FR2597763A1 - Systeme pour produire un melange homogene de matieres, notamment a base de caoutchouc comprenant un melangeur a transfert par cavites - Google Patents

Systeme pour produire un melange homogene de matieres, notamment a base de caoutchouc comprenant un melangeur a transfert par cavites Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME POUR PRODUIRE UN MELANGE HOMOGENE DE MATIERES. LE SYSTEME COMPREND UN MELANGEUR INTERNE 10 DANS LEQUEL EST PREPARE UN PREMELANGE, UNE EXTRUDEUSE 30 QUI RECOIT DIRECTEMENT LE PREMELANGE EVACUE DU MELANGEUR INTERNE PAR UNE GOULOTTE 22, ET UN MELANGEUR A TRANSFERT PAR CAVITES 44 PLACE EN JUXTAPOSITION ET EN RELATION D'ETANCHEITE AUX FLUIDES AVEC L'EXTRUDEUSE POUR RECEVOIR DIRECTEMENT LA MATIERE AYANT TRAVERSE L'EXTRUDEUSE, DES ORIFICES D'INJECTIONS 56 ETANT PREVUS SUR LE MELANGEUR A TRANSFERT PAR CAVITES POUR INCORPORER UN ADDITIF AU PREMELANGE QUI LE TRAVERSE ET OBTENIR A SA SORTIE 58 UN MELANGE HOMOGENE. DES MOYENS D'ENTRAINEMENT 36, 48, 54 ENTRAINENT SEPAREMENT L'EXTRUDEUSE ET LE MELANGEUR A TRANSFERT PAR CAVITES DE TELLE FACON QUE CE DERNIER PEUT ETRE ENTRAINE A DES VITESSES VARIABLES SUPERIEURES A CELLES DE L'EXTRUDEUSE. DOMAINE D'APPLICATION : INDUSTRIE DU CAOUTCHOUC.

Description

La présente invention concerne un nouvel appareil comprenant un mélangeur
à transfert par cavités, destiné à préparer des mélanges homogènes de matières et, plus particulièrement, à la préparation industrielle de o5 tels mélanges, par exemple pour la fabrication de compositions à base de caoutchouc, de compositions adhésives
et d'autres mélanges de matières solides.
Les mélangeurs à transfert par cavités sont en
eux-mêmes anciens et ont été employés dans diverses opé10 rations de mélangeage.
En général, ils constituent un type d'extrudeuses-mélangeuses dans lesquelles la matière est introduite à l'une des extrémités et sort à l'extrémité opposée à travers une filière d'extrusion. Ils se composent essen15 tiellement de deux éléments, un stator cylindrique creux et un rotor cylindrique qui peut tourner à l'intérieur du stator. Les surfaces cylindriques se faisant face du stator et du rotor portent respectivement plusieurs rangées de gorges ou cavités disposées de façon à provoquer un
mélangeage à mesure que la matière traverse le mélangeur.
Le brevet britannique N 930 339 décrit un mélangeur à transfert par cavités répondant à cette description et dans lequel les gorges sont allongées et s'étendent longitudinalement. Les rangées de gorges de chaque 25 élément s'étendent circonférentiellement sur chaque élément et sont écartées les unes des autres en direction
axiale, les rangées d'un élément étant axialement décalées par rapport aux rangées de l'autre élément de manière à réaliser un chevauchement axial entre les gorges de ran30 gées adjacentes du stator et du rotor. Du fait de cet agencement de cavités fermées qui se chevauchent, la matière traversant ce mélangeur doit parcourir un chemin qui passe alternativement par les cavités du stator et du rotor. Lorsqu'une cavité de l'un des éléments vient à fai35 re face à un plat de l'autre élément, la matière à mélanger est soumise à un cisaillement simple de telle façon qu'elle est coupée en deux avant d'être déplacée à peu
près perpendiculairement à sa direction initiale en passant dans la cavité suivante.
Le brevet des E. U. A. NO 4 419 014 concerne un mélangeur à transfert par cavités perfectionné qui est particulièrement efficace dans la mise en pratique de la présente invention. Selon ce brevet, les cavités du stator et du rotor sont réalisées sous forme d'hémisphères disposées suivant une configuration particulière. Pour préciser, ces cavités hémisphériques sont disposées sur le rotor et le stator en rangées parallèles de telle ma.* -nière que (a) les cavités de rangées adjacentes du stator soient décalées circonférentiellement; (b) les cavités de rangées adjacentes du rotor 15 soient décalées circonférentiellement; et (c) les rangées de cavités du stator et du rotor soient décalées axialement, grâce à quoi l'on peut obtenir une augmentation globale du pouvoir de mélangeage pour une même surface spécifique tout en parvenant à une caractéristique exponentielle désirée de mélangeage,
dans laquelle un mélangeage par cisaillement simple est interrompu à maintes reprises par des étapes de sectionnement et de rotation.
Le mélangeur à transfert par cavités décrit 25 dans le brevet des E. U. A. susmentionné est notablement
plus efficace que celui décrit dans le brevet britannique.
En particulier, le pouvoir de mélangeage par unité de sur-' face spécifique est considérablement accrû. En outre, d'autres avantages importants sont obtenus. La configura30 tion des cavités hémisphériques peut être telle qu'à tout...., instant donné il y ait des chevauchements entre trois cavités de sorte qu'un mélangeage supplémentaire est obtenu par division réitérée des courants de masse fondue. La forme hémisphérique des cavités procure un excellent pro35 fil d'écoulement si bien que, par exemple, il n'apparatt pas de stagnation. D'autres avantages sont décrits dans : -' la Colonne 3 de ce brevet des E. U. A. La présente demande concerne un nouveau système pour incorporer un agent de réticulation de caoutchouc dans une composition adhésive à base de caoutchouc, dans lequel l'agent de réticulation est ajouté et mélangé à la 05 composition adhésive dans un mélangeur à transfert par cavités (MTC) , par exemple un MTC du type décrit dans le brevet des E. U. A. susmentionné NO 4 419 014, pour obtenir ainsi d'importants avantages au niveau de la fabrication. De préférence, l'agent de réticulation est incorporé 10 dans une huile ou un plastifiant servant de véhicule. Comme décrit dans cette demande, un prémélange est tout d'abord formé en une opération discontinue dans un mélangeur Banbury. Le prémélange est ensuite transporté à l'entrée de l'extrudeuse à la sortie de laquelle est disposé le MTC. 15 Le MTC est pourvu au voisinage de son entrée d'un orifice d'injection par lequel est introduit l'agent de réticulation. Ainsi qu'il en est question, le MTC peut être vissé sur la sortie de l'extrudeuse ou être à l'extrudeuse d'une autre façon. En variante, il peut s'agir d'un MTC à vites20 se variable entraîné séparément, monté ou fixé contre l'orifice de sortie de l'extrudeuse, par exemple par des
moyens de serrage. Dans cette dernière forme de réalisation, le diamètre du MTC peut être notablement plus grand que celui de l'extrudeuse, ce qui procure une plus grande surface 25 spécifique pour le mélangeage opéré dans le MTC et, par suite, autorise l'addition de plus grandes quantités d'additifs, d'oa un débit de sortie accru.
De préférence, le procédé est conduit comme un procédé continu dans lequel le prémélange venant du mélan30 geur Banbury tombe directement dans une extrudeuse travaillant en continu et des quantités dosées d'agent de réticulation sont automatiquement introduites dans le MTC avec le concours de microprocesseurs connus en soi, En d'autres termes, étant donné que la quantité de prémélange sortant 35 du mélangeur Banbury en un temps donné, par exemple de 10
minutes, est connue, de même que l'est la vitesse de passage du prémélange à travers l'extrudeuse, la quantité re-
quise d'agent de réticulation à ajouter et mélanger peut être déterminée et automatiquement introduite à débit réglé dans le MTC tandis que le prémélange est acheminé en
continu à travers ce dernier.
De cette manière, en utilisant un MTC au lieu d'un broyeur bicylindre de 213,4 cm, on obtient instantanément un mélange adhésif homogène contenant l'agent de réticulation et ce mélange peut être immédiatement envoyé à
une calandre o l'adhésif est appliqué à un support conve10 nable pour constituer un ruban adhésif.
La demande aux Etats-Unis de Elwyn G. Huddleston (présents inventeurs) et Richard J. Lacana, N 892 677, déposée le ler août 1986, décrit et revendique un autre procédé pour préparer des compositions de caoutchouc, o est 15 utilisé un mélangeur à transfert par cavités. Comme décrit dans cette demande, un MTC est utilisé pour incorporer des - résines donnant de l'adhésivité dans des compositions de
caoutchouc, y compris des compositions adhésives.
Dans les modes de réalisation préférés décrits 20 dans cette demande N 892 677, tous les composants de la composition adhésive, excepté la quantité requise d'agent d'adhésivité, sont tout d'abord ajoutés et mélangés dans un mélangeur interne, de préférence un mélangeur Banbury, d'une manière connue en soi pour obtenir un prémélange 25 fondu sensiblement homogène du caoutchouc et des autres
composants (charge, antioxydant, etc.).
Le prémélange fondu est ensuite transporté du mélangeur Banbury ou autre mélangeur interne au MTC en vue de l'addition de l'agent d'adhésivité. De préférence, 30 cette opération est exécutée en continu plutôt que par charge, le prémélange étant versé directement de la trémie d'évacuation du mélangeur interne dans l'entrée d'une
extrudeuse classique. Le MTC est monté ou fixé contre la sortie de l'extrudeuse de sorte que le prémélange arrive 35 au MTC en passant par l'extrudeuse.
En théorie, le MTC peut être vissé sur la sortie de l'extrudeuse. En théorie également, le MTC peut
1 1
aussi être pourvu d'un seul orifice par o la résine est introduite. Ces deux conceptions ont leur utilité aux fins de la présente invention. Cependant, l'intérêt de l'une ou l'autre de ces deux structures est limité du 05 point de vue de la fabrication et elles ne sont donc pas préférées, au moins avec la plupart des compositions
adhésives envisagées.
La demande N 892 677 fait encore état d'expériences ayant montré que lorsqu'un MTC à 6 rangées est directement à une extrudeuse à alimentation froide Davis Standard 16:1, une proportion maximale d'environ 5-6 pour cent de résine peut être incorporée. Bien que ce pourcentage d'agent d'adhésivité puisse être tout à fait
convenable pour certains adhésifs, il est nécessaire d'a15 jouter de plus grandes proportions de cet additif au prémélange pour les compositions adhésives généralement envisagées.
Comme le décrit encore la demande N 892 677, le MTC est de préférence séparé de l'extrudeuse et il est 20 entralné indépendamment afin de pouvoir travailler à des vitesses variables, y compris des vitesses notablement plus grandes que celle de l'extrudeuse. De cette manière, il est possible d'incorporer de bien plus grandes quantités de résine, c'està-dire des quantités telles qu'on en 25 utilise typiquement dans les adhésifs envisagés. On se rendra évidemment compte qu'au cas o le MTC est séparé et entralné indépendamment (à la distinction du cas o il est vissé à l'extrudeuse), il faut néanmoins le monter en juxtaposition avec l'extrudeuse (par un quelconque moyen 30 mécanique connu en soi) de sorte que la masse fondue de
prémélange passe directement de l'extrudeuse au MTC.
Il est également dit avoir été constaté que l'on peut obtenir des résultats optimaux en augmentant la longueur du MTC, par exemple en utilisant un MTC à neuf 35 rangées. On peut y pourvoir en utilisant simplement un unique MTC à neuf rangées. En variante, ceci peut être
réalisé au moyen d'un MTC de longueur variable, par exem-
ple de deux ou plusieurs unités séparées raccordées de façon étanche pour éviter que la matière ne s'échappe en
passant d'un MTC au suivant.
A titre d'exemple, un MTC à trois rangées peut 05 être adapté directement sur une extrudeuse à alimentation froide, par exemple sur la sortie d'une extrudeuse de 6,35 cm. Un MTC à 6 rangées à vitesse variable, entratné séparément, peut être raccordé de façon étanche au MTC à 3 rangées. Bien que le MTC puisse théoriquement être muni d'un seul orifice d'entrée pour introduire la résine, dans la forme de réalisation préférée, plusieurs orifices sont prévus sur la longueur du MTC. A titre d'exemple, dans la forme de réalisation qui vient d'être décrite o 15 est utilisé un MTC à 9 rangées, d'excellents résultats ont été obtenus en utilisant deux orifices d'entrée pour la résine. Par exemple, avec un MTC à neuf rangées dont les six dernières rangées sont entraînées indépendamment, par exemple à 3-4 fois la vitesse de l'extrudeuse princi20 pale, il s'est avéré que deux orifices d'injection étaient
convenables pour ajouter jusqu'à 23 % de résine chaude.
Cependant, de préférence, une unité à 9 rangées, entièrement entraînée indépendamment, sera pourvue de trois orifices espacés pour injecter la résine, par 25 exemple d'un premier orifice situé juste avant le MTC, d'un second situé à la position de la troisième rangée et
d'un troisième situé à la position de la sixième rangée.
Il est, cependant, à remarquer qu'il ne sera pas toujours nécessaire d'injebter à chacune de ces trois positions. 30 Néanmoins, l'utilisation de trois orifices donnera une
plus grande souplesse au système.
La présente invention vise un nouvel appareil à utiliser dans des procédés de fabrication pour préparer des compositions telles que celles décrites dans les de35 mandes contemporaines susmentionnées, le principe de
l'invention reposant sur la combinaison des éléments qui y sont décrits, y compris un mélangeur interne, une ex-
trudeuse et un MTC à vitesse variable entrainé séparément, agencés de telle façon qu'un prémélange de matières préparé dans le mélangeur interne soit directement transporté
dans l'extrudeuse et, de là, dans le MTC o des ingré05 dients supplémentaires sont incorporés au prémélange.
L'invention sera plus clairement expliquée par
la description détaillée suivante faite en regard du dessin annexé sur lequel:
la Figure unique est une vue schématique illustrant 10 la combinaison d'éléments de la présente invention.
Comme précédemment mentionné, le nouveau système de mélangeage de la présente invention se compose essentiellement de trois éléments de mélangeage dont chacun est connu en soi et a été utilisé jusqu'à présent dans 15 l'industrie du caoutchouc, s'agissant en effet de: (a) un mélangeur interne, (b) une extrudeuse, et (c) un mélangeur à transfert par cavités, par exemple du type décrit et revendiqué dans le brevet des E. U. 20 A. N 4 419 014 susmentionné. Pour bien reconnaître la
nature et les buts de la présente invention, il est opportun de considérer un bref historique de l'art de la fabrication du caoutchouc.
Dans l'ancien mode de fabrication, le caout25 chouc était tout d'abord découpé, puis placé dans un broyeur qui commençait par le mastiquer et le mélangeait ensuite à d'autres ingrédients. En général, un broyeur se compose de deux cylindres métalliques parallèles ajustés de telle façon que le caoutchouc puisse être broyé et ci30 saillé entre eux. Les broyeurs-mélangeurs peuvent typiquement s'échelonner de 50,8 à 213,4 cm en longueur et de 40,6 à 71,1 cm en diamètre. Les cylindres de 213,4 cm, ce qui est généralement considéré comme la limite mécanique, sont capables de traiter une charge de 136 kg de ca35 outchouc en 25 à 40 minutes. Les cylindres sont refroidis à l'eau par l'intérieur. L'énorme puissance de ces deux
cylindres, travaillant à des vitesses différentes (le cy-
lindre arrière tourne plus vite que le cylindre avant; des rapports de vitesses de 1,2:1 à 1,5:1 sont courants), associée à une légère oxydation et à la chaleur engendrée par la friction résultante, réduit en fin de compte les 05 morceaux de caoutchouc froid en une feuille plastifiée qui adhère à l'un des cylindres. Un broyeur bicylindre
répondant à cette description est dénommé un mélangeur externe.
A mesure qu'ont augmenté les demandes pour la 10 fabrication de produits en caoutchouc, on a ressenti le besoin de machines plus grandes, plus rapides et plus puissantes. Ajourd'hui, la quasi-totalité du caoutchouc est initialement travaillée dans des mélangeurs internes tels que le mélangeur Banbury. Ces machines, qui opèrent 15 au moyen de pièces tournantes avec l'appoint d'une pression interne, ont une capacité qui peut typiquement être comprise entre 68 et 454 kg. Comparativement aux 25 à 40 minutes que demande généralement un broyeur bicylindre pour traiter 68 à 136 kg de caoutchouc, les mélangeurs 20 internes peuvent réduire ce temps à, par exemple, 5 à 8 minutes. Outre le gain de temps, un mélangeur Banbury donne un produit plus uniforme ou homogène qu'un produit soumis à des opérations manuelles effectuées sur le mélangeur externe. En contrepartie, les forts besoins énergétiques et le fait que le procédé utilisant un mélangeur Banbury
s'effectue essentiellement par charges plutôt qu'en marche continue ont conduit au développement d'extrudeuses-mélangeuses.
Dans un procédé de fabrication typique tel que mis en oeuvre dans l'industrie des adhésifs à base de caoutchouc, le caoutchouc, qui soit naturel ou synthétique, et la plupart des autres ingrédients sont mélangés dans le mélangeur Banbury pour former ce que l'on appelle un "pré35 mélange", Ce prémélange est évacué par la goulotte inclinée du mélangeur Banbury, puis il est envoyé à une extrudeuse qui le façonne en bandes ou en tubes. En général, une extrudeuse convenant à cet usage est un dispositif pouvant contraindre le prémélange de caoutchouc ramolli
par la chaleur à passer par des orifices ou des filières.
Le caoutchouc est broyé dans l'extrudeuse et contraint 05 par une vis à passer à travers une filière chauffée. La matière extrudée, qui garde la forme de la filière et peut avoir une section circulaire ou rectangulaire avec un diamètre compris entre 2,54 et 20,32 cm, est ensuite acheminée, par exemple sur un transporteur, jusqu'au broyeur bicylindre o les ingrédients restants, qui ne peuvent pas être ajoutés dans les conditions de travail du mélangeur Banbury, sont alors jetés à la pelle ou par des godets sur le prémélange soumis au broyage. Apres l'opération de broyage, la composition à base de caout15 chouc résultante est envoyée aux étapes de fabrications
restantes, par exemple de calandrage, fendage, enroulement sur noyaux et emballage.
Plus récemment sont apparus les mélangeurs à transfert par cavités. Le MTC, qui peut être considéré 20 comme une forme perfectionnée d'extrudeuse-mélangeuse, n'a que quelques centimètres de longueur et offre d'importants avantages, y compris ceux mentionnés ci-dessus, par rapport à une opération de broyage. Cependant, il
manque de capacité et ne peut donc remplacer le mélangeur 25 Banbury.
Dans tous les cas, avant la présente invention, les procédés pour préparer des compositions de caoutchouc étaient du type discontinuedans lequel un prémélange était formé dans le mélangeur Banbury (ou autre mélangeur inter30 ne) et le prémélange résultant était ensuite envoyé à un
broyeur bicylindre et/ou un MTC pour la préparation de la composition finale. Comme s'en rendent compte les spécialistes, une opération discontinu présente certains inconvénients inhérents, dont les principaux sont les besoins 35 en main-d'oeuvre, le temps, la consommation d'énergie et le manque de réglage précis des compositions de produit.
La présente invention vise une opération con-
tinue qui obvie par conséquent aux inconvénients susmentionnés d'une opération discontinue et permet d'obtenir des
produits de composition précise et constante.
Conformément à la présente invention, le prémé05 lange formé dans le mélangeur interne d'une manière connue en soi tombe directement de la goulotte inclinée du mélangeur interne dans le col d'une extrudeuse de type connu telle qu'une extrudeuse à alimentation froide Davis Standard 16:1. Le prémélange sortant de la filière à la sortie de l'extrudeuse passe directement dans un MTC pourvu d'au moins un orifice pour introduire des quantités dosées de la matière, par exemple une résine d'adhésivité, un agent de réticulation ou autre, devant être incorporée dans le
prémélange pour former la composition désirée.
Bien que l'entrée du MTC puisse être vissée sur la sortie de l'extrudeuse et la combinaison résultante être alors entraînée par un seul moteur, une partie essentielle de la présente invention repose sur le fait précédemment mentionné que le MTC est entraîné séparément et que sa vitesse est variable, c'est-à-dire qu'il peut être entralné à de plus grandes vitesses que l'extrudeuse afin
d'accroltre le débit de sortie de la matière.
Dans les formes de réalisation préférées, des microprocesseurs connus en soi sont utilisés pour déter25 miner la quantité de prémélange et la vitesse d'écoulement dans l'extrudeuse et commander sur cette base l'introduction de quantités précisément dosées de matière ad* ditionnelle dans le ou les orifices d'injection du MTC.
Dans les formes de réalisation préférées également, il est prévu plusieurs orifices d'injection, comme précédemment mentionné. Au lieu que le premier de ces orifices d'injection soit placé à coté de l'entrée du MTC, il peut, si on le désire, être disposé juste avant la sortie de l'extrudeuse juxtaposée, si bien qu'une partie au moins de l'additif est introduite juste avant que le prémélange ne pénètre dans le MTC. Un ou plusieurs autres orifices d'injection peuvent être disposés à intervalles
sur la longueur du MTC.
Comme on le comprendra, le MTC est placé à proximité immédiate de l'extrudeuse avec laquelle il est maintenu en une relation étanche aux fluides par un moyen 05 de raccordement approprié afin d'exclure l'échappement ou
l'exsudation de la matière qui y passe.
La présente invention sera mieux explicitée en
référence au dessin annexé.
Comme représenté sur la Figure unique, les com10 posants essentiels du nouveau système de mélangeage de la
présente invention sont un mélangeur interne 10, une extrudeuse 30 et un MTC 44 à vitesse variable entraîné séparément.
Le mélangeur 10 est représenté comme étant un 15 mélangeur Banbury classique installé sur une base 12 supportée par des colonnes ou des poutrelles en I 14. Dans une installation typique de fabrication, la base 12 serait le plancher d'un étage de l'installation et l'extrudeuse et le MTC seraient placés à un étage inférieur. Le mélan20 geur 10 est actionné par un moteur 16 monté sur un bloc 18. Le mélangeur comprend une trémie d'entrée 20 pour l'introduction des matières premières à mélanger et une goulotte inclinée 22 pour évacuer le mélange. Comme cela est connu, un mélangeur Banbury, tel qu'illustré sur le 25 dessin, comprend également un piston 24 actionné par de l'air comprimé venant d'une source (non représentée) et
qui entre dans le mélangeur par une conduite 26 d'admission d'air.
La goulotte inclinée 22 fait passer directement 30 le mélange du mélangeur 10 dans le col ou entrée 28 de l'extrudeuse 30 montée sur et supportée par un bloc d'extrémité 32 et un bloc de support 34. L'extrudeuse 30 est entraînée par un moteur 36 installé sur un bloc 38. La sortie 40 de l'extrudeuse 30 est positionnée par rapport 35 à l'entrée 42 du MTC 44 de manière à assurer l'étanchéité aux fluides au moyen d'un connecteur à machoires 46 de
sorte que la matière du mélange quittant l'extrudeuse pas-
z 1 -
se directement sans fuite dans le MTC.
Le MTC 44 est entraîné séparément au moyen d'un moteur 48 qui, aux fins de l'illustration, est montré comme étant installé sur un chariot 50 muni de roues 52 de 05 sorte qu'il peut facilement être amené à l'extrudeuse et en être éloigné. Une boite d'engrenages 54 est prévue pour permettre de faire varier la vitesse d'entraînement du
MTC, par exemple de telle façon que le MTC puisse être entrainé à des vitesses variables supérieures à celle de 10 l'extrudeuse.
Le MTC comporte un ou plusieurs orifices d'injection 56 pour introduire de la matière dans la masse qui se déplace dans le MTC. Aux fins de l'illustration, il est représenté deux tels orifices. D'autres orifices 15 similaires peuvent être prévus à des distances variables sur la longueur du MTC s'il s'avère que cela est souhaitable ou commode, comme il en sera question plus en détail ci-après. La sortie 58 du MTC 44 est représentée comme 20 étant munie d'un tuyau d'évacuation 60 par lequel le mélange venant du MTC passe sur une courroie transporteuse sans fin 62 qui le transporte jusqu'au poste de fabrication suivant, par exemple un poste de conditionnement, un poste de calandrage pour l'application sur une matière de 25 support afin de préparer des rubans comportant une couche du mélange, etc. Comme on le comprendra, des postes intermédiaires peuvent être prévus pour prélever des échantillons du mélange afin d'effectuer des contrôles de qualité, etc. Bien que les éléments essentiels de l'invention aient été représentés aux fins de l'illustration, on se rendra compte que d'autres éléments exécutant des fonctions particulières désirées peuvent être prévus et le seront habituellement. Par exemple, dans l'utilisation envisagée
préférée de la nouvelle combinaison d'éléments des microprocesseurs dont la description est connue en soi seront
prévus pour déterminer la quantité et la vitesse d'écoule-
ment de la matière dans l'extrudeuse, sur la base de quoi des quantités précisément dosées de matière seront introduites dans le MTC par le ou les orifices d'injection 56 pour y être mélangées. Si la matière à injecter n'est pas 05 assez liquide ou fluide pour une injection à la température ambiante, des moyens de chauffage peuvent être prévus
pour faciliter son introduction.
Il est également à remarquer que la matière entrant dans le mélangeur interne 10 peut être introduite à 10 la main, par exemple par un opérateur se tenant sur une plate-forme située à côté de la trémie d'entrée 20 ou bien,
en variante, il peut être prévu des moyens (non représentés) pour alimenter automatiquement le mélangeur 10.
Le fonctionnement du nouveau système de la pré15 sente invention ressortira clairement de la description et
du dessin illustratif qui précèdent.
Une charge de matière à introduire dans le MTC est fournie avec des vannes de dosage et des conduites appropriées pour le raccordement aux orifices d'injection. 20 Comme mentionné ci-dessus, si la matière n'est pas assez
liquide ou fluide à la température ambiante, des moyens de chauffage sont également fournis pour la fluidifier convenablement pour son introduction par les orifices d'injection.
Les moteurs des éléments respectifs sont mis en route et le caoutchouc et les autres ingrédients du prémélange sont introduits dans le mélangeur Banbury. Cette opération peut être exécutée manuellement ou par des moyens
automatiques qui apparaîtront clairement au spécialiste et 30 ne font pas par eux-mêmes partie de la présente invention.
De façon analogue, la matière additionnelle peut être introduite manuellement dans le MTC. Cependant, dans le système préféré, elle est introduite automatiquement à l'aide de microprocesseurs connus en soi, comme décrit précédem35 ment.
La matière sortant de la filière du MTC peut
être transportée, comme décrit, jusqu'aux postes de fabri-
f,, -, à -
cation finals, par exemple de calandrage, emballage, etc.
Les exemples non limitatifs suivants expliquent plus particulièrement la mise en pratique de la présente invention.
EXEMPLE 1
On incorpore les ingrédients suivants dans un mélangeur Banbury pour obtenir un prémélange sensiblement homogène à base de caoutchouc naturel: a 10
- 15
Caoutchouc naturel (feuille fumée) Pigment blanc (Titanox 2010) Pigment noir (Butex) Agent de réticulation, résine phénolique (SP1055) Charge, argile plastique de type kaolin (argile McNamee) Antioxydant Agent d'adhésivité, colophane de tal151 modifiée Oxyde de zinc enviro] 87,54 kg 2,27 kg 198,5 g 226,8 g 74,39 kg 1,13 kg ,84 kg 4,08 kg n 200,5 kg On monte directement un MTC à 3 rangées sur
une extrudeuse à alimentation froide Davis Standard 16:1.
On monte ensuite un MTC à 6 rangées sur un arbre d'entraInement pouvant être entraîné par une extrudeuse Prodex de 3,81 cm. On adapte un manchon de sortie entre le MTC à 6 rangées et le cylindre de l'extrudeuse Prodex. Un 30 orifice d'injection est prévu juste avant la sortie de l'extrudeuse de 6,35 cm, c'est-à-dire juste avant le MTC à 3 rangées; et un secondorifice d'injection est prévu entre le MTC à 3 rangées et le MTC à 6 rangées. On règle à 160 C la température de l'extrudeuse et des MTC. On rè35 gle à envrion 10 tr/min la vitesse de l'extrudeuse de 6,35 cm; et on règle à environ 80-90 tr/min la vitesse du MTC à 6 rangées entraîné séparément. Le prémélange venant du mélangeur Banbury passe dans l'extrudeuse et de la résine STA TAC B (marque commerciale de Reichnold Co. désignant un agent d'adhésivité du type hydrocarbure de pétrole polymérisé) est envoyée par pompage dans les deux orifices 05 d'injection à raison d'environ 137,5 g/min pour obtenir en sortie un mélange adhésif à base de caoutchouc naturel à un débit de 36 kg/h et qui contient environ 22,9 % en
poids d'additif.
EXEMPLE 2
On incorpore les ingrédients suivants dans un mélangeur Banbury pour obtenir un prémélange sensiblement homogène a base de caoutchouc butyle: Caoutchouc butyle 34,47 kg Caoutchouc butyle régénéré 65,77 kg Indopol H100 (agent d'adhésivité du type polybutylène) 28,80 kg Argile McNamee 99, 79 kg Antioxydant (Agerite Stalite S) 1,13 kg
environ 230 kg.
On utilise un système à extrudeuses MTC à 3 rangées et MTC à 6 rangées tel que décrit dans l'Exemple 25 1. Cependant, on règle à 14 tr/min la vitesse de l'extrudeuse de 6,35 cm et à 50 tr/min la vitesse du MTC à 6 rangées entrainé séparément (soit à peu près 3,5 fois plus vite que l'extrudeuse). Le prémélange à base de caoutchouc butyle est introduit dans l'extrudeuse et du Piccopale 100 (marque commerciale de Hercules Co. désignant une résine d'adhésivité du type hydrocarbure aliphatique) est introduit par pompage dans les deux orifices d'injections à raison d'environ 115 g/min pour obtenir en sortie un mélange adhésif à base de caoutchouc butyle 35 à un débit de 40,4 kg/h et qui contient environ 17 % en
poids de résine.
Dans les exemples illustratifs précédents, on voit que dans chaque cas une portion de la quantité désirée
d'agent d'adhésivité est incorporée dans le mélangeur Banbury, le reste étant ajouté dans le MTC. On doit, toutefois, remarquer qu'il est tout à fait possible d'incorporer 05 la quasi-totalité de la résine et du plastifiant par l'intermédiaire du MTC. Pour procéder de la sorte, un MTC un peu plus long peut être nécessaire. Comme s'en rendra cependant compte le spécialiste, il peut être commode ou judicieux d'incorporer au moins des quantités à effet plasti10 fiant de résine dans le mélange du mélangeur Banbury.
En procédant d'une manière connue, on applique par calandrage sur des supports les compositions adhésives préparées ci-dessus pour obtenir des rubans adhésifs que
l'on compare ensuite quant à leurs propriétés d'adhésivité 15 à des rubans témoins obtenus à partir de compositions similaires préparées de façon classique selon l'art antérieur.
Les propriétés d'adhésivité des rubans d'essai sont comparables et se situent largement à l'intérieur des limites prescrites. D'après les exemples illustratifs précédents, on voit que la présente invention fournit un procédé de fabrication élégant pour préparer des adhésifs à base de caoutchouc comparables par leurs caractéristiques d'adhésivité à ceux préparés par les systèmes de l'art antérieur 25 couramment employés. En d'autres termes, les adhésifs
ainsi produits selon la présente invention ne sont pas nécessairement meilleurs. Cependant, le procédé de fabrication est largement supérieur.
La demande apparentée N 869 692 des Etats-Unis 30 donne des exemples illustratifs traitant de l'introduction
d'un agent de réticulation dans un prémélange à base de caoutchouc par l'intermédiaire d'un MTC. Cependant, dans ces exemples, le MTC n'est pas un MTC à vitesse variable entraîné séparément, mais il est au contraire adapté par 35 une vis normale sur la sortie d'écoulement de l'extrudeuse. Au vu de la description qui précède, on se rendra
compte que l'appareil de la présente invention sera par-
ticulièrement utile dans le procédé décrit dans cette demande apparentée.
Il est également évident que l'intérêt de la
présente invention ne se limite pas à l'industrie du ca05 outchouc et qu'elle peut aussi bien trouver des applications dans d'autres industries, par exemple dans la fabrication de divers produits solides ou semiliquides contenant un mélange homogène d'une dispersion de matière particulaire.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Système pour produire un mélange homogène de matières, caractérisé en ce qu'il comprend un mélangeur interne (10) comprenant un moyen d'entrée (20) pour intro05 duire des matières à mélanger, des moyens de mélangeage pour mélanger ces matières introduites dans ledit mélangeur interne, et un moyen de sortie (22) pour retirer le mélange obtenu dudit mélangeur interne; une extrudeuse (30) comportant un moyen d'entrée (28) par lequel la matière est introduite, un moyen de sortie (40) par lequel sort la matière et un moyen d'entraInement (36) pour entraîner ladite extrudeuse; et un mélangeur à transfert par cavités (44) comportant un moyen d'entrée (42) pour introduire la matière à mélanger, un moyen de sortie (58) par lequel la matié15 re sort dudit mélangeur à transfert par cavités, un moyen d'entraînement (48) pour entraîner ledit mélangeur à transfert par cavité et un moyen (54) pour faire varier la vitesse d'entraInement dudit mélangeur à transfert par cavités, ledit moyen d'entrée de ladite extrudeuse étant dispo20 sé par rapport audit mélangeur interne de telle façon que ledit mélange évacué dudit mélangeur interne peut être introduit dans ledit moyen d'entrée de ladite extrudeuse, ledit moyen d'entrée dudit mélangeur à transfert par cavités étant disposé en relation d'étanchéité aux fluides par rap25 port au moyen de sortie de ladite extrudeuse en sorte que la matière contenue dans ladite extrudeuse passe directement dans ledit mélangeur à transfert par cavités, ladite extrudeuse et ledit mélangeur à transfert par cavités étant
entraînés séparément par des moyens d'entraînement respec30 tifs.
2. Système selon la revendication 1, caractérisa en ce que l'un au moins de ladite extrudeuse et dudit mélangeur à transfert par cavités comprend un orifice d'entrée (56) pour introduire un additif à mélanger dans
la matière qui y passe.
À
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit orifice d'entrée est situé sur ladite
extrudeuse à côté de son moyen de sortie.
4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit mélangeur à transfert par cavités comporte au moins deux orifices d'entrée (56) situés à dis05 tance entre ses moyens d'entrée et de sortie.
5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mélangeur interne est un mélangeur Banbury.
6. Système selon la revendication 5, caractéri10 sé en ce que le moyen de sortie dudit mélangeur interne
comprend une goulotte inclinée.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'entrée de ladite extrudeuse comprend une ouverture placée juste audessous de ladite gou15 lotte inclinée, si bien que la matière sortant de ladite goulotte inclinée est introduite par gravité dans ladite
ouverture de ladite extrudeuse.
8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mélangeur à transfert par cavités se 20 compose essentiellement d'un stator cylindrique creux et d'un rotor cylindrique pouvant tourner à l'intérieur du stator, les surfaces cylindriques en vis-à-vis dudit stator et dudit rotor portant respectivement plusieurs cavités disposées de façon à provoquer le mélangeage d'une ma25 tière qui traverse le mélangeur depuis son orifice d'entrée jusqu'à son orifice de sortie, lesdites cavités étant hémisphériques et agencées en rangées parallèles sur ledit stator et ledit rotor de telle manière que: (a) les cavités de rangées adjacentes dudit stator 30 soient décalées circonférentiellement; (b) les cavités de rangées adjacentes dudit rotor soient décalées circonférentiellement; et (c) les rangées de cavités dudit stator et dudit rotor soient décalées axialement, en sorte que l'on puis35 se obtenir une augmentation globale du pouvoir de mélangeage par unité de surface spécifique tout en obtenant une caractéristique exponentielle désirée de mélangeage dans laquelle un mélangeage par cisaillement simple est
interrompu à maintes reprises par des étapes de sectionnement et de rotation.
9. Système pour mélanger des matières solides OS de façon à former un mélange sensiblement homogène de ces matières, dans lequel un prémélange de composants dudit mélange est tout d'abord formé au cours d'une première opération de mélangeage et au moins un composant additionnel dudit mélange est incorporé par la suite dans ledit prémélange au cours d'une seconde opération de mélangeage, caractérisé en ce qu'il comprend: un mélangeur Banbury (10) comprenant un moyen (20) pour introduire lesdits composants du prémélange à mélanger et une goulotte inclinée (22) par laquelle ledit pré15 mélange est évacué du mélangeur Banbury; une extrudeuse (30) comportant une ouverture (28) à une extrémité pour recevoir de la matière et, à l'extrémité opposée, un moyen de sortie (40) par lequel est évacuée la matière traversant ladite extrudeuse, ladite ou20 verture de ladite extrudeuse étant placée au-dessous de ladite goulotte inclinée dudit mélangeur Banbury, si bien que ledit prémélange évacué dudit mélangeur Banbury est introduit par gravité dans l'ouverture de ladite extrudeuse; un mélangeur à transfert par cavités (44) comprenant un stator cylindrique creux et un rotor cylindrique pouvant tourner dans ledit stator, ledit mélangeur à trasfert par cavités présentant une entrée (42) pour l'introduction de matière et une sortie (58) pour l'évacuation de ladite 30 matière, ledit mélangeur à transfert par cavités ou ladite extrudeuse comprenant de plus au moins un orifice d'injection (56) pour introduire un additif à mélanger avec la matière qui y passe, ladite entrée dudit mélangeur à transfert par cavités étant contiguë audit moyen de sortie de 35 ladite extrudeuse et en relation d'étanchéité aux fluides avec celui-ci, si bien que ledit prémélange passant par
ladite extrudeuse est directement introduit dans ledit mé-
langeur à transfert par cavités; des moyens d'entraînement (36, 48) pour entraîner séparément ladite extrudeuse et ledit mélangeur à transfert par cavités; et un moyen (54) pour faire varier la vitesse dudit mélangeur à transfert par cavités de telle façon que ledit mélangeur à transfert par cavités puisse travailler à un nombre variable de tours par minute, identique ou
supérieur à celui de ladite extrudeuse.
10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledite extrudeuse est une extrudeuse à
alimentation froide.
11. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit moyen pour faire varier la vitesse dudit mélangeur à transfert par cavités est un dispositif
à engrenages.
12. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit mélangeur à transfert par cavités
comporte au moins deux orifices d'injection.
13. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite extrudeuse et ledit mélangeur à
transfert par cavités sont chacun de forme cylindrique.
14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que le diamètre dudit mélangeur à transfert 25 par cavités est supérieur au diamètre de ladite extrudeuse.
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