Brevet FR2586591A1 — publié le 19870306

APPAREIL D'HOMOGENEISATION, APPAREIL DE REVETEMENT EN RIDEAU LE COMPORTANT ET PROCEDE POUR L'UTILISATION DE CET APPAREIL DE REVETEMENT. La présente invention concerne un appareil d'homo- généisation, ainsi qu'un appareil de revêtement en rideau qui comporte ce dernier et qui peut être utilisé pour revêtir un substrat d'un mélange moussant ou expansible. L'invention a donc également trait à un procédé pour utiliser cet appareil de revêtement. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 375 516, qui a été délivré à la Demanderesse, décrit des compositions de phosphate réalisées à partir d'un oxyde métallique, de wollastonite et d'acide phosphorique, ces compositions étant utiles pour donner des matières céramiques du type phosphate, expansées et non expansées et qui sont résistantes à l'eau. Les compositions mousse sont utiles pour préparer une cer- taine variété de produits; toutefois, dans un environnement commercial, de telles matières sont souvent difficiles à mani- puler étant donnée qu'il est souhaitable de fournir de manière continue sur un substrat un revêtement uniforme de matière en cours d'expansion ou susceptible d'expansion. Les compositions moussantes, telles que décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 375 516, sont difficiles à appliquer d'une manière uniforme étant donné qu'elles ont tendance à s'expan- ser verticalement, et non latéralement, lorsqu'on les applique sur un substrat. Les tentatives faites pour déposer la matière sur un substrat, puis pour la déplacer latéralement à l'aide de moyens matériels, n'ont en général donné que des produits non satisfaisants. D'une manière analogue, le dépôt sur un substrat d'une série de courants de matière moussante a éga- lement conduit à des produits non uniformes, étant donné que les courants de matière appliquée avaient tendance à conserver leur individualité et ne se mélangeaient pas aisément les uns avec les autres. La Demanderesse n'a connaissance que d'un seul - 2 - document qui concerne un appareil permettant d'appliquer une matière mousse sur un substrat. Le brevet des Etats-Unis d'A- mérique no 4 500 039 décrit un appareil permettant la distri- bution d'une mousse ou d'une matière liquide sur une nappe en déplacement. Une série de tubes amène la mousse ou le liquide jusque dans un collecteur présentant une série d'orifices de sortie. La matière s'écoule à travers ces orifices jusque dans un réservoir, puis elle est transférée, sous l'effet de la pesanteur, à partir de ce réservoir et le long d'une lame, jusque sur la surface de la nappe. Un tel appareil ne peut toutefois pas convenir pour appliquer des mélanges tels que ceux décrits dans la présente demande, étant donné que les présents mélanges sont d'une viscosité relativement élevée et sont l'objet d'une réaction qui donne finalement une matière durcie. L'appareil du brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 500 039 permettrait à de telles matières d'être maintenues dans le réservoir de façon telle que les réactions de durcissement surviennent avant que la matière ne soit déposée sur le substrat voulu. C'est pourquoi, un but de la présente invention est de fournir un appareil et un procédé, à l'aide desquels une composition moussante pourrait être appliquée sur un substrat en déplacement. Un autre but de la présente invention est de four- nir un appareil pour homogénéiser des courant de fluides vis- queux se fusionnant. Un but supplémentaire de la présente invention est de fournir un procédé et un appareil, à l'aide desquels un revêtement uniforme de mousse pourrait être appliqué d'un bout à l'autre d'une bande relativement large, tandis que la matiè- re appliquée présenterait néammoins une apparence uniforme. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil d'homogénéisation, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens collecteurs agencés de façon à recevoir plusieurs courants de fluides visqueux, des zones de mise face à face situées à - 3 - l'intérieur de ce collecteur de façon à amener en contact intime des courants adjacents, une fente de sortie ménagée dans le fond de ce collecteur, cette fente s'étendant sensi- blement sur la longueur de ce collecteur, et des moyens d'agi- tation disposés longitudinalement dans ledit collecteur, entre les zones de mise face à face et la fente, ces moyens deagita- tion étant susceptibles de faire l'o-bjet de mouvements de rotation et d'oscillation de manière à entraPner l'homogénéi- sations desdits courants. De préférence, ces courants de fluides visqueux ont une viscosité comprise entre environ 30 et environ 80 Pa.s (entre environ 300 et environ 800 poises), et plus particuliè- rement entre environ 40 et 60 Pa.s (entre environ 400 et en- viron 600 poises). L'invention a également pour objet un appareil de revêtement en rideau, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de mélange aptes à fournir une composition moussante, ces moyens de mélange comprenant des moyens d'expulsion pour expulser cette composition hors de ces moyens de mélange, un distributeur comprenant plusieurs tubes de transfert, ce distributeur étant apte à recevoir ladite composition moussante à partir desdits moyens de mélange et à transférer cette com- position vers un collecteur par l'intermédiaire desdits tubes de transfert, et un collecteur relié auxdits tubes de transfert, ce collecteur comprenant (a) des zones de mise face à face capables d'amener en contact intime des courants adjacents et fusionnant de ladite composition, (b) une fente de sortie ménagée dans le fond dudit collecteur, cette fente s'étendant sensiblement sur la longueur de ce collecteur, et (c) des 3, moyens d'agitation pouvant être entraînés en rotation et être animés de mouvements d'oscillation dans le sens longitudinal, ces moyens étant disposés longitudinalement dans le collecteur, entre les zones de mise face à face et la fente, lesdits moyens d'expulsion étant capables d'injecter ladite composi- tion moussante à travers l'appareil, et les moyens d'agitation - 4 étant capables de provoquer la mise face à face desdits cou- rants adjacents de composition moussante d'une façon telle qu'un rideau sensiblement homogène de composition moussante soit émis à partir de ladite fente. Avantageusement, la composition moussante présente une viscosité comprise entre environ 30 et environ 80 Pa.s (entre environ 300 et environ 800 poises), et de préférence entre environ 40 et environ 60 Pa.s (entre environ 400 et 600 poises). L'invention a encore pour objet un procédé de revê- tement en rideau à l'aide d'une composition moussante, carac- térisé par le fait qu'il consiste à choisir des constituants conve- nant pour fournir une matière céramique expansée de type phos- phate, lesdits constituants comprenant du silicate de calcium, un oxyde métallique, de l'acide phosphorique et un agent mous- sant, à faire passer lesdits constituants à travers un appa- reil de revêtement en rideau comprenant, en premier lieu, des moyens de mélange comprenant des moyens d'expulsion pour expulser une composition expansible(moussante) à partir de ces moyens de mélange, lesdits constituants étant mélangés de façon à fournir ladite composition expansible, en deuxième lieu un distributeur comprenant une série de tubes de transfert, ce distributeur étant apte à recevoir ladite composition à partir des moyens de mélange, et, en troisième lieu, des moyens d'homogénéisation reliés auxdits tubes de transfert, ces moyens d'homogénéisation étant constitués par un collec- teur comprenant des zones de mise face à face, une fente longi- tudinale de sortie ménagée dans le fond de ce collecteur et des moyens d'agitation à mouvement de rotation et d'oscilla- tion longitudinale, disposés longitudinalement dans le collec- teur, entre lesdites zones et ladite fente, et à déposer ladi- te composition expansible sur un substrat choisi. Comme il a précédemment été indiqué, des courants fusionnant de fluides visqueux ne se mélangent pas aisément de manière mutuelle les uns avec les autres. Au contraire, ils ont - 5 - tendance à demeurer sous la forme-de courants semi-fusionnés qui peuvent aisément être discernés,lorsque les courants mis face à face sont déposés sur une surface de support. C'est pour cette raison que la présente invention a pour objet un appareil et un procédé permettant de fournir une matière homo- gène, et plus particulièrement un appareil de revêtement en rideau qui est capable de fournir une composition en cours d'expansion ou susceptible d'expansion qui soit déposée d'une manière uniforme. Ainsi, l'invention a pour objet un appareil de revê- tement en rideau à l'aide duquel une matière expansible,ou moussante,se trouve transférée à partir d'un appareil de mé- lange et par l'intermédiaire d'un distributeur comprenant plusieurs tubes de transfert, jusqu'à une fente de revêtement en rideau. Cet appareil comprend des moyens d'homogénéisation permettant d'agiter le mélange d'une façon telle que les cou- rants fusionnants de matière expansible ou moussante sont mélangés mutuellement de façon à fournir une matière sensible- ment uniforme qui sort de la fente de revêtement en rideau. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe transver- sale d'un appareil de revêtement en rideau conforme à l'inven- tion; - la figure 2 représente une vue de bout et en coupe de cet appareil de revêtement en rideau, suivant la ligne 2-2 de la figure 1; et - la figure 3 représente une vue en coupe transver- sale partielle du collecteur de la figure 1. Un appareil de revêtement en rideau, objet de la présente invention, est représenté en coupe transversale sur la figure 1. Les divers constituants du mélange moussant sont amenés, suivant un dosage proportionnel, jusque dans un - 6- un appareil de mélange 10 qui réalise une - composition sensiblement uniforme. Il est maintenant bien connu dans la technique que la vitesse de moussage de telles compositions peut être contr8lée par divers moyens. Dans la plupart des cas, un moussage notable commencera dès que le mélange se produit; toutefois, dans certaines circonstances, il peut être possible de retarder le moussage jusqu'après que le mélange est sorti de l'appareil. En conséquence, le terme "expansible", tel qu'utilisé ici est sensé recouvrir des compositions en cours d'expansion ou susceptibles d'une ex- pansion ultérieure. Une fois mélangée, la composition expansible sort de l'appareil 10 dans un distributeur 11 qui distribue le mélange dans des tubes de distribution 12. Ces tubes 12 trans- fèrent le mélange vers un collecteur 13 qui comprend des zones de mise face à face 18 (figure 3) dont chacune permet à des courants adjacents et fusionnant de matièrequi arrivent, d'être mis en contact face à face les uns avec les autres. Afin toutefois d'obtenir une composition uniforme, il est également nécessaire d'agiter le mélange de manière à assurer une in- corporation complète sous la forme d'un rideau uniforme. Cela s'obtient en faisant tourner un agitateur 15 à l'aide d'un moteur 16, tout en faisant simultanément osciller cet agita- teur dans le sens longitudinal à l'aide de moyens hydrauli- ques 17. On admet toutefois que l'on peut utiliser des moyens autres que le moteur 16 et les moyens hydrauliques 17 pour provoquer une rotation et une oscillation de ces moyens agi- tateurs. Comme indiqué sur la figure 2, le diamètre de l'agi- tateur 15 sera de préférence tel qu'il existe un jeu minimal entre cet agitateur 15 et les parois du collecteur 13. Une fois que la matière a fait l'objet d'un mélange intime, elle est astreinte à sortir par une fente de revêtement en rideau 19 (figure 2), d'une façon telle qu'elle est déposée sur un substrat se trouvant audessous de cette fente. Dans un contexte de production, il est prévu de disposer au-dessous de cette fente une nappe à déplacement continu 20, cette nap- pe 20 étant elle-même agencée de façon à recevoir le mélange expansible, ou, selon une variante, agencée de manière à supporter un substrat différent, tel qu'un moule ou une pla- que, qui sera apte à recevoir cette matière expansible. Lorsqu'on met en oeuvre la présente invention, on prépare d'une manière typique un mélange expansible(ou mous- sant)en utilisant de la wollastonite, des oxydes métalliques tels que l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de magnésium, un 1; agent moussant tel que le carbonate de magnésium, et de l'aci- de phosphorique. Ces constituants sont mélangés intimement dans l'appareil 10, et dans les circonstances normales la réaction d'expansion commencera presque immédiatement. En conséquence, il est important de transférer la matière d'une manière raisonnablement rapide, de l'appareil de mélange jusque dans le distributeur 11, et, par l'intermédiaire des tubes 12,jusque dans le collecteur de revêtement en rideau. Afin que l'on soit assuré d'obtenir cette séquence de trans- fert, l'appareil de mélange 10 devrait être équipé de moyens permettant d'expulser le mélange dans le distributeur. Il est typiquement besoin d'une force d'une valeur peu importante, et il es préférable de n'appliquer qu'une force suffisante pour s'assurer que la matière se déplace de façon continue à tra- vers le distributeur 11 et les tubes 12, jusque dans le col- lecteur 13. On peut obtenir l'expulsion sous l'effet du tra- vail normal du mélangeur 10, ou bien on peut prévoir, entre l'appareil de mélange 10 et le distributeur 11, un moyen sup- plémentaire d'expulsion tel qu'une extrudeuse à vis. Toutes les variantes de ce type rentrent dans le cadre de la présente invention. En utilisant le présent appareil, on peut avantageu- sement appliquer sur un substrat des matières présentant une viscosité relativement élevée ou une viscosité relativement faible. De manière typique, les viscosités des compositions de phosphate en cours d'expansion ou susceptibles d'expansion 2586591' - 8 - peuvent varier d'environ 30 à environ 80 Pa.s (environ 300 à environ 800 poises). De préférence cependant, on réglera les viscosités de façon qu'elles varient d'environ 40 à environ Pa.s (environ 400 à environ 600 poises). La présente invention sera mieux comprise en se reportant aux exemples suivants qui sont présentés à titre d'illustration, et non à titre limitatif. Exemple 1 On a préparé des compositions à partir des composi- tions suivantes de mélange sec et d'acide. Constituant formé Parties en poids par le mélange sec Wollastonite Nyad 400 30,1 Nyadc325 30,1 Nyad G 19,9 Oxyde de magnésium 9,3 Carbonate de magnésium 4,0 Talc (Nytal 200) 6,6 Les produits Nyad et Nytal sont vendus par Interpace Corporation. Constituant formé par une solution acide (5 C) Acide phosphorique (P205 à 53 %) Oxyde d'aluminium trihydraté Parties en poids ,9 ,1 Acide borique 2,0 Eau 12,0 On a introduit, suivant un dosage proportionnel, le mélange sec, la solution acide et l'eau dans un réacteur con- tinu Readco équipé de segments de vis d'extrusion qui expul- saient la composition mélangée jusque dans le distributeur. On a mesuré pour ces mélanges des viscosités moyennes qui sont indiquées ci-dessous, et on a remarqué que les viscosités avaient tendance à demeurer relativement constantes pendant que le mélange quittait le mélangeur, traversait l'appareil - 9 - de distribution et sortait de la fente de revêtement en rideau. Composition Viscosité moyenne Acide Eau Mélange sec en Pa.s (en poises) 60,7 2,3 37,0 36,8 (368) 57,7 2,3 40,0 37,8 (378) 54,7 2,3 43,0 48,8 (488) 51,7 2,3 46,0 78,1 (781) 48,7 2,3 49,0 79,0 (790) Pour des viscosités qui étaient au-dessus d'environ Pa.s (800 poises), on a obtenu des écoulements relativement non uni- formes à travers l'appareil, et les mélanges avaient tendance à durcir trop rapidement, parfois dans l'appareil. Inversement, pour des matières qui avaient des viscosités au-dessous d'envi- ron 35 Pa.s (350 poises), on obtient des produits qui avaient des pro- priëtës médiocres. Exemple 2 Cet exemple illustrera la nécessité d'utiliser l'a- gitateur animé d'un mouvement de rotation et d'un mouvement d'oscillation longitudinal. L'agitateur 15 était construit à partir d'une tige résistante aux acides, de 4,75 mm (3/16e de pouce) avec,enroulé sur elle, un fil métallique ré- sistant aux acides. Bien que cette réalisation se soit avérée être tout à fait satisfaisante, on peut également utiliser d'autres réalisations (par exemple des tiges présentant des lames et des collerettes). La composition de l'exemple 1 présentant une visco- sité de 48,8 Pa.s (488 poises) a été amenée, à partir de l'appareil de mélange, à travers la fente de revêtement en rideau. Initia- lement, on a fait tourner l'agitateur 15 à 1700 tours par minute et on le faisait également osciller longitudinalement à raison de deux fois par seconde. On a ainsi obtenu un produit ne présentant pas de lignes de démarcation. Au cours du reste de l'essai, on a utilisé les conditions suivantes. Pendant une partie de l'essai, on a mis l'agitateur 15 totalement hors - 10 - service; pendant une autre partie de l'essai, on a fait tour- ner l'agitateur 15, mais sans le faire osciller; et pendant une troisième partie de l'essai, on a fait osciller cet agita- teur 15, mais sans le faire tourner. Dans chaque cas, le produit obtenu par revêtement en rideau manifestait des lignes de démarcation entre les différents courants de matière, ce qui indiquait que, sans l'agitation en rotation et longitudi- nale, on obtenait un mélange inapproprié des courants adja- cents. - 11 - REVENDICATIONS 1. Appareil de revêtement en rideau d'un substrat, notamment par application d'un mélange en cours d'expansion d'une composition susceptible d'une expansion, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'homogénéisation com- portant un collecteur (13) adapté pour recevoir une pluralité de courants fluides visqueux, des zones de mise face à face (18) situées à l'intérieur du collecteur (13) pour amener en contact intime des courants adjacents, une fente de sortie (19) ménagée dans le fond dudit collecteur (13), ladite fente (19) s'étendant sensiblement sur la- longueur de ce collecteur (13), et des moyens d'agitation (15) disposés longritudinalement dans ledit collecteur (13), entre les zones de mise face à face à fournir une composition pouvant faire l'objet d'une expan- sion, lesdits moyens de mélange (10) comprenant des moyens d'expulsion pour expulser cette composition desdits moyens de mélange (10) et forcer ladite composition pouvant faire l'objet d'une expansion à travers ledit appareil, le distri- buteur (11) comprenant une pluralité de tubes de transfert (12), ledit distributeur 111) étant apte à recevoir ladite composition expansible à partir des moyens de mélange (10) et à tranfèrer ladite composition vers le collecteur (13) par l'intermédiaire desdits tubes de transfert (13), lequel collecteur est relié audit tube de transfert (12). 3. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens d'agitation (15) peuvent être entraînés en rotation et être animés d'un mou- vement d'oscillation dans le sens longitudinal et sont capa- bles de provoquer la mise face à face des courants adjacents de composition expansible d'une façon telle qu'un'rideau sen- siblement homogène de composition expansible soit émis à par- tir de la fente (19). - 12 - 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la composition expansible pré- sente une viscosité d'environ 30 à environ 80 Pa.s. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite composition expansible présente une viscosité d'environ 40 à environ 60 Pa.s. 6. Procédé pour revêtir un substrat au moyen d'un rideau, notamment dans un appareil selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à choisir des constituants convenant pour fournir une matière céramique expansée de type phosphate, lesdits constituants comprenant du silicate de calcium, un oxyde métallique, de l'acide phosphorique et un agent moussant, à faire passer lesdits constituants à travers un appareil de revêtement en rideau comprenant, en premier lieu, des moyens de mélange (10) comprenant des moyens d'expulsion pour expulser une composi- tion expansible à partir de ces moyens de mélange (10), lesdits constituants étant mélangés de façon à fournir ladite composition expansible, en deuxième lieu, un distributeur (11) comprenant une série de tubes de transfert (12),ce distribu- teur (11) étant apte à recevoir ladite composition à partir des moyens de mélange (10), et, en troisième lieu, des moyens d'homogénéisation (13) reliés audit tube de transfert (12), ces moyens d'homogénéisation (13) étant constitués par un collecteur comprenant des zones de mise face à face (18), et une fente longitudinale de sortie (19) ménagée dans le fond de ce collecteur (13) et des moyens d'agitation à mouvement de rotation et d'oscillation longitudinale, dispo- sés longitudinalement dans le collecteur (13), entre lesdites zones (18) et ladite fente (19), et à déposer ladite compo- sition expansible sur un substrat choisi (20).