Brevet FR2416107A1 — publié le 19790831

L'invention se rapporte à un procédé de séchage dynamique pulvérisant des floculats ou des coagulats de latex naturel ou synthétique déstabilisés, ainsi qu'aux polymères secs obtenus par un tel procédé. Les latex en question sont des dispersions colloSdales naturelles ou synthétiques d'un polymère organique de poids moléculaire élevé. Un tel polymère organique peut Outre constitué notamment par du caoutchouc naturel et par la plupart des élastomères de synthèse. La stabié de cette émulsion est assurée en partie, naturellement ou non, par des substances protectrices et grâce à un pH tel que les particules de polymères se repoussent les unes les autres. Actuellement, les principales phases de traitement du latex tendent à le rendre utilisable sous forme de polymères secs pour ses applications industrielles essentielles que sont notamment la fabrication des différents mélanges de caoutchouc. Elles comportent essentiellement une première phase de déstabilisation et une seconde phase de séchage. La déstabilisation du latex est généralement obtenue soit à l'aide de sels qui neutralisent les substances protectrices ou d'un acide qui modifie le pH du colloïde et provoque la précipitation du polymère (ou par les deux moyens simultanément). Lorsque la déstabilisation est effectuée à l'aide de sels, on obtient un flocuiat constitué de petits agglomérats sans structure interne par ticulière intimement mélangés avec un sérum. Les petites particules solides qui constituent le floculat sont séparées les unes des autres par une mince couche protectrice résultant de la décomposition du sel de floculation, qui peut Entre par exemple de l'alumine.Lorsque la déstabilisation est obtenue à l'aide d'un acide, aucune couche protectrice ne se forme, de sorte qu'on obtient une masse compacte, ou coagulat, qui comporte un réseau de canaux dans lesquels circule un sérum. On observe,en outre,notamment lorsque les floculats sont stockés avant d'être séchés, qu'ils ont tendance à évoluer vers la forme coagulat et ce d'autant plus vite que la température est plus élevée. La phase de séchage du coagulat ainsi obtenu comporte généralement une extraction et un séchage par évaporation du sérum. Ce sérum peut Entre séparé mécaniquement de différentes façon parmi lesquelles les méthodes les plus courantes sont le laminage et l'est sorage, ce qui a pour effet d' éliminer une partie du sérum contenu dans le coagulat et de donner à ce dernier la forme de plaques ou de feuilles qui peuvent titre ensuite granulées de façon à accélérer le séchage lors de la phase d'évaporation.Le séchage par evaporatlon s'effectue alors de façon statique en introduisant les feuilles ou les cubes de coagulat ainsi obtenus dans un séchoir conventionnel dont la température varie généralement de 600C à 1200C. Le degré d'humidité du polymère après séchage est de préférence sensiblement intérieur à 0,5% dans la majorité des applications courantes. Pour les floculats, la phase de séchage mécanique est généralement effectuée par essorage centrifuge. Il est également connu de partir d'un coagulat essoré de latex naturel des champs ou de latex naturel centrifugé, découpé en ruban puis éventuellement en petits cubes par granulation avant d'8tre séché par évaporation. Dans tous les cag, c'est à dire aussi bien lorsque l'on part de granulés de coagulat essorés que de floculats, ces éléments ont tendance à s'agglomérer de façon très rapide, lors du séchage par évaporation. Il en résulte d'une part un ralentissement dans la vitesse de séchage, et d'autre part l'obtention d'un bloc de polymère séché. "e ralentissement de la vitesse de séchage s'explique par le fait que ltélimination du sérum par suite d'un phénomène dit de synérèse est génée par le chemin à parcourir par le sérum vers la périphérie. Comme le séchage par évaporation ne peut intervenir que dans la mesure oà le sérum a diffusé jusqu'à la surface du coagulat, il apparat que la vitesse globale de séchage par évaporation dépend du chemin à parcourir par le sérum. C'est une des raisons pour lesquelles le coagulat est généralement granulé avant dire introduit dans le séchoir. Cependant, comme on vient de le voir, cette mesure n'est pas suffisante pour emp & hfl- la réagglomération des floculats ou des petits blocs de coagulat lors du séchage. Les procédés statiques de séchage des produits du latex déstabilisé tels qu'ils sont utilisés actuellement présentent donc l'inconvénient de favoriser la tendance au regroupement des floculats ou des morceaux de coagulat, ce qui augmente sensiblement le temps de séchage. Tout séchage comportant deux phénomènes (diffusion du sérum vers la surface, puis évaporation en surface du sérum), il est clair que l'augmentation de la vitesse d'évaporation ne peut accélérer le séchage en général, que dans la mesure ou le phénomène de diffusion est assez rapide pour ne pas ralentir l'ensemble du processus. C'est pourquoi la déstabilisation du latex sous forme de floculat est un progrès à cet égard en ce qu'elle évite la formation d'un réseau qui ralentit la diffusion du sérum. Quelle que soit la forme de déstabilisation du latex, floculation ou coagulation, si on procède au séchage par les voies classiques statiques, les éléments se ressoudent, ce qut ralentit le séchage. En outre, on aboutit à une masse compacte, ce qui a pour effets : 1) d'empêcher la confection en continu des mélanges de polymères, notamment du caoutchouc, avec les ajouts habituels (charges, plastifiants et vulcanisants), en raison de la nécessité d'effectuer une mastication préalable de la masse de l'élastomère 2) dans les cas out le polymère doit Outre utilisé sous forme très divisée, de procéder à une granulation mécanique de produits secs, qui est onéreuse, peu sure et qui dégrade le polymère. D'autre part, lorsqu'on est en présence de floculats souillés, ni on procède au séchage par les voies statiques conventionnelles on débouche sur une masse souillée, dont la purification par nstication et filtration est onéreuse et préjudiciable à l'in tégrité moléculaire du polymère. On connait également des procédés d'obtention de différents caoutchouc en poudre. On peut par exemple vulcaniser le polymère au sein du latex et procéder ensuite à la déstabilisation. Les particules ne se recollent pas, lais outre que le procédé est onéreux, on n'a plus à faire à un caoutchouc brut se prestant aux transformations classiques. On peut aussi pulvériser le latex dans une chambre chaude en présence d'agents de protection également pulvérisés, maie l'enrobage est imparfait et les teneurs en agents de protection né- cessairomant levées. On peut enfin introduire des proportions élevées de ces agents dans le latex et sécher sur claies, mais la teneur en agents de protection estblle que le nombre et la qualité des produit finaux sont médiocres. La présente invention propose un nouveau procédé de séchage ayant pour but de remédier aux inconvénients dea procédés de séchage classiques qui viennent d'être mentionnés et de permettre des applications industrielles nouvelles du caoutchouc à partir d'une poudre de particules enrobées d'agents de protection, appelés agents "anti-mottants". Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par un procédé de séchage dynamique pulvérisant de latex déatabilisés, caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes a) mélange du latex dé stabilisé avec au moins un agent de protection destiné à opposer aux recollements, b) agitation du mélange et broyage simultané, c) séchage des particules par chauffage sans interruptin de la phase b). Un tel procédé permet d'accélérer le séchage à la fois grto à l'agitation du mélange, à la division de la masse de latex déstabilisé en particules fines, et à l'élévation de température an- toisée par la présence des agents de protection qui empêchent les recollements. En outre, le produit obtenu par ce procédé est sensi blement différent des produits antérieurs puisqu'il se présente sous la forme d'une poudre qui permet une plus grande souplesse d'utilisation que les pains obtenus précédemment, cela sans modifier de façon substantielle la composition des mélanges de caoutchouc puisque l'agent de protection peut être introduit en quantités relativement faibles et constituer l'un des éléments généralement ajoutés par la suite lors de la fabrication des mélanges proprement dits.De plus, le produit en poudre permet la préparation de prémélanges à sec conduisant à l'obtention d'un mélange wmacrohomogèflen dont l'utilisation plus souple peut s'adapter notamment à la fabrication de mélanges en continu sans préjudice des applications classiques. D'autres utilisations traditionnelles telle que la fabrication de la dissolution s'en trouvent également facilitées et améliorées, et de nouvelles applications peuvent autre envisagées. En dernier lieu, on signalera également que la présente invention améliore sensiblement les possibilités de réutilisation des floculats de latex souillé puisqu'elle en permet la purification par simple tamisage, les particules souillées étant généralement plus grosses que les autres de telle sorte qu'eues restent dans le tamis. Les agents de protection utilisés dans la présente invention peuvent autre constitués par toute substance susceptible d'enrober les particules au cours du traitement d'une couche aussi mince et aussi régulière que possible, cette substance étant par ailleurs compatible avec la matériau traité aussi bien en l'état qu'au cours des transformations qu';1 est amené à subir.Parmi les substances répondant à ces exigences, on signalera notamment : les silices naturelles ou synthétiques, les protéines à haut poids moléculaires (notamment caséine et albumine), les alginates, les carbo nates insolubles (notamment de zinc et de magnésium), les silicates naturels (notamment les talcs), la dolomie, les savons insolubles (notamment de zinc et de calcium), les oxydes métalliques (notamment de zinc et de plomb), et les poudres fines de matières plastiques. Il est clair que l'efficacité du procédé de séchage qui fait l'objet de invention est conditionnée à la fois par le choix et par le dosage de ces agents de protection, aussi bien que par leur distribution régulière autour des particules c'est à dire par l'agitation de celles-ci. La stabilité et la finesse des polymères pulvdrulents obtenus seront donc conditionnées principalement par ces deux facteurs. La nature et le dosage de l'agent de protection varient avec la nature du latex ou des produits de sa déstabilisation ainsi qutavec la composition du produit spécifique, notamment du mélange auquel il est destiné. Cependant, on peut estimer que le mélange de coagulats ou de floculats de latex et d'agents de protection comprend moins de 15% en poids d'agents de protection, la teneur étant de préférence comprise entre 2 et 6%. De préférence, les phases-de mélange, d'agitation, de broyage et de séchage sont simultanées. Elles sont alors réalisées à l'aide d'une machine de séchage unique constituée par une enceinte chauffante équipée de brasseurs à bras coupants ou non, fonctionnant en continu ou non, aptes à sécher la matière en la diviaantet en la brasant, tout en faisant rouler les particules du matériau à sécher, provoquant ainsi son enrobage par les agents de protection. Dans cet esprit, certains appareils existants, tels que les broyeurs à couteaux, les pétrins de boulangerie, les mélangeurs, notamment équipés de bras en Z, les crêpeuses à cylindres et les granulateurs, peuvent être utilisés avantageusement.Cependant, les phases de mélange du latex déstabilisé avec les agents de protection, d'agitation du mélange 6 de broyage, et enfin de séchage des particules par chauffage, peuvent outre réalisées dans des machines distinctes pourvu que la phase d'agitation et de broyage se poursuive au cours du séchage. En outre, il y a lieu de régler les vitesses de séchage et de brassage en fonction de la structure du produit à sécher, de la teneur en humidité, et de la granulométrie que l'on désire obtenir. On observe notamment que la granulométrie est d autant plus fine que la vitesse de brassage est plus rapide et que la vitesse de séchage est plus lente. La vitesse de séchage est fonction notamment de la température de chauffage, celle-ci étant de préférence inférieure à 1200C afin d'éviter tout risque de craquage. De plus cette température est choisie de préférence supérieure à 650 C, de façon à obtenir une vitesse de séchage aussi grande que possible. Différents essais sont effectués afin de faire appa rayure pratiquement les avantages de L'invention à partir de différents produits et dans différentes conditions particulières. Au cours d'un premier essai, un coagulat de "SBR 1502", de fabrication standard et dont la teneur en humidité est de 55%, est placé dans un pétrin expérimental de 3 litres équipé de bras en Z. Plus précisément, 1,5 kg de coagulat "SBR 1502" est introduit dans le pétrin avec 50 g d'oxyde de zinc neige B" et 25 g de stéarate de zinc, ces deux additifs constituant les agents de protection selon l'invention. La température de chauffage de l'appareil est portée à 100 C et la vitesse de rotation des bras fixée à 40 tours/minute. Pendant une période, la température de la masse de coagulat se maintient au-dessous de 100oC. Dès qu'elle tend à dépasser ce niveau, le chauffage est arrêté jusqu'à cessation des vapeurs, de sorte que la température ne dépasse pas 1050C et qu'aucun phénomène de craquage ne se produit. Cependant, le brassage est poursuivi en permanence. Après une durée totale de fonctionnement de 30 minutes, on obtient des miettes contenant moins de O,lil, d'humidité et dont les dimensions maxinnles ne dépassent pas 3mm. Au cours d'un second essai, le mEme lot de coagulat est tout d'abord essoré énergiquement de façon à faire tomber le taux d'humidité de 35 à 1,54j. Le séchage par évaporation est ensuite effectué de la mSme manière que précédemment après introduction des mêmes agents de protection à un taux identique. Le séchage est alors obtenu en 15 minutes, et les miettes, contenant moins de 0,146 d'humidité, ont des dimensions ne dépassant pas 6mm. Au cours d1un troisième essai, on traite un floculat très fluide constitué de particules bien détachées contenant 72% d'eau. Les conditions de séchage étant les mêmes que dans le premier essai, ainsi que le taux final de sicclté, la durée de traitement est de une heure et demie et les dimensions maximales des particules séchées ne dépassent généralement pas 0,5mm. Au cours d'un quatrième essai, on traite un floculat dont la teneur en humidité nwest plus que de 50% et qui contient des masses relativement importantes de coagulat. Dans des conditions de séchage et avec un taux final de siccité identique aux exemples précédents, on obtient une poudre fine à laquelle sont mélangées environ 22% de particules grossières mais dont les dimensions maxi- maies ne dépassent pas 6mm. Dans ce cas, la durée de séchage est d'une heure. Enfin, un dernier essai est effectué dans un pétrin industriel de 300 litres muni de bras en Z et tournant à 18 tours minute. Après introduction de 250 kgs de floculats contenant 70* d'eau et d'agents de protection identiques et dans les mimes proportions que dans les essais précédents, la température de la masse est portée à 9O0C. Dans ce cas, le séchage est terminé en deux heures et les dimensions maximales des particules sont de 4mm. Bien qu'aucun essai n'ait été effectué en ce sens, l'invention vise également un procédé combiné de déstabilisation et de séchage dynamique pulvérisant de latex naturel ou synthétique dans lequel la déstabilisation du latex par action d'un sel et/ou d'un acide eet effectuée après mélange des agents de protection au latex. REVENDICATIONS 1 - Procédé de séchage dynamique pulvérisant de latex déstabilisés, caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes a) mélange du latex déstabilisé avec au moins ur agent de protection destiné à s'opposer aux recollements, b) agitation du mélange et broyage simultané, c) séchage des particules par chauffage sans interruption de la phase b). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus la phase suivante d) tamisage du produit obtenu après la phase c) 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce qu'il comprend de plus la phase suivante : e) Extraction mécanique d'une partie du sérum contenu dans le latex avant mélange de ce dernier avec un agent de protection. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les phases d'agitation, de broyage et de séchage sont simultanées. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les phases de mélange, d'agitation, de broyage et de séchage sont simultanées. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le latex déstabilisé est constitué par un coagulat ou un floculat de latex naturel ou synthétique. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les agents de protection sont choisis parmi les substances suivantes : silices naturelles ou synthétiques, protéines à haut poids moléculaires, alginates, carbonates insolubles, silicates naturels, dolomie, savons insolubles oxydes métalliques et poudres fines de matières plastiques. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revex.2ica- tions précédentes, caractérisé en ce que ledit mWlange compreLd. moins de 15 ffi en poids d'agents de protection. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit mélange comprend entre 2 et 8 Xu en poids d'agents de protection. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revrtrdica- tions précédentes, caractérisé en ce que la température de chauffage lors de la phase de séchage du mélange est inférieure à 12 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la température de chauffage est comprise entre 65 et 1'00C. 12 - Procédé de déstabilisation et de séchage dynamique pulvérisant d'un latex naturel ou synthétique, caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes a) déstabilisation du latex par action d'un sel et/ou d'un acide permettant d'obtenir un floculat ou un coagulat, b) mélange du latex avec au moins un agent de protection destiné à s'opposer au recollement du floculat ou du coagulat, c) agitation du mélange et du broyage simultané du coagulat, d) séchage des particules par chauffage sans interruption de la phase c). 13 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'agent de protection est mélangé au latex avant ddstabi- lisation de celui-ci. 14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comprend de plus la phase suivante e) tamisage du produit obtenu après la phase d). 15 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les phases d'agitation, de broyage et de séchage sont simultanées. 16 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les agents de protection sont choisis parmi les substances suivantes : silices naturelles ou synthétiques, protéines à haut poids moléculaire, alginates, carbonates insolubles, silicates naturels, dolomie, savons insolubles, oxydes métalliques et poudres fines de matières plastiques. 17 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16,caractérisé en ce que la température de chauffage lors de la phase de séchage du mélange est inférieure à 1200C. 18 - Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la tempdrature de chauffage est comprise entre 65 et îîO0C. 19 - Polymère obtenu par un procédé selon l'une quelconque des révendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une poudre de grains ou de miettes recouvertes d'une couche d'agents de protection.