INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
De préférence, lors de l’étape de traitement thermique des matériaux constitutifs des couches polymères thermoplastiques de compositions différentes, notamment semi-conductrice(s) et électriquement isolante(s), mélangés dans l’étape (a), ces matériaux sont traités thermiquement (et typiquement fondus) ensemble. On entend par là que les matériaux constitutifs des deux couches polymères thermoplastiques de compositions différentes sont traités thermiquement (et typiquement fondus) ensemble, à l’état solide. Cela peut permettre de simplifier le procédé de préparation du matériau polymère thermoplastique M.
Ainsi, selon un premier mode de réalisation possible, les matériaux constitutifs des deux couches polymères thermoplastiques de compositions différentes sont traités thermiquement (et typiquement fondus) ensemble après avoir été séparés du câble de façon non-sélective. Selon un deuxième mode de réalisation possible, ils sont traités thermiquement (et typiquement fondus) ensemble directement sur le câble, sans avoir été préalablement séparés du câble. Dans ce mode de réalisation, les matériaux traités thermiquement (et typiquement fondus) sont récupérés du câble et mélangés selon l’étape (a) du procédé de l’invention. Selon un troisième mode de réalisation possible, les matériaux constitutifs des deux couches polymères thermoplastiques de compositions différentes sont séparés du câble de façon non-sélective puis traités thermiquement (et typiquement fondus) ensemble, le tout de manière continue.
Dans le cas où les matériaux constitutifs des deux couches polymères thermoplastiques de compositions différentes, notamment semi-conductrice et électriquement isolante, sont fondus ensemble, le chauffage est réalisé de préférence à une température supérieure à la température de fusion des polymères majoritaires ou du polymère ayant la température de fusion la plus élevée, parmi les polymères utilisés dans les compositions polymères thermoplastiques des deux couches polymères thermoplastiques, notamment semi-conductrice et électriquement isolante.
Le chauffage peut être réalisé à une température supérieure à 170°C, mieux supérieure à 180°C, encore mieux supérieure à 190°C.
Le chauffage peut être réalisé à une température inférieure ou égale à 260°C, mieux inférieure ou égale à 250°C, encore mieux inférieure ou égale à 240°C. Cela peut permettre de limiter la dégradation thermique des compositions polymères thermoplastiques des couches polymères thermoplastiques, notamment semi-conductrice(s) et électriquement isolante(s).
Le procédé de l’invention, en particulier l’étape (a), est avantageusement réalisé au moyen d’une extrudeuse.
Selon un mode de réalisation particulier, après avoir été séparés du câble, en particulier de façon non-sélective, les matériaux constitutifs des deux couches polymères thermoplastiques de compositions différentes, notamment des couches semi-conductrice et électriquement isolante, sont introduits, par exemple sous forme de poudre ou de granulés, de préférence sous forme de granulés, dans le fourreau chauffant d’une extrudeuse. Les matériaux constitutifs des deux couches sont introduits ensemble dans le fourreau via une même trémie d’alimentation. Le cisaillement provoqué par l’actionnement de la vis sans fin combiné à l’apport de chaleur au sein du fourreau permettent de ramollir voire fondre les compositions polymères thermoplastiques des matériaux constitutifs de chacune des deux couches, notamment semi-conductrice et électriquement isolante. L’actionnement de la vis sans fin permet par ailleurs de mélanger ensemble les compositions ramollies voire fondues des matériaux constitutifs de chacune des deux couches de manière à obtenir un mélange homogène à l’état fluide. On obtient ainsi le matériau polymère thermoplastique M issu de ce mélange, qui peut être mis en forme, par exemple en traversant une filière d’extrusion, de manière à obtenir en sortie d’extrudeuse le matériau polymère thermoplastique M sous forme de granulés après refroidissement.
Le matériau polymère thermoplastique M obtenu, issu du mélange des matériaux constitutifs des couches polymères thermoplastiques de compositions différentes, notamment semi-conductrice(s) et électriquement isolante(s), présente l’avantage, en raison de sa bonne homogénéité et de ses propriétés mécaniques et physico-chimiques remarquables, de pouvoir être valorisé en tant que matière première recyclée dans diverses applications qui seront décrites ci-dessous.
Composition polymère thermoplastique
La composition polymère thermoplastique de chacune des deux couches polymères thermoplastiques, notamment semi-conductrice et électriquement isolante, peut comporter au moins un homoplolymère ou copolymère de propylène, et de préférence au moins un copolymère de propylène, notamment un copolymère statistique de propylène ou un copolymère de propylène hétérophasé.
L’homopolymère de propylène a de préférence un module élastique allant de 1250 à 1600 MPa environ.
L’homopolymère de propylène peut représenter au moins 10% en poids environ, et de préférence de 15 à 30% en poids environ, par rapport au poids total de la composition polymère thermoplastique.
À titre d’exemples de copolymères de propylène, on peut citer les copolymères de propylène et d’oléfine, l’oléfine étant notamment choisie parmi l’éthylène et une oléfine α1 différente du propylène.
Dans une première variante, le câble électrique utilisé dans le cadre de l’invention comporte une seule couche électriquement isolante non réticulée entourant l’élément électriquement conducteur allongé et une seule couche semi-conductrice non réticulée entourant la couche électriquement isolante, ou inversement, une seule couche semi-conductrice non réticulée entourant l’élément électriquement conducteur allongé et une seule couche électriquement isolante non réticulée entourant la couche semi-conductrice. Le câble est alors typiquement un câble basse tension.
Dans cette première variante, la couche électriquement isolante et la couche semi-conductrice sont des couches polymères thermoplastiques, chacune d’entre elle étant avantageusement obtenue à partir d’une composition polymère à base de polypropylène.
Ainsi, dans cette première variante, ce sont les matériaux constitutifs de la couche électriquement isolante et la couche semi-conductrice qui sont mélangés ensemble lors de l’étape (a). Selon cette variante, l’étape (a) peut avantageusement ne mettre en œuvre que ces deux matériaux, mais il n’est pas exclu dans l’absolu que l’étape (a) mette en œuvre d’autres matériaux polymères thermoplastiques issus par exemple d’autres couches du câble.
Dans une deuxième variante, le câble électrique utilisé dans le cadre de l’invention comporte une couche semi-conductrice non réticulée entourant l’élément électriquement conducteur allongé, dite couche semi-conductrice interne, une couche électriquement isolante non réticulée entourant la couche semi-conductrice interne et une couche semi-conductrice non réticulée entourant la couche électriquement isolante, dite couche semi-conductrice externe. Le câble est alors typiquement un câble moyenne ou haute tension.
Dans cette deuxième variante, la couche électriquement isolante et au moins l’une des couches semi-conductrices interne et externe sont des couches polymères thermoplastiques, qui sont notamment chacune obtenue à partir d’une composition polymère à base de polypropylène.
Ainsi, dans cette deuxième variante, ce sont les matériaux constitutifs de la couche électriquement isolante et d’au moins l’une des couches semi-conductrices interne et externe qui sont mélangés ensemble lors de l’étape (a).
Selon un mode de réalisation particulier de la deuxième variante, à la fois la couche électriquement isolante et les deux couches semi-conductrices interne et externe sont des couches polymères thermoplastiques, en particulier chacune obtenue à partir d’une composition polymère à base de polypropylène. Ainsi, dans ce mode de réalisation, ce sont les matériaux constitutifs de la couche électriquement isolante et des deux couches semi-conductrices interne et externe qui sont mélangés ensemble lors de l’étape (a).
Selon un autre mode de réalisation particulier de la deuxième variante, seules la couche électriquement isolante et la couche semi-conductrice interne sont des couches polymères thermoplastiques, en particulier chacune obtenue à partir d’une composition polymère à base de polypropylène. Dans ce mode de réalisation, la couche semi-conductrice externe est de préférence une couche polymère thermoplastique, en particulier obtenue à partir d’une composition polymère à base de polyéthylène. Ce mode de réalisation peut correspondre à un câble, par exemple moyenne tension, dans lequel la couche semi-conductrice externe peut être facilement dénudée du câble. Ainsi, dans ce mode de réalisation, ce sont les matériaux constitutifs de la couche électriquement isolante et de la couche semi-conductrice interne qui sont mélangés ensemble lors de l’étape (a).
Ainsi, selon cette deuxième variante, l’étape (a) peut avantageusement ne mettre en œuvre que deux matériaux (i.e. matériaux constitutifs de la couche électriquement isolante et de la couche semi-conductrice interne)ou trois matériaux (i.e. matériaux constitutifs de la couche électriquement isolante et des couches semi-conductrices interne et externe), mais il n’est pas exclu dans l’absolu que l’étape (a) mette en œuvre d’autres matériaux polymères thermoplastiques issus par exemple d’autres couches du câble.
Selon un autre mode de réalisation particulier de la deuxième variante, la couche semi-conductrice interne, la couche électriquement isolante et la couche semi-conductrice externe constituent une isolation tricouche. En d’autres termes, la couche électriquement isolante est en contact physique direct avec la couche semi-conductrice interne, et la couche semi-conductrice externe est en contact physique direct avec la couche électriquement isolante.
Selon un autre mode de réalisation particulier de la deuxième variante, le câble électrique comporte deux couches électriquement isolantes entre les couches semi-conductrices interne et externe. Au moins l’une de ces couches électriquement isolantes, de préférence les deux, sont des couches polymères thermoplastiques, qui sont notamment chacune obtenue à partir d’une composition polymère à base de polypropylène.
Le câble électrique peut comprendre en outre une gaine extérieure de protection, notamment une gaine électriquement isolante.
Le câble électrique peut comprendre en outre un écran électrique (e.g. métallique). Dans ce cas, la gaine extérieure de protection entoure ledit écran électrique.
Le câble électrique concerne plus particulièrement le domaine des câbles électriques fonctionnant en courant continu (DC) ou en courant alternatif (AC).
Séparation des couches polymères thermoplastiques de compositions différentes du câble électrique
Le procédé peut comporter ou non une étape de séparation des couches polymères thermoplastiques du câble électrique. Cela peut permettre de récupérer les couches polymères thermoplastiques, notamment semi-conductrice(s) et électriquement isolante(s), qui entouraient initialement l’élément électriquement conducteur allongé du câble.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le coulissement vertical du dispositif d'imprégnation et des moyens de guidage est réalisé au moyen d'un actionneur motorisé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comporte un rouleau réalisé par enroulement d'armature, le rouleau étant monté à rotation autour d'un premier axe transversal de rotation pour permettre le déroulement de l'armature selon une direction de déroulement longitudinale et le passage de l'armature à travers les moyens de guidage et le dispositif d'imprégnation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le rouleau d'armature est monté à rotation sur la structure porteuse.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'imprégnation comporte une buse de déposition de la matrice sur une zone de l'armature qui est moins large que la largeur transversale de l'armature, le dispositif d'imprégnation comportant une navette embarquant la buse et un organe de guidage transversal qui permet le déplacement de la buse selon la direction transversale par rapport au chariot.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'imprégnation est formé par deux cylindres entre lesquels l'armature est pressée lors de son passage, un déversoir étant agencé pour déverser de la matrice liquide dans l'interstice entre les deux cylindres en amont selon le sens de déplacement de l'armature entre les cylindres.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'imprégnation comporte un bac rempli de matrice liquide et dans lequel l'armature est trempée lors de son passage à travers le dispositif d'imprégnation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'imprégnation comporte un dispositif de compactage qui comprime l'armature et la matrice après déposition de la matrice et avant son dépôt sur la table.
Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés décrits par la suite.
La est une vue en perspective qui représente une portion d'un panneau réalisé au moyen d'une installation conforme aux enseignements de l'invention.
La est une vue en perspective qui représente l'installation de fabrication d'un panneau dans son ensemble réalisée selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La est une vue de détail en perspective avec coupe sagittale à plus grande échelle qui représente un chariot de l'installation de fabrication de la dans lequel un dispositif d'imprégnation est réalisé selon le deuxième mode de réalisation de l'invention.
La est une vue similaire à celle de la qui représente le dispositif d'imprégnation réalisé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
La est une vue en coupe sagittale qui représente le dispositif d'imprégnation réalisation selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
La est une vue schématique de côté qui représente une structure porteuse du chariot dans une position basse lors de la déposition d'une première armature directement sur la table.
La est une schématique de côté qui représente la même structure porteuse que la qui occupe une position supérieure de manière à déposer une armature sur un empilement de panneaux posés sur la table.
Ces secondes pièces 62 comprennent la seconde clef centrale 63 et des secondes pièces périphériques 64, par exemple quatre secondes pièces périphériques 64 agencées autour de la seconde clef centrale 63. Lorsque la préforme en matériaux composites est polymérisée ou avant injection de résine sur la nappe de fibre 82, il est nécessaire de retirer la seconde clef centrale 63 du bras 60 pour pouvoir ensuite facilement retirer les secondes pièces périphériques 64 et libérer l’espace interne de la dérivation 28 du conduit 22.
La libération de la seconde clef centrale 63 et ensuite des secondes pièces périphériques 64 se fait notamment dans un mouvement d’extraction selon une direction parallèle à l’extension longitudinale du bras 60.
Les secondes pièces 62 sont par exemple fixées de manière amovible au corps 50, en particulier au niveau d’une extrémité longitudinale 62a des secondes pièces 62.
Le conduit 22 peut ainsi être fabriqué :
- en drapant les nappes de fibres 80, 81, 82 sur le socle 40, le corps 50 et éventuellement le bras 60 ;
- en injectant une résine de manière à former la préforme en matériau composite ;
- en chauffant la préforme de manière à la polymériser et former le conduit 22 ; et
- en retirant le corps 50 du socle 40 puis du conduit 22 et éventuellement en retirant le bras 60 du conduit 22 comme expliqué précédemment.
Alternativement, l’injection de résine puis le chauffage peuvent être réalisés après avoir retiré l’outillage 30 des nappes de fibres 80, 81, 82.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation où les nappes de fibres 80, 81, 82 sont préimprégnés de résine, l’étape d’injection n’est pas nécessaire.
Le socle 40, le corps 50 et le bras 60 sont en particulier rigide rendant de la sorte l’outillage 30 rigide. Grâce à cette rigidité, la surface interne de la préforme, c’est-à-dire la surface interne du conduit 22, qui est contre le corps 50 et le bras 60, sera ainsi lisse et aura exactement la forme voulue, évitent ainsi en particulier les problèmes aérodynamiques de l’art antérieur.
De plus, le drapage se faisant après avoir assemblé l’outillage 30 (socle 40, corps 50 et bras 60), ce dernier ne peut pas bouger pendant le moulage du conduit 22, et les contraintes dimensionnelles et de formes sont respectées. L’outillage 30 de l’invention permet ainsi de maitriser la géométrie finale du conduit 22 car son positionnement à l’intérieur du conduit permet de garantir la reproductibilité de la forme du conduit 22.
Par ailleurs la cuisson de la préforme se réalise par exemple à l’aide d’une étuve ou d’un autoclave (système de chauffage déporté). L’outillage 30 a ainsi une masse très inférieure à celle de l’art antérieur. En outre, chaque premières pièces 52 et/ou secondes pièces 62 peut notamment être creuse, diminuant ainsi davantage la masse et facilitant grandement sa manutention.
En outre, l’outillage 30 se trouvant à l’intérieur de la préforme, et le système de chauffage étant déporté, l’invention permet d’assurer une meilleure homogénéité thermique lors de la fabrication du conduit 22.
Également, plusieurs outillages 30 peuvent rentrer dans un autoclave, ce qui permet de fabriquer simultanément plusieurs conduits 22, avec un même cycle de chauffage, réduisant ainsi les temps et les coûts de fabrication. L’outillage 30, comportant notamment entre 10 et 18 pièces suivant le type de conduit 22 à fabriquer, il est possible de remplacer individuellement les pièces de l’outillage 30 qui seraient abimées.
L’invention concerne également un procédé de fabrication du conduit 22 pour la turbomachine d’aéronef 1, au moyen de l’outillage 30, tel que décrit ci-dessus.
λmax =603 nm, ε = 175,6 L.g -1 .cm -1 ,T λmax = 10,49.10 -3 u.a. pour TL de 3% ou T λmax = 5,96 10 -3 u.a. pour TL de 2%,
Et donc pour TL= 2% on obtient :
Et donc pour TL =3% on obtient :
Les deux tableaux suivant donnent chacun la concentration minimale C1m de ce colorant N7527B (en g/L,quantité absolue de colorant, et en % en poids de couche) dans le cas d’une matrice thermoplastique à base de PVB (avec plastifiants) par exemple le PVB RF41 de la société Eastman. L’épaisseur E1 de ladite couche masquante (thermoplastique) est dans la gamme de 5 µm ou 50µm à 850µm de préférence inférieure à 650µm ou d’au plus 500µm si on veut augmenter la transmission à la longueur d’onde de travail notamment d’au moins 1200nm. Les concentrations en colorants inférieures ne permettent pas d’atteindre une TL = 2% ou 3% respectivement.
E1 (µm) C1m (en g/L) TL = 3% C1m (%) TL = 3% 5 22,54 2,008 50 2,25 0,204 250 0,45 0,041 450 0,25 0,023 650 0,17 0,016 750 0,15 0,014 850 0,13 0,012
E1 (µm) C1m (g/L) TL = 2% C1m (%) TL = 2% 5 25,55 2,270 50 2,56 0,232 250 0,51 0,046 450 0,28 0,026 650 0,20 0,018 750 0,17 0,015 850 0,15 0,014
Les deux tableaux suivant donnent chacun la concentration minimale de ce colorant N7527B (en g/L, quantité absolue de colorant, ou % en poids de couche) dans le cas d’une matrice polymère réticulé par exemple OCA acrylate. L’épaisseur E1 de ladite couche masquante (réticulée) (revêtement ou film) est de préférence dans la gamme de 5 µm à 950 µm et même de 450µm à 850µm ou 750µm si on veut augmenter la transmission à la longueur d’onde de travail notamment d’au moins 1200nm. Les concentrations en colorants inférieures ne permettent pas d’atteindre une TL = 2% ou 3% respectivement.
E1 (µm) C1m (g/L) TL = 3% C1m (%) TL = 3% 5 22,54 2,209 50 2,25 0,225 250 0,45 0,045 450 0,25 0,025 650 0,17 0,017 750 0,15 0,015 850 0,13 0,013 950 0,12 0,012
E1 (µm) C1m (g/L) TL = 2% C1m (%) TL = 2% 5 25,55 2,497 50 2,56 0,255 250 0,51 0,051 450 0,28 0,028 650 0,20 0,020 750 0,17 0,017 850 0,15 0,015 950 0,13 0,013
La couche masquante avec la matrice polymère réticulé selon a) peut comprendre d’autres additifs (de préférence moins de 10 ou 5 ou 1% en poids de couche) tels que l’un au moins des suivants :
-des photoinitiateurs résiduels,
- des plastifiants (pour plus de souplesse)
- des additifs pour la durabilité
Le taux de polymérisation ou même de réticulation n’est pas nécessairement de 100%, la matrice selon a) peut donc comporter des prépolymères ,monomères, oligomères résiduels. On peut analyser en RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) la couche masquante après réticulation afin de déterminer le taux de polymérisation. On peut avoir un mélange de polymères.
La matrice polymère réticulé peut être une colle optique (transparente) réticulée (notamment dénommée OCA pour Optical Clear Adhesive en anglais). La colle optique (OCA) peut être déposée à l’état solide, ou à l’état liquide et durci avant pendant ou après le procédé de feuilletage. La manière dont l’OCA liquide durcit dépend de sa nature, certains OCA réticulant notamment par apport d’énergie du type ultraviolets, et d’autres réticulant à température ambiante avec l’ajout d’un durcisseur.
La composition polymère thermoplastique de chacune des deux couches polymères thermoplastiques, notamment semi-conductrice et électriquement isolante, peut comporter un deuxième antioxydant différent du premier antioxydant.
Le deuxième antioxydant peut être choisi parmi les antioxydants à base de soufre et les antioxydants à base de phosphore.
À titre d’exemples d'antioxydants à base de soufre, on peut citer les thioéthers tels que le didodécyl-3,3'-thiodipropionate (Irganox ® PS800), le distéaryl thiodipropionate ou dioctadecyl-3,3'-thiodipropionate (Irganox ® PS802), le bis[2-méthyle-4-{3-n-alkyle (C12ou C14) thiopropionyloxy}-5-tert-butylphényl]sulfide, le thiobis-[2-tert-butyl-5-méthyle-4,1-phénylène] bis [3-(dodécylthio)propionate], ou le 4,6-bis(octylthiométhyle)-o-crésol (Irganox ® 1520 ou Irgastab ® KV10).
À titre d’exemples d’antioxydants à base de phosphore, on peut citer les phosphites ou les phosphonates, tels que le tris(2,4-di-tert-butyl-phényle)phosphite (Irgafos ® 168) ou le bis(2,4-di-tert-butylphényl)pentaérythritol diphosphite (Ultranox ® 626).
La composition polymère thermoplastique de chacune des deux couches polymères thermoplastiques, notamment semi-conductrice et électriquement isolante, peut comporter au moins 0,2% en poids environ, de préférence au moins 0,3% en poids environ, et de façon particulièrement préférée au moins 0,5% en poids environ du deuxième antioxydant, par rapport au poids total de la composition polymère thermoplastique.
La composition polymère thermoplastique de chacune des deux couches polymères thermoplastiques, notamment semi-conductrice et électriquement isolante, peut comporter au plus 2,0% en poids environ, de préférence au plus 1,5% en poids environ, et de façon particulièrement préférée au plus 1,0% en poids environ du deuxième antioxydant, par rapport au poids total de la composition polymère thermoplastique.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, le premier antioxydant, le deuxième antioxydant et le désactivateur de métal représentent au moins 0,6% en poids environ, de préférence au moins 0,9% en poids environ, et de façon particulièrement préférée au moins 1,2% en poids environ, par rapport au poids total de la composition polymère thermoplastique de la couche polymère thermoplastique semi-conductrice.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, le premier antioxydant, le deuxième antioxydant et le désactivateur de métal représentent au plus 2,5% en poids environ, de préférence au plus 2,0% en poids environ, et de façon particulièrement préférée au plus 1,5% en poids environ, par rapport au poids total de la composition polymère thermoplastique de la couche polymère thermoplastique semi-conductrice.
Matériau polymère thermoplastique (M)
Un autre objet de l’invention est le matériau polymère thermoplastique (M), notamment à base de polypropylène, susceptible d’être obtenu par le procédé selon l’invention.