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Procédé de traitement continu
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention :
La présente invention concerne un procédé pour traiter une matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'aide d'un agent de traitement d'une manière continue. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé qui comprend la mise en contact de la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins avec un agent de traitement tandis que la matière est transférée en phase dense dans un récipient et le chauffage de la matière mise au contact de l'agent de traitement dans le récipient, si la chose est nécessaire.
Généralités :
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Des matières ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins sont d'usage courant comme charges ou agents de renforcement pour améliorer les propriétés physiques de compositions telles que les caoutchoucs, les revêtements, les adhésifs, les peintures et les produits d'obturation. Des exemples de ces matières sont notamment, mais non limitativement, les fumées de silice, les silices précipitées, les fumées d'alumine, les noirs de carbone et les aérogels.
Il est souvent souhaitable de traiter ces matières ayant une masse volumique apparente de 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins aux fins de modifier leurs propriétés pour les rendre plus adaptées à une application particulière. Des agents de traitement généralement connus sont notamment, mais non limitativement, des liquides, des vapeurs, des liquides atomisés, des solides particu-
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laires, etc. En règle générale, les matières ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins sont traitées à l'aide d'un agent de traitement dans un rapport d'environ 1 à 5 parties en poids de matière pour 1 partie en poids d'agent de traitement.
Par exemple, pour de nombreuses applications, il est souhaitable d'utiliser une charge ou un agent de renforcement hydrophobe. Par conséquent, si la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins est normalement hydrophile, elle doit subir un traitement la rendant hydrophobe. Comme déjà exposé, des matières
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généralement hydrophiles ayant une masse volumique apparente de 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins sont traitées à l'aide d'agents de traitement les rendant hydrophobes. Des exemples de ces agents de traitement sont notamment, mais non limitativement, les huiles de silicone, les huiles de silane, les huiles de diméthylsiloxane et les vapeurs de fluorure d'hydrogène.
En règle générale, environ 1 à 5 parties en poids de la matière ayant une masse volumique apparente de 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) sinon moins sont traitées au moyen de l partie en poids de l'agent de traitement. Par exemple, dans une forme de réalisation de la présente invention pour le traitement de la fumée de silice à l'aide d'une huile de silane, environ 2 à 5 parties en poids de la fumée de silice sont traitées au moyen de 1 partie en poids d'huile de silane.
Comme déjà indiqué, un exemple d'une matière ayant une masse volumique apparente de 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins est la fumée de silice.
Cette matière, dite aussi silice pyrogénée, est un
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agent de renforcement ou charge bien connu d'usage courant pour améliorer les propriétés physiques de compositions, notamment les caoutchoucs de silicone, les revêtements, les adhésifs et les agents d'obturation. La fumée de silice comprend fondamentalement des particules de dioxyde de silicium finement divi-
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sées et a en règle générale une masse volumique apparente d'environ 80 kg/m3 (5 livres par pied cube) ou moins et une surface spécifique se situant en général entre environ 50 et 400 m2/g.
Un autre exemple d'une matière ayant une masse volumique apparente de 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins est la silice précipitée. La silice précipitée est aussi un agent de renforcement ou charge bien connu d'usage courant pour améliorer les propriétés physiques de compositions, notamment les caoutchoucs de silicone, les revêtements, les adhésifs et les agents d'obturation. La silice précipitée comprend fondamentalement des particules de dioxyde de silicium finement divisées et a en règle générale une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins. Pour certaines applications, il est souhaitable d'utiliser des fumées de silice hydrophobes.
En général, la fumée de silice hydrophile est rendue hydrophobe par traitement de la fumée de silice hydrophile à l'aide d'un agent de traitement. Par exemple, le brevet EUA n 4.307. 023 d'Ettlinger et al. décrit le traitement d'une fumée de silice au moyen de composés organosiliciques tels que des huiles de silicone pour rendre la fumée de silice hydrophobe et le brevet EUA n 4.054. 689 de Calvin décrit le traitement d'une fumée de silice au moyen de vapeurs de fluorure d'hydrogène pour rendre la fumée de silice hydrophobe.
Un chauffage peut être nécessaire pour faciliter la
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réaction entre la fumée de silice et l'agent de traitement.
En règle générale, la fumée de silice est traitée suivant un procédé à marche discontinue dans un récipient en remplissant ce récipient avec la fumée de silice, puis en mettant la fumée de silice en contact avec un agent de traitement. Ce procédé est décrit dans le brevet EUA n 4.307. 023. Des moyens de mélange mécanique peuvent être mis en oeuvre pour mélanger la fumée de silice avec l'agent de traitement. Le récipient peut aussi être chauffé pendant cette opération. Un procédé semblable est exposé aussi dans le brevet EUA n 4.780. 108 de Razzano, qui décrit l'introduction d'une matière à faible masse volumique apparente dans un récipient de mélange, puis la pulvérisation d'un agent de traitement sur la matière tandis que celle-ci est mélangée par turbulence.
Un procédé à marche discontinue est décrit aussi dans le brevet n 4. 054. 689, mais dans le procédé décrit dans ce dernier brevet EUA, l'agent de traitement peut être introduit dans le récipient avant la fumée de silice.
Toutefois, ces procédés pour traiter une matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'aide d'un agent de traitement par mise en contact de la matière avec l'agent de traitement dans un récipient exposent à de nombreux inconvénients. Premièrement, ces procédés ne sont pas continus. Pour maintenir le rapport souhaité de la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'agent de traitement, une quantité fixe de l'un et l'autre doit être introduite dans le récipient. Ensuite, le produit final doit être complètement retiré du récipient et celui-ci doit être
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nettoyé.
Par après, l'opération est recommencée avec une nouvelle quantité de la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins et de l'agent de traitement.
Un autre inconvénient des procédés généralement appliqués est que les dispositifs pour introduire l'agent de traitement dans le récipient se colmatent fréquemment. Par exemple, l'agent de traitement est généralement introduit dans le récipient par des dispositifs d'injection ou autres orifices à l'extrémité d'un ou plusieurs tubes. Ces dispositifs d'injection ou orifices peuvent être obstrués par la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins et nécessitent donc de fréquents nettoyages.
De surcroît, du fait que les procédés généralement connus sont des procédés à marche discontinue, l'agent de traitement tend à s'agglutiner dans le récipient ou à se collecter dans le dispositif d'injection ou orifice. Le dispositif d'injection ou orifice et le récipient doivent donc subir l'un et l'autre un nettoyage éliminant les agglutinats d'agent de traitement et l'agent de traitement collecté.
En outre, si le récipient est chauffé, les agglutinats d'agent de traitement et/ou l'agent de traitement collecté sur le bec ou orifice peuvent provoquer des incendies dans le récipient. Ces incendies peuvent se produire aussi si un excès d'agent de traitement n'est pas soigneusement éliminé du récipient par nettoyage.
Une autre difficulté du traitement d'une matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'aide d'un agent de traitement en mettant cette matière en
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contact avec l'agent de traitement dans un récipient est d'assurer que toute la matière est mise en contact avec l'agent de traitement. Comme déjà exposé, des moyens mécaniques sont souvent utilisés pour tenter de mettre toute la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins en contact intime avec l'agent de traitement.
Toutefois, en raison de sa masse volumique, une matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins est difficile à déplacer et/ou agiter avec des moyens mécaniques. Par conséquent, la matière se trouvant plus près de l'endroit où l'agent de traitement est ajouté tend à être mise en contact avec une trop grande quantité de l'agent de traitement. Réciproquement, la matière se trouvant plus à l'écart de l'endroit où l'agent de traitement est ajouté tend à être mise en contact avec une quantité trop faible de l'agent de traitement.
Tant la matière"trop mise en contact"que la matière non mise en contact font baisser la qualité du produit final.
Par conséquent, un but de la présente invention est de surmonter les inconvénients des procédés
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connus pour traiter une matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'aide d'un agent de traitement.
Un autre but de la présente invention est de procurer un procédé continu pour traiter une matière
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ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'aide d'un agent de traitement.
Un autre but de la présente invention est de procurer un procédé pour traiter une matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 li- vres par pied cube) ou moins à l'aide d'un agent de
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traitement, qui réduit sensiblement les risques d'incendie.
Un autre but de la présente invention est de procurer un procédé pour traiter une matière ayant
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une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'aide d'un agent de traitement, suivant lequel la matière est mise en contact de façon uniforme et intime avec l'agent de traitement.
Un autre but de la présente invention est de procurer un procédé pour traiter une matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'aide d'un agent de traitement, qui ne nécessite pas le nettoyage fréquent du dispositif de traitement.
D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-après.
APERCU DE L'INVENTION
Suivant la présente invention, une matière
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ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins est traitée à l'aide d'un agent de traitement en mettant la matière en contact avec l'agent de traitement d'une manière continue tandis que la matière est transférée en phase dense entre un réservoir et un récipient. La matière mise en contact peut être chauffée dans le récipient, si la chose est nécessaire.
Un avantage majeur de la présente invention est que la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins peut être traitée en marche continue à l'aide de l'agent de traitement.
Un autre avantage de la présente invention est que le risque d'incendie dans le récipient est
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considérablement réduit.
Un autre avantage de la présente invention
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est que la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins est mise en contact de façon régulière et uniforme avec l'agent de traitement.
Un autre avantage de la présente invention est que le récipient nécessite des nettoyages moins fréquents que dans les procédés de traitement appliqués jusqu'à présent.
D'autres avantages de la présente invention ressortiront de la description plus détaillée qui en est donnée ci-après.
BREVE DESCRIPTION DU DESSIN
Fig. 1 est un schéma d'une forme de réalisation de la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Une forme de réalisation de la présente invention est illustrée à la Fig. 1. Une matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins est stockée dans un réservoir 10 et un agent de traitement est stocké dans un réservoir 20. Une pompe 12 pompe en marche continue la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins par une conduite 14 en phase dense de façon que la
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masse volumique apparente de la matière dans la conduite soit d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins.
Simultanément, une pompe 22 pompe l'agent de traitement par une conduite 24 et un dispositif d'injection 26 dans la conduite 14 où l'agent de trai-
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tement vient au contact de la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins. Si la chose est souhaitée, l'agent de traitement peut être chauffé dans le réservoir 20 ou
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la conduite 24. La matière venue en contact avec l'agent de traitement continue de s'écouler par la conduite 14 dans un récipient 30. Si nécessaire, le récipient 30 peut être chauffé pour achever le
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traitement de la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins à l'aide de l'agent de traitement.
Un dis- positif d'injection 26 est utilisé pour répartir uniformément l'agent de traitement. dans la conduite 14
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et par conséquent pour mettre la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins en contact uniforme avec l'agent de traitement. Dans la forme de réalisation illustrée à la Fig. 1, l'agent de traitement est introduit sensiblement dans la même direction que celle de
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l'écoulement de la matière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins dans la conduite 14.
De plus, dans la forme de réalisation illustrée à la Fig. 1, la conduite 24 débouche dans la conduite 14 à un coude d'environ 90 degrés dans la conduite 14 et fait légèrement saillie dans la conduite 14 de sorte que le dispositif d'injection 26 se trouve à l'écart de la paroi de la conduite 14. Comme il est évident pour l'homme de métier, la position du dispositif d'injection 26 dans la conduite 14 et l'endroit où la conduite 24 débouche dans la conduite 14 peuvent être modifiés pour établir le con-
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tact optimal entre la matière particulière ayant une masse volumique apparente d'environ 160 kg/m3 (10 livres par pied cube) ou moins qui est traitée et l'agent de traitement particulier qui est utilisé pour traiter la matière. De même, la direction dans laquelle l'agent de traitement est introduit peut être modifiée aussi.
La présente invention se prête bien au traitement de la fumée de silice avec une huile de silane,
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comme du polydiméthylsiloxane, pour rendre la fumée de silice hydrophobe. La fumée de silice est stockée dans le réservoir 10 et l'huile de silane est stockée dans le réservoir 20. La pompe 12 est une pompe à diaphragme classique et la pompe 22 est une pompe classique. Le récipient 30 est chauffé jusqu'à une température suffisante pour rendre hydrophobe la fumée de silice qui est le produit. Pour commencer l'opération, les pompes 12 et 22 sont lancées. La fumée de silice est ainsi pompée hors du réservoir 10 dans la conduite 14 où elle vient en contact avec l'huile de silane pompée dans la conduite 24 et la conduite 14 par le dispositif d'injection 26.
Si la chose est souhaitée, l'huile de silane peut être chauffée dans le réservoir 20 ou la conduite 24. La fumée de silice et l'huile de silane sont pompées à des debits différents de façon que le rapport final de la fumée de silice à l'huile de silane soit d'environ 2 à 1 ou davantage, sur base pondérale. Après avoir été mise en contact avec l'huile de silane, la fumée de silice continue de s'écouler par la conduite 14 jusque dans le récipient 30. La présente invention peut être appliquée d'une manière semblable au traitement des silices précipitées, des fumées d'alumine, des noirs de carbone et des aérogels.
Bien que divers modes et détails de réalisation aient été décrits pour illustrer l'invention, il va de soi que celle-ci est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son cadre.