Brevet FR2634007A1 — publié le 19900112

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de séchage d'un produit poreux contenant un solvant, avec récupération du solvant La présente invention trouve notamment, mais non exclusivement, application dans le séchage de matériaux pour garnitures de friction,. contenant des solvants, tels què du trichloréthylène ou de l'alcool. De nombreux produits poreux, notamment les garnitures de friction, sont réalisés selon le processus consistant à mélanger différents composés tels que des charges et des fibres avec un liant dissout dans un solvant, par exemple du trichloréthylène, à'extruder le mélange ainsi formé, à sécher le matériau extrudé, pour éliminer le solvant, puis à cuire le produit en lui donnant sa forme finale recherchée. L'étape intermédiaire de séchage du matériau extrudé doit généralement être réalisée à basse température pour garantir une élimination satisfaisante du solvant au coeur du matériau et pour éviter la polymérisation du produit, du fait que celui-ci n'est conformé qu'au cours de l'étape ultime de cuisson. L'étape de séchage du matériau extrudé est généralement réalisée dans une étuve équipée de moyens classiques de chauffage par convection. Cette étape est souvent très lente, compte tenu des températures mises en jeu, par exemple de l'ordre de 48 heures pour des matériaux contenant du trichloréthylène destinés à former des garnitures de friction. Par ailleurs, il est souhaitable de récupérer les solvants éliminés des matériaux pour éviter toute pollution de l'environnement et réduire les coûts de fabrication, par recyclage du solvant. La récupé- ration du solvant est particulièrement importante lors de l'utilisation de trichloréthylène qui est à la fois toxique et fort coûteux. Toutefois les processus de récupération de solvant jusqu'ici proposés n'ont pas donné entière satisfaction. Dans le cas du trichlor éthylène par exemple, la récupération du solvant est généralement effectuée par passage sur des filtres à charbon actif. Ce processus est long. Son rendement est de plus médiocre, de l'ordre de 50 à 60 S. La présente invention a pour but de perfectionner les techniques de séchage avec récupération de solvant jusqu'ici proposées. Un but principal de la présente invention est de raccourcir le temps nécessaire au séchage du produit poreux et à la récupération du solvant. Un but auxiliaire de la présente invention est d'améliorer le rendement de récupération du solvant. Ces buts sont atteints dans le cadre de la présente invention grâce à un procédé comprenant les étapes qui consistent à: i) soumettre le produit poreux à sécher contenant le solvant à éliminer, à un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde dans la gamme décimétrique (couramment appelé micro-ondes), dans une enceinte, ii) refroidir les parois de l'enceinte pour assurer la condensation du solvant évaporé,et ii) récupérer le solvant à l'état liquide au fond de l'enceinte. Le chauffage du produit par micro-ondes, et non point par convection selon la technique classique antérieure, permet un chauffage au coeur du produit, donc un temps de séchage très court. L'utilisation de micro-ondes permet de plus de chauffer ie matériau à sécher, sans chauffer les parois de l'enceinte, et donc par refroidissement de celles-ci, d'exploiter la condensation du solvant pour assurer une récupération du solvant simultanée au séchage. En d'autres termes selon l'invention, le procédé ne requiert pas d'étapes longues et postérieures au séchage pour opérer la récupération du solvant. Enfin, on notera que grâce à l'utilisation de micro-ondes, on obtient une exsudation. C'est-à-dire que le solvant est extrait en grande partie en phase liquide au lieu d'être transformé en vapeur. L'exsudation est due notamment à l'élévation de pression dans les pores du produit résultant de la vaporisation partielle du solvant au coeur du produit. L'exsudation permet donc d'économiser une part importante d'énergie par rapport à la technique antérieure qui exigeait une vaporisation complète du solvant. La présente invention concerne également un dispositif de séchage pour la mise en oeuvre du procédé précité, qui comprend - une enceinte, - un support pour le produit placé dans l'enceinte, - un générateur de rayonnement électromagnétique de longueur d'onde décimétrique, couplé à l'enceinte pour soumettre le produit contenu dans l'enceinte au rayonnement, - des moyens de récupération du solvant en partie inférieure de l'enceinte. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre1 et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - les figures 1 et 2 représentent deux vues schématiques en coupes verticales orthogonales référencées I-I et II-II repectivement d'un dispositif conforme à la présente invention, - la figure 3 représente une variante de réalisation de la figure 1, et - la figure 4 représente schématiquement en vue latérale, une plaque intercalaire utilisée dans le cadre de la présente invention. On aperçoit sur les figures I et 2 annexées une enceinte 10. Celle-ci comprend 4 parois latérales verticales Il, 12, 13, 14, une paroi supérieure 15 et un fond 16. Les parois 11, 12, d'une part, et 13, 14, d'autre part, sont parallèles entre elles. Les parois 11, 12 sont généralement orthogonales aux parois 13, 14. Selon la représentation des figures annexées, L'enceinte est portée par des pieds 17. L'enceinte 10 est pourvue de moyens 30 aptes à supporter le produit P à sécher. Selon l'illustration schématique des figures annexées, les moyens support 30 sont formés de barres 31, 32, 33 horizontales. Celles-ci sont fixées sur la face interne des parois latérales 11, 12 à légère distance du fond 16. Pour faciliter la manipulation des produits P les moyens support 30 peuvent comporter des moyens d'entraînement tels qu'un tapis roulant à bande sans fin entraînée sélectivement. L'enceinte 10 doit comporter au moins une porte d'accès pour permettre l'insertion des produits à sécher P dans l'enceinte 10, la fermeture étanche de l'enceinte pendant le processus de séchage, puis l'évacuation des produits séchés P. Il peut ainsi être prévu, comme illustré schématiquement sur la figure 2, deux portes 18, 19 dans des parois latérales opposées de l'enceinte 10, respectivement en regard d'un poste d'alimentation 20 et d'un poste de déchargement 21, équipés par exemple chacun d'un tapis roulant. L'enceinte 10 est couplée à au moins un générateur 40 de rayonnement électromagnétique d'onde décimétrique (micro-ondes) pour l'application de ce rayonnement au produit P porté par les supports 30. Selon l'illustration schématique des figures annexées, il est prévu deux magnétrons 41, 42, couplés à des guides 43, 44, superposés à la paroi supérieure 15. Les guides 43, 44, communiquent avec l'enceinte, de façon classique en soi, par des fentes ménagées dans la paroi supérieure 15. Le nombre, l'agencement et la puissance des générateurs 40 à mettre en oeuvre seront aisément adaptés par l'homme de l'art en fonction de la taille et de la forme des produits à traiter P. Le cas échéant, les générateurs 40 peuvent être placés en regard d'une autre paroi que la paroi supérieure 1 5. De préférence les guides 43, 44, les parois 11, 12, 13, 14, 15, 16 de l'enceinte sont conformées pour éviter l'application du rayonnement direct émanant des guides 43, 44, sur le produit P à sécher et pour permettre au contraire l'application sur le produit P d'un rayonnement réfléchi sur les parois Il à 16. Le fond 16 de l'enceinte a la forme générale d'un entonnoir concave vers le haut pour récupérer le solvant éliminé du produit séché. Le point le plus bas de l'entonnoir 16 communique avec un tube d'évacuation 22. Les dimensions de celui-ci doivent être étudiées selon les règles classiques pour éviter tout risque de fuite de micro-ondes. Le cas échéant, le produit à sécher P peut être disposé sur les supports 30 sous forme d'un empilement alterné de couches de produit à sécher P et de plaques intercalaires 50 d'un matériau électriquement et thermiquement bon conducteur, comme décrit dans son principe dans la demande de brevet FR-A-2 571 201 au nom de la Demanderesse. Les plaques 50 pourront être utilisées en particulier lorsque le produit P est conformé en bandes. On se reportera utilement à la demande de brevet FR-A-2 571 201 pour bien comprendre la fonction et l'agencement de ces plaques intercalaires 50. On rappelle que ces plaques 50 permettent d'homogénéiser le chauffage. D'une part, ces plaques 50 permettent de contrôler la direction du champ électromagnétique auquel est soumis le produit P à sécher, donc de contrôler la distribution de l'énergie dans le produit. D'autre part, ces plaques 50, réalisées en matériau bon conducteur thermique, permettent d'homogénéiser la température du produit P. On notera que par rapport à l'enseignement du document FR-A-2 571 201, on peut prévoir, en comme illustré schématiquement sur la figure 4 annexée, des moyens pour faciliter l'écoulement du solvant liquide éliminé par exsudation du produit chauffé P, par exemple des rainures 51. De nombreux moyens peuvent être retenus pour assurer le refroidissement des parois de l'enceinte 10 en vue de la condensation du solvant évaporé. Comme illustré sur les figures I et 2 les parois latérales 11, 12, 13, 14, au moins de l'enceinte, peuvent être formées d'une double enveloppe (lIA, llB ; 12.R, 12B ; 13A, 13B ; 14A, 14B) avec circulation d'un fluide de refroidissement émanant d'une source 60 dans cette double enveloppe. En variante, comme illustré sur la figure 3, un serpentin 61 relié à une source de fluide de refroidissement 60 peut être associé aux parois latérales de l'enceinte. Le fluide de refroidissement peut être de l'air ou de l'eau ou tout fluide caloporteur approprié. Le procédé de séchage conforme à l'invention consiste à placer le produit à sécher sur les supports 30 dans l'enceinte 10, le cas échéant en combinaison avec des plaques intercalaires 50, à appliquer les micro-ondes sur le produit et simultanément à refroidir les parois de l'enceinte. La majeure partie du solvant est chassée du produit en phase liquide par exsudation et s'écoule par l'entonnoir 16 et le tuyau 22. La partie de solvant qui se vaporise à l'intérieur ou à l'extérieur du produit P est condensée sur les parois refroidies de l'enceinte 10 et récupérée également dans l'entonnoir. Par rapport à la technique classique antérieure de séchage, le procédé conforme à la présente invention présente entre autres les avantages suivants. L'utilisation de micro-ondes permet un gain important d'énergie du fait qu'elle autorise un chauffage sélectif du produit, sans chauffer l'enceinte. La condensation du solvant obtenue grâce au refroidissement des parois permet une récupération quasi totale du solvant donc un gain de matière première. L'invention permet un gain de temps. Elle permet enfin d'éviter tout rejet de vapeur toxique. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Elle n'est pas non plus limitée au séchage de matériaux pour garnitures de friction mais peut trouver application dans le séchage de tous types de produits poreux, la seule condition à remplir étant que le produit poreux et/ou le solvant doit être couplable aux micro-ondes. REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage d'un produit poreux contenant un solvant et de récupération de ce solvant, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à - soumettre le produit (P) à un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde dans la gamme décimétrique dans une enceinte (10), - refroidir les parois (11, 12, 13, 14) de l'enceinte (10), pour assurer la condensation du solvant évaporé, et - récupérer le solvant à l'état liquide au fond (16) de l'enceinte (10). 2. Procédé de séchage selon la revendication I, caractérisé par le fait que le produit (P) est introduit dans l'enceinte (10) sous forme d'un empilement comprenant alternativement des couches de produit à sécher (P) et des plaques (50) d'un matériau électriquement bon conducteur. 3.-Dispositif de séchage d'un produit poreux contenant un solvant avec récupération de solvant, pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend - une enceinte (10), - un support (30) pour le produit (P) placé dans l'enceinte (10), - un générateur (40) de rayonnement électromagnétique de longueur d'onde décimétrique couplé à l'enceinte (10) pour soumettre le produit (P) contenu dans l'enceinte au rayonnement, - des moyens (60, 61) de refroidissement de certaines au moins des parois de l'enceinte (10), et - des moyens (16, 22) de récupération du solvant en partie inférieure de l'enceinte (10). 4. Dispositif de séchage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de refroidissement comprennent un serpentin (61) en contact avec au moins une paroi de l'enceinte (10) et dans lequel circule un fluide de refroidissement. 5. Dispositif de séchage selon la revendication .3, caractérisé par le fait que certaines au moins des parois (I I, 12, 13, 14) de l'enceinte (10) sont formées d'une double enveloppe dans laquelle circule un fluide de refroidissement. 6. Dispositif de séchage selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une porte d'accès, de préférence deux portes (-18, 19) ménagées dans des parois latérales opposées de l'enceinte. 7. Dispositif de séchage selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend une série de plaques (50) en matériau électriquement et thermiquement bon conducteur, destinées à être intercalées entre des couches de produits (P) à sécher. 8. Dispositif de séchage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les plaques (50) sont munies de moyens facilitant l'évacuation du solvant. 9. Dispositif de séchage selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens facilitant l'évacuation du solvant sont des rainures (51).