FR2818241A1 - Procede de remplissage d'un recipient avec melange constitue de deux composants monomeres et/ou oligomeres - Google Patents

Procede de remplissage d'un recipient avec melange constitue de deux composants monomeres et/ou oligomeres Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé destiné à remplir un récipient (12) avec un mélange constitué d'au moins deux composants monomères et/ ou oligomères, lesdits composants une fois extraits du récipient étant polymérisés sous augmentation de volume au moins partielle, et comprenant un mélangeur (13) dans lequel les deux composants au moins à mélanger sont acheminés puis mélangés sous pression, le mélange sous pression étant finalement déversé dans le récipient (12).

Description

Procédé de remplissage d'un récipient avec un mélange constitué de deux
composants monomères et/ou oligomères
Description
L'invention concerne un procédé destiné à remplir un récipient avec un mélange constitué d'au moins deux composants monomères et/ou oligomères, lesdits composants une lois extraits du récipien. étant polymérisés sous augmentation de volume au moins partielle, ainsi qu'un récipient comprenant un mélange souciré sous pression e_ constitué d'au moins deux composants monomères et/ou oligomeres. L'usage de mousses polyuréthannes est très répandu. Ces mousses son: utilisées notamment dans i'industrie de la construction, sous forme, par exemple, de matériau isolanz ou de matériau de jointoiement pour fenêtres et portes. Les composants mousseux nécessaires à cet effet sont préparés dans des récipients ou boîtes. Avant d'extraire la mousse polyuréthanne, il est nécessaire de bien mélanger les composants en secouant les boîtes car dans ces boites, les différents composants comme le polyol, l'isocyanate, les gaz propulseurs et les additifs sont bien séparés et maintenus sous pression. La mousse polyuréthanne ne peur être extraite qu'une fois que les composants ont été bien mélangés. Une fois extraite, la mousse entre en effervescence et durcit. Les récipients de ce type sont désavantageux dans la mesure o, dès le départ ou après une 0 légère vidange, seul un travail au-dessus de tête est encore possible afin de poursuivre l'extraction de la mousse polyuréthanne. En d'autres termes, la mousse ne peut plus être extraite qu'à condition que la soupape d'extraction du réservoir soit maintenue vers le bas. Tout ceci complique sensiblement la réalisation de la tâche. Un autre désavantage majeur des entités disponibles dans le commerce est qu'une grande quantité de polyol et d'isocyanate reste dans la boite et que cette quantité ne peut plus être extraite, un gaz propulseur ayant déjà été consommé. Le consommateur ne peut ainsi utiliser que les 3 de la quantité de mousse polyuréthanne achetée. De plus, la vidange n'étant que partielle, les composants toxiques comme l'isocyanate restent dans le récipient. Les boites doivent donc être dépolluées, ce qui coûte cher et nuit a l'environnement. L'invention a donc pour objet la conception d'un procédé de soutirage d'un mélange constitué de deux composants monomères et/ou oligomères dans un récipient, ledit procédé provoquant la polymérisation des molécules sous augmentation de volume au moins partielle une fois les molécules évacuées du récipient, ainsi qu'un récipien5 comprenant un mélange soutiré sous pression, afin que l'agent puisse être extrait presque entièrement du récipient. Cette tâche est réalisée grâce à un procédé conforme aux caractéristiques de la revendication 1 et grâce à un récipient conforme aux caractéristiques de la revendication 18. Un tel procédé permet de vider presque totalement une gaine compressible prévue dans le récipient et destinée à accueillir un mélange constitué d'au moins deux composants monomères et/ou oligomères. On a pu observer de manière assez curieuse que sous pression, les composants restaient bien mélangés et ne se séparaient pas. Ceci permet d'extraire de manière homogène au moins deux composants et donc d'obtenir une extraction quasi-totale. On a aussi pu constater, de façon toute aussi surprenante, que le mélange pouvait être maintenu dans une phase liquide. Le mélange peut donc être extrait même après avoir reposé pendant
longtemps, sans aucune polymérisation dans le récipient.
Ceci est avantageux surtout lorsque le récipient est rempli avec une mousse polyuréthanne. En effet, l'extraction cuasi-totale permet de dépolluer facilement les récipients, sans nuire de facon excessive à l'environnement. Ce procédé permet d'accroitre notamment le taux d'utilisation des récipients. Qui plus est, le remplissage de réservoirs par ce procédé permet d'extraire le mélange constitué d'au moins deux composants monomères et/ou oligomères, indépendamment de la position ou de l'inclinaison du récipient. Ceci entraîne donc une plus grande souplesse d'utilisation et simplilfie l'extraction du mélange, notamment d'une mousse polvuréthanne utilisée de préférence dans l'industrie de la construction, réduisant par la même
occasion le temps de traitement nécessaire.
Une exécution avantageuse du procédé prévoit l'utilisation d'un mélangeur sous la forme d'un réservoir de mélange dans lequel les composants sont injectés avec au moins une surpression telle que lorsque le réservoir de mélange est presque vide, le mélange résiduel est maintenu dans la phase liquide. On continue ainsi d'éviter que les différents composants se séparent et que l'un d'entre eux entre en effervescence. Par ailleurs, la surpression est réglée de telle sorte que les différents composants du mélange soient toujours maintenus dans la phase liquide, même si la vidange quasi-totale du réservoir de mélange
fait retomber la pression.
Une autre solution consiste à utiliser comme réservoir de mélange une voies d'homogénéisation ou un mélangeur permettant un mélange homogène lorsque les différents composants sont approvisionnés simultanément ou successivement. Etant donné la quantité de mélange à évacuer et l'approvisionnement en composants, une surpression est engendrée même lorsque le mélange est
continuellement mélangé et évacué de la voie de mélange.
Cette surpression maintient le mélange dans la phase
[0 liquide.
Une autre execution avantageuse de l'invention prévoit le refroidissement du mélangeur lors du mélange des combosants, a une température de préférence inférieure à 500. Ainsi, les composants ne 'cuisent' pas. C'est très important, surtout lorsqu'on utilise une mousse polyuréthanne. Le refroidissement du mélangeur permet également un mélange homogène des composants. Le refroidissement du mélange dans le récipient et la surpression à exercer dans le récipient dépendent des composants à mélanger. Ces paramètres sont réglés et définis de telle sorte que le mélange soit évacué du
mélangeur dans une phase licuide.
Une autre exécution avantageuse de l'invention prévoit l'acheminement successif des composants vers le mélangeur ainsi que le mesurage de la quantité de composants acheminés. La quantité de composants acheminée peut être saisie et enregistrée en pesant le récipient de mélange. Avec par exemple un récipient de mélange d'une capacité de 300 1, les composants peuvent être morcellés en portions de 100 g, ce qui permet d'obtenir une composition de formulation très précise. La qualité du produit à extraire peut donc être réglée avec précision lors de sa réaction postérieure à
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l'extraction, et par la même occasion améliorée.
Une autre exécution avantageuse de l'invention prévoit dans une première phase un mélange total des composants dans le mélangeur, suivi par une phase de stabilisation. Lors du mélange avec des agitateurs ou autres mélangeurs équipés, de préférence, d'une ou plusieurs hélices, les gouttelettes formées se libèrent du mélange et s'échappent, tant et si bien que le récipient ne contient que le mélange en phase
liquide.
Une autre exécuzion avantageuse de l'invention prévoit l'acheminement du mélange vers une station de remplissage destinée à diviser le mélange en portions, à l'aide d'une pompe d'alimentation. Cette pompe maintient ou augmente la pression et le mélange prêt à l'emploi suralimente ensuite sous pression une tête de remplissage de la station de remplissage destinée à diviser le mélange en portions. On peut par ailleurs prévoir avantageusement l'ajout
d'additifs supplémentaires via la pompe d'alimentation.
Ce procédé est utilisé avantageusement pour remplir des récipients avec des composants destinés à produire une mousse polyuréthanne. On utilise de préférence dans le mélangeur des composants comme le polyol ou l'isocyanate, plusieurs additifs comme des agents ignifuges et de vieillissement ainsi que plusieurs gaz. L'utilisation d'air comprimé comme gaz propulseur est particulièrement avantageuse dans la mesure o elle permet une utilisation
écologique de gaz propulseurs.
D'autres composants monomères et/ou oligomères utilisés -30 dans la fabrication de plastiques cellulaires peuvent aussi être utilisés. On peut par exemple utiliser, outre le polyuréthanne, le polystyrène et le copolymère de styrol, le PVC dur rigide ou souple, le polycarbonate, la
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polyoléfine, le polyisocyanurate, le polycarbodiimide, le
polyméthacrylate et-le polyamide.
L'utilisation d'un récipient conforme à la revendication 18 permet de maintenir le mélange dans une phase liquide, de préférence sous pression, pendant le stockage et jusqu'à utilisation. Par ailleurs, la surpression permet une extraction presque totale voire totale quelle que soit la
position du récipient.
D'autres exécutions avantageuses du procédé sont décrites
dans les autres revendications.
La description et les dessins ci-après représentent une
forme d'exécution préférentielle de l'invention. On distingue: Figure 1 une représentation schématique d'une unitée de production destinée à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention et Figure 2 un récipient rempli à l'aide du procédé conforme à l'invention, avec un mélange constitué d'au moins deux composants, et de
préférence une mousse polyuréthanne.
La Figure 1 représente de façon schématique une unité de production 1l destinée à remplir des récipients 12. Le
procédé destiné à remplir les récipients 12 est décrit ci-
après pour l'utilisation de mousse polyuréthanne, par exemple. Bien entendu, l'unité de production n'est pas limitée à la production de mousse polyuréthanne mais convient également pour un mélange constitué d'au moins deux composants monomères et/ou oligomères dont une partie au moins se transforme en polymères ou entre en effervescence après extraction et sous augmentation de volume. Le polyol, l'isocyanate et des additifs tels que des agents ignifuges, de vieillissement ou apparentés sont acheminés au même titre que plusieurs gaz propulseurs comme l'air comprimé jusque dans un mélangeur 13 conçu comme récipient de mélange, par l'intermédiaire de conduites d'alimentation 14. Les conduites d'alimentation 14 disposent de soupapes d'arrêt 16 et servent à acheminer les différents composants. Une section supérieure 17 de la conduise
d'alimentation 14 débouche dans le récipient de mélange 13.
Ledit récipient 13 est doté, sur sa circonférence externe, d'un système de refroidissement 18. Ce refroidissement 18 peut être assuré par exemple par de l'eau qui circule cu par d'autres moyens tels que de l'azote liquide ou autres substances apparentées. Un dispositif d'agitation 19 ixe sous pression et de manière étanche au récipient de mélange 13, par l'intermédiaire d'un assemblage à collerettes 21, est prévu dans le mélangeur 13. Le dispositif d'agitaticn 19 est constitué par exemple d'un agitateur disposant d'une hélice sur la section inférieure 22 du récipient de mélange 13. D'autres hices peuvent être prévues à des niveaux différents.
Le récipient de mélange 13 est disposé sur une balance 23.
Ceci permet de mesurer la quantité déversée une fois le composant acheminé et donc de préparer une composition bien
précise de la recette dans le récipient de mélange 13.
Avant le remplissage, le récipient de mélange 13 est soumis
par exemple à une certaine pression ambiante.
L'approvisionnement en composants augmente la pression et finit par creer une surpression dans le récipient de mélange. La pression exercée sur le récipient de mélange augmente jusqu'à ce qu'elle suffise à maintenir tous les Jo composants dans la phase liquide. Autrement dit, une pression d'au moins 2 bars par exemple est prévue. Les différents composants sont avantageusement acheminés jusqu'au récipient de mélange 13 dès la phase liquide. Lors du remplissage des récipients 12 avec de la mousse polyuréthanne, la quantité de gaz propulseur acheminée suffit pour entraîner la formation de gouttelettes lors de l'application de la mousse polyuréthanne. Il n'est pas nécessaire d'ajouter une quantité supplémentaire, contrairement à ce qu'exigeait l'état de la technique. Le volume de remplissage du récipient de mélange permet de
remplir un lot de récipients 12.
Dans une premiere phase, les différents composants sont rapidement agités par le dispositif d'agitation 19 après avoir eté introduits dans le récipient de mélange 13, de manière à permertre un mélange total. Cette phase est suivie d'une phase de stabilisatio-cn lors de laquelle l'agitateur fonctionne forn au ralenti ou est complètement à l'arrêt. Grâce à cette phase, les gouttelettes formées pendanE l'agitarion peuvent se détacher du mélange. Le mélange sous pression est ensuite acheminé à partir d'une section inférieure 22 du récipient de mélange 13 dans une conduite d'alimentation 24 par l'intermédiaire d'une pompe d'alimentation 26 d'une station de remplissage 27. La station de remplissage 27 présente une tête de remplissage 28 dont le volume correspond à la quantité de mélange à déverser dans le récipient 12. Le récipient à remplir 12 représenté plus en détails dans la Figure 2 dispose, dans un espace intérieur 31, d'une poche 32 destinée à recueillir le mélange. L'espace intérieur 31 du récipient 12 présente une surpression pouvant atteindre 4 bars, par exemple. Une fois la poche 32 insérée dans l'espace intérieur 31, une surpression est créée dans cet espace au moyen d'une cloche puis une soupape 33 est attachée avec une pince clinch à une ouverture du récipient 34, de telle sorte que la surpression dans l'espace intérieur 31 soir maintenue. Lors de l'utilisation du récipient 12 destiné à recevoir un mélange en vue de 1!extraction d'une mousse polyuréthanne, on utilise de préférence une soupape 33 conçue sous la forme d'une soupape à fermeture indépendante rendant le récipient imperméable aux gaz. Cette soupape 33 possède un élément de ressort qui, en position de fermeture, comprime un élément de fermeture dans un siège de soupape, de
manière à former une disposition imperméable aux gaz.
L'élément de fermeture possède une section de jointoiement avec au moins une section élastiquement déformable en forme de disque, détachée de l'élément de fermeture, principalement dans le sens radial, et reposant avec une
déformation au moins partielle contre le siège de soupape.
Cet arrangement permet une fermeture imperméable aux gaz même après remplissage de la poche 32 ou du réccip-ent 12 via l'ouverture de soupape, par actionnement de l'élément de fermeture. Le fonctionnement de la soupape 33 peut être garanti notamment en évitant d'utiliser des éléments de fermeture indépendants constitués de matériaux élastomères ou de caoutchouc, qui durcissent rapidement au contact avec une mousse polyuréthanne et empêchent le bon fonctionnement
de la soupape.
Par ailleurs, cette soupape est avantageuse dans la mesure o l'élément de fermeture présente un corps cylindrique longé par des cannelures et guidé dans le siège de soupape de manière à entrainer un mouvement axial contre un élément de ressort. Tout ceci permet un actionnement sans culbutement de la soupape afin d'introduire la mousse polyuréthanne dans la poche ou le récipient 12 et d'extraire la mousse polyuréthanne. Avant que le mélange soit déversé dans le récipient 12 ou la poche 32 par l'intermédiaire de la tête de remplissage 28 et de la soupape 33, la soupape 33 est brièvement , actionnée, de telle sorte que l'air résiduel dans la poche 32 soit entièrement libéré, compte tenu de la surpression dans l'espace intérieur 31 du réservoir 12. Le mélange sous pression est ensuite déversé dans la poche 32 entièrement vide via la tête de remplissage 28, en maintenant la pression constante. La tête de remplissage 28 se présente sous la forme d'un cylindre unidirectionnel. Pendant le déversement du mélange, une soupape de retenue 36 ferme la conduite d'alimentation 24 débouchant dans la station de remplissage 27. Le mélange est déversé dans la poche 32 du récipient 12 grâce à la pression exercée par le cylindre unidirectionnel. Lors de cette phase de remplissage, a soupape 33 est maintenue en position ouverte et le mélange dans la phase liquide est comprimé dans la poche 32 via la soupape 33. La pression dans le mélangeur peut être maintenue ou augmentée. Lors de l'extraction de la mousse polyuréthanne, une vidange presque complète est possible, en fonction de la pression dans l'espace intérieur 31 et du mélange déversé sous pression dans la poche 32 entièrement O vide. La pression exercée sur le mélange liquide dans la poche 32 permet également d'extraire la mousse polyuréthanne indépendamment de la position et de
l'inclinaison du récipient 12.
Au lieu de remplir le récipient de mélange par fournées, on peut prévoir une préparation continue du mélange sous pression constitué d'au moins deux composants. Des installations de mesure du débit déterminant, contrôlant et enregistrant la quantité de composants acheminée peuvent
par exemple être prévues dans les conduites d'alimentation.
Le mélangeur 13 se présente sous la forme d'un dispositif d'homogénéisation en ligne ou apparenté. La surpression dans le mélangeur 13 est réglée par une pompe
d'alimentation, en fonction de la quantité à acheminer.
Il L'utilisation de diffuseurs dans un mélangeur permet de mélanger totalement-les composants. Le refroidissement peut avoir lieu conformément à la Figure 1, par analogie avec le
mélangeur 13.
1.2

Claims (18)

Revendications
1. Procédé de remplissage d'un récipient (12) avec un mélange constitué d'au moins deux composants monomères et/ou oligomères, lesdits composants une fois extraits du récipient étant polymérisés sous augmentation de volume au moins partielle, - un mélangeur (13) étant prévu, vers lecuel sont acheminés les deux composants au moins a mélanger. - les deux composants au moins étant mélangés sous pression dans le mélangeur (13), le mélange sous pression étant déversé dans une gaine (32) compressible prévue dans Le récipienE (12). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange sous pression est acheminé du mélangeur (13) vers une station de remplissage (27) l'aide d'une pompe d'alimentation (26) et le mélange
est déversé par portions dans le récipient (12).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélangeur (13) se présente sous la forme d'un récipient de mélange soumis au moins à une surpression, de telle sorte que le mélange résiduel soit maintenu dans la phase liquide lorsque le
récipient de mélange est presque entièrement vide.
4. Procédé selon une des caractéristiques précédentes, caractérisé en ce que les deux composants au moins sont acheminés successivement vers le mélangeur (13)
et la quantité de composants acheminés est mesurée.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce 13s 2818241
que la quantité est mesurée par pesage.
6. Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que les deux composants au moins de sont acheminés vers le mélangeur (13) dans une phase liquide.
7. Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que les deux composants au moins sont, dans une première phase, entièrement mélangés dans le mélangeur (13) et le mélange liquide est,
dans une seconde phase, stabilisé.
8. Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'au moins deux composants sont mélangés dans le mélangeur (13) conçu sous la forme d'un récipient de mélange, avec un agita:eur (19)
9. Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le mélange est déversé au moins avec une légère surpression dans la gaine (32) compressible du récipient (12), le mélange étant
maintenu dans la phase liquide.
1O.Procêdé selon une des revendications précédentes,
caractérise en ce que la quantité des deux composants au moins du mélange destiné à un lot de récipients
(12) est acheminée vers le mélangeur (13).
!i.Procédé selon une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce qu'une quantité contrôlée d'un mélange constitué d'au moins deux composants est acheminée vers le mélangeur (13) afin d'y être mélangée.
12.Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la gaine (32) compressible se présente sous la forme d'une poche (32) disposée dans le récipient (12) et la poche (32) est soumise à une surpression dans l'espace intérieur (31) du récipient
14- 2818241
(32)
13.Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la gaine (32) sous pression située dans le récipient (12) est entièrement vidée avant le remplissage avec le mélange sous pression,
en laissant l'air résiduel s'échapper totalement.
14.Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'une soupape (33) du récipient (12) est maintenue en position basse pendant le déversement du mélance constitué d'au moins deux composants et le mélange liquide est déversé sous pression dans la gaine (32), par l'intermédiaire de
la soupape (33).
15.Procédé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le mélange est déversé dans le récipient (12) en maintenant tout d'abord la pression
dans le mélangeur (13).
16.Procêdé selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'au moins le polyol, l'isocyanate, les additifs et les gaz destinés à former les mousses polyuréthannes sont acheminés vers
le mélangeur (13).
17.Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que de l'air comprimé est acheminé comme gaz propulseur. 18.Récipient destiné à extraire un mélange constitué d'au moins deux composants monomères et/ou oligomères polymérisés avec augmentation de volume au moins partielle une fois extraits du récipient (12), et comprenant un espace intérieur (31) soumis à une surpression, une gaine (32) compressible disposée dans l'espace intérieur (31) et une soupape (33) attachant la poche (12) à une ouverture de récipient (34), à l'aide d'une pince clinch, et caractérisé en ce que un -.mélange constitué d'au moins deux composants a été déversé sous pression dans la gaine
(32).
19.Récipient selon la revendication 18, caractérisé en ce que le mélange constitué d'au moins deux composants a été prévu dans la gaine (32), dans une
phase liquide.
20.Récipient selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que la gaine (32) compressible se
presente sous la forme d'une poche hermétique.
21.Récipient selon une des revendications 18 ou 20,
caractérisé en ce que un mélange sous pression constitué de composants destinés à extraire une mousse polyuréthanne est prévu, ledit mélange étant
acheminé dans la poche (32) dans une phase liquide.
22.Récipient selon une des revendications 18 à 21,
caractérisé en ce cue un mélange préparé selon le
O20 procédé conforme aux revendications 1 à 17 est prévu
dans une poche (32).
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