FR2850606A1 - Accurately dosing high proportion of natural fibers into plastics, to give homogeneous distribution and high strength, by introduction into extruder at two or more points, useful e.g. in PVC window frames - Google Patents
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Abstract
Description
ii
Procédé et Appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupées dans une matière plastique, produits obtenus et applications. Method and apparatus for incorporating a high proportion of natural cut fibers into a plastics material, products obtained and applications
Secteur technique de l'invention: La présente invention concerne le secteur technique de l'incorporation de fibres naturelles coupées dans une matière plastique, en forte proportion, et les articles ainsi obtenus comme des châssis de fenêtre en PVC et analogues. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the technical field of incorporating cut natural fibers into a plastic material, in high proportion, and the articles thus obtained as PVC window frames and the like.
Art antérieur: On connaît des profilés pour fenêtres en chlorure de polyvinyle ou PVC. Le PVC étant cependant peu rigide en flexion, ces profilés sont couramment renforcés par des inserts métalliques. Le marché français de ce seul secteur 15 consomme par an environ 8500 km de tels inserts. PRIOR ART: Window profiles made of polyvinyl chloride or PVC are known. However, the PVC is not very rigid in bending, these profiles are commonly reinforced by metal inserts. The French market of this sector alone consumes about 8500 km per year of such inserts.
Ces inserts peuvent être recyclés mais présentent de nombreux inconvénients comme leur poids, leur création de ponts thermiques, et leur cot d'insertion dans le profilé de PVC. These inserts can be recycled but have many disadvantages such as their weight, their creation of thermal bridges, and their insertion cost in the PVC profile.
Ce problème se pose pour de nombreux autres produits de structure et de 20 destination similaires, employant le PVC ou une autre matière plastique, connus de l'homme de métier, comme les plinthes, les profilés, inserts ou renforts pour volets, baies, cloisons, barrières... dans le bâtiment, pièces de structure, pièces sous capot moteur, pièce de décor intérieur ou capot ou carrosserie pour tous types de véhicules, bateaux de plaisance, aéronefs, 25 emballages et éléments de conditionnement: caisses, caisses palettes; jouets, pièces techniques... This problem arises for many other similar structure and destination products employing PVC or other plastics known to those skilled in the art, such as skirting boards, profiles, inserts or reinforcements for shutters, windows, partitions. , barriers ... in the building, structural parts, parts under an engine hood, interior decor or bonnet or bodywork for all types of vehicles, pleasure craft, aircraft, 25 packaging and packaging elements: crates, pallet crates; toys, technical parts ...
On a tenté dans l'art antérieur l'emploi de fibres de verre, mais elles se sont révélées inadaptées, ne serait-ce que de par leur trop courte longueur. Leur mise en oeuvre est d'autant plus complexe qu'elles sont et elles provoquent quelle que soit leur longueur une très forte abrasion des outillages. In the prior art, the use of glass fibers has been attempted, but they have proved unsuitable, if only because of their short length. Their implementation is all the more complex as they are and they cause regardless of their length a very high abrasion tools.
On a également tenté d'employer des fibres naturelles, mais de telles fibres présentent de grandes difficultés de " compoundage > c'est-à-dire de mélange intime avec la matière plastique, et peuvent être de plus cassantes. It has also been attempted to use natural fibers, but such fibers have great difficulties of "compounding" that is to say of intimate mixing with the plastic material, and can be more brittle.
On rencontre également des problèmes dans les produits finis, en raison de la difficulté à réaliser le dosage et le compoundage: un problème très 10 important, et qui était jugé incontournable et insoluble, ou tout au moins ses conséquences, réside dans le fait que la densité apparente des fibres naturelles courantes est de l'ordre de 0,1 (en volume de fibres pesé)( la densité réelle de la cellulose étant de environ 1) tandis que celui des granulés ou billes de matière plastique introduits dans l'extrudeuse de compoundage 15 est de l'ordre de 0,7. Problems are also encountered in finished products because of the difficulty of dosing and compounding: a very important problem which was considered unavoidable and insoluble, or at least its consequences, lies in the fact that The apparent density of the normal natural fibers is of the order of 0.1 (in volume of fibers weighed) (the actual density of the cellulose being approximately 1) while that of the granules or balls of plastic material introduced into the extruder of Compounding 15 is of the order of 0.7.
Tout homme de métier comprendra que cette grande différence de densité apparente crée des problèmes à ce jour insurmontables lorsque l'on cherche à mélanger par exemple environ 30 % de fibres avec environ 70 % de matières plastiques. En effet, malgré le rapport 30/70 les volumes à 20 mélanger sont dans un rapport inverse, c'est-à-dire que 30 % de fibres représentent un volume environ 10 fois supérieur aux 70 % de matière plastique. On rencontre notamment des problèmes d'écoulement dans la trémie d'alimentation de l'extrudeuse, ainsi que des problèmes de compoundage, avec par exemple des granulés ou billes de matière 25 plastique qui fondent immédiatement tandis que les fibres, par nature, ne fondent pas. Par ailleurs, la densité réelle de la cellulose étant de environ 1 tandis que la densité apparente des fibres est d'environ 0,1, on se trouve confronté lors du compoundage à de très importants volumes d'air qu'il faut évacuer. La température doit être limitée en pratique à 180 220 0C max., 30 sinon les fibres brlent. Anyone skilled in the art will understand that this large difference in apparent density creates insurmountable problems so far when one seeks to mix for example about 30% of fibers with about 70% of plastics. In fact, despite the 30/70 ratio, the volumes to be mixed are in a reverse ratio, that is to say that 30% of fibers represent a volume approximately 10 times greater than the 70% of plastic. Flow problems in the feed hopper of the extruder are encountered, as well as problems of compounding, for example with granules or balls of plastic material which melt immediately while the fibers, by their nature, do not melt. not. Furthermore, the actual density of the cellulose being about 1 while the apparent density of the fibers is about 0.1, it is confronted during compounding to very large volumes of air that must be evacuated. The temperature must be limited in practice to 180 220 ° C max., Otherwise the fibers burn.
On connaît également la technique décrite dans le brevet WO 019 40 94 (WO FR 010 1720) qui incorpore de 10 à 50 % en poids de matières végétales d'origine céréalière ou oléagineuse. Cependant, l'homme de métier comprend à la lecture de ce document que le produit fibreux est granulé puis compacté, puis mélangé à la matière plastique, et extrudé ", en jonc " puis ensuite coupé en granulés. On obtient des produits de médiocre qualité. Ce brevet souligne la difficulté de mélanger correctement la matière 5 plastique et les fibres, et propose une introduction éloignée de l'entrée de l'extrudeuse pour désagglomérer, dans l'extrudeuse, les granulés de matière plastique (problème supplémentaire) et opérer un " brassage " des granulés fondus avec les fibres. The technique described in patent WO 0194094 (WO FR 010 1720) which incorporates from 10 to 50% by weight of vegetable matter of cereal or oleaginous origin is also known. However, one skilled in the art understands from reading this document that the fibrous product is granulated and then compacted, then mixed with the plastic material, and extruded "in rush" and then cut into granules. We obtain poor quality products. This patent emphasizes the difficulty of properly mixing the plastic and the fibers, and proposes a remote introduction of the extruder inlet to deagglomerate, in the extruder, the plastic pellets (additional problem) and operate a " brewing "granules melted with the fibers.
On connaît encore le brevet WO 021 19 76 ( WO DE 01 0 28 98) qui décrit l0 un mélange de fibres et de matière plastique. Le brevet indique que les fibres et la matière plastique " filiforme " sont mélangées de manière " homogène ", mais sans préciser ce point, puis on extrait le mélange en nappes ou plaques qui sont chauffées jusqu'à ramollissement, après quoi on découpe en granulés, puis enfin on procède à l'extrusion. Ce brevet montre 15 bien la complexité des procédés que l'homme de métier a été obligé de mettre en oeuvre pour tenter de résoudre les problèmes cités. Also known is WO 021 19 76 (WO DE 01 0 28 98) which describes a mixture of fibers and plastics. The patent indicates that the fibers and the "filiform" plastics are mixed "homogeneously", but without specifying this point, then the mixture is extracted into sheets or plates which are heated until softening, after which the pellets are cut into granules. , then finally we proceed to extrusion. This patent shows the complexity of the processes that the skilled person was obliged to implement in an attempt to solve the problems mentioned.
Problème technique posé: Le problème technique posé est donc, devant l'objectif qui est de rechercher 20 un très fort taux de fibres naturelles coupées dans une matière plastique, par compoundage, afin d'obtenir des produits tels que profilés pour fenêtres et produits analogues, de surmonter les obstacles ci-dessus, c'est-à-dire notamment difficulté de doser puis de compounder correctement les fibres avec la matière plastique en raison de leur texture et nature, et de leur 25 densité. Technical problem posed: The technical problem is, therefore, in front of the objective which is to seek a very high rate of natural fibers cut in a plastic material, by compounding, in order to obtain products such as profiles for windows and similar products overcoming the above obstacles, that is, including difficulty in properly dosing and then compounding the fibers with the plastic because of their texture and nature, and their density.
Ces produits, pour répondre aux exigences des professionnels, doivent être très homogènes et présenter d'excellentes propriétés mécaniques, c'est-à-dire au moins aussi bonnes que celles des produits " à insert métallique ", et ce malgré leur forte proportion de fibres, et leur procédé de 30 fabrication ne doit pas être coteux, un cot élevé ne pouvant pas rivaliser avec les produits actuels du type insert métallique. These products, to meet the requirements of professionals, must be very homogeneous and have excellent mechanical properties, that is to say at least as good as those of products "metal insert", and despite their high proportion of fibers, and their method of manufacture should not be expensive, a high cost can not compete with the current products of the metal insert type.
Par " très fort taux de fibres naturelles coupées " on entend selon l'invention un pourcentage de 10% à 80%, de préférence supérieur à 20 % et mieux encore à 50 % en poids. Au delà de 50 %, le transformateur devra diluer le < compound " obtenu car il serait trop visqueux pour un usage 5 direct; cependant cela ne représente pas d'inconvénient sérieux, surtout au regard des avantages très importants de forts taux dans certaines applications. By "very high level of natural fibers cut" is meant according to the invention a percentage of 10% to 80%, preferably greater than 20% and more preferably 50% by weight. Beyond 50%, the transformer will have to dilute the <compound "obtained because it would be too viscous for direct use, however this does not represent a serious drawback, especially in view of the very important advantages of high rates in certain applications.
On aura remarqué que, dans l'art antérieur, certains documents mentionnent des teneurs allant jusqu'à 50 % en poids. On a vu cependant que ces 10 produits ne répondaient absolument pas aux exigences de qualité et/ou de faible cot des produits visés par l'invention. De telles teneurs ne sont donc pas représentatives de l'art antérieur de l'invention. It will be noted that in the prior art, some documents mention contents up to 50% by weight. However, we have seen that these products do not meet the quality and / or low cost requirements of the products covered by the invention. Such contents are therefore not representative of the prior art of the invention.
Il existe donc un besoin important et reconnu pour un procédé et un appareillage permettant de doser correctement une très forte proportion de 15 fibre(s) naturelle(s) dans au moins une matière plastique, pour obtenir par compoundage un article présentant de très bonnes propriétés mécaniques, de structure bien homogène, et de cot peu élevé. There is therefore an important and recognized need for a method and an apparatus for correctly dosing a very high proportion of natural fiber (s) in at least one plastic material, to obtain by compounding an article having very good properties. mechanical, homogeneous structure, and low cost.
Résumé de l'invention: L'invention concerne un procédé et un appareillage selon lesquels on introduit la ou les fibres naturelles dosées dans l'extrudeuse (dans toute la présente demande, y compris les revendications, " fibre naturelle " ou " fibres naturelles " désigne soit un type de fibres naturelles unique, soit un mélange de fibres compatibles entre elles), en au moins deux points d'introduction 25 séparés " amont " et " aval " et on introduit la ou les matières plastiques (dans toute la présente demande, y compris les revendications, " matière plastique " ou " matières plastiques " désigne une matière plastique unique comme le PVC ou un mélange de matières plastiques compatibles entre elles), en au moins ledit premier point d'introduction " amont " des fibres 30 naturelles et éventuellement (solde éventuel de matière plastique) en le second point d'introduction " aval " des fibres, ou dans un ou plusieurs des points < aval " d'introduction des fibres, s'il existe plus de deux points d'introduction des fibres. Summary of the Invention: The invention relates to a method and apparatus according to which the natural fiber (s) dosed into the extruder (throughout the present application, including the claims, "natural fiber" or "natural fibers") is introduced. designates either a single type of natural fibers, or a mixture of fibers compatible with each other), at least two separate "upstream" and "downstream" introduction points and the one or more plastics is introduced (throughout the present application , including the claims, "plastics" or "plastics" means a single plastic material such as PVC or a mixture of plastics compatible with one another), at least said first "upstream" introduction point of the natural fibers and possibly (possible balance of plastic material) at the second point of introduction "downstream" of the fibers, or in one or more of the "downstream" points of introduction of the fibers, if ex is more than two points of introduction of fibers.
L'invention concerne encore un appareillage pour la mise en couvre de ce procédé, et notamment un procédé et un appareillage pour le dosage des fibres naturelles. The invention also relates to an apparatus for covering this process, and in particular a method and apparatus for the determination of natural fibers.
Description détaillée de l'invention: Detailed description of the invention
L'invention concerne donc dans son premier aspect un procédé permettant de doser correctement une très forte proportion de fibre(s) naturelle(s) dans 10 au moins une matière plastique, pour obtenir par compoundage un article présentant de très bonnes propriétés mécaniques, de structure bien homogène, et de cot peu élevé, caractérisé en ce que: - on introduit la ou les fibres naturelles dosées dans l'extrudeuse en au moins deux points d'introduction séparés dits " amont " pour le premier et " aval " 1 5 pour le ou les autre(s), et - on introduit la ou les matières plastiques en au moins ledit premier point d'introduction " amont>" des fibres naturelles et éventuellement (solde éventuel de matière plastique) en le second point d'introduction " aval " des fibres, ou dans un ou plusieurs des points " aval " d'introduction des fibres, 20 s'il existe plus de deux points d'introduction des fibres. The invention therefore relates in its first aspect to a method for correctly dosing a very high proportion of natural fiber (s) in at least one plastic material, to obtain by compounding an article having very good mechanical properties, homogeneous structure, and low cost, characterized in that: - the introduced natural fiber or fibers in the extruder in at least two separate introduction points called "upstream" for the first and "downstream" 1 5 for the other (s), and - the plastics are introduced into at least said first point of "upstream" introduction of the natural fibers and possibly (possible balance of plastic) at the second point of introduction "downstream" of the fibers, or in one or more of the "downstream" fiber introduction points, if there are more than two points of introduction of the fibers.
Selon un mode de réalisation particulier, on introduit les fibres en deux points d'introduction séparés, amont et aval. According to a particular embodiment, the fibers are introduced at two separate points of introduction, upstream and downstream.
Selon encore un mode de réalisation particulier, on introduit les fibres en trois points d'introduction, un point " amont " et deux points " aval ". According to another particular embodiment, the fibers are introduced at three points of introduction, an "upstream" point and two "downstream" points.
Selon un mode de réalisation particulier, la totalité de la matière plastique est introduite dans ledit point d'introduction amont. According to a particular embodiment, all of the plastic material is introduced into said upstream introduction point.
Selon encore un mode de réalisation particulier, les fibres naturelles sont introduites à l'état non compacté dans l'extrudeuse. According to another particular embodiment, the natural fibers are introduced in the uncompacted state into the extruder.
Selon un mode de réalisation préféré, on introduit un "très fort taux de fibres naturelles coupées" dans la ou les matières plastiques c'est-àdire de 10% à 80%, de préférence supérieur à 20 - 30% et mieux encore à 50% en poids. According to a preferred embodiment, a "very high rate of natural cut fibers" is introduced into the plastics material (s), that is to say from 10% to 80%, preferably greater than 20-30% and better still 50%. % in weight.
Au delà de 50% en poids, le transformateur devra diluer le "compound" obtenu. Beyond 50% by weight, the transformer will have to dilute the "compound" obtained.
Selon encore un mode de réalisation particulier, une fraction de la matière plastique est introduite dans le point amont et une fraction de la matière plastique est introduite dans le point d'introduction aval ou au moins un de ces points aval. According to another particular embodiment, a fraction of the plastic material is introduced into the upstream point and a fraction of the plastic material is introduced into the downstream introduction point or at least one of these downstream points.
Selon le meilleur mode de réalisation de l'invention, le dosage des fibres naturelles est effectué en deux étapes, une première étape de dosage volumétrique grossier et une seconde étape de dosage gravimétrique fin. According to the best embodiment of the invention, the dosage of natural fibers is carried out in two steps, a first coarse volumetric dosing step and a second fine gravimetric dosing step.
L'appareillage de dosage sera décrit plus en détail ci-dessous. The dosing apparatus will be described in more detail below.
Selon encore un mode préféré de mise en oeuvre, les points d'introduction 15 des fibres naturelles comportent en fin d'appareillage de dosage des trémies intermédiaires (une pour chaque point d'introduction, ou une trémie unique comportant autant de sorties que de points d'introduction), vers chacune des trémies d'introduction dans l'extrudeuse munies éventuellement mais de manière préférée d'un moyen de " gavage " des fibres naturelles (une 20 trémie d'introduction par point d'introduction des fibres) dans l'extrudeuse. According to another preferred embodiment, the introduction points 15 of the natural fibers comprise, at the end of the dosing apparatus, intermediate hoppers (one for each point of introduction, or a single hopper with as many outlets as there are points). introduction), to each of the extruder feed hoppers optionally, but preferably, provided with means for "feeding" the natural fibers (a feed hopper at the point of introduction of the fibers) into the extruder. extruder.
Selon une autre option, dont le seul inconvénient serait un cot et un encombrement plus élevés, chaque trémie d'introduction des fibres dans l'extrudeuse est munie de son propre appareillage de dosage. According to another option, the only disadvantage would be a cot and a larger footprint, each fiber feed hopper in the extruder is provided with its own metering equipment.
La répartition des fibres entre les différents points d'introduction est fonction 25 du type de fibres ou de mélange de fibres. The distribution of the fibers between the different points of introduction is a function of the type of fiber or mixture of fibers.
On peut envisager une répartition de 50 % en poids des fibres dans le point amont, et 50 % dans le point aval, ou 25 % et 25 % dans les deux points aval s'il existe trois points d'introduction. On peut aussi envisager une répartition 30 - 60 % au point amont, et 70 - 40 % dans le ou les points aval, 30 par exemple 40 % puis 30 % puis 30 % ou 50% puis 30% puis 20%. It is possible to envisage a distribution of 50% by weight of the fibers in the upstream point, and 50% in the downstream point, or 25% and 25% in the two downstream points if there are three points of introduction. It is also possible to envisage a 30-60% distribution at the upstream point, and 70-40% at the downstream point or points, for example 40% then 30% then 30% or 50% then 30% then 20%.
L'homme de métier saura naturellement adapter ces exemples non limitatifs en fonction du compound qu'il souhaite obtenir et de l'équipement dont i dispose. The skilled person will naturally adapt these non-limiting examples depending on the compound he wants to obtain and the equipment available to him.
Les fibres sont de préférence coupées à une longueur de l'ordre de 0,2 à 20 mm, de préférence 2 à 4 mm. The fibers are preferably cut to a length of the order of 0.2 to 20 mm, preferably 2 to 4 mm.
En ce qui concerne les granulés de matière plastique, on peut envisager 100 % de granulés au point amont, ce qui est le meilleur mode de réalisation actuel, et le plus simple, ou bien une répartition de 50 % en poids des fibres dans le point amont, et 50 % dans le point aval, ou 25 % et 25 % dans les 10 deux points aval s'il existe trois points d'introduction. On peut aussi envisager une répartition 30 - 60 % au point amont, et 70 - 40 % dans le ou les points aval, par exemple 50 % puis 30 % puis 20 %. With regard to the granules of plastic material, it is possible to envisage 100% of granules at the upstream point, which is the best current embodiment, and the simplest, or a distribution of 50% by weight of the fibers in the point. upstream, and 50% in the downstream point, or 25% and 25% in the two downstream points if there are three points of introduction. We can also consider a 30 - 60% distribution at the upstream point, and 70 - 40% in the downstream point or points, for example 50% then 30% and 20%.
L'homme de métier saura ici encore adapter ces exemples non limitatifs en fonction du compound qu'il souhaite obtenir et de l'équipement dont i 1 5 dispose. Those skilled in the art will again be able to adapt these non-limiting examples according to the compound that they wish to obtain and the equipment available.
Selon encore un mode de réalisation particulier, les granulés de matière plastique sont introduits par un moyen séparé dans la trémie amont d'introduction des fibres et éventuellement dans le point aval ou au moins un desdits points aval. According to another particular embodiment, the plastic granules are introduced by a separate means into the upstream fiber introduction hopper and possibly into the downstream point or at least one of said downstream points.
Selon l'invention, on a également déterminé que la teneur en eau ou humidité résiduelle des fibres au moment de leur introduction dans l'extrudeuse doit être réglée entre 0,2 et 3 % en poids d'eau, de préférence entre 0,8 et 1,5 % en poids d'eau par rapport au poids des fibres. According to the invention, it has also been determined that the water content or residual moisture of the fibers at the time of their introduction into the extruder must be set between 0.2 and 3% by weight of water, preferably between 0.8. and 1.5% by weight of water relative to the weight of the fibers.
Ce séchage contrôlé résout ou contribue fortement à résoudre les problèmes 25 de compoundage mentionnés ci-dessus. This controlled drying solves or contributes greatly to solving the compounding problems mentioned above.
On réalise ce séchage contrôlé par tout moyen connu comme un appareil à micro-ondes, un évaporateur " flash " (les fibres tombent dans un courant d'air porté à 180 OC; système moins préféré car il peut présenter un risque d'explosion) ou autre moyen connu de l'homme de métier. This controlled drying is carried out by any means known as a microwave apparatus, a "flash" evaporator (the fibers fall into a current of air brought to 180 ° C., a less preferred system since it may present a risk of explosion) or other means known to those skilled in the art.
On utilisera de préférence un appareil à doubles vis parallèles placées dans une auge, légèrement imbriquées l'une dans l'autre, et on règle le % d'eau résiduel en réglant le chauffage des vis et / ou des parois de l'auge, de préférence en réglant la température du fluide caloporteur, et / ou la vitesse 5 de rotation des vis, ce dernier procédé avec réglage permettant de corriger de manière très réactive et avec précision la teneur en eau, et donc de contrôler la teneur résiduelle en eau ou humidité des fibres, dont l'invention a montré l'importance. It is preferable to use a parallel twin-screw apparatus placed in a trough, slightly nested one inside the other, and the% residual water is adjusted by adjusting the heating of the screws and / or the walls of the trough, preferably by regulating the temperature of the coolant, and / or the speed of rotation of the screws, the latter method with adjustment to correct very reactively and accurately the water content, and thus to control the residual water content or fiber moisture, the invention of which has shown importance.
Selon un second aspect, l'invention concerne également l'appareillage 10 permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. According to a second aspect, the invention also relates to apparatus 10 for carrying out the above method.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 représente un mode de réalisation non limitatif de l'appareillage de dosage selon l'invention, et de l'appareillage préféré permettant de diviser le gâteau de fibres 20 en deux fractions, qui seront introduites dans l'extrudeuse 11 en deux endroits différents, amont 12 et aval 13. Other features and advantages of the invention will be better understood on reading the description which follows, and with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 represents a non-limiting embodiment of the dosing apparatus according to the invention, and the preferred apparatus for dividing the fiber cake 20 into two fractions, which will be introduced into the extruder 11 in two different locations, upstream 12 and downstream 13.
Comme déjà indiqué, on pourrait prévoir par exemple trois points 20 d'introduction des fibres, et on pourrait aussi prévoir, non pas le dispositif diviseur 4 représenté, mais deux ( ou trois..) trémies séparées, chacune correspondant à un point d'introduction. As already indicated, one could for example provide three points of introduction of the fibers, and one could also provide, not the divider device 4 shown, but two (or three ..) separate hoppers, each corresponding to a point d ' introduction.
- la figure 2 représente le dispositif de la figure 1, en vue de face, monté au-dessus de l'extrudeuse 11, dont il alimente les deux trémies d'introduction 25 de fibres 12 amont et 13 aval. - Figure 2 shows the device of Figure 1, in front view, mounted above the extruder 11, which it feeds the two fiber feed hoppers 12 upstream and 13 downstream.
- la figure 3 représente une variante moins préférée de partage des fibres en deux courants. - Figure 3 shows a less preferred variant of fiber sharing in two streams.
Sur les figures annexées, les mêmes références ont les mêmes significations, qui sont les suivantes. In the appended figures, the same references have the same meanings, which are the following.
1 trémie de réception avant dosage volumétrique grossier 2 tube de diamètre surdimensionné o se trouve un moyen de dosage volumétrique grossier, notamment une vis sans fin 3 bande convoyeuse - peseuse qui opère le transfert des fibres vers le système ou appareillage 4 de répartition ou division des fibres et qui réalise simultanément un pesage précis de ces fibres naturelles 4 appareillage (ici, à titre non limitatif, trémie) de division ou répartition des fibres, ici en deux courants secondaires Vi et V2 grâce à une plaque 10 mobile 5 (réglable en fonction de la répartition souhaitée), avec id deux sorties 6 et 7 6 7 8 trémie 1 1 12 20 13 14 15 partie introdt 17 18 19 20 dans 1, Vi, V 27 bandE 35 30 31 32 33, 3z plaque de répartition sortie amont sortie aval de fibres pivot ou axe de la plaque 5 vis de gavage (éventuelle) dans la trémie 12, l'autre vis dans la 13 n'étant pas représentée. 1 receiving hopper before coarse volumetric dosing 2 oversized diameter tube o is a coarse volumetric dosing means, including a conveyor-weigher 3 conveyor belt which transfers the fibers to the system or apparatus 4 distribution or division of fibers and which simultaneously carries out a precise weighing of these natural fibers 4 apparatus (here, without limitation, hopper) division or distribution of fibers, here two secondary currents Vi and V2 through a movable plate 5 (adjustable in function of the desired distribution), with id two outlets 6 and 7 6 7 8 hopper 1 1 12 20 13 14 15 part introduction 17 18 19 20 in 1, Vi, V 27 bandE 35 30 31 32 33, 3z distribution plate upstream outlet downstream output of pivot fibers or axis of the plate 5 feeding screw (if any) in the hopper 12, the other screw in the 13 not being shown.
extrudeuse trémie de réception ou introduction de fibres naturelles amont trémie de réception ou introduction de fibres naturelles aval vis de l'extrudeuse conduit d'amenée des granulés de matière plastique ou d'une de ces granulés conduit éventuel d'amenée du solde éventuel de granulés non jits en 15 peigne dents du peigne moteur conférant un mouvement oscillant horizontal forme schématique du " gâteau " de fibres après le passage e peigne oscillant 2 courants secondaires, ici deux, formés à partir du gâteau de fibres seconde bande transporteuse second peigne que l'on peut placer au-dessus de la seconde 25 plaque de séparation axe de ladite plaque 30 bâti et moyen de réglage en rotation de ladite plaque 30 trémie de réception des courants de fibres Vi et V2. 1 0 extruder hopper for receiving or introducing natural fibers upstream receiving hopper or introduction of natural fibers downstream extruder screw feeding duct for pellets of plastic material or one of these granules possible conduit for bringing in the balance of any pellets not jits in 15 tooth comb of the motor comb imparting a horizontal oscillating movement schematic form of the "cake" of fibers after the passage e oscillating comb 2 secondary currents, here two, formed from the fiber cake second conveyor belt second comb that the it is possible to place above the second axis separation plate of said frame plate 30 and means for adjusting in rotation of said receiving hopper plate of the fiber currents V1 and V2. 1 0
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, et des exemples non limitatifs ci-dessous. The invention will be better understood on reading the description which follows, and non-limiting examples below.
L'appareillage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un dispositif (1, 2, 3) de dosage des fibres naturelles - un dispositif (4, 5) permettant de séparer la masse dosée de fibres naturelles en deux (Vl, V2) ou plus de deux courants de fibres dits " secondaires ", et - une extrudeuse (11) comportant au moins deux points d'introduction des 10 fibres, l'un amont 12, l'autre (ou plusieurs autres) aval 13, chacun desdites points d'introduction étant apte à recevoir un courant secondaire de fibres et / ou un courant de granulés de matière plastique. The apparatus according to the invention is characterized in that it comprises - a device (1, 2, 3) for dosing natural fibers - a device (4, 5) for separating the mass of natural fibers in two ( V1, V2) or more than two so-called "secondary" fiber streams, and - an extruder (11) having at least two points of introduction of the fibers, one upstream 12, the other (or several others) downstream 13, each of said introduction points being adapted to receive a secondary current of fibers and / or a stream of plastic pellets.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite extrudeuse comporte deux points d'introduction, l'un amont 12, l'autre aval 13. According to a particular embodiment, said extruder comprises two introduction points, one upstream 12, the other downstream 13.
Selon encore un mode de réalisation particulier, ladite extrudeuse comporte trois points d'introduction, l'un amont qui reçoit une fraction des fibres et l totalité ou une fraction des granulés, et deux points d'introduction aval, dont l'un (ou les deux) reçoit le solde des fibres et l'un (ou les deux) reçoit le solde éventuel de granulés. According to another particular embodiment, said extruder has three points of introduction, one upstream receiving a fraction of the fibers and all or a fraction of the granules, and two downstream introduction points, one of which (or both) receives the balance of the fibers and one (or both) receives the balance of pellets.
Les granulés de matière plastique sont introduits au moins en partie (15) dans le point d'introduction amont, le solde éventuel des granulés étant introduit (16) dans le point aval, ou au moins l'un des points aval s'il en existe plus d'un. The plastic granules are introduced at least in part (15) into the upstream introduction point, the possible balance of the granules being introduced (16) into the downstream point, or at least one of the downstream points if it exists more than one.
Selon un mode de réalisation particulier, la totalité des granulés de matière 25 plastique est introduite(15) dans le point amont 12 d'introduction. According to a particular embodiment, all the granules of plastic material is introduced (15) into the upstream point 12 of introduction.
Selon encore un mode de réalisation particulier, ledit appareillage comporte un dispositif de dosage précis de la masse des fibres, caractérisé en ce que i opère en deux étapes, c'est-à-dire une première étape de dosage volumétrique grossier (1, 2) dans un premier doseur puis une seconde étape 30 de dosage pondérai fin (3) dans un second doseur. 1 1 According to another particular embodiment, said apparatus comprises a device for accurately measuring the mass of the fibers, characterized in that i operates in two stages, ie a first coarse volumetric dosing step (1, 2 ) in a first metering device and then a second thin weighting step (3) in a second metering device. 1 1
Selon un mode de réalisation particulier, - ladite première étape est conduite dans une trémie 1 verticale ou sensiblement verticale, de large section, o les fibres descendent par gravité vers un système de transfert 2 des fibres vers une bande convoyeuse5 peseuse; - ledit système de transfert 2 consistant notamment, à titre non limitatif, en un tube horizontal ou sensiblement horizontal de diamètre nettement surdimensionné, qui comporte un moyen de transfert horizontal ou sensiblement horizontal comme une vis sans fin, - la vis étant réglée de manière à réaliser un dosage volumétrique grossier de la masse (ou du débit) de fibres que l'on a pré-sélectionné - ce tube 2 produisant un " boudin > de fibres non compactées, qui est déposé sur une bande convoyeuse-peseuse 3 qui opère un pesage (et donc un dosage) fin de la masse (ou débit) de fibres (second doseur 15 pondérai de précision). According to a particular embodiment, said first step is carried out in a vertical or substantially vertical hopper 1 of large section, where the fibers descend by gravity towards a system for transferring the fibers to a conveyor belt weighing; said transfer system 2 consisting in particular, in a nonlimiting manner, of a horizontal or substantially horizontal tube of clearly oversized diameter, which comprises a horizontal or substantially horizontal transfer means such as an endless screw, the screw being adjusted so as to performing a coarse volumetric dosage of the mass (or flow) of fibers that has been pre-selected - this tube 2 producing a "bunch" of uncompacted fibers, which is deposited on a conveyor belt-weigher 3 which operates a weighing (and thus dosing) end of the mass (or flow) of fibers (second precision weighting meter).
Selon un mode préféré, les points d'introduction des fibres naturelles comportent en fin d'appareillage de dosage des trémies intermédiaires 6, 7 (une pour chaque point d'introduction, ou une trémie unique comportant autant de sorties que de points d'introduction), vers chacune des trémies 20 d'introduction 12, 13 dans l'extrudeuse 11 munies éventuellement mais de manière préférée d'un moyen de " gavage " 9 des fibres naturelles (une trémie d'introduction par point d'introduction des fibres) dans l'extrudeuse. According to a preferred embodiment, the points of introduction of the natural fibers comprise, at the end of the dosing apparatus, intermediate hoppers 6, 7 (one for each point of introduction, or a single hopper with as many outlets as for introduction points). ) to each of the feed hoppers 12, 13 in the extruder 11 optionally, but preferably, provided with means for "feeding" natural fibers (a feed hopper for each point of introduction of the fibers) in the extruder.
Selon une autre option, chaque trémie d'introduction des fibres dans l'extrudeuse est munie de son propre appareillage de dosage. According to another option, each fiber introduction hopper in the extruder is provided with its own dosing apparatus.
Un système électronique de commande et de régulation, non représenté car connu en lui-même ou adaptable facilement par tout homme de métier, régule et adapte finement la vitesse de rotation de la vis dans le tube 2 en fonction de la pesée fine opérée par la bande 3 et par comparaison avec la valeur théorique pré-entrée dans l'électronique. An electronic control and regulation system, not shown because known in itself or readily adaptable by any skilled person, regulates and fine-tunes the speed of rotation of the screw in the tube 2 according to the fine weighing performed by the band 3 and by comparison with the theoretical value pre-entered in the electronics.
Le tube 2 est de préférence de section droite cylindrique, ou est ovale ou même de section carrée ou rectangulaire, l'essentiel étant qu'il soit surdimensionné afin qu'aucun blocage des fibres ne se produise; selon la 1 2 section du tube, le boudin de fibres est de section cylindrique, ovale, carré, rectangulaire etc.... The tube 2 is preferably of cylindrical cross-section, or is oval or even of square or rectangular section, the essential being that it is oversized so that no blocking of the fibers occurs; according to the 1 2 section of the tube, the fiber bead is of cylindrical section, oval, square, rectangular etc ....
L'homme de métier comprendra également que, par " horizontal ", vertical ", " horizontal ou sensiblement horizontal " (ou respectivement " vertical ") on 5 désigne le fait que l'on peut tolérer une inclinaison faible à modérée par rapport à la verticale ou respectivement l'horizontale; cependant la meilleure disposition est la disposition verticale de la trémie 1 et horizontale du tube 2 et de la bande 3. Those skilled in the art will also understand that by "horizontal", "vertical", "horizontal" or "substantially horizontal" (or respectively "vertical") is meant that a slight to moderate inclination can be tolerated with respect to the vertical or horizontal respectively, however the best arrangement is the vertical arrangement of the hopper 1 and horizontal of the tube 2 and the strip 3.
Selon le meilleur mode de réalisation, non limitatif, ledit appareillage 10 comprend un dispositif d'étalement du " boudin " de fibres issu du tube 2 en un " gâteau " de section droite sensiblement rectangulaire très aplatie, sur la bande convoyeuse-peseuse 3. According to the best nonlimiting embodiment, said apparatus 10 comprises a device for spreading the "bead" of fibers coming from the tube 2 into a "cake" of substantially rectangular flat cross-section that is very flattened on the conveyor-weigher belt 3.
Selon une option non limitative, ledit dispositif d'étalement comprend un peigne horizontal 17 comportant des dents verticales 18, avec un faible jeu 15 entre la partie inférieure des dents et la surface de la bande convoyeuse peseuse 3, et m par un moteur approprié 19 selon un mouvement horizontal de va et vient. Ledit dispositif est placé de telle manière que la partie inférieure des dents se trouve juste au-dessus de la bande 3. Ainsi, lorsque le boudin de fibres non compacté sort du tube 2, il passe au travers 20 du peigne dont le mouvement est adapté pour étaler les fibres sur la largeur de la bande. On obtient ainsi un gâteau de section droite sensiblement rectangulaire très aplatie, comme représenté par la référence 20. According to a nonlimiting option, said spreading device comprises a horizontal comb 17 having vertical teeth 18, with a small clearance 15 between the lower part of the teeth and the surface of the conveyor belt weighing 3, and m by a suitable motor 19 according to a horizontal movement back and forth. Said device is placed in such a way that the lower part of the teeth is just above the strip 3. Thus, when the uncompacted fiber bundle exits the tube 2, it passes through the comb whose movement is adapted. to spread the fibers over the width of the strip. Thus, a cake of substantially rectangular cross section is very flattened, as represented by the reference 20.
En ce qui concerne la trémie 1 et le tube 2 de transfert, c'est-à-dire le premier doseur volumétrique grossier, on donnera les définitions suivantes: - la trémie 1 est de large section c'est-à-dire adaptée pour que les fibres puissent tomber par gravité, librement, avec un minimum d'entrave et sans compactage - ses parois sont verticales ou sensiblement verticales, dans le meilleur mode de réalisation, ce qui interdit tout blocage ou bourrage des fibres. On pourrait 30 songer à y installer une vis de gavage, mais cela est totalement superflu si les dimensions de la trémie sont suffisament importantes par rapport au volume (débit) de fibres dans ladite trémie. As regards the hopper 1 and the transfer tube 2, that is to say the first coarse volumetric doser, the following definitions will be given: the hopper 1 is of large section that is to say adapted for that the fibers can fall by gravity, freely, with a minimum of hindrance and without compaction - its walls are vertical or substantially vertical, in the best embodiment, which prevents any blocking or jamming of the fibers. One could consider installing a feed screw, but this is totally superfluous if the dimensions of the hopper are sufficiently large compared to the volume (flow) of fibers in said hopper.
- le tube 2 est surdimensionné, ou nettement surdimensionné, par rapport au volume (ou débit) des fibres à transférer, c'est-à-dire que son diamètre forme 5 un volume qui est nettement supérieur (entre 3 et 5 ou 10 fois) au volume nécessaire pour traiter le débit prévu des fibres. Il n'existe pas de limite supérieure particulière au surdimensionnement, autre que celui de la raison, l'objectif étant que, comme dans la trémie, les fibres subissent un minimum de contraintes et un minimum de compactage, pour produire en sortie de 10 tube un boudin de fibres non compactées aptes à être étalées par ledit peigne ou par tout autre dispositif. Un bon facteur de surdimensionnement se situe entre 5 et 10. the tube 2 is oversized, or clearly oversized, with respect to the volume (or flow) of the fibers to be transferred, that is to say that its diameter forms a volume which is clearly greater (between 3 and 5 or 10 times ) the volume necessary to process the anticipated rate of fiber. There is no particular upper limit to oversize, other than that of reason, the objective being that, as in the hopper, the fibers undergo a minimum of stresses and a minimum of compaction, to produce at the outlet of 10 tube a bunch of uncompacted fibers able to be spread by said comb or by any other device. A good oversizing factor is between 5 and 10.
Ledit dispositif permettant de séparer la masse dosée de fibres naturelles en deux ou plus de deux courants de fibres dits " secondaires " comporte, 15 selon le meilleur mode non limitatif de l'invention, une trémie 4 disposée verticalement et apte à recevoir ledit gâteau de fibres dosé et comportant une plaque verticale 5 mobile, apte à séparer ledit gâteau, tombant par gravité, en deux courants secondaires de fibres Vl et V2 séparés l'un de l'autre, qui sortent à la partie inférieure de la trémie 4 par deux tubes distincts 20 6et7. Said device for separating the dosed mass of natural fibers into two or more so-called "secondary" fiber streams comprises, according to the best nonlimiting mode of the invention, a hopper 4 arranged vertically and adapted to receive said cake of fiber dosed and having a mobile vertical plate, able to separate said cake, falling by gravity, into two secondary currents of fibers VI and V2 separated from one another, which exit at the bottom of the hopper 4 by two separate tubes 20 and 7.
L'homme de métier aura compris que l'on peut remplacer la trémie 4 de séparation par deux trémies séparées, ou par trois trémies séparées ou par une trémie 4 comportant deux plaques de type 5, si l'on veut obtenir trois courants secondaires, et autres aménagements qui seront directement 25 accessibles à l'homme de métier. Those skilled in the art will have understood that the separation hopper 4 can be replaced by two separate hoppers, or by three separate hoppers or by a hopper 4 comprising two type 5 plates, if three secondary currents are to be obtained, and other developments that will be directly accessible to the skilled person.
Selon un autre mode de réalisation, le gâteau de fibres est séparé sur une seconde bande convoyeuse horizontale 25, faisant suite à la bande peseuse 3, au moyen d'une plaque verticale 30 allongée et mobile ou réglable autour d'un axe vertical 31 lui même fixé à un bâti portant un moyen de réglage en 30 rotation 32, cette plaque 30 étant disposée selon l'axe longitudinal de ladite seconde bande pour une répartition 50/50, ou avec un certain angle par rapport à cet axe pour d'autres répartitions comme 40 / 60 ou 60 / 40, et au contact de la face supérieure de ladite seconde bande 25, et donc apte à diviser le gâteau de fibres en deux courants secondaires Vl et V2, chacun d'un côté de ladite plaque. According to another embodiment, the fiber cake is separated on a second horizontal conveyor belt 25, following the weighing belt 3, by means of an elongated vertical plate 30 which is movable or adjustable around a vertical axis 31. same fixed to a frame carrying a rotational adjusting means 32, said plate being disposed along the longitudinal axis of said second strip for a 50/50 distribution, or at a certain angle with respect to this axis for others distributions as 40/60 or 60/40, and in contact with the upper face of said second strip 25, and thus capable of dividing the fiber cake into two secondary currents V1 and V2, each on one side of said plate.
Ladite plaque 30 peut être droite, en vue de dessus, ou légèrement incurvée selon une forme concave ou convexe, ou en " S " très aplati, pour favoriser 5 l'écoulement des courants Vl et V2 de fibres. On peut également la munir d'un joint élastique de raclage au niveau de son contact avec la bande 25. Said plate 30 may be straight, in plan view, or slightly curved in a concave or convex shape, or in "S" very flattened, to promote the flow of the currents V1 and V2 of fibers. It can also be provided with an elastic scraping seal at its contact with the strip 25.
On peut avantageusement placer un second peigne 27 au-dessus de cette seconde bande 25, mais ce n'est pas obligatoire. It is advantageous to place a second comb 27 above this second band 25, but this is not mandatory.
Les deux courants de fibres Vi et V2 peuvent alors se déverser 10 directement dans deux trémies de réception 33 et 34 présentant des conduits de sortie 6 et 7 comme dans l'autre option. The two fiber streams Vi and V2 can then flow directly into two receiving hoppers 33 and 34 having outlets 6 and 7 as in the other option.
De même, dans la variante de séparation par une plaque verticale disposée sur une seconde bande, on pourra employer deux ou plus de deux telles plaques parallèles entre elles, et réglables en rotation indépendamment les 1 5 unes des autres, afin de diviser le gâteau en un nombre correspondant de courants secondaires, avec naturellement autant de trémies de réception que de courants. Similarly, in the variant of separation by a vertical plate disposed on a second strip, it will be possible to use two or more such parallel plates between them, and adjustable in rotation independently of each other, in order to divide the cake into a corresponding number of secondary currents, with naturally as many receiving hoppers as currents.
La bande 25 peut éventuellement être mise en légère vibration pour favoriser l'écoulement. The band 25 may optionally be put in slight vibration to promote flow.
Naturellement, dans toutes les options, on peut intercaler des bandes convoyeuses afin de transférer les fibres d'un point à un autre de l'atelier. Naturally, in all options, conveyor belts can be inserted to transfer fibers from one point to another in the workshop.
Les fibres naturelles sont choisies parmi - les fibres de chanvre, la chènevotte, les fibres de lin, kénaf, jute, sisal, abacca, bois... The natural fibers are chosen from - hemp fibers, hemp fibers, flax fibers, kenaf, jute, sisal, abacca, wood ...
- et leurs mélanges tels que fibres de chanvre / chènevotte, fibres de plantes annuelles / fibres de bois, fibres naturelles / fibres synthétiques, organiques el/ou minérales... 30 Les matières plastiques sont choisies parmi - les polyoléfines comme polypropylène, polyéthylène haute ou basse densité (PEHD ou PEBD), - les matières plastiques styrèniques comme ABS (acrylonitrilebutadiène - styrène) ou polystyrène, les PVC (chlorures de polyvinyle) - les polyamides (PA) - lespolyuréthanes, les polyesters, les élastomères, les copolyamides - et leurs mélanges ou alliages tels que PVC/PVAC (polyvinylacétate), ABS/PC (polycarbonate), ABS/PA, PPO (polyphénylèneoxyde)/PS (polystyrène)... and mixtures thereof such as hemp / hemp fibers, annual plant fibers / wood fibers, natural fibers / synthetic fibers, organic fibers and / or mineral fibers. Plastics are chosen from polyolefins such as polypropylene and high polyethylene. or low density (HDPE or LDPE), - styrene plastics such as ABS (acrylonitrilebutadiene - styrene) or polystyrene, PVC (polyvinylchlorides) - polyamides (PA) - polyurethanes, polyesters, elastomers, copolyamides - and their mixtures or alloys such as PVC / PVAC (polyvinyl acetate), ABS / PC (polycarbonate), ABS / PA, PPO (polyphenylene oxide) / PS (polystyrene) ...
Ces abréviations sont connues de l'homme de métier et les alliages sont bien connus. These abbreviations are known to those skilled in the art and the alloys are well known.
L'invention vise également les mélanges de fibres et de matière plastiques introduits dans les trémies amont et aval de l'extrudeuse. The invention also relates to the mixtures of fibers and plastics introduced into the upstream and downstream hoppers of the extruder.
De préférence, on introduira dans la trémie amont 12 entre 10 et 70 % en poids de fibres pour 90 à 30 % de matière plastique; de préférence entre et 40% de fibres et 80 à 60 % de matière plastique. Preferably, there will be introduced in the upstream hopper 12 between 10 and 70% by weight of fibers for 90 to 30% of plastic material; preferably between 40% and 40% of fibers and 80 to 60% of plastic.
L'invention couvre encore les compounds ou composites de fibres et de matières plastiques sortant de l'extrudeuse 11 (dans l'appareillage cidessus) et obtenus par le procédé ci-dessus, éventuellement mis en forme de granulés, plaques, etc.... pour une application future, notamment compounds ou composites de fibres naturelles coupées et de matière(s) plastique(s) 25 caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé ou dans l'appareillage selon l'invention ou par mise en oeuvre des mélanges selon l'invention de fibres et de matières plastiques dans une extrudeuse, entre autres compounds ou composites qui se présentent sous toutes formes transportables comme des masses à découper, plaques, joncs, granulés, 30 billes, ou bâtonnets. The invention also covers the compounds or composites of fibers and plastics coming out of the extruder 11 (in the apparatus above) and obtained by the above process, possibly shaped into granules, plates, etc. for a future application, in particular compounds or composites of cut natural fibers and of plastics material (s) characterized in that they are obtained by the process or in the apparatus according to the invention or by implementation mixtures according to the invention of fibers and plastics in an extruder, among other compounds or composites which are in any transportable form such as masses to be cut, plates, rods, granules, balls, or rods.
L'invention couvre les compounds ou composites de fibres naturelles coupées et de matière(s) plastique(s) caractérisés en ce que qu'ils 1 6 comprennent un "très fort taux de fibres naturelles coupées" dans la ou les matières plastiques c'est-à-dire de 10% à 80% en poids, de préférence supérieur à 20 - 30% en poids et mieux encore à 50% en poids. The invention covers compounds or composites of cut natural fibers and plastics material (s) characterized in that they comprise a "very high rate of cut natural fibers" in the plastics or plastics thereof. that is, from 10% to 80% by weight, preferably greater than 20-30% by weight and more preferably 50% by weight.
L'invention couvre encore les applications du procédé, de l'appareillage, et 5 des compounds ou composites décrits ci-dessus dans les domaines des profilés pour fenêtres, portes et analogues, dans tous les profilés de l'industrie des BTP, plinthes, les profilés, inserts ou renforts pour volets, baies, cloisons, barrières... dans le bâtiment, les articles pour l'industrie automobile, comme pare-chocs, parties de carrosserie, ailerons 10 aérodynamiques, etc...., l'industrie ferroviaire, dans l'industrie aéronautique et spatiale, dans l'industrie de la construction navale, notamment les bateaux de plaisance, pièces de structure, pièces sous capot moteur, pièce de décor intérieur ou capot ou carrosserie pour tous types de véhicules, bateaux de plaisance, aéronefs, emballages et éléments de conditionnement: caisses, 1 5 caisses palettes; jouets, pièces techniques... .et toute industrie o l'on recherche un gain de poids et d'excellentes propriétés mécaniques en éliminant en tout ou en partie le recours à des inserts ou profilés métalliques ou des fibres minérales, comme par exemple le " packaging " o l'invention permet de produire en moulage par injection des palettes de manutention en 20 nid d'abeille, à titre d'exemple non limitatif, à la fois très rigides et de faible poids, des palettes thermoformées, des pièces techniques renforcées, des éléments de jouets, emballages de décoration pour des produits grand public comme l'électroménager, des éléments de renfort et de décor pour le bâtiment... The invention also covers the applications of the process, apparatus, and compounds or composites described above in the fields of window profiles, doors and the like, in all the profiles of the building and civil engineering industry, skirting boards, profiles, inserts or reinforcements for shutters, windows, partitions, barriers ... in the building, articles for the automotive industry, such as bumpers, body parts, aerodynamic fins, etc. railway industry, in the aeronautics and space industry, in the shipbuilding industry, including pleasure craft, structural parts, parts under engine hood, interior decoration part or bonnet or bodywork for all types of vehicles, boats pleasure craft, aircraft, packaging and packaging elements: crates, pallet crates; toys, technical parts ... .and any industry where weight gain and excellent mechanical properties are sought by eliminating all or part of the use of inserts or metal profiles or mineral fibers, such as for example the "packaging" o the invention makes it possible to produce, in injection molding, honeycomb handling pallets, by way of non-limiting example, both very rigid and of low weight, thermoformed pallets, technical parts reinforced, toy elements, decorative packaging for consumer products such as home appliances, reinforcing elements and decor for the building ...
L'invention concerne encore les articles, notamment les articles moulés, correspondant aux dites applications, notamment profilés pour fenêtres, portes, palettes de manutentions, etc.... et tous articles et inserts ou pièces cités ci-dessus, ainsi que ceux qui apparaîtront clairement à l'homme de métier, et qui consistent en, ou comportent au moins, un élément fabriqué à 30 partir d'un compound ou composite selon l'invention, notamment pour les applications décrites. The invention also relates to articles, in particular molded articles, corresponding to said applications, in particular profiles for windows, doors, handling palettes, etc. and all the articles and inserts or parts mentioned above, as well as those which It will be clear to those skilled in the art, which consist of, or comprise at least, an element made from a compound or composite according to the invention, in particular for the applications described.
EXEMPLESEXAMPLES
Description du procédé de fabrication de mélanges, sous forme de granulés, de matériaux thermoplastiques et de fibres végétales naturelles. Description of the process for manufacturing mixtures, in the form of granules, thermoplastic materials and natural plant fibers.
Ce procédé peut se diviser en trois parties: - traitement thermique, chimique et mécanique des fibres naturelles - dosage des fibres et des granulés de plastiques - mélanges des fibres et des granulés de plastiques par extrusion 1. Traitement des fibres naturelles 15 Les fibres naturelles arrivent sous forme de balles. Celles-ci sont ouvertes par le biais d'une chargeuse. This process can be divided into three parts: - thermal, chemical and mechanical treatment of natural fibers - dosage of fibers and plastic granules - blends of fibers and plastic pellets by extrusion 1. Treatment of natural fibers 15 Natural fibers arrive in the form of balls. These are opened by means of a loader.
Les fibres naturelles passent alors dans un broyeur à couteaux pour être coupées à une longueur optimale de 4 mm. The natural fibers then pass through a knife mill to be cut to an optimum length of 4 mm.
Les fibres passent alors par un système de tamis. Ce tamisage permet de récupérer de façon sélective d'une part les poussières de fibres, d'autre part le cas échéant les particules d'écorce (chènevotte dans le cas de fibres de chanvre) et ainsi de ne fabriquer des mélanges qu'avec les fibres coupées à la longueur de 4 mm. The fibers then pass through a sieve system. This sieving makes it possible to selectively recover, on the one hand, the fiber dust, on the other hand, if appropriate, the bark particles (chenevote in the case of hemp fibers) and thus to make mixtures only with the fibers cut to the length of 4 mm.
A la sortie du tamis, les fibres passent dans un sécheur qui permet de contrôler le taux d'humidité des fibres. Ce sécheur est chauffé grâce à un bain d'huile chaud. A l'intérieur de ce sécheur, les fibres sont convoyées par deux vis sans fin parallèles. Un traitement chimique peut aussi être envisagé au niveau du sécheur. (apport d'additifs par spray par exemple) Enfin, les fibres naturelles sont acheminées au doseur par un système de vis et de godets. At the exit of the sieve, the fibers pass into a dryer that controls the moisture content of the fibers. This dryer is heated by a hot oil bath. Inside this dryer, the fibers are conveyed by two parallel worms. Chemical treatment can also be considered at the dryer. (additive additives by spray for example) Finally, the natural fibers are conveyed to the doser by a system of screws and buckets.
2. Dosage des fibres et des granulets Le dosage des fibres naturelles et le dosage des granulés sont des dosages gravimétriques. 2. Dosing of fibers and granules The dosage of natural fibers and the dosage of granules are gravimetric dosages.
Le dosage des fibres naturelles s'effectue grâce à un doseur à deux étages: - Le premier étage est alimenté par une trémis à parois verticales de secteur identique à l'entrée du doseur. Celui-ci est un doseur cohérent de grande capacité piloté par un deuxième doseur. The dosing of the natural fibers is carried out thanks to a two-stage doser: - The first stage is fed by a vertical-walled hopper of sector identical to the entrance of the doser. This one is a coherent doser of large capacity controlled by a second doser.
- Le deuxième doseur est constitué d'une bande peseuse alimenté par un doseur volumétrique, équipée d'un système de racle à mouvement alternatif permettant une bonne répartition du produit sur la bande. - The second metering consists of a weighing belt powered by a volumetric doser, equipped with a reciprocating doctor blade system for a good distribution of the product on the band.
A la sortie du doseur, on divise le lit en deux parties que l'on peut régler pour arriver trémies d'alimentation de l'extrudeuse. At the outlet of the metering unit, the bed is divided into two parts that can be adjusted to arrive feeding hoppers of the extruder.
Le dosage des granulés vierges s'effectue grâce à une trémie particulière. The dosage of the virgin granules is carried out thanks to a particular hopper.
Cette trémie est constituée de deux trémies superposées l'une sur l'autre et séparées par un clapet. Lorsque le poids de granulés est suffisant dans la partie basse, le clapet se ferme automatiquement. 15 3. Mélanges de fibres et des granulés de plastiques par extrusion L'extrudeuse utilisée est un malaxeur BUSS monovis. La coupe des granulés se fait sous eau. Les granulés ainsi formés sont ensuite séchés par 20 un lit d'air fluidisé. This hopper consists of two hoppers superimposed one on the other and separated by a valve. When the weight of pellets is sufficient in the lower part, the valve closes automatically. 3. Fiber blends and plastic pellets by extrusion The extruder used is a single-screw BUSS blender. The pellets are cut under water. The granules thus formed are then dried by a fluidized air bed.
Exemple de réalisation prototype: Les balles de fibres arrivent dans l'atelier et sont amenées sur un tapis comportant des rangées de pointes transversales par rapport au défilement du tapis. Les fibres ainsi " défaites " passent ensuite dans un broyeur à 25 couteaux comportant en sortie une grille sélectionnant les fibres de longueur inférieure ou égale à 4 mm. On peut faire suivre par un tamis pour régler encore plus précisément la longueur des fibres. Les fibres coupées sont envoyées dans une auge comportant deux vis parallèles, les parois de l'auge et les vis étant chauffées par un fluide caloporteur dont la température 30 est régulée électroniquement et asservie au taux d'humidité des fibres en sortie, comparée au taux d'humidité pré-établi. Dans ce cas précis, on a réglé le taux de H20 résiduaire à 1% en poids. On envoie ensuite par une série de vis d'archimède les fibres " séchées " vers l'ouverture supérieure d'une trémie de section carrée 40 x 40 cm, à parois verticales (trémie 1) de 1 9 hauteur 1,5 m, capable de recevoir 300 kg fibres / heure. Les fibres tombent par gravité, sans compactage ni blocage, " librement ", vers un tube de sortie (tube 2) placé sous la trémie, de diamètre 170 mm comportant une vis qui pousse les fibres vers une bande convoyeuse-peseuse (bande 3). Un 5 peigne est animé d'un mouvement de va et vient juste au dessus de la bande, et étale le boudin de fibres en un gâteau d'environ 2,5 cm d'épaisseur. La vitesse de rotation de la vis est asservie à une comparaison effectuée par une électronique entre le poids (ou débit) pesé par la bande et le poids ( ou débit) pré-établi en fonction du rapport global fibres / 10 matière plastique que l'on veut obtenir dans l'extrudeuse. Les fibres tombent dans une trémie verticale comportant une plaque réglable (5) de séparation en deux courants de fibres Vi et V2. Ces deux courants alimentent une trémie amont (12) d'alimentation de l'extrudeuse, qui reçoit aussi la totalité des granulés de matière plastique, et une trémie aval qui ne reçoit que 15 le courant V2 de fibres. L'extrudeuse a un diamètre d'environ 70 mm et les deux trémies sont séparées par environ 50 cm. L'extrudeuse est munie d'une filière à trous produisant des joncs de composite fibres / matière plastique bien homogènes, qui sont ensuite découpés en longueur par un système de couteaux rotatifs. On soumet ces 20 éléments composites coupés à une trempe par de l'eau afin de les figer et les refroidir. Ces éléments ont un diamètre de 2 à 4 mm selon la filière choisie et une longueur de 3 à 4 mm. On les passe ensuite en centrifugeuse afin d'éliminer l'eau de " trempe ", laquelle est recyclée. Les éléments sont enfin dirigés vers le haut d'un tube vertical de séchage à lit fluidisé d'air chaud 25 arrivant par le bas qui enlève les traces d'humidité résiduelle résultant de l'opération de refroidissement ou " trempe ". On obtient alors des éléments cylindriques secs prêts à être expédiés pour une opération industrielle de moulage par injection, extrusion, soufflage, thermoformage ou analogue. Example of prototype implementation: The fiber bales arrive in the workshop and are brought on a carpet having rows of points transverse to the scroll of the carpet. The fibers thus "defeated" then pass into a knife mill having as output a grid selecting the fibers of length less than or equal to 4 mm. It can be followed by a sieve to adjust even more precisely the length of the fibers. The cut fibers are sent to a trough having two parallel screws, the walls of the trough and the screws being heated by a heat-transfer fluid whose temperature is regulated electronically and controlled at the moisture content of the output fibers, compared to the rate pre-established humidity. In this case, the amount of residual H 2 O was adjusted to 1% by weight. The "dried" fibers are then sent through a series of archimedes screws to the upper opening of a 40 x 40 cm square-section hopper with vertical walls (hopper 1) of height 1.5 m, capable of to receive 300 kg fiber / hour. The fibers fall by gravity, without compaction or blockage, "freely", to an outlet tube (tube 2) placed under the hopper, diameter 170 mm including a screw that pushes the fibers to a belt conveyor-weigher (strip 3) . A comb is moved back and forth just above the band, and spreads the fiber bundle into a cake about 2.5 cm thick. The speed of rotation of the screw is controlled by a comparison made by electronics between the weight (or flow) weighed by the band and the weight (or flow) pre-established according to the overall ratio fibers / plastic 10 that the we want to get in the extruder. The fibers fall into a vertical hopper having an adjustable separating plate (5) into two fiber streams Vi and V2. These two streams feed an upstream feed hopper (12) of the extruder, which also receives all of the plastic pellets, and a downstream hopper which receives only the fiber stream V2. The extruder has a diameter of about 70 mm and the two hoppers are separated by about 50 cm. The extruder is provided with a hole die producing well-homogeneous fiber / plastic composite rods, which are then cut lengthwise by a rotating knife system. These cut composite elements are quenched with water to freeze and cool them. These elements have a diameter of 2 to 4 mm depending on the chosen die and a length of 3 to 4 mm. They are then centrifuged to remove "quenching" water, which is recycled. The elements are finally directed upwardly from a vertical hot air downflow fluid drying tube 25 which removes traces of residual moisture resulting from the cooling or "quenching" operation. This produces dry cylindrical elements ready to be shipped for an industrial injection molding, extrusion, blow molding, thermoforming or the like.
L'invention couvre également tous les modes de réalisation et toutes les 30 applications qui seront directement accessibles à l'homme de métier à la lecture de la présente demande, de ses connaissances propres, et éventuellement d'essais simples de routine. The invention also covers all the embodiments and all the applications which will be directly accessible to those skilled in the art upon reading the present application, of their own knowledge, and possibly of simple routine tests.
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