Procédé continu pour la préparation d'une composition granulée
à base de résine aminoplaste.
La présente invention concerne un procédé continu pour la préparation d'une composi- tion granulée à base de résine aminoplaste, destinée principalement au moulage.
Selon certains procédés connus utilisés pour la fabrication de compositions de moulage pulvérisées faisant prise à chaud, le produit résineux est combiné avec une charge cellulosique, séché et ensuite broyé dans un broyeur à boulets pour former une poudre de moulage. Si la matière est insuffisamment broyée, la poudre contient une forte proportion de grosses particules qui produisent fré- quemment des imperfections dans le produit moulé. Par contre, si le broyage est poussé jusqu'à obtenir une fine poudre floconneuse, cette poudre fine ne permet pas l'agglomé- ration aisée et la quantité d'air relativement importante retenue par la poudre fine produit éventuellement des boursouflures ou des taches sur les objets moulés.
Le présent procédé permet de surmonter les difficultés rencontrées jusqu'à présent dans la fabrication des compositions de moulage granulées à base de résines aminoplastes, par exemple de résines urée-formaldéhyde. Ce procédé permet de préparer des compositions granulées perfectionnées convenant bien au moulage et pouvant tre obtenues en une opération continue et non pas par charges successives.
Le procédé selon l'invention pour la préparation continue d'une composition granulée à base de résine aminoplaste, à partir d'une poudre d'une composition à base de résine aminoplaste, est caractérisé en ce que l'on chauffe ladite poudre sous une pression si basse que la poudre reste sous forme non compacte, en ce qu'on fait ensuite passer la poudre plastique ainsi obtenue, à l'état chaud, entre des cylindres de pression, à une tem pérature inférieure à celle de chauffage préalable et sous une pression suffisante pour former de cette poudre une feuille légèrement agglomérée se supportant elle-mme, et en ce que l'on granule ensuite cette feuille.
La composition granulée peut ensuite. tre tamisée pour obtenir un produit d'une densité et d'une dimension uniforme des particules. La composition convient particulièrement bien pour le moulage du fait qu'elle contient, à part des particules uniformes, très peu de particules fines, et elle possède en mme temps la densité optimum désirée.
Il est préférable que le produit granulé contienne un maximum de particules relativement grosses, avec une proportion minimum ou nulle de fines , et que ce produit soit en mme temps maintenu à la densité appropriée.
La densité de la poudre non tassées est déterminée en introduisant un échantillon pesé dans une mesure graduée et en tapotant cette mesure une ou deux fois pour niveler la surface. La densité de la poudre tassée est déterminée en tapotant la mesure jusqu'à ce qu'il ne se produise plus aucun tassement de la matière. Une densité convenant bien pour une matière granulée est par exemple 0,550 à l'état non tassé et 0,650 à l'état tassée.
Dans une forme d'exécution préférée du procédé, on préchauffe la poudre de résine aminoplaste en la faisant passer à travers des cylindres de pression entraînés à des vitesses périphériques différentes.
Les résines aminoplastes qui peuvent tre utilisées pour former des compositions granulées de moulage, suivant la présente invention, comprennent les résines à base d'aminotriazine et d'aldéhyde, par exemple les résines de mélamine et de formaldéhyde, les résines de dicyandiamide et d'aldéhyde, les résines de dicyandiamide modifiée par la mélamine et de formaldéhyde, les résines d'urée et d'aldé- hyde, les résines de thiourée, d'urée et d'aldéhyde, les résines à base de mélamine, d'urée et de formaldéhyde, les résines d'urée et d'aldé- hyde éthérifiées, les résines de mélamine et cl'aldéhyde éthérifiées, etc., de mme que différents mélanges de ces résines entre elles,
ou de ces résines avec d'autres produits capables de réagir, avant ou pendant la condensation, avec une aldéhyde.
Dans la fabrication courante de composi- tions de moulage aminoplastes, par exemple d'une composition de moulage à base d'urée et de formaldéhyde, on fait réagir l'urée et la formaldéhyde de la manière usuelle pour obtenir un produit de condensation. On combine une charge cellulosique avec le produit liquide avant ou après la condensation, mais avant le séchage, et la masse liquide contenant la charge est ensuite séchée par exemple sur un séchoir à tablier sans fin. Après séchage, la masse est broyée dans un broyeur à boulets jusqu'à la consistance d'une poudre fine floconneuse. Jusqu'à ce stade de la fabrication, le procédé ne se différencie pas de celui généralement employé dans l'industrie.
Mais au lieu d'augmenter la densité de la poudre dans un mélangeur du type Banbury, ainsi qu'on le fait habituellement, on chauffe préalablement la poudre, on la transforme ensuite en une feuille légèrement agglomérée se supportant elle-mme, et on granule finalement cette feuille.
En se reportant maintenant à la figure, la poudre fine floconneuse 10 est chargée dans une trémie 12 et on la fait passer entre des cylindres 14. Ces cylindres tournent à des vitesses différentes et ils sont de préférence chauffés par l'intérieur à une température élevée. Cette température et la pression existante sont insuffisantes pour transformer la poudre en une feuille se supportant elle-mme.
La poudre adhère généralement un peu aux cylindres et elle en est détachée par des raclettes 16 qui empchent également la prise de la poudre sur ces cylindres. La matière est réchauffée jusqu'à ce qu'elle devienne pâteuse et conserve l'empreinte des doigts, sans eependant former des morceaux très durs.
Un des cylindres 14 ou les deux peuvent tre cannelés.
De préférence, on maintient la pression pendant le chauffage préalable à la pression atmosphérique, pour obtenir la poudre sortant du chauffage préalable sous forme non compacte.
Au lieu d'utiliser des cylindres 14, la poudre peut tre chauffée au préalable en la faisant passer sur une courroie sans fin dans une chambre de chauffage, ou à travers un four incliné, par exemple du type utilisé pour la fabrication du ciment ; on peut également employer le chauffage par induction.
Après chauffage préalable, on fait passer la matière entre deux cylindres de pression qui peuvent tre chauffés tous les deux, mais, dans un mode de réalisation avantageux, un seul des cylindres est chauffé, l'autre étant sensiblement non chauffé. Le cylindre ehaud est porté à une température juste suffisante pour que la matière préalablement chauffée forme une feuille légèrement agglomérée et se supportant elle-mme, mais cette température est inférieure à la température de chauffage préalable. Au cours de son passage entre les cylindres presseurs, la feuille de matière ainsi formée tend à adhérer au cylindre chaude.
Pour empcher la feuille de s'enrouler eom plètement sur le cylindre, cette feuille 20 en est détachée par une raclette 22. La densité de la matière en feuille est déterminée par la pression appliquée par les cylindres.
La feuille laminée détachée des cylindres presseurs 1 8 passe ensuite dans un appareil à granuler, par exemple un coupoir muni de lames fixes 24 et de couteaux tournants 26.
Les particules 30 tombent à travers un crible 28 sur un tamiseur 32 à trois étages. Les fines sont reeueillies sur le plan inférieur 34 et glissent dans un bac 36, tandis que les gros morceaux 38 sont recueillis dans un autre bac 40. La composition de moulage granulée retenue sur le tamis 42 est recueillie dans un récipient approprié 44. Les fines peuvent tre renvoyées dans la trémie 12 pour repasser dans l'appareil, tandis que les morceaux recueillis dans le bac 40 peuvent tre réintroduits dans le coupoir.
Le tamis 39 comporte de préférence 4 mailles par cm, tandis que les mailles du tamis 42 sont un peu plus petites, par exemple 8 mailles par em, de sorte que la matière granulée a un calibre d'environ 2,5 mm.
La grosseur des particules peut tre modifiée par un choix approprié des tamis. On peut également faire tourner le coupoir à une vitesse plus réduite ; on peut aussi utiliser un coupoir de construction différente dans le mme but.
Une matière granulée avantageuse se compose de particules passant au tamis de 4 mailles par em dans laquelle 55 /o en poids sont retenus par un tamis de 8 mailles par em, 75 /o sont retenus par un tamis de 16 mailles par em, 830/o restent sur un tamis de 32 mailles par em et 91 O/o sur un tamis de 55 mailles par em ; le reste (9 /o) étant eonstitué par une poudre plus fine que celle traversant le tamis de 55 mailles par em.
Les exemples suivants montreront bien comment l'invention peut tre réalisée.
Exemple 1 :
On prépare un produit de condensation de l'urée et de la formaldéhyde, contenant une charge, à l'aide du procédé décrit dans le brevet américain No 2338464, selon lequel on forme une résine en faisant réagir de l'urée sur de la formaldéhyde, le rapport des poids des matières étant supérieur à 105 moléculesl grammes d'urée pour 2 moléculesgrammes de formaldéhyde, mais insuffisant pour former à la température ambiante un précipité blane volumineux, puis en ajoutant une quantité suffisante d'ammoniaque pour porter le plI du mélange à 6,5.
Une demi-heure après la réaction, on mélange le produit avec de la pâte à papier et on sèche la composition à une température de 30 à 60 . On broie la matière sèche dans un broyeur à boulets jusqu'à ce qu'elle soit réduite en une poudre fine floeonneuse.
On soumet cette poudre à un chauffage préalable en la faisant passer entre des cylindres de pression tournant à des vitesses différentes. Le cylindre tournant rapidement est porté à une température de 114 à 121 environ, tandis que le cylindre tournant plus len tement est porté à la température de 104 , les cylindres étant maintenus à 0,75 mm l'un de l'autre. On fait ensuite passer la matière préalablement chauffée entre un deuxième jeu de cylindres tournant à des vitesses différentes, cylindres qui sont portés à des températures peu différentes, d'environ 60 , par exemple l'un à 62 et l'autre à 58 .
Ces deux cylindres exercent sur la matière une pression supérieure à celle des cylindres du premier groupe, pour former une feuille de 3 mm d'épaisseur environ. La matière laminée ne présente aucune tache brillante. La feuille est détachée du cylindre le plus chaud et on l'introduit dans un cou- poir ; les particules sortant de ce dernier sont classées dans un tamis à deux étages.
Exemple II :
On prépare une résine de mélamine et de formaldéhyde en faisant réagir 240 parties de formaline (37 /o en poids de formaldéhyde) avec 126 parties de mélamine ayant un pH de 6,8. On fait réagir le mélange à une température d'environ 65 pendant 70 minutes environ. A la fin de la réaction, le plI est de 7,5 environ. On mélange une charge celle- losique avec la masse liquide, et on sèche l'en- semble dans un four à une température d'environ 75 pendant une durée approximative de 20 minutes. On broie la matière séchée dans un broyeur à boulets jusqu'à ce qu'elle soit réduite en une poudre fine et floconneuse.
La poudre est alors chauffée à 110 pendant plusieurs minutes, et on la fait immédiatement passer entre des cylindres tournant, à des vitesses différentes, le cylindre tournant le plus rapidement étant porté à une température de 65 environ, la pression appliquée étant telle qu'il se forme une feuille légèrement agglo- mérée se supportant elle-mme et ayant environ 3 mm d'épaisseur. On racle la matière laminée sur les cylindres de façon à l'empcher de s'enrouler complètement sur ces cylindres.
La matière détachée des cylindres est introduite dans un coupoir et on la tamise comme dans l'exemple I. Les ébauches et les objets moulés avee cette composition granulée sont durables, uniformes et ne se brisent pas facilement.
On a constaté qu'il était très avantageux d'incorporer une proportion ne dépassant pas 5 /o de lubrifiant de moulage, tel que le stéa- rate de zinc, à la matière résineuse avant ou pendant le traitement sur les cylindres, afin d'empcher la matière de coller aux cylindres.
Pour accélérer la prise de la composition au cours du moulage, on peut former au sein de cette composition, ou combiner avec la résine des catalyseurs latents divers avant, pendant ou après la granulation. On peut également ajouter des colorants à une phase quel- conque du procédé, avant ou après la prépa- ration de la composition granulée. De mme, on peut ajouter dans la composition des charges différentes à un moment quelconque, par exemple de la farine de bois, de la cellulose alpha, du papier, du coton, de la toile, de l'amiante, des paillettes de mica, des déchets de nacre, des fibres textiles synthétiques ou naturelles, des fibres de verre, des tissus, etc.
L'utilisation du procédé conforme à la pré sente invention procure de nombreux avan- tages : le plus important est la production de grandes quantités d'une composition aminoplaste de moulage granulée avant une densité et une grosseur de particules uniformes, con trairement aux compositions granulées obtenues avec les procédés discontinus. De plus, étant donné que le procédé suivant l'invention est continu, il assure une économie sensible de temps, de main-d'oeuvre et d'équipement.