Brevet FR2308482A1 — publié le 19761119

L'invention concerne un procédé pour le traitement du chlorure de polyvinyle sous l'action de la chialeur, notamment pour y mélanger des produits d'addition, pour agglomérer le chlorure de polyvinyle (CPV) pulvérulent et pour l'extruder. L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans les procédés de mélange rapide connus jusqu'ici pour réaliser des mélanges à base de chlorure de polyvinyle (CPV) tous les constituants sont introduits simultanément dans le mélangeur et sont amenés d la température souhaitée pour le mélange, qui est comprise entre q0eC et 140go, en trois à sis minutes. Il est également courant d'introduire des constituants liquides dans le mélangeur seulement une fois qu' il y règne une température comprise entre 6OC:C et 80SC, puis de continuer å augmenter la température dans le mélangeur. Le CPV est fabriqué par polymérisation du chlorure de vinyle (CV). La vitesse de chaque réaction chimique dépend de la concentration respective des substances participant h la réaction. Par conséquent, la polymérisation du chlorure de vinyle en CFV est toujours plus lente vers la fin de la réaction étant donné que la concentration du chlorure de vinyle monomère dans la masse de réaction décroît en permanence. On devrait par consdquentJ en principe attendre indéfiniment jus qu'd ce que tout le chlorure de vinyle restant soit polymérisé. C'est pourquoi on interrompt la réaction selon le procédé lorsqu'environ 90 du chlorure de vinyle sont polymérisés. Il reste, par conséquent, dans la poudre de CPV un résidu de gaz de chlorure de vinyle monomère. Bien que pour des raisons économiques, on s' efforce au maximum de récupérer totalement ces gaz de chlorure de vinyle, jusqu'ici, on nta pas réussi de façon satisfaisante à éliminer totalement ce gaz de chlorure de vinyle exc8dentaire de la poudre de C. Lors de la transformation de masses de CPV sous l'action de la chaleur, par exemple par mélange de produits d'addition, agglomération du CPV pulvérulent et extrusion, des fractions résiduelles de gaz de chlorure de vinyle sont toujours dégagées à partir de la poudre de CPV. De plus, il est connu que le chlorure de vinyle est mauvais pour la santé. I1 est nécessaire par conséquent, d'empêcher le dégagement de gaz de chlorure de vinyle sur le lieu de travail pendant le traitement de CPV. Une possibilité d'y remédier consisterait à réaliser les installations de transformation de façon qu'elles soient étant ches aux gaz et à aspirer le gaz de chlorure de vinyle dégagé lors du traitement de la poudre de CPV. Ceci nécessiterait des courts de modification importants dans les installations ouvertes exIstantes, indépendamment du fait que toutes les installations existantes ne se prêtent pas à une telle modification. I1 est également connu d'après la brochure "VC/PVC Massnaheen zum Gesundheitschutz" qui a été publiée par l'association Kunststofferzengende Industrie, que les gaz résiduels de chlorure de vinyle s'éliminent graduellement d'eux mêmes par diffusion à partir de la poudre de CPV, la longueur du trajet de diffusion et la valeur de la température ambiante ayant une certaine Influence.Il est dgalement connu que la vitesse de diffusion dépend de la chute de pression partielle du gaz qui se diffuse. I1 s'est avéré que malgré le chauffage des grains de CPV durant le traitement, par exemple par mélange de produits d'addition, agglomération de la poudre de CPV et extrusion, le produit fini contient toujours des résidus importants de gaz de chlorure de vinyle qui ne s'éliminent que très lentement par diffusion. Pour cette raison, il est par exemple interdit aux Etats Unis d'Amdrique d'emballer de boissons alcoolisées dans des bouteilles en CPV. Pour les raisons qui ont été mentionnées, il est par conséquent sounaitable que le CPV contienne une fraction résiduelle moindre de gaz de chlorure de vinyle. La présente invention se propose donc de fournir un procédé du type mentionné tel que la teneur résiduelle de gaz de chlorure de vinyle dans les objets en CPV dont la matière première a été traitée suivant le procédé de l'invention soit aussi faible que possible. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que la poudre de CPV est tout d'abord portée à une température inférieure à sa température de ramollissement, de manière à libérer, à cette température, des résidus excédentaires de gaz de chlorure de vinyle monomère, et n'est soumis qu'ensuite au traitement ultérieur, notamment au traitement d'un nouveau chauffage. L'invention est basée sur le fait connu que le dégazage est influencé de façon très défavorable pendant le traitement ult6rieur de la poudre de C, par exemple lors du mélange de produits d'addition ou lors de l'agglomération. Ceci est dû au fait que les grains de CPV sont totalement ou partiellement fermés par les produits d'addition ou que le trajet de diffusion est rendu très long par la formation d'un agglomérat. L'invention propose, par conséquent, de réaliser le dégazage avant le traitement proprement dit de type habituel, étant donné qu' il peut être effectué sur les grains de CPV qui ont encore des dimensions faibles et qui ne sont le siège d'aucune perturbation. Etant donné que de façon connue une augmentation de température augmente la vitesse de diffusion, le dégazage de la poudre de CPV est effectué à des températures plus élevées que la température ambiante. Cependant, pour éviter que les grains de CPV s'agglomèrent, la température utilisée suivant l'invention est plus faible que la température de ramollissement, et de préférence se situe juste au dessous de la température de ramollissement. La chaleur favorisant le dégazage est, de préférence, communiquée à la poudre de CPV à partir de la paroi du récipient qui est chauffée de manière connue. Cependant, elle peut également lui être coeimuniquée par friction au moyen d'un outil en rotation dont la vitesse de rotation peut être réglée en fonction de la température de la poudre de CPV. On peut introduire la chaleur au moyen d'une capacité calorifique qui, sans précautions de refroidissement, conduirait à un chauffage trop important, c'est-8-dire à une agglomération de la poudre de CPV, et régler la température de la poudre de CFV sur une valeur inférieure à sa température de ramollissement, par un apport régulé d'air de refroidissement. Le balayage avec de l'air de refroidissement favorise l'élimination de poches de gaz qui se forment autour des grains individuels de CPV. Une capacité thermique choisie de cette manière présente aussi l'avantage que l'on obtient un réchauffement très rapide de la poudre de CPV. En pratique, par exemple, l'outil créant la chaleur par friction peut être entraîné en rotation avec une vitesse plus élevée, de l'air de refroidissement étant introduit simultanément dans la poudre de CPV pour éviter un échauffement trop important. I1 est également avantageux de réguler la vitesse d'entratnement de l'outil en fonction de la température de la poudre de CPV.Cette régulation peut être réalisée par exemple de manière que la vitesse de rotation de l'outil soit très élevée lorsque la poudre est encore froide pour obtenir un réchauffement aussi rapide que possible, pour être réglée ensuite sur une valeur normale lorsque la température de dégazage maximale admissible est atteinte. lors de l'apport de chaleur par l'intermédiaire de la paroi du récipient, il est particulièrement approprié d'utiliser un tambour horizontal étant donné que celui-ci permet d'obtenir une disposition particulièrement étale sur la paroi, ainsi qu'un ramollissement et un brassage de la poudre de CPV. Ce tambour peut être entraîné périodiquement avec une vitesse de rotation telle que la poudre de CPV se trouve en contact au maximum avec la paroi, et freiné au dessous de cette vitesse de rotation critique et de nouveau accéléré dans le but de brasser et de ramollir la poudre de CPV. I1 faut insister sur le fait que l'utilisation d'un vide partiel est avantageux étant donné que, de façon connue, il favorise le dégazage. Bien qu'en lui-même le dégazage du chlorure de vinyle puisse être réalisé dans un mélangeur de type courant muni d'une installation d'aspiration, il est avantageux d'effectuer le dégazage dans un dispositif prévu à cet effet, étant donné qu'en raison de très faible teneur en gaz de la poudre de CPV qu'il permet d'obtenir, les mélangeurs convenant pour le traitement ultérieur n'ont pas besoin d'être modifiés. On peut alors prévoir une installation centrale de dégazage pour un grand nombre de mélangeurs, ce qui permet de réduire de façon correspondante la dépense de moyens techniques. Etant donné qu'à la sortie de l'installation de dégazage la poudre de CPV est délivrée à l'état prd-chauffé, dans un appareil de traitement situé en aval, par exemple un mélangeur ou une extrudeuse, il n'est plus nécessaire de fournir autant de chaleur à la poudre de CPV. Ces appareils peuvent, par conséquent, être réalisés avec un poids plus faible et le cas échéant, avoir des dimensions plus faibles. Lors de l'addition de produits solides ou liquides à la poudre de CPV, il convient d'ajouter tout d'abord les pro duits solides étant donné que de ce fait, la température est abaissée jusqu'à une valeur plus appropriée pour l'addition des produits liquides. Pour maintenir le bilan énergétique aussi favorable que possible, il est avantageux de ne pas laisser le CPV dégazé se refroidir, mais de l'entreposer en l'isolant thermiquement, dans la mesure où il n'est pas soumis aussitôt à un autre traitement. Un avantage tout à fait essentiel qu'apporte encore le procédé suivant l'invention réside dans le fait que non seulement la poudre de CPV est libérée du chlorure de vinyle gazeux en excès, mais aussi que l'on obtient un séchage efficace. La poudre de CPV prd-traitée suivant l'invention ne dégage que très peu d'eau lors du traitement ultérieur, de sorte que l'on peut éviter les séparations d'eau condensée apparaissant habituellement sur les couvercles des récipients mélangeurs. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, donnés à titre d'exemple et représentés aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif suivant l'invention et d'un réservoir de stockage qui sont raccordés à une combinaison de mélangeúrs. la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif suivant l'invention, suivant une réalisation jumelée. Sur la figure 1 on a représenté un tambour 1, tournant autour d'un axe horizontal et pouvant être chauffé, qui est muni d'une trémie de remplissage 2 et d'une section d'évacuation 3. Côté entrée et côté sortie, la liaison avec les conduites de raccordement est réalisée au moyen d'accouplements rotatifs 4. La conduite d'admission 5 peut être fermée au moyen d'un organe coulissant 6. A la conduite d'admission 5 est raccordée une pompe aspirante 7 à l'aide de laquelle les gaz peuvent être évacués du tambour 1. La conduite d'dvacuation 8 du tambour 1 est raccordée à un réservoir 10, isolé thermiquement, qui est éventuellement chauffé de façon suffisante pour maintenir la température qui a été communiquée à la poudre de CPV dans le tambour 1.Dans la conduite d'évacuation 8 est prévu un organe coulissant 9 à l'aide duquel la conduite d'évacuation 8 peut être fermée. La réservoir 10 se présente sous la forme d'un tambour incliné pouvant tourner, ce qui, d'une part, évite une agglutination de la poudre de CPV dégazée, et d'autre part, facilite bau- coup le vidage du réservoir 10. Ce réservoir 10 peut également être entraîné en rotation de façon permanente, ce qui permet de toujours maintenir le CPv à l'état fluide. A partir du réservoir 10, une conduite de liaison 11 conduit à une combinaison habituelle de mélangeurs à réchauffement et à refroidissement, comportant un mélangeur à réchauffement 14 et un mélangeur à refroidissement 15, dans laquelle la poudre de CPV subit un autre traitement. Dans le cas présent, on a prévu une dérivation 12 à la sortie du réservoir 10 de manière à pouvoir raccorder d'autres combinaisons de mélangeurs ou des dispositifs de type différent, par l'intermédiaire d'autres conduites de liaison 13. En fonctionnement, de la poudre de CPV est introduite dans le tambour chauffant 1, au moyen de la trémie de Pemplissage 2, l'organe coulissant 6 étant ouvert, la poudre étant alors réchauffée dans le tambour jusqu'à une température juste inférieure à la température de ramollissement, en faisant tourner le tambour et en réalisant un apport de chaleur. Une fois que la poudre de CPV a été introduite, les organes coulissants 6 et 9 sont fermés et la pompe aspirante 7 est mise en route, cette pompe aspirant les gaz résiduels de chlorure de vinyle dégagés lors du réchauffement de la poudre de CPV et l'évacuant du poste de travail par l'intermédiaire d'une cheminée 16. On remarquera qu'un dispositif séparateur, un filtre ou un dispositif semblable, peut être incorporé dans la cheminée 16. Si des mesures ont permis de déterminer que la teneur en chlorure de vinyle est devenue inférieure à une valeur limite inférieure prédéterminée, l'organe coulissant 9 est ouvert, et par une rotation dans le sens inverse la vis sans fin 17 se trouvant dans la section d'évacuation conique 3 fait avancer la poudre de CPV dégazée àtravers la conduite d'évacuation 8, Jusqu'au réservoir 10 où ils sont maintenus prêts pour un traitement ultérieur. L'agencement représenté sur la figure 2 comporte deux tambours chauffants 1 et 1' de structure identique, qui sont raccordés à un dispositif de chargement commun 2 et dont les sor ties débouchent dans un embranchement 12. Dans la conduite d'admission, conduisant du dispositif de chargement 2 aux tambours chauffants 1 et 1', est disposé un clapet commutable 18; un clapet 19 analogue est disposé dans la conduite d'évacuation conduisant à l'embranchement 12 . Pour les deux tambours 1 et 1', on prévoit un dispositif d'aspiration commun 7 qui est raccordé aux entrées des tambours par l'intermédiaire d'un clapet commutable 20. Dans cet agencement, les tambours chauffants 1 et 1' sont utilisés alternativement comme tambour de dégazage et comme tambour de réserve. Lorsque par exemple un processus de dégazage (qui dure un certain temps) se déroule dans le tambour 1, de la poudre de CPV dégazée est conservée dans le second tambour I' et en est prélevée à la demande. Le clapet commutable 20 relie le tambour 1 au dispositif d'aspiration 7, les organes coulissants 6 et 9 sont fermés et les clapets 18 et 19 donnent accès au tambour 1' (état représente), Si le tambour 1' est vide, les clapets 18 et 19 sont commutés. Lorsque l'organe coulissant 9' est fermé et que l'organe coulissant 6' est ouvert, le tambour 1' peut maintenant être rempli avec une nouvelle charge de poudre de CPV. Ensuite, l'organe coulissant 6' est également fermé.La poudre de CPV dans de tambour 1' est maintenant prête pour le dégazage. Le dégazage dans le tambour 1 est arrêté entre temps. Le clapet 20 est commuté et le dégazage du contenu du tambour 1' est entrepris. Le premier tambour 1 contient maintenant de la poudre de CPV dégazée prête à être évacuée. Le chauffage du tambour est maintenu, éventuellement avec une puissance réduite, pour éviter un refroidissement de la poudre de CPV. Le fait que le tambour continue à tourner maintient la poudre meuble. Dans cette forme de réalisation, on peut se dispenser d'un réservoir proprement dit, qui serait branché en aval des tambours. On remarquera cependant que pour la transformation de quantités plus importantes mais dont on n'a besoin que par intermittence, il est avantageux d'intercaler un tel réservoir servant de dispositif tampon, entre les tambours chauffants et les appareils utilisés pour le traitement ultérieur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela 5 de l'esprit de l'invention. SEVENDICA'rIONS I - Procédé pour traiter du chlorure de polyvinyle (CPV) sous l'action de la chaleur, notamment pour mélanger des produits d'addition, pour agglomérer le chlorure de polyvinyle pulvérulent et pour l'extruder, caractérisé par le fait que la poudre de chlorure de polyvinyle est tout d'abord chauffée jusqu une température inférieure à sa température de ramollissement et, à cette température, est libéré des résidus en excès de gaz de chlorure de vinyle monomère, et n'est soumis qu'ensuite à un autre traitement, comme par exemple celui d'un nouveau chauffage. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la poudre de chlorure de polyvinyle est soumise à un autre traitement après l'élimination du gaz de chlorure de vinyle sans refroidissement intermédiaire. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel des produits d'addition solides et liquides sont ajoutés à la poudre de chlorure de polyvinyle, caractérisé par le fait que l'on ajoute tout d'abord les produits solides puis immédiatement après les produits liquides. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la chaleur est communiquée à la poudre de chlorure de polyvinyle par friction, au moyen d'un outil mélangeur dont la vitesse de rotation peut être réglée en fonction de la température de la poudre de chlorure de polyvinyle. 5 - procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caratérisé par le fait que la chaleur est communiquée à la poudre de chlorure de polyvinyle au moyen d'une capacité thermique qui, en l'absence de mesures de refroidissement, conduirait à une agglomération de la poudre de chlorure de polyvinyle, et que la température de la poudre de chlorure de polyvinyle est réglée sur une valeur infdrieure à sa température de ramollissement, par une amenée régulée d' air de refroidissement. 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on utilise une pression inférieure à la pression atmosphérique, au moins pendant le d-gazage. 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le dégazage et l'addition de produits ou l'agglomération sont respectivement réalisés dans des récipients mélangeurs différents. 8 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte un mélangeur chauffant central (1), pour dégazer la poudre de chlorure de polyvinyle, qui est relié à au moins un second appareil de traitement (14). 9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que le mélangeur chauffant (1) est réalisé de manière à pouvoir Stre fermé de façon étanche aux gaz et est relié à une source (7) de vide partiel. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait qu'entre le mélangeur chauffant (1) et le second appareil de traitement (14) est intercalé un réservoir (10) isolé thermiquement, éventuellement chauffé. 11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux récipients de dégazage (1,1') dont les sorties sont branchées en parallèle.