INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
A cet effet, la présente invention propose de valoriser ensemble des couches polymères thermoplastiques de compositions différentes d’un câble électrique, par exemple des couches semi-conductrices et des couches électriquement isolantes, notamment à base de polypropylène telles que décrites dans le document FR3090989. Dans le cadre de la présente invention, les inventeurs ont maintenant mis en évidence que cette valorisation conjointe permet d’accéder aisément à un matériau polymère thermoplastique intéressant et valorisable pour de multiples applications.
Plus précisément, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet un procédé de préparation d’un matériau polymère thermoplastique, désigné ci-après à des fins de concision par « matériau (M) », à partir de matériaux constitutifs d’au moins deux couches polymères thermoplastiques d’un câble électrique, où lesdites couches polymères thermoplastiques ont des compositions différentes, le procédé comportant les étapes suivantes : (a) mélange, à l’état fluide, desdits matériaux constitutifs des couches polymères thermoplastiques, ce par quoi on obtient le matériau polymère thermoplastique (M) ; puis (b) récupération du matériau polymère thermoplastique (M) ainsi préparé.
Selon un autre aspect développé plus en détail ci-après, l’invention a également pour objet le matériau polymère thermoplastique (M) tel qu’on l’obtient selon le procédé de l’invention. Un autre objet de l’invention concerne les différentes applications des matériaux de ce type, décrits plus en détails plus loin dans la présente description.
De façon générale, il est fréquent qu’un câble électrique possède plusieurs couches polymères de compositions et propriétés différentes, telles que par exemple des couches semi-conductrice(s) et électriquement isolante(s). En effet, ces deux types de couches possèdent par exemple des compositions et propriétés différentes, en particulier en termes de conductivité électrique. Ainsi, lorsque l’on récupère des couches polymères de compositions et propriétés différentes de câbles électriques usagés, elles sont généralement recyclées séparément l’une de l’autre afin de conserver leurs propriétés respectives. Par exemple, les couches semi-conductrices sont recyclées ensemble et les couches électriquement isolantes sont recyclées ensemble. Cela permet leur réutilisation, en tant que couches semi-conductrices, d’une part, et en tant que couches électriquement isolantes, d’autre part. Un tel recyclage s’avère toutefois complexe et onéreux à mettre en œuvre.
En particulier, la plupart des couches polymères thermoplastiques employées dans les câbles électriques, en particulier lorsqu’elles sont obtenues à partir d’une composition polymère thermoplastique à base de polypropylène, ont un fort pouvoir d’adhésion avec les couches sus- et sous-jacentes du câble ce qui ne permet qu’une séparation approximative de ces couches polymères thermoplastiques du câble. Par exemple, dans les câbles comportant des couches polymères thermoplastiques semi-conductrice interne, électriquement isolante et semi-conductrice externe, la séparation de la couche semi-conductrice interne et de la couche électriquement isolante, ainsi que la séparation de la couche électriquement isolante et de la couche semi-conductrice externe ne peut être qu’approximative la plupart du temps dans ces câbles.
Les inventeurs ont maintenant découvert de façon surprenante dans le cadre de la présente invention que le mélange de matériaux constitutifs de couches polymères thermoplastiques de compositions différentes, en particulier lorsqu’il s’agit de couches semi-conductrice(s) et électriquement isolante(s), notamment à base de polypropylène telles que décrites dans le document FR3090989, permet d’obtenir un matériau présentant une bonne homogénéité et des propriétés physico-chimiques et mécaniques remarquables, et donc hautement valorisable. Le procédé selon l’invention permet ainsi de recycler ensemble des couches polymères thermoplastiques de compositions différentes, en particulier des couches semi-conductrice(s) et électriquement isolante(s), et non plus de manière séparée.
Au sens de la présente description, un matériau constitutif d’une couche polymère thermoplastique d’un câble électrique tel qu’il est mis en œuvre dans le procédé de l’invention est un matériau issu de tout ou partie de ladite couche polymère thermoplastique. Il peut notamment se présenter sous forme réduite, par exemple en poudre ou en petits morceaux, notamment sous forme de granulés. Par exemple, il peut s’agir d’une partie d’une couche déterminée du câble (comprenant typiquement une section d’une longueur donnée de la couche prise sur substantiellement tout l’épaisseur de ladite couche), qui est ensuite avantageusement découpée en tronçons, débitée en petits morceaux, notamment en granulés, ou broyée. Le matériau obtenu peut être mélangé avec le matériau constitutif d’une autre couche déterminée du câble avant ou pendant la mise en œuvre du procédé de l’invention. Alternativement, les matériaux constitutifs des deux couches polymères thermoplastiques employés dans le procédé selon l’invention peuvent se présenter, dès le départ, sous la forme d’un mélange des matériaux constitutifs des deux couches. Par exemple, ils peuvent être obtenus en séparant ensemble deux couches (ou plus), par exemple par délamination, ces couches ainsi séparées ensemble étant ensuite avantageusement découpées en tronçons, débitées en petits morceaux, notamment en granulés, ou broyées.
Les matériaux mis en œuvre selon l’invention peuvent avantageusement provenir de couches polymères thermoplastiques qui sont en contact physique direct dans le câble. Dans ce cas, selon un mode de réalisation intéressant, les matériaux sont obtenus en séparant ensemble, notamment par délamination, les couches en contact plutôt qu’en séparant séparément les couches.
A cet effet, l'invention propose un procédé de réalisation d’un panneau de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit panneau comprenant une couche de découplage acoustique élastiquement compressible, ladite couche étant à base de flocons de mousse élastiquement compressible agglomérés les uns aux autres par un agent de liaison activable à chaud, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
prévoir un moule pourvu d’une matrice, ledit moule permettant de définir successivement une première cavité et une deuxième cavité de moindre volume, prévoir un mélange homogène desdits flocons et dudit agent de liaison, disposer ledit mélange dans ladite matrice de manière à former un matelas, mettre en place un premier poinçon en regard de ladite matrice de manière à définir une première cavité de moulage réalisant une pré-compression dudit matelas, chauffer ledit matelas pré-comprimé à température d’activation dudit agent de manière à assurer un pré-maintien desdits flocons entre eux, mettre en place un deuxième poinçon en regard de ladite matrice de manière à définir une deuxième cavité de moulage permettant de surcomprimer ledit matelas pour obtenir ladite couche de découplage, refroidir ladite couche et la retirer dudit moule,
ledit procédé présentant en outre les caractéristiques suivantes :
ledit agent de liaison est formé par des fibres liantes, lesdites fibres comprenant une âme fusible à haute température et une gaine fusible à température moindre, lesdits flocons sont liés entre eux par fusion de ladite gaine, de sorte que ladite couche soit sous forme de flocons de mousse agglomérés par lesdites fibres, lesdits flocons occupent entre 80% et 90% en poids de ladite couche, de sorte que lesdites fibres occupent entre 20% et 10% en poids de ladite couche.
La mise en œuvre d’un tel procédé appliqué à une telle composition de couche de découplage permet, de façon surprenante, de conformer finement la géométrie de ladite couche tout en préservant ses propriétés de découplage acoustique, y compris dans les zones de géométrie très fine, présentant par exemple des rayons de l’ordre de 5 mm, tout en maintenant une densité modérée de ladite couche dans lesdites zones.
Un choix judicieux de la taille des flocons permet d’affiner à loisir la définition géométrique de la couche de découplage, sachant qu’une diminution de leur taille va dans le sens d’une amélioration de la définition géométrique.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles :
représentent différentes étapes du procédé, en coupe schématique partielle, selon une réalisation, la représentant l’étape de mise en place du mélange dans la matrice pour former un matelas, la la pré-conformation dudit matelas dans la première cavité et la la conformation dudit matelas par surcompression dans la deuxième cavité pour obtenir la couche de découplage,
représente un panneau selon une réalisation, la couche de découplage étant associée à une couche de masse.
représente une fibre liante en coupe schématique.
En référence aux figures, on décrit un procédé de réalisation d’un panneau 1 de protection acoustique pour véhicule automobile, ledit panneau comprenant une couche de découplage 2 acoustique élastiquement compressible, ladite couche étant à base de flocons de mousse 3 élastiquement compressible – notamment issus de matelas usagés de literie – agglomérés les uns aux autres par un agent de liaison 4 activable à chaud, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
prévoir un moule pourvu d’une matrice 5, ledit moule permettant de définir successivement une première cavité 6 et une deuxième cavité 7 de moindre volume, prévoir un mélange 8 homogène desdits flocons et dudit agent de liaison, disposer ledit mélange dans ladite matrice de manière à former un matelas 17, mettre en place un premier poinçon 12 en regard de ladite matrice de manière à définir une première cavité 6 de moulage réalisant une pré-compression dudit matelas, chauffer ledit matelas pré-comprimé à température d’activation dudit agent de manière à assurer un pré-maintien desdits flocons entre eux, mettre en place un deuxième poinçon 13 en regard de ladite matrice de manière à définir une deuxième cavité 7 de moulage permettant de surcomprimer ledit matelas pour obtenir ladite couche de découplage, refroidir ladite couche et la retirer dudit moule,
ledit agent de liaison est formé par des fibres liantes, lesdites fibres comprenant une âme 9 fusible à haute température et une gaine 10 fusible à température moindre, lesdits flocons sont liés entre eux par fusion de ladite gaine, de sorte que ladite couche soit sous forme de flocons de mousse agglomérés par lesdites fibres, lesdits flocons occupent entre 80% et 90% en poids de ladite couche, de sorte que lesdites fibres occupent entre 20% et 10% en poids de ladite couche.
Le chauffage et le refroidissement décrits ci-dessus peuvent être réalisés notamment par un flux d'air (symbolisé par des flèches en figures 1b et 1c) porté à la température choisie, ici par l'intermédiaire d'orifices 11 prévus à cet effet dans la matrice 5 et les poinçons 12,13.
Selon une autre réalisation, le chauffage est réalisé par de la vapeur envoyée sous pression.
Selon une réalisation, les flocons 3 occupent entre 83% et 87% en poids de la couche inférieure 2, et notamment de l’ordre de 85%, de sorte que les fibres 4 occupent entre 17% et 13% en poids de ladite couche.
Selon diverses réalisations, les flocons 3 présentent les caractéristiques suivantes :
ils sont à base de polyuréthanne, et/ou leur masse volumique avant compression est comprise entre 15 et 80 kg/m 3 , et/ou 90% desdits flocons présentent une dimension maximale avant compression comprise entre 5 et 20 mm, et notamment inférieure à 10 mm, et/ou leur module de Young avant compression est inférieur à 50 kPa.
Selon une réalisation, le mélange 8 est projeté sous pression dans la matrice 5.
Selon une réalisation, les fibres 4 ont un titre compris entre 1,7 et 6,7 dtex, étant notamment de l’ordre de 4,4 dtex.
L’utilisation de fibres 4 relativement fines favorise l’absorption par dissipation visco-thermique, ce qui a un rôle favorable sur l’efficacité du découplage acoustique.
Selon une réalisation, l’âme 9 est à base de polyester et la gaine 10 à base de co-polyester.
Selon une réalisation, le matelas 17 est plaqué contre la matrice 5 par aspiration (symbolisée par des flèches en ) au travers d’orifices 11 prévus dans ladite matrice.
Selon la réalisation représentée, le mélange 8 est disposé dans la matrice 5 de façon inhomogène selon au moins deux zones 18a,18b, de sorte que la masse surfacique du matelas 17 soit différente d’une desdites zones à l’autre.
La masse volumique locale de la couche de découplage 2 obtenue est fonction du taux de compression réalisé en chacune de ses zones lors de sa conformation à sa géométrie finale dans la deuxième cavité 7.
On peut notamment prévoir une masse volumique rehaussée dans les zones requérant une portance élevée, telles que les « caves à pieds » d’un garnissage de sol, tout en conservant un bon découplage acoustique, y compris pour des masses volumiques très élevées de la couche de découplage 2, par exemple de l’ordre de 300 kg/m 3 .
On peut notamment prévoir une masse volumique comprise entre 50 et 80 kg/m 3 en zone de faible compression et comprise entre 100 et 200 kg/m 3 en zone de compression accentuée.
De la même façon, il peut être prévu, de façon non représentée, d'augmenter localement la masse volumique de la couche de découplage 2 dans des zones comprenant des orifices destinés au passage d'organes fonctionnels, tels que la colonne de direction, ceci afin de garantir un bon plaquage de ladite couche contre ledit organe, et donc une bonne étanchéité acoustique.
Selon la réalisation représentée, le deuxième poinçon 13 est formé par déformation du premier poinçon 12, ledit premier poinçon étant pourvu d’au moins une partie mobile 19 actionnable pour réaliser une surcompression du matelas 17 en regard de ladite partie.
Composition Une composition selon l’invention peut se trouver sous la forme d’une émulsion, par exemple une émulsion huile-dans-eau (H/E) ou eau-dans-huile (E/H), d’un gel, par exemple d’un gel émulsionné huile-dans-eau ou eau-dans-huile, d’une composition aqueuse, ou encore sous la forme d’une composition de type gel/gel.
Selon une réalisation, illustrée en , le procédé comprend en outre l'étape d’associer, par exemple par collage, une couche de masse 16 à la couche de découplage 2, de manière à former un système « masse-ressort ».
Selon diverses réalisations, la couche de masse 16, qui peut être localisée seulement sur une partie de la couche de découplage 2, est formée au choix par :
une couche dense étanche; une telle couche dense peut par exemple être à base d'EPDM chargé avec une charge minérale, telle que du carbonate de calcium ; elle peut présenter notamment une masse surfacique comprise entre 1000 et 4000 g/m 2 ; selon une réalisation, ladite couche dense peut être revêtue d’une couche poreuse, par exemple fibreuse, destinée à réaliser en outre de l’absorption acoustique et/ou un aspect avantageux,
ou un film étanche, par exemple d’épaisseur comprise entre 50 et 150 microns, revêtu d’une couche poreuse raide d’absorption acoustique, par exemple fibreuse – pouvant présenter notamment une masse surfacique comprise entre 1000 et 2500 g/m 2 – ladite couche poreuse contribuant essentiellement à la masse de ladite couche de masse.
La couche de masse 16 peut être conformée, préalablement à son association à la couche de découplage 2, à la géométrie de ladite couche de découplage une fois conformée de manière à en épouser finement la géométrie.
Selon une autre réalisation non représentée, le procédé comprend en outre l'étape d’associer une couche poreuse perméable à l’air à la couche de découplage 2, de manière à former un système « bi-perméable ».
La couche poreuse est par exemple un feutre comprimé ou bien constituée de flocons de mousse comprimés et agglomérés par des fibres liantes.
La couche poreuse peut présenter par exemple une résistance au passage de l'air comprise entre 500 et 2500 N.s.m -3 .
On décrit enfin un panneau 1 réalisé par un tel procédé, ledit panneau comprenant une couche de découplage 2, ladite couche comprenant :
des flocons 3 de mousse élastiquement compressible,
des fibres liantes 4, lesdites fibres comprenant une âme 9 fusible à haute température et une gaine 10 fusible à température moindre,
lesdits flocons sont liés entre eux par fusion de ladite gaine, de sorte que ladite couche soit sous forme de flocons de mousse agglomérés par lesdites fibres, lesdits flocons occupent entre 80% et 90% en poids de ladite couche, de sorte que lesdites fibres occupent entre 20% et 10% en poids de ladite couche,
ladite couche de découplage présentant au moins une zone rayonnée de rayon compris entre 2 et 10 mm.
Selon une réalisation, la zone rayonnée présente un module de Young en compression inférieur à 150 kPa et une masse volumique inférieure à 300 kg/m 3 .
Selon une réalisation, la couche de découplage 2 présente des zones 18a,18b de différentes densités.
Le filtre Méthoxypropylamino Cyclohexènylidène Ethoxyéthylcyanoacétate est dosé afin de calculer sa solubilité dans les différents solvants et mélanges de solvants. Dans chacune des formules, le filtre est présent à 5 % en excès afin d’effectuer des mesures de solubilité à saturation comparative.
Les solutions sont filtrées sur 0,2 μm avant le dosage. Le dosage est réalisé 72 heures après la préparation des compositions, à température ambiante.
Pour la formule 4, un dosage supplémentaire a été réalisé 2 mois après la préparation de la composition, à température ambiante.
Le dosage est effectué par HPLC / UV dans les conditions suivantes : Chaine Acquity UPLC, colonne BEH Shield RP18 1,7 µm (2,1 x 100 mm) de Waters, éluant gradient d’élution méthanol / eau acidifiée H 3 PO 4 0,1%. L’échantillon est préparé par dilution dans du méthanol.
Les résultats sont détaillés dans le tableau ci-après.
Formule 1 Hors invention Formule 2 Invention Formule 3 Invention Formule 4 Invention Formule 5 Invention 72 heures à Température ambiante 0,056 % 0,34 % 0,26 % 0,99 % 1,38 % 2 mois à Température ambiante / / / 0,91 % /
Les mesures de solubilité montrent que la solubilité aqueuse du filtre Méthoxypropylamino Cyclohexènylidène Ethoxyéthylcyanoacétate (C) est augmentée dans les compositions selon l’invention qui comprennent du nicotinamide et/ou de la caféine, comparée à la formule 1 qui ne comprend pas d’hydrotrope.
Cette solubilité se vérifie dans le temps car elle reste stable deux mois après préparation de la composition, comme le démontre la mesure effectuée sur la composition 4 selon l’invention.
La solubilité en milieu aqueux du composé (C) a également été vérifiée en présence conjointe d’un unique hydrotrope et d’un ou plusieurs solvants organiques, dont la nature et les proportions pondérales sont détaillées dans le tableau 5 ci-après. Les valeurs sont exprimées en pourcentage en poids, par rapport au poids total de la composition.
Les formulations 1A à G ont été préparées selon le mode opératoire suivant:
- Solubiliser le composé 25 dans le propylène carbonate en chauffant à 65°C jusqu’à obtenir un mélange limpide.
- Laisser refroidir jusqu’à environ 45°C puis introduire les autres ingrédients en terminant par l’ajout de l’éthanol.
- Chauffer de nouveau le mélange à 65°C.
- Dans le cas où les hydrotropes ont été ajoutés (exemples 2, 3, 5, 6 et 7), ajouter un vortex jusqu’à obtenir un mélange limpide.
- Laisser à 65°C pendant 1h puis revenir à température ambiante pendant 24h.
- Centrifuger le mélange à 4000 tours/min pendant 10 min pour accélérer la séparation de phase.
Dans l’ensemble des modes de réalisation du module de guidage 5 du flux d’air F illustrés sur les figures 1a, 1b, 5a, 5b et 8a, 8b, la face d’entrée 60 du radiateur basse température 6 est de dimension inférieure à celle de la face d’entrée 71 du premier échangeur de chaleur 7, car les besoins de refroidissement au niveau du radiateur basse température 6 sont généralement plus faibles.
Le premier échangeur de chaleur 7 comporte également au moins une portion dégagée 72 en vis-à-vis direct de l’ouverture d’entrée 14 du conduit 12. La portion dégagée 72 est « dégagée » dans le sens où elle n’est pas recouverte par le radiateur basse température 6, c’est-à-dire que le flux d’air F a directement accès à cette portion dégagée 72 sans passer préalablement à travers le radiateur basse température 6.
Le module de guidage 5 du flux d’air F comporte en outre un dispositif d’obturation 400 mobile entre une position fermée (illustrée par exemple sur les figures 1a, 3c, 5a, 6b et 8a) obturant le conduit 12 du module de guidage 5 et une position ouverte (illustrée par exemple sur les figures 3a et 6a) pour laisser passer le flux d’air F à travers le conduit 12 du module de guidage 5. Le dispositif d’obturation 400 est également configuré pour permettre une position intermédiaire dans laquelle il obstrue uniquement la ou les portions dégagées 72 du premier échangeur de chaleur 7. Cette position intermédiaire du dispositif d’obturation 400 est plus particulièrement illustrée sur les figures 1b, 5b et 8b.
Dans l’ensemble des modes de réalisation décrits par la suite, le radiateur basse température 6 et le premier échangeur de chaleur 7 sont tous les deux disposés en amont du dispositif d’obturation 400 du flux d’air F selon la direction longitudinale X du conduit 12 du module de guidage 5. Dans cette configuration, le flux d’air F est destiné à traverser d’abord ledit radiateur basse température 6 et ledit premier échangeur de chaleur 7 avant d’atteindre le dispositif d’obturation 400. Placer le radiateur basse température 6 et le premier échangeur de chaleur 7 d’un même côté du dispositif d’obturation 400 permet de les agencer suivant des configurations plus favorables en termes d’efficacité de refroidissement. Ces configurations seront décrites plus loin dans la description lors de la présentation des divers modes de réalisations.
Dans le cas où le module de guidage 5 comporte également un deuxième échangeur de chaleur 9, celui-ci est par exemple disposé en aval du dispositif d’obturation 400 du flux d’air F suivant l’axe X. Ainsi, dans l’exemple illustré sur les figures 1a, 1b, 5a, 5b, 8a et 8b les échangeurs de chaleur 7 et 9 sont disposés de part et d’autre du dispositif d’obturation 400.
Divers agencements peuvent être imaginés pour le radiateur basse température 6, le premier échangeur de chaleur 7 et le dispositif d’obturation 400 du flux d’air au sein du module de guidage 5 du flux d’air F. Ainsi, selon un premier mode de réalisation du module de guidage 5 du flux d’air F illustré sur les figures 1a et 1b, le radiateur basse température 6 est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 7 selon la direction longitudinale X du conduit 12 du module de guidage 5 et il recouvre au moins en partie le premier échangeur de chaleur 7. Autrement dit, dans cette configuration spécifique, une grande partie du flux d’air F est destiné à traverser le radiateur basse température 6 avant de traverser le premier échangeur de chaleur 7. Une autre partie du flux d’air F traverse directement la portion dégagée 72 du premier échangeur de chaleur 7 sans passer au préalable par le radiateur basse température 6 lorsque le dispositif d’obturation 400 est dans sa position ouverte.
Dans les divers modes de réalisation décrits par la suite, le dispositif d’obturation 400 comporte au moins un rideau 404, 405 qui est solidaire d’un arbre enrouleur 401, 402 disposé sur un côté du conduit 12 du module de guidage 5.
Le dispositif d’obturation 400 est apte à déplacer ledit au moins un rideau 404, 405 suivant une direction d’ouverture et fermeture, entre une position fermée obturant le conduit 12 et une position ouverte configurée pour laisser passer le flux d’air F à travers le conduit 12 du module de guidage 5.