FR2728362A1 - Polymer mixture additive dosing procedure and apparatus - Google Patents

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Abstract

The procedure consists of dosing the additive, e.g. a hardening accelerator, gelling agent, catalyst, thixotropising agent or colouring, according to a model for the variation of at least one of the parameters or physical characteristics of the mixture, supplying the additive to an inlet line for one of the polymer mixture's ingredients at a point as close as possible to a mixing chamber (3) or directly to the mixing chamber. The apparatus includes chambers for the liquid polymers (1,2) forming the ingredients of the mixture and controlled dosing chambers (4,7) for one or more additives. The dosing rate for the additive(s) is related to the flow of the ingredients as measured by metering instruments (5,6) and controlled by a module (8) using the model for varying at least one parameter or physical characteristic of the mixture.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le dosage d'un adjuvant, en particulier dans un mélange de polymères. The present invention relates to a method and a device for dosing an adjuvant, in particular in a mixture of polymers.

L'invention s'applique à la coulée de polymères muluòmposants tels que colles, résines ou autres, dans laquelle on souhaite adjoindre un composant ou adjuvant tel qu'un accelérateur de polymérisation, un catalyseur, un agent gélifiant, un agent tixotropant, un colorant ou tout autre agent
On connaît déjà un dispositif de ce type décrit dans la demande de brevet 91 06772 de la demanderesse.The invention is applicable to the casting of multi-component polymers such as adhesives, resins or the like, in which it is desired to add a component or adjuvant such as a polymerization accelerator, a catalyst, a gelling agent, a tixotroping agent, a dye. or any other agent
There is already known a device of this type described in patent application 91 06772 of the applicant.

Ce dispositif a dejà amélioré le processus de contrôle du mélange avec une limitation des instruments. Il permet de contrôler le mélange de façon à obtenir une coulée dont les paramètres (temps, apport d'adjuvant..) sont asservis d'une part aux débits des composants et d'autre part à une valeur de consigne caractérisant le taux d'adjuvant. This device has already improved the mixing control process with a limitation of the instruments. It makes it possible to control the mixture so as to obtain a casting whose parameters (time, addition of adjuvant, etc.) are controlled on the one hand by the flow rates of the components and on the other hand by a set value characterizing the rate of adjuvant.

Afin d'améliorer encore la productivité et d'augmenter le nombre des applications, le demandeur a eu l'idée d'asservir le dispositif d'une part aux débits des composants comme précédemment mais aussi d'autre part à un modèle prédéterminé de lacoulee.  In order to further improve productivity and increase the number of applications, the applicant had the idea of slaving the device on the one hand to the throughputs of the components as previously but also on the other hand to a predetermined model of the flow .

Par-modèle de coulée on entend qu'il s'agit de faire varier au cours de la durée de la coulée un ou plusieurs des paramètres ou caractéristiques physique du mélange (tels que débit, délai de polymérisation, viscosité et/ou gélification du mélange, etc...) selon des valeurs continues ou discontinues régies par des courbes ou des modèles mathématiques, correspondants à l'utilisation choisie. The term “casting model” is intended to mean that one or more of the parameters or physical characteristics of the mixture are varied over the duration of the casting (such as flow rate, polymerization time, viscosity and / or gelling of the mixture , etc ...) according to continuous or discontinuous values governed by curves or mathematical models, corresponding to the chosen use.

Plus précisément, I'invention consiste en un procédé pour le dosage d'au moins un adjuvant dans un mélange de polymères réalisé dans une chambre de mélange, procédé permettant de doser ledit adjuvant en fonction des débits d'un ou plusieurs composants du mélange, caractérisé en ce que l'on prédétermine un modèle de variation de l'un au moins des paramètres ou caractéristiques physiques du mélange en faisant varier selon une loi prédéterminée le taux d'adjonction du ou des adjuvants. More precisely, the invention consists of a process for the metering of at least one adjuvant in a mixture of polymers produced in a mixing chamber, process allowing the dosing of said adjuvant according to the flow rates of one or more components of the mixture, characterized in that one predetermines a variation model of at least one of the parameters or physical characteristics of the mixture by varying according to a predetermined law the rate of addition of the adjuvant (s).

En outre, de façon préférentielle, on asservit le modèle précédent au débit de coulée du melange qui est modélisé ou non. In addition, preferably, the previous model is controlled by the flow rate of the mixture which is modeled or not.

L'invention concerne également un procédé caractérisé en ce que l'on choisit le ou les adjuvants dans l'ensemble (accélérateur de durcissement, gélificateur, catalyseur, agent tixotropant, colorant). The invention also relates to a process characterized in that the adjuvant (s) is chosen from the set (hardening accelerator, gelling agent, catalyst, tixotroping agent, dye).

L'invention concerne également un dispositif pour le mélange de plusieurs polymères liquides dans une chambre de mélange comportant des moyens de contrôle du taux d'au moins un adjuvant introduit dans le mélange en fonction des débits des composants du mélange mesurés par des ensembles de mesures caractérisé en ce qu'il comporte un module permettant d'une part de déterminer un modèle de variation de l'un au moins des paramètres ou caractéristiques physiques du mélange en faisant varier selon une loi prédéterminée le taux d'adjonction du ou des adjuvants, et d'autre part d'asservir ledit modèle au débit de coulée du mélange. The invention also relates to a device for mixing several liquid polymers in a mixing chamber comprising means for controlling the rate of at least one adjuvant introduced into the mixture as a function of the flow rates of the components of the mixture measured by sets of measurements characterized in that it comprises a module allowing on the one hand to determine a variation model of at least one of the parameters or physical characteristics of the mixture by varying according to a predetermined law the rate of addition of the adjuvant (s), and on the other hand to subject said model to the flow rate of the mixture.

On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description qui suit faite en référence aux figures annexées suivantes:
- figure 1: schéma d'une installation selon l'invention,
- figure 2a et 2b : schéma d'un premier exemple de modélisation d'une coulée,
- figure 3a et 3b : schéma d'un deuxième exemple de modélisation d'une coulée,
- figure 4: schéma d'un troisième exemple de modélisation d'une coulée,
- figure 5 : schéma de la chambre de mélange selon un mode de réalisation préféré,
- figure 6: section selon AA de la figure 5.The invention will be better understood using the following description made with reference to the following appended figures:
FIG. 1: diagram of an installation according to the invention,
- Figure 2a and 2b: diagram of a first example of modeling a flow,
- Figure 3a and 3b: diagram of a second example of modeling a flow,
- Figure 4: diagram of a third example of modeling a flow,
FIG. 5: diagram of the mixing chamber according to a preferred embodiment,
- Figure 6: section along AA of Figure 5.

La figure 1 montre à titre d'exemple non limitatif une installation de coulée d'un polymère à deux composants avec un adjuvant, mais ce nombre de composants et d'adjuvant n'est pas limitatif. FIG. 1 shows by way of nonlimiting example an installation for casting a two-component polymer with an adjuvant, but this number of components and of adjuvant is not limiting.

Le composant de base (1) contenu dans un récipient (1') et le durcisseur (2) contenu dans un réservoir (2') sont amenés par deux dispositifs de contrôle de dosage (5,6) à une chambre de mélange (3) dans laquelle arrive un adjuvant (4) contenu dans un réservoir (4'). The basic component (1) contained in a container (1 ') and the hardener (2) contained in a tank (2') are brought by two dosing control devices (5,6) to a mixing chamber (3 ) into which an adjuvant (4) contained in a tank (4 ') arrives.

Les dispositifs (5,6) sont du type décrit dans la précédente demande de brevet 91 06772 et comportent des moteurs (5b,6b) contrôlés par des générateurs à impulsions (5a,6a).  The devices (5,6) are of the type described in the previous patent application 91 06772 and include motors (5b, 6b) controlled by pulse generators (5a, 6a).

L'installation peut comporter, selon le besoin, un ou plusieurs autres réservoirs (7') et d'autres adjuvants tels que (7). The installation may include, as required, one or more other tanks (7 ') and other additives such as (7).

Conformément à l'invention, I'installation comporte encore un module (8) de gestion qui permet:
- de définir un modèle d'adjonction de l'adjuvant,
- d'asservir aux débits de la base (1) et/ou du durcisseur (2) le taux d'adjuvant (4) en fonction de ce modèle.According to the invention, the installation also includes a management module (8) which allows:
- define a model for adding the adjuvant,
- to control the flow rates of the base (1) and / or the hardener (2) the rate of adjuvant (4) according to this model.

Ledit module (8) peut être indépendant comme sur la figure I ou intégré dans les autres appareils. Said module (8) can be independent as in FIG. I or integrated into the other devices.

Selon un premier exemple de modelisation représenté sur les figures 2a et 2b. on désire inclure deux objets (9,10) dans une résine (11), et on souhaite que la coulée, réalisée dans un récipient (12) ait une durée de durcissement relativement faible de VO jusqu'au volume V1, puis une durée de durcissement rapide de V1 à V2, par exemple s'il est nécessaire de retourner le récipient pour les besoins de la fabrication. According to a first example of modeling shown in Figures 2a and 2b. one wishes to include two objects (9,10) in a resin (11), and one wishes that the casting, carried out in a container (12) has a relatively weak hardening time from VO to the volume V1, then a duration from rapid hardening from V1 to V2, for example if it is necessary to return the container for manufacturing purposes.

Le taux de l'adjuvant (Tx), ici un accélérateur de durcissement, est défini par une courbe selon la figure 2b. The level of adjuvant (Tx), here a hardening accelerator, is defined by a curve according to Figure 2b.

Selon un deuxième exemple de modélisation représenté sur les figures 3a et 3b, on désire déposer (n) cordons de colle sur un matériau en bande (13) de longueur (L) défilant à une vitesse prédéterminée (W), la polymérisation de la colle s'effectue au même moment, en tous les points des rubans, quelle que soit leur position relative sur la longueur (L). La durée de durcissement est alors régie par la courbe de la figure 3b montrant (Tx) en fonction du déplacement (D). According to a second modeling example represented in FIGS. 3a and 3b, it is desired to deposit (n) beads of glue on a strip material (13) of length (L) running at a predetermined speed (W), the polymerization of the glue takes place at the same time, at all points on the ribbons, regardless of their relative position along the length (L). The hardening time is then governed by the curve in FIG. 3b showing (Tx) as a function of the displacement (D).

ke module (8) gère alors le taux d'accélérateur (4) amené à la chambre (3) selon la courbe de la figure 3b et selon les débits des composants (1 et/ou 2) mesurés par (5 et/ou 6). ke module (8) then manages the rate of accelerator (4) brought to the chamber (3) according to the curve of FIG. 3b and according to the flow rates of the components (1 and / or 2) measured by (5 and / or 6 ).

La figure 4 montre une coulée effectuée en deux temps. On dépose d'abord un cordon de polymère (14) mélangé à un agent gélifiant, délimitant une surface prédéterminée et fermée (17) sur une forme (18). Figure 4 shows a casting carried out in two stages. First, a bead of polymer (14) mixed with a gelling agent is deposited, delimiting a predetermined and closed surface (17) on a form (18).

La gélification du ruban (14) définit une forme dans laquelle on peut couler le même polymère non gélifié en modifiant le taux d'adjonction du gélifiant, afin de former
l'enrobage 15). The gelation of the ribbon (14) defines a shape in which the same ungelled polymer can be cast by modifying the rate of addition of the gelling agent, in order to form
coating 15).

Le module (8) gère ces temps de coulée ainsi que les taux respectifs des adjuvants et leur nature (4 et/ou 7). The module (8) manages these casting times as well as the respective rates of the additives and their nature (4 and / or 7).

Bien entendu les possibilités de modélisation sont multiples et ne sont pas limitées aux exemples décrits cidessus, on peut notamment jouer sur les paramètres suivants pris indépendamment on en combinaison:
- durée de l'adjonction,
- type d'écoulement de l'adjuvant: continu, discontinu, en palier, etc...Of course the modeling possibilities are manifold and are not limited to the examples described above, we can notably play on the following parameters taken independently or in combination:
- duration of the addition,
- type of flow of the adjuvant: continuous, discontinuous, level, etc.

- le moment de l'adjonction,
- nombre d'adjuvants, en fonction de différents paramètres de la coulée, par exemple:
- son volume,
- sa durée,
- son débit.- the time of addition,
- number of additives, depending on different parameters of the casting, for example:
- its volume,
- its duration,
- its flow.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, dans le cas d'un agent gélifiant ou d'un agent de polymération, afin d'éviter les risques de pollution et/ou d'encrassement l'apport (20) de l'adjuvant a lieu dans la veine d'arrivée (21) de la base (1), le plus près possible de la chambre de mélange (3), comme le montrent les figures 5 et6. According to a preferred embodiment of the invention, in the case of a gelling agent or a polymerization agent, in order to avoid the risks of pollution and / or fouling, the contribution (20) of the adjuvant takes place in the inlet stream (21) of the base (1), as close as possible to the mixing chamber (3), as shown in Figures 5 and 6.

La buse (22) est positionnée de façon à ce que la distance (x) soit la plus petite possible afin de réduire l'inertie du système, et de façon à ce que l'extrémité de la buse (22) soit à peu près au centre de la veine (y w rayon de la veine) afin d'augmenter l'homogénéité du mélange base-adjuvant.  The nozzle (22) is positioned so that the distance (x) is as small as possible in order to reduce the inertia of the system, and so that the end of the nozzle (22) is approximately in the center of the vein (yw radius of the vein) in order to increase the homogeneity of the base-adjuvant mixture.

D'autres types d'adjuvants, par exemple un colorant, peuvent être introduits par une buse débouchant directement dans la chambre de mélange (3).  Other types of additives, for example a colorant, can be introduced by a nozzle opening directly into the mixing chamber (3).

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour le dosage d'au moins un adjuvant dans un mélange de polymères réalisé dans une chambre de mélange, procédé permettant de doser ledit adjuvant en fonction des débits des composants du mélange, caractérisé en ce que l'on prédétermine un modèle de variation de l'un au moins des paramètres ou caractéristiques physiques du mélange en faisant varier, selon une loi prédéterminée, le taux d'adjonction du ou des adjuvants. 1. Method for dosing at least one adjuvant in a mixture of polymers produced in a mixing chamber, method for dosing said adjuvant according to the flow rates of the components of the mixture, characterized in that a model of variation of at least one of the parameters or physical characteristics of the mixture by varying, according to a predetermined law, the rate of addition of the adjuvant (s). 2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que, en outre, on asservit ledit modèle de variation au débit de coulée du mélange.2. Method according to the preceding claim, characterized in that, in addition, the said variation model is controlled by the flow rate of the mixture. 3. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'on choisit le ou les adjuvants dans l'ensemble (accélérateur de durcissement, gélificateur, catalyseur, agent tixotropant, colorant).3. Method according to the preceding claim characterized in that one chooses the adjuvant (s) in the set (hardening accelerator, gelling agent, catalyst, tixotroping agent, dye). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on introduit le ou les adjuvants dans la veine d'arrivée d'un composant de base du mélange de polymères et le plus près possible de la chambre de mélange.4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the adjuvant (s) are introduced into the inlet stream of a basic component of the polymer mixture and as close as possible to the mixing chamber. 5. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'on introduit le ou les adjuvants directement dans la chambre de mélange (3). 5. Method according to the preceding claim characterized in that the adjuvant (s) is introduced directly into the mixing chamber (3). 6. Dispositif pour le mélange de plusieurs polymères liquides (1,2) dans une chambre de mélange (3) comportant des moyens de contrôle du taux d'au moins un adjuvant introduit (4,7) dans le mélange en fonction des débits des composants du mélange mesurés par des ensembles de mesures (5,6) caractérisé en ce qu'il comporte un module (8) permettant d'une part de déterminer un modèle de variation de l'un au moins des paramètres ou caractéristiques physiques du mélange en faisant varier, selon une loi prédéterminée, le taux d'adjonction du ou des adjuvants (4) et d'autre part d'asservir ledit modèle au débit de coulée du mélange.6. Device for mixing several liquid polymers (1,2) in a mixing chamber (3) comprising means for controlling the rate of at least one adjuvant introduced (4,7) into the mixture as a function of the flow rates of the components of the mixture measured by sets of measurements (5,6) characterized in that it comprises a module (8) making it possible on the one hand to determine a variation model of at least one of the parameters or physical characteristics of the mixture by varying, according to a predetermined law, the rate of addition of the adjuvant (s) (4) and on the other hand to subject said model to the flow rate of the mixture. 7. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une buse d'arrivée (99) d'adjuvant dont l'extrémité débouche dans la veine (21) d'arrivée du composant de base du mélange, et le plus près possible de la chambre de mélange (3).7. Device according to the preceding claim characterized in that it comprises an inlet nozzle (99) of adjuvant whose end opens into the stream (21) of arrival of the basic component of the mixture, and the closest possible from the mixing chamber (3). 8. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une buse d'arrivée de l'adjuvant débouchant dans la chambre de mélange (3). 8. Device according to the preceding claim characterized in that it comprises an inlet nozzle of the adjuvant opening into the mixing chamber (3).
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