Brevet FR2007547A1 — publié le 19700109

Lrinvention concerne un procédé continu de mélange et de préparation dans lequel dans les mélangeura rapides disposés en série, des substances synthétiques sont mélangées avec des adjuvants tels que des émollients, des stabilisateurs, des lubrifiants, des 5 colorants, des substances de remplissage etc., au besoin séchées, gélatinisées, flégazées et conduites à l'état chaud à une machine par exemple une presse à vis sans fin. Comme on le sait, la préparation de substances synthétiques s'effectue essentiellement dans les mélangeurs rapides, dans lesquels le mélange des adju-10 vants et la préparation theimique s'effectuent soit par chauffage d'enveloppe et de chaleur de friction, soit uniquement par de la chaleur de friction. Surtout dans les mélangeurs rapides, le traitement thermique de la substance synthétique requiert un réglage précis de la vi-15 tesse de rotation de l'outil mélangeur afin de régir les températures imposées ainsi que les temps et les températures finales pour un degré de gélatinisation déterminé de la substance synthétique. les machines de préparation pour la production par charges re-20 quiferent un dispositif de commande compliqué pour la mise en marche et l'arrêt du moteur de l'agitateur, et pour de fréquentes commutations sur des vitesses différentes pour régler la vitesse de l'outil mélangeur, le chauffage du réservoir ainsi que la durée d'une charge. Dans ces machines, et les machines associées, des 25 résines synthétiques sont mélangées et chauffées un peu de temps avant d'être portées à la température de gélatinisatiom pour former des agglomérats. Ces agglomérats sont ensuite refroidis dans un refroidisseur pour en empêcher une agglutination plus prononcée On obtient ainsi un produit prêt au parachèvement dans dès pres-30 ses à vis sans fin ou des laminoirs. lia complication technique et la puissance requise par suite des fluctuations peimanentes de l'énergie sont notables et rendent l'utilisation peu économique. Aussi a-t-on déjà proposé d'utiliser des mélangeurs et des machines de préparation de ce genre fonctionnant en régime continu, 35 mais ces propositions pèchent en particulier par un contrôle insuffisant de l'uniformité du mélange et des températures requises pendant le processus de préparation theimique qu'il n'est guère possible de réaliser dans un réservoir. Une agitation connue en forme de tourbillon par un appareil mé-40 langeur ne se prête à une préparation thermique continue de sub- 13418 2 2007547 ntances synthétiques à partir de la température ambiante normale jusqu'à la gélatinisation complète par suite de la consistance, de la densité d'agitation et du'degré de gélatinisation qui est tributaire que l'état thermique de la. substance synthétique. 5. ïïn outil mélangeur rigide ne peut avoir de forme structurale que pour une opération bien définie..et une consistance donnée de la matière première. De ce fait, la préparation en charges s'avéra commé impraticable pour adapter, par réglage de la vitesse de rotation de l'outil mélangeur, la friction et l'agitation à la 10 température individuelle donnée et aux conditions de consistance de façon à obtenir une gélatinisation préalable pratiquement uniforme* De'ce fait le degré de préparation thermique et donc la plastification à fond sont limités, car aux températures élevées, il se produit, bien souvent, en un temps très court, une agglomé-15 ration excessive qui conduit à la plastification complète de sorte que cette masse ne peut plus être subdivisée. Avec tous ces dispositifs proposés, la température requise pour la plastification dans la machine de traitement suivante par exemple dans une presse à vis sans fin et atteinte au cours du 20 processus de préparation précédent dans le mélangeur, de chauffage est perdue dans le mélangeur de refroidissement précédent. L'agglomérat préparé de manière connue dans un mélangeur rapide, présente toujours, comparativement au granulat entièrement plasticifié, de sérieux,inconvénients en ce qui concerne la plastification adé-25 quate, inconvénient qu'il y a lieu d'attribuer aux désavantages décrits ci-dessus pour des machines mélangeuses et aux diverses vitesses de circulation dans un grand réservoir de. mélange. Pendant le traitement suivant dans la presse à vis sans fin jusqu'à la délivrance du produit il est difficile,'par suite de la pres-30 sion et du chauffage externe de l'enveloppe du cylindre, d'obtenir que des particules non gélatinisées dans les agglomérats se plastifiaient complètement et parfaitement. L'imperfection dû degré de gélatinisation dans un agglomérat obtenu d.'.une manière connue 'ou dans un mélange pulvérulent se 35 constate par 1*examen d'échantillons de matière en cours de formation dans la presse à vis sans fin. Les masses en cours de formation, non directement voisines des surfaces des pales de la près • se, du corps de la vis,: ou du cylindre contiennent toujours des particules non.plasticifiées qu'il est impossible de dissoudre 40 avant.la sortie par la tubulure. 13418 3 2007547 Malgré la mise au point de formes de vis sans fin et de sortes de telles vis pour une distribution améliorée de la matière première dans le toxron de matière, une plastification parfaite, en particulier dans les mélanges pauvres en émollient ou exempt d'é-5 mollient, ne peut être obtenue avec des résultats satisfaisants, le ciitère augmente avec la section de la vis et la surface de la section transversale du to^ron de matière dans le trajet de la Vis. Une presse à vis sans fin présente l'inconvénient que la masse 10 de matière est exposée, à partir de la zone d'entrée jusqu'à la tubulure de sortie, à uné température fortement croissante, tandis que des vapeurs libérées dues à l'accroissement rapide de la température entravent la circulation de la matière qui exerce un effet antagoniste sur le remplissage des trajets de la vis dans la 15 zone d'entrée. Ce phénomène rend inefficace la compression requise dans les compartiments de la vis et c'est uniquement dans le dernier compartiment ou l'avant dernier que l'on obtient une den-sification et une plastification terminale réelles. les particules contenues dans le tronçon de matière ne sont plus complètement 20 gélatinisées. L'invention assure une meilleure plastification dans le processus de production ou dans le processus préliminaire pour transformer la matière en produits fini d'une manière telle que par un mixage continu, on obtienne un produit mieux plastieiÊLé qui est 25 entraîné, sans refroidissement intermédiaire, de façon que par • exemple une presse à vis sans fin puisse fonctionner à plus basse température et avec de plus petites variations de température que jusqu'à présent, de sorte que le gradient de température, à partir des surfaces de la vis jusqu'au centre de la section transver-30 sale du toz-ron de matière, est éliminé étant donné que la masse synthétique est déjà complètement chauffée et que la vis a uniquement pour but de parfaire la liquéfaction de la résine synthétique sous pression. Conformément à l'invention, on évite la chute dë température 35 requise dans le processus de préparation de la masse synthétique jusqu'à légèrement en-^dessous du point de gélatinisation, tandis que la température une fois atteinte dans la matière est maintenue, et la masse synthétique ainsi chauffée peut immédiatement être travaillée en produit fini. 40 Dans tels dispositifs, il faut assurer un afflux constant de 13418 2007547 matière synthétique à une température exactement contrôlée et de le transférer à un moment donné, peu de temps avant le.degré de gélatinisation complet, très rapidement à une machine de transformation, par exèmple une présse à vis sans fin. 5 le rendement pratique d'une telle méthode est basé sur le fait que,.pendant le mixage et le.processus .de préparation pour la production de mélangea de résines synthétiques dures, à douces, le poids diminue constamment avec .l'augmentation constante de la température, ce qui est dû à un gonflement progressif des particules 10 de résine synthétique, dé sorte que la consistance et le comportement de la matière durant, l'agitation varie constamment, le poids d'une masse synthétique est inversement proportionnel à la masse refroidie jusqu'à la température ambiante, normale. Exemple î 15 Masse reçue î 5000 kg de Vestolite S 6857 0,10 kg de Pb Ca 3617 Poids: Température 20°C = 0,66 gr/ml , 60°0 = 0,66 gr/ml 20 80°C = 0,63 gr/ml 90°C =0,6 gr/ml 100°C = 0,54 gr/ml ' 110°0 = 0,52 gr/ml 120°0 = 0,49 gr/ml 25 130°C « 0,49 gr/ml 140°C = 0,48 gr/ml' Mesure par zone dans le réservoir: Zone IV * T36°C Zone III a 133°0 30 Zone II = 130°G Zone I = 1140C Oet exemple permet de constater qu 'une augmentation de. température de 140°C fait baisser le poids à 0,48 g/ml. Après refroidissement de cette masse jusqu'à 80°C, le poids augmente jusqu'à 35 0,63 g/ml, et à plus -un refroidissement du poussé jusqu'à la température ambiante normale (20°C) on obtient un poids de 0,66 g/ml. D'autres expériences fournissent de résultats similaires. On a en outre constaté que la variation du poids par litre dépend de. la masse reçue et du type de résine synthétique en cause, l'emploi 40 de types E-PVC montre une plus grande réduction de poids que pour 69 13418 5 2007547 les types R-PVC. De ce fait, il résulte qu'on peut procéder à une préparation thermique continue de résine synthétique dans un'réservoir, sans moyen mécanique, à l'exception d'un outil mélangeur, et guider la masse synthétique plus froide entrante, d'une 5 manière réglable, séparément de la masse synthétique plus chaude et plus légère, tandis que les particules de matière synthétique préparées par voie thermique, peuvent être évacuées automatiquement suivant le degré de chauffage et de gélatinisation. le passage continu dans un réservoir de mélange ne peut oepen-10 dant réaliser qu'une partie du processus de préparation thermique total, car avec l'augmentation de température, la consistance et les rapports peuvent varier, et le reste du traitement doit alors être effectué à l'aide d'outils mélangeurs, à des vitesses d'agitation et des forces de cisaillement appropriées et éventuellement 15 dans une autre gamme de températures requises. Aussi est-il nécessaire, pour régler toute la gamme de températures à partir de la température ambiante normale de la résine synthétique jusqu'à la température de gélatinisation complète -de toute la préparation thermique, de guider le mélange syrithéti-20 que à travers plusieurs blocs de mélange couplés, chaque réservoir mélangeur comportant des mélangeurs appropriés à la consistance, alors que les vitesses de rotation, les températures et les temps doivent être réglables. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné 25 à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment 1' invention peut être réalisée, les Jparticularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention. Sur ces dessins: La fig. 1 est une illustration schématique de la circulation 30 et des stades de température dans un processus de mélange continu. La fig. 2 est un exemple d'une disposition de trois réservoirs de mélange continus consécutifs, formant un système de mélange et de préparation.' La fig. 3 représente un dispositif selon'la-fig. 2 sous forme 35 d'un groupe préliminaire pour une presse à vis sans fin pour la préparation thermique de mélanges pulvérulents'prêts. La fig. 1 représente schématiquement les performances de la méthode conforme à l'invention selon laquelle les masses synthétiques froides pénètrent centràlement dans le réservoir 1 et sont 4-0 conduites directement'à l'outil-mélangeur 2 conçu, pour tourner 69 13418 6 2007547 sur le fond du cylindre. Dans la zone I, les particules de résine synthétique sont ra- -pidement chauffées par une friction intense et un effet de cisaillement. A l'état plus froid, la masse synthétique n'est pas enco-5 re agglutinée et par suite de son poids plus élevé elle suit facilement la force de gravité. Pour cette raison,'cette masse est supportée par les profila d'outil verticaux 3 et est conduite dans la forme to.roïdale à 1Toutil mélangeur 2. En conséquence, une masse synthétique plus froide peut rester dans le domaine des 10 zones I et II ou agissent les plus grandes forces de friction et de cisaillement de l'outil mélangeur 2. A température croissante, et par suite de l'agitation modifiéer les particules de résine synthétique deviennent plus légeres par suite du gonflement continue, deviennent plus lentes et sont re-15 foulées vers le haut dans la zone II le long de la paroi 4 Su réservoir par suite du mélange de résine synthétique plus froid et plus lourd constamment amené. Dans cette zone II, le mélange de résine synthétique chauffée est accéléré et soumis à friction avec les profils supérieurs 5 de l'outil mélangeur.'Des particu-20 les plus lourdes,qui n'ont pas entièrement subi le processus de gonflage, peuvent revenir, avec l'afflux entrant 1 de matière synthétique froide, à. travers le conduit 6 en forme d'entonnoir". de l'outil de mélangé dans les zones I et It ob elles sont à nou-> -* veau soumises a de grandes forces de friction.* 25 Selon les matières premières et les gammes de températures utilisées, un autre outil 7 peut être disposé au-dessus de l'outil mélangeur 6 en vue d'assumer le môme effet que les parties d'outils de mélange 5 et 6 dans la zone IV. Le principe de mélange continu conforme à l'invention assure 30 un chauffage rapide et uniforme, inconnu jusqu'à présent, d'un masse synthétique ce qui doit être attribué en tout premier lieu au fait que les couches plus chaudes et plus légères de la matière couvrent du haut, de zone à zone, les couches plus froides et në permettent pas à l'air de refroidissement de pénétrer dans là 35 masse synthétique chauffante. Ce phénomène constitue un inconvénient par exemple dans la préparation par charges dans un réservoir de'mélange, étant donné qu'un tel réservoir de mélange ne peut être'rempii que partiellement afin de réserver une place suffisante pour le gonflement que 40 provoque le processus de chauffage. 13418 2007547 De plus, dans des couches limites des zones, des particules froides et chaudes sont mélangées, de sorte -que l'équilibre de températures s'en trouve affecté. Les particules de mélange plus froides, à surface plus dure, et l'es particules chaudes, à surfa-5 ce plus douce, entravent en outre l'effet de friction mutuel favorable des particules. • ^ Lorsque, dans un tel réservoir, un mélange atteint la zone/dans des conditions de températures données, la masse synthétique chauf fée est conduite, par un dispositif 8, à un réservoir approprié. 10 Dans ce réservoir, lë processus de préparation mentionnée se répète .mais à des températures adaptées aux conditions alors appropriées, telles que force de friction, vitesse de rotation, requises pour les substances à préparer. Dans chacun des réservoirs on peut prévoir-des possibilités de dosage éventuels pour, des adju4- , 15 vants, des dispositifs d'aération et de séchage fournissant de 1' air chaud ou de l'air froid, etc. Le procédé conforme à l'invention permet d'ajuster un nombre quelconque de réservoirs de mélange, raccords entre eux, à tous les processus de m&iange et de préparation de quelque . sorte que 20 ce soit,et individuellement aux conditions de la substance synthétique et des appareils récepteurs, et d'obtenir ainsi un chauffage uniforme, lé dégazage et un état de gélatinisation optimal du mélange synthétique. La fig. 2 représente, à titre d'exemple, un tel dispositif eom-25 portant trois réservoirs de mélange dans lesquels chaque bloc mélangeur 9, 10, 11 est équipé d'éléments de réglage 12, 13, 14 de la vitesse de rotation,de l'outil mélangeur. Chaque réservoir de mélange est pourvu d'éléments de chauffage, réglables séparément. L'ensemble :peut être commandé et réglée par un dispositif de com-30 mande central 15. - La fig. 3 représente un dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode conforme à l'invention sous forme dfun appareil auxiliaire raccordé â-unë presse à vis sans fin. Si, le mélange des adjuvants et-les;"préparations'thermiques sont effectués de la ma-35 nière usuelle dans les proportions requises par un mélangeur de chauffage et de refroidissement, par exemple, pour produire un dryblend, des préxnix et autres produits de ce genre, le procédé conforme à 1'invention peut également être avantageusement mis en oeuvre. 40 Des mélanges pulvérulents sont amenés, comme il est décrit ci- BAD ORIGINAL ' 13418 8 2007547 dessus, à partir d'un réservoir 16, à travers un élément de dosage 17 réglable de manière continue, dans des blocs mélangeurs 9, 10, 11 fonctionnant selon le principe de l'invention, le mélange pulvérulent étant donc uniformément chauffé, séché, dégazé et con-5 duit à l'état chaud, par exemple par une Vis sans fin 18", à la zone d'entrée d'une presse à vis sans fin 19. Le haut gradient de température dangereux connu ne se produit pas dans la presse à vis sans fin, car la matière synthétique est conduit à des températures élevées dans la zone d'entrée de la vis. 10 Le ce fait, dans la zone d'entrée, la masse synthétique refroidit d'abord, ce qui fournit progressivement une. dépression. Cette dépression est très importante pour un remplissage satisfaisant des compartiments dé la vis sans fin, car elle élimine dans une grande mesure les occlusions d'air et de vapeur dans la masse même» Le 15 plus, la masse synthétique chaude est en contact intime avec les surfaces actives de la presse à vis sans fin. La masse synthétique, localisée à l'intérieur dés compartiments de la vis-sans fin, se trouve toujours à une températurerplus élevée que les surfaces adjacentes de la présse à vis sans fin. Dans le procédé conforme 20 à l'invention, on obtient, dans la presse à vis sans fin, des conditions de température, pratiquement inverses, qui compensent la médjccre conductibilité thermique de la résine synthétique, et l'on évite les occlusions de particules non plasticifiées. Une simpe vis sans fin, à petit nombre de spires, et. à basse 25 température de fonctionnement, suffit pour amener la masse synthétique , complètement portée à témpérature par cette méthode, à un état complètément plasticifié. Des particules non gélatiniséés, ainsi que des rubans ne subsistent pas dans le produit final, car les différences de température dans la masse ne se produisent 30 plus devant et derrière les compartiments de la vis sans fin. La méthode conforme à l'invention pour mélanger et préparer des résines synthétiques permet une préparation et fabrication totales de résine synthétique avec tout adjuvant connu,,par une opération continue simple à l'aide de moyens techniques simples, 35 avec une énergie fortemént réduite, tout en fournissant un produit final notablement supérieur à ceux obtenus suivant les procédés connus jusqu'à présent. BAQ, ORIGINAL 13418 9 2007547 REVEND!C A!EE QHS 1. Procédé continu demélange et de préparation de résine synthétique, dans lequel les résines synthétiques sont mélangées avec des adjuvants à l'aide d'un outil mélangeur tournant sur le fond 5 d'un réservoir, séchées, gélatinisées, dégazées et, au besoin, refroidies ou portées à l'état chaud pour le traitement ultérieur, caractérisé en ce que la résine synthétique et les adjuvants ou mélanges pulvérulents sont amenés centralement dans un réservoir de mélange, les matières premières étant chauffés par l'outil mé-10 langeur tournant sur le fond dû réservoir par une friction intense et des forces de cisaillement et déplaçant, dans le mélange à unë température accrue,des particules synthétiques plus légères chauffés, vers le h%ut, à travers les particules synthétiques froides plus lourdes amenées "centralement, le long de la paroi lisse 15 du réservoir, qui sont évacuées de 1'étage.supérieur du réservoir de mélange à une température donnée. 2. Procédé continu de mélange et de préparation de résine synthétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mélange et la préparation dans la gamme de températures comprises 20 entre la température ambiante normale (environ 20°0) et la température finale, sont effectués dans plusieurs réservoirs de mélange intercouplés, dans chacun desquels pour le réglage d'une section donnée, et limitée des divers étages de production de chaleur, et donc de la consistance correspondante, des propriétés 25 et du comportement du mélange de résine synthétique, on utilise des forces de friction et de cisaillement, des vitesses de rotation et des températures réglables de manière appropriée aux conditions de la matière. 3. Procédé continu dë .mélanges et de préparation-.de résine syn-30 thé tique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des mélanges pulvérulents, prêts sont préparés thermiquement pour l'utilisation, c'est-à-dire chauffés, déshydratés, dégazés et sé-chés pour le traitement ultérieur direct dans des presses à vis sans fin, des laminoirs et aùtre^âispositifs de ce genre. 35 4. Procédé continu de mélanges et de préparations dé résines synthétiques selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une matière synthétique chaude, complètement gélatinisée, est obtenue pouf le traitement ultérieur diréct dans des presses à vis sans fin, des laminoirs et autres dispositifs de ce genre. 40 5. Procédé continu de mélange et de préparation de résine syn- 13418 10 2007547 thé-bique selon les revendications 1 ?t 2, caractérisé en ce que dans les derniers, stades theimiques, la masse synthétique préparée est refroidie jusqu'à former un agglomérat complètement géla-tinisé. 5 6. Dispositif pourlla mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un outil de mélange sans moyeu est monté dans les réservoirs de mélange individuels. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'outil de mélange comporte un passage centrale en forme d'enton- 10 noirw 8. Dispositif selon la- revendication 6, caractérisé en ce que l'ajoute en'forme d'entonnoir est montée sur des profilés verticaux. 9. Dispositif selon les revendications 6 à 8, caractérisé en 15 ce que la partie en forme d'entonnoir de l'outil de mélange est muni de profilés qui s'étendent jusqu'à la. paroi du réservoir. 10. Dispositif selon les revendications 6 à 9, caractérisé en ce que pluâeurs outils mélangeurs sont disposés l'un au-dessus de l'autre. 20 11. Dispositif selon les revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les réservoirs de mélange sont reliés à des dispositifs convoyeurs assurant un afflux continu de la masse synthétique. 12. Dispositif selon les revendications 5 à 11, caractérisé en ce que les réservoirs des étages de températures individuels peu- 25 vent comporter des dispositifs de dosage pour les adjuvants. 13. Dispositif selon les revendications 5 à 12, caractérisé en ce que les réservoirs de mélange individuels sont équipés d'outils mélangeurs similaires ou différents. 14. Dispositif selon les revendications 5 à 13, caractéris^én 30 ce que les réservoirs fonctionnent à la même température ou à des' températures différents. 15. Dispositif selon les revendications 5 à 14, caractérisé en ce que les outils mélangeurs tournent à la même vitesse ou à des vitesses différentes. - 35 16. Dispositif selon les revendications 5^15 caractérisé en ce que le chauffage, la vitesse de rôtation, la fourniture d'air et le refroidissement des divers réservoirs de mélange sont réglables individuellement. 17. Dispositif selon les revendications 5 à 16, caractérisé en 40 ce qu'.il est relié directement a la machine dé production. 13418 u 2007547 18. Disposiiâf selon les revendications 5 à 17, caractérisé en ce que la masse synthétique préparée chaude est conduite h une machine de traitement par un convoyeur,