was developed. The first step called conditioning step, aimed to extract glass fibres from the polyester resin and to obtain a cotton-like aspect for the ground material. The use of a shredding process allowed either to preserve a minimum fibre length or to maintain a constant rate of each SMC component, particularly glass fibres. The second step called reinforcement step, consisted in a controlled dissolution step of calcium carbonate by an acido-basic reaction and allowed to obtain a reinforcing glass fraction of 40-45%wt. The third step, called thermal treatment step, created an ionic adhesion, filler/filler (calcium carbonate-anhydride of thermally activated polyester) by polyester fonctionnalization and filler/matrix (calcium carbonate-anhydride of interfacial agent PP blended with PP). This entailed a significant reinforcement of composite and a strong improvement of mechanical properties. The last step, called chemical treatment step, lead in the case of PP, to a chemical fonctionnalization between the SMC filler, thermally modified and the polymer matrix made of a PP/PP blend, caused by an amine type polyfonctionnal agent. Condensation into imide allowed the creation of a chemical interface in comparison with the ionic one resulting from the third step. It was also noticed that this last step was unnecessary in the case of a polar polymer host matrix such as PA6 to achieve high mechanical performance. Finally, the whole process lead to very close mechanical properties for the reinforced thermoplastics to the same polymer reinforced with virgin fibres.

Résumé - L'objectif de l'étude est d'améliorer les propriétés mécaniques de matériaux composites SMC recyclés incorporés dans une matrice polypropylène. Pour cela, nous avons proposé un procédé de valorisation de ces charges SMC, dénommé SYLTEC, en quatre étapes : La première étape, phase de conditionnement, a eu pour objet une libération des fibres de verre de la résine polyester ainsi qu'une calibration dimensionnelle du broyat de SMC sous forme de matière plus ou moins cotonneuse. L'utilisation d'un déchiquetage a permis une préservation de la longueur des fibres tout en conservant un taux des constituants stable, et plus particulièrement, une teneur fibreuse qui se maintient lors de ce broyage primaire. La deuxième étape, phase de renforcement matériau, consiste en une étape de dissolution contrôlée du carbonate de calcium par l'action d'une réaction acide-base et a permis, par le biais d'un ajustement du taux de fibres de verre, d'obtenir une fraction renforçante de 40-45 % en masse. La troisième étape, phase de traitement thermique, a créé, par fonctionnalisation du polyester, une adhésion ionique, charge/charge (carbonate de calcium - anhydride du polyester thermiquement activé) et charge/matrice (carbonate de calcium - anhydride de l'agent interfacial PP. Cela a permis un renforcement conséquent du composite SMC/matrice PP permettant d'augmenter l'ensemble des propriétés mécaniques. La dernière étape, phase de traitement chimique, a apporté une fonctionnalisation chimique entre la charge (SMC modifiée traitée thermiquement) et la matrice active (PP/PP, par l'intermédiaire d'un agent polyfonctionnel type amine. La condensation en imide a permis ainsi la création d'une interface chimique alors qu'elle était ionique après la troisième étape. Cette étape n'est pas nécessaire dans le cas d'une matrice polaire comme le PA-6. Au bilan, nous sommes arrivés à obtenir, par le biais du procédé de valorisation de charges SMC recyclés incorporées dans du polypropylène, des propriétés mécaniques sensiblement comparables à celles de fibres neuves incorporées dans la même matrice.