Brevet FR2490995A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne un dispositif de transforma- tion de mélanges de caoutchouc pulvérulents en produits intermé- diaires extrudables. Il est connu depuis quelque temps, pour l'extrusion de mélanges de caoutchouc, d'utiliser comme matière à mouler de base non seulement du caoutchouc en balles, mais aussi du caoutchouc pulvéru- lent. Selon l'avis unanime des hommes de l'art, la mise en oeuvre de matières à base de caoutchouc pulvérulent se traduit par des gains de temps. Le transformateur peut incorporer ses adjuvants spéciaux au caoutchouc pulvérulent livré par le producteur de matières premières. Le transformateur doit jusqu'à présent effectuer un com- pactage, une plastification et une dispersion du mélange de caoutchouc ainsi produit. Jusqu'à présent, le compactage intermédiaire du mélange de caoutchouc pulvérulent s'effectuait dans un appareil de compactage spécial, afin de produire une bande hétérogène mais compacte et continue, à une température de sortie aussi basse que possible. Il était prévu d'utiliser cette bande pour l'alimentation de mélangeurs spéciaux à une vis. Il est toutefois apparu que compte tenu de la multiplicité des mélanges employés dans l'industrie de mise en oeuvre du caoutchouc, il était impossible de concevoir un mélangeur à vis satisfaisant à toutes les exigences de débit, température de la matière, action de mélangeage et d'homogénéisation. L'invention a pour objet un dispositif qui supprime le compac- tage intermédiaire du mélange de caoutchouc pulvérulent et est utili- sable pour tous les mélanges de caoutchouc pulvérulents considérés. Cette machine universelle doit être avantageusement utilisable dans la salle de mélangeage et, outre l'objectif précité, transformer le mélangeage discontinu jusqu'à présent en un processus continu plus rationnel. Le dispositif doit assurer une bonne introduction du mélange de caoutchouc pulvérulent et permettre sa transformation en un produit intermédiaire, continûment, avec un temps de séjour aussi court que possible et une grande économie d'énergie. L'invention vise à réaliser un dispositif permettant une transformation du matériau avec des sollicitations thermiques aussi réduites que possibles, introduisant régulièrement le mélange de caoutchouc pulvérulent et assurant par suite aussi un débit régulier. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, une vis de remplissage est logée dans un corps d'extrudeuse; la pointe de la vis de remplissage située dans le sens d'écoulement est reliée à un arbre transporteur central; des arbres satellites à libre mobilité axiale sont disposés symétriquement autour de l'arbre transporteur central; un corps, relié au corps de l'extrudeuse de remplissage, est disposé concentriquement à l'arbre transporteur central et aux arbres satellites qui roulent sur ce dernier par des dentures conjuguées; un second corps présente une denture interne qui interagit avec la den- ture des arbres satellites en produisant le transport; les arbres satellites sont fixés axialement, au voisinage de la sortie du second corps, par un anneau d'usure; l'arbre central et le second corps sont réalisés avec des moyens de réglage de la température; et une boudi- neuse est raccordée à la section des arbres satellites; Le résultat étonnant et imprévisible suivant a été constaté le dispositif précité permet de transformer le mélange de caoutchouc pulvérulent en un produit intermédiaire à grande homogénéité. La vis de remplissage introduit bien le mélange pulvérulent et le dirige dans la section de mélangeage et plastification. La section de mélangeage et plastification étant constituée par un arbre transporteur central et de nombreux arbres satellites, disposés symétriquement autour de ce dernier, ainsi que par un corps fixe à denture interne, on obtient le résultat surprenant d'une bonne compression du mélange de caoutchouc pulvérulent avec une plastifi- cation et une dispersion simultanées. Il convient de souligner en particulier que la section de mélangeage et plastification est extrêmement courte, c'est-à-dire représente une très courte longueur du processus, de sorte que le caoutchouc pulvérulent n'est soumis qu'à une sollicitation thermique brève et intense. On obtient simultanément un débit élevé de la section de mélangeage et plastification. Les roulements incessants entre l'arbre transporteur central et les arbres satellites qui l'entourent laminent et stratifient en permanence le matériau en couches minces. Il en résulte constamment de nouvelles surfaces et par suite les meilleures conditions de transmission thermique. La très grande surface ainsi produite assure une plastification du caoutchouc pul- vérulent avec des contraintes thermiques extrêmement faibles et pratiquement sans pression. Les divers constituants du mélange sont distribués très régulièrement, ce qui explique la grande homogénéité du produit final obtenu. Le matériau sortant de la section de mélangeage et plasti- fication tombe en chute libre dans la boudineuse montée en cascade en dessous. La vis de remplissage et l'arbre central de la section de mélangeage et plastification qui lui est relié, ainsi que la boudi- neuse présentent avantageusement un entraînement séparé, ce qui permet de faire fonctionner les deux vis sans fin à une vitesse dif- férente. Le montage en cascade permet ainsi une optimisation séparée du débit et de la conduite de température des deux systèmes. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps de l'extrudeuse de remplissage est traversé par des broches qui sont dirigées radialement vers l'axe de la vis de remplissage, la profon- deur de pénétration radiale des broches étant réglable. Les filets de la vis de remplissage sont interrompus radialement aux points de pénétration des broches. Une augmentation de la profondeur de pénétration des broches dans le corps par exemple accroît l'action de mélangeage exercée par la vis de remplissage. Le mélange fini, sortant sans pression de la section de mélangeage et plastification, arrive dans la boudineuse montée en cascade en dessous. Il est également possible d'utiliser un mélangeur à cylindres pour certains mélanges, par exemple pour la transformation du mélange fini en feuilles. La construction de la boudineuse correspond à celle d'une extrudeuse alimentée à chaud, dont les dimensions sont adaptées au débit de la section de mélangeage et plastification montée en amont. Pour la production de bandes d'alimentation ou de granulés transformables, la boudineuse peut être complétée par des disposi- tifs appropriés en aval, tels qu'une tête d'extrusion à filière plate pour bandes ou un système de granulation et des dispositifs de S refroidissement. Après stockage, le mélange fini est dirigé vers la machine de mise en oeuvre ultime: extrudeuse, calandre, presse à mouler, presse d'injection. La réalisation de gorges intérieures axiales ou hélicoïdales dans le corps de l'extrudeuse de remplissage augmente le débit et est recommandée pour certains mélanges de caoutchouc pulvérulents. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un dispositif pour la transformation de mélanges de caoutchouc pulvérulents; et la figure 2 est la coupe suivant le plan II-II du dispositif de la figure 1. Le dispositif selon l'invention est constitué par un doseur volumétrique 1, l'extrudeuse de remplissage 2, la section de mélan- geage et plastification 3 et la boudineuse 4. Après un broyage ou directement après la polymérisation, le caoutchouc brut se présente sous forme pulvérulente, avec une gros- seur de grain de 1-1,5 mm. Le mélange pulvérulent fini est produit dans un mélangeur rapide, selon la formule spécifiée, puis introduit par la vis doseuse 5 dans la trémie6 Cd1'extrudeuse de remplissage 2. L'extrudeuse de remplissage 2 est constituée par un corps cylindrique 7 et la vis de remplissage 8 à filets 9 hélicoïdaux. Dans l'exemple de réalisation représenté, le corps 7 comporte des broches 10 réglables radialement et correspondant à des interruptions Il des filets. La section de mélangeage et plastification 3 est constituée par l'arbre central 12 (figure 2), les arbres satellites 13 dispo- sés symétriquement autour du précédent, et le corps 14 muni d'une denture intérieure 15 et entourant concentriquement lesdits arbres. 2 4 5 ' 9 9 5 Les arbres satellites présentent une libre mobilité axiale et sont fixés par l'anneau d'usure 16. Le corps 7 et le corps 14 sont assemblés par boulonnage. La section de mélangeage et plastification 3 comporte un ori- fice de sortie 17, d'o le matériau éjecté sans pression tombe dans la trémie 18 de la boudineuse 4. La vis 19 de la boudineuse 4 est logée dans le corps cylin- drique 20. A la sortie de la boudineuse 4 est disposée une grille 21, devant laquelle tournent des lames 22 qui découpent les boudins sortant de la grille, puis les granulés sont recueillis dans le bac 23. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Le mélange de caoutchouc pulvérulent, fourni par le doseur 1, est compacté par la vis de remplissage 8, puis transporté dans la section de mélangeage et plastification 3. Dans cette section, de longueur extrêmement faible, le mélange de caoutchouc pulvérulent est soumis à une brève sollicitation intense. La rotation de l'arbre central 12 impose une rotation aux arbres satellites 13. Les roulements incessants assurent un cisaille- ment intense mais bref du caoutchouc pulvérulent, et par suite aussi l'excellente plastification. De fines couches de caoutchouc pulvéru- lent sont constamment laminées et -stratifiées, créant ainsi sans cesse de nouvelles surfaces. La formation constante de nouvelles surfaces du caoutchouc pulvérulent assure d'excellentes conditions de transmission thermique. Il se produit une plastification pratiquement sans pression et une distribution régulière des constituants du mélange. La dentureinclinée de 35 à 55 , et de préférence de 45 des éléments de plastification, c'est-à-dire de l'arbre central 12, des arbres satellites 13 et de la denture interne 15 du corps produit un trans- port axial par refoulement. Le mélange de caoutchouc pulvérulent compacté, plastifié et dispersé tombe sans pression dans la trémie 18 de la boudineuse 4. Dans cette dernière, le matériau est transporté et la vis 19 produit une pression statique pour vaincre la pression de l'outil, c'est-à- dire la pression de la grille 21 dans l'exemple de réalisation décrit. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif de transformation de mélanges de caoutchouc pulvé- rulents en produits intermédiaires extrudables, caractérisé en ce qu'une vis de remplissage rotative (8) est logée dans un corps (7) d'extrudeuse, la pointe de la vis de remplissage (8), située dans le sens de l'écoulement, est reliée à un arbre transporteur (12) central, des arbres satellites (13) à libre mobilité axiale sont disposés symétriquement autour de l'arbre transporteur (12) central, un corps (14), relié au corps (7) de l'extrudeuse de remplissage (2), est disposé concentriquement à l'arbre transporteur (12) central et aux arbres satellites (13) qui roulent sur ce dernier par des den- tures conjuguées, le corps (14) présente une denture interne (15) qui interagit avec la denture des arbres satellites (13) en produi- sant le transport, les arbres satellites (13) sont fixes axialement, au voisinage de la sortie du corps (14), par un anneau d'usure (16), l'arbre central (12) et le corps (14) sont réalisés avec des moyens de réglage de la température, et une boudineuse (4) est raccordée à la section de mélangeage et plastification (3). 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que le corps (7) d'extrudeuse est traversé par des broches (10) qui sont dirigées radialement vers l'axe (8) de la vis de remplissage, la profondeur de pénétration radiale des broches (10) est réglable, et les filets (9) de la vis de remplissage sont interrompus radialement. 3. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre transporteur (12) central, les arbres satellites (13) et le corps (14) présentent une denture inclinée de 35 à 55 , et de préférence de 45 . 4. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la boudineuse (4) est raccordée en cascade à la section de mélangeage et de plastification (3). 5. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la vis de remplissage (8), reliée à l'arbre central (12) de la section de mélangeage et de plastification (3), et la boudineuse (4) sont équipées chacune d'un entraînement séparé (24, 25). 6. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la section de mélangeage et plastification (3) est raccordée à un mélangeur a cylindres. 7. Dispositif selon revendication 1, caractérisé par des gorges intérieures, axiales ou hélicoidales, dans le corps (7) de l'extru- deuse de remplissage (2).