La présente invention concerne le traitement avec un gaz de balayage d'un matériau thermo-plastique particulaire.

Par "matériau thermo-plastique" , on entend un polymère ou copolymère organique, solide à la température ambiante, pouvant être rendu relativement fluide par chauffage à une température supérieure à la température ambiante. A titre de matériau thermo-plastique pouvant être retenu selon l'invention, on peut citer les polys¬ tyrènes, les polyéthylènes, les polypropylènes, les rési- nés dites ABS.

Par "matériau thermo-plastique particulaire", on entend un matériau thermo-plastique à l'état divisé, se présentant sous la forme de particules, par exemple des grains, granulés, ou perles, ayant toutes formes particu¬ lières, par exemple sphérique, cubique, etc... Une poudre d'un matériau thermo-plastique, ou un matériau thermo¬ plastique pulvérulent, répondant notamment à cette défi¬ nition.

La présente invention est maintenant décrite, défi¬ nie et discutée, par référence à la mise en oeuvre du procédé de coloration par enrobage selon la demande de brevet FR-A- 2 317 069 ; le contenu de cette dernière est intégré à la présente description, en tant que de besoin. Mais il doit être entendu qu'un appareil selon l'invention peut recevoir bien d'autres applications que la coloration par enrobage, comme indiqué ci-après.

Selon la demande de brevet précitée, on a décrit un procédé de coloration par enrobage, consistant de manière générale à :

- agiter une charge du matériau thermo-plastique particulaire ;

- mélanger à cette charge une matière liquide de coloration comprenant un solvant inerte, un colorant en suspension ou solution dans ledit solvant, et un liant dissous dans ledit solvant ; - évaporer le solvant par circulation d'un courant gazeux de balayage dans la charge, pendant ou après l'agitation de cette dernière ; moyennant quoi on obtient des particules du matériau thermo-plastique, enrobées par un revêtement superficiel du liant, dans lequel le colorant est dispersé de manière uniforme.

Pour la mise en oeuvre du procédé précité, un appareil approprié a été décrit et proposé dans la de- mande de brevet FR-A-2 317 069. Cet appareil compre¬ nait :

A) un réceptacle fixe pour la réception d'une char¬ ge du matériau thermo-plastique particulaire, dont la paroi latérale a une forme de révolution, par exemple cylindrique, par rapport à un axe vertical ; ce récep¬ tacle est équipé d'un moyen d'introduction de la charge à colorer, à savoir un couvercle articulé, d'un moyen d'évacuation de la charge colorée, par exemple une gou- lotte située au bas du réceptacle, et d'un moyen de circulation du courant gazeux de balayage dans le récep¬ tacle ; ce dernier moyen comprend, d'une part un moyen d'introduction d'air (ou d'un autre gaz) au sein du rotor d'agitation décrit ci-après, et d'autre part un moyen d'évacuation par aspiration du courant gazeux introduit, disposé sur le couvercle.

B) un rotor d'agitation de la charge, mobile en rotation par rapport au réceptacle et autour de l'axe vertical, et disposé pour l'essentiel à l'intérieur dudit réceptacle ; ce rotor comporte : - un arbre axial creux pour 1'introduction de 1'air de balayage, et pourvu d'un moyen d'entrainement en rotation ; cet arbre creux traverse le fond du réceptacle, et le moyen d'entrainement en rota¬ tion est situé à l'extérieur de ce dernier ; - trois pales creuses d'écoulement centripète ascendant, dont l'intérieur communique avec celui de l'arbre axial ; chaque pale comprend d'une part un bras radial s'étendant radialement et horizontalement depuis l'arbre axial, dans la partie inférieure du réceptacle, et d'autre part un montant vertical, s'étendant axialement et verticalement à l'intérieur du réceptacle ; chaque pale est pourvue d'une part d'une face avant, à savoir respectivement une face inclinée vers l'avant pour le bras radial, et une face oblique vers le centre du réceptacle pour le mon¬ tant vertical, et d'autre part une face arrière perforée pour l'insufflation de l'air de balayage.

L'exploitation d'un appareil tel que décrit précé¬ demment, pour la mise en oeuvre du procédé de coloration défini ci-dessus, a révélé les inconvénients principaux suivants.

Il apparaît difficile de maintenir la charge en cours de coloration, constamment à l'écart des parois du réceptacle, qu'il s'agisse du fond ou de la paroi laté¬ rale de ce dernier. En conséquence, une quantité non négligeable de l'extrait sec de la matière liquide de coloration, à savoir colorant et liant, vient revêtir les parois du réceptacle de traitement, au détriment de la coloration effective des particules du matériau thermo-plastique. Entre deux traitements de coloration, ceci conduit à un temps d'immobilisation important, con¬ sacré au nettoyage complet du réceptacle, lequel se ré¬ vèle d'ailleurs difficile et pénible. Ceci amène aussi à un enrobage aléatoire des particules du matériau thermo¬ plastique, et en tout cas inférieur en quantité de colo- rant déposé à la valeur attendue pour une coloration complète de la charge.

En conséquence du déplacement des particules colo¬ rées ou en cours de coloration sur la face avant des pales du rotor d'agitation, on constate également un dépôt du colorant et du liant sur le rotor. Ce dépôt conduit aux mêmes conséquences que celles énoncées pré¬ cédemment.

En définitive, pour toutes ces raisons, on aboutit à une coloration des particules non maîtrisée, et donc aléatoire d'une charge à une autre. Au surplus, un tel appareil conduit à une exploitation industrielle diffici¬ le, à raison du nettoyage important exigé entre deux traitements de coloration. Ce nettoyage ne permet pas une exploitation économique optimum, eu égard aux temps importants d'immobilisation requis.

La présente invention a pour objet un appareil tel que défini précédemment, permettant, lorsqu'il est utilisé pour une coloration par enrobage, un dépôt quasi-complet du colorant introduit dans le réceptacle, sur les particules de la charge du matériau thermo¬ plastique traité.

Tout d'abord, selon l'invention, les pales d'écou¬ lement présentent chacune un bord de prélèvement des particules du matériau thermo-plastique, ou bord d'atta- que, situé au moins pour partie, voir en totalité, à une certaine distance de la surface interne en vis-à-vis. Cette distance sera fonction de la dimension des particu¬ les unitaires. Une distance comprise entre 5 et 15 mm convient pour la plupart des produits existants. Pendant l'introduction de la matière liquide de coloration, et sa distribution au sein de la charge par¬ ticulaire traitée, cette caractéristique permet de créer une barrière temporaire entre le rotor d'agitation et la surface interne en vis-à-vis, notamment la paroi latérale du réceptacle, cette barrière étant matérialisée par au moins deux épaisseurs laminaires des particules traitées en déplacement. En conséquence de 1'éloignement relatif du rotor de la surface en vis-à-vis, la barrière tempo¬ raire obtenue permet d'isoler la charge en cours de colo- ration, des parois du réceptacle de traitement, au moins pendant la phase de coloration.

Ces parois sont ainsi protégées de toute coloration parasite.

Ensuite, toujours selon l'invention, la face avant d'au moins une pale d'écoulement, à savoir du bras ra¬ dial et/ou du montant vertical, comporte une pluralité de cavités superficielles, adjacentes les unes des au¬ tres, pour la rétention temporaire des particules trans¬ portées de la charge, pendant le traitement de cette dernière.

Selon l'invention, on a en effet découvert que l'im¬ mobilisation relative des particules traitées, par rap¬ port à la face avant du rotor d'agitation, diminuait dans des proportions importantes le dépôt sur ce dernier de l'extrait sec de la matière liquide de coloration.

Pour terminer, toujours selon l'invention, le ré¬ ceptacle de traitement comporte une cloison inférieure d'extension radiale, perméable au courant gazeux de ba- layage, assurant une ventilation de la charge traitée. Cette cloison sépare le réceptacle en deux comparti¬ ments, à savoir un compartiment principal et supérieur de traitement, et un compartiment inférieur d'introduc¬ tion du courant gazeux de balayage.

Selon cette caractéristique, et par différence avec l'appareil selon la demande de brevet FR-A-2 317 069, d'une part le courant gazeux de balayage est introduit en totalité par le fond du réceptacle ou cuve, et vers le haut, et d'autre part le rotor d'agitation, même s'il peut demeurer creux, ne sert pas à l'introduction de tout ou partie du même courant gazeux.

Cette disposition particulière de ventilation auto- rise la régulation en température du courant gazeux de balayage, et son alimentation par une turbine, ce qui ne pouvait être fait avec la disposition selon la demande de brevet FR-A-2 317 069.

La présente invention est maintenant décrite par référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 représente une vue schématique, en coupe axiale, d'un appareil de traitement conforme à l'invention ;

- la figure 2 représente, toujours de manière sché¬ matique, une vue de dessus de l'appareil représenté à la figure 1 ;

- la figure 3 représente une vue partielle de la face avant d'une pale appartenant au rotor de l'appareil représenté aux figures 1 et 2, dont la surface alvéolaire est terminée.

L'appareil représenté aux figures l à 3 permet le traitement d'une charge d'un matériau thermo-plastique particulaire, et plus précisément pour la coloration par enrobage des particules du matériau précité ; étant en¬ tendu que le même appareil peut servir à d'autres fins que cette coloration, comme décrit ci-après. Par ail- leurs, dans le mode de réalisation décrit ci-après, l'ap¬ pareil comporte deux pales, mais il est évident que cela n'est pas limitatif et que l'on pourrait également réali¬ ser des appareils conformes à l'invention comportant un nombre supérieur de pales.

De manière générale, un appareil selon l'invention comporte :

- un réceptacle fixe (1), ayant la forme d'une cuve cylindrique, pour la réception d'une charge du matériau particulaire ;

- un rotor (6) d'agitation de la charge, disposé pour l'essentiel à l'intérieur du réceptacle (1), mobile en rotation par rapport à ce dernier et autour de 1'axe vertical (7) du réceptacle.

Le réceptacle (1) est équipé d'un moyen ou couver¬ cle (3) d'introduction de la charge à traiter, reposant sur le rebord annulaire (2a) de la cuve ou réceptacle (2). Ce couvercle comporte une partie fixe (3a), et une partie mobile (3b) articulée à la partie fixe par une

charnière (20). Le couvercle (3) comporte par ailleurs un orifice (56) d'évacuation du courant gazeux de balayage, par l'action d'une turbine d'aspiration non représentée, ainsi qu'un orifice (21) d'introduction d'une matière liquide de coloration, consistant comme décrit précédemment en un mélange- d'un solvant, d'un colorant, et d'un agent liant soluble.

Le réceptacle (1) comporte une cloison inférieure (12), d'extension radiale, perforée, consistant en trois secteurs perforés (12a, 12b, 12c), reposant chacun, du côté extérieur sur un épaulement circulaire et intérieur (2b), appartenant à la paroi cylindrique (2), et du côté intérieur sur un épaulement circulaire (8a), solidaire de l'arbre axial (8), dont il sera question ci-après.

Cette cloison (12) sépare le réceptacle (1) en deux compartiments, à savoir un compartiment principal (13) et supérieur, pour le traitement de la charge particu- lairé, et un compartiment inférieur (14) d'introduction du courant gazeux de balayage. Ce dernier est introduit dans le compartiment inférieur par un orifice (5) prévu au bas de la paroi cylindrique (2) . Comme décrit ci- après, le courant gazeux de balayage introduit dans le compartiment (14) passe au travers de la cloison (12) perméable, et assure une ventilation vers le haut de la charge traitée, disponible dans le compartiment supérieur (13).

Le rotor (6) d'agitation comporte :

- un arbre axial (8), traversant de part en part le compartiment (14) d'introduction du courant gazeux, et plus précisément le fond (15) du réceptacle (1), dont il sera question ci-après, et la cloison perforée (12) ;

- un agitateur proprement dit, comprenant deux pales (10) et (11) d'écoulement centripète ascendant, construi¬ tes de manière monobloc, et comprises substantiellement dans le même plan diamétral.

Plus précisément, l'agitateur (10, 11), est amovible par rapport à 1'arbre axial (8) , ce dernier comportant une partie conique (8b), située à l'intérieur du compar¬ timent principal (13), munie d'un système de solidarisa- tion auto-bloquant sous l'effet de la rotation du rotor (6). A l'extérieur du réceptacle (2), l'arbre axial (8) est pourvu d'un moyen (9), telle qu'une poulie, pour son entrainement en rotation par un moyen moteur approprié.

De manière générale, chaque pale (10) ou (11) com¬ prend, d'une part un bras radial (10a) ou (lia), s'éten¬ dant radialement et horizontalement depuis l'arbre (8) vers la paroi (2) , dans la partie inférieure de la cuve (1), et d'autre part un montant vertical (10c) ou (lie), s'étendant verticalement à l'intérieur du réceptacle (2), depuis un bras radial correspondant (10a) ou (lia) vers le couvercle (3). Le montant vertical (10c) de la pre¬ mière pale (10) a une hauteur sensiblement égale aux deux tiers de la hauteur du compartiment (13) de traitement, tandis que le montant vertical (lie) de la deuxième pale (11) a une hauteur sensiblement égale aux deux tiers de la hauteur du montant vertical (10c) de la première pale. Le bras radial (lia) de la deuxième pale (11) a une lon¬ gueur sensiblement égale aux deux tiers du rayon du com- partiment (13) de traitement, ou réceptacle.

Chaque bras radial (10a) ou (lia) comporte, d'une part une face avant (10b) ou (11b) (selon le sens de rotation), inclinée vers l'avant, et d'autre part une face arrière (10g) ou (11g) inclinée en sens inverse.

Chaque face avant (10b) ou (11b) s'étend donc en hauteur, d'un bord inférieur (10e) ou (lie) de prélèvement des particules de la charge traitée, à un bord de fuite non référencé. Préférentiellement, le bord inférieur (10e) ou (lie) des bras radiaux, situé dans un même plan transver¬ sal, est situé à une distance de la cloison inférieure (12) préférentiellement égale à 15 mm.

Chaque montant vertical (10c) ou (lie) comprend une face avant (lOd) ou (Hd) (selon le sens de rotation), dirigée en oblique vers le centre de la cuve (1). Chaque face avant (lOd) ou (lld) s'étend donc d'un bord exté¬ rieur (lOf) ou (llf) de prélèvement, vers un bord inté¬ rieur de dégagement (lOh) ou (llh). Préférentiellement, le bord extérieur (lOf) appartenant au montant vertical (10c) de la première pale (10) d'écoulement est situé à une distance de la paroi latérale (2) du réceptacle (1), égale dans le cas présent à 10 mm, mais qui en général, pourrait varier entre 5 et 15 mm en fonction de la tail- le des particules.

Selon la figure 3, la face avant (lOd) ou (lld) du montant vertical (10c) ou (lie) de la pale (10) ou (11) comporte une pluralité de cavités superficielles (17) adjacentes les unes aux autres, ayant la forme d'une surface alvéolaire du type nid d'abeille. Ces cavités superficielles (17) sont obtenues par usinage, en per¬ forant plusieurs séries alignées et parallèles de trous borgnes ayant le même diamètre, par exemple avec un même foret. Ces séries sont emboîtées les unes dans les au¬ tres, grâce au décalage ayant la valeur d'un rayon d'une série par rapport à celle immédiatement voisine. Puis les trous borgnes ainsi obtenus sont repris chacun avec un foret de diamètre plus large, de manière à obtenir un profil extérieur hexagonal conforme à la figure 3. Comme

expliqué ci-après, cette surface alvéolaire ainsi obtenue permet une rétention temporaire des particules transportées de la charge traitée, pendant le traitement de cette dernière.

On décrit ci-après un exemple de mise en oeuvre d'un appareil conforme aux figures 1 à 3, permettant une colo¬ ration par enrobage de granulés en résine ABS.

On remplit le réceptacle ou cuve (1) avec une char¬ ge du matériau thermo-plastique particulaire à colorer, représentant 35 % environ de la capacité utile du com¬ partiment supérieur (13) de traitement, cette capacité étant exprimée en kilogrammes. Par exemple, le comparti- ment supérieur (13) reçoit une charge de 500 kilogram¬ mes. La partie mobile (3b) du couvercle (3) est refer¬ mée, le rotor d'agitation (6) mis en rotation est réglé à une vitesse lente, de l'ordre de 10 tours par minute. Une turbine soufflante est raccordée à l'orifice (5) d'introduction d'air, au bas du compartiment inférieur (14). L'air débité passe au travers de la paroi perforée (12), et ventile la masse de granulés présente dans le compartiment (13), agitée par le rotor (6). Une turbine aspirante est raccordée à la sortie d'évacuation (56), ce qui permet de mettre l'intérieur de la cuve (2) en dépression, et entraine une extraction forcée du courant gazeux de balayage. La matière liquide de coloration est introduite dans le réceptacle (2), par l'orifice d'introduction (21), selon un séquencement réglé par un programmateur. Ce séquencement peut être le suivant, par exemple :

- de 3 à 5 secondes : injection de la matière li¬ quide de coloration ;

- de 30 à 40 secondes : répartition de la matière colorante, évaporation, et fixation de l'extrait sec ;

- de 3 à 5 secondes : nouvelle injection de la ma¬ tière liquide de coloration ;

- de 30 à 40 secondes : évaporation et fixation de l'extrait sec ; - etc...

- de 3 à 5 minutes : évaporation inale avec un courant d'air chaud à 70° C ;

- ouverture de la goulotte d'évacuation (4) .

Un tel cycle de coloration peut durer en moyenne 20 minutes, et représenter une production de l'ordre de 1 500 kilogrammes par heure, pour un appareil ayant un diamètre de l'ordre de 1,4 mètres.

A la fin de l'opération décrite précédemment, à savoir du cycle de coloration, toutes les parties inter¬ nes de l'appareil demeurent propres, et en particulier la face interne de la paroi (2), et les pales (10) et (11) du rotor d'agitation (6). On note seulement une légère coloration de ces parties internes, qu'il est aisé de nettoyer dans un temps très court.

Avec un appareil tel que décrit précédemment, il est donc aisé de changer à la fois de matériau traité et de matière colorante.

Entre deux traitements différents, tels que change¬ ment de matière à traiter ou de coloration à réaliser, l'appareil décrit précédemment subit dans un temps très court, et avec facilité, la préparation suivante :

- grâce au fond incliné (15), les fines générées ou non par l'attrition du matériau particulaire traité précédemment et ayant traversé la cloison perforée (12), sont soufflées par le courant d'air introduit par l'ori- fice (5), et récupérées par l'orifice ou trappe (16) ;

- l'agitateur monobloc constitué par les pales (10) et (11) est retiré de l'arbre central (8), et nettoyé avec un solvant aliphatique ;

- la surface intérieure de la paroi (2), ainsi que la paroi perforée (12) sont nettoyées avec un papier d'essuyage mouillé par un solvant.

Une telle phase de préparation n'immobilise l'ap¬ pareil que pendant un temps limité, par exemple de l'or¬ dre de 20 minutes.

Compte tenu de la quasi-absence de pollution obtenue selon l'invention, il est possible d'utiliser la quasi-intégralité de la matière colorante introduite dans l'appareil pour enrober le matériau particulaire traité. On obtient donc des rendements en matière colorante proches de 100 %.

On précise ci-après divers avantages spécifiques, résultant des caractéristiques techniques suivantes.

La cloison perforée (12) , sous la forme de trois segments perforés amovibles (12a, 12b, 12c), permet une inspection et un entretien soigneux et rapide de l'ap¬ pareil.

L'inclinaison des faces avant (10b) et (11b) des bras du rotor, ainsi que l'inclinaison des faces avant (lOd) et (lld) des montants verticaux du rotor, de l'or¬ dre de 30 à 40 ^e , permettent de manière optimum un mouve- ment centripète et ascendant de là charge traitée.

Le dimensionnement relatif et particulier des pales

(10) et (11) décrit précédemment, consistant d'une part à raccourcir le bras radial (lia), et d'autre part à raccourcir le montant vertical (lie) par rapport au mon-

tant vertical (10c), permet de déstabiliser et dissocier la masse traitée, lorsque cette dernière s'agglomère sous la forme d'un bloc, ce qui est par exemple le cas pour des granulés cubiques.

La vitesse de rotation du rotor (6), choisie rela¬ tivement lente, comprise entre 8 et 20 tours/mm provoque peu de dépression au sein de la masse traitée, sous la forme par exemple de vortex.

Selon une variante de l'appareil conforme à l'in¬ vention, il peut être envisagé de modifier le système d'entraînement de l'arbre axial (8) tel que décrit pré¬ cédemment en utilisant une motorisation externe instal- lée sur une potence. Dans une telle variante, le rotor (6) d'agitation est descendu à l'intérieur du réceptacle (1) par l'intermédiaire d'un arbre axial de commande relié à cette motorisation. Par rapport à la solution précédemment décrite, cette variante permet de relever facilement le rotor, notamment lorsque l'on souhaite procéder à son entretien puisque l'on a alors un accès rapide et direct à l'intérieur de la paroi (2) ainsi qu'à la cloison perforée (12) . Cette solution évite par ail¬ leurs de traverser le fond (15) du réceptacle (1) et de la cloison perforée (12), et simplifie donc la construc¬ tion de l'ensemble de l'appareil. La remise en place et le positionnement du rotor se fait de manière simple et précise.

L'appareil décrit précédemment peut être utilisé pour tout autre traitement qu'une coloration par enro¬ bage, par exemple le séchage d'un matériau plastique particulaire, la régénération d'un matériau plastique particulaire coloré par enrobage.

On décrit ci-après l'utilisation du même appareil pour une régénération par exemple.

Pour une telle application, par l'orifice (21), on introduit ou pulvérise un solvant approprié. L'orifice

(56) quant à lui sert à l'introduction d'air ou d'azote.

L'orifice (16) sert quant à lui à la récupération du solvant.

Une opération de régénération peut être alors accomplie de la manière suivante : a) - pendant la phase de nettoyage, le solvant est introduit et pulvérisé par l'orifice (21) et un courant d'azote est introduit par l'orifice (56) ; après mouil- lage préalable, les particules sont brassées par l'agi¬ tateur (6) ; le solvant chargé de pigments est récupéré par l'orifice (5) ; b) - par une pulvérisation poursuivie et continue du solvant, on rince la charge traitée ; c) - par l'admission d'air chaud par l'orifice (56), en liaison avec l'aspiration par une turbine branchée sur l'orifice (16), on sèche la matière particulaire, et on récupère le solvant résiduel.