Brevet FR2242210A1 — publié le 19750328

tinvent r on concerne un procédé de broyage destine notamment à la production de poudres-d'élastomères. Il existe depuis de nombreuses années une demande en poudres de caoutchouc et autres elastomères pouvant 51 écouler librement. De nombreux procédés de production de ces poudres existent Cependant, aucun d'entre eux na donné jusqu'à présent satisfaction. Une raison principale de cet échec est le coût élevé de la grande quantité d'énergie nécessaire classiquement pour le broyage initial de la matière. L'invention concerne un procédé de broyage destiné à transformer un élastomère en poudre et comprenant le refroidis- serment de cet élastomère à une température inferieure à son point de fragilisation en le faisant entrer en contact avec un liquide réfrigérant ou des vapeurs de ce liquide, puis le broyage de l'élastomère ainsi devenu cassant et son entrée en contact avec un agent anti-agglomérant L'élastomère à broyer est avantageusement découpé en morceaux d'une dimension permettant de le manipuler aisément, par exemple de 10 mm de diamètre ou moins, avant d'être refroidi à une température inférieure à son point de fragilisation. Un procédé convenable consiste à decouper en petits cubes une feuille ou un bloc de matière à la température ambiante. ta matière de base -peut également être disponible sous la forme classique de miettes ou de tranches minces. lorsque des miettes sont utilisées, elles peuvent être prises à ltetat humide, telles qu'elles se présentent à une étape convenable de fabrication de l'élastomère Tout solvant ou toute eau résiduelle gèle et se transforme en poudre lors du broyage. Le solvant ou l'eau gelé peut ensuite être éliminé classiquement, par exemple par séchage au gel. La température de fragilisation, c'est-à--dire la tempérs- ture-au-dessous de laquelle ltélastomère perd son élasticité et deviens cassant, varie d'une forme d'élastomère à une autre mais elle est généralement très inférieure a OOG et une réfrigé est -ration importante/nécessaire pour l'obtenir. Un mode avantageux de refroidissement consiste à faire entrer l'élastomère en contact avec un réfrigérant tel que azote liquide ou des vapeurs froides d'?zotc liquide.L'élastomère est avantageusement refroidi avant d'être broyé et, le broyage produisant de la chaleur, il est également souhaitable que le refroidissement se poursuive au cours de cette opération. te broyage de 1 kg d'élastomère nécessite généralement de 0,5 à 4 kg d'azote liquide. Un procédé convenable comprend le passage des pièces non broyées d'élastomère d'une trémie verticale dans un transporteur à vis alimentant un broyeur, et l'introduction du liquide réfrigérant par un orifice voisin du fond de la trémie. Dans une variante, les morceaux non broyés d'élastomère sont introduits-dans -une trémie approximativement verticale dont le fond comporte une sortie débouchant dans le broyeur. te liquide réfrigérant est introduit par un orifice voisin du fond de la trémie.La partie supérieure de cette dernière délimite ainsi une zone de pré-réfrigération dans laquelle l'élastomère est refroidi par les vapeurs dégagées à la partie inférieure de la trémie. le diamètre des particules d'élastomère produites par le broyage doit souvent être compris entre 50 et 200 microns. Une grande variété de matières peut être utilisée comme agent antiagglomérant. te diamètre des particules de ce dernier doit être inférieur à 20 microns. Des exemples de solides anti-agglomérants convenables sont le noir de carbone, le talc, le stéarate de zinc, le stéarate de calcium, le kieselguhr, le kaolin et la magnésie. Des matières semblables à des fibres de verre très courtes, des silicates fibreux et des matières en plaquettes telles que le mica peuvent également être utilisés, de même que certains liquides, certaines solutions et certains gaz. La silice ou le talc se sont révélés avantageux.Ils sont disponibles sous forme de particules d'un diamètre pouvant descendre jusqu'à 1 micron (fumée de silice ou talc en particules microscopiques) et cette faible dimension des particules est avantageuse, car une faible quantité de ces matières suffit pour revêtir les particules d'élastomère et, par conséquent, la teneur- de la poudre en agent anti-agglomérant est faible. L'élastomère peut être amené en contact avec un solide anti-agglomérant pendant le broyage ou après. Dans le cas d'une introduction directe dans le broyeur, l'agent anti-agglomérant est ajouté en continu et sous un débit dépendant du débit de broyage de l'élastomère. Cette opération peut s'effectuer par lots ou en continu.L'entrée en contact après le broyage exige que ltagent anti-agglomérant soit fluidisé et que la poudre d'élastomère tombe directement du broyeur dans la matière flui disée. la distance verticale comprise-entre la surface du lit fluidisé et le point de sortie de l'élastomère du broyeur est de préférence faible. te nombre de collisions des particules élastomères est ainsi maintenu à une valeur minimum avant qu'elles pénètrent dans le lit fluidisé et il en résulte une diminution des risques d'agglomération avant l'entrée en contact avec la matière fluidisée. Bye gaz de fluidisation dè l'agent anti-agglo mérant est avantageusement inerte par rapport à la poudre d'élastomère. l'azote convient généralement comme gaz. de fluidisation. l'air n'est pas toujours souhaitable, car certaines particules élastomères finement divisées risquent d'entrer en combustion. le lit fluidisé peut être utilisé aussi bien pour le traitement par lots quten continu. Dans un procédé par lots, l'élastomère est retiré de l'agent anti-agglomérant résiduel par augmentation de la vitesse du gaz de fluidisation afin que cet agent anti- agglomérant soit sorti de la zone de fluidisation et ainsi éliminé de l'élastomère. Dans un procédé de traitement en continu, une partie de l'élastomère revêtu d'agent anti-agglomérant est continuellement retirée du lit fluidisé et passe dans une zone dans laquelle l'agent anti-agglomérant en excès est éliminé par un gaz circulant à grande vitesse. L'agent anti-agglomérant en excès peut être ramené dans le lit fluidisé. Dans une variante, l'agent anti-agglomérant peut être solubilisé ou suspendu dans le liquide cryogénique utilisé pour le broyage. te liquide réfrigérant doit présenter une température suffisamment basse pour rendre I'élastomère cassant. En plus de 1' azote liquide, I t argon, l'air et, dans certains cas le gaz carbonique liquide, conviennent. te procédé selon- 1' invention présente plusieurs avantages par rapport aux procédés antérieurs. La basse température de broyage demande moins d'énergie que celle devant être fournie lors de la mise en oeuvre des procédés antérieurs. L'introduction directe de l'agent anti-agglomérant dans le broyeur et l'utilisation d'un lit fluidisé permettant un contact extrêmement bon entre l'élastomère et cet agent anti-agglomérant et il en résulte la production d'une poudre d'élastomère de bonne qualité. les procédés mis en oeuvre pour la réalisation des compositions comprenant les matières plastiques synthétiques et rigides peuvent être appliqués aux élastomères et il en résulte des économies importantes pour la préparation des compositions contenant un élastomère. l'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une représentation schématiquej avec arrachement partiel, d'un appareil mettant en oeuvre le procédé de traitement par lots selon l'invention ; et la figure 2*est une vue schématique, avec arrachement partiel, d'un appareil mettant en oeuvre le procédé de traitement par lots ou en continu selon l'invention. L'appareil représenté sur la figure 1 comprend une trémie 11 comportant, à proximité de son fond, un élément annulaire et perforé 13 destiné à ttintroduction d'azote liquide. La partie inférieure 1 5 de la trémie il est conique et débouche sur un convoyeur à vis 17 approximativement horizontal destiné à l'alimentation d'un broyeur rotatif 1 9 à marteaux. La trémie 11, le convoyeur 17 et le broyeur 19 sont revêtus d'une couche 21 de fibres de verre- ou d'une feuille d'aluminium. Un tamis intérieur 23, situé au fond du broyeur 19, comporte des ouvertures dont les dimensions ne permettent le passage que des particules d'élastomère broyé de dimension voulue.Une chambre 25 de fluidisation, comportant une entrée 27 d'un gaz de fluidisation, une plaque 29 de distribution et des sorties 31 et 33 destinées au passage de la poudre d'élastomère revêtue du gaz de fluidisation et au passage de i'agent anti-agglomérant, est disposée verticalement au-dessous du tamis intérieur 23. Un conduit 35 est relié à la sortie 33 et comporte un filtre 37 et une soupape 39 de décharge. Ce conduit est lui-même relié à une pompe 41 qui retourne le gaz de fluidisation par un conduit 43 à l'entrée-27. lorsque l'appareil fonctionne, des morceaux d'élastomère pouvant être des cubes de 5 mm de coté sont introduits dans la trémie il et entrent en contact avec l'azote liquide introduit également par l'élément annulaire 13. le convoyeur 17 transporte les morceaux réfrigérés dans le broyéur 1 9 où ils sont amenés à la dimension voulue. Une quantité déterminée. d'azote liquide est introduite goutte à goutte dans le convoyeur 17 à vis et dans le broyeur 19 pour maintenir une basse température au cours du broyage. l'élastomère broyé passe par le tamis 23 dans la chambre 25 qui renferme un lit de silice fluidisée constitué de particules d'environ 1 micron.Un courant d'azote gazeux de fluidisation, introduit par la plaque 29 de distribution, supporte ces particules Ces dernières se déposent sur les particules d'élastomère qui sont recueillies au fond de la chambre 25. te filtre 27 retire les particules de silice ou d'élastomère entraînées par le gaz de fluidisation quittant la chambre 25. la pompe 41 et les conduits 33 et 43 ramènent ensuite ce gaz dans la chambre 25. La soupape 39 de décharge s t ouvre pour toute pression excessive produite lors du cycle de fluidisation et provenant de l'introduction d'azote gazeux par le tamis 23. Un dispositif (non représenté sur la figure 1) peut être monté pour introduire le gaz s'échappant par la soupape 39 dans la trémie 11.Lorsque le lot de matière élastomère a été broyé, le débit,de la pompe 41 est augmenté pour éliminer la silice en excès déposée sur le filtre 37. tes particules d'élastomère recouvertes sont finalement récupérées par la sortie 31. l'appareil et lue procédé décrits ci-dessus peuvent aisément être adaptés -pour un traitement en continu. Un agent anti-agglo- mérant gazeux peut remplacer le solide fluidisé et peut être mis en circulation au moyen de la pompe 41. Lorsque l'agent antiagglomérant est sous forme liquide ou de solution, la partie de l'appareil située au-dessous du broyeur 19 peut être remplacée par une tour verticale comportant des organes de pulvérisation de l'agent anti-agglomérant sur ltélastomère broyé lorsque ce dernier tombe du broyeur 19. L'appareil représenté sur la figure 2 comporte une trémie 51 dont le fond comporte une soupape 53 étanche au gaz. Un conduit 55 relie cette soupape à une trémie 57 de traitement. De l'azote liquide est introduit par une entrée annulaire 59 dans cette trémie 57. Cette dernière est revêtu d'une couche 61 d'isolation. La partie inférieure est conique et débouche sur un convoyeur à vis 63 à peu près horizontal qui alimente un broyeur rotatif 65 à marteaux. le convoyeur 63 et le broyeur 65 sont également revêtus d'une couche 67 d t isolation. Un tamis intérieur 69 permet la sortie des particules d'-élastomère broyé à la dimension voulue. Le convoyeur à vis comporte une entrée 71 située légèrement en amont de l'arrivée dans le broyeur 65 et par laquelle la silice peut tomber d'un dispositif 73 d'alimentation par vibrations comprenant une trémie 75 d'emmagasinage et une vanne 77 de commande de débit. Le broyeur 65 comporte une entrée directe 79 d'azote liquide. En fonctionnement normal, l'introduction de l'azote liquide s'effectue approximativement en continu alors que l'introduction de la silice par l'entrée 79 est intermittente. Un dispositif (non représenté), commandé par un thermocouple 81 monté immédiatement au-dessous du tamis 69, commande les débits de matière passant par les entrées 59 et 79. Un collecteur 83 de l'élastomère broyé est disposé verticalement au-dessous du broyeur 65. Son fond comporte une vanne 85 de sortie étanche au gaz, prolongée par un conduit 87. Un conduit 89 de sortie des gaz relie le collecteur 83 à la trémie 57 de traitement afin que les vapeurs d'azote relativement froides quittant ce collecteur 83 soient utilisées pour le traitement de l'élastomère arrivant dans la trémie 57. La partie supérieure de cette dernière comporte une sortie 91 permettant l'échappement des vapeurs d'azote usée. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent.être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'Invention. REVEllDICATIONS notamment notamment 1. Procédé de broyage d'un élastomère pour produire/un caoutchouc, caractérisé en ce qu'il consiste à abaisser la température de l'élastomère au-dessous de son point de fragilisation en le faisant entrer en contact avec un liquide réfrigérant ou des vapeurs de ce liquide, à broyer l'élastomère ainsi devenu cassant et à le faire entrer en contact avec un agent anti-agglomérant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élastomère devant être broyé est découpé en morceaux de dimension permettant sa manipulation avant d'être refroidi à une température inférieure à son point de fragilisation. 3. Procédé selon l'une-des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que de petits cubes d'élastomère sont utilisés comme matière de base. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des miettes sont utilisées comme matière de base et prises à l'état humide lors d'une étape convenable de fabrication d'un élastomère, 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide de refroidissement est de l'azote liquide, de l'argon liquide, de l'air liquide, du gaz carbonique liquide ou des vapeurs de l'un ou de plusieurs de ces liquides 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le liquide réfrigérant est l'azote liquide et qu'il est utilisé à raison de 0,5 à 4 kg pour 1 kg d'élastomère traité 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent anti-agglomérant est la silice, le talc, le noir de carbone, le stéarate de zinc, le stéarate de calcium, le kieselguhr, le kaolin, la-magnésie, une matière du type à de courtes fibres de verre, un silicate fibreux ou une matière en plaquette telle que le mica. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce que ltélastomere entre en contact avec un solide anti-agglomérant au cours de son broyage. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élastomère entre en contact avec un solide anti-agglomérant après son broyage et en ce que la poudre d'élastomère peut tomber directement du broyeur dans un lit fluidisé d'agent anti-agglomérant.