Brevet FR2603021A1 — publié le 19880226

L'invention concerne le domaine de la technique de l'emballage et a notamment pour objet des procédés d'emballage de bitumes difficilement fusibles dans des récipients fabriqués, de préférence, a partir d'une pellicule de polyéthylène. La présente invention peut mètre utilisée d'une manière efficace dans l'industrie pétrolière pour l'emballage des bitumes difficilement fusibles (bitumes employés pour le satinent, des toitures, des vernis et d'autres bitumes dont la température de solidification est superieure à 700C) dans les récipients fabriqués à partir d'une pellicule de polymère, de préférence, d'une pellicule de poyéthylène, par exemple, en sacs finis et récipients en polyéthylène fabriqués à partir d'un tuyau. On connaît, à l'heure actuelle, de différents procédés d'emballages des bitumes difficilement fusibles. Le procédé d'emballage des bitumes difficilement fusibles en paquets (sacs) de papier est le plus répandu. L'essentiel de ce procédé réside en ce qu'un bitume chaud est coulé dans des sacs de papier et, en- suite, refroidi à l'air jusqu'à la solidification totale. Selon ce procédé, on pose des sacs de papier ouverts dans des cellules métalliques, on coule simultanément une quantité dosée de bitume chaud dans plusieurs sacs, puis on les ferme par couture, on refroidit le bitume à l'air et on extrait les sacs avec le bitume solidifié des cellules. Le refroidissement s'effectue, soit dans les cellules, soit après l'extraction des sacs de bitume et après leur emplacement sur une aire pour leur conférer une forme~plate. Ce procédé est caractérisé par tout un nombre d'inconvénients importants - l'enveloppe de papier ne peut pas être réutilisée, car il est indispensable de la séparer du bitume avant son utilisation, ce qui impose de faire appel à une grande main d'oeuvre et, en outre, les déchets du papier polluent le milieu environnant - pendant la coulée du bitume dans des sacs de papier ouverts, l'air est pollué par des vapeurs nocives - la durée de refroidissement du bitume varie en fonction de la capacité des sacs de 1 à 5 jours, autrement dit le refroidissement du bitume emballé nécessite de grandes aires de production. En outre, ce procédé est difficile à mécaniser et nécessite la main d'oeuvre alors que le papier présente un danger d'incendie et cause bien souvent l'inflammation du bitume pendant son transport. On connaît également de différents procédés d'emballage des bitumes difficilement fusibles en enveloppes fabriquées à partir d'une pellicule de polymère, par exemple, d'une pellicule de polyéthylène ou polypropylène. En comparaison avec les enveloppes de papier, l'avantage des enveloppes de polyéthylène réside, en possibilité d'utiliser le bitume ensemble avec les enveloppes car l'addition du polyéthylène améliore les propriétés du bitume. On supprime, dans ce cas, la main d'oeuvre nécessaire à la séparation des enveloppes du bitume qui sont ensuite réutilisées et ne pollue plus le milieu environnant. I1 convient de noter que la température à laquelle il possède la fluidité suffisant pour la coulée n' est pas inférieu- re à 160 à 1800C tandis que la température de fusion du polymère de différentes sortes est de 100 à 1300C. La température de thermos tabi lité du polyéthylène est de 750C. De ce fait, aux températures supérieures à cette valeur, il se déforme fortement. I1 s'ensuit qu'il existe deux modes possibles pour la réalisation du procédé d'emballage des bitumes difficilement fusibles en pellicule de poly éthylène - emballage après le refroidissement préalable du bitume jusqu'à la solidification - mise du bitume chaud en enveloppes dans les conditions dans lesquelles la pellicule ne peut être endommagée par fusionnement et déchirure par suite des déformations thermiques. Le procédé de refroidissement du bitume jusqu a la solidification pose certaines difficultés du fait que le bitume possède les propriétés d'adhé- sion et une basse conductibilité calorifique. Ce procédé nécessite une grande énergie pour sa réalisation autrement dit une grande quantité d'énergie est consommée pour le refroidissement. Le procédé connu d'emballage des bitumes difficilement fusibles en pellicule polyéthylène consiste à couler en continu le bitume chaud en formant une couche mince d'environ 10 mm sur une bande du convoyeur, b a n d e r e f r o i d i e ? a r l'eau du bas, à séparer par un couteau le bitume so- lidifié de la bande du convoyeur et à la tronçonner par un couteau chaud en plaques, empiler les plaques, en former un bloc et l'envelopper d'une pellicule de polyéthylène, à chauffer dans une chambre pour le retrait thermique et à empaqueter les blocs sur des palettes. Ce procédé est réalisé en plusieurs étapes, consomme une grande quantité d'énergie et peu productif. I1 nécessite de dépenser une grande quantité d'agent frigorifique pour le refroidissement du bitume jusqu'à sa solidification totale, une grande quantité d'énergie pour séparer le bitume de la bande de convoyeur par couteau, le couper en plaques, le chauffer dans la chambre de retrait thermique. Pour sa réalisation, le procédé en question nécessite l'équipement, dont la conception est compliquée et l'entretien est difficile. L'équipement entrant en contact avec le bitume doit être protégé par des revêtements antiadhésifs. En outre, des substances nocives s 'éva- porent de la surface du bitume au cours de sa coulée et refroidissement et polluent l'air environnant. Le procédé connu de mise des bitumes difficilement fusibles en sacs polypropylène consiste à poser des sacs ouverts de polypropylène dans des cellules métalliques verticales disposées sur le convoyeur, à remplir les sacs de bitume chaud, à fermer le haut du sac et ensuite à refroidir le bitume jusqu'à la solidification et à faire sortir les sacs de bitume des cellules sur une secteur tournant du convoyeur. En vue de surmonter le coincement d'un sac dans une cellule, on le fait sortir à l'aide d'un vérin hydraulique, dont la tige s'engage dans l'orifice pratique dans le fond de la cellule et actionne une plaque flexible, logée dans ledit orifice et on refoule l'air comprimé dans la cellule par une conduite flexible mise en communication avec la tige. Selon ce procédé, la coulée du bitume peut entre effectuée sans son refroidissement préalable du fait que la température de fusion du propylè neXest d'environ 1700C et que la déformation thermique de la pellicule est limitée par les parois de la cellule rigide ce qui contribue à la conservation de la pellicule. Toutefois, le polypropylène est plus cher que le polyéthylène et est produit en quantité sensiblement inférieure. Par suite de sa haute température de fusion, il se mélange difficilement avec le bitume et sa réutilisation conjointement avec le bitume est difficile. Le procédé décrit consomme une grande quantité d'énergie car on a prévu, selon ce procédé, le refroidissement d'une couche de bitume d'une épaisseur notable à l'air jusqu'à sa solidification totale. Par suite d'une basse conductibilité thermique, de son epaisseur importante dans une cellule et du refroidissement naturel réalisé à l'air jusqu'à la solidification totale du bitume qui est une opération extrêmement peu efficace on doit dépenser un temps important, autrement dit, employer un convoyeur de grande longueur. De grand encombrement du convoyeur aboutit une grande consommation d'énergie pour son entrainement. En outre, une grande énergie est consommée pour le fonctionnement du vérin hydraulique car le coincement des sacs, posés verticalement dans les cellules, est inévitable. Pour la réalisation du procédé connu, il est nécessaire d'effectuer tout un nombre d'opérations qui s' adaptent difficilement à la mécanisation. Pour réaliser ce procédé, il faut ouvrir un sac (séparer ses parois adhérzes l'une à l'autre), poser et bloquer le sac dans la cellule pour qu'il ne glisse pas vers le bas (ne descende pas) pendant son remplissage, et après le remplissage du sac du bitume fermer sa partie supérieure. On connaît un procédé d'emballage des bitumes difficilement fusibles en tuyau formé d'une pellicule qui consiste à fabriquer en continu un tuyau, à le remplir du bitume chaud et le refroidir simultanément de l'extérieur avec de l'eau, à le serrer à certains endroits pour le partager en parties et à couper, après la solidification du bitume, le tuyau ainsi partagé en obtenant ainsi des briquettes. Dans ce procédé, la coupe du tuyau en briquettes n'est peut être réalisée qu'après la solidification totale du bitume, sinon, le bitume liquide peut s'écouler du milieu du tuyau dans l'eau. Pour obtenir une solidification totale du bitume dans une couche épaisse, il faut dépenser une énergie notable pour l'agent frigorifique. L'inconvénient important de ce procédé réside en ce qu'on n'assure pas l'étanchéité des briquettes produites car on ne réussit pas à coller à chaud la pellicule couverte d'une couche de hi- tume. Selon le procédé d'emballage des bitumes dans des récipients fabriqués à partir d'une pellicule de polymère (cf. brevet d'invention des'Etats-Unis d'Amerique NO 35 644 808, C1. Int. B45B 63/08 1971), par exemple, de polyéthylène, on fabrique!ces récipients à partir d'un tuyau formé d'une pellicule amené du haut vers le bas. Le fond d'un récipient est formé par le collage à chaud de la partie inférieure du tuyau, dont l'extrémité est ensuite placée dans une cellule verticale ayant un fond pouvant s'ouvrir. De l'extérieur, le tuyau est arrosé avec de l'eau qui coule suivant ses parois et parvient dans la cellule. Les parois extérieures de la cellule sont arro séeselles aussi avec de l'eau. A travers une tranche du tuyau, un récipient est rempli d'une dose prédéterminée de bitume, l'amenée duquel est coupée en fermant un robinet pneumatique prévu sur la conduite de bitume dès que le bitume a atteint un niveau imposé dans le récipient. Ceci fait, on effectue simultanément le collage à chaud et la coupe du tuyau au-dessus de la cellule. A ce moment, on ferme la partie supérieure du récipient remplie du bitume et se trouvant dans la cellule. En conséquence, un fond du récipient suivant se forme à l'extrémité du tuyau. Après cela, le fond de la cellule s'ouvre et le récipient rempli du bitume est jeté dans un bain d'eau pour le refroidissement ultérieur et le cycle d'emballage recommence. Dans ce procédé d'emballage, on n'a pas supprimé le risque de coincement d'un récipient qui peut avoir lieu lors de l'ouverture du fond à cause de l'emplacement vertical du récipient dans la cellule. L'eau de refroidissement amenée en continu coule dans la cellule et y s'accumule. Du fait que la densité de l'eau est supérieure à celle du bitume chaud et le tuyau est placé librement dans la cellule (il n'est pas fixé) il y a lieu un processus d'écrasement et d'éjection du tuyau avec du bitume de la cellule qui n'est pas commandé. Dans ce cas, des plis se forment sur les parois du récipient (tuyau). Le bitume peut tomber sur les plis, formés à la partie supérieure du tuyau et empêcher ainsi le collage à chaud de la pellicule. Le mouillage de la partie supérieure du tuyau par l'eau empêche lui aussi à obtenir une bonne qualité du collage à chaud. Après la sortie de la cellule, le récipient parvient dans l'eau où sa section transversale devient ovale car on n'a rien-prévu pour empêcher sa déformation sous l'action du bitume chaud. I1 convient de noter que la vitesse de refroidissement est petite et l'énergie dépensée pour l'agent frigorifique est notable. Pendant le remplissage du bitume, l'air est pollué par des substances nocives s'évaporisant du bitume. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients susmentionnés. On s'est donc proposé de perfectionné le procédé d'emballage des bitumes difficilement fusibles en récipients, fabriqués d'une pellicules de polyéthylène moyennant l'augmentation de la vitesse de refroidissement en gardant alors la forme des récipients voisine de celle rectangulaire au cours du remplissage et du refroidissement du bitume et de réduire aussi la pollution de l'air par des vapeurs nocives. Le problème posé est résolu à l'aide d'un procédé d'emballage des bitumes difficilement fusibles dans des récipients fabriqués à partir d'une pellicule de polyéthylène qui consiste à couler le bitume dans les récipients, disposés dans des cellules et à refroidir simultanément les récipients par un liquide, carac térisé, selon l'invention, en ce qu'on utilise des récipients étanches qui sont gonflés au préalable et puis remplis du bitume En cas d'utilisation de récipients finis distincts (uniques), on les pose dans les cellules horizontalement et on les refroidit après le gonflement en remplissant les jeux formés entre les parois du récipient et la cellule. En cas de fabrication des récipients à partir d'un tuyau formé d'une pellicule, on réunit au moins deux récipients de manière à former un bloc, on fixe ledit bloc verticalement dans la cellule qu"on ouvre après le remplissage des récipients. En cas de fabrication des récipients sous forme d'un bloc et de sa fixation verticale dans la cellule, il est avantageux d'amener le liquide de refroidissement directement dans la cellule en continu du haut et d'évacuer ce liquide du bas. En cas de fabrication des récipients à partir d'un tuyau formé d'une pellicule, on les gonfle avant d'en former un bloc. I1 est avantageux de former, des blocs de récipients remplis de bitume, les paquets en refroidissant complémentairement le bitume dans ces paquets. L'emploi du procédé revendiqué d'emballage des bitumes difficilement fusibles dans des récipients fabriqués, de préférence, à partir d'une pellicule de polyéthylène augmente la vitesse de refroidissement, réduit la pollution de l'air par des vapeurs nocives, la consommation d'énergie. Le bitume emballé dans les récipients en polyéthylène peut être utilisé conjointement avec son enveloppe. Dans ce cas, on supprime la main d'oeuvre nécessaire pour débarrasser le bitume de l'enveloppe ainsi que la pollution du milieu environnant par les déchets de ces enveloppes. L'essentiel de l'invention consiste en ce qui suit. Le gonflage des récipients, par exemple, par l'air comprimé est possible grace à ce qu'on utilise des récipients étanches. En gonflant un récipient, on sépare les parois s'appliquant intimement l'une à l'autre (se collant l'une à l'autre) de ce récipient en formant une cavité à l'intérieur de celle-ci et en appliquant les parois du récipient contre les parois de la cellule. En amenant un liquide de refroidissement, on conserve, grâce à une suppression, une forme correcte du récipient jusqu'à la fin de la coulée du bitume. Sous l'action d'une haute température du bitume coulé, les parois du récipient sont soumises à la déformation qui est limitée par les parois de la cellule. Dans le cas où le récipient est disposé horizontalement, une petite quantité de liquide remplissant les jeux entre les parois du récipient et la cellule chasse l'air des jeux et protège les parois du récipient en polyéthylène contre l'endommagement par fusion. En même temps, un petit volume du liquide et une petite hauteur de son niveau, lorsque le récipient est disposé horizontalement dans la cellule n e peuvent pas créer la pression et la force d'éjection qui pour-raient être suffisantes rour écraser les parois du récipient et le faire émerger de la cellule. De ce fait, pendant la coulée et le refroidissement ultérieur du bitume, le récipient prend la forme de la cellule et la conserve, autrement dit, il a la section voisine de la section rectangulaire.L'épaisseur de la couche de bitume dans le récipient de section rectangulaire est sensiblement inférieure à celle de l'autre forme de la section, par exemple, ovale. En conséquence, la durée de refroidissement d'une même masse du bitume dans le récipient diminue. Le procédé permet de réduire la consommation de l'énergie (pour l'agent frigorifique) du fait que la consommation de l'agent frigorifique se trouve diminuée à la suite de la réduction du temps de refroidissement et que le liquide de re froidissement est amené dans les cellules une seule fois en quantité nécessaire uniquement au remplissage des jeux entre les parois du récipient et de la cellule. En cas d'utilisation d'un tuyau formé d'une pellicule, la fabrication des récipients réunis l'un à l'autre en un bloc, permet d'utiliser l'emballé lage du bitume en petites quantités (nécessaires dans certaines branches de l'industrie telle que câblerie) sans diminuer le rendement, car tous les récipients d'un bloc sont remplis simultanément. En disposant le bloc de récipientsdans une cellule verticalement, on intensifie le refroidissement pendant la coulée du bitume car le coefficient de transmission de chaleur d'un corps disposé verticalement est de 1,5 fois supérieur à celui lorsqu'il est disposé horizontalement. En utilisant la cellule qui s'ouvre, on offre la possibilité de supprimer le coincement du bloc de récipients lors de son extraction de la cellule. La fixation du bloc de récipients dans la cellule dans une position strictement prédéterminée, l'amenée de liquide de refroidissement en continu directement dans la cellule du haut et son évacuation du bas et le gonflage des récipients permettent d'éviter l'écrasement des récipients et leur éjection de la cellule car grâce à l'écoulement du liquide son niveau dans la cellule est nul et, de ce fait, il ne se crée ni sa pression ni force d'éjection. Dans ces conditions, on réussit à assurer et garder la forme du récipient de bitume, forme la plus avantageuse pour la transmission de la chaleur donc la forme voisine de celle rectangulaire.En faisant appel au gonflage préalable des récipients avant leur association en un bloc, on donne la possibilité de supprimer cette opération dans le cycle de travail réalisé dans la cellu le et augmenter, par cela même, le rendement pendant la coulée du bitume. De plus, l'opération de pose et de blocage d'un bloc de récipients9onflés, au préalable, dans une cellule peut être facilement mécanisée à l'aide d'un dispositif le plus simple. Après l'extraction de la cellule, les blocs de récipientsde bitume sont refroidis avec de l'eau. I1 est alors avantageux d'en former des paquets car en cas d'emballage de petites quantités de bitume l'empaquetage permet de réduire les frais de manutention. En réalisant simultanément le refroidissement avec l'empaquetage on supprime la nécessité de faire appel à l'équipement pour la formation des paquets. L'invention sera mieux comprise,et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description. explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels (Figures 1-4) est illustré un principe- d'embal- lage des bitumes difficilement fusibles. Les Figures la, lb, 1c représentent les étapes d'emballage des bitumes difficilement fusibles sur une installation concrète permettant de réaliser ce procédé d'emballage dans des récipients finis uniques, par exemple en sacs de polyéthylène. L'installation comporte un convoyeur 1 réalisé selon une conception connue quelconque, des cellules 2, par exemple sous forme des moules rigides métalliques, une tubulure de coulée 3, une conduite d'air 4, une conduite 5 pour l'amenée d'un liquide de refroidissement. La Figure 2 représente une étape de fabrication dlun bloc de récipients à partir d'un tuyau formé d'une pellicule de polyéthylène ; la Figure 3 représente un bloc composé de quatre récipients liés l'un à l'autre, fixé verticalement dans une cellule et préparé à la coulée du bitume la Figure 4 représente un paquet constitué par des contenances de bitume fabriquées d'un tuyau for mé à partir d'une pellicule. EXEMPLE 1 Des cellules 2 sont disposées sur un convoyeur 1 (Figures la à tic). On met, sur le fond de la cellule 2 horizontalement, un récipient étanche 6, par exemple, un sac en polyéthylène. I1 est également possible d'utiliser des sacs de forme tridimensionnelle, dont le fond est encollé ou bien des sacs de forme plate. La contenance d'un sac peut varier, selon les conditions imposés par le client, par exemple de 25 à 40 kg. L'épaisseur de la paroi d'un sac est de 0,22 mm. L'air comprimé est refoulé à travers la conduite d'air 4 dans un sac 6 pour le gonfler de façon que ses parois viennent toucher les parois de la cellule 2. Ceci fait, on refoule par la conduite 5, un liquide de refroidissement, eau qui remplit les jeus formés entre les parois du sac et de la cellule.Pour les sacs de 40 kg de contenance, il faut dépenser à peu près 3 litres d'eau à 120C pour refroidir les jeux entre les parois d'un sac et d'une cellule. En même temps, on refoule le bitume chaud pour bâtiroent dans le sac 6, à travers une tubulure de coulée 3. Le bitume pour b timent, dont la température de solidification est de 900C est refoulé à la température de 160 à 18O0C. Une cellule renfermant un sac rempli de bitume est déplacée par le convoyeur pendant 20 à 40 minutes. Au bout de ce temps, une couche de bitume solidifié se forme pres des parois du sac et protège la pellicule en polyéthylène contre l'endommagement par suite du fusionnement pendant le refroidissement des sacs de bitume à l'air. Pour extraire du moule, un sac de bitume partiellement solidifié,-on le retourne. Dans ce cas, on n'a constaté aucun coincement du sac. EXEMPLE 2 On partage un tuyau formé d'une pellicule de 0,12 mm d'épaisseur produite par une presse de filage 7 (Figure 2) et gonflé par l'air comprimé à l'aide d'une soudeuse 8, en réalisant des cordons de soudure transversaux, en quatre récipients 6, liés l'une à l'autre. On coupe du tuyau un bloc comportant quatre récipients étanches liés l'un à l'autre et on le fixe en position verticale dans la cellule 2, qui s'ouvre lorsqu'on fait pivoter ses moities autour de l'axe qui les associe. La partie supérieure des récipients 6 (Figure 3) fait saillie au-delà de la tranche supérieure de la cellule 2. Par la conduite 5, on amb- ne l'eau de refroidissement du haut de la cellule 2, suivant son périmètre à l'intérieur de celle-ci.L'eau coule suivant la surface du bloc de récipients an formant une mince couche et s'échappe à travers des trous prévus dans le fond de la cellule. On remplit de bitume simultanément tous les récipients 6 d'un bloc à travers quatre tubulures 3. Ensuite, on ouvre la cellule et le bloc de récipients remplis de bitumes glisse et tombe dans un bain d'eau où s'effectue le refroidissement ultérieur définitif du bitume. Dans le bain, on pose les blocs l'un sur l'autre de façon à former un paquet. Du fait que les récipients sont remplis de bitume qui n'est pas encore totalement solidifié, après que les récipients 6 sont posés l'un sur l'autre, leurs surfaces deviennent plus planes et prennent la position horizontale. Après l'extraction d'un paquet du bain, on le pose sur une palette réalisée selon une conception connue quelconque et on l'attache par une bande 10 en polymère en la posant sur les cavités formées entre les récipients 6. Dans les deux exemples, le remplissage du bitume se fait sans pollution du milieu environnant du fait que, dans ce cas, pendant la coulée du bitume les tubulures de coulée se trouvent à l'intérieur des récipients étanches et que seulement une très faible quantité de bitume chassée des récipients peut s'échapper à l'atmosphère. Après le remplissage, le bitume à refroidir est totalement isolé'du milieu environnant. I1 s'ensuit que le procédé proposé pour l'emballage des bitumes difficilement fusibles dans des récipients réalisés, en pellicules de polyéthylène est caractérisé par les avantages suivants - il permet de réduire la consommation d'énergie grâce à l'augmentation de la vitesse du processus de refroidissement en gardant la forme des ré ci- pients voisins de celle rectangulaire - il supprime pratiquement la pollution de l'air par des vapeurs nocives - il permet de produire de petites pièces embal lées de bitume sans réduire le rendement. Dans ce cas, le bitume dosé en petites pièces est emballé en forme d'un petit paquet, ce qui permet de réduire lors de son transport les frais de manutention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'emballage des bitumes difficilement fusibles dans des récipients fabriqués, à partir d'une pellicule de polyéthylène, qui consiste à couler le bitume dans les récipients (6), disposées dans des cellules (2) et à refroidir simultanément les récipients (6) par un liquide, caractérisé en ce qu'on utilise des récipients étanches (6) quton gonfle au préalable et puis on injecte dans ceux-ci le bitume. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on pose les récipients (6) dans les cellules (2) horizontalement et que le refroidissement s'effectue après le gonflement moyennant le remplissage des jeux entre les parois du récipient (6) et la cellule (2). 3. Procédé caractérisé en ce qu'on relie au moins deux récipients (6) l'un à l'autre de manière à former un bloc, qu'on le bloque verticalement dans la cellule (2) qui s'ouvre après le remplissage des récipients (6) du bitume. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le liquide de refroidissement est amené directement dans la cellule (2) en continu du haut et qu'il est évacué du bas. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'avant de réunir les récipients (6) en un bloc on les gonfle. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on forme des blocs, les paquets dans lesquels le bitume est encore soumis au refroidissement complémentaire.