WO2004071744A1 - Procede et appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupees dans une matiere plastique, produits obtenus et applications - Google Patents

Procede et appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupees dans une matiere plastique, produits obtenus et applications Download PDF

Info

Publication number
WO2004071744A1
WO2004071744A1 PCT/FR2004/000253 FR2004000253W WO2004071744A1 WO 2004071744 A1 WO2004071744 A1 WO 2004071744A1 FR 2004000253 W FR2004000253 W FR 2004000253W WO 2004071744 A1 WO2004071744 A1 WO 2004071744A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fibers
introduction
natural
points
downstream
Prior art date
Application number
PCT/FR2004/000253
Other languages
English (en)
Inventor
Gérard Mougin
Original Assignee
Agro Fibres Technologies-Plasturgie Sas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0301431A external-priority patent/FR2850605A1/fr
Application filed by Agro Fibres Technologies-Plasturgie Sas filed Critical Agro Fibres Technologies-Plasturgie Sas
Publication of WO2004071744A1 publication Critical patent/WO2004071744A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88—Adding charges, i.e. additives
    • B29B7/90—Fillers or reinforcements, e.g. fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/287—Raw material pre-treatment while feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
    • B29C48/2886—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules of fibrous, filamentary or filling materials, e.g. thin fibrous reinforcements or fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0017—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with blow-moulding or thermoforming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/12—Articles with an irregular circumference when viewed in cross-section, e.g. window profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/15—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. extrusion moulding around inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2027/00—Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2027/06—PVC, i.e. polyvinylchloride
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2311/00—Use of natural products or their composites, not provided for in groups B29K2201/00 - B29K2309/00, as reinforcement
    • B29K2311/10—Natural fibres, e.g. wool or cotton
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/001—Profiled members, e.g. beams, sections
    • B29L2031/003—Profiled members, e.g. beams, sections having a profiled transverse cross-section
    • B29L2031/005—Profiled members, e.g. beams, sections having a profiled transverse cross-section for making window frames

Definitions

  • the present invention relates to the technical sector of the incorporation of natural fibers cut in a plastic material, in high proportion, and to the articles thus obtained as window frames in PVC and the like.
  • the technical problem posed is therefore, in the face 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 window profiles and the like, to overcome the obstacles above, that is to say in particular difficulty in correctly dosing and then compounding the fibers with the plastic material because of their texture and nature, and their density.
  • very high rate of natural cut fibers is meant according to the invention a percentage of 10% to 80%, preferably greater than 20 - 30% and better still 50% by weight. Above 50%, the processor must dilute the "compound” obtained because it would be too viscous for direct use; however, this does not represent any serious disadvantage, especially with regard to the very significant advantages of high rates in certain applications.
  • the invention relates to a method and an apparatus according to which the metered natural fiber or fibers are introduced into the extruder (throughout the present application, including the claims, "natural fiber” or “natural fibers” denotes either a type of fibers natural fibers, a mixture of fibers compatible with each other), at least two separate introduction points “upstream” and “downstream” and the plastic material (s) are introduced (throughout the present application, including the claims, “ plastic material ”or“ plastic materials ”designates a single plastic material such as PVC or a mixture of compatible plastic materials between them), at least said first point of introduction“ upstream ”of the natural fibers and possibly (possible balance of plastic material ) at the second “downstream” introduction point of the fibers, or in one or more of the "downstream” fiber introduction points, if there are more than two fiber introduction points.
  • the invention also relates to an apparatus for implementing this method, and in particular a method and an apparatus for metering natural fibers.
  • the invention therefore relates in its first aspect to a process making it possible to correctly dose a very high proportion of natural fiber (s) in at least one plastic material, in order to obtain by compounding an article having very good mechanical and structural properties. very homogeneous, and of low cost, characterized in that:
  • the natural fiber or fibers dosed in the extruder are introduced at at least two separate introduction points known as “upstream” for the first and “downstream” for the other (s), and
  • the plastic material (s) are introduced into at least said first “upstream” introduction point of the natural fibers and possibly (possible balance of plastic material) into the second “downstream” introduction point of the fibers, or into one or more “downstream” points of introduction of the fibers, if there are more than two points of introduction of the fibers.
  • the fibers are introduced at two separate introduction points, upstream and downstream.
  • the fibers are introduced at three introduction points, one “upstream” point and two “downstream” points.
  • all of the plastic is introduced into said upstream introduction point.
  • the natural fibers are introduced in the non-compacted state into the extruder.
  • a "very high rate of natural cut fibers" is introduced into the plastic material (s), that is to say from 10% to 80%, preferably greater than 20 - 30% and better still at 50% by weight.
  • 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.
  • the metering of natural fibers is carried out in two stages, a first coarse volumetric metering step and a second fine gravimetric metering step.
  • the metering apparatus will be described in more detail below.
  • the points of introduction of the natural fibers comprise, at the end of the dosing apparatus, intermediate hoppers (one for each point of introduction, or a single hopper comprising as many outlets as there are 'introduction), to each of the hoppers for introduction into the extruder, optionally but preferably provided with a means of "feeding" natural fibers (one introduction hopper per point of introduction of the fibers) into the extruder .
  • each hopper for introducing the fibers into the extruder is provided with its own dosing apparatus.
  • the distribution of fibers between the different points of introduction depends on the type of fiber or mixture of fibers.
  • the fibers are preferably cut to a length of the order of 0.2 to 20 mm, preferably 2 to 4 mm.
  • plastic granules As regards the plastic granules, one can envisage 100% of granules at the upstream point, which is the best current embodiment, and the simplest, or else 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 entry points. It is also possible to envisage a distribution 30-60% at the upstream point, and 70-40% in the downstream point or points, for example 50% then 30% then 20%.
  • the plastic granules are introduced by a separate means into the upstream hopper for introducing the fibers and optionally into the downstream point or at least one of said downstream points.
  • the water content or residual moisture of the fibers at the time of their introduction into the extruder must be adjusted 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.
  • This controlled drying solves or greatly contributes to solving the compounding problems mentioned above.
  • This drying is carried out controlled by any means known as a microwave device, a "flash" evaporator (the fibers fall into a current of air brought to 180 ° C; less preferred system because it may present a risk of explosion ) or other means known to those skilled in the art. It is preferable to use a device with double parallel screws placed in a trough, slightly nested one inside the other, and the% of residual water is adjusted by adjusting the heating of the screws and / or the walls of the trough, preferably by adjusting the temperature of the heat transfer fluid, and / or the speed of rotation of the screws, this latter method with adjustment making it possible to very quickly and precisely correct the water content, and therefore to control the residual water content or fiber moisture, the importance of which the invention has shown.
  • the invention also relates to the apparatus o allowing the implementation of the above method.
  • FIG. 1 represents a nonlimiting embodiment of the dosing apparatus according to the invention, and of the preferred apparatus making it possible to divide the fiber cake 20 into two fractions, which will be introduced into the extruder 11 in two different places, upstream 12 and downstream
  • FIG. 2 shows the device of Figure 1, in front view, mounted above the extruder 11, which it feeds the two introduction hoppers 5 of fibers 12 upstream and 13 downstream.
  • FIG. 3 represents a less preferred variant of partitioning the fibers into two streams.
  • 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) making it possible to separate the dosed mass of natural fibers into two (V1, V2) or more than two streams of so-called “secondary” fibers, and
  • An extruder (1 1) comprising at least two fiber introduction points, one upstream 12, the other (or several others) downstream 13, each of said introduction points being able to receive a secondary stream of fibers and / or a stream of plastic granules.
  • said extruder has two insertion points, one upstream 12, the other downstream 13.
  • said extruder has three introduction points, one upstream which receives 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 fibers and one (or both) receives the possible balance of granules.
  • 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 any. exists more than one.
  • all of the plastic granules are introduced (15) into the upstream point 12 of introduction.
  • said apparatus comprises a device for precise dosing of the mass of fibers, characterized in that it operates in two stages, that is to say a first stage of coarse volumetric dosing (1, 2 ) in a first doser then a second fine weight metering step (3) in a second doser.
  • a device for precise dosing of the mass of fibers characterized in that it operates in two stages, that is to say a first stage of coarse volumetric dosing (1, 2 ) in a first doser then a second fine weight metering step (3) in a second doser.
  • - Said first step is carried out in a vertical or substantially vertical hopper 1, of large section, where the fibers descend by gravity to a system for transferring 2 dice fibers to a conveyor-weighing belt;
  • Said transfer system 2 consisting in particular, without limitation, of a horizontal or substantially horizontal tube of clearly oversized diameter, which comprises a horizontal or substantially horizontal transfer means like a worm, - the screw being adjusted so as to perform a rough volumetric dosage of the mass (or flow) of fibers that have been pre-selected
  • This tube 2 producing a “strand” of non-compacted fibers, which is deposited on a conveyor-weigher belt 3 which performs a fine weighing (and therefore a metering) of the mass (or flow) of fibers (second precision weight metering device) ).
  • the points of introduction of the natural fibers comprise, at the end of the metering apparatus, intermediate hoppers 6, 7 (one for each point of introduction, or a single hopper comprising as many outlets as points of introduction ), to each of the introduction hoppers 12, 13 into the extruder 11 optionally, but preferably provided with a means of "feeding" 9 the natural fibers (one introduction hopper per point of introduction of the fibers) into the extruder.
  • each hopper for introducing the fibers into the extruder is provided with its own dosing equipment.
  • An electronic control and regulation system not shown as known in itself or easily adaptable by any person skilled in the art, regulates and finely adapts the speed of rotation of the screw in the tube 2 as a function of the fine weighing operated by the band 3 and by comparison with the theoretical value pre-entered in electronics.
  • the tube 2 is preferably of cylindrical cross section, or is oval or even of square or rectangular section, the main thing being that it is oversized so that no blockage of the fibers occurs; according to section of the tube, the strand of fibers is of cylindrical, oval, square, rectangular section, etc.
  • said apparatus comprises a device for spreading the "strand" of fibers from the tube 2 into a "cake” of substantially rectangular cross section very flattened, on the conveyor-weigher belt 3.
  • said spreading device comprises a horizontal comb 17 comprising vertical teeth 18, with a small clearance between the lower part of the teeth and the surface of the weighing conveyor belt 3, and driven by an appropriate 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 located just above the strip 3.
  • the comb whose movement is adapted to spread the fibers across the width of the strip.
  • the hopper 1 is of wide section, that is to say adapted so that the fibers can fall by gravity, freely, with a minimum of obstruction and without compaction
  • the tube 2 is oversized, or clearly oversized, relative 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) at the volume needed to process the expected fiber throughput.
  • oversizing there is no particular upper limit to oversizing, 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 the tube a strand of non-compacted fibers capable of being spread by said comb or by any other device.
  • a good oversizing factor is between 5 and 10.
  • Said device for separating the dosed mass of natural fibers into two or more of two streams of so-called “secondary” fibers comprises, according to the best nonlimiting mode of the invention, a hopper 4 arranged vertically and capable of receiving said fiber cake dosed and comprising a movable vertical plate 5, capable of separating said cake, falling by gravity, into two secondary streams of fibers V1 and V2 separated from each other, which exit at the bottom of the hopper 4 by two tubes separate 6 and 7.
  • 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 one wishes to obtain three secondary currents, and other arrangements which will be directly accessible to the skilled person.
  • the fiber cake is separated on a second horizontal conveyor belt 25, following the weighing belt 3, by means of a vertical plate 30 elongated and mobile or adjustable around a vertical axis 31 itself even fixed to a frame carrying a means of adjustment in rotation 32, this plate 30 being arranged along the longitudinal axis of said second strip for a 50/50 distribution, or with a certain angle relative to this axis for other distributions as 40/60 or 60/40, and in contact with the upper face of said second strip 25, and therefore suitable for dividing the fiber cake into two secondary streams V1 and V2, each on one side of said plate.
  • Said plate 30 can be straight, in top view, or slightly curved in a concave or convex shape, or in a very flat “S” shape, to promote the flow of the streams V1 and V2 of fibers. It can also be fitted with an elastic scraper seal at its contact with the strip 25.
  • a second comb 27 can advantageously be placed above this second strip 25, but this is not compulsory.
  • the two fiber streams V1 and V2 can then flow directly into two receiving hoppers 33 and 34 having outlet ducts 6 and 7 as in the other option.
  • the strip 25 can optionally be placed in slight vibration to promote flow.
  • Natural fibers are chosen from
  • hemp fibers - hemp fibers, hemp seed, flax fibers, kenaf, jute, sisal, abacca, wood ... and their mixtures such as hemp fibers / hemp seed, annual plant fibers / wood fibers, natural fibers / fibers synthetic, organic and / or mineral ...
  • the plastics are chosen from
  • polystyrene plastics such as polypropylene, high or low density polyethylene (HDPE or LDPE), - styrene plastics such as ABS (acrylonitrile-butadiene - styrene) or polystyrene, PVC (polyvinyl chlorides) polyamides (PA) polyurethanes, polyesters , elastomers, copolyamides - and their mixtures or alloys such as PVC / PVAC (polyvinylacetate), ABS / PC (polycarbonate), ABS / PA, PPO
  • the invention also relates to mixtures of fibers and plastics introduced into the upstream and downstream hoppers of the extruder.
  • the upstream hopper 12 Preferably, between 10 and 70% by weight of fibers for 90 to 30% of plastic material will be introduced into the upstream hopper 12; preferably between 20 and 40% of fibers and 80 to 60% of plastic.
  • the invention also covers the compounds or composites of fibers and plastics leaving the extruder 11 (in the above apparatus) and obtained by the above process, possibly in the form of granules, plates, etc. ... for a future application, in particular compounds or composites of cut natural fibers and plastic material (s) characterized in that they are obtained by the process or in the apparatus according to the invention or by works mixtures according to the invention of fibers and plastics in an extruder, among other compounds or composites which are in all transportable forms as cutting masses, plates, rods, granules, balls, or sticks.
  • the invention covers compounds or composites of cut natural fibers and plastic material (s) characterized in that they include a "very high rate of natural cut fibers" in the plastic material (s), that is to say from 10% to 80% by weight, preferably greater than 20 - 30% by weight and better still at 50% by weight weight.
  • the invention also covers the applications of the process, the apparatus, and the compounds or composites described above in the fields of profiles for windows, doors and the like, in all profiles of the construction industry, skirting boards, profiles, inserts or reinforcements for shutters, bays, partitions, barriers ... in building, articles for the automotive industry, such as bumpers, body parts, aerodynamic fins, etc. the railway industry, in the industry aeronautics and space, in the shipbuilding industry, in particular pleasure boats, structural parts, parts under engine hood, interior decoration part or hood or bodywork for all types of vehicles, pleasure boats, aircraft, packaging and packaging elements: boxes, pallet boxes; toys, technical parts ...
  • honeycomb handling pallets by injection molding, by way of nonlimiting example, both very rigid and of low weight, thermoformed pallets, reinforced technical parts, toy elements, decorative packaging for consumer products such as household appliances, reinforcing and decorative elements for the building ...
  • the invention also relates to articles, in particular molded articles, corresponding to said applications, in particular profiles for windows, doors, handling pallets, etc., and all articles and inserts or parts mentioned above, as well as those which will appear clearly to the man of
  • This process can be divided into three parts: o - thermal, chemical and mechanical treatment of natural fibers dosing of fibers and plastic granules mixture of fibers and plastic granules by extrusion
  • Natural fibers arrive in the form of bales. These are opened by a loader.
  • the natural fibers then pass through a knife mill to be cut to an optimal length of 4 mm. 0
  • 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 necessary the bark particles (hemp fiber in the case of hemp fibers) and thus to make mixtures only with the fibers cut to length of 4 mm. 5
  • the fibers pass through a dryer which makes it possible to control 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 level. (addition of additives by spray for example) 0
  • the natural fibers are conveyed to the dispenser by a system of screws and buckets.
  • the dosage of natural fibers and the dosage of granules are gravimetric dosages.
  • the dosing of natural fibers is carried out using a two-stage doser: The first stage is supplied by a hopper with vertical walls of identical sector at the inlet of the doser. This is a large capacity coherent dispenser controlled by a second dispenser.
  • the second dispenser consists of a weighing belt fed by a volumetric dosing device, equipped with a squeegee system with reciprocating movement allowing good distribution of the product on the belt.
  • the bed is divided into two parts which can be adjusted to reach the feed hoppers of the extruder.
  • the dosage of virgin granules is carried out using a special hopper.
  • This hopper consists of two hoppers superimposed on each other and separated by a valve. When the weight of granules is sufficient in the lower part, the valve closes automatically.
  • the extruder used is a single screw BUSS mixer.
  • the granules are cut under water.
  • the granules thus formed are then dried by a fluidized air bed.
  • the bales of fibers arrive in the workshop and are brought to a carpet comprising rows of spikes transverse to the movement of the carpet.
  • the fibers thus "defeated” then pass through a knife mill comprising at the outlet a grid selecting fibers of length less than or equal to 4 mm. It can be followed by a sieve to further adjust the length of the fibers.
  • the cut fibers are sent into a trough comprising two parallel screws, the walls of the trough and the screws being heated by a heat-transfer fluid, the temperature of which is regulated electronically and controlled by the humidity of the fibers leaving, compared with the rate of humidity pre-established. In this specific case, the residual H2O level was adjusted to 1% by weight.
  • the “dried” fibers are then sent by a series of archimedean 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 receiving 300 kg of fiber / hour.
  • the fibers fall by gravity, without compacting or blocking, "freely", towards an outlet tube (tube 2) placed under the hopper, diameter 170 mm comprising a screw which pushes the fibers towards a conveyor-weighing belt (band 3) .
  • a comb is moved back and forth just above the strip, and spreads the strand of fibers into a cake about 2.5 cm thick.
  • the speed of rotation of the screw is controlled by an electronic comparison between the weight (or flow) weighed by the strip and the weight (or flow) preset according to the overall fiber / plastic ratio that is wants to get in the extruder.
  • the fibers fall into a vertical hopper comprising an adjustable plate (5) for separation into two streams of fibers V1 and V2. These two streams feed an upstream hopper (12) for supplying the extruder, which also receives all of the plastic granules, and a downstream hopper which receives only the stream V2 of fibers.
  • the extruder has a diameter of about 70 mm and the two hoppers are separated by about 50 cm.
  • the extruder is fitted with a hole die producing very homogeneous fiber / plastic composite rods, which are then cut lengthwise by a system of rotary knives. These cut composite elements are subjected to quenching with water in order to freeze and cool them. These elements have a diameter of 2 to 4 mm depending on the sector chosen and a length of 3 to 4 mm. They are then passed through a centrifuge to remove the "quenching" water, which is recycled. The elements are finally directed to the top of a vertical drying tube with a fluidized bed of hot air arriving from below which removes traces of residual moisture resulting from the cooling or "quenching" operation. Dry cylindrical elements are then obtained ready to be shipped for an industrial operation of injection molding, extrusion, blowing, thermoforming or the like.
  • the invention also covers all the embodiments and all the applications which will be directly accessible to those skilled in the art on reading the present application, their own knowledge, and possibly simple routine tests.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

Procédé et un appareillage de compoundage de matières plastiques et de fibres naturelles comme le chanvre, le lin, etc... selon lesquels on introduit la ou les fibres naturelles dosées dans l'extrudeuse en au moins deux points d'introduction séparés « amont » (6) et « aval » (7) et on introduit la ou les matières plastiques comme le PVC, PVC/PVAC, ABS/PC, ABS/PA, PPO/PS, 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, s'il existe plus de deux points d'introduction des fibres. L'invention concerne encore un procédé et un appareillage pour le dosage des fibres naturelles et les applications des compounds notamment comme les inserts ou renforts pour fenêtres ou portes, les plinthes, les profilés pour volets, baies, cloisons, barrières ... dans le bâtiment, pièces de structure, pièces sous capot moteur, pièce de décor intérieur pour tous types de véhicules, emballages et éléments de conditionnement : caisses, caisses palettes ; jouets, pièces techniques.

Description

Procédé et Appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupées dans une matière plastique, produits obtenus et 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.
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 consomme par an environ 8500 km de tels inserts.
Ces inserts peuvent être recyclés mais présentent de nombreux inconvénients comme leur poids, leur création de ponts thermiques, et leur coût d'insertion dans le profilé de PVC.
Ce problème se pose pour de nombreux autres produits de structure et de 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, emballages et éléments de conditionnement : caisses, caisses palettes ; jouets, pièces techniques... 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 œuvre est d'autant plus complexe qu'elles sont et elles provoquent quelle que soit leur longueur une très forte abrasion des outillages.
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.
On rencontre également des problèmes dans les produits finis, en raison de la difficulté à réaliser le dosage et le compoundage : un problème très 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 est de l'ordre de 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 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 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 °C max., sinon les fibres brûlent.
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 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.
On connaît encore le brevet WO 021 19 76 ( WO DE 010 28 98) qui décrit 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 bien la complexité des procédés que l'homme de métier a été obligé de mettre en œuvre pour tenter de résoudre les problèmes cités.
Problème technique posé :
Le problème technique posé est donc, devant l'objectif qui est de rechercher 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 densité.
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 fabrication ne doit pas être coûteux, un coût élevé ne pouvant pas rivaliser avec les produits actuels du type insert métallique. Par « très fort taux de fibres naturelles coupées » on entend selon l'invention un pourcentage de 10% à 80% , de préférence supérieur à 20 - 30 % et mieux encore à 50 % en poids. Au delà de 50 %, le transformateur devra diluer le « compound » obtenu car ilj serait trop visqueux pour un usage direct ; cependant cela ne représente pas d'inconvénient sérieux, surtout au regard des avantages très importants de forts taux dans certaines 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 produits ne répondaient absolument pas aux exigences de qualité et/ou de faible coût des produits visés par l'invention. De telles teneurs ne sont donc pas représentatives de l'art antérieur de l'invention.
Il existe donc un besoin important et reconnu pour un procédé et un appareillage permettant de doser correctement une très forte proportion de 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 coût peu élevé.
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 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 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.
L'invention concerne encore un appareillage pour la mise en œuvre de ce procédé, et notamment un procédé et un appareillage pour le dosage des fibres naturelles.
Description détaillée de l'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 au moins une matière plastique, pour obtenir par compoundage un article présentant de très bonnes propriétés mécaniques, de structure bien homogène, et de coût 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 » 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, s'il existe plus de deux points d'introduction des fibres.
Selon un mode de réalisation particulier, on introduit les fibres en deux points d'introduction séparés, amont et aval.
Selon encore un mode de réalisation particulier, on introduit les fibres en trois points d'introduction, un point « amont » et deux points « aval ».
Selon un mode de réalisation particulier, la totalité de la matière plastique est introduite dans ledit point d'introduction amont.
Selon encore un mode de réalisation particulier, les fibres naturelles sont introduites à l'état non compacté dans l'extrudeuse. Selon un mode de réalisation préféré, on introduit un "très fort taux de fibres naturelles coupées" dans la ou les matières plastiques c'est-à-dire de 10% à 80%, de préférence supérieur à 20 - 30% et mieux encore à 50% en poids.
Au delà de 50% en poids, le transformateur devra diluer le "compound" obtenu.
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.
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. L'appareillage de dosage sera décrit plus en détail ci-dessous.
Selon encore un mode préféré de mise en œuvre, les points d'introduction 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 trémie d'introduction par point d'introduction des fibres) dans l'extrudeuse.
Selon une autre option, dont le seul inconvénient serait un coût et un encombrement plus élevés, chaque trémie d'introduction des fibres dans l'extrudeuse est munie de son propre appareillage de dosage.
La répartition des fibres entre les différents points d'introduction est fonction du type de fibres ou de mélange de fibres.
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, par exemple 40 % puis 30 % puis 30 % ou 50% puis 30% puis 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 il dispose.
Les fibres sont de préférence coupées à une longueur de l'ordre de 0,2 à 20 mm, de préférence 2 à 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 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 %.
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 B dispose.
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.
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.
Ce séchage contrôlé résout ou contribue fortement à résoudre les problèmes de compoundage mentionnés ci-dessus.
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 °C ; système moins préféré car il peut présenter un risque d'explosion) ou autre moyen connu de l'homme de métier. 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.
Selon un second aspect, l'invention concerne également l'appareillage o permettant la mise en œuvre du procédé ci-dessus.
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 5 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.
Comme déjà indiqué, on pourrait prévoir par exemple trois points 0 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.
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 5 de fibres 12 amont et 13 aval.
la figure 3 représente une variante moins préférée de partage des fibres en deux courants.
Sur les figures annexées, les mêmes références ont les mêmes significations, qui sont les suivantes. 1 trémie de réception avant dosage volumétrique grossier
2 tube de diamètre surdimensionné où 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 V1 et V2 grâce à une plaque mobile 5 (réglable en fonction de la répartition souhaitée), avec ici deux sorties 6 et 7
5 plaque de répartition
6 sortie amont
7 sortie aval de fibres 8 pivot ou axe de la plaque 5
9 vis de gavage (éventuelle) dans la trémie 12, l'autre vis dans la trémie 13 n'étant pas représentée.
11 extrudeuse
12 trémie de réception ou introduction de fibres naturelles amont 13 trémie de réception ou introduction de fibres naturelles aval
14 vis de l'extrudeuse
15 conduit d'amenée des granulés de matière plastique ou d'une partie de ces granulés
16 conduit éventuel d'amenée du solde éventuel de granulés non introduits en 15
17 peigne
18 dents du peigne
19 moteur conférant un mouvement oscillant horizontal
20 forme schématique du « gâteau » de fibres après le passage dans le peigne oscillant
V1 , V2 courants secondaires, ici deux, formés à partir du gâteau de fibres 25 seconde bande transporteuse
27 second peigne que l'on peut placer au-dessus de la seconde bande 25 30 plaque de séparation
31 axe de ladite plaque 30
32 bâti et moyen de réglage en rotation de ladite plaque 30 33, 34 trémie de réception des courants de fibres V1 et V2. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, et des exemples noni limitatifs ci-dessous.
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 (V1 , V2) ou plus de deux courants de fibres dits « secondaires », et
- une extrudeuse (1 1) comportant au moins deux points d'introduction des 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.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite extrudeuse comporte deux points d'introduction, l'un amont 12, l'autre aval 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 la 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.
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.
Selon un mode de réalisation particulier, la totalité des granulés de matière plastique est introduite(15) dans le point amont 12 d'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 il 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 de dosage pondéral fin (3) dans un second doseur. Selon un mode de réalisation particulier,
- ladite première étape est conduite dans une trémie 1 verticale ou sensiblement verticale, de large section, où les fibres descendent par gravité vers un système de transfert 2 dés fibres vers une bande convoyeuse- 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 pondéral de précision).
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 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.
Selon une autre option, chaque trémie d'introduction des fibres dans l'extrudeuse est munie de son propre appareillage de dosage.
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.
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 section du tube, le boudin de fibres est de section cylindrique, ovale, carré, rectangulaire etc....
L'homme de métier comprendra également que, par « horizontal », vertical », « horizontal ou sensiblement horizontal » (ou respectivement « vertical ») on 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.
Selon le meilleur mode de réalisation, non limitatif, ledit appareillage 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.
Selon une option non limitative, ledit dispositif d'étalement comprend un peigne horizontal 17 comportant des dents verticales 18, avec un faible jeu entre la partie inférieure des dents et la surface de la bande convoyeuse peseuse 3, et mû 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 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.
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 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.
- 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 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 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.
Ledit dispositif permettant de séparer la masse dosée de fibres naturelles en deux ou plus de deux courants de fibres dits « secondaires » comporte, 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 V1 et V2 séparés l'un de l'autre, qui sortent à la partie inférieure de la trémie 4 par deux tubes distincts 6 et 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 accessibles à l'homme de métier.
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 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 V1 et V2, chacun d'un côté de ladite plaque.
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 l'écoulement des courants V1 et V2 de fibres. On peut également la munir d'un joint élastique de raclage au niveau de son contact avec la bande 25.
On peut avantageusement placer un second peigne 27 au-dessus de cette seconde bande 25, mais ce n'est pas obligatoire.
Les deux courants de fibres V1 et V2 peuvent alors se déverser directement dans deux trémies de réception 33 et 34 présentant des conduits de sortie 6 et 7 comme dans l'autre 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 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.
La bande 25 peut éventuellement être mise en légère vibration pour favoriser l'écoulement.
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.
Les fibres naturelles sont choisies parmi
- les fibres de chanvre, la chènevotte, les fibres de lin, kénaf, jute, sisal, abacca, bois... et leurs mélanges tels que fibres de chanvre / chènevotte, fibres de plantes annuelles / fibres de bois, fibres naturelles / fibres synthétiques, organiques et/ou minérales... Les matières plastiques sont choisies parmi
les polyoléfines comme polypropylène, polyéthylène haute ou basse densité (PEHD ou PEBD), - les matières plastiques styrèniques comme ABS (acrylonitrile- butadiène - styrène) ou polystyrène, les PVC (chlorures de polyvinyle) les polyamides (PA) les polyuréthanes, 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) ...
Ces abréviations sont connues de l'homme de métier et les alliages sont bien connus.
L'invention vise également les mélanges de fibres et de matière plastiques introduits dans les trémies amont et aval de l'extrudeuse.
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 20 et 40% de fibres et 80 à 60 % de matière plastique.
L'invention couvre encore les compounds ou composites de fibres et de matières plastiques sortant de l'extrudeuse 11 (dans l'appareillage ci-dessus) 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) caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé ou dans l'appareillage selon l'invention ou par mise en œuvre 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, billes, ou bâtonnets.
L'invention couvre les compounds ou composites de fibres naturelles coupées et de matière(s) plastique(s) caractérisés en ce que qu'ils 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.
L'invention couvre encore les applications du procédé, de l'appareillage, et 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 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, caisses palettes ; jouets, pièces techniques... et toute industrie où 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 » où l'invention permet de produire en moulage par injection des palettes de manutention en 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...
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 partir d'un compound ou composite selon l'invention, notamment pour les applications décrites. EXEMPLES
Description du procédé de fabrication de mélanges, sous forme de granulés, de matériaux thermoplastiques et de fibres végétales naturelles.
Ce procédé peut se diviser en trois parties : o - 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
Traitement des fibres naturelles 5
Les fibres naturelles arrivent sous forme de balles. Celles-ci sont ouvertes par le biais d'une chargeuse.
Les fibres naturelles passent alors dans un broyeur à couteaux pour être coupées à une longueur optimale de 4 mm. 0 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. 5 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) 0 Enfin, les fibres naturelles sont acheminées au doseur par un système de vis et de godets.
2. Dosage des fibres et des granulets
5 Le dosage des fibres naturelles et le dosage des granulés sont des dosages gravimétriques. 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.
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.
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.
Le dosage des granulés vierges s'effectue grâce à une trémie particulière. 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.
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 un lit d'air fluidisé.
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 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 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 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 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 / 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 V1 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 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 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 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.
L'invention couvre également tous les modes de réalisation et toutes les 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.

Claims

REVENDICATIONS
1 Procédé permettant de doser correctement une très forte proportion de 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 coût 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 » 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, s'il existe plus de deux points d'introduction des fibres.
2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que on introduit les fibres en deux points d'introduction séparés, amont et aval.
3 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que on introduit les fibres en trois points d'introduction, un point « amont » et deux points « aval ».
4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la totalité de la matière plastique est introduite dans ledit point d'introduction amont.
5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les fibres naturelles sont introduites à l'état non compacté dans l'extrudeuse. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que on introduit un « très fort taux de fibres naturelles coupées » dans la ou les matières plastiques c'est-à-dire de 10 % à 80 %, de préférence supérieur à 20 - 30 % et mieux encore à 50 % en poids.
7 Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'au delà de 50 %, le transformateur devra diluer le « compound » obtenu.
8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que 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.
9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que 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.
10 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que on établit 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 ou une répartition 30 - 60 % au point amont, et 70 - 40 % dans le ou les points aval, par exemple 40 % puis 30 % puis 30 % ou 50 % puis 30 % puis 20 %.
1 1 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que les fibres sont de préférence coupées à une longueur de l'ordre de 0,2 à 20 mm, de préférence 2 à 4 mm.
12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que on introduit 100 % de granulés au point amont.
13 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que la teneur en eau ou humidité résiduelle des fibres au moment de leur introduction dans l'extrudeuse doit être réglée par séchage 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. 14 Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que on réalise ce séchage de manière contrôlée par un appareil à micro-ondes, ou un évaporateur « flash ».
15 Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce que ledit séchage contrôlé est réalisé par un appareil à doubles vis parallèles placées dans une auge, légèrement imbriquées l'une dans l'autre, avec réglage du % 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 de rotation des vis.
16 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 caractérisé en ce que les fibres naturelles sont choisies parmi :
les fibres de chanvre, la chènevotte, les fibres de lin, kénaf, jute, sisal, abacca, bois
et leurs mélanges,
- les mélanges fibres de chanvre / chènevotte, fibres de plantes annuelles / fibres de bois, fibres naturelles / fibres synthétiques, organiques et/ou minérale.
17 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que les matières plastiques sont choisies parmi
- les polyoléfines,
le polypropylène, polyéthylène haute ou basse densité (PEHD ou PEBD),
les matières plastiques styrèniques,
ABS (acrylonitrile-butadiène - styrène) , polystyrène,
- les PVC (chlorures de polyvinyle) les polyamides (PA)
les polyuréthanes, les polyesters, les élastomères, les copolyamides
et leurs mélanges ou alliages
les mélanges ou alliages PVC/PVAC (polyvinylacétate), ABS/PC (polycarbonate), ABS/PA, PPO (polyphénylèneoxyde)/PS
(polystyrène).
18 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 caractérisé en ce qu'il comprend entre 10 et 70 % en poids de fibres pour 90 à 30 % en poids de matière plastique ; de préférence entre 20 et 40 % de fibres et 80 à 60 % de matière plastique.
19 Appareillage pour le compoundage de très forts taux de fibres naturelles coupées dans une ou plusieurs matières plastiques ou alliages de matières plastiques , 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 (V1 , V2) ou plus de deux courants de fibres dits « secondaires », et
- une extrudeuse (11) comportant au moins deux points d'introduction des 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.
20 Appareillage selon la revendication 19 caractérisé en ce que ladite extrudeuse comporte deux points d'introduction, l'un amont 12, l'autre aval 13.
21 Appareillage selon la revendication 19 caractérisé en ce que ladite extrudeuse comporte trois points d'introduction, l'un amont qui reçoit une fraction des fibres et la 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.
22 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 19 à 21 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de dosage précis de la masse des fibres qui comporte un premier doseur volumétrique grossier (1 , 2) puis un second doseur pondéral fin (3).
23 Appareillage selon la revendication 22 caractérisé en ce que
ledit premier doseur grossier comprend une trémie 1 verticale ou sensiblement verticale, de large section, où les fibres descendent par gravité vers un système de transfert 2 des fibres vers une bande convoyeuse- peseuse;
ledit système de transfert 2 consistant 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 le second doseur pondéral fin.
24 Appareillage selon la revendication 22 ou 23 caractérisé en ce que ledit second doseur pondéral fin comprend une bande convoyeuse- peseuse 3 qui opère un pesage (et donc un dosage) fin de la masse (ou débit) de fibres.
25 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 19 à 24 caractérisé en ce que 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 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.
26 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 19 à 25 caractérisé en ce que chaque trémie d'introduction des fibres dans l'extrudeuse est munie de son propre appareillage de dosage.
27 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 23 à 26 caractérisé en ce que un système électronique de commande et de régulation 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.
28 Appareillage selon la revendication 27 caractérisé en ce que le tube 2 est de préférence de section droite cylindrique, ou est ovale ou même de section carrée ou rectangulaire, et est surdimensionné afin qu'aucun blocage des fibres ne se produise.
29 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 23 à 28 caractérisé en ce qu'il 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.
30 Appareillage selon la revendication 29 caractérisé en ce que ledit dispositif d'étalement comprend un peigne horizontal 17 comportant des dents verticales 18, avec un faible jeu entre la partie inférieure des dents et la surface de la bande convoyeuse peseuse 3, et mû par un moteur approprié 19 selon un mouvement horizontal de va et vient, et ledit dispositif est placé de telle manière que la partie inférieure des dents se trouve juste au dessus de la bande 3 de telle sorte que lorsque le boudin de fibres non compacté sort du tube 2, il passe au travers du peigne dont le mouvement est adapté pour étaler les fibres sur la largeur de la bande en un gâteau de section droite sensiblement rectangulaire très aplatie, 20.
31 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 22 à 30 caractérisé en ce que le premier doseur grossier comporte les caractéristiques suivantes: la trémie 1 est de large section 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, ce qui interdit tout blocage ou bourrage des fibres
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 un volume qui est nettement supérieur (entre 3 et 5 ou 10 fois) au volume nécessaire pour traiter le débit prévu des fibres, un bon facteur de surdimensionnement se situe entre 5 et 10.
32 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 19 à 31 caractérisé en ce que ledit dispositif permettant de séparer la masse dosée de fibres naturelles en deux ou plus de deux courants de fibres dits « secondaires » comporte 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 V1 et V2 séparés l'in de l'autre, qui sortent à la partie inférieure de la trémie 4 par deux tubes distincts 6 et 7. /
33 Appareillage selon la revendication 32 caractérisé en ce que on remplace 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.
34 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 24 à 33 caractérisé en ce que 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 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 V1 et V2, chacun d'un côté de ladite plaque.
35 Appareillage selon la revendication 34 caractérisé en ce que 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 l'écoulement des courants V1 et V2 de fibres.
36 Appareillage selon la revendication 34 ou 35 caractérisé en ce que on place un second peigne 27 au dessus de cette seconde bande 25.
37 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 34 à 36 caractérisé en ce que les deux courants de fibres V1 et V2 se déversent directement dans deux trémies de réception 33 et 32 présentant des conduits de sortie 6 et 7.
38 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 34 à 37 caractérisé en ce que on utilise deux ou plus de deux telles plaques parallèles entre elles, et réglables en rotation indépendamment les unes des autres, afin de diviser le gâteau en un nombre correspondant de courants secondaires, avec autant de trémies de réception que de courants.
39 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 34 à 38 caractérisé en ce que la bande 25 est mise en légère vibration pour favoriser l'écoulement.
40 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 19 à 39 caractérisé en ce que les fibres naturelles sont choisies parmi
les fibres de chanvre, la chènevotte, les fibres de lin, kénaf, jute, sisal, abacca, bois,
- et leurs mélanges,
les mélanges fibres de chanvre / chènevotte, fibres de plantes annuelles / fibres de bois, fibres naturelles / fibres synthétiques, organiques et/ou minérale. 41 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 19 à 40 caractérisé en ce que les matières plastiques sont choisies parmi
les polyoléfines,
le polypropylène, polyéthylène haute ou basse densité (PEHD ou PEBD),
les matières plastiques styrèniques,
ABS (acrylonitrile-butadiène - styrène) , polystyrène,
les PVC (chlorures de polyvinyle)
les polyamides (PA)
- les polyuréthanes, les polyesters, les élastomères, les copolyamides
et leurs mélanges ou alliages
les mélanges ou alliages PVC/PVAC (polyvinylacétate), ABS/PC (polycarbonate), ABS/PA, PPO (polyphénylèneoxyde)/PS (polystyrène).
42 Appareillage selon l'une quelconque des revendications 19 à 41 caractérisé en ce qu'il utilise entre 10 et 70 % en poids de fibres pour 90 à 30
% en poids de matière plastique ; de préférence entre 20 et 40 % en poids de fibres et 80 à 60 % en poids de matière plastique.
43 Compounds ou composites de fibres naturelles coupées et de matière(s) plastique(s) caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.
44 Compounds ou composites selon la revendication 43 caractérisés en ce qu'ils se présentent en masses à découper, plaques, joncs, granulés ou bâtonnets. 45 Compounds ou composites de fibres naturelles coupées et de matière(s) plastique(s) caractérisés en ce qu'ils 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.
46 Compounds ou composites selon la revendication 45 caractérisé en ce que les fibres naturelles sont choisies parmi :
les fibres de chanvre, la chènevotte, les fibres de lin, kénaf, jute, sisal, abacca, bois,
- et leurs mélanges,
les mélanges fibres de chanvre / chènevotte, fibres de plantes annuelles / fibres de bois, fibres naturelles / fibres synthétiques, organiques et/ou minérale.
47 Compounds ou composites selon la revendication 45 caractérisé en ce que les matières plastiques sont choisies parmi :
les polyoléfines,
le polypropylène, polyéthylène haute ou basse densité (PEHD ou PEBD),
les matières plastiques styrèniques,
- ABS (acrylonitrile-butadiène - styrène) , polystyrène,
les PVC (chlorures de polyvinyle)
les polyamides (PA)
les polyuréthanes, les polyesters, les élastomères, les copolyamides et leurs mélanges ou alliages
les mélanges ou alliages PVC/PVAC (polyvinylacétate), ABS/PC (polycarbonate), ABS/PA, IPPO (polyphénylèneoxyde)/PS (polystyrène).
48 Applications du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 dans les domaines des profilés pour fenêtres, portes, dans les profilés de l'industrie du BTP, plinthes ; profilés, inserts ou renforts pour volets, baies, cloisons, barrières, dans le bâtiment ; articles pour l'industrie automobile, pare- chocs, parties de carrosserie, ailerons aérodynamiques, l'industrie ferroviaire, dans l'industrie aéronautique et spatiale, dans l'industrie de la construction navale, 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, caisses palettes ; jouets, pièces techniques, moulage par injection de palettes de manutention en nid d'abeille, palettes thermoformées, pièces techniques renforcées, éléments de jouets, emballages de décoration pour des produits grand public comme l'électroménager, éléments de renfort et de décor pour le bâtiment.
49 Applications de l'appareillage selon l'une quelconque des revendications 19 à 42 dans les domaines des profilés pour fenêtres, portes, dans les profilés de l'industrie du BTP, plinthes ; profilés, inserts ou renforts pour volets, baies, cloisons, barrières, dans le bâtiment ; articles pour l'industrie automobile, pare-chocs, parties de carrosserie, ailerons aérodynamiques, l'industrie ferroviaire, dans l'industrie aéronautique et spatiale, dans l'industrie de la construction navale, 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, caisses palettes ; jouets, pièces techniques, moulage par injection de palettes de manutention en nid d'abeille, palettes thermoformées, pièces techniques renforcées, éléments de jouets, emballages de décoration pour des produits grand public comme l'électroménager, éléments de renfort et de décor pour le bâtiment. 50 Applications des compounds ou composites selon l'une quelconque des revendications 43 à 47 dans les domaines des profilés pour fenêtres, portes, dans les profilés de l'industrie du BTP, plinthes ; profilés, inserts ou renforts pour volets, baies, cloisons, barrières, dans le bâtiment ; articles pour l'industrie automobile, pare-chocs, parties de carrosserie, ailerons aérodynamiques, l'industrie ferroviaire, dans l'industrie aéronautique et spatiale, dans l'industrie de la construction navale, 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, caisses palettes ; jouets, pièces techniques, moulage par injection de palettes de manutention en nid d'abeille, palettes thermoformées, pièces techniques renforcées, éléments de jouets, emballages de décoration pour des produits grand public comme l'électroménager, éléments de renfort et de décor pour le bâtiment.
51 Articles, notamment les articles moulés, caractérisés en ce qu'ils consistent en, ou comportent au moins, un élément fabriqué à partir d'un compound ou composite selon l'une quelconque des revendications 43 à 47.
52 Articles selon la revendication 51 pour les applications selon l'une quelconque des revendications 48 à 50.
PCT/FR2004/000253 2003-02-04 2004-02-04 Procede et appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupees dans une matiere plastique, produits obtenus et applications WO2004071744A1 (fr)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0301431A FR2850605A1 (fr) 2003-02-04 2003-02-04 Procede et appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupees dans une matiere plastique, produits obtenus et applications
FR03/01431 2003-02-04
FR0311646A FR2850606B1 (fr) 2003-02-04 2003-10-03 Procede et appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupees dans une matiere plastique, produits obtenus et applications
FR03/11646 2003-10-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004071744A1 true WO2004071744A1 (fr) 2004-08-26

Family

ID=32715113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2004/000253 WO2004071744A1 (fr) 2003-02-04 2004-02-04 Procede et appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupees dans une matiere plastique, produits obtenus et applications

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2850606B1 (fr)
WO (1) WO2004071744A1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007068647A1 (fr) * 2005-12-15 2007-06-21 Basf Aktiengesellschaft Procédé de traitement d'une poudre ou d'un granulat d'un thermoplastique ou d'un caoutchouc dans une machine à vis
EP2796266A1 (fr) * 2011-12-21 2014-10-29 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Moulage de résine thermoplastique et procédé de fabrication s'y rapportant
EP3015621A3 (fr) * 2014-10-28 2016-10-05 August Braun Plinthe, plinthe de plafond et plinthe isolante pour fenetre et chassis de porte et leur procede de fabrication

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007016352A1 (de) * 2007-04-03 2008-10-09 Blach Verwaltungs Gmbh & Co. Kg Mehrwellenextrudervorrichtung und Verfahren zum Betreiben derselben
EP2481551B8 (fr) * 2011-01-26 2017-12-06 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Procédé de dosage continu de fibres à empiler sur des machines à vis sans fin
CN103332454A (zh) * 2013-06-13 2013-10-02 林品榕 一种pvc管材生产过程混合料输送系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2118329A5 (en) * 1970-12-17 1972-07-28 Draiswerke Gmbh Continuous controlled mixing of chips and - binder
EP0065198A1 (fr) * 1981-05-14 1982-11-24 BASF Aktiengesellschaft Procédé de production de matières à mouler à base de polyesters saturés renforcés au moyen de fibres de verre
US6068922A (en) * 1997-08-12 2000-05-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for making a uniform dispersion of aramid fibers and polymer
US6280667B1 (en) * 1999-04-19 2001-08-28 Andersen Corporation Process for making thermoplastic-biofiber composite materials and articles including a poly(vinylchloride) component
DE10113600A1 (de) * 2001-03-20 2002-09-26 Adi Germany Gmbh Gehäuse für ein elektrisches oder elektronisches Gerät, insbesondere für einen Monitor, sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung des Gehäuses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2118329A5 (en) * 1970-12-17 1972-07-28 Draiswerke Gmbh Continuous controlled mixing of chips and - binder
EP0065198A1 (fr) * 1981-05-14 1982-11-24 BASF Aktiengesellschaft Procédé de production de matières à mouler à base de polyesters saturés renforcés au moyen de fibres de verre
US6068922A (en) * 1997-08-12 2000-05-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for making a uniform dispersion of aramid fibers and polymer
US6280667B1 (en) * 1999-04-19 2001-08-28 Andersen Corporation Process for making thermoplastic-biofiber composite materials and articles including a poly(vinylchloride) component
DE10113600A1 (de) * 2001-03-20 2002-09-26 Adi Germany Gmbh Gehäuse für ein elektrisches oder elektronisches Gerät, insbesondere für einen Monitor, sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung des Gehäuses

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007068647A1 (fr) * 2005-12-15 2007-06-21 Basf Aktiengesellschaft Procédé de traitement d'une poudre ou d'un granulat d'un thermoplastique ou d'un caoutchouc dans une machine à vis
EP2796266A1 (fr) * 2011-12-21 2014-10-29 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Moulage de résine thermoplastique et procédé de fabrication s'y rapportant
EP2796266A4 (fr) * 2011-12-21 2014-11-05 Toyota Boshoku Kk Moulage de résine thermoplastique et procédé de fabrication s'y rapportant
EP3015621A3 (fr) * 2014-10-28 2016-10-05 August Braun Plinthe, plinthe de plafond et plinthe isolante pour fenetre et chassis de porte et leur procede de fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
FR2850606B1 (fr) 2006-08-11
FR2850606A1 (fr) 2004-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2796753C (fr) Procede de production de granule composite pour moulage par extrusion, et granule composite pour moulage par extrusion produit par le procede
US5088910A (en) System for making synthetic wood products from recycled materials
US5096046A (en) System and process for making synthetic wood products from recycled materials
US6638612B2 (en) Thermoplastic composite wood material
FR2683483A1 (fr) Procede de fabrication d'un produit composite par moulage.
JP2007015382A (ja) 長繊維強化製品を作製する方法およびシステムおよびそれによって得られた製品
CZ296283B6 (cs) Zpusob a zarízení pro výrobu profilového materiálu, profilový materiál, okenní rám a kombinace rámu
WO2004071744A1 (fr) Procede et appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupees dans une matiere plastique, produits obtenus et applications
US5213021A (en) Reciprocating cutter assembly
LU83791A1 (fr) Procede et appareil de densification de poudres
EP0165093A1 (fr) Procédé de fabrication d'un produit composite constitué d'un mélange de particules cellulosiques et d'un liant thermoplastique
MXPA03000743A (es) Mezclador termocinetico, composiciones y productos estructurales.
EP3247739B1 (fr) Composites polymériques métalliques souples
FR2982869A1 (fr) Additif a base de poudre de charbon vegetal pour matrice polymere ou similaire
FR2850605A1 (fr) Procede et appareillage pour incorporer une forte proportion de fibres naturelles coupees dans une matiere plastique, produits obtenus et applications
FR2922141A1 (fr) Procede de recyclage par etapes de films de polyolefines et melange maitre a tres haute teneur en charge pulverulente issu du procede
US9440374B2 (en) Device and method for producing polymer agglomerates
EP1354681A1 (fr) Produit moulé comprenant un composant thermoplastique et une charge particulaire et son procédé de fabrication
CN100471636C (zh) 模具附着物少的树脂组合物及其制造方法
EP0311520A1 (fr) Procédé et machine pour la fabrication d'un produit fini par extrusion à partir d'une matière thermoplastique extrudable de nature hygroscopique
EP2956285B1 (fr) Procedé et dispositif pour l'obtention en continu d'un matériau polymère additivé granulaire sec
CZ286089B6 (cs) Způsob recyklace a zpracování odpadních plastů, zejména polyvinylbutyralu a nová látka vyrobená tímto způsobem
US20240084093A1 (en) System and method of extruding a hemp composite board using hemp feedstocks
WO2013139978A1 (fr) Procédé et installation de fabrication en continu d'un composite incluant une matrice polymère et des fibres naturelles
WO2016198796A1 (fr) Tête d'extrusion et procédé de préparation d'une matière plastique au moyen d'une extrudeuse munie d'une telle tête d'extrusion

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase