= The addition of tracers in polymers : A new X-ray fluorescence spectroscopic means, for the rapid identification and sorting of plastics

• Auteur / Autrice : Feliks Bezati
• Direction : Daniel Froelich, Valérie Massardier-Nageotte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymères
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....) - Laboratoire Conception de Produits et Innovation (LCPI) - Laboratoire Imagerie, Tomographie et Traitement (Saclay....-2013)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie électronique

Déchets

Déchets -- Élimination

Résumé

Ce travail de thèse a eu comme objectif principal de prouver la faisabilité technique de détection par spectrométrie de fluorescence X de traceurs ajoutés dans une matrice polypropylène afin de développer un tri efficace et rentable. Dans un premier temps nous avons choisi les traceurs convenant le mieux à notre problématique, en s’appuyant sur des critères tels que la toxicité et la radioactivité, l’intensité du signal de détection, la singularité du pic, la disponibilité des réserves et le prix. Suite à l’application de ces contraintes nous avons choisi les oxydes de terres rares comme traceurs. Deuxièmement, après avoir sélectionné les traceurs, nous avons étudié leur dispersion dans la matrice PP ainsi que leur impact sur les propriétés du matériau tracé. Les résultats expérimentaux présentés ont montré que l’addition de 1000 ppm d’oxyde de terre rare, de taille micrométrique, dans une matrice polypropylène a un impact non significatif sur les propriétés mécaniques et physico-chimiques, ainsi que sur la photo-dégradation sous rayonnement UV. De plus, la dispersion est homogène sans formation d’agglomérats. Pour finir nous avons validé leur choix par rapport à la détection par SFX. Des résultats expérimentaux et de modélisation ont montré que nous pouvons détecter les oxydes de terre rare dans une gamme de concentration [100-1000 ppm] pour un temps d’acquisition de 10 ms.

Rare earth oxides can be used as tracers for the identification of polymer materials in order to have an economically efficient recycling and high speed automatic sorting of plastic wastes. This study focused on the detection of these particles by X-ray fluorescence spectrometry and their effect on PP matrix with respect to thermal and mechanical properties and to photo-degradation under UV irradiation exposure. Addition of 1000 ppm of such particles, of micrometric size, has a minor effect on the mechanical and thermal properties of the traced materials as well as in the photo-degradation of the polymer after UV irradiation exposure. The SEM images together with the results obtained from image processing show a homogenous dispersion of tracers into PP matrix. Regarding their detection by X-ray fluorescence spectrometry, experimental and modeling results have shown that the rare earth oxides studied could be detected in a range [100-1000 ppm] for 10 ms acquisition time.