Brevet FR2758824A1 — publié le 19980731

PROCEDE DE PREPARATTON D'ADDITIFS POUR MATIERES PLASTIQUES L'invention concerne un procédé de préparation d'additifs pour matières plastiques. Les additifs pour matières plastiques sont utilisés, par exemple, pour donner aux produits fabriqués en ces matières plastiques, tels que des films, des feuilles ou des pièces, une caractéristique technique dont l'effet est perceptible. Certains additifs permettent ainsi d'avoir des produits finis en matière plastique présentant une surface glissante, ou antistatique par exemple. Usuellement, ces additifs sont incorporés à la matière plastique dans une proportion comprise entre quelques pour mille et quelques pour cent. Généralement, ces additifs pour matières plastiques sont préparés par mélange d'une résine plastique servant de support et se présentant sous forme de granules, et d'un principe actif organique en proportion relativement faible. Le mélange est e ensllite extrudé à chaud au moyen d'une extrudeuse produisant des granules de mélange qui constituent un additif polir matières plastiques. Ce procédé de préparation présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, le mélange de la résine et du principe actif organique est difficile à réaliser. En effet, ces deux produits sont incompatibles puisque le principe actif est destiné à migrer dans le produit final (film, feuille ou pièce) pour y produire son effet, le plus souvent en surface. Ensuite, le mélange étant fondu à une température de j'ordre de 200 C, il en résulte une dégradation thermiqlle de la résine et dol principe actif organique. En outre, la quantit de principe actif dans la résine est limitée à environ 20 %. Au-dessus de cette proportion, le mélange est trop fluide et est difficilement extrudable, sinon à un coût prohibitif. Enfin, dans la gamme des proportions acceptables, la production horaire des extrudeuses est d'autant plus faible que la proportion du principal actif dans le mélange est élevée, et le coût de fabrication devient très élevé. L'un des buts de la présente invention est de proposer un procédé de préparation d'additifs pour matières plastiques qui soit affranchi des inconvénients précédents, c'est-à-dire qui ne soit pas soumis aux difficultés de réalisation du mélange, qui n'exige pas une température élevée, et qui ne soit pas soumis à une limitation de la proportion du principe actif organique dans l'additif, ceci pour atteindre une production élevée (de plusieurs centaines de Kg à lT/heure) à un coût très compétitif. L'invention a pour objet un procédé de préparation d'additifs pour matières plastiques, constitués d'un premier produit de support, se présentant sous forme de granules, et d'un deuxième produit, caractérisé en ce que les granules du premier produit de support sont placés dans un récipient assurant un mouvement des granules ; le deuxième produit est fondu à une température autorisant sa pulvérisation ; le deuxième produit fondu est pulvérisé sur les granules en mouvement, de façon à constituer un enrobage des granules. Selon d'autres caractéristiques : - la pulvérisation du deuxième produit sur les granules en mouvement est effectuée en présence d'une ventilation - la ventilation est réglable en débit et en température - le premier produit est une résine et le deuxième produit est un principe actif organique - le premier produit est un granule déjà enrobé ou un principe actif sous forme de granule et le deuxième produit est un principe actif ou un produit de protection. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité, caractérisé en ce qu'elle comporte - une enceinte dans laquelle sont placés le premier produit en mouvement et une rampe de pulvérisation du deuxième produit - un ensemble de traitement dans lequel le deuxième produit est fondu en vue de sa pulvérisation - de sorte que la pulvérisation du deuxième produit ait lieu sur le premier produit en mouvement afin de constituer des granules enrobés, et - un ensemble de traitement d'air pour assurer une ventilation pendant l'enrobage des granules. Selon d'autres caractéristiques - l'enceinte contient un tambour, tournant autour de son axe géométrique sensiblement horizontal, dans lequel sont disposés le premier produit et la rampe de pulvérisation du deuxième produit - l'enceinte est étanche, le tambour est perforé, et à l'extérieur du tambour et au droit du premier produit est prévue une canalisation d'aspiration d'air, et à l'opposé, une rampe de soufflage d'air, pour assurer une ventilation des granules pendant leur enrobage - l'enceinte est ouverte, le tambour est sans perforation, et l'air est soufflé longitudinalement dans le tambour. D'autres caractéristiques ressortent de la description qui suit faite avec référence aii dessin annexé dans lequel La figure 1 est un schéma simplifie d'un premier mode de réalisation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de préparation d'additifs pour matière plastique selon l'invention. La figure 2 est un schéma en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'une installation selon l'invention. Dans l'exemple de la figure 1, l'installation comprend essentiellement une enceinte 1 étanche dans laquelle s'effectue la préparation des additifs, un ensemble 2 de traitement d'air, et un ensemble 3 de traitement du produit à pulvériser. L'enceinte 1 contient essentiellement un tambour 4 à parois perforées, à axe sensiblement horizontal susceptible de tourner, sur des roulements 31, dans le sens indiqué par la flèche 5. Dans le tambour 4 est introduit un lot déterminé de produit 6, de préférence la résine servant de support au principe actif. Le produit 6 se présente avantageusement sous forme de granules dont le diamètre est en général compris entre 0,1 mm et quelques millimètres. Le diamètre des perforations du tambour est étudié pour que les granules soient retenus à l'intérieur du tambour. Dans l'enceinte 1 est disposée une rampe 7 de soufflage d'air située à l'extérieur du tambour 4, de préférence à l'opposé du produit 6 retenu dans le tambour 4. Compte tenu de la rotation du tambour 4, le produit 6 se trouve globalement localisé dans la partie inférieure montante du tambour 4, et au cours de la rotation du tambour, il est remonté le long de la paroi d tambour et il retombe par gravité en roulant sur le dessus du lot de produit 6. Au droit du lot de produit 6, à l'extérieur du tambour 4, est disposée une canalisation 8 d'aspiration d'air, aboutissant à une canalisation 9 d'extraction d'air. Au voisinage de l'axe géométrique du tambour 4 est disposée une rampe 10 fixe de pulvérisation d'un produit plastique fluide 11, qui est de préférence le principe actif dont l'effet est recherché. Cette rampe 10 est de préférence disposée parallèlement à la surface plane du lot de produit 6, c'est-à-dire qu'elle est inclinée d'environ 35 sur le plan horizontal. La rampe 10 est équipée de buses de pulvérisation réparties sur sa longueur et capables de débiter chacune jusqu'à plusieurs litres par minute. La rampe 10 est alimentée par une pompe 12 de type hydraulique, sans air, qui prélève le produit fluide 11 à pulvériser dans une cuve 13 de fusion et de mélange du produit 11. . La pompe 12 et la cuve 13 font partie de l'ensemble 3 de traitement du produit à pulvériser. L'ensemble 2 de traitement d'air comprend essentiellement une enceinte 14 de soufflage d'air, aspirant l'air extérieur symbolisé par la flèche 15 et le soufflant vers la rampe 7 après l'avoir filtré et, le cas échéant, réchauffé ou refroidi ; et une enceinte 16 d'extraction d'air, aspirant l'air en provenance de la canalisation 9 pour le rejeter à l'extérieur, en 17, après l'avoir filtré pour retenir les poussières venant du lot de produit 6. La liaison entre l'enceinte 14 et la rampe 7 est assurée par une canalisation 18 munie d'une vanne 19. La liaison entre la canalisation 9 et 1 'enceinte 16 est assurée par une canalisation 20 muni d'une vanne 21. Entre l'enceinte 14 et l'enceinte 16 est disposée une canalisation 22 munie d'une vanne de commande 23 et d'une vanne de sécurité 24. Ta vanne de commande 23 est reliée aux vannes 19 et 21 de façon à assurer la commande simultanée des trois vannes pour diriger l'air vers l'enceinte 1 (vanne 23 fermée et vannes 19 et 21 ouvertes) ou vers l'enceinte 16 (vanne 23 ouverte et vannes 19 et 21 fermées) lors des phases de vidage et de remplissage du tambour 4. Des vannes de réglage ou de contrôle 25, 26 sont placées à la sortie de l'enceinte 14 et à l'entrée de l'enceinte 16, respectivement. Le fonctionnement de l'installation s'analyse de la manière suivante. Le produit 11 à pulvériser est placé dans la cuve 13 où il est chauffé de façon à le rendre fluide, et brassé de façon à le rendre homogène. Un lot de produit 6 est placé dans le tambour 4 et l'enceinte 1 est refermée. L'ensemble 2 de traitement d'air est mis en fonctionnement, et le soufflage d'air dans le tambour 4 est commandé (vannes 19 et 21 ouvertes, vanna 23 fermée). Le tambour 4 est mis en rotation et il commence à brasser le produit 6 dont les poussières sont entralnées par l'air soufflé pour être retenues par filtrage dans l'enceinte 16. La pompe 12 est mise en fonctionnement et le produit 11 est pulv4.risé par les buses de pulvérisation de la rampe 10. Le produit il pulvérisé se dépose à la surface des granules du lot de produit 6. Comme les granules sont en mouvement, le dépôt du produit 11 se répartit statistiquement sur toute la surface extérieure des granules, de façon à enrober les granules. L'épaisseur de l'enrobage est fonction du temps de fonctionnement de l'installation et du réglage de débit de la pompe 12, de sorte que les granules peuvent porter un enrobage épais sans difficulté particulière. A titre d'exemple, la température du produit 11 fondu et pulvérisé est en général comprise entre 50 et 100" C, c'est-à-dire qu'elle est bien inférieure à sa température de dégradation qui est en général voisine de 1300 C. I,e tambour 4 est mis en rotation avec une vitesse réglable d'environ 1 à environ 100 tours par minute. La pression de r,ulvilsation fournie par la pompe 12 est de quelques bars, par exemple 6 à 8. La ventilation assurée par les enceintes 14 et 16 est de l'ordre dc plusieurs milliers de mètres cubes par heure sous une pression d'environ 250 mm CE. Elle est réglable en débit et en température. Au début du cycle de fonctionnement de l'installation, pendant la phase d'extraction des poussières du lot de produit 6, il est préférable d'utiliser de l'air froid. L'air est utilisé pour réchauffer légèrement les granules à environ 25 à 30"C de façon que le produit pulvérisé ne cristallise pas trop vite sur les granules. I1 est surtout utilisé pour refroidir les granules enrobés en cours et en fin de cycle, afin d'éviter le mottage. La vanne de sécurité 24 est prévue par exemple pour purger les canalisations ou pour les mettre à l'air libre en cas de surpression accidentelle. Sur la figure 2, l'enceinte 1 n'est pas étanche et le tambour n'est pas perforé. l'air symbolisé en 28 est amen par la canalisation 18 (non représentée) à proximité de l'entrée 27 du tambour 4, et il est extrait en 29 à proximité de la sortie 30 du tambour 4. Sensiblement dans l'axe du tambour 4 est disposée la rampe 10 de pulvérisation. Comme sur la figure 1, le tambour est avantageusement supporté par des roulements 31. De préférence, le tambour 4 est muni, à l'intérieur, d'ailettes hélicoïdales de brassage symbolisées en 32. Dans le deuxième mode de réalisation de la figure 2, l'air circule longitudinalement dans le tambour 4 qui reste ouvert à ses extrémités 27 et 30, et non plus transversalement comme dans le premier mode de réalisation de la figure 1, où le tambour 4 est perforé. En règle générale, le produit 6 en granules placé dans le tambour est une résine de support, et le produit li fondu dans l'enceinte 3 et pulvérisé est un principe actif organique destiné à enrober la résine. Mais il est possible d'utiliser comme produit 6 des granules de résine dejà enrobés d'un principe actif, ou le principe actif lui-meme sous forme de granule, pour les enrober à nouveau d'un autre principe actif ou d'un produit tel qu'une cire, par exemple, pour les rendre hydrophobes. Cette possi.bilité est intéressante dans le cas de principes actifs hydrophiles. Le fait de les recouvrir d'une cire évite l'agglutination, ou le mottage, des granules au cours de leur utilisation ultérieure dans une machine de transformation plastique, par exemple. Le fait que les granules de produit 6, constituant le support, ne sont pas fondus comme dans les extrudeuses, permet d'utiliser comme support des granules non fusibles, par exemple mitraux. Le fait que les granules de support ne soient pas fondus et que la température du principe actif pulvérisé soit comprise entre 50 et 100" évite la dégradation thermique rencontrée dans les extrudeuses. Enfin, le dosage du principe actif par rapport au support peut varier dans de très larges limites, par exemple jusqu'à 100 %, au lieu d'entre limité à environ 20 % dans les extrudeuses. L'invention a été décrite avec référence aux figures qui représentent deux exemples de réalisation d'une installation utilisant un tambour 4. Il faut remarquer que le tambour a été décrit à titre d'exemple de réalisation d'un récipient assurant un brassage des granules, mais qu'il peut être également à alimentation en continu (alimentation par une extrémité, sortie par l'autre) ou remplacé par un bac dans lequel le brassage et la circulation des granules sont assurés par une vis d'Archimède. Dans ces deux derniers cas, la pulvérisation et la précision d'enrobage sont beaucoup plus limitées. Enfin, les constituants de l'installation peuvent être remplacés par des équivalents techniques sans sortir du champ de l'invention. Le procédé de préparation d'additifs pour matières plastiques se earactErise essentiellement par le fait qu'un premier produit se présentant sous forme de granules de support est enrobé d'un deuxième produit, par exemple un principe actif : mais il faut noter que le premier produit peut être un granule de support déjà enrobé d'un premier principe actif, ou un principe actif sous forme de granule, et que le deuxième produit peut être un deuxième principe actif, ou un revêtement de protection. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'additifs pour matières plastiques, constitués d'un premier produit de support, se présentant sous forme de granules, et d'un deuxième produit, caractérisé en ce que : les granules du premier produit de support sont placés dans un récipient assurant un mouvement des granules ; le deuxième produit est fondu à une température autorisant sa pulvérisation ; le deuxième produit fondu est pulvérisé sur les granules en mouvement, de façon à constituer un enrobage des granules. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pulvérisation du deuxième produit sur les granules en mouvement est effectuée en présence d'une ventilation. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ventilation est réglable en débit et en température. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier produit est une résine et le deuxième produit est un principe actif organique. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier produit est un granule déjà enrobé, ou un principe actif sous forme de granule, et le deuxième produit est un principe actif ou un produit de protection. 6. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte - une enceinte (1) dans laquelle sont places le premier produit en mouvement et une rampe (10) de pulvérisation du deuxième produit - un ensemble (3) de traitement dans lequel le deuxième produit est fondu en vue de sa pulvérisation - de sorte que la pulvérisation du deuxième produit ait lieu sur le premier produit en mouvement afin de constituer des granules enrobés, et - un ensemble (2) de traitement d'air pour assurer une ventilation pendant l'enrobage des granules. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'enceinte (1) contient un tambour (4), tournant autour de son axe géométrique sensiblement horizontal, dans lequel sont disposés le premier produit (6) et la rampe (10) de pulvérisation du deuxième produit. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'enceinte (1) est étanche, le tambour (4) est perforé, et à l'extérieur du tambour (4) et au droit du premier produit (6) est prévue une canalisation (8) d'aspiration d'air, et à l'opposé, une rampe (7) de soufflage d'air, pour assurer une ventilation des granules pendant leur enrobage. 9. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'enceinte (1) est ouverte, le tambour (4) est sans perforations, et l'air est soufflé longitudinalement dans le tambour.