Brevet FR2572412A1 — publié le 19860502

L'invention concerne la fabrication de miettes ou grumeaux de caoutchouc stables au stockage à l'aide de ladéshydratation sur vis sans fin de particules de caoutchouc humides, d'un post-traitement pour empêcher l'agglutination des particules de caoutchouc et d'un séchage final. Les caoutchoucs sont manipulés habituellement sous forme de balles ou, en particulier dans le cas du polychloroprène, sous forme de copeaux ("chips"). Les deux formes de préparation ont des inconvénients, car des durées et des quantités d'énergie considé- rables, avec utilisation d'appareillage coûteux, sont nécessaires pour la transformation du caoutchouc, à partir de ces formes de préparation, par exemple en articlesde caoutchouc ou en colles en solution. Il n'a donc pas manqué d'essais pour donner aux caoutchoucs un autre état de livraison plus facile à transformer. Ainsi, par exemple, les caoutchoucs à partir desquels on prépare des colles en solution, comme certains polychloroprénes, sont manipulés sous forme de granulés qui peuvent se dissoudre à une vitesse plus élevée. Ces granulés sont fabriqués par broyage ultérieur du caoutchouc dans des granulateurs spéciaux, ce qui nécessite une dépense supplémentaire. Dans le cas d'autres caoutchoucs,qui sont transformés par exemple en articles de caoutchouc, on a cherché à les préparer sous forme de poudre ou de grumeaux (ou miettes). Par exemple, selon le principe publié dans le brevet des EUA 3 323 222, on élimine mécaniquement la majeure partie de l'humidité par des forces de cisaillement, on presse la masse de caoutchouc dont on a réduit l'humidité à travers un disque perforé dans un espace sous pression réduite en utilisant des pressions élevées et on la découpe à la sortie du disque perforé en petites particules,par exemple au moyen d'un couteau tournant, ces particules étant ensuite séchéesdansun séchoir tourbillonnaire; ces essais n'ont pas donné de résultats satisfaisants carlors du séchage final dans le séchoir tourbillonnaire, les particules de caoutchouc s'agglutinaient de plus en plus par suite de la température élevée et donnaient enfin une masse cohérente qui devait être transformée en balles ou par extrusion et découpage en copeaux. En outre, pour atteindre un séchage complet de la matière agglutinée, un allongement de la durée de séchage et/ou une nouvelle élévation de la température de séchage étaient nécessaires, ce qui conduisait à une nouvelle charge thermique et donc à un endommagement du caoutchouc. Un abaissement de la température dans le séchoir tourbil- lonnaire, qui aurait rendu plus difficile l'agglutination des grumeaux, ne pouvait pas résoudre le problème, car alors le séchage serait resté incomplet ou bien de longues durées de séchage impensables auraient été nécessaires pour le séchage complet. L'invention avait donc pour objet de trouver un procédé économique pour la fabrication de grumeaux de caoutchouc stables au stockage. On a résolu ce problème de manière surprenante en broyant le boudin de caoutchouc obtenu par déshydratation sur vis sans fin et séchage sur vis sans fin en y appliquant, dans l'intervalle de temps compris entre le séchage sur vis sans fin et le séchage final suivant,avec un agent ou mélange d'agentsde poudrage inorganique ou organique. L'objet de l'invention est donc un procédé pour la fabri- cation de grumeaux de caoutchouc stables au stockage par déshydra- tation sous vis sans fin, séchage sur vis sans fin, broyage du boudin de caoutchouc et séchage final à température élevée, caractérisé en ce que l'onappliquesurlesgrumeaux de caoutchouc,dans t'intervalle de temps entre le séchage sur vis sans fin et le séchage final, un agent ou mélange d'agentsde poudrage organique ou inorganique. Les grumeaux de caoutchouc ainsi obtenus ont un diamètre moyen de particules de 0,5 à 10 mm. Ils sont fluides et ne s'ag- glomèrent pasmême après stockage prolongé au-dessous de 40 C. Leur teneur en humidité est de moins de 0,5 % en poids. Les appareils appropriés pour la déshydratation sur vis sans fin sont par exemple les vis simples ou doubles de déshydra- tation fonctionnant selon le principe d'expulsion ("expeller"), déshy- dratant en arrière, ou les vis de déshydratation fonctionnant seton le principe de filtration. Une vis de séchage fonctionnant setonleprincipe dedétente ("expander") ou une vis de dégazage habituelle, pouvant être chauffée directement ou indirectement, est appropriée pour le séchage sur vis sans fin. Le broyage du boudin de caoutchouc peut être effectué avec des lames tournantes ou des cylindres porte-lames tournants habituels. Le séchage final est avantageusement effectué dans un appareil de séchage habituel, par exemple un séchoir à contact ou à courant, un transporteur à vis oscillant ou-un séchoir tourbillonnaire. Apres le séchage final, les particules sont refroidies et conditionnées; éventuellement,elles sont encore poudrées avant Le refroidissement. Le poudrage a lieu de préférence dans l'appareil prévu pour le séchage sur vis sans fin, une solution élégante prévoyant que l'agent de poudrage est aspiré depuis le réservoir de poudre à travers une buse d'injection au moyen d'un courant d'air qui est utilisé pour le transport des grumeaux depuis la vis de séchage ou la zone de découpage, la quantité souhaitée pouvant être réglée à l'aide d'une soupape. Il est essentiel dans ce cas que l'agent de poudrage transporté soit appliqué le plus rapidement et le plus complètement possible sur la surface des grumeaux de caoutchouc et y reste en adhérant, sans qu'il pénètre trop fortement à l'intérieur des parti- cules de caoutchouc et perde ainsi son activité de poudrage. Des paramètres essentiels pour le réglage d'une activité de poudrage optimale sont - le type de l'agent de poudrage, - la quantité par rapport à la quantité de caoutchouc, - tes températures des grumeaux de caoutchouc juste avant le poudrage, - la vitesse et la température du courant d'air. Dans l'utilisation d'une vis de séchage fonctionnant selon le principe de détente, il s'est avéré avantageux d'introduire en quantité dosée sous la pression nécessaire par une ou plusieurs ouvertures dans la partie moyenne de la vis un gaz inerte, par exemple azote, dioxyde de carbone, air, argon ou hélium, qui se dissout dans le caoutchouc et se dégage à nouveau lors du séchage par détente et produit ainsi un boudin de caoutchouc poreux qui peut être découpé plus facilement en petites particules qu'un boudin de caoutchouc compact. Avant l'introduction dans la vis de déshydratation, le caoutchouc a une humidité de 30 à 70 % en poids, avant l'entrée dans la vis de séchage une humidité de 5 à 20 % en poids, après celle- ci une humidité de 0,5 à 5 % en poids, qui-est réduite dans le séchage final à 0,1-0,8 % en poids, chaque fois par rapport à la substance sèche de caoutchouc. A la suite du séchage final, un post-poudrage des particules préalablement poudrées peut être effectué avec le même ou un autre agent de poudrage, si une nouvelle amélioration de la stabilité au stockage est exigée. Des agents de poudrage inorganiques appropriés sont par exemple le talc, la craie, l'oxyde d'atuminium, l'acide silicique, les silicates, l'oxyde de magnésium et l'oxyde de zinc, dont le diamètre moyen de particulesest de 0,1 à 500 pm. Les agents de poudrage organiques appropriés sont par exemple des polymères finement moulus tels que polyacrylonitrile, chlorure de polyvinyle, polystyrène, copolymères styrène-acrylonitrile, polyméthacrylate de méthyle et polycarbonates. Des agents de poudrage appropriés sont en outre des mélanges des agents inorganiques et organiques cités. De préférence, on prend comme agents de poudrage des produits chimiques de ta liste précédente qui sont de toute façon des constituants de formulations de colle en solution ou de caoutchouc. La quantité de poudre à introduire tient compte du type du caoutchouc ainsi que de La dimension des particules de caoutchouc: il faut d'autant plus d'agent de poudrage pour éviter une agglutination au stockage dans les récipients de transport du commerce ou dans les récipients de stockage, que le caoutchouc est moins visqueux ou plus souple. Il faut d'autant plus d'agent de poudrage que la dimension de particules des grumeaux de caoutchouc est plus faible. En outre, le type de l'agent de poudrage et la dimension des particules d'agent de poudrage inffluencent aussi la quantité nécessaire d'agent de poudrage. La quantité totale d'agent de poudrage appliquée peut varier entre 0,5 et 15 % en poids, par rapport aux solides du caoutchouc. De préférence, on utilise 1 à 8 % en poids pour le poudrage, 0 à 10 % en poids pour le post-poudrage. Les grandeurs optimales de tous les paramètres essentiels dans le cadre de l'invention peuvent être déterminées sans difficul- té par quelques essais. Tous les caoutchoucs synthétiques ainsi que le caoutchouc naturel pouvant être séchés dans des machines à vis peuvent être transformés de la manière décrite en grumeaux de caoutchouc stables au stockage. Le procédé est applicable en particulier au caoutchouc nitrile, au caoutchouc de chloroprène, au caoutchouc styrène- butadiène, au caoutchouc EP(D)M, au caoutchouc d'acrylate, au polybutadiène ainsi qu'au polyisoprène synthétique. L'exemple non limitatif suivant illustre l'invention. Exemple I Description de l'appareil de l'essai Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on utilise un appareil qui consiste en les dispositifs individuels suivants: I Pour la déshydratation préalable, un séchoir à vis simpleà expulsion ou éjection comportant une vis à tiges de cisaillement de 8,75 cm avec des gorges de déshydratation en retour dans l'enveloppe du bâti, 36 tiges cylindriques de cisaillement (diamètre 16,5 mm), disposées en groupes de quatre à égales distances le long de l'arbre de la vis, une enveloppe de refroidissement au chauffage indirecte à trois zones, une plaque perforée à la sortie de la vis comportant 12 ouvertures circulaires de 5 mm de diamètre et éventuellement une injection d'eau par un alésage supplémentaire dans l'enveloppe, appropriée pour l'alimentation de 10-100 l/h d'eau de lavage. II Pour le séchage préalable, un séchoir à vis simple à détente comportant une vis à tiges de cisaillement de 8,75 cm avec des gorges de déshydratation en retour dans l'enveloppedubâti,44tiges de cisaillement (à pans égaux de 12 x 12 mm) disposées par groupes de 4 à distances égales le long de l'arbre de la vis, une chemise de refroidissement ou chauffage à 2 zones, une plaque perforée à la sortie de la vis comportant 37 ouvertures circulaires de 4 mm de diamètre, et éventuellement une injection d'eau par des alésages supplémentaires dans l'enveloppe du bâti, appropriée pour l'alimen- tation de 1 à 25 l d'eau par heure et une injection de gaz inerte par des alésages supplémentaires dans l'enveloppe du bâti, appropriée pour l'alimentation de 0,1 à 1 kg de gaz inerte par heure. III Un dispositif de découpage à une lame en spirale avec 4 ou 8 ressorts spirales, disposé juste derrière l'ouverture de sortie de la vis à détente, d'une vitesse de rotation de 1 000 à 3 000 tr/min,unbâti avec entrée et sortie pour l'arrivée de l'air éventuellement préchauf- fé transportant l'agent de poudrage et pour la sortie des grumeaux de caoutchouc poudrés de la région de découpage, respectivement. IV Un séparateur cyclone pour la séparation de l'air de transport et de la matière solide. V Un séchoir tourbillonnaire de 2,8 x 0,6 m pour le séchage final et VI Un convoyeur oscillant hélicoîdal pour le refroidissement et éventuellement le post-poudrage des grumeaux, d'un diamètre de 0,6 m avec 8 ressorts héticoidaux. II Mise en oeuvre des essais On envoie chaque fois en continu au séchoir à vis de déshydratation préalable les caoutchoucs étudiés sous forme de morceaux (environ 3 x 5 x 8 cm) humides et,après passage dans les différents dispositifs, on les conditionne en sacs de 25 kg. On empile chaque fois les sacs 4 par 4, on les conserve à 25 C pendant 14 jours et ensuite on évalue chaque fois sur le sac inférieur les prises en masse et l'écoulement libre des grumeaux de caoutchouc. On donne dans le tableau ci-après des indications pour la mise en oeuvre des exemples et pour l'évaluation de l'écoulement libre des grumeaux de caoutchouc. Tableau Conditions et résultats des essais Ex. Produit Débit C C C c Pou- Post- Humi- Teneur Comport. Etat Gros- du ' a -.. drage pou- dité en en lit après seur pro-.... drage finale cendre fluidisé stoc- des duit Sortie vis de Sortie vis de kage miet- déshydratation préséchage tes Kg/h bar C % bar C % mm 1 CR11) 90 60 60 5,4 44 80 0,5 7 - 0,1 2,6 fluide s'écoule 4-9 2 " 150 90 70 9,3 65 105 1,9 7 7 0,5 3,8 " " " 36) t 150 90 70 9,0 65 103 2,0 - - 1,2 0,2 peau -9) J, J 4 CR22> 91 60 60 6,1 36 87 0,7 7 - 0,1 2,2 fluide s'écoule 4-8 " 120 102 80 10,5 100 129 2,3 7 - 0,5 3,4 " 66) " 120 102 80 10,3 100 128 2,5 - - 1,4 0,2 peau -9) - 7 CR33) 87 48 65 8,3 35 97 0,7 7 7 0,1 2,0 fluide s'écoule 3-8 8 " 100 70 78 10,667 1172,4 7 7 0,5 2,6 " " 9 " 100 70 78 10,4 67 117 2,3 7 8 0,5 2,9 " " 106 " 100 70 78 10,7 67 117 2,6 -,5 0,1 peau - - 11 NBR4) 120 80 75 13,4 65 112 1,9 7 7 0,3 5,3 fluide s'écoule 1-3 12 " 120 80 75 12,9 65 112 2,1 7 8 0,4 6,5 ".. 136) " 120 80 75 13,2 65 112 2,0 - - 1,8 0,4 peau - Tableau (suite) Conditions et résultats des essais Ex. Produit Débit - m c C D c Pou- Post- Humi- Teneur Comport. Etat Gros- CD C D B1 du i. v. drage pou- dité en en lit après seur pro-. . drage finale cendre fluidisé stoc- des duit Sortie vis de Sortie vis de kage miet- déshydratation préséchage tes Kg/h bar C % bar C % mm 14 BR5) 110 68 73 14,0 64 105 2,4 7 7 0,2 13,3 fluide s'écoule 0,5-2 i 110 68 73 13,8 64 105 2,3 8 - 0,3 9,2 " 16 " 110 68 73 14,1 64 105 2,1 8 8 0,4 14,2 " 17 " 110 68 73 14,2 64 105 2,5 8 7 0,4 13,8 186) " 110 68 73 13,9 64 105 2,4 - - 1,6 0,1 peau -9' - 1) Cpi: Copolymère de 2-chloropréne et de 2,3-dichlorobutadiène (environ 5 parties); viscosité Mooney: 48; temperature de polymérisation 45 C; cristallisant lentement. 2) CR2: Polychloroprène; viscosité Mooney: 105; température de polymérisation 10 C, cristallisant rapidement. 3) CR3: Copolymère de chloroprène,de dichlorobutadiène et de soufre; viscosité Mooney 45; 4) NBR: Poly-(butadiène/acrylonitrile); 34 % d'acrylonitrile; viscosité Mooney 45 ) BR: Polybutadiène; polymérisation en solution Ziegler; viscosité Mooney 50, 6) Exemple comparatif sans poudrage ou post-poudrage. 7) Talc 8) Acide silicique finement dispersé (par exemple Wessalon de la Société Degussa). N* 9) Détermination de llaptitude à l'écoulement impossible car les miettes s'agglomèrent au préalable sur le lit fluidisé. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication de miettes ou grumeaux de caoutchouc stables au stockage par déshydratation sur vis sans fin, séchage sur vis sans fin, broyage du boudin de caoutchouc et séchage final à températures élevées, caractérisé en ce que l'on applique sur les miettes de caoutchouc un agent ou mélange d'agents de poudrage organiques ou inorganiques dans la période comprise entre Le séchage par expansion et le séchage final. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'agents de poudrage est de 0,5 à 15 % en poids par rapport à la substance sèche du caoutchouc. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le caoutchouc présente des valeurs d'humidité de 30 à 70 % en poids avant l'entrée dans la vis de déshydratation, 5 à 20 % en poids avant l'entrée dans le séchage par détente, 0,5 à 5 % en poids après le séchage par détente, 0,1 à 0,8 % en poids après le séchage final, chaque fois par rapport à la substance sèche du caoutchouc. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les miettes de caoutchouc sont soumises à un post-poudrage après le séchage final.