Caractérisation des matières premières issues du recyclage de couettes

Le projet SB&WRC est soutenu par le programme européen Interreg VA France (Manche) Angleterre et bénéficie d’un soutien financier du FEDER.

Introduction

En septembre 2017, l'ESITC de Caen a reçu 3 échantillons de déchets non lavés de l'Université de Brighton: 2 x remplissage de Polyester et 1 x plume de Canard (Figure 1).

Figure 1. Photographies des déchets utilisés: (a) remplissage de polyester (tissu), (b) remplissage de polyester (balles), (c) plume de canard.

Une caractérisation physique de ces déchets a été réalisée pour déterminer:

• Densité apparente;
• Densité réelle;
• Teneur en eau;
• Absorption de l'eau.

Méthodes expérimentales et résultats

1. Densité

1.1. Densité apparente

La densité apparente a été déterminée en utilisant un pycnomètre à hélium (AccuPyc 1330_ micromeritics). Cette méthode permet d'obtenir une mesure précise du volume de l'échantillon. Il consiste à introduire de l'hélium dans une chambre de référence avec une pression connue, puis à se dilater dans la chambre contenant l'échantillon. Ainsi, la chute de pression est mesurée.

Le volume d'échantillon est déterminé selon la loi de Mariotte:

où :

• P1 : pression de gaz dans la chambre de référence (Pa);
• P2 : la pression du gaz dans la chambre d'expansion (qui contient l'échantillon) (Pa);
• Pa : pression atmosphérique (Pa);
• V2 : volume d'expansion (cm3) ;
• Vc : volume de la chambre (cm3) ;
• Vs : volume de l'échantillon (cm3).

La densité apparente est obtenue grâce à l'équation suivante :

où :

• ρb : densité apparente ;
• ms : masse de l'échantillon.

Les résultats de la densité apparente sont donnés dans le tableau 1. Deux échantillons sont testés par déchet, et pour chaque échantillon, une moyenne de 3 mesures est prise.

Tableau 1. Masse volumique apparente des différents déchets [kg.m-3]

1.2. Densité réelle

La densité réelle est mesurée au moyen d'un pycnomètre avec une contenance de 500 ml selon la procédure décrite ci-dessous:

• Peser le pycnomètre rempli de propanol jusqu'à la marque;
• Peser le pycnomètre rempli d'échantillon saturé et de propanol jusqu'à la marque;
• Peser l'échantillon à l'état sec;

La vraie densité est alors donnée par l'équation suivante:

où:

• ρp: densité du propanol.

Le propanol a été choisi comme liquide d'immersion car il est caractérisé par une densité inférieure à celle de l'eau permettant ainsi la faisabilité et l'exécution du test. Les résultats de la densité réelle sont résumés dans le tableau 2.

Tableau 2. Densité réelle des différents déchets [kg.m-3]

2. Teneur en eau

L'essai consiste à sécher l'échantillon dans une étuve à une température de 40 ° C jusqu'à stabilisation de la masse. La teneur en eau correspond à la perte de masse enregistrée. Il est calculé selon l'équation suivante:

où :

• Mw : masse à l'état humide ;
• Md : masse à l'état sec.

Le test a été répété trois fois pour chaque matériau. Les résultats de la teneur en eau sont donnés dans le tableau 3.

Table 3. Teneur en eau des différents déchets [%]

3. Absorption de l'eau

Ce test est dérivé d'un protocole expérimental développé par le groupe RILEM TC 236-BBM. La procédure utilisée pour mesurer l'absorption d'eau des différents matériaux est la suivante:

• Sécher l'échantillon à 40 ° C jusqu'à obtenir une variation de masse inférieure à 0,1% de la valeur obtenue en 24h;
• Plonger complètement un sac en plastique microperforé dans l'eau;
• Placez et attachez le sac dans une centrifugeuse et laissez-le tourner pendant 30 secondes à 500 trsmin-1, puis notez la masse du sac;
• Peser une masse (M0) du matériau et le placer dans le sac;
• Plonger complètement le sac rempli du matériel dans l'eau pendant 5 minutes;
• Sortez le sac de l'eau, placez-le dans la centrifugeuse et laissez-le tourner pendant 30 secondes à 500 trsmin-1;
• Peser le sac séché par centrifugation et noter la masse M1 (5 min);
• Répétez les étapes 5, 6 et 7 pour les autres échantillons pour différentes durées d'immersion;
• Calculer l'absorption d'eau selon l'équation suivante:

Les résultats de l'absorption d'eau sont donnés à la figure 2.

Figure 2. Absorption d'eau des matières premières

4. Conclusion

L'analyse physique de ces matières premières a permis d'avoir une idée de leurs propriétés et aussi de la possibilité de les utiliser comme matières premières dans les prototypes à concevoir. D'autres matières premières devraient venir de l'Université de Brighton pour les caractériser à leur tour.