FR2481991A1 - Procede de fabrication de melanges de matieres synthetiques thermoplastiques et de matieres de remplissage minerales ou organiques et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

DANS CE PROCEDE LES MATIERES DE REMPLISSAGE SONT CHARGEES ELECTRIQUEMENT OU ELECTROSTATIQUEMENT AVEC LES MATIERES SYNTHETIQUES AVANT ETOU PENDANT LE MELANGE. LES MATIERES SYNTHETIQUES PEUVENT ETRE EGALEMENT CHARGEES ELECTRIQUEMENT OU ELECTROSTATIQUEMENT AVANT ETOU PENDANT LEUR MELANGE AVEC LES MATIERES DE REMPLISSAGE. LA CHARGE OBTENUE RESTE STABLE PENDANT UNE LONGUE DUREE, CE QUI PERMET D'APPLIQUER UN TRAITEMENT PREALABLE ET SEPARE A LA MATIERE DE REMPLISSAGE AVANT LE MELANGE, AINSI QU'UN STOCKAGE INTERMEDIAIRE. L'INVENTION CONCERNE EGALEMENT UN DISPOSITIF COMPRENANT UN REACTEUR DE CHARGE ET DE MELANGE CONTINU 50, 51 DANS LEQUEL EST MONTE UN DISPOSITIF 57, 59 PERMETTANT D'OBTENIR UN FORT FROTTEMENT DES MATIERES CONTENUES A L'INTERIEUR.

Description

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1,. La présente invention concerne un procédé de

fabrication de mélanges de matières synthétiques thermo-

plastiques et de charges ou matières de remplissage minérales ou organiques, les matières de départ à mélanger étant mélangées sous vide et de ce fait agglomérées. Lorsqu'il s'agit de mélanges de matières de remplissage minérales ou organiques ajoutées à des matières synthétiques, on vise d'une part à abaisser le coût des matières premières et d'autre part à obtenir un produit

ayant les propriétés souhaitées. Une difficulté particu-

lière à laquelle est confronté le préparateur du mélange de matière synthétique et de matière de remplissage est de pouvoir obtenir un matériau de départ à base de polymère homogène, transportable et suffisamment stable pour ne pas subir de dissociation, quand il n'est pas prévu un traitement ultérieur immédiat du mélange. dEn outre, le mélange des matières premières doit présenter des propriétés de r'sistance qui sont chaque fois

determn6es et établies an vue du traitement nlterieur.

Pour atteindre ce but, on a depuis longtemps propose des solutions partant plus ou moins d'un traitement thermique de la base constituée par la matière synthétique et dont

la source est dans une opération de fusion ou de ramollis-

sement de la matière thermoplastique.

Dans les procédés connus, la matière synthétique et la matière de remplissage composantes sont massemblées et mélangées par laminage, pétrissage, plastification ou extrusion. On sait que, pour obtenir des forces de cohésion importantes entre la matière synthétique et la matière de remplissage, il faut que les pores des deux composants soient aussi exempts que possible d'eau et d'air, car les forces de van der Walls augmentent quand l'écart est faible entre les chaînes de molécules de la matière synthétique et de la matière de remplissage, ces forces déterminant la liaison des deux composants. Quand il faut éliminer des gaz ou de l'humidité qui empêchent la cohésion, l'opération de mélange est effectuée sous

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vide par des extrudeuses à vis unique ou double dans lesquelles les matières sont alimentées, mélangées et comprimées de façon continue. On peut dans ce cas utiliser des trémies pourvues de dispositifs de dégazage des composants. Cette constatation a conduit à la mise au point d'un procédé de fabrication d'un mélange de matière synthétique et de matière de remplissage, connu par le brevet allemand DE-OS 23 34 189. Les matières de remplissage sont d'abord soumises à un séchage préalable intensif, ce séchage préalable s'effectuant sous vide; le mélange avec la matière synthétique s'effectue ensuite également sous vide,

pour être certain qu'il ne contienne pas d'humidité.

Pendant l'opération de mélange, la température peut être telle que les particules de matière synthétique qui sont présentées sous forme pulvérulente s'agglomèrent en surface alors que les particules de matière de remplissage s'y agglomèrent par frittage, les agglomérats que l'on

obtient ne pouvant plus être ensuite dissociés.

L'inconvénient de ce procédé vient de ce que le coût de la mise en oeuvre du sèchage de la matière de remplissage et du processus de frittage (agglomération) n'est pas du tout en rapport avec la cohésion obtenue entre la matrice de matière synthétique et les particules de matière de remplissage et qu'en outre l'homogénéité du mélange produit ne suffit pas pour respecter les exigences habituelles. En outre, il faut que les pigments de

coloration soient ajoutés avant le mélange.

Selon un autre procédé connu (brevet allemand DE-OS 23 32 583), on obtient le mélange désiré en pétrissant de façon continue la matière synthétique et la matière de remplissage. Du fait de la chaleur dégagée par le frottement continu provoqué par le processus de pétrissage, et qui peut être encore augmentéepar un apport externe de chaleur, les particules de matière synthétique fondent et se mélangent aux particules de matière de remplissage. On poursuit le processus jusqu'à ce que la matière de

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3: remplissage soit pratiquement totalement incorporée dans le mélange, de manière qu'il ne reste pas de matière de remplissage libre ou non mélangée et que les particules du matériau polymère soient totalement soumises à la fusion, du moins dans la mesure désirée. Le processus doit

être répété plusieurs fois en fonction des composants-

utilisés. Ces procédés connus, et d'autres, que l'on peut rassembler dans la catégorie des "procédés thermiquest du fait de leur action physique, présentent l'inconv6nient venant du fait que les installations de machines qui sont nécessaires entraînent des frais d'investissement et de fonctionnement Élevés, et surtout ne permettent de traiter que des débits réduits. Les mélanges obtenus ne sont pas homogènes, la fraction de matière de remplissage contenue dans les granulats individuels étant différente. Il en résulte den règle générale de mauvaises propriétés du mélange/produit final du fait des faibles forces de cohésion existant entre la matrice de matière synthétique et les particules de la matière de remplissage. Les mélanges de matière synthétique et de matière de remplissage ont tendance à être fragiles ou à présenter un coefficient d'élasticité trop élevé, et en même temps à avoir une résistance plus faible à mesure qu'augmente la fraction de matière de remplissage. Il est vrai que l'on peut surmonter ou du moins limiter ces effets en ajoutant des agents dits de pontage, mais cette procédure exige des machines de coût élevé et de ce fait des coûts de fabrication importants, ce qui fait que cette possibilité n'est retenue que lorsqu'il s'agit de fabriquer

des produits spéciaux.

L'objet de l'invention est donc un procédé de fabrication de mélanges de matière synthétique et de matière de remplissage qui soit déjà homogène à l'état pulvérulent,et qui soit stable, ne se dissocie pas et puisse être travaillé pour pouvoir obtenir des produits commercialisables sans granulation coûteuse. En outre,

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les produits obtenus au moyen du procédé de l'invention doivent présenter une rigidité nettement plus élevée, mais sans la fragilité qui lui est habituellement associée, et atteindre dans le même temps des valeurs de résistance qui se rapprochent de celles de matières synthétiques pures que l'on ne pouvait obtenir avec les mélanges réalisés jusqu'ici en ayant recours aux procédés connus et indiqués ci-dessus. Finalement, le procédé de l'invention doit entrainer des frais plus réduits que ceux de la technique connue, de manière que la réduction des frais liés à l'économie de matière première ne soient

pas annulés par des frais trop élevés provenant du procédé.

L'invention a également pour objet un dispositif

approprié à la mise en oeuvre du procédé.

Selon le procédé de la présente invention, la matière

de remplissage est soumise à une charge électrostatique.

Selon la nature de la matière de remplissage, cette charge reste stable pendant des mois. Ceci permet de soumettre la matière de remplissage à un traitement préalable séparé effectué dans un autre endroit que le mélange, y compris

un stopkage intermédiaire éventuellement nécessaire.

Lors du mélange de la matière synthétique et de la matière de remplissage, il y a séparation des charges du fait des frottements, la matière synthétique étant chargée selon une polarité opposée à celle de la matière de remplissage. En tout cas, il peut être nécessaire en ce qui concerne des combinaisons déterminées de matière synthétique et de matière de remplissage et en fonction de leur position mutuelle dans la gamme électrostatiqueque la matière synthétique soit de son côté soumise à une charge préalable et soit donc chargée selon une polarité

opposée à celle de la matière de remplissage.

Pendant le mélange, il se forme simplement du fait des charges opposées des deux composants une couche de particules de la matière de remplissage qui s'applique fermement autour de la totalité des grains de la matière

synthétique; il n'y a pas alors de frittage ou d'agglomé-

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ration des particules de matière de remplissage sur la surface un peu amollie des particules de matière synthétique, par différence avec les procédés de l'état de la technique qui ont été décrits. Ce résultat vient de ce que lorsqu'il y a dispersion de matière synthétique et de matière de remplissage dans de l'eau, l'enveloppe de matière de remplissage se détache du grain de matière

synthétique du fait que les forces de liaison électro-

statiques sont détruites dans l'eau. Quand on procède ensuite à un examen électromicroscopique du grain de poudre de matière synthétique qui est à nouveau "nu", on

constate que sa surface n'est pas altérée.

L'épaisseur de l'enveloppe de la matière de remplissage dépend de la fraction de matière de remplissage désirée. La quantité totale de matière de remplissage à ajouter est donc liée à leenveloppe de matière de remplissage qui ne forme pas d'agglomérat ou de cenglomérat propre, détaché de la matière synthétique ou facilement détachable de cello-ci. Il en résulte que l'enveloppe de la matière de remplissage obtenue par le procédé de l'invention est insensible aux sollicitations mécaniques normales telles que la pression, les coups, les forces de cisaillement ou les frottements; la poudre présente la bonne faculté d'écoulement désiré quand elle est soumise au traitement ultérieur du fait de la forme

régulière de l'enveloppe de la matière de remplissage.

Ainsi, le mélange de matière synthétique et de matière de remplissage est stable et ne dissocie pas même sous forme pulvérulente. En règle générale, le mélange est présenté soit à l'état granulé quand l'utilisateur le désire, soit sous forme d'un produit directement prêt pour l'utilisation ultérieure. Il est particulièrement avantageux que le produit final puisse être coloré ultérieurement, contrairement au procédé décrit dans le

brevet allemand DE-OS 23 34 189, ce qui est particulière-

ment avantageux quand il s'agit de fibres réalisées au

moyen du produit de l'invention.

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Les forces de cohésion entre la matière synthétique et la matière de remplissage obtenues par la charge électrique des composants ont en outre pour conséquence de donner à la matière thermoplastique chargée de matière de remplissage des propriétés meilleures que celles que l'on pouvait obtenir avec les mélanges de matière synthétique et de matière de remplissage obtenus avec les procédés de la technique antérieure. Ceci est montré par les valeurs mécaniques caractéristiques indiquées dans le tableau-suivant, qui concerne un mélange de polypropylène du commerce contenant 40 % en poids de talc et un mélange de polypropylène contenant également 40 % en poids de talc

et réalisé au moyen du procédé de l'invention.

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4.148,6 N/mm2

3.702,5 N/mm2 Module d'Wlasti-

cité 31,0 N/namm2 ,0 N/mm2 Limite d'étirage [1o12 _ 3 0. 4 CD P. M p.

O O O

e l 0 w 1n 19,5 N/mmi2 'Résistance à la traction ",9 % 1} 9 % Allongement à la limite !i49 % d'5tirate

47,4 %

33,0 % Allongement à la imi+ t e rupTur 46,35 kJ/m2 67,27 kJ/m2 Résilience m P t'vl m Q z', p i

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Avant tout, on constate un coefficient d'élasticité nettement plus faible, ainsi qu'une résistance à la

traction et une résilience améliorées.

En ce qui concerne la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on peut suivre plusieurs voies qui sont indiquées dans les exemples décrits cidessous. Dans les dessins sont représentés des exemples de réalisation

correspondants de dispositifs de mise en oeuvre du procédé.

La figure 1 est une vue schématique de la disposition des appareils destinés à la charge électrique des composants par frottement et à leur mélange ultérieur; la figure 2 est une vue schématique de la disposition d'appareils destinés à la charge des composants dans un champ électrique, et à leur mélange ultérieur; la figure 3 est une représentation schématique et symétrique d'une grille de charge et de mélange combinée; la figure 4 est une représentation schématique de la disposition de machines destinées à la charge des composants dans un champ électrique en vue de la mise en oeuvrecontinue du procédé; la figure 5 est une vue en coupe d'une particule du mélange montrant le noyau de matière synthétique et l'enveloppe de matière de remplissage; la figure 6 est un agrandissement d'une section de la limite de phase de la figure 5, et la figure 7 est un agrandissement d'une section'de

la limite de phase de la figure 6.

Exemple 1 -

On mélange 20 kg d'une matière de remplissage telle que de la craie, du talc, du kaolin ou du mica ayant un taux d'humidité légèrement inférieur à 3% en poids,dans un mélangeur rapide sous vide,sous une pression de 6 millibars, ce qui provoque un frottement intensif des particules de la matière de remplissage les unes contre les autres et contre les parties du réacteur contre lesquelles elles sont disposées. On procède ensuite à la charge électrique des particules, la craie étant soumise

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à une charge négative, alors que le talc, le kaolin ou le mica sont soumis à une charge positive respective de plusieurs kV. Les charges sont particulièrement stables quand le mélange est effectué avec des courtes pointes de températures (par exemple de 0,5 s) supérieures à 2000 C qui sont provoquées soit par la chaleur du

frottement, soit par un chauffage additionnel.

Ensuite, la matière de remplissage qui a été soumise

à ce traitement préalable doit d'abord être refroidie.

La matière de remplissage chargée électrostatiquement est alors introduite dans un mélangeur rapide sous vide avec des quantités de matière synthétique désirkes constituées

par exemple par 20 à 30 kg de polyéthylène, de polypropy-

lène, ou d'autres substances thermoplastiques sous forme pulvérulente. La masse est mélangée sous une pression d'au moins 1000 Pascal, la température maximale qui constitue une indication sur le frottement qui a lieu et de ce fait sur la mesure de la séparation des charges entre la matière synthétique et la matière de remplissage ne devant pas être dépassée. Cette température maximale est inférieure à la température de ramolissement de la matière synthétique et est déterminée aussi bien par la nature de la combinaison de la matière synthétique et de la matière de remplissage utilisées que par leur rapport en quantité, et par exemple selon le tableau suivant: % de matière de Type de type d type remplissage matière de matière10 % 25 % 40 % >0 % matiare de remplissage plastique Poly6thylène 850C 95Cc 130oC 130 C Talc Polypropylène 800C 100 C 1400 C 145 C Craie 800c 1050C 135 C 140 C Mica 800C 95oC 1400C 145 C Talc Chlorure de polyvinyl 800C 800C 800C 80 C Craie o co Co

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Il Le mélange de matière synthétique et de matière de remplissage ainsi obtenu est stocké soit sous forme pulvérulente, soit granulé si on le désire ou en fonction des besoins dans une extrudeuse, ou immédiatement soumis à un traitement pour obtenir le produit final. La granulation et le traitement doivent s'effectuer sous vide pour que l'imprégnation intensive de la matière de remplissage par la matière thermoplastique ne soit pas gênée par des couches d'air adsorbées ou des bulles d'air incluses dans des trous ou dans des irrégularités en forme de niches de la surface brute de l'enveloppe, et que les forces de cohésion puissent ainsi s'exercer avec avantage. Les forces d'attraction déterminées par la charge électrique donnent à la matière synthétique pourvue d'une matière de remplissage des propriétés nettement améliorées, en particulier une meilleure résilience avec un coefficient

d'élasticité plus faible.

Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'exemple 1, on utilise un dispositif approprie tel que représenté à la

figure 1.

Ce dispositif comprend un réacteur de charge et de mélange combiné 10 comportant deux trémies d'alimentation 11, 12. Le réacteur 10 comprend à sa partie inférieure deux sorties Ul, 14, la sortie 14 étant reliée à une enceinte intermédiaire 1 refroidissable, d'o part une

conduite 16 reliée à un réacteur de refroidissement I7.

Une conduite 18 revient du réacteur de refroidissement j7

au réacteur de charge et de mélange combiné 10.

Le réacteur de charge et de mélange combiné 10 est constitué par un corps 19 et un couvercle 20 qui est isolé électriquement du corps 19 de préférence par une couche 21 de polytétrafluoréthylène. Pour obtenir le vide nécessaire, le réacteur 10 est relié à une pompe 22 par l'intermédiaire du couvercle 20. Un indicateur de pression ou manomètre 2

est prévu sur le couvercle 20.

Le couvercle 20 du réacteur 10 est relié à un

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générateur de haute tension 24 dont la tension peut être

fournie entre 0 et 10 kV et peut être réglée par étapes.

Le cops 19 du réacteur est relié à la terre par une ligne à laquelle est également relié le mécanisme mélangeur 26 se trouvant dans le corps 19 du réacteur.-La mise à la terre du corps du réacteur et du mécanisme mélangeur peut &tre interrompue par un interrupteur 27. En outre, le corps 19 du réacteur est équipé d'un détecteur de

température 28 et d'un dispositif 29 de mesure de la charge.

Autour et à l'extérieur du corps 19 du réacteur sont dis-

posés des serpentins de refroidissement 30 de forme annulaire. Les trémies d'alimentation 11, 12 sont également reliées à la pompe à vide 22 et pourvues d'un manomètre 31, 32. Les deux trémies sont respectivement reliées au réacteur par l'intërmédiaire d'organes de raccordement étanches

au vide 32, 34.

De la sortie 14 du réacteur de charge et de mélange combiné 10 part une conduite 3 qui parvient & l'enceinte intermédiaire refroidissable 1 qui est reliée à une pompe à vide,36 et est munie d'un manomètre 37. L'enceinte intermédiaire est entourée à l'extérieur de serpentins à

fluide de refroidissement de forme annulaire 38.

L'enceinte intermédiaire 15 refroidissable et le réacteur de refroidissement 17 sont reliés par une conduite 16. Le réacteur de refroidissement 17 est également

relié à la pompe à vide 6 et est muni d'un manomètre 39.

Le réacteur de refroidissement est constitué par un corps et un couvercle 41, le corps 40 étant pourvu à l'intérieur d'une couche 42 non conductrice, de préférence en polytétrafluoréthylène. Autour et à l'extérieur du corps 40 du réacteur de refroidissement sont disposées des conduites à fluide de refroidissement deforme annulaire 43. A l'intérieur est monté un arbre vertical 44 sur lequel sont fixés trois bras de brassage 4, alors que des racleurs 46 sont également montés entre les bras de

brassage individuels.

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La fabrication d'un mélange de matière synthétique et de matière de remplissage selon le procédé de l'invention et au moyen du dispositif représenté à la

figure 1 s'effectue comme décrit dans l'exemple 1.

Une charge de matière de remplissagè.telle que de kg de craie ou de tout autre minéral similaire est alimentée dans le réacteur de charge et de mélange combiné par l'intermédiaire de la trémie Il dans laquelle a été fait le vide et la vanne d'arrêt M3. La matière de remplissage est alors soumise à un mélange intensif par le mécanisme mélangeur 26 tournant rapidement, et la matière de remplissage s'échauffe et se charge électriquement. La charge électrique est continuellement contrôlée par le détecteur de température 28 et le dispositif de mesure de charge,2. Pour qu'une couche de matière de remplissage chargée électriquement ne se dépose pas sur le couvercle du réacteur 10, celui-ci est de son c8té chargé électriquement par le générateur de haute tension 24 à partir d'une température de la matière de remplissage d'approximativement 70 à 800 C.avec une polarité de signe

opposé à celle de la charge de la matière de remplissage.

Par contre, le corps 12 du réacteur et le mécanisme mélangeur 26 sont mis à la terre, cette mise à la terre pouvant être interrompue en cas de besoin pendant le processus de charge par l'interrupteur M de manière à

pouvoir obtenir des montées de potentiel constantes.

Lorsque la matière de remplissage est suffisamment chargée, elle est envoyée par la sortie 14 et la conduite dans l'enceinte intermédiaire refroidissable 12. En cet endroit, la matière de remplissage-est refroidie par l'eau circulant dans le serpentin de refroidissement 38 avant d'être envoyée au réacteur de refroidissement jZ par la conduite 16. Pendant ce refroidissement, le réacteur 10 est également refroidi par de l'eau de refroidissement qui circule dans le serpentin 29 jusqu'à ce qu'un nouveau lot de matière de remplissage puisse être introduit dans le réacteur 10 par l'intermédiaire de la trémie 11. La

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î4 charge électrique de la matière de remplissage s'effectue

alors de la manière déjà décrite.

Le réacteur de refroidissement 17 peut recueillir plusieurs fournées du réacteur 10, et quatre charges de matière de remplissage peuvent lui être envoyées pour être refroidies. Ceci est avantageux quand la charge électrique de la matière de remplissage prend moins de temps que son refroidissement et que le mélange de matière

de remplissage et de matière synthétique qui suit.

Quand le réacteur de refroidissement 17 est plein, le premier lot de matière de remplissage qui se trouve à la partie inférieure est refroidi et une partie de celle-ci peut alors être ramenée au réacteur 10 en passant par la conduite 18 et la trémie 11. Dans le même temps, une quantité correspondante de matière synthétique est envoyée dans le réacteur 10 par la trémie 12. On effectue alors, de la même manière que pour la charge électrique de la matière

de remplissage, un mélange intensif de la matière synthé-

tique et de la matière de remplissage. La température est surveillée continuellement par le détecteur de température 28. Lorsqu'une séparation suffisante des charges est réalisée pendant le mélange, on met fin au processus de mélange. Le composé pulvérulent terminé peut alors être envoyé par la sortie Il soit à l'emballage, soit à une extrudeuse à granulats ou à toute autre machine qui le

soumet à un traitement ultérieur.

Exemple 2 -

A la différence du procédé décrit à l'exemple 1, la charge électrique de la matière de remplissage, ou si cela est nécessaire également celle de la matière synthétique, peut être effectuée en soumettant les particules à un fort champ électrique correspondant. On dispose alors entre le mécanisme de brassage et la paroi externe un réacteur

permettant d'appliquer une tension élevée correspondante.

Il est alors particulièrement avantageux que la forme du mécanisme de brassage soit celle d'une grille à pointes, car du fait du phénomène de décharge dite de pointe, des

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tensions relativement faibles permettent déjà d'obtenir localement un fort champ électrique. Ce dispositif peut donc être comparé à un condensateur, les composants solides d'abord électriquement neutres agissant en tant que diélectrique. Quand une tension négative est appliquée aux pointes de la grille du mécanisme de brassage, les pointes émettent des électrons libres qui sont captés parles molécules de

la matière synthétique ou de la matière de remplissage.

Il y a alors excès d'électrons et les particules du composant se chargent négativement. Les particules se comportent alors elles-mêmes comme des porteurs de charge, et il y a déplacement virtuel de la grille conductrice de la tension en direction de la paroi externe du réacteur jusqu'à ce que toutes les particules soient chargées électriquement à la valeur désirée. On évite la décharge des particules par la contre- électrode, à savoir la paroi externe, en recouvrant cette paroi externe du conteneur

du réacteur d'Ane couche électriquement isolante.

Si les particules doivent être chargées positivement, on inverse la polarité du mécanisme de brassage et de la paroi externe. Un fort courant électrique appliqué alors que les pointes de la grille forment l'anode (positive) dégage des électrons des-molécules du composant, ce qui provoque un excès d'électrons et de ce fait une charge positive. Dans les deux cas, la quantité de la charge est conrôlée par la valeur de la tension et la durée du processus. On obtient une répartition régulière de la charge en faisant tourner le matériau lentement et de façon continue par rotation de la grille du mécanisme de brassage. Une fois chargés électriquement, les composants parviennent dans un réacteur mélangeur o ils sont mélangés de la même manière qu'à l'exemple 1 et ensuite

envoyésà un autre poste d'utilisation.

Par opposition à la charge électrique obtenue dans un

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mélangeur rapide selon l'exemple 1, la charge électrique décrite à l'exemple 2 et réalisée dans un champ électrique a l'avantage de ne plus nécessiter un refroidissement, en

particulier de la matière de remplissage, après la charge.

On peut donc économiser toutes les machines nécessaires au refroidissement du matériau et à son retour dans le réacteur du mélangeur. Par ailleurs, on peut mieux contrôler le processus de charge du faFit que l'on peut choisir la polarité et la quantité de la charge, et qu'on peut obtenir un enveloppement particulièrement bon des grains de la matière synthétique du fait des forces d'attraction développée pendant le mélange de la matière

synthétique et de la matière de remplissage.

La charge des composants dans un champ électrique peut être réalisée dans un dispositif tel qu'il est représenté schématiquement aux figures 2 et 3. A un récipient à vide 49 sont associés deux réacteurs 50, 51, constitués de façon correspondante et destinés à la charge électrique, l'un seulement de ces deux réacteurs étant décrit dans ce qui suit. Le vide est fait dans le réacteur par une pompe à vide 52, la dépression pouvant être contrôlée par le manomètre 13. Le réacteur comprend un corps 54 et un couvercle 55 isolé électriquement par rapport au corps 3. Le corps " est revêtu à l'intérieur

d'une couche 56 dtun matériau électriquement isolant.

Dans le couvercle M du réacteur est introduit un cylindre mélangeur 57 électriquement isolé, constitué en un matériau électriquement isolant et en un noyau conducteur 5.8- Le cylindre mélangeur 57 ne s'étend que jusqu'à la moitié environ du corps 54 du réacteur. Comme on peut le voir sur la figure 3, le noyau conducteur 58 du cylindre mélangeur est raccordé à un mécanisme mélangeur 59 constitué par une grille à deux bras 59a dont les surfaces des grilles qui sont opposées l'une à l'autre sont

respectivement inclinées de 30 par rapport à la verticale.

Aux points de croisement des barres individuelles constituant la grille 59a sont disposées de courtes pointes

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59b perpendiculaires au plan de la grille et réalisées en un matériau conducteur, et ceci seulement sur le cÈté supérieur de la grille _9ainclinée de 300 dans le sens

de rotation de la grille.

Au noyau conducteur 38 et à la paroi externe 60 du corps 54 du réacteur et réalisée en un matériau conducteur est appliquée une tension comprise entre 0 et 100 kV, produite de façon régulière et réglable par un générateur de haute tension 61. La tension est transmise au noyau 1o conducteur 58 qui est entrains en rotation au moyen d'une

électrode à frottement 62.

En outre, le réacteur 50 est pourvu d'une vanne d'amenée 63 et d'une sortie 64, cette dernière étant reliée à la vanne d'arrêt X du récipient à vide M. Le récipient à vide ô9 est en outre constitué, avec-tous ses composants, de la mrsme manière que le réacteur mélangeur de l'exemple 1. Dans ce cas, l'enceinte intermédiaire refroidismable et le réacteur de refroidissement manquent du fait qu'ils ne sont pas nécessaires dans le cas du

procédé décrit.

Dans le dispositif décrit ci-dessus, le procédé de l'exemple 2 se déroule comme suit: On envoie dans le réacteur 50, par l'intermédiaire de la vanne étanche au vide 63, le lot de matière de remplissage nécessaire. La matière de remplissage est entraînée en rotation et brassée de façon continue par le mécanisme de brassage 52. Entre le mécanisme de brassage 2 et la paroi externe 60 réalisée en un matériau conducteur est appliquée une tension d'approximativement 80 kV produite par le générateur de haute tension 61. La polarité des deux éléments conducteurs, mécanisme de brassage et paroi externe, est déterminée par la polarité de charge désirée pour la matière de remplissage. La matière de remplissage continue à être brassée de façon régulière et sous vide par le mécanisme de brassage dans le réacteur jusqu'à ce que toutes les particules aient atteint la charge désirée. Ensuite, la matière de

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remplissage est envoyée par la sortie 64 et la vanne

étanche au vide 33 dans le récipient à vide 4.

Simultanément, une quantité équivalente de matière synthétique est introduite dans le récipient à vide 49 par la vanne 2, ce qui permet également de charger

électriquement cette matière synthétique.

Une séparation des charges s'effectue alors dans le récipient à vide 49 du fait du mélange rapide des deux composants, de la même manière que décrite à l'exemple 1, et on obtient le composé désiré du fait des forces

d'attraction électrostatiques.

Exemple 3 -

Alors que dans les exemples 1 et 2 décrits ci-dessus,

il s'agit de dispositifs permettant de charger électrique-

ment le mélange de matière synthétique et de matière de remplissage désiré de façon discontinue, c'est-à-dire par lots, le dispositif représenté à la figure 3 est prévu pour un procédé de fabrication continu. Dans ce cas, la charge électrique des composants doit s'effectuer dans un champ électrique au moyen du procédé expliqué à l'exemple 2, de manière qu'il ne soit pas nécessaire d'avoir recours à un refroidissement et à un stockage intermédiaire des composants. De ce fait, le dispositif de fabrication continue d'un mélange de matière synthétique et de matière de remplissage présenté à la figure 3 est constitué par une colonne mélangeuse 65 à laquelle sont associés deux réacteurs de charge électrique 50, Il qui correspondent aux réacteurs décrits à l'exemple 2, de manière que les composants chargés électriquement dans ces réacteurs puissent parvenir dans la colonne mélangeuse 65 par l'intermédiaire des vannes 66, 67. Pour réaliser le vide nécessaire, la colonne mélangeuse 65 est raccordée à une pompe à -ide 68, la pression dans la colonne mélangeuse

étant contrôlée par un manomètre 69.

La colonne mélangeuse 65 est constituée par le cylindre 70 qui se prolonge en un cône 71 en forme

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d'entonnoir allant en se rétrécissant vers le bas. La paroi interne de la partie cylindrique 70 de la colonne mélangeuse 65 est pourvue de cannelures formant une spirale montante 72. A l'intérieur de la colonne mélangeuse sont montés sur un arbre d'entraînement 72 vertical trois rotors 74,X l'un de ces rotors dont le diamètre est le plus faible étant dans la pointe du cône 71, alors que les deux autres, dont le diamètre est plus important, sont disposés à l'extrémité inférieure de la partie cylindrique 70 de la colonne mélangeuse M. On choisit le sens de rotation des rotors 74 de manière que le matériau soit refoulé vers le haut dans l'hélice montante. Finalement, on prévoit à la pointe du cône 71 une sortie Il reliée à un dispositif 76 destiné au traitement du mélange de matière synthétique et de matière de remplissage, et de

préférence une extrudeuse.

Le procédé se déroule dans le dispositif représenté à la figure 4 comme suit: Les composés qui sont chargés électriquement en polarité inverse dans les réacteurs SO et M, comme décrit à l'exemple 2, sont envoyés de façon dosée par les vannes 66, 67 dans la colonne mélangeuse 65 dans laquelle a été fait le vide. Dans cette colonne mélangeuse, ils entrent en contact avec les rotors 74 disposés à l'extrémité de la partie cylindrique ZQ, o ils sont mélangés et refoulés vers le haut par l'hélice disposée sur la paroi interne du cylindre 70. Au cours de ce mouvement forcé en direction ascendante a lieu un mélange intensif des deutx composants, à savoir de la matière synthétique et de la matière de

remplissage.

Le mouvement ascendant des matériaux dans l'hélice et de ce fait la durée du mélange sont commandés par le dosage de l'alimentation des composants dans la colonne mélangeuse ainsi que par la vitesse de rotation des rotors, et il en résulte qu'une quantité correspondante de composé terminé tombe dans le cône 72. En cet endroit, et tout en continuant à être soumis à un mélange continu par le

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rotor 74 monté dans la pointe du cône, il est envoyé à la sortie 75 et transféré de façon continue et tout en restant sous vide au dispositif prévu pour le traitement qui suit. La durée totale du traitement dans la colonne mélangeuse doit être d'au moins cinq minutes. La figure 5 représente une photographie agrandie d'une particule' individuelle 80 d'un mélange de matière synthétique et de matière de remplissage qui a été obtenu au moyen d'un des procédés décrits ci-dessus à titre d'exemples. Pour plus de clarté, la particule 80 a été coupée et aplatie pour permettre de voir la constitution de la particule qui comprend un noyau de matière synthétique 81 et une enveloppe de matière de remplissage 82. La ligne de séparation nette 83 entre le noyau de matière synthétique 81 et l'enveloppe de matière de remplissage 82 est bien visible. Les particules de matière de remplissage ne sont donc pas enfoncées dans le noyau de matière synthétique et le noyau de matière synthétique n'est pas fondu ou lié par fusion et il n'est

pas mélangé à la matière de remplissage.

Ceci est encore plus visible sur les figures 6 et 7 qui représentent une section de la ligne de séparation 83 entre le noyau de matière synthétique 81 et l'enveloppe de matière de remplissage 82, selon deux photographies obtenues au moyen d'un microscope électronique à balayage et fortement agrandies. On ne voit entre les particules individuelles de matière de remplissage 84 aucune particule de matière synthétique 8, ce qui serait le cas entre la matière synthétique et la matière de remplissage si on

avait eu recours à un procédé parfrittage ou agglomération.

La cohésion entre la matière synthétique et la matière de remplissage n'est obtenue que par les forces d'attraction

déterminées par les charges électriques opposées.

Les caractéristiques de l'invention qui sont indiquées ci-avant peuvent être mises en oeuvre aussi bien individuellement que par des'combinaisons quelconques,sous leurs formes de réalisations diverses,sans s'écarter du

champ d'application de l'invention.

I

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Claims (33)

REVENDICATIONS

1 - Procédé de fabrication de mélanges de matières synthétiques thermoplastiques et de matières de remplissage minérales ou organiques, les matières de départ à mélanger étant mélangées sous vide et ainsi agglomérées, caractérisé

en ce que les matières de remplissage sont chargées 1let-

triquement ou électrostatiquement avec les matières synthé

tiques avant et/ou pendant le mélange.

2 - Proc6dé selon la revendication 1, caract&risé en ce O10 que les matières synth6tiques seont chargées &lectriLquement ou électrostatiquement avant et/ou pendant leur m6élange,

avec les matières de remplissage.

3 - Proc6d6 selon la revendication 1 ou la revendi-

cation 2, caractérisé en ce que la charge électrique des ma-

tières de d6part eot obteonue au cours d'un fort frottemeont

des particules les unes contre les autres et contre les par-

tics du réacteur contre lesquelles elles sont appliqu6es, du fait do la chaleur du frottement ainsi obtenue et de la charge eloctriqlue ou électrostatique correspondanteo 4 - Procédé selon l'une queleonque des revendieations 1 à 3, caractériso en ce que les matières de remplissage sont soumises à la charge électrique alors quyelles ont un taux d'humidit6 inférieur à 3 % en poids et sous une pression

d'environ 1000 Pascals.

5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications

I à 4, caract6risé en ce que la charge &lectrique est obte-

nue au cours de courtes pointes de'températures dépassant 'C, ces températures étant obtenues par frottement et/ou chauffage. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en

ce que les matières de départ sont refroidies après avoir re-

çues la charge électrique et avant le mélange.

7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

à 6, caractérisé en ce que les charges électriques qui sont

appliquées sont comprises entre environ i et 10 kilovolts.

8 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que les matières de départ sont

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chargées dans un champ électrique avant leur mélange.

9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les matières de départ sont continuellement brassées par rotation pendant qu'elles sont chargées électriquement pour obtenir une répartition régulière de la charge.

- Procédé selon les revendications 8 et 9, caracté-

risé en ce que la quantité de charge appliquée est contrôlée

par la valeur de la tension et la durée du procédé.

11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 3 et-8, caractérisé en ce que le mélange des matières

chargées électriquement s'effectue sous une pression d'en-

viron 10 millibars.

12 -Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 3 et 8, caractérisé en ce que la température maximale lors du mélange des matériaux de départ est réglée pour être inférieure à la température de ramollissement de la

matière synthétique utilisée.

13 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en

ce que la température maximale est réglée à des valeurs dif-

férentes en fonction de la nature et de la quantité de ma-

tière synthétique et/ou de matière de remplissage.

14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications

t à 13, caractérisé en ce qu'il est suivi par un autre trai-

tement du mélange obtenu, tel qu'une granulation ou un fi-

lage, dans des conditions qui excluent ou du moins limitent

la réduction de la charge, et de préférence sous vide.

- Procédé selon l'une quelconque des revendications

i à 14, caractérisé en ce que le mélange ou le produit

final obtenu est coloré.

16 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé se-

lon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendica--

tions 2 à 15, comprenant un récipient à vide refroidissable

dans lequel est monté un dispositif mélangeur, l'alimenta-

tion des matériaux de départ dans le récipient à vide ainsi que le prélèvement du mélange hors du récipient s'effectuant par l'intermédiaire de trémies et de vannes maintenant le vide, caractérisé en ce qu'il comporte un réacteur de charge

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et de mélange,combin6 (10) avec un dispositif (26) permet-

tant d'effectuer un fort frottement sur les parties de la

masse contenue dans le réacteur, à la suite duquel est mon-

tée une enceinte interm6diaire (15) refroidissable, puis à la suite de cette dernière un r6acteur de refroidissement

(17), une conduite (18) revenant du réacteur de refroidis-

sement (17) au réacteur de charge et de mélange (10).

17 - Dispositif selon la revendication (16) caract6risé en ce que le corps (19) et le couvercle (20) du réacteur de charge et de mélange (10) sont isolés électriquement

l'un par rapport à l'autre par une couche (21) d'un maté-

riau non conducteur.

18 - Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le couvercle (20) est relié à un générateur de haute tension (24) dent les tensions de sortie peuvent être

réglables de façon continue.

19 - Dispositif selon la revendication 18, caractéris6 en ce que le corps (19)du réacteur et le dispositif (26) déterminant le frottement sont isoé16s et mis à la terre par une ligne de terre (25) et en ce que la mise- à la

terre peut être interrompue par un interrupteur (27).

- Dispositif selon la revendication 16, caracté-

risé en ce qu'un d6tecteur de temp6rature (28) et un dis-

positif de mesure de la charge (29) sont montés dans le

réacteur de charge et de mélange (10).

21 - Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on peut faire le vide dans l'enceinte intermédiaire refroidissable (15) et en ce qu'une pompe à vide (36) lui

est reli6e à cet effet.

22 - Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le réacteur de refroidissement (17) a un volume

qui est un multiple, de préf6rence de quatre fois, de ce-

lui du r6acteur de charge et de mélange (10).

23 - Dispositif selon les revendications 21 et 22, ca-

ract6risé en ce qu'on fait le vide dans le r6acteur de re-

froidissement (17) et en ce qu'une pompe à vide (36) lui est

reliée à cet effet.

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24 - Dispositif selon la revendication 16, caractérisé-

en ce que le corps (40) du réacteur de refroidissement (17) est pourvu à l'intérieur d'une couche (42) en un matériau

non conducteur.

25 - Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est monté dans le réacteur de refroidissement (17) un arbre (44) vertical et tournant sous l'action d'une transmission, et en ce que sont fixés sur l'arbre des bras de brassage (45) entre lesquels sont montées des

racles (46).

26 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 8, comprenant un réservoir à vide

dans lequel est monté un dispositif mélangeur, l'alimen-

tation des matières de départ dans le récipient à vide

ainsi que le prélèvement du mélange de ce récipient s'ef-

fectuant par l'intermédiaire de dispositifs de robinet-

terie servant à maintenir le vide, caractérisé en ce que les réacteurs de charge (50,51) sont montés à l'amont du

récipient à vide (49).

27 - Dispositif selon la revendication 26, caractérisé en ce 4ue l'on peut faire le vide dans chaque réacteur de charge (50, 51) et en ce qu'une pompe à vide (52) leur est

reliée à cet effet.

28 - Dispositif selon la revendication 26, caractérisé en ce que le corps (54) et le couvercle (55) des réacteurs de charge sont isolés électriquement l'un par rapport à l'autre.

29 - Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 26 à 28, caractérisé en ce que le corps (54) du réacteur est réalisé en un matériau conducteur alors que

sa partie interne est revêtue d'une couche (56) d'un maté-

riau électriquement isolant.

- Dispositif selon la revendication 26, caractérisé

en ce qu'un cylindre mélangeur (57) est monté sur le cou-

vercle (55) vers l'intérieur dans le corps (54) du réacteur, ce cylindre étant constitué en un matériau électriquement isolant avec un noyau (58) conducteur et étant plongé

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jusqu'A environ la moiti6 du corps (54) du réacteur.

31 - Dispositif selon la revendication 30, caractérisé en ce que le noyau conducteur (58) du cylindre mélangeur (57) est relié à un mécanisme mélangeur (59) constitué sous forme d'une grille (59a) A plusieurs bras également conducteurs. 32 - Dispositif selon la revendication 31, caract6ris6 en ce que les surfaces de la grille formant respectivement

un plan sont inclinées d'environ 30 par rapport a la ver-

ticale.

33 - Dispositif selon la revendication 32, caractérisé

en ce que de courtes pointes (59b) en un mat6rian conduc-

teur, sont disposées perpendiculairement par rapport an plan des grilles et respectivement sur le cÈte supérieur l de la grille inclinée (59a) ainsi que dans le sens de

rotation du mécanisme mélangeur (59).

3 - Lispositif selon les rdvendications 29 et 30,

caractérise en ce qAron applique une tension pouvant at-

teini-e O1 kilovo.ts a la paroi esterne (60) du corps (54) 0 du r'acteur et au noyau èonducteur (58), cette tension étant produit de efaçon à pouvoir être régl4e de manisre

continue par un générateur de haute tension (61).

- Dispositif selon la revendication 26, caractérisé en ce que les réacteurs de charge (50, 5i) sont reliés au

récipient à vide (49) de façon étanche au vide parl'inter-

médiaire de vannes.

36 - Dispositif selon la revendication 26, caractérisé

en ce que la sortie (75) du récipient à vide (65) est re-

liée directement à un dispositif (76) destiné à un traite-

ment suivant.

37 - Dispositif selon la revendication 36, caractérisé en ce que le récipient à vide qui est constitué sous forme d'une colonne mélangeuse (65) comprend un cylindre (70) se

prolongeant en une partie inférieure (71) en forme d'en-

tonnoir et allant en s'amincissant, la partie cylindrique (70) étant pourvue sur son côté interne de nervures (72)

formant une hélice ascendante.

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38 - Dispositif selon la revendication 37, caractérisé en ce que plusieurs rotors (74) sont montés sur un arbre d'entraînement (73) disposé verticalement au centre de la

colonne mélangeuse (65), l'un de ces rotors (74) se trou-

vant dans la pointe de l'entonnoir (71) alors que les autres sont montés dans la zone inférieure de la partie

cylindrique (70).

39 - Matériau se présentant sous la forme d'un mélange de matières synthétiques thermoplastiques et de matières de remplissage minérales ou organiques, obtenu au moyen du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les parties (80) qui composent le mélange sont constituées par un noyau (81) en matière synthétique thermoplastique et par une enveloppe (82) en

un matériau de remplissage formé autour dudit noyau.

- Matériau selon la revendication 39, caractérisé en ce que l'enveloppe (82) de la matière de remplissage se

maintient sur les noyaux (81) de matière synthétique uni-

quement du fait des forces d'attraction déterminées par les charges électriques opposées de la matière synthétique

et de la matière de remplissage.

41 - Matériau selon la revendication 40, caractérisé

en ce que la surface des noyaux (81) de la matière synthé-

tique ne subit aucun dégât sous les particules de matière

de remplissage qui la recouvrent.

42 - Matériau selon la revendication 40, caractérisé en ce que l'enveloppe (82) de la matière de remplissage

est mécaniquement stable.