Brevet FR3134533A1 — publié le 20231020

L’invention concerne un procédé de préparation d’un caoutchouc naturel décontaminé, qui comprend une étape de décontamination par passage d’un coagulum de caoutchouc naturel humide dans un dispositif comprenant une extrudeuse comportant un fourreau et une vis sans fin, et un filtre installé en sortie de l’extrudeuse, le fourreau comprenant sur sa surface intérieure des rainures qui s’étendent depuis l’extrémité du fourreau la plus proche de la zone d’alimentation de l’extrudeuse, l’extrudeuse ayant des doigts dans le fourreau qui s’étendent radialement vers l’intérieur du fourreau relativement à l’axe de rotation de la vis et qui sont présents au moins dans une partie du fourreau qui s’étend depuis l’extrémité du fourreau la plus proche de la sortie de l’extrudeuse, la pression appliquée au coagulum à l’entrée du filtre allant de 70 bars à 120 bars, la température du coagulum à l’entrée du filtre étant supérieure à 130°C et inférieure à 190°C. Procédé de décontamination de caoutchouc naturel par filtration d’un coagulum humide de caoutchouc naturel. L’invention concerne un procédé de décontamination de caoutchouc naturel par filtration d’un coagulum humide de caoutchouc naturel, lequel procédé permet d’éliminer les contaminants présents dans le caoutchouc naturel. Le caoutchouc naturel qui contient une matrice polyisoprène à fort taux de cis est un élastomère très largement utilisé dans le domaine du pneumatique en raison de ses propriétés remarquables. Par exemple, il est utilisé dans les compositions de caoutchouc destinées à la fabrication de semi-finis de pneumatique pour les véhicules transportant de lourdes charges, en raison du compromis de performance qu’il peut apporter au pneumatique. En effet, l’introduction de caoutchouc naturel dans une composition de caoutchouc renforcée par une charge renforçante comme un noir de carbone confère à la composition de caoutchouc un compromis tout à fait intéressant en termes d’hystérèse et d’usure qui se traduit pour le pneumatique par un bon compromis de performance entre l’endurance et l’usure du pneumatique. Le caoutchouc naturel provient de la matière sèche caoutchouteuse du latex de caoutchouc naturel, très souvent extraite de l’hévéa après saignée : le latex est généralement recueilli dans un godet appelé tasse. Selon un premier procédé de coagulation dit spontané, le latex coagule directement dans la tasse pour former un coagulum dit fond de tasse (en anglais « cup lump »), appellation bien connue de l’homme du métier dans le domaine de la fabrication du caoutchouc naturel. Selon un deuxième procédé de coagulation dit provoquée, le latex encore liquide dans la tasse est transvasé, éventuellement stabilisé, puis coagulé par exemple à l’aide d’un agent chimique. Le produit de la coagulation, spontanée ou provoquée, du latex de caoutchouc naturel, ci-après appelé produit de la coagulation, comprend la matrice polyisoprène imbibée d’un sérum. Très souvent, il contient aussi des feuilles, des brindilles, du sable et autres débris qui viennent contaminer le coagulum au cours de la récolte. Dans les procédés traditionnels de fabrication de caoutchouc naturel, le coagulum est généralement coupé et lavé pour éliminer les contaminants les plus gros (décontamination primaire). Pour éliminer les contaminants plus fins (décontamination secondaire), le coagulum est aussi déchiqueté sous forme de granulés (en anglais « crumbs »), puis lavé à l’eau dans des piscines, ensuite acheminé dans des crêpeuses. Il est aussi connu de la demande de brevet WO 2016162645 A2 d’éliminer les contaminants les plus fins d’un caoutchouc naturel par passage d’un coagulum humide de caoutchouc naturel dans un dispositif comprenant une extrudeuse et un filtre installé en sortie de l’extrudeuse à des températures inférieures à 100°C. La demande de brevet WO 2018224773 A1 décrit aussi un procédé de filtration d’un coagulum humide d’un caoutchouc naturel, mais à des pressions plus élevées, notamment supérieures à 100 bars. Les dispositifs mettant en œuvre les procédés de filtration décrits dans ces deux demandes de brevet comprennent préférentiellement une pompe à engrenage pour pouvoir augmenter le débit en caoutchouc naturel décontaminé. Néanmoins, la nécessité de recourir à une pompe à engrenage dans le procédé de décontamination a pour effet de complexifier le dispositif par l’ajout d’un appareil supplémentaire entre l’extrudeuse et le filtre. Il existe un intérêt de disposer d’un procédé qui permet d’augmenter le débit en caoutchouc naturel décontaminé sans avoir à recourir à une pompe à engrenage. La Demanderesse poursuivant ses efforts a mis au point un procédé de filtration d’un coagulum humide d’un caoutchouc naturel par passage dans une extrudeuse qui est nouveau et qui permet d’augmenter le débit en caoutchouc naturel décontaminé sans avoir à recourir à une pompe à engrenage. Cet objectif est atteint par l’application de conditions de pression et de température spécifiques à un coagulum humide de caoutchouc naturel dans une extrudeuse qui comprend un fourreau comportant des rainures sur sa surface intérieure et des doigts qui s’étendent radialement vers l’intérieur du fourreau et qui sont présents dans au moins une partie du fourreau qui s’étend depuis l’extrémité du fourreau la plus proche de la sortie de l’extrudeuse. Ainsi, un objet de l’invention est un procédé de préparation d’un caoutchouc naturel décontaminé, qui comprend une étape de décontamination par passage d’un coagulum de caoutchouc naturel ayant un taux d’humidité supérieur à 12% en poids, dans un dispositif comprenant une extrudeuse comportant un fourreau et une vis sans fin, et un filtre installé en sortie de l’extrudeuse, le fourreau comprenant sur sa surface intérieure des rainures qui s’étendent depuis l’extrémité du fourreau la plus proche de la zone d’alimentation de l’extrudeuse, l’extrudeuse ayant des doigts dans le fourreau qui s’étendent radialement vers l’intérieur du fourreau relativement à l’axe de rotation de la vis et qui sont présents au moins dans une partie du fourreau qui s’étend depuis l’extrémité du fourreau la plus proche de la sortie de l’extrudeuse, la pression appliquée au coagulum à l’entrée du filtre allant de 70 bars à 120 bars, la température du coagulum à l’entrée du filtre étant supérieure à 130°C et inférieure à 190°C. Procédé de préparation d’un caoutchouc naturel décontaminé, qui comprend une étape de décontamination par passage d’un coagulum de caoutchouc naturel ayant un taux d’humidité supérieur à 12% en poids, dans un dispositif comprenant une extrudeuse comportant un fourreau et une vis sans fin, et un filtre installé en sortie de l’extrudeuse, le fourreau comprenant sur sa surface intérieure des rainures qui s’étendent depuis l’extrémité du fourreau la plus proche de la zone d’alimentation de l’extrudeuse, l’extrudeuse ayant des doigts dans le fourreau qui s’étendent radialement vers l’intérieur du fourreau relativement à l’axe de rotation de la vis et qui sont présents au moins dans une partie du fourreau qui s’étend depuis l’extrémité du fourreau la plus proche de la sortie de l’extrudeuse, la pression appliquée au coagulum à l’entrée du filtre allant de 70 bars à 120 bars, la température du coagulum à l’entrée du filtre étant supérieure à 130°C et inférieure à 190°C. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la partie du fourreau dans laquelle les doigts sont présents s’étend jusqu’à la zone d’alimentation. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la partie du fourreau dans laquelle les doigts sont présents s’étend jusqu’à l’extrémité du fourreau la plus proche de la zone d’alimentation. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel les rainures du fourreau s’étendent jusqu’à l’extrémité du fourreau la plus proche de la sortie de l’extrudeuse. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel les rainures du fourreau s’étendent en amont de la zone de compression, préférentiellement jusqu’à la zone de compression, la zone de compression étant en aval de la zone d’alimentation et s’étendant jusqu’à l’extrémité la plus proche de la sortie de l’extrudeuse. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la pression appliquée au coagulum à l’entrée du filtre va de 80 bars à 110 bars. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel la température du coagulum à l’entrée du filtre est inférieure à 170°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel : chaque rainure comprenant : - une face de fond délimitée par deux arêtes de fond, - deux faces latérales s’étendant vers l’intérieur depuis la face de fond, chacune étant délimitée par une arête de fond et une arête d'intersection avec la surface intérieure du fourreau, dans tout plan perpendiculaire à l’axe du fourreau, R, exprimé en mm, étant la distance entre le centre du fourreau et la surface intérieure du fourreau, le ratio (longueur cumulée des ouvertures de rainure, exprimée en mm )/(2πR), dénommé A, est au moins égal à 0,25 et au plus égal à 0,9; le ratio (nombre de rainures/2R), dénommé B, est supérieur ou égal à 0,1 ; le ratio (profondeur des rainures, exprimé en mm)/(2R), dénommé C, est supérieur à 0,02, et le plan passant par les deux arêtes de fond formant avec chaque plan, passant par une arête de fond et une arête d'intersection, délimitant une face latérale, un angle δ au moins égal à 60° et au plus égal à 90°. Procédé selon la revendication 8 dans lequel le fond des rainures est un arc d’un cercle C R , et le ratio C est calculé par la formule (I) D intF étant le diamètre de la surface intérieure du fourreau, soit 2R D extF étant le diamètre du cercle C R qui a pour centre l’axe du moyeu. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 9 dans lequel les rainures du fourreau sont parallèles à l’axe du fourreau. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel l’extrudeuse est une extrudeuse monovis. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel l’extrudeuse est alimentée avec un coagulum de caoutchouc naturel ayant une teneur en eau variant de 15% à 40%. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12 dans lequel le dispositif est dépourvu de pompe à engrenage entre la vis et le filtre.