Brevet FR2537014A1 — publié le 19840608

REACTEUR POUR LA FIXATION D'UN GAZ SUR UN Z)LIDE,UTELISABLE NO TAMEN PEUR LA CHLORAMON IE LAMS BACLEUSES D 'Eoe UE GLACE S. La présente invention a trait à un réacteur continu pour la fixation en phase vapeur d'un gaz-de traitement sur un solide à traiter, qui fixe spontanément ledit gaz Un tel réacteur peut, avantageusement, être utilisé pour la chlora- tion eni phase gazeuse de lames racleuses d'essuie-glaces notamment pour véhicules automobiles. on sait que les lamnes racleuses d'essuie-glaces en élastomère, par exemple en caoutchouc vulcanisé, doivent subir un traitement de surface avant de pouvoir être utilisés car elles présentent en l'absence de traitement, un collant superficiel trop élevé, une autoacihérence et une résistance à l'abrasion réduites Il existe un certain nombre de procédés physiques de traitement tels que le saupoudrage de lubrifiants solides ou l'enduction à l'aide de polymères convenables Ces procédés présentent, cependant, un certain nombre d'inconvénients et l'on a donc tendance à utiliser des procédés chimiques à base d'halogènes ou d'halogénures tels que le fluor, les fluorures,le chlore ou le brome, Ce traitement chimique s'effectue traditionnellement en phase aqueuse, ce qui présente l'inconvénient d'une effica- cité limitée On peut, évidemment, envisager un traitement en phase gazeuse dans le cas général o les lames racleuses d'es- suie-glace sont fabriquées par moulage, par exemple dans des presses à plateaux, car il est assez aisé d'introduire les éléments moulés dans une enceinte fermée contenant une atmos- phère gazeuse de traitement. La déposante a,cependant, mis au point un procédé de fabrication en continu de lames racleuses d'essuie-glace dans lequel on effectue une extrusion en continu d'un ruban, dont la section transversale présente la forme de deux sections de lames racleuses réunies entre elles par leurs zones de lèvre;cesa-escocnstbent la partie centrale du ruban destine à être découpé en deux dans le sens de la longueur pour former deux profils identiques, à partir desquels seront découpées les longueurs individuelles formant les lames racleuses Les procédés usuels de traitement chimique, notam- ment à l'aide d'halogènes, ne sont donc plus envisageables d'un point de vue industriel, avec les moyens actuellement connus. Si l'on désire réaliser un traitement du profilé polymérique extrudé au moyen d'un halogène en phase gazeuse, et si l'on désire que ce traitement soit réalisé en continu, au fur et à mesure de la production du profilé extrudé, on se trouve devant un problème délicat, car l'enceinte o doit avoir lieu le traitement est nécessairement ouverte aux deux extrémités pour permettre le passage du profilé extrudé et, dans ce cas, il se produit vers l'atmosphère extérieure des fuites de l'halogène gazeux utilisé pour le traitement Or, on sait que les gaz halogènes sont extrêmement dangereux pour le personnel et le matériel environnants, de sorte qu'un dispositif de ce type entraîne l'obligation absolue de mesures de sécurité considérables et oblige la mise en oeuvre d'un matériel de protection coûteux. L'invention a pour but de décrire un réacteur fonc- tionnant en continu et permettant la fixation d'un gaz de traitement sur un solide à traiter, sans que le gaz de trai- tement puisse s'échapper à l'extérieur du réacteur Dans le cas de la fabrication d'une lame racleuse d'essuie-glace en polymère caoutchouteux, le gaz de traitement est, avanta- geusement, du chlore, et le réacteur selon l'invention permet d'assurer une fixation du chlore sur le caoutchouc, sans qu'aucune émanation de chlore ne se produise à l'extérieur du réacteur Selon l'invention, le solide à traiter est déplacé depuis l'entrée d'une enceinte renfermant le gaz de traitement jusqu'à la sortie de cette enceinte, la sortie s'effectuant sous la protection d'un joint liquide, à travers le liquide qui constitue ledit joint, alors que l'entrée s'effectue par un-orifice, dont les dimensions sont choisies de telle façon que le gaz de traitement scit fixé par le solid à traiter avant d'arriver à l'extérieur de l'enceinte Les dimensions de l'orifice d'entrée sont évidemment fonction de l'aptitude du solide à fixer le gaz de traite- ment et du débit de gaz de traitement que l'on envoie dans l'enceinte du réacteur Selon l'invention, lorsqu'il s'agit de fixer du chlore sur un profilé en matière caoutchouteuse, on a remarqué que la fixation s'effectuait de façon très - rapide si le polymère caoutchouteux était introduit à chaud dans l'enceinte de traitement On utilise donc cette proprié- té en faisant circuler à contre-courant le gaz de traitement et le solide à traiter, de sorte que le solide à traiter qui entre dans l'enceinte a sa capacité maximum de fixation et fixe très rapidement toutes les molécules de gaz de trai- tement qui arrivent dans la zone-de l'orifice d'entrée. La présente invention a, en conséquence, pour objet, un réacteur continu pour la fixation en phase vapeur d'un gaz de traitement sur un solide à traiter qui fixe spontané- ment ledit gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte, en premier lieu, une enceinte munie d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie, la paroi de ladite enceinte étant étanche au gaz de traitement et, en second lieu, des moyens d'alimentation de ladite enceinte en gaz de traitement, le solide à traiter étant introduit dans l'enceinte par- l'orifice d'entrée et déplacé dans celle-ci depuis l'orifice d'entrée jusqu'à l'orifice de sortie, l'orifice de sortie de l'enceinte étant plongé dans un liquide peu ou pas réac- tfacce gazde trae Ynt ele s Ldeà traiter pour constituer un jont liquide, l'orifice d'entrée délimitant, autour des éléments qui le traversent, > un jeu annulaire dont la section et la longueur sont définies de façon que tout le débit d'alimentation en gaz de traitement envoyé dans l'enceinte soit fixé sur le solide à traiter sans qu'aucun débit de fuite notati ne s'échappe par l'orifice d'entrée vers l'atmosphère extérieure. Dans une première variante de réalisation, le solide à traiter est constitué d'une succession de pièces indépen- dantes portées par un support; dans le cas de la fabrication de lames racleuses d'essuie-glace, les pièces indépendantes sont constituées par les lames racleuses et le support peut être une bande transporteuse - Dans une deuxième variante de réalisation, le solide à traiter constitue un profilé continu, qui traverse l'enceinte du réacteur; dans le cas de la fa- brication de lames racleuses d'essuie-glace, le profilé continui est, avantageusement, celui qui sort d'une extru- deuse,après passage dans un ou plusieurs fours de vulcani- sation mais avant refroidissement. Dans un mode avantageux de réalisation, le déplace- ment du solide à traiter dans l'enceinte est un déplacement continu; l'enceinte est constituée d'un tube incliné, dont la base ouverte forme l'orifice de sortie et plonge dans le liquide du joint liquide et dont l'extrémité supérieure comporte une buse d'entrée; la buse d'entrée comporte un canal axial ayant une section droite légèrement plus grande mais de même forme que la section droite des éléments qui le traversent, de façon à ménager tout autour un léger jeu; l'alimentation en gaz de traitement s'effectue dans l'enceinte au voisinage de l'orifice de sortie, de façon que la circulation du gaz de traitement s'effectue à contrecourant par rapport à la circulation dans l'enceinte du solide à traiter. Dans le cas o l'on désire fabriquer des lames racleuses d'essuie-glace de véhicule automobile, le solide à traiter est un matériau polymérique caoutchouteux chaud, dont la température est, de préférence, comprise entre 120 et 1800 C. Dans le cas o le solide à traiter est-un profilé continu, le réacteur comporté, en aval de l'orifice de sor- tie de l'enceinte, des moyens de guidage et/ou d'entraine- ment, qui assurent la reprise du profilé et son évacuation hors du réacteur; si l'on désire fabriquer des lames ra- cleuses d'essuie-glace, le solide à traiter est un profilé de caoutchouc extrudé, le gaz de traitement est du chlore et le liquide du joint liquide est de l'eau, cette eau étant, avantageusement, renouvelée par une légère circula- tion; les moyens de guidage disposés en aval de l'orifice de sortie de l'enceinte comportent au moins un déflecteur à bonnes caractéristiques de glissement et/ou au moins un galet et/ou au moins un gicleur d'injection du liquide for- mant le joint liquide. Le réacteur selon l'invention peut être utilisé pour le traitement gazeux de tous solides qui fixent spon- tanément le gaz de traitement Comme indiqué ci-dessus, ce réacteur trouve une application particulièrement avantageuse pour la fabrication des lames racleuses d'essuie-glace car en chlorant le polymère caoutchouteux, on améliore ses qualités de glissement et de longévité Cependant, on peut utiliser un traitement gazeux analogue pour la production de produits différents en vue d'améliorer le vieillissement des produits ou leur imperméabilisation ou leur état de surface L'invention trouve donc son application non seu- lement dans le domaine de la production de lames racleuses d'essuie-glace mais également, par exemple, sans que cette énumération sct limitative, dans la fabrication de joints de portière, de tubes en caoutchouc ou de gaines de câbles électriques. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation repré- senté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: la figure 1 représente, schématiquement en coupe, un réacteur selon l'invention destiné à la chloration d'un profilé caoutchouteux extrudé, ce profilé devant être ul- térieurement découpé pour constituer des lames racleuses d'essuie-glace; la figure 2 représente une coupe selon II-II de la figure 1. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 un profilé continu constitué d'un matériau polymérique caoutchouteux extrudé à une vitesse d'environ 40 cm/se- conde Le profilé 1 est destiné à former des lames racleuses d'essuie-glace et il comporte deux parties opposées symé- triques; chacune des deux parties est destinée à constituer des lames racleuses d'essuie-glace après que le profilé aura été découpé à la longueur voulue en fin de fabrication,Chacune des deux parties est formée d'une zone épaisse lb, constituant l'âme de la lame racleuse, et d'une zone mince la, constituant la lèvre d'essuyage de la lame ra- cleuse à à Le profilé 1 est introduit dans la buse 2, qui définit l'orifice d'entrée de l'enceinte de traitement du profilé Cette enceinte de traitement est constituée d'un tube cylindrique en verre 3, dont l'extrémité supérieure est raccordée à la buse 2 et dont l'extrémité inférieure est ouverte Le tube 3 a une longueur d'environ 100 cm; il a son axe incliné d'environ 30 par rapport à la verticale. La base du tube 3 plonge dans l'eau 4 contenue dans une cuve 5 o Cette eau constitue, donc, à la partie inférieure du tube 3, un joint liquide, qui isole l'intérieur du tube 3 de l'atmosphère extérieure, la seule communication restante étant celle qui s'effectue par la buse 2. La buse 2 est constituée de deux demi-coquilles, qui se raccordent dans leur plan diamétral et qui délimitent entre elles un orifice d'entrée 6 ayant,en section droite, la même forme que le profilé 1 La section droite de l'ori- fice d'entrée 6 est légèrement plus grande que la section droite du profilé 1, de façon à ménager un léger jeu entre le profilé 1 et l'orifice d'entrée 6 Extérieurement, la buse 2 a une forme cylindrique et se trouve dans le prolon- gement du tube 3 Le jeu entre l'orifice d'entrée 6 et le profilé 1 est, au total, de 11 cm 2 La longueur de l'ori- fice d'entrée 6, mesurée selon l'axe de la buse 2, est de cm En amont de l'orifice d'entrée 6, la buse 2 présente un entonnoir directionnel, qui permet une intro- duction aisée du profilé 1 dans-l'orifice d'entrée 6; cette introduction doit, en effet, s'effectuerau démarrage du procédé,à la vitesse à laquelle le profilé sort de l'extru- deuse. Dans le tube 3 débouche une canalisation d'alimen- tation 7, qui amène le gaz de traitement dans ledit tube. La canalisation 7 est reliée à une bouteille 8 renfermant du chlore comprimé à 6 bars; cette bouteille débite le chlore sur un détendeur 9, que l'on règle de façon à obtenir en aval une pression de 100 millibars relatif Le débit obtenu à la sortie du détendeur 9 est mesuré par un débitmètre avant d'être envoyé dans la canalisation d'alimentation 7 La canalisation 7 débouche vers la partie inférieure du tube 3, au-dessus du niveau de l'eau 4 contenue dans la cuve 5 Le niveau d'eau représenté sur la figure 1 est celui que l'on préfère, c'est-à-dire qu'il y a une garde par rapport à l'extrémité inférieure du tube 3; il est cependant évident que ce niveau pourrait être plus bas dans la cuve 5, dès lors qu'il n'est pas au-dessous du niveau minimum repéré par le trait mixte 4 a, ce niveau mi- nimum-étant celui qui permet juste d'assurer l'existence d'un joint liquide à la base du tube 3. Le profilé 1, qui est introduit dans le tube 3 par la buse 2, sort de ce tube en plongeant dans l'eau 4 et, au moment du démarrage de l'appareil, il arrive au contact d'un déflecteur 11, constitué d'une plaque téflonnée Le déflecteur 11 oblige, par l'arrondi qu'il présente à sa par- tie inférieure, le profilé 1 à s'incurver et à remonter dans la cuve 5 en passant au-dessous du galet 12 Pour pousser le profilé 1 entre le galet 12 et le déflecteur 11, on a prévu un gicleur 13, qui envoie de l'eau sous pres- sion en direction de la partie inférieure du galet 12, de façon à pousser le profilé 1 entre le galet 12 et le déflec teur 11 Ce gicleur 13 est alimenté en eau par une cana- lisation 14 Le débit du gicleur 13 peut être relativement faible, dès lors que la vitesse de l'eau qu'il éjecte est suffisante pour obtenir le guidage du profilé 1 Le gicleur 13 peut avoir une action uniquement au moment du démarrage, mais il peut également être utilisé en continu afin de réaliser un renouvellement lent de l'eau 4 contenue dans la cuve 5, ce renouvellement s'effectuant, par exemple par un déversoir 15 Ceci permet de maintenir constante la température de l'eau, au voisinage de la température ambiante, ainsi qu'un p H voisin de la neutralité s à à à Le profilé 1 guidé vers le haut au démarrage, comme il vient d'être indiqué, ressort de la cuve 5 en passant sur un galet 16 et est envoyé en aval dans un système de refroidissement, lui-même suivi d'un système de coupe pour obtenir finalement les lames racleuses désirées. Le fonctionnement en régime permanent du réacteur qui vient d'être décrit est le suivant: le profilé 1 sort de l'extrudeuse et passe dans un four pour assurer la à vulcanisation du matériau polymérique caoutchouteux Il arrive alors sur un galet 17, puis pénètre dans l'orifice d'entrée 6 de la buse 2 Il traverse l'enceinte définie par le tube 3, qui est rempli de chlore gazeux A son entrée dans la buse 2, le profilé a une température de 160 'C. A cette température, il a une très grande affinité pour le chlore et le chlore gazeux se fixe à la surface du profilé pour former une couche chlorée Le profilé 1 ainsi traité ressort du tube 3 en passant sur le galet 12 puis sur le galet 16. Le chlore amené dans le tube 3 par la canalisation 7 circule à contre-courant du profilé Dans la partie basse du tube, la concentration en chlore est importante, mais le caoutchouc est déjà fortement chloré; dans la par- tie haute du tube, la concentration en chlore est plus fai- ble, mais le caoutchouc est beaucoup moins chloré et absorbe donc plus facilement le chlore gazeux Le débit de chlore introduit dans l'enceinte est de 1 1/mn à la pression at- mosphérique; il est réglé par un robinet 19 le prafiléarri- vait dans le tube 3 à une vitesse de 40 cm/seconde, presque tout le chlore introduit dans l'enceinte est fixé par le profilé entre le niveau de l'eau 4 et la base de la buse 2 Cepen- dant,àla base de la buse 2, il existe encore une certaine concentration de chlore qui, en l'absence de la buse 2, s'échapperait dans l'atmosphère, ce qui serait fort dange- reux pour le personnel et le matériel environnants La présence de la buse 2 permet d'éviter tout débit de fuite de chlore En effet, le'chlore restant passe dans l'orifice d'entrée 6, entre le profilé et la paroi dudit orifice d'entrée Comme il a été indiqué précédemment, le jeu qui entoure le profilé est relativement faible et, par ailleurs, le profilé qui arrive dans la buse n'est pas chloré du tout et se trouve à une température d'environ 160 C Il en résulte que les fuites de chlore, qui ptnètrant dans l'orifice d'entrée 6 par la base de la buse 2,sont très rapidement fixées sur le profilé 1, la longueur adoptée pour l'orifice d'entrée, à savoir dans l'exemple décrit 20 cm, étant tout-à- fait suffisante pour qu'aucun débit de fuite ne soit constaté lorsque l'on met au sommetde la buse 2 un tampon imbibé d'am- moniaque (aucune vapeur blanche) Cependant, on peut prévoir, à titre de sécurité, une gaine d'aspiration 18 placée au voi- sinage immédiat de la buse 2. Il est clair que le débit de chlore à introduire dans le tube 3 est fonction de la capacité de fixation du matériau polymérique dont est constitué le profilé 1, et de la vitesse de production dudit profilé 1 La longueur du tube 3 et la longueur de la buse 2 sont fonction de la vitesse de fixation du chlore sur le matériau polymérique et, par conséquent, de la nature de ce matériau et de sa température d'introduction dans la buse 2; plus la vitesse de fixation du chlore est grande, plus les longueurs de l'enceinte et de la buse peuvent être réduites Il est clair également que la longueur de la buse 2 peut être d'autant plus réduite, toutes choses étant égales par ailleurs, que le jeu existant autour du profilé 1 dans l'orifice d'entrée 6 est plus petit Il est donc à not Er qu' il y a intérêt à avoir un faible jeu au niveau de l'orifice d'entrée 6 pour rédui- re les dimensions de l'appareil Par ailleurs, si le tube 3 a une longueur relativement faible, il ne contient qu'une quantité de chlore relativement faible, ce qui constitue une sécurité dans l'hypothèse d'un accident de fonctionne- ment. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci- dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Revendications 1 Réacteur continu pour la fixation en phase vapeur d'un gaz de traitement sur un solide à traiter qui fixe spontanément ledit gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte, en premier lieu, une enceinte ( 3) munie d'un orifice d'entrée ( 6) et d'un orifice de sortie, la paroi de ladite enceinte étant étanche au gaz de traitement, et, en second lieu, des moyens d'alimentation ( 7,8,9,10) de ladite enceinte en gaz de traitement, le solide à traiter ( 1) étant introduit dans l'enceinte ( 3) par l'orifice d'en- trée ( 6) et déplacé dans celle-ci depuis l'orifice d'entrée ( 6) jusqu'à l'orifice de sortie, l'orifice de sortie de l'enceinte ( 3) étant plongé dans un liquide ( 4)peu ou pas rctif avec le gaz de traitement et le solide à traiter pour constiuer un joint liquide, l'orifice d'entrée ( 6) délimitant, autour des éléments qui le traversent, un jeu annulaire dont la sec- tion et la longueur sont définies de façon que tout le débit d'alimentation en gaz de traitement envoyé dans l'enceinte ( 3) soit fixé sur le solide ( 1) à traiter sans qu'aucun dé- bit de fuite notable ne s'échappe par l'orifice d'entrée ( 6) vers l'atmosphère extérieure. 2 Réacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le solide à traiter est constitué d'une succession de pièces indépendantes portées par un support. 3 Réacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le solide à traiter constitue un profilé continu ( 1). 4 Réacteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le déplacement du solide à traiter ( 1) dans l'enceinte ( 3) est continu. Réacteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'enceinte est constituée d'un tube ( 3) incliné, dont la base ouverte forme l'orifice de sortie et plonge dans le liquide ( 4) du joint liquide, et dont l'extrémité supérieure comporte une buse d'entrée ( 2). 6 Réacteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la buse d'entrée ( 2) comporte un canal axial ( 6) ayant une section droite légèrement plus grande mais de même forme que la section droite des éléments qui le traversent. 7 Réacteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'alimentation en gaz de trai- tement s'effectue dans l'enceinte ( 3) au voisinage de l'orifice de sortie. 8 Réacteur selon la revendication 3 prise en com- binaison avec l'une des revendications-4 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte, en aval de l'orifice de sortie de l'enceinte ( 3),des moyens de guidage et/ou d'entraînement ( 11,12,13,16) qui assurent la reprise du profilé ( 1) et son évacuation hors du réacteur. 9 Réacteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le gaz de traitement est un ha- logène et que le solide à traiter ( 1) est un matériau polymérique caoutchouteux chaud. 10 Réacteur selon les revendications 3 et 9 prises simultanément, caractérisé par le fait que le solide à trait est un profilé ( 1) de caoutchouc extrudé, introduit dans l'enceinte à une température comprise entre 120 et 1800 C, ce profilé étant destiné à former des lames racleuses d'essuie- glace. 11 Réacteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le gaz de traitement est du chlore et la liquide ( 4) du joint liquide est de l'eau. 12 Réacteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le liquide ( 4) du joint liquide est renouvelé par une lègère circulation. 13 Réacteur selon la revendication 8, camct:sdé par le fait que des moyens de guidage ( 11,12,13,16) com- portent au moins un déflecteur ( 11) à bonnes caractéris- tiques de glissement et/ou au moins un galet ( 12,16) et/ou au moins un gicleur ( 13) d'injection du liquide ( 4) formant le Joint liquide