INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le terme « initiateur » ou « précurseur », au sens de l’invention, peut faire référence à un composé qui peut débuter/initier la polymérisation d’un monomère ou de monomères.
Le terme « polymérisation », au sens de l’invention, peut renvoyer au procédé de transformation d’un monomère ou d’un mélange de monomères en un polymère.
Le terme « monomère », au sens de l’invention, peut faire référence à une molécule qui peut subir une polymérisation.
Aux fins de l’invention, le terme « polymère thermoplastique » peut désigner un polymère qui est généralement solide à température ambiante, qui peut être cristallin, semi-cristallin ou amorphe, et qui ramollit lors d’une hausse de température, en particulier après avoir dépassé sa température de transition vitreuse (Tv), et fluide à une température plus élevée, et/ou pouvant présenter une fusion limpide au passage de sa température dite de fusion (Tf) (lorsqu’il est semi–cristallin), et qui devient à nouveau solide lorsque la température chute en dessous de son point de fusion et en dessous de sa température de transition vitreuse. Ceci s’applique également aux polymères thermoplastiques légèrement réticulés par la présence de monomères ou oligomères multifonctionnels dans la formulation du « sirop » de (méth)acrylate, en pourcentage massique de préférence moins de 10 %, de préférence moins de 5 % et mieux encore moins de 2 %, qui peuvent être thermoformés lorsqu’ils sont chauffés au-dessus de la température de ramollissement.
Le terme « composition thermoplastique » peut faire référence à un sirop thermoplastique ou une résine thermoplastique ou un précurseur de résine thermoplastique.
Le terme « polymère thermodurcissable » peut renvoyer à un matériau plastique qui se transforme de façon irréversible par polymérisation.
Le terme « monomère (méth)acrylique » peut désigner tout type de monomère acrylique et méthacrylique.
Le terme « polymère (méth)acrylique » peut faire référence à un polymère comprenant essentiellement des monomères (méth)acryliques qui représentent au moins 50 % en poids ou plus du polymère (méth)acrylique.
Le procédé selon l’invention établit à cet effet un lien direct entre les vibrations du raffineur et l’énergie spécifique.
Ce lien direct permet d’adapter l’énergie spécifique au cours d’une opération de raffinage, afin de se rapprocher au plus près de l’énergie désirée (courbe Ei de la ). On réduit ainsi la quantité d’énergie globale nécessaire pour raffiner la composition de fibres pour une même durée de raffinage. Autrement dit, on réduit la durée de raffinage pour une même quantité d’énergie utilisée. On peut donc réduire le nombre de paires de disques de raffinage et/ou le nombres de cycles de raffinage.
Plus en détails, comme décrit précédemment, plus le raffinage progresse, et plus la composition fibreuse devient fluide. Ainsi, pour conserver un raffinage efficient, c’est-à-dire une valeur d’énergie spécifique suffisante pour raffiner efficacement les fibres, celle-ci étant généralement réglée sur une consigne, il est nécessaire de rapprocher les disques (d’une même paire) l’un de l’autre, ce qui se traduit par une réduction de l’entrefer.
Le rapprochement des disques conduit ces derniers à entrer en résonnance l’un avec l’autre. Ce phénomène se traduit par une modification du signal de vibration, notamment par une augmentation de l’amplitude des harmoniques d’une fréquence caractéristique du corps et des disques du raffineur.
L’invention exploite ce phénomène de résonnance, en mesurant de manière régulière dans le temps une vibration du raffineur, de préférence en temps réel (en continu), afin de détecter la résonnance. Lorsque la résonnance est atteinte, la consigne d’énergie est abaissée. Les disques sont alors déplacés de manière à s’écarter l’un de l’autre afin que l’énergie mesurée tendent vers, voire atteigne, la nouvelle consigne d’énergie abaissée. On sort ainsi de la zone de résonnance. Il s’agit d’une régulation par le haut.
L’invention propose également une régulation par le bas. Lorsque la vibration du raffineur devient trop basse, cela signifie que les disques sont trop écartés pour fournir à la composition une énergie spécifique optimale. La consigne d’énergie est alors augmentée, ce qui conduit à un rapprochement des disques afin que l’énergie mesurée tendent vers, voire atteigne, la nouvelle consigne augmentée. On se rapproche alors de la zone de résonnance.
La réitération de ces étapes au cours du raffinage conduit à une diminution globale échelonnée et automatique de l’énergie spécifique, et ce, en s’approchant le plus possible de l’énergie désirée (courbe Ei de la ). On optimise donc l’énergie spécifique grâce aux mesures de vibration du raffineur. Bien évidemment, lorsque l’on opère une régulation par le bas, on observe localement une augmentation de l’énergie spécifique, qui résulte de l’augmentation de la consigne d’énergie.
De plus, le profil et la vitesse de déplacement des disques entre deux consignes d’énergie consécutives, jusqu’à leur entrée en résonnance, dépend de la nature de la composition fibreuse, c’est-à-dire de ses propriétés physiques dont sa rhéologie, et de ses propriétés chimiques, c’est-à-dire de la nature des fibres. Or, la nature de la composition fibreuse évolue dans le temps, et notamment entre deux consignes d’énergie consécutives. Par conséquent, le procédé selon l’invention permet d’optimiser l’énergie spécifique en fonction des propriétés physico-chimiques de la composition fibreuse et de leur évolution au cours de l’opération de raffinage, sur la base des vibrations du raffineur, et ce de manière précise et automatique, sans nécessiter le suivi d’un opérateur. La présente invention ne nécessite pas de connaître ou de mesurer la viscosité de la composition fibreuse.
Comme on le verra dans la suite du présent texte, on obtient ainsi des profils d’évolution de l’énergie en fonction du nombre de passage, qui sont différents en fonction de la nature des composition fibreuses raffinées.
A titre informatif, on précise qu’une « vibration » désigne un mouvement d’oscillation mécanique des molécules autour d’une position d’équilibre stable. La mesure des vibrations s’effectue en transformant l’oscillation mécanique en oscillation électrique à l’aide de transducteurs, tels que des capteurs (avantageusement accéléromètres ou microphones) électromagnétiques, électrodynamiques, électrostatiques, ou encore piézoélectriques. Un ou plusieurs capteurs peuvent être utilisés. En cas de pluralité de capteurs, il s’agit avantageusement de capteurs du même type, par exemple des accéléromètres.
Dans la mesure où un son est une vibration mécanique d’un fluide, le terme « vibration » englobe non seulement les ondes qui se propagent dans les éléments constitutifs du raffineur (milieu solide), mais également les ondes qui se propagent dans l’air autour du raffineur (milieu fluide), c’est-à-dire les « ondes sonores », que celles-ci appartiennent au spectre des fréquences audibles, des infrasons, ou des ultrasons.
Selon d’autres aspects, le procédé selon l’invention présente les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon leurs combinaisons techniquement possibles : - le procédé est réitéré au moins une fois depuis l’étape b) après réalisation de l’étape c2) ou de l’étape c4), la consigne d’énergie de raffinage initiale étant remplacée par la consigne inférieure ou supérieure respectivement ; - la caractéristique du signal de vibration comprend une accélération du raffineur ; - l’accélération est mesurée en calculant une moyenne en temps réel d’un nombre paramétrable de valeurs d’accélération mesurées dans un intervalle de temps compris entre 0,5 seconde et 5 secondes, de préférence entre 1 seconde et 3 secondes ; - le nombre paramétrable de valeurs d’accélération est compris entre 10 et 500, de préférence entre 50 et 300, plus préférentiellement entre 100 et 300 ; - la consigne inférieure de l’étape c2) ou la consigne supérieure de l’étape c4) est maintenue constante pendant un intervalle de temps d’au moins 5 secondes, de préférence pendant au moins 10 secondes, plus préférentiellement pendant au moins 20 secondes (avantageusement moins de 60 minutes), quelle que soit la vibration mesurée pendant ledit intervalle de temps.
L’invention se rapporte également à un système de raffinage pour la réalisation du procédé décrit précédemment. Il s’agit donc d’un système de raffinage pour l’optimisation de l’énergie de raffinage fournie par ledit système de raffinage à une composition de fibres pendant une opération de raffinage.
Le système est principalement caractérisé en ce qu’il comprend : - un raffineur muni d’au moins deux disques de raffinage séparés l’un de l’autre par un entrefer ajustable, - un capteur de vibration configuré pour mesurer une vibration du raffineur, et fournir en sortie un signal de vibration correspondant qui dépend de l’entrefer, - un système de contrôle configuré pour recevoir le signal de vibration du capteur de vibration, comparer au moins une caractéristique du signal de vibration à une valeur maximale ou une valeur minimale déterminée, et pour commander le raffineur, selon le procédé décrit précédemment.
Selon d’autres aspects, le système selon l’invention présente les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon leurs combinaisons techniquement possibles : - le capteur de vibration comprend un accéléromètre (ou un microphone), et la caractéristique du signal de vibration comprend une accélération du raffineur mesurée par ledit accéléromètre (ou ledit microphone) ; - le système de contrôle est configuré pour mesurer l’accélération en effectuant la moyenne en temps réel d’un nombre paramétrable de valeurs d’accélération mesurées par l’accéléromètre (ou par le microphone) dans un intervalle de temps compris entre 0,5 seconde et 5 secondes, de préférence entre 1 seconde et 3 secondes ; - le nombre paramétrable de valeurs d’accélération est compris entre 10 et 500, de préférence entre 50 et 300, plus préférentiellement entre 100 et 300 ; - le système de contrôle est configuré pour maintenir constante la consigne inférieure de l’étape c2) ou la consigne supérieure de l’étape c4) pendant un intervalle de temps d’au moins 5 secondes, de préférence pendant au moins 10 secondes, plus préférentiellement pendant au moins 20 secondes (avantageusement moins de 60 minutes), quelle que soit la vibration mesurée pendant ledit intervalle de temps.
DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées suivantes :
est une vue de dessus qui représente un trajet de diffusion parcouru par les préformes dans l'installation de production de la , les préformes parcourant un tronçon tampon final du trajet de diffusion en une durée minimale.
On a représenté schématiquement aux figures 1 et 2 des installations 10 de production en série de récipients 12 en matériau thermoplastique à partir de préformes 14. Ces installations 10 de production représentées aux figures 1 et 2 sont réalisées selon l'état de la technique.
Dans la suite de la description, les préformes 14 se déplacent dans l'installation 10 de production le long d'un itinéraire de production depuis l'amont vers l'aval. Les préformes 14 sont déplacées en file le long de l'itinéraire de production par des moyens de convoyage qui seront détaillés par la suite.
De manière non limitative, les récipients 12 sont ici des bouteilles. Le matériau thermoplastique est ici formé par du polyéthylène téréphtalate, désigné par la suite sous son acronyme "PET".
On a représenté à la un exemple d'une telle préforme 14. La préforme 14 présente un axe "X1" principal représenté verticalement à la . Elle présente un corps 16 cylindrique à paroi 17 tubulaire fermé à l'une de ses extrémités axiales par un fond 18, représentée ici au bas de la figure, et qui est ouvert à son autre extrémité par un col 20, lui aussi tubulaire. A sa base, le col 20 présente ici une collerette 21.
Comme représenté en vue de détail à la , la paroi 17 est délimitée par une face 22 externe et par une face 24 interne. Le col 20 présente généralement sa forme définitive tandis que le corps 16 de la préforme 14 est destiné à subir une déformation relativement importante pour former le récipient 12 final lors d'une étape de formage.
En se reportant aux figures 1 et 2, l'installation 10 de production réalisée selon l'état de la technique comporte une station 26 de chauffage des préformes 14. A titre d'exemple non limitatif, la station 26 de chauffage comporte au moins un tunnel 27 de chauffage dans lequel sont agencés des émetteurs 28 de chauffage émettant un rayonnement électromagnétique chauffant, par exemple un rayonnement infrarouge. Ces émetteurs 28 de chauffage ont pour fonction de chauffer le corps 16 des préformes 14 au-delà d'une température de transition vitreuse pour les rendre suffisamment malléable en vue de leur formage. Le corps 16 des préformes 14 doit cependant demeurer à une température inférieure à une température de cristallisation.
Dans l'exemple représenté à la , les émetteurs 28 de chauffage sont formés par des lampes halogènes. Dans ce cas, la station 26 de chauffage comporte généralement deux tunnels 27 de chauffage pour que les préformes 14 puissent bénéficier d'un temps d'exposition suffisant au rayonnement chauffant.
Le rayonnement chauffant émis par de tels émetteurs 28 de chauffage est généralement absorbé en majorité au niveau de la face 22 externe des préformes 14. De ce fait la face 22 externe est susceptible de surchauffer avant que la paroi 17 n'ait absorbé la quantité de chaleur nécessaire pour que la totalité de la paroi 17 soit chauffée au-delà de la température de transition vitreuse. Les tunnels 27 de chauffage sont donc généralement équipés de moyens 30 de ventilation qui ont pour objectif de refroidir la face 22 externe des préformes 14 pour éviter leur surchauffe, pouvant par exemple aboutir à leur cristallisation. Dans l'exemple représenté à la , les émetteurs 28 de chauffage sont agencés d'un côté du tunnel 27 de chauffage associé tandis que les moyens 30 de ventilation sont agencés sur un côté opposé du tunnel 27 de chauffage.
En variante représentée à la , une telle installation 10 de production réalisée selon l'état de la technique comporte des émetteurs 28 de chauffage formés par des émetteurs laser. Le rayonnement chauffant émis par de tels émetteurs 28 de chauffage pénètre généralement plus profondément dans l'épaisseur de la paroi 17. Il en résulte que les préformes 14 n'ont pas besoin d'une durée d'exposition aussi longue qu'avec des lampes halogènes pour absorber la quantité de chaleur requise pour leur formage. L'installation 10 de production de la comporte donc un unique tunnel 27 de chauffage plus court que la longueur cumulée des deux tunnels 27 de chauffage de l'installation 10 de production représentée à la . En conséquence de cette exposition plus courte, l'installation 10 de production représentée à la ne comporte pas non plus de moyens de ventilation car le risque de surchauffe de la préforme 14 est faible voire nul. Il est donc possible d'agencer des émetteurs 28 de chauffage des deux côté du tunnel 27 de chauffage.
Dans chacune des installations 10 de production représentées aux figures 1 et 2, la station 26 de chauffage comporte aussi un dispositif 32 de convoyage des préformes 14 sur une partie de leur itinéraire. Le dispositif 32 de convoyage est notamment agencé de manière à les faire défiler le long du tunnel 27 de chauffage. Le sens de défilement des préformes 14 est indiqué par les flèches de la .
Le dispositif 32 de convoyage comporte des organes 33 de préhension dont chacun est apte à saisir individuellement une préforme 14, généralement par son col 20. Un tel organe 33 de préhension est par exemple formé par un mandrin qui est inséré à l'intérieur du col 20 de la préforme 14 puis serré par expansion radiale, comme cela est représenté à la . Il existe plusieurs types de dispositifs 32 de convoyage.
Les organes 33 de préhension sont par exemple portés par les maillons d'une chaîne sans fin qui circule autour de deux roues de guidage, dont l'une est motrice. Dans ce cas, tous les organes 33 de préhension circulent simultanément à la même vitesse.
En variante, le dispositif 32 de convoyage est formé, au moins en partie, par un moteur 35 linéaire.
Dans l'exemple représenté à la , l'installation 100 de production ressemble à celle de la . Le dispositif 32 de convoyage de la station 26 de chauffage est formé par un moteur 35 linéaire. Cependant, le tronçon 66B aval du trajet 66 de chauffage aval ne s'étend que sur une petite fraction amont de la portion 46C rectiligne aval, laissant ainsi une longueur suffisante pour le tronçon 70A tampon final entre la fin du trajet 66 de chauffage aval et le point 62 de sortie des préformes 14 vers la roue 64 de transfert. Le transfert des préformes 14 entre la station 26 de chauffage et la station 52 de formage est ici réalisé par une roue 64 de transfert en une durée "Db" dépendante de la cadence "R" de production.
Lors de la mise en œuvre du procédé de conditionnement thermique, en début de production, une consigne de durée "D" de diffusion est sélectionnée par un opérateur. La durée "Da" ajustable est commandée automatiquement par une unité de commande électronique en fonction de la cadence "R" de production sélectionnée pour maintenir la durée "D" de diffusion égale à la consigne indépendamment de la cadence "R" de production.
Ainsi, la consigne de durée "D" de diffusion peut être sélectionnée indépendamment de la cadence "R" de production sélectionnée par un opérateur en début de production.
En outre, l'opérateur peut aussi intervenir en cours de production pour faire varier la cadence "R" de production.
Lorsque le trajet 70 de diffusion comporte au moins un tronçon 70B dépendant, la durée "D" de diffusion est égale à la somme de la durée "Db" dépendante et de la durée "Da" ajustable. La durée "Da" ajustable est donc modifiée pour conserver la durée "D" de diffusion égale à la consigne afin de compenser les variations de durée "Db" dépendante. Ainsi, lorsque la cadence "R" de production augmente, la durée "Da" ajustable est automatiquement allongée de manière à maintenir la durée "D" de diffusion égale à ladite consigne. Au contraire, lorsque la cadence "R" de production est réduite, la durée "Da" ajustable est automatiquement réduite pour que la durée "D" de diffusion demeure égale à ladite consigne.
La durée "Da" ajustable est susceptible d'occuper plusieurs valeurs dans un intervalle délimité par une borne inférieure minimale et par une borne supérieure pour une cadence "R" de production donnée.
En variante, lorsque le trajet 70 de diffusion est formé uniquement d'un tronçon 70A tampon final, la durée "Da" ajustable est égale à la durée "D" de diffusion. Dans ce cas, la durée "Da" ajustable demeure constante indépendamment de la cadence "R" de production pour rester égale à la consigne de durée "D" de diffusion.
On a représenté à la un exemple de fonctionnement de l'installation 100 de production pour une cadence "R" de production donnée, pour laquelle la durée "Da" ajustable correspond à sa borne inférieure. Il s'agit, à titre non limitatif de l'installation 100 de production représentée à la , le fonctionnement étant similaire pour les autres modes de réalisation de l'invention. On observe que cette borne inférieure dépend de la longueur du tronçon 70A tampon final et de la vitesse maximale susceptible d'être atteinte par la préforme 14 en chaque point du tronçon 70A tampon final. Pour cette valeur de la durée "Da" ajustable, les préformes 14 circulent de manière très écartées les unes des autres du fait de l'accélération qu'elles subissent en sortie du trajet 66 de chauffage. La vitesse des préformes 14 sur le tronçon 70A tampon final est indiquée par un vecteur V1, tandis que la vitesse des préformes 14 sortant du trajet 66 de chauffage est indiquée par un vecteur V0. La vitesse V0 est sensiblement inférieure à la vitesse V1 qui correspond ici à la vitesse maximale des navettes 34 le long du tronçon 70A tampon final.
On a représenté à la un exemple de fonctionnement de l'installation 100 de production pour une cadence "R" de production donnée, pour laquelle la durée "Da" ajustable correspond à sa borne supérieure. On observe alors que cette borne supérieure dépend de la longueur du tronçon 70A tampon final et de la cadence "R" de production. Pour cette valeur de la durée "Da" ajustable, les préformes 14 circulent en étant le plus rapprochées possible les unes des autres. Cette borne supérieure dépend de la cadence "R" de production car il faut que les préformes 14 circulent tout de même suffisamment vite pour ne pas qu'une préforme 14 arrivant du trajet 66 de chauffage ne percute les autres. La vitesse des préformes 14 sur le tronçon 70A tampon final est indiquée par le vecteur V1, tandis que la vitesse des préformes 14 sortant du trajet 66 de chauffage est indiquée par le vecteur V0. La vitesse V0 est sensiblement égale à la vitesse V1.
La cadence "R" de production est susceptible d'être commandée entre une cadence "Rmax" maximale et une cadence "Rmin" minimale lors de la production de récipients 12 finaux. Ces limites pour la cadence "R" de production dépendent de très nombreux facteurs différents de la durée "D" de diffusion, notamment de la motorisation des moyens de convoyage, de la puissance des émetteurs 28 de chauffage, de l'opération de formage, etc.
En revanche, comme expliqué précédemment, il est possible de jouer sur la longueur du tronçon 70A tampon final et/ou sur la vitesse maximale des préformes 14 sur le tronçon 70A tampon final pour obtenir un intervalle de durée "Da" ajustable suffisamment étendu pour que la durée "D" de diffusion puisse demeurer constante pour toutes les cadences "R" de production comprises entre la cadence "Rmin" minimale et la cadence "Rmax" maximale. La longueur du tronçon 70A tampon final et/ou la vitesse maximale des préformes 14 sur le tronçon 70A tampon final sont ainsi déterminés de manière que la durée "Da" ajustable puisse être commandée afin qu'au moins une valeur de durée "D" de diffusion, de préférence un intervalle de valeurs de durée "D" de diffusion, demeure constante pour toute cadence "R" de production comprise entre la cadence "Rmax" maximale et la cadence "Rmin" minimale.
Par exemple, la vitesse de circulation maximale des préformes sur le tronçon 70A tampon final est d'environ 5 m/s.
La longueur du tronçon 70A tampon final est par exemple comprise entre 0,8 m et 6,8 m.
La durée "D" de diffusion est par exemple comprise entre 2,06 s et 9,14 s.
Comme expliqué précédemment, pour pouvoir obtenir des récipients 12 finaux de même qualité, il est préférable que toutes les préformes 14 présente une répartition de température identique au moment de leur formage. La durée "Da" ajustable est donc commandée de manière que la durée "D" de diffusion soit identique pour chaque préforme 14.
Dans les installations 100 de production représentés aux figures 9 à 11, les préformes 14 sortent une par une du trajet 66 de chauffage à la cadence "R" de production et elles sont transférées successivement une par une dans la station 52 de formage avec ladite cadence "R" de production pendant l'étape "E3" de transfert lorsqu'elles arrivent au point 58 de chargement. Les préformes 14 sortent une par une du trajet 66 de chauffage à ladite cadence "R" de production. Ainsi, toutes les préformes 14 se déplacent le long du tronçon 70A tampon final avec un profil de vitesses identique. Cela signifie qu'en chaque point du trajet 70 de diffusion, notamment du tronçon 70A tampon final, toutes les préformes 14 présentent une même vitesse de déplacement.
L’utilisation des alliages de titane est connue pour la fabrication de disques de compresseur, d’aubes de compresseur, de rouets de compresseur ou de tuyères de turbomachine.