EP0034548B1 - Dispositif pour l'obtention de dispersions - Google Patents

Dispositif pour l'obtention de dispersions Download PDF

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EP0034548B1
EP0034548B1 EP81420010A EP81420010A EP0034548B1 EP 0034548 B1 EP0034548 B1 EP 0034548B1 EP 81420010 A EP81420010 A EP 81420010A EP 81420010 A EP81420010 A EP 81420010A EP 0034548 B1 EP0034548 B1 EP 0034548B1
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Rhone Poulenc Textile SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/53—Mixing liquids with solids using driven stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/60—Pump mixers, i.e. mixing within a pump
    • B01F25/64—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the centrifugal-pump type, i.e. turbo-mixers

Definitions

  • the present invention relates to a device for continuously obtaining fine dispersions.
  • It relates to a device for obtaining dispersions of a divided product in the form of powder in a liquid.
  • the plane of the turbine is inclined to promote the flow of dispersions.
  • the conduit bringing the powder is inclined so that it arrives by gravity.
  • the powder and the liquid are brought into contact dynamically and at high speed. To do this, they must be brought to separate points and speeded up separately.
  • Such a device is suitable even in the case of liquid having a high solvating power with respect to the powder, intended to be dispersed in said liquid.
  • the contact time inside the device is as short as possible, of the order millisecond; this time must be all the lower, the higher the solvating power of the liquid vis-à-vis the powder.
  • the solvent and the powder are brought to respective temperatures such that the solvating power is as low as possible during the operation, to avoid the risks of clogging.
  • Such a device is particularly suitable for obtaining dispersions of polyvinyl chloride in a solvent such as the carbon sulfide / acetone mixture.
  • the dispersions thus obtained are fine and regular so that the resulting solutions can then be spun continuously without problem to give yarns and fibers also of regular composition. Furthermore, the actual dissolution can be carried out more quickly and more easily so that the energy required for obtaining the collodions is much less.
  • the concentration limit is determined by the viscosity of the products obtained beyond which they are no longer transportable.
  • the polyvinyl chloride powder is conveyed by gravity into the conduit (1) arriving at the center of the turbine (2) then immediately set in speed by centrifugal force by means of the blades (3).
  • the solvent is conveyed separately by means of a conduit (6) placed perpendicularly to the plane of the turbine and arrives on the series of outer blades (8) then is put into motion immediately, the powder and the solvent coming into contact. speed on the outer part of the turbine (2). This is inserted into a room (4) and actuated by means of the motor (5).
  • the turbine is inclined at 45 ° relative to the horizontal.
  • the dispersion leaves tangentially to the turbine (2) by means of the conduit (7) and the dispersion is collected by gravity.
  • FIG. 2 represents another embodiment of the device according to the invention. It includes a conduit (1) provided with an endless screw, placed horizontally bringing the polymer powder to the center of the turbine (2) provided with blades (3) allowing the polymer powder to speed up in the external part the turbine; the conduit (6) allows the direct introduction of the solvent on the blades (8) outside the turbine, the two products being dispersed instantly by the turbine (2) actuated by the motor (5). The dispersion obtained leaves by gravity by means of the conduit (7) tangential to the turbine.
  • the device according to the present application makes it possible to obtain, in a very short period of time, which may be as low as a few milliseconds, fine and regular dispersions of variable concentration depending on the viscosity of said dispersions and on their ability to be conveyed.
  • dispersions of polyvinyl chloride powder in the solvent mixture of carbon sulfide / acetone (50/50 by volume) with a concentration of 28 to 30% by weight it even turns out to be possible to obtain dispersions by introducing the solvent-mixture at room temperature, which is of significant economic interest.
  • the device as shown in FIG. 2 is used, which has been continuously rotated for 100 hours, while introducing polyvinyl chloride powder with a flow rate of 45 kg / hour into the center of the turbine, by l 'Intermediate of a dosing screw and the solvent mixture carbon sulfide / acetone (50/50 by volume) maintained at around 20C at a rate of 115 l / hour on the outside of the turbine.
  • the device with an internal diameter of 12 cm has an outer row of 12 blades (8) inclined at 30 °; the central blades (3) are simply constituted by a butterfly screw, the speed of rotation of the turbine is 3,000 rpm and the dispersion is produced in a period of about 5 milliseconds at the rate of 160 kg / hour.
  • the dispersion thus obtained is taken up in a tank and can be used continuously in later stages of treatment.
  • polyvinyl chloride powder is introduced separately at a rate of 60 kg / hour and the solvent mixture of carbon sulfide / acetone at a rate of 160 kg / hour at room temperature, the dispersion has was produced continuously with a flow rate of 220 kg / hour for 5 hours directly at room temperature.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif pour l'obtention continue de dispersions fines.
  • Elle concerne un dispositif pour l'obtention de dispersions d'un produit divisé sous forme de poudre dans un liquide.
  • Elle s'applique particulièrement aux liquides présentant un pouvoir de solvatation important vis-à-vis des poudres avec lesquelles ils doivent être mélangés, par exemple des polymères sous forme de poudre.
  • En effet, la dissolution de certains polymères filables en solution présente de grosses difficultés, c'est pourquoi il est plus facile dans un premier temps de les disperser dans des conditions où la dissolution ne se produit pas avant de les dissoudre : cela permet d'éviter la formation de grumeaux voire même la prise en masse de la poudre et du liquide.
  • Ainsi, jusqu'à présent, la dissolution du chlorure de polyvinyle en poudre dans le mélange solvant acétone/sulfure de carbone nécessitait un malaxage de plusieurs heures dans un malaxeur et devait se faire nécessairement en discontinu ; de surcroit, le mélange obtenu manquait d'homogénéité, inconvénient qui se répercutait sur la qualité des fils obtenus.
  • On a essayé également de préparer des dispersions selon le dispositif décrit dans la demande française n* 2 250 564 en formant d'abord un conduit liquide dans le liquide dans lequel la poudre doit être dispersée, en introduisant la poudre dans le conduit liquide puis en pulvérisant le conduit liquide contenant la poudre.
  • Mais un tel dispositif ne convient pas pour l'obtention de dispersions de certains polymères telles que celles de polychlorure de vinyle dans le mélange solvant acétone/sulfure de carbone : le polymère et le solvant se prennent en masse en bloquant totalement l'appareil. ,
  • Il est connu selon l'US-A-3423075 de mélanger des produits humides et secs au moyen d'un dispositif horizontal comportant une seule série de pales pour le mélange des produits, le produit sec étant amené par une ouverture centrale et le produit humide au moyen de plusieurs tuyaux placés circonférentiellement par rapport à l'arrivée centrale.
  • Il est également connu selon l'US-A-4176972 un dispositif pour mélanger des boues de gypse comportant un disque rotatif plat et un boîtier fixe déterminant une chambre circulaire creuse divisée en trois zones annulaires séparées les unes des autres sur une grande partie de leur périphérie, les 2 premières zones comportant des lames et des dents tournant avec le disque pour assurer le mélange.
  • La présente invention concerne un dispositif pour la préparation en continu et pratiquement instantanée de dispersions fines et régulières de polymères en poudre dans leur solvant liquide, comprenant :
    • une turbine actionnée par un moteur sur laquelle sont fixées seulement deux rangées de pales ne permettant pas le retour des produits au centre de la turbine, une rangée située concentriquement au centre, l'autre rangée placée concentriquement à la rangée sur la partie extérieure de la turbine, le passage des matériaux étant effectué de manière libre et continue, sans rencontrer d'obstacle autre que les pales,
    • un seul conduit permettant l'alimentation du polymère en poudre au centre de la turbine,
    • un seul conduit permettant d'introduire du liquide sur les pales extérieures,
    • un conduit d'évacuation des dispersions obtenues, tangentiellement à la turbine et situé dans le même plan que celle-ci.
  • De préférence, le plan de la turbine est incliné pour favoriser l'écoulement des dispersions.
  • De manière préférentielle également, le conduit amenant la poudre est incliné de telle sorte que celle-ci arrive par gravité.
  • La poudre et le liquide sont mis en contact de manière dynamique et à grande vitesse. Pour ce faire, ils doivent être amenés en des points séparés et mis en vitesse séparément.
  • Un tel dispositif convient même dans le cas de liquide présentant un pouvoir de solvatation élevé vis-à-vis de la poudre, destinée à être dispersée dans ledit liquide.
  • Pour l'obtention de dispersion de poudre dans un liquide ayant un pouvoir de solvatation important vis-à-vis de la poudre, il est préférable que la durée de contact à l'intérieur du dispositif soit aussi faible que possible, de l'ordre de la millise- conde; ce temps doit être d'autant plus faible, que le pouvoir de solvatation du liquide est élevé vis-à-vis de la poudre.
  • De la même manière, il est également préférable que le solvant et la poudre soient amenés à des températures respectives telles que le pouvoir de solvatation soit le plus faible possible au cours de l'opération, pour éviter les risques de colmatage.
  • Un tel dispositif convient particulièrement pour l'obtention de dispersions de polychlorure de vinyle dans un solvant tel que le mélange sulfure de carbone/acétone. Les dispersions ainsi obtenues sont fines et régulières si bien que les solutions en résultant peuvent ensuite être filées en continu sans problème pour donner des fils et fibres également de composition régulière. Par ailleurs, la dissolution proprement dite peut être réalisée plus rapidement et plus facilement si bien que l'énergie nécessitée pour l'obtention des collodions est bien moindre.
  • Enfin, il est possible selon ce dispositif d'obtenir des dispersions plus concentrées que celles utilisées habituellement permettant de réaliser aussi une économie sur la quantité de solvant utilisé. La limite de concentration est déterminée par la viscosité des produits obtenus au-delà de laquelle ils ne sont plus véhiculables.
  • La mise en oeuvre du dispositif selon l'invention sera mieux comprise à l'aide des figures 1 et 2 qui constituent des exemples de réalisation du dispositif selon l'invention à titre illustratif mais non limitatif.
  • Selon la figure 1, la poudre de polychlorure de vinyle est véhiculée par gravité dans le conduit (1) arrivant au centre de la turbine (2) puis immédiatement mise en vitesse par force centrifuge au moyen des pales (3). Le solvant est véhiculé séparément au moyen d'un conduit (6) placé perpendiculairement par rapport au plan de la turbine et arrive sur la série de pales (8) extérieures puis est mis en mouvement aussitôt, la poudre et le solvant entrant en contact en vitesse sur la partie extérieure de la turbine (2). Celle-ci est insérée dans une pièce (4) et actionnée au moyen du moteur (5). La turbine est inclinée à 45° par rapport à l'horizontale. La dispersion sort tangentiellement à la turbine (2) au moyen du conduit (7) et la dispersion est recueillie par gravité.
  • La figure 2 représente un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Il comprend un conduit (1) muni d'une vis sans fin, placé horizontalement amenant la poudre de polymère au centre de la turbine (2) munie de pales (3) permettant la mise en vitesse de la poudre de polymère dans la partie extérieure de la turbine ; le conduit (6) permet l'introduction directe du solvant sur les pales (8) extérieures de la turbine, les deux produits étant dispersés instantanément par la turbine (2) actionnée par le moteur (5). La dispersion obtenue sort par gravité au moyen du conduit (7) tangentiellement à la turbine.
  • Le dispositif selon la présente demande permet d'obtenir, en un laps de temps très court, pouvant être aussi faible que quelques millisecondes, des dispersions fines et régulières de concentration variable dépendant de la viscosité desdites dispersions et de leur aptitude à être véhiculées. Pour le cas particulier des dispersions de polychlorure de vinyle en poudre dans le mélange solvant sulfure de carbone/acétone (50/50 en volume) de concentration 28 à 30 % en poids, il s'avère même possible d'obtenir des dispersions en introduisant le mélange-solvant à température ambiante ce qui présente un intérêt économique important.
  • Les exemples qui suivent sont donnés à titre indicatif pour illustrer l'invention.
    • Exemple 1
  • On utilise le dispositif tel que représenté sur la figure 2 que l'on a fait tourner en continu pendant 100 heures, tout en introduisant de la poudre de polychlorure de vinyle avec un débit de 45 kg/heure au centre de la turbine, par l'intermédiaire d'une vis doseuse et le mélange solvant sulfure de carbone/acétone (50/50 en volume) maintenu à environ 20C à raison de 115 1/heure sur l'extérieur de la turbine.
  • L'appareil de diamètre intérieur de 12 cm comporte une rangée extérieure de 12 pales (8) inclinées à 30° ; les pales centrales (3) sont simplement constituées par une vis papillon, la vitesse de rotation de la turbine est de 3 000 t/minute et la dispersion est produite en un laps de temps de 5 millisecondes environ à raison de 160 kg/heure.
  • La dispersion ainsi obtenue est reprise dans un réservoir et peut être utilisée de manière continue dans des stades ultérieurs de traitement.
    • Exemple 2
  • Dans la turbine utilisée dans l'exemple 1, on introduit séparément de la poudre de polychlorure de vinyle à raison de 60 kg/heure et le mélange solvant sulfure de carbone/acétone à raison de 160 kg/heure à température ambiante, la dispersion a été produite en continu avec un débit de 220 kg/heure pendant 5 heures directement à température ambiante.

Claims (3)

1. Dispositif pour la préparation en continu et pratiquement instantanée de dispersions fines et régulières de polymères en poudre dans leur solvant liquide, caractérisé en ce qu'il comprend :
une turbine (2) actionnée par un moteur (5) sur laquelle sont fixées seulement deux rangées de pales (3 et 8), ne permettant pas le retour des produits au centre de la turbine, une rangée (3) située concentriquement au centre, l'autre rangée (8) placée concentriquement à la rangée (3) sur la partie extérieure de la turbine (2), le passage des matériaux étant effectué de manière libre et continue, sans rencontrer l'obstacle autre que les pales (3 et 8),
un seul conduit (1) permettant l'alimentation du polymère en poudre au centre de la turbine,
un seul conduit (6) permettant l'introduction du liquide sur les pales (8) extérieures,
un conduit (7) d'évacuation des dispersions obtenues, tangentiellement à la turbine est situé dans le même plan que celle-ci.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le plan de la turbine est incliné pour favoriser l'écoulement des dispersions.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le conduit (1) amenant la poudre est incliné par rapport à l'ensemble de l'appareil de sorte que la poudre arrive par gravité.
EP81420010A 1980-02-13 1981-02-11 Dispositif pour l'obtention de dispersions Expired - Lifetime EP0034548B1 (fr)

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EP0034548A1 EP0034548A1 (fr) 1981-08-26
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