INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
On peut définir les termes incorporabilité maximum, maximum d’incorporation, taux d’incorporation maximum comme étant équivalents et se rapportant à la capacité d’une matrice selon l’invention à incorporer des actifs. Il faut comprendre à cela une notion de maximum atteignable.
Un but de l’invention est ainsi de fournir un procédé d’incorporation d’un actif dans une matrice polymère au moyen d’un gaz qui n’est pas dans un état de fluide supercritique permettant d’améliorer le maximum d’incorporation d’un polymère ou d’accélérer le processus d’incorporation ou de rendre l’incorporation possible. L’invention a aussi pour objet le produit obtenu par ce procédé et l’utilisation d’un gaz pour améliorer le taux d’incorporation d’une matrice polymère. Les conditions supercritiques d’un fluide ou d’un gaz sont bien connues de l’homme de l’art et sont définis par des couples précis de température et de pression. Elles correspondent, notamment pour le dioxyde de carbone, au couple précis température / pression de 31°C / 73 Bar, soit des conditions de pression très élevées. Pour l’azote, les conditions supercritiques correspondent à un couple précis température / pression de -147°C / 34 bar, soit des températures extrêmes. Par gaz à l’état non supercritique, utilisable selon l’invention, on entend donc un gaz dont les couples de valeurs de température et pression utilisés sont inférieurs, en dessous des seuils desdits couples de valeurs connus de l’homme de l’art définissant leur point critique.
La demanderesse a pu mettre au point un procédé dans lequel les étapes d’imprégnation de la matrice polymère au moyen d’un gaz qui n’est pas dans un état de fluide supercritique et l’étape d’incorporation de l’actif au sein de la matrice polymère sont séparées. Par ailleurs, l’utilisation d’un gaz à l’état non supercritique est un avantage non négligeable quant à la facilité de réalisation du procédé.
Le procédé selon l’invention permet d’une part l’obtention d’une matrice polymère qui détient une meilleure capacité d’incorporation d’actif, et d’autre part, que ladite matrice polymère conserve sa capacité d’incorporation même après stockage. Il y a ainsi une augmentation effective et durable dans le temps de l’augmentation de la capacité d’incorporation grâce au procédé selon l’invention. La demanderesse propose donc par la présente invention, de répondre à ces problématiques en améliorant le taux d’incorporation maximum d’actifs dans une matrice polymère, ou d’accélérer son incorporation, ou de rendre l’incorporation possible, et cela sur plusieurs types de polymères grâce à un traitement préalable des polymères avec un gaz à l’état non supercritique.
Dans la suite de la présente description, il sera entendu que le terme « polymère » se rapportera aux polymères d’intérêts cités précédemment, à savoir les thermoplastiques de manière indifférenciée.
Le procédé d’incorporation d’actif dans une matrice polymère au moyen d’un gaz selon l’invention comprend les étapes suivantes : Imprégnation d’un polymère à l’aide d’un gaz à l’état non supercritique, Incorporation de l’actif.
Dans la suite de la présente description, il est entendu que, par « imprégnation », on entend l’étape d’imprégnation d’un polymère à l’aide d’un fluide, préférentiellement un gaz, à l’état non supercritique ; par incorporation, on entend l’étape d’incorporation d’un actif au sein de la matrice polymère.
Les polymères constituant la matrice solide sont choisis parmi les polymères thermoplastiques non biodégradables, choisis dans le groupe formé par : Les polyoléfines et leurs dérivés choisis parmi les polyéthylènes (PE), les polypropylènes (PP), les copolymères d’éthylène et d’acétate de vinyle (EVA), les éthylènebutyl acrylates, Les polyamides, les copolyamides et leurs dérivés. Les autres polymères vinyliques tels que le poly (chlorure de vinyl (PVC) ou les styréniques et leurs dérivés choisis parmi les copolymères polystyrène-poly(éthylène-butylène)-polystyrènes (SEBS), les copolymères polystyrène-polyisoprène-polystyrène (SIS), les copolymères polystyrène- polybutadiène-polystyrènes (SBS). Les autres élastomères thermoplastiques tels que les polyuréthane thermoplastiques (TPU), éthers bloc amides (PEBA), les éthylène -propylène-diène (EPDM) ou leurs dérivés (PP/EPDM). Les polyesters tels que le polytéréphtélate d’éthylène (PET), polytéréphatlate de butylène (PBT) ou le polytéréphtalate de triméthylène (PTT).
Alternativement, le polymère constituant la matrice solide est un polymère thermoplastique biosourcé et/ou biodégradable qui peut être : un polyester ou copolyester, choisi parmi les polycaprolactones, les polylactides (PLA), les polyesteramides, les copolyesters aliphatiques et aromatiques, un agropolymère choisi parmi les polysaccharides, l’amidon et ses dérivés, les composés cellulosiques et leurs dérivés, les dérivés des protéines de lait ou un mélange de tous ces polymères.
les polymères issus d’une synthèse microbienne tels que les polyhydroxyalcanoates (PHA), le poly(β-hydroxybutyrate) (PHB) ou tous leurs dérivés.
Dans une variante préférée, les polymères susceptibles d’être utilisés en tant que matrice dans l’invention sont préférentiellement choisis parmi les éthylène-acétate de vinyle (EVA), les polyamides, les bioplastiques ou les thermoplastiques biosourcés, les polyéthers block amide (PEBA), les polypropylènes (PP), les polyéthylènes (PE), les polyuréthanes thermoplastiques (TPU), les polychlorures de vinyles (PVC), les polystyrènes tels que les polystyrène-b-polybutadiène-b-polystyrène (SEBS) ou les polystyrène-b-polyisoprène-b-polystyrène (SIS), les polyesters, les acides polylactiques (PLA) ou encore les polymères biodégradables, les agropolymères et leurs dérivés.
Les actifs utilisés pour l’invention sont des actifs liquides. De manière préférentielle, les actifs sont de nature lipophile.
Par actifs lipophiles, on entend que les actifs puissent avoir été préalablement solubilisés dans une phase grasse ou huileuse, ou encore que ces derniers aient une affinité avec les phases grasses ou huileuses.
Les actifs susceptibles d’être incorporés au sein de la matrice polymère selon le procédé de l’invention peuvent être choisis parmi des actifs connus de l’homme du métier tels que des actifs pharmaceutiques, des insecticides ou répulsifs, des antiparasitaires, des anti-douleurs, des huiles essentielles, des plastifiants ou leur mélange.
Les actifs pharmaceutiques peuvent être choisis parmi les actifs connus de l’homme du métier utilisable dans le domaine vétérinaire.
Les insecticides ou répulsifs peuvent être choisis parmi le pyrèthre végétal, les pyréthrinoïdes, les pyréthrines et leurs dérivés, les carbamates, les formamidines, les esters carboxyliques, le N,N-diéthyl-3-méthylbenzamide (DEET), l’icaridine, les phénylpyrazoles, les composés organophosphorés, les composés organohalogénés, les néonicotinoïdes, les avermectines et leurs dérivés, les spinosynes, la nootkatone et ses dérivés, les isoxazolines ou leur mélange.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme « périphérie » en ce qui concerne le crantage de la pièce intermédiaire ne s’entend pas nécessairement comme un crantage sur la tranche, le champ ou sur l’extrémité radiale de ladite pièce intermédiaire. Il s’agira de la zone élargie à proximité de la bordure de la pièce intermédiaire en opposition avec la zone centrale dans laquelle se situent les ouvertures. Le crantage pouvant par exemple être compris entre les ouvertures et la tranche de ladite pièce intermédiaire. Plus généralement, un crantage situé en périphérie, signifie qu’il est contenu dans une zone s’étendant depuis le pourtour externe et jusqu’à une zone située à 1/3 du rayon de la pièce intermédiaire.
L’invention concerne un dispositif de vannes 1 configuré pour permettre de faire varier le volume d’écoulement d’au moins un fluide, de préférence de deux fluides entrant et de permettre leur mélange et leur restitution. Le dispositif 1 selon la présente invention comprend une pièce intermédiaire 13 configurée pour être entraînée en rotation selon un axe de rotation X 13 . La pièce intermédiaire 13 permettant de sélectivement faire varier le volume d’écoulement de l’au moins un fluide entrant. De préférence, selon le mode de réalisation avec deux fluides entrants, la pièce intermédiaire 13 permet, selon sa position angulaire de faire varier le volume d’écoulements des fluides respectifs. Ainsi, il est possible de jouer sur la répartition des fluides entrants selon une proportion choisie.
La présente invention permet donc préférentiellement de maîtriser le mélange d’un premier fluide et d’un deuxième fluide mélangés en un seul fluide dans un circuit hydraulique de manière continue.
De par son architecture structurelle, le dispositif de vanne est configuré de sorte que la forme du disque et le système d’étanchéité permettent proportionnellement une adaptation aux besoins de démultiplication du moteur. Ainsi, plus la section de passage est grande et plus le disque est grand et alors plus la démultiplication est grande.
Comme illustré sur les modes de réalisation non limitatifs des figures, le dispositif comprend une pièce intermédiaire configurée pour être entraînée en rotation selon un axe de rotation X 1 3 .
Le dispositif de vanne 1 comprend au moins une première entrée 111a, une deuxième entrée 111b et une première sortie 112. Selon un exemple, le dispositif 1 est ainsi configuré pour réguler un écoulement fluidique entre les entrées et les sorties par l’intermédiaire des ouvertures 132a, 132b de la pièce intermédiaire 13. L’entraînement de la pièce intermédiaire 13 s’effectuant par une motorisation externe désaxée.
Comme illustré aux figures 1 à 5, et selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de vannes 1 comprend un corps principal 11. Le corps principal 11 comprend une portion d’entrée 11a et une portion de sortie 11b. La portion d’entrée 11a et la portion de sortie 11b sont configurées pour s’assembler solidairement l’une avec l’autre. La portion d’entrée 11a comprend une première entrée 111a et une deuxième entrée 111b. La portion de sortie 11b comprend une première sortie 112 de sorte que le liquide entrant par les entrées respectives 111a et 111b soit restitué sous forme de mélange par la première sortie 112. Selon un mode de réalisation alternatif non illustré, le dispositif comprend au moins deux sorties 112 et/ou au moins deux entrées 111a, 111b.
L’assemblage des première 11a et deuxième 11b portions s’effectue par exemple par l’intermédiaire d’éléments de boulonnerie 16. De préférence les éléments de boulonnerie 16 sont répartis en périphérie de l’au moins une des deux portions parmi la portion d’entrée 11a et la portion de sortie 11b.
Selon ce mode de réalisation, la portion d’entrée 11a comprend deux entrées 111a, 111b dirigées selon des directions adjacentes, et configurées pour permettre un raccordement à deux sources distinctes, par exemple par l’intermédiaire de connecteurs fluidiques, possiblement distincts. De manière préférée, les entrées 111a, 111b sont dirigées selon une direction parallèle à un axe principal d’écoulement des fluides X 11 , sensiblement parallèle à la direction selon laquelle la première sortie 112 est dirigée.
La présente invention permet ainsi dans un même temps de faire varier le volume d’écoulement d’un fluide entre au moins une entrée et au moins une sortie tout en offrant de faibles pertes de charges.
Comme illustré à la et selon le même exemple, la pièce intermédiaire 13 est positionnée par l’intermédiaire d’un joint d’étanchéité 141b, au contact de la portion de sortie 11b. De préférence, la pièce intermédiaire 13 est positionnée dans un renfoncement de la portion de sortie 11b. Ainsi, la pièce intermédiaire 13 est avantageusement centrée dans le fond dudit renfoncement. Le renfoncement du corps principal 11 est avantageusement configuré de sorte à permettre un guidage en rotation de la pièce intermédiaire 13.
Selon un mode de réalisation préféré par la présente invention, la pièce intermédiaire 13 est simultanément positionnée dans un renfoncement de la portion de sortie 11b et dans un renfoncement de la portion d’entrée 11a. Ainsi, la pièce intermédiaire est positionnée tel un filtre entre la portion d’entrée 11a et la portion sortie 11b.
Avantageusement, le dispositif 1 comprend une pièce d'entraînement 12. La pièce d’entraînement 12 est déportée relativement à l’axe de rotation X 13 . Ainsi, le pignon cranté 121 est positionné en périphérie de la pièce intermédiaire 13. Le pignon cranté 121 étant configuré pour coopérer par engrènement avec un crantage 131 de la pièce intermédiaire 13 de sorte à ce que la rotation de la pièce d'entraînement 12 selon l’axe moteur X 12 entraîne la rotation de la pièce intermédiaire 13 selon l’axe de rotation X 13 . De manière préférée, au moins deux axes parmi l’axe moteur X 12 , l’axe de rotation X 13 et l’axe principal d’écoulement des fluides X 11 sont sensiblement parallèles entre eux.
Ainsi, la réduction du couple moteur lié à un entraînement en périphérie plutôt qu’au niveau de l’axe de rotation X 13 permet notamment l’usage d’un plus petit moteur à moindre consommation en énergie. De plus cela renforce la limitation de la perte de charge.
Selon un exemple, la pièce d’entraînement 12 est entraînée en rotation selon l’axe moteur X 12 , par l’intermédiaire d’un arbre moteur 2 relié à un moteur, de préférence un moteur pas à pas.
Selon un exemple, une alimentation électrique permet le pilotage du moteur de sorte à modifier la position angulaire de la pièce intermédiaire. Néanmoins, aucune consommation électrique n’est nécessaire lorsque la pièce intermédiaire est dans une position angulaire fixe. En cas de changement de consigne, le moteur entraîne alors l’arbre de d’entraînement de sorte à permettre la rotation de la pièce intermédiaire jusqu’à une position angulaire souhaitée.
Dans un mode de réalisation, le fluide non supercritique est un gaz à l’état non-supercritique, préférentiellement du dioxyde de carbone (CO 2 ) ou du diazote (N 2 ) à l’état non-supercritique. En effet, la demanderesse n’exploite pas la capacité de ces gaz à l’état supercritique, à savoir leur propriété de solvant, étant donné que cette étape d’imprégnation selon la présente invention ne sert pas à solubiliser l’actif. De plus, cet effet solvant du fluide supercritique sur l’actif ne serait obtenu que dans un procédé où l’imprégnation serait simultanée à l’incorporation or la demanderesse a constaté que l’imprégnation en simultanée de l’incorporation d’actifs liquide dans la matrice ne parvenait pas à résoudre le problème posé dans la présente invention. Dans le procédé selon l’invention, l’amélioration de l’incorporation de l’actif dans la matrice nécessite d’effectuer l’imprégnation dans une étape en amont de l’incorporation, et dans des valeurs de température et de pression du gaz en dessous de celles connues de l’état supercritique.
Au cours de cette étape d’imprégnation, les polymères sont placés dans un réacteur hermétique et résistant à la pression équipé d’une bride d’ouverture. Cette bride d’ouverture est elle-même connectée à une soupape d’admission de gaz permettant de gérer les entrées de gaz au sein du réacteur. L’ensemble du montage est alors relié à une source de gaz et comporte les moyens de contrôles de pression, de température et d’évaluation d’autres variables physico-chimiques nécessaire connues de l’homme du métier.
Les polymères utilisés au cours de l’étape d’imprégnation dans l’invention sont sous forme de granulés, de billes, de poudres ou encore toutes formes connues de l’homme du métier propice à une agitation dans une cuve à incorporation. L’imprégnation selon le procédé de l’invention ne se fait pas sur des pièces moulées ou déjà formées. A ce titre, il convient également d’exclure toute forme de soufflage de la matière avec le gaz de l’étape d’imprégnation, il n’y a donc pas d’agent gonflant volatil et l’invention n’a pas non plus pour but de faire mousser la matrice.
Une fois le polymère mis en place dans le réacteur, il s’agit alors de mettre sous pression ce dernier. L’étape d’imprégnation se déroule ainsi en présence d’un gaz sous pression.
La demanderesse a pu déterminer que l’amélioration du taux d’incorporation de la matrice et que les modifications engendrées par le fluide non-supercritique étaient obtenues à partir d’une pression équivalente à 5 bar.
Une gamme de pression dans laquelle le gaz permettait d’augmenter le maximum d’incorporation dans la matrice a ainsi pu être évaluée. De manière inattendue, la demanderesse a pu mettre en évidence qu’en exerçant une pression comprise entre 5 et 50 bar, le maximum d’incorporation du polymère augmentait en fonction de la pression. Au-delà de 50 bar l’effet sur l’incorporation semble atteindre un plateau et n’est plus significatif alors qu’en dessous de 5 bar les changements sur l’incorporation ne sont pas décelables.
Dans un mode de réalisation, les plages de pression susceptibles d’être utilisées lors de l’étape d’imprégnation du procédé peuvent être comprises entre 5 et 50 bar, préférentiellement entre 25 et 35 bar, plus préférentiellement à la pression de 30 bar.
Un autre facteur important de l’étape d’imprégnation à combiner avec la pression est celui de la température. En effet, la demanderesse a pu montrer que le maximum d’incorporation obtenu pour une même matrice à la même pression pouvait varier en fonction de la température de mise sous gaz. Cette température de mise sous gaz peut se définir comme la température à laquelle on place la matrice en présence de gaz dans le réacteur. On entend par ailleurs que les températures de mises sous gaz ou de mises sous pression se définissent comme la température appliquée à l’ensemble du système formé par la matrice polymère et le gaz au sein du réacteur.
Dans le cadre des polymères et des thermoplastiques de l’invention, on pourrait penser que plus la température est élevée plus le réseau polymérique aurait tendance à se détendre et à laisser plus d’espaces ou de cavitations. Les espaces ainsi créés pourraient alors permettre une meilleure incorporation à la suite de l’étape d’imprégnation.
Or, de manière surprenante, dans le procédé selon l’invention, la demanderesse a pu démontrer que les températures de mises en pression devaient être des températures relativement basses pour un polymère. En effet, les températures susceptibles d’être employées lors de l’étape d’imprégnation du procédé sont comprises entre 15 et 50°C, préférentiellement entre 20°C et 30°C, les meilleurs résultats étant obtenus à 25°C. Par conséquent, l’effet de la température de mise sous pression sur le taux d’incorporation maximum de la matrice est d’autant plus conséquent que ladite température est basse.
En ce qui concerne la durée d’imprégnation, nonobstant le temps nécessaire pour la montée en pression du système, cette dernière est fonction inverse de la pression appliquée. En effet, plus la pression appliquée au système sera forte, plus le temps d’imprégnation du polymère avec le fluide non-supercritique sera court et réciproquement.
Pour une plage de pression comprise entre 5 et 50 bar, le temps d’imprégnation peut être compris respectivement entre 150 min et 5 min.
La deuxième étape du procédé est une étape d’incorporation de la matrice polymère. On peut alors considérer l’imprégnation comme une étape de pré-traitement de la matrice avant son incorporation.
Lors de l’étape d’incorporation, la matrice imprégnée est disposée dans une cuve agitante disposant d’un moyen de chauffe connu de l’homme du métier. De manière surprenante, la demanderesse a constaté que le taux d’incorporation de la matrice préalablement imprégnée était toujours plus élevé que cette même matrice non imprégnée, et cela indépendamment de la température d’incorporation.
A la fin de cette étape d’incorporation, la matrice peut être définie comme une matrice incorporée, ou chargée en actifs, prête à une mise en forme selon des techniques connues de la plasturgie.
Les températures d’incorporation sont dépendantes de la nature des polymères, et plus particulièrement des couples actifs-matrices, mais il convient pour les polymères de l’invention de travailler à une température d’incorporation supérieure à la T g mais néanmoins inférieure à la température de fusion du polymère.
La pièce intermédiaire 13 présente au moins une ouverture 132a, 132b. Comme illustré à la elle peut présenter deux ouvertures 132a, 132b configurées pour laisser passer le fluide issu de la première entrée 111a et issu de la deuxième entrée 111b jusqu’à la sortie 112. La portion de sortie 11b présente, quant à elle, deux orifices de sortie 112’. En projection sur un plan transverse P 13 , perpendiculaire à l’axe de rotation X 13, les ouvertures 132a, 132b communiquent avec les orifices de sorties 112’ à travers une section libre de passage 132’ formée par les ouvertures 132a, 132b et apte à permettre le passage du fluide vers la première sortie 112. Le plan transverse P 13 est illustré sur les figures 3, 4 et 8.
Selon un mode de réalisation particulier, la pièce intermédiaire 13 est un disque dont le diamètre est sensiblement égal compris entre 40 mm et 60 mm et de préférence est égale à 50 mm.
Les ouvertures 132a, 132b sont avantageusement situées dans une portion centrale de la pièce intermédiaire 13. Au moins une ouverture 132a, 132b est située entre l’axe de rotation X 13 et le crantage 131.
Selon un mode de réalisation préféré par la présente invention, la pièce intermédiaire 13 comprend deux ouvertures 132, de préférences les deux ouvertures 132a, 132b sont symétriques selon un plan comprenant l’axe de rotation X 13 .
Comme illustré aux figures 4 et 5 et selon un mode de réalisation préféré, le dispositif 1 comprend un système d’étanchéité 14. Le système d’étanchéité 14 comprend au moins un joint d’étanchéité 141a, 141b. Selon un mode de réalisation préféré par la présente invention, le système d’étanchéité 14 comprend deux joints d’étanchéité 141a, 141b.
Chaque joint d’étanchéité 141a, 141b présente un pourtour fermé et est disposé au contact du corps principal 11 et de la pièce intermédiaire 13.
Selon un exemple, le joint d’étanchéité 141a, 141b présente une face intérieure 1411 au contact de la pièce intermédiaire 13 et une face extérieure 1412 au contact du corps principal 11. Chacune des faces pouvant s’étendre principalement selon des plans parallèles au plan transverse. Ces faces sont illustrées en .
Il s’agit de préférence, de joints à lèvres ou bien de joints toriques.
Ainsi, le système d’étanchéité 14 couplé à la pièce intermédiaire 13, assure une étanchéité parfaite avec la motorisation externe.
Comme illustré à la , le corps principal 11 et la pièce intermédiaire 13 forment avec l’au moins un joint d’étanchéité 141a, 141b une chambre 15 de sorte que l’axe de rotation X 13 traverse la chambre 15.
Le dispositif 1 est configuré de sorte que l’au moins une ouverture 132a, 132b soit située à l’intérieur de la chambre 15, quelle que soit la position angulaire de la pièce intermédiaire 13.
Le crantage 131 et le pignon cranté 121 sont situés à l’extérieur de la chambre 15, de sorte à ce que le fluide entrant dans la chambre 15 depuis l’au moins une première entrée 111a s’échappe de la chambre 15 par l’au moins une première sortie 112 uniquement.
Selon un mode de réalisation particulier, le système d’étanchéité 14 comprend un premier joint d’étanchéité 141a présentant un pourtour fermé et disposé au contact de la portion d’entrée 11a et de la pièce intermédiaire 13. Avantageusement le joint d’étanchéité 141a est fixé solidairement à la portion d’entrée 11a.
Le système d’étanchéité 14 comprend de préférence un deuxième joint d’étanchéité 141b présentant un pourtour fermé et disposé au contact de la portion de sortie 11b et de la pièce intermédiaire 13.
Avantageusement le dispositif comprend deux joints d’étanchéité 141a et 141b et est configuré de sorte qu’ils soient fixés respectivement à la portion d’entrée 11a et à la portion de sortie 11b.