FR2572671A1 - Procede de preparation de particules de gel de polymere hydro-soluble - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR PRODUIRE DES PARTICULES D'UN GEL DE POLYMERE FORME PAR POLYMERISATION D'UNE SOLUTION AQUEUSE DE MONOMERES DE VINYLE SOLUBLES DANS L'EAU. LE PROCEDE CONSISTE A DECOUPER LE GEL DE POLYMERE EN PARTICULES AU MOYEN D'UNE MACHINE DANS LAQUELLE LE GEL EST DECOUPE EN BANDES PAR DEUX ROULEAUX 3, 4 COMPORTANT UNE PLURALITE DE NERVURES OU RAINURES ANNULAIRES SUR LEURS SURFACES ET TOURNANT DANS DES DIRECTIONS MUTUELLEMENT OPPOSEES DE FACON A DECOUPER LE GEL PASSANT ENTRE LES ROULEAUX 3, 4, LES BANDES ETANT ENSUITE DECOUPEES EN PARTICULES PAR UN ENSEMBLE FORME PAR UNE LAME DE COUPE FIXE 2 ET DES LAMES DE COUPE TOURNANTES 1 MONTEES SUR UN CYLINDRE ROTATIF 10; LES PARTICULES DE GEL OBTENUES PEUVENT ETRE EN OUTRE PULVERISEES SOUS FORME DE PARTICULES FINES AU MOYEN D'UN DECOUPEUR DE TYPE VERTICAL PLACE A LA SUITE ET COMPORTANT UNE LAME FIXE VERTICALE ET UNE LAME TOURNANTE
Description
La présente invention concerne un procédé de préparation de gels
pulvérisés de polymères de vinyle solubles dans l'eau, et plus particulièrement un procédé de préparation de particules de polymères de vinyle solubles dans l'eau sans altération de la qualité des polymères et sans réduction du poids moléculaire tout en diminuant le collage des particules de polymères les unes avec les autres. Des polymères acryliques solubles dans l'eau,
en particulier des homopolymères d'acrylamide, des copoly-
mères contenant une grande quantité d'acrylamide et d'autres monomères copolymérisables, ou bien des produits alcalins d'hydrolyse de ces homopolymères et copolymères d'acrylamide ont été largement utilisés comme agents d'encollage, comme promoteurs de viscosité, comme engrais, comme agents de traitement d'eaux usées, comme agents pour la récupération de pétrole brut, etc. Ces polymères d'acrylamide solubles dans l'eau ont été préparés par polymérisation en masse, par polymérisation en suspension, par polymérisation en émulsion ou par polymérisation en solution. En général, on a principalement adopté une polymérisation de solutions aqueuses de monomères, puisque des polymères ayant un poids
moléculaire élevé sont obtenus.
Pour obtenir des polymères ayant un poids molécu-
laire très élevé et possédant en outre une bonne solubilité dans l'eau au moyen du procédé de polymérisation en solution
aqueuse, il est nécessaire d'empêcher une réaction de réti-
culation dans l'étape de polymérisation autant qu'il est possible. A cet égard, il est souhaitable d'effectuer la préparation des polymères dans des conditions relativement
modérées, par exemple une polymérisation avec une concentra-
tion relativement faible en monomère.
Ces dernières années, on a demandé des polymères solubles dans l'eau sous la forme de poudres et non sous la forme d'une solution aqueuse, sur la base de facteurs économiques comme le coût de transport et le coût de stockage. La polymérisation en solution aqueuse avec une faible concentration de monomère présente l'inconvénient que les polymères obtenus doivent être séchés pour faire
évaporer une grande quantité de l'eau lors de la transforma-
tion en poudre, ce qui se traduit par une augmentation des
frais d'exploitation pour la production de poudre.
Egalement des polymères d'acrylamide partiellement hydrolysés ont été préparés usuellement par hydrolyse partielle de gels de polymères d'acrylamide en utilisant des matières alcalines ou analogues. Dans ce cas également, il est souhaitable d'utiliser des gels de polymères ayant une concentration relativement faible en polymères, puisqu'il est nécessaire de faire pénétrer la matière alcaline à l'intérieur des gels pour le déroulement uniforme de l'hydrolyse partielle. D'autre part, l'utilisation de gels de polymères ayant une faible concentration présente les
inconvénients que les frais d'exploitation pour faire évapo-
rer l'eau sont augmentés et que les particules de gel de polymère adhèrent les unes avec les autres en formant des agglomérats et que l'agglomération diminue notablement
le rendement de séchage dans l'étape de séchage des parti-
cules.
Pour éliminer les inconvénients mentionnés ci-
dessus, on a étudié un processus de mise en oeuvre de la polymérisation avec une concentration d'un monomère aussi élevée que possible et on a examiné les possibilités de réduction des frais d'exploitation dans une étape de
transformation en poudre.
Des monomères de vinyle tels que l'acrylamide et l'acide acrylique présentent une tendance marquée à la réticulation pour former une structure tridimensionnelle. En conséquence, en pratique, pour empêcher la réticulation de
se produire, la polymérisation a inévitablement été effec-
tuée dans des conditions modérées, notamment avec une concen-
tration en monomère relativement faible, par exemple dans une concentration au maximum de 20 à 30 % en poids pour des
monomères anioniques ou non-ioniques.
Les produits de polymérisation obtenus en soumet-
tant une solution de monomère aqueuse contenant seulement de l'acrylamide ou bien contenant principalement de l'acrylamide en faible concentration, comme mentionné ci-dessus, pour la polymérisation se présentent sous la forme d'un gel dur ou élastique n'ayant aucune fluidité. En conséquence, lorsque l'eau est enlevée du gel de polymère sous forme massive ou folliculaire ainsi obtenu sans le briser mécani-
quement en morceaux, on doit laisser le gel à des tempéra-
tures élevées pendant une très longue période de temps. Il en résulte que le poids moléculaire est diminué et que la réticulation est accompagnée par un chauffage pour que le séchage s'effectue, ce qui se traduit par une diminution
sensible de la valeur commerciale des produits. En consé-
quence, on a généralement adopté un processus dans lequel, après une pulvérisation grossière du gel de polymère sous forme massive ou folliculaire en particules grossières
par tous moyens mécaniques, l'eau soit enlevée des particu-
les par séchage à la chaleur. Dans un procédé de séchage
largement adopté, un gel de polymère obtenu par polymérisa-
tion est mis sous la forme d'-un cordon au moyen d'une extrudeuse puis il est séché par chauffage. Cependant
l'utilisation de l'extrudeuse n'est pas toujours satisfai-
sante, en particulier quand le polymère est très dur, du
fait que le frottement contre la surface de paroi de l'extru-
deuse est élevé, ce qui se traduit non seulement par une diminution du rendement de la machine mais également par le fait que le gel de polymère proprement dit est sujet à une altération à cause de la chaleur de frottement ou sous
l'effet d'une force mécanique, et il en résulte une diminu-
tion du poids moléculaire à cause d'une séparation des molécules. Pour réduire la résistance au frottement de machines, on a proposé d'utiliser un lubrifiant tel que du
polyéthylène-glycol ou bien des agents tensio-actifs non-
ioniques lors de l'extrusion du gel de polymère. Cependant on doit employer une grande quantité de lubrifiant pour obtenir un effet satisfaisant et il obtient au contraire des résultats indésirables comme une réduction-de pureté, une augmentation de viscosité de la poudre de polymère et une
réduction du libre écoulement de la poudre de polymère.
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Pour les raisons précitées, il a été nécessaire de mettre au point un procédé de pulvérisation de gels de polymères sans qu'il se produise des altérations dues à un échauffement par frottement et à des forces mécaniques et sans réduire le poids moléculaire. Un objet de la présente invention est de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, comme une détérioration de gels de polymères provoquée par un échauffement par
frottement et par une force mécanique lors d'une désagréga-
tion ou d'une pulvérisation des gels, et une réduction de
pureté et de fluabilité de polymères ainsi qu'une augmenta-
tion de viscosité de la poudre qui se produisent lorsqu'un
lubrifiant est utilisé pour la pulvérisation des gels.
Un autre objet de l'invention est de créer un
procédé pour la pulvérisation aisée de gels aqueux de poly-
mères de vinyle solubles dans l'eau sans altération des
polymères et sans diminution du poids moléculaire.
Encore un autre objet de l'invention est de créer un procédé de préparation de gels finement divisés de polymères de vinyle solubles dans l'eau, sans qu'il se produise un collage entre eux et sur une machine et qui puissent être aisément séchés pour produire des poudres
sèches sans provoquer une réticulation indésirable des poly-
mères. Ces objets et d'autres de la présente invention
seront mis en évidence dans la description donnée dans la
suite. Conformément à un des aspects fondamentaux de la présente invention, il est prévu un procédé de préparation
de particules de gel de polymère à partir d'un gel de poly-
mère aqueux obtenu en soumettant une solution aqueuse
d'un monomère de vinyle soluble dans l'eau à une polymérisa-
tion, qui consiste à introduire ledit gel de polymère dans un découpeur à rouleaux comportant une paire de rouleaux de manière à faire pénétrer ledit gel de polymère dans ladite paire de rouleaux qui comportent une pluralité de nervure ou rainures annulaires réparties à intervalles prédéterminés sur leurs surfaces et qui tournent dans des directions mutuellement opposées pour s'engager l'un dans l'autre, en découpant ainsi le gel de polymère en bandes, ainsi qu'à découper lesdites bandes en morceaux par une combinaison d'une lame fixe avec un découpeur rotatif, ladite lame fixe de découpage s'étendant dans la direction axiale dudit découpeur à rouleaux sur au moins la longueur totale du découpeur à rouleaux et ledit découpeur rotatif comprenant un corps cylindrique rotatif pourvu sur sa périphérie d'au moins une lame de découpage s'étendant dans la direction
axiale.
Selon un autre aspect de la présente invention, les morceaux de gel de polymère ainsi obtenus sont en outre pulvérisés sous forme de particules par un découpeur de type vertical comprenant un carter, au moins une lame de découpage fixée verticalement et disposée dans ledit carter dans une direction verticale, une lame de découpage tournante montée de façon tournante et verticalement dans ledit carter et positionnée de façon à réduire au minimum un intervalle entre elle et ladite lame fixe, et un tamis qui est agencé de façon à former une chambre de découpage avec la paroi intérieure dudit carter et au travers duquel les particules
de gel pulvérisé sont évacuées.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-
tion seront mis en évidence dans la suite de la description,
donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 est une vue de face montrant un mode de réalisation d'une machine de division comportant un découpeur du type à rouleaux utilisé dans la présente invention,; la fig. 2 est une vue en coupe faite selon la ligne I-I de la fig. 1; la fig. 3 est une vue en plan de la machine de division représentée sur la fig. 1; la fig. 4 est une vue illustrant la partie de travail du découpeur du type à rouleaux représenté sur la fig. 1 la fig. 5 est une vue partielle à échelle agrandie de la partie de travail représentée sur la fig. 4; la fig. 6 est une vue schématique en coupe horizontale montrant un mode de réalisation d'un découpeur de type vertical utilisé dans la présente invention; la fig. 7 est une vue en coupe faite selon la ligne II-II de la fig. 6; la fig. 8 est une vue en coupe faite selon la ligne III-III de la fig. 6; la fig. 9 est une vue en perspective schématique d'un tamis représenté sur la fig. 6; la fig. 10 est une vue partielle illustrative montrant un mode de réalisation d'un agitateur à palettes utilisé dans la présente invention; et la fig. 11 est une vue en coupe faite selon la ligne IV-IV
de la fig. 10.
Le procédé de la présente invention est applicable à des polymères de monomères de vinyle solubles dans l'eau, par exemple des polymères d'acrylamide solubles dans l'eau comme des copolymères contenant au moins 5 % en poids, notamment au moins 30 % en poids, d'acrylamide et d'autres monomères de vinyle solubles dans l'eau, des homopolymères d'acide acrylique, d'acide méthacrylique ou de leurs sels comme des sels de métaux alcalins, des polymères acryliques cationiques solubles dans l'eau et d'autres polymères de vinyle solubles dans l'eau. Les polymères d'acrylamide comprennent, par exemple, un homopolymère d'acrylamide, de méthacrylamide ou de leurs dérivés comme un dialkylacrylamide et de l'acide acrylamide-2-methylpropane sulfonique, un copolymère de ces monomères, et un copolymère d'acrylamide, de méthacrylamide ou de leurs dérivés avec d'autres monomères
de vinyle solubles dans l'eau.
Des exemples représentatifs du monomère de vinyle soluble dans l'eau utilisé dans la présente invention sont, par exemple, l'acrylamide, le méthacrylamide, des acides carboxyliques éthyléniquement insaturés comme l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide itaconique et leurs sels, des acides sulfoniques éthyléniquement insaturés comme
l'acide vinyl-sulfonique et l'acide 2-acrylamide-2-méthyl-
propane sulfonique ou leurs sels, des acrylates et des métha-
crylates de dialkylaminoalkyle, les sels métalliques, les sels quaternaires et les sels avec acides des acrylates et méthacrylates de dialkylaminoalkyle, des acrylamides de dialkylaminoalkyle, les sels quaternaires et des sels avec acides des acrylamides de dialkylaminoalkyle, des composés de diallylamine tels que des sels avec acides de diallyamine et des sels de diallyldialkyl-ammonium et analogues, mais les monomères de vinyle solubles dans 1leau ne sont pas limités aux substances précitées. Les monomères de vinyle
solubles dans l'eau peuvent être utilisés seuls ou en mélan-
ges. Egalement les monomères de vinyle solubles dans l'eau
peuvent être utilisés avec des monomères pratiquement inso-
lubles dans l'eau à condition que les polymères produits soient solubles dans l'eau, par exemple des monomères de vinyle hydrophobes comme l'acrylonitrile, des esters d'acide acrylique ou méthacrylique, l'acétate de vinyle et le styrène. La polymérisation de monomères de vinyle solubles dans l'eau peut être effectuée par des procédés classiques
sans aucune restriction, par exemple un procédé de polyméri-
sation thermique utilisant des initiateurs connus de poly-
mérisation de radicaux comme du persulfate ou des initiateurs
azo, un procédé de polymérisation redox utilisant des ini-
tiateurs redox connus comme des initiateurs à persulfate/
amine ou à persulfate/sulfite, un procédé de photopolyméri-
sation utilisant des initiateurs photoactivables comme de la benzoine ou un alkyl-éther de benzoïne, et un procédé de polymérisation par rayonnement. En général une solution aqueuse de monomères est soumise à la polymérisation par de tels procédés connus, au moins jusqu'à ce que le mélange
de réaction perde sa libre fluidité.
La photopolymérisation par irradiation par rayons lumineux comme des rayons ultraviolets, en particulier une photopolymérisation effectuée par irradiation par rayons ultraviolets d'une solution de monomère aqueuse sous la forme d'une couche mince, est avantageuse. Puisque la période initiale jusqu'à l'amorçage de la polymérisation est très courte et puisqu'en outre la vitesse de polymérisation est très grande par comparaison à d'autres procédés de polymérisation, le temps nécessaire pour la polymérisation est court et il est possible de réaliser la machine de polymérisation compacte. Egafement la photopolymérisation convient pour la polymérisation d'une solution de monomère aqueuse ayant une forte concentration. En outre, quand la photopolymérisation est adoptée, il est possible d'effectuer une polymérisation continue en faisant arriver de façon continue une solution aqueuse contenant un monomère et un photo-initiateur sur un support mobile, par exemple une bande sans fin, sous la forme d'une couche mince, en irradiant par rayons ultraviolets la couche mince pour faire polymériser le monomère, et en décollant de façon continue la couche de polymère produite. Dans ce cas, la division et la pulvérisation du gel de polymère en forme de feuille
ainsi obtenu peuvent être effectuées de façon continue.
Du point de vue-de la productivité, il est préfé-
rable que la concentration du gel de polymère aqueux ainsi obtenu soit aussi élevée que possible. Cela est également préférable par le fait que l'aptitude de collage du gel est réduite et en conséquence, lors de la division ou de la pulvérisation du gel sous forme de particules, les particules
sont empêchées de coller entre elles. En général, les concen-
trations du polymère dans le gel sont comprises entre 20 et % en poids, de préférence entre 30 et 45 % en poids, pour des polymères non ioniques et des polymères anioniques tels que le polyacrylamide et un copolymère d'arylamide et d'acide acrylique, alors qu'elles sont comprises entre 50 et 90 % en poids, de préférence entre 60 et 80 % en poids, pour des polymères cationiques comme un copolymère d'acrylamide et un acrylate de dialkylaminoalkyle ou bien le sel acide ou bien
un sel quaternaire de ladite substance.
Dans la présente invention, le gel de polymère est découpé en bandes par un découpeur du type à rouleaux qui va être décrit en détail dans la suite. De préférence le gel de polymère obtenu par polymérisation d'une solution aqueuse d'un monomère de vinyle soluble dans l'eau se présente sous la forme d'une couche mince ayant une épaisseur de 2 à 30 mm, notamment de 5 à 15 mm, de manière que le gel de polymère puisse pénétrer uniformément entre deux rouleaux découpeurs tournant dans des sens mutuellement différents de manière à s'engager l'un dans l'autre. Un tel gel de polymère en forme de feuille est obtenu lorsque la solution de monomère aqueuse est polymérisée dans un récipient en forme de cuvette ou de plateau ou bien sur une plaque ou un support mobile tel qu'une courroie. La polymérisation sur une courroie mobile est préférable puisque la feuille de
gel de polymère obtenu peut être transportée de façon conti-
nue jusqu'au découpeur et puisque la division et la pulvé-
risation du gel de polymère peuvent être réalisées de façon continue. En général, des polymères solubles dans l'eau sont
collants et adhèrent sur la paroi d'un récipient de polyméri-
sation ou sur un support mobile. Du point de vue de la mise en oeuvre, il est souhaitable que le gel de polymère produit puisse être aisément décollé du récipient ou du support. Pour améliorer l'aptitude de décollage du gel de polymère produit, des procédés connus peuvent être adoptés dans la présente invention, par exemple le dépôt d'un agent anti- collage sur la paroi d'un récipient de polymérisation, et l'utilisation d'un récipient de polymérisation dont la paroi intérieure est formée d'acier inoxydable poli ou est recouverte d'une
résine synthétique comme du polytetrafluorétlylène ou du poly-
trifluoréthylène.
Une réduction de la viscosité du gel de polymère proprement dit est également souhaitable pour empêcher les particules du gel pulvérisé de coller ensemble en addition
à l'amélioration de l'aptitude de décollage. La polymérisa-
tion peut être effectuée en présence d'agents servant à
empêcher le collage conformément à des procédés connus.
Cependant les procédés connus ne sont pas toujours satisfai-
sants, du fait que des agents connus pour empêcher le colla-
ge peuvent produire une réaction de transfert en chaîne se traduisant par une diminution du poids moléculaire du polymère produit. Les présents inventeurs ont trouvé qu'une addition d'un oxyde d'alkylène a du phénol distyréné ( phényl-éther de polyoxyalkylène distyréné) est efficace pour réduire l'aptitude de collage de gels de polymères et, lorsque le phényléther de polyoxyalkylène distyréné est ajouté à une solution aqueuse de monomères de vinyle solubles dans l'eau à polymériser, ou bien lorsque le gel de polymère produit est recouvert du phényl-éther de polyoxyalkylène distyréné, l'aptitude de décollage du gel de polymère par rapport au récipient ou au support est améliorée sans réduction du poids moléculaire et les particules du gel sont empêchées de coller ensemble lors de la pulvérisation du gel ou bien lors du séchage des particules de gel, et en conséquence la division du gel et la pulvérisation ainsi que le séchage des particules de gel peuvent être effectués aisément et efficacement. Egalement lorsque la polymérisation d'une solution de monomère aqueuse est effectuée sous la forme d'une couche mince sur un support mobile qui est
pourvu sur sa surface d'un film d'un copolymère de tetra-
fluoréthylène-éthylène, par exemple, au moyen d'un dépôt du copolymère ou d'une fixation du film de copolymère avec un adhésif, l'aptitude de décollage du gel de polymère produit
par rapport au support peut être encore améliorée.
Le phényl-éther de polyoxyalkylène distyréné qui est utilisé dans l'invention constitue un genre d'agent tensio-actif non-ionique mais il est différent, en ce qui concerne la structure chimique et l'effet de diminution
de viscosité, des agents tensio-actifs non-ioniques classique-
ment utilisés pour empêcher un collage, par exemple un alkyl phényl éther de polyoxyalkylène comme l'octyl phenyle, le nonyl phenyleou le dodecyl phenyl éther de polyoxyalkylène, un éther d'acide gras et de polyalkylène glycol comme un ester d'acide oléique stéarique de polyalkylène glycol, un ester d'acide gras-sorbitan-polyéthylène glycol et un alkyl éther de polyoxyalkylène comme un oleyl ou lauryl éther
de polyoxyalkylène.
Lorsqu'il est souhaité d'empêcher le gel de poly-
mère de coller sur le récipient ou bien d'empêcher les
particules de coller entre elles, et d'augmenter le rende-
ment de séchage, il est préférable que la concentration en monomères soit aussi grande que possible, à savoir d'au moins 20 % en poids. De préférence la concentration en monomères est choisie entre 25 et 70 % en poids en fonction de la nature des monomères. Lorsque la solution de monomère a une concentration inférieure à 20 % en poids, le gel de polymère obtenu est très mou et il est difficile de diviser et pulvériser le gel sous forme de particules même si le
phenyl éther de polyoxyalkylène distyréné est utilisé.
Egalement la concentration en monomères doit être au maximum de 80 % en poids, puisque la solubilité dans l'eau du polymère est notablement réduite et puisque la valeur commerciale
est perdue.
Comme exemples du phényl éther de polyoxyalkylène distyréné, on peut citer par exemple des additions d'un ou
plusieurs types d'oxydes d'alkylène tels que l'oxyde d'éthy-
lène, l'oxyde de propylène et l'oxyde de butylène, au phénol distyréné. L'effet anti-collage est en relation étroite avec
le nombre de moles d'oxyde d'alkylène ajouté au phénol disty-
réné. Lorsque le HLB de l'oxyde d'alkylène ajouté est compris entre 5 et 20, de préférence entre 10 et 15, les objectifs
envisagés peuvent être atteints. -
Le phényl éther de polyoxyalkylène distyréné est utilisé en quantité comprise entre 0,001 et 5 % en poids, de préférence entre 0,05 et 0,5 % en poids, sur la base du gel de polymère solide. L'utilisation -de quantités excessives doit être évitée, du fait que la surface des particules de gel de polymère devient collante et que la fluabilité de la
poudre sèche est diminuée.
Le phényl éther de polyoxyalkylène distyréné peut être ajouté à une solution aqueuse de monomères à polymériser, en vue d'améliorer l'aptitude de décollage du gel de polymère
produit par rapport à un récipient de polymérisation.
Lorsque le gel de polymère produit peut être aisément
décollé du récipient mais lorsqu'on désire réduire la visco-
sité pour empêcher les particules de gel de s'agglomérer lors de la division ou la pulvérisation du gel ou bien lors du séchage des particules de gel, l'agglomération peut être empêchée en recouvrant la surface du gel de polymère avec le phényl éther de polyoxyalkylène distyréné avant la division du gel ou en recouvrant la surface des particules de gel de polymère avec cette substance avant le séchage des particules. Evidemment la polymérisation peut être effectuée en la présence du phényl éther de polyoxyalkylène distyréné et les surfaces du gel de polymère obtenu et/ou les particules de gel peuvent en outre être recouvertes du phényl éther de polyoxyalkylène distyréné. L'utilisation d'un support mobile pourvu sur sa surface d'un film d'un
copolymère de tetrafluoréthylène-éthylène dans la polyméri-
sation est avantageuse par le fait que le décollage du gel de polymère par rapport au support peut être rendu plus facile et en outre il est possible d'effectuer de façon continue les processus de polymérisation, de division du gel produit, de pulvérisation des particules de gel et de séchage, et également la conversion des monomères est améliorée par l'utilisation du support recouvert et en conséquence on élimine des difficultés comme une réduction de rendement imputable à une diminution de la conversion en cours de polymérisation et une pollution d'environnement par
des résidus de monomères.
Le copolymère de tetrafluoréthylène-éthylène ( appelé dans la suite "copolymère de TFE-éthylène") est une
des résines synthétiques contenant du fluor mais les proprié-
tés physiques de son film, notamment l'influence sur la polymérisation de monomères de vinyle, sont entièrement différentes de celles d'autres résines contenant du fluor,
comme le polytetrafluoréthylène et le polytrifluorochloro-
éthylène. Il n'est pas connu ou il n'a pas été signalé d'utiliser le copolymère de TFE-éthylène comme une matière de recouvrement d'un appareil de polymérisation et également il n'est pas suggéré dans la littérature technique que le revêtement de copolymère de TFE-éthylène est excellent en ce qui concerne les caractéristiques de polymérisation par comparaison à un revêtement en polytetrafluoréthylène
généralement utilisé.
L'épaisseur du film en copolymère de TFE-éthylène sur un support mobile est usuellement de 10 à 10O microns, de
préférence de 25 à 75 microns.
On utilise usuellement dans l'invention des copolymères de tetrafluoréthylène et d'éthylène dans un
rapport de 4: 6 à 7: 3.
Dans la présente invention, un gel de polymère aqueux obtenu par polymérisation d'une solution aqueuse de monomères est d'abord divisé en petits morceaux par un dispositif de division spécifique. Le gel de polymère est amené sur un découpeur du type à rouleaux, à savoir sur la partie supérieure de celui-ci, et il est découpé en bandes ayant une largeur de 3 à 20 mm à l'aide de deux rouleaux qui comportent plusieurs nervures ou rainures annulaires réparties à intervalles prédéterminés sur leurs surfaces et qui tournent dans des sens mutuellement opposés de façon à s'engager l'un dans l'autre, par exemple, par introduction du gel sur la partie supérieure d'engagement des rouleaux tournants vers le bas et en faisant en sorte que les rouleaux pénètrent dans le gel. Lorsque le gel de polymère en forme de feuille est déchargé de façon continue d'une extrémité d'un support mobile, tel qu'une courroie
sans fin, et est introduit de façon continue dans le décou-
peur de manière que les rouleaux s'enfoncent dans celui-ci,
il est possible de mettre en pratique le procédé de l'inven-
tion d'une façon continue et en conséquence d'augmenter le rendement de production. Les bandes de gel de polymère sont ensuite découpées en morceaux cubiques de 3 à 20 mm de longueur de côté. Dans un mode préféré de mise en oeuvre de
l'invention, les bandes de gel sont découpées par une com naison d'une lame fixe de découpage,s'étendant dans la direction axiale du
découpeur à rouleaux sur au moins toute la longueur de ce découpeur à rouleaux, et un découpeur rotatif comportant un corps cylindrique tournant qui est pourvu sur sa périphérie d'au moins une lame de découpage
s'étendant dans la direction axiale du corps cylindrique.
En référence plus particulièrement aux figures 1 à 5 qui représentent un mode de réalisation d'une machine de division utilisée dans l'invention, un gel de polymère est introduit dans la machine de division par sa partie supérieure. Le gel introduit est découpé en bandes par un découpeur du type à rouleaux qui est composé d'une paire de
rouleaux 3 et 4.
Comme le montre la fig. 3, et plus particulière-
ment les figs 4 et 5, des lames de découpage du découpeur sont agencées sous forme de nervures annulaires ou de rainures annulaires sur chacun des rouleaux 3 et 4 de manière que les nervures d'un rouleau s'engagent dans les rainures de l'autre rouleau. Par exemple deux rouleaux s'engageant l'un dans l'autre ont les mêmes dimensions et tournent à la même vitesse dans des directions mutuellement opposées de façon que le découpeur pénètre dans le gel de polymère introduit. La largeur, la profondeur et la hauteur de la partie nervurée et de la partie rainurée sont déterminées en fonction des dimensions désirées pour les morceaux de gel de polymère. Par exemple sur la fig. 5, la largeur X1 est comprise entre environ 2 et 10 mm et la profondeur X4 de la rainure est comprise entre environ 10 et mm tandis que la hauteur X5 de la nervure est comprise entre environ 10 et 15 mm. Egalement deux rouleaux 3 et 4 sont classiquement engagés l'un dans l'autre de façon à laisser un intervalle X3 nécessaire pour laisser passer le gel de polymère, cet intervalle étant compris entre environ et 25 mm. Les rouleaux 3 et 4 sont entraînés en rotation
dans le sens des flè-ches indiquées sur la fig.2 par rota-
tion des arbres tournants 8a et 8b, et le gel de polymère introduit est déplacé vers le bas de façon à être aisément
découpé en bandes.
Le gel de polymère découpé en bandes par le découpeur du type à rouleaux est ensuite décollé de la périphérie des parties rainurées annulaires 9a par les bords supérieurs de peignes 5 et 6, représentés sur la fig. 2, et il se déplace vers le bas dans l'intervalle existant dans le peigne 5 et le peigne 6 pour arriver à une lame fixe de découpage 2 prévue à l'extrémité inférieure du peigne 6. Usuellement, les bandes de gel n'adhèrent pas sur
la surface des nervures annulaires 9b du découpeur à rouleaux.
Des parties des bandes arrivant en dessous de la position de la lame fixe 2 sont découpées par une force de découpage agissant entre la lame fixe 2 et des lames tournantes 1 qui sont placées sur la périphérie d'un corps cylindrique entraîné en rotation au moyen d'un arbre 7 de façon à produire de petits morceaux, notamment des morceaux cubi-
ques ayant une longueur de côté d'environ 3 à 20 mm.
La forme de section droite de la bande de gel est déterminée par les dimensions des rouleaux assemblés 3, 4 dans la machine, notamment les largeurs X1 des nervures et des rainures, la hauteur X4 et X5, la profondeur X2de la partie d'engagement et la vitesse de rotation des rouleaux 3 et 4. La longueur de découpage, en d'autres termes la longueur du morceau découpé dans la direction longitudinale de la bande, est déterminée par réglage de la vitesse de rotation des rouleaux 3 et 4, de la vitesse de rotation du corps rotatif 10 qui tourne à une vitesse harmonisée ou synchronisée avec celle des-rouleaux 3 et 4, le nombre de pales ( 6 pales sur la figure 2) prévues sur le corps rotatif 10, et la largeur d'un intervalle entre la
lame 1 et la lame fixe 2.
Les morceaux cubiques de gel de polymère ainsi obtenus peuvent être ensuite séchés de façon à obtenir des particules sèches de polymères de vinyle solubles dans l'eau. En vue d'augmenter l'efficacité de séchage ou dans d'autres buts, les morceaux de gel de polymère humide peuvent être en outre pulvérisés sous forme de particules, notamment des particules ayant une dimension moyenne de 0,3 à 3 mm. Dans la présente invention, la pulvérisation est effectuée en utilisant un découpeur spécifique du type vertical. A ce moment, la concentration en polymère du gel est usuellement comprise entre 20 et 60 % en poids pour les polymères non ioniques ou anioniques ouhien entre 50 et 90 %
en poids pour les polymères cationiques.
Il est préférable que la dimension moyenne des particules de gel à introduire dans le découpeur du type vertical soit au maximum de 20 mm. Lorsque la dimension moyenne des particules est supérieure à 20 mm, la capacité de découpage du découpeur du type -vertical a tendance à diminuer. Si des particules de gel grossières ayant une dimension moyenne supérieure à 20 mm sont introduites en excès dans le découpeur,-il se produit un mauvais découpage
et il en résulte des incidents comme la formation d'agglomé-
rats de particules de gel dans le découpeur et simultanément la génération de chaleur par frottement à cause du collage
mutuel des particules de gel.
Le écoupeur de type vertical comprend un carter, au moins une lame de découpage fixe et montée verticalement dans le carter, au moins une lame de découpage tournante qui est disposée verticalement de façon à réduire au minimum l'intervalle existant entre elle et la lame fixe, et un tamis qui est disposé de façon à former une partie des parois d'une chambre de découpage et au travers duquel les particules de gel pulvérisées sont évacuées. Par exemple
les morceaux cubiques sont introduits par une partie supé-
rieure du carter et sont pulvérisés par la lame fixe et la lame tournante se trouvant dans la chambre de coupe formée par le tamis et une partie des parois du carter, et le gel
pulvérisé est évacué par les orifices du tamis.
En référence aux figures 6 à 8, on va expliquer dans la suite une machine de découpage utilisée pour diviser finement les morceaux de gel de pdymère et un procédé pour diviser finement les morceaux de polymère. La fig. 6 est
une vue en coupe horizontale schématique montrant un décou-
peur de type vertical utilisé pour diviser finement le gel de polymère découpé tandis que les figs 7 et 8 sont des
vues en coupe verticale d'une partie du découpeur.
Sur la fig. 6, la référence numérique 11 désigne une lame tournante de découpage, les références 12a et 12b désignent une première lame fixe de découpage et une seconde
lame fixe de découpage, la référence 13 désigne un pré-
découpeur, la référence 14 désigne un tamis, la référence 15 un arbre pour la lame tournante 11, la référence 16 une
surface de base et la réféxnce 17 un trou de décharge.
La particularité structurale du découpeur repré-
senté sur la fig. 6 consiste en ce que l'appareil comporte un volume de séjour C ayant une forme de croissant en vue en plan et qui est défini par une zone ayant le même diamètre Do que celui de l'arc de cercle correspondant au tamis 14 placé sur la circonférence extérieure le long du cercle formé par le découpeur rotatif 11, et qui est capable de retenir le gel de polymère pendant un temps de séjour d'au moins 3 minutes, l'arbre rotatif d'entraînement 5 étant disposé verticalement, c'est-à-dire, en d'autres termes, que
le découpeur est du type vertical.
Des particules de gel ayant une dimension rela-
tivement grandes, par exemple de 10 à 20 mm, parmi les particules cubiques de gel ayant une dimension de 3 à 2Omm, sont découpées par rotation de l'arête de coupe placée à l'extrémité du pré-découpeur 13 fixé sur l'arbre 15 de la
lame tournante 11.
Un premier point important du procédé conforme à l'invention consiste en ce que les particules cubiques de gel sont amenées de façon à tomber en direction de l'arbre depuis le côté supérieur de la machine le long de l'axe de l'arbre 15, de sorte que les particules introduites
ayant une dimension relativement grande puissent être sélec-
tivement divisées en particules ayant une dimension de 3 à 5 mm. Les particules de gel ainsi divisées sont ensuite introduites dans l'intervalle d'une largeur maximale de 1 mm qui est établi entre la lame tournante 11 et la première lame fixe 12a disposée dans le corps du découpeur vertical,
comme le montre la fig. 6, afin d'être découpées. Les parti-
cules de gel de polymère ainsi découpées sont ensuite entrainées vers la seconde lame fixe 12b par l'intermédiaire de l'espace A qui est défini par le tamis 14 en forme d'arc de cercle, le cercle formé par les lames tournantes 11 et les lames fixes 12a et 12b, dans le sens de rotation des
lames tournantes 11.
Le point d'importance secondaire du procédé selon l'invention consiste en ce que, parmi les particules de gel de polymère qui sont en train de se déplacer dans l'espace A, les particules ayant une dimension plus petite que celle Ds des pores du tamis 14 sont dispersées vers l'extérieur par une force centrifuge, elles passent au travers des pores du tamis 14 et elles sont déchargées de l'espace A dans le trou d'évacuation 17 et par conséquent les particules fines sont séparées des particules grossières ayant une dimension
supérieure à celle des pores du tamis Ds.
D'autre part, parmi les particules de gel qui sont en train de se déplacer dans l'espace A, les particules ayant une dimension supérieure à la dimension Ds des pores du tamis 14 sont introduites entre la seconde lame fixe 12b et la lame tournante 11 de manière à être découpées en particules plus petites, et les particules découpées pénètrent ensuite dans un espace B défini par la lame tournante 11 et l'arc de cercle décrit par le tamis 14 en forme d'arc de cercle. Les particules qui sont en train de se déplacer dans l'espace B pénètrent à nouveau dans I'intervalle existant entre la première lame fixe 12 et les lames tournantes 11 de façon à être découpées en particules plus petites, et ainsi les mêmes opérations de coupe sont répétées.
De cette manière, des particules de gel de poly-
mère ayant une dimension de 3 à 20 mm et qui sont entrai-
nées en faisant en sorte que les particules tombent en direction de l'arbre tournant 15 en alignement avec l'axe de cet arbre 15, sont classifiées par le tamis 14 en particules ayant une dimension plus petite que la dimension Ds des pores du tamis 14 et elles sont déchargées de façon continue à partir de l'orifice de sortie 17 du découpeur de type vertical; en consequence le découpage désiré peut être effectué.
Le troisième point important de l'invention consis-
te en ce que les particules de gel de polymère qui ont une dimension plus grande que la dimension Ds des pores et qui sont en train d'être découpées pour réduire en dimensions par les lames tournantes et les lames fixes, pénètrent dans l'espace B et passent ensuite dans l'espace de séjour C. Les particules qui ont séjourné dans l'espace C pendant au moins 3 minutes en moyenne sont à nouveau découpées par les lames tournantes 11 et les lames fixes 12a et 12b et par conséquent l'opération de découpage mentionnée ci-dessus est répétée. Puisque le temps moyen de séjour est d'au moins 3 minutes et en outre puisque les particules sont arrondies en étant soumises à une action de granulation engendrée par un mélange et une agitation très vigoureux, le profil du produit en poudre obtenu par séchage des-fines particules de gel se rapproche d'une sphère, de la façon souhaitée. Ainsi le procédé conforme à l'invention a un effet si avantageux que non seulement les grosses particules du gel de polymère sont finement divisées mais également que la forme des particules finement divisées du gel de polymère
se rapproche d'une sphère.
A la différence des pulvérisateurs généralement disponibles sur le marché, comme des broyeurs à marteaux et des broyeurs à cylindres, il est possible avec le découpeur de type vertical utilisé dans l'invention de maintenir le temps moyen de séjour d'une matière à pulvériser à une valeur d'au moins 3 minutes et en conséquence le nombre-de découpages que subissent les particules de gel n'est pas élevé et les particules de gel peuvent être déchargées au
bout d'un très petit nombre de découpages.
La particularité structurale du découpeur de type vertical consiste en ce que le temps de séjour pour la pulvérisation peut être commandé par réglage de l'intervalle entre le bord de la lame tournante 11 et le bord de la lame fixe 12a et 12bdisposée verticalement autour de la lame tournante, et en modifiant les dimensions Ds des orifices du tamis, et en outre en disposant plusieurs découpeurs de type vertical en série, notamment en faisant passer le gel de polymère au travers du découpeur de deux à plusieurs fois de façon à pouvoir réaliser aisément une pulvéristion de fines particules, ayant par exemple un diamètre inférieur à 1 mm. En outre, on enregistre un effet avantageux par le fait que la forme des particules fines ainsi obtenues ayant
une dimension inférieure à 1 mm se rapproche d'une sphère.
La technique de pulvérisation de gels de polymères en utilisant un pulvérisateur comportant une telle structure
n'a pas été établie.
De préférence la pulvérisation par le découpeur de type vertical est effectuée par étapes. Par exemple, lorsque les morceaux découpés d'un gel de polymère sont pulvérisés par le découpeur de type vertical, pourvu d'un tamis ayant des orifices d'un diamètre de 3 mm dans la première étape, des particules de gel ayant une dimension uniforme non supérieure à environ 3 mm sont obtenues. Les particules de gel sont ensuite pulvérisées par le découpeur pourvu d'un tamis comportant des orifices d'un diamètre de
2 mm et en outre par le découpeur pourvu d'un tamis compor-
tant des orifices d'un diamètre de 1 mm et il est ainsi possible d'obtenir des particules fines arrondies ayant des dimensions non supérieures à environ 1 mm. Ainsi, il est possible d'obtenir des particules finement divisées d'un
gel de polymère ayant les dimensions désirées en sélection-
nant le tamis en fonction des dimensions désirées pour les particules.
Avec la technique de pulvérisation décrite ci-
dessus, il se produit rarement une formation de poussières
du fait que le gel de polymère est soumis à une pulvérisa-
tion dans l'état humide, et également la distribution de
dimension des particules est très étroite.
Lors de la division du gel de polymère sous forme
de morceaux relativement gros et ensuite lors de la pulvéri-
sation des morceaux de gel sous forme de fines particules, il est préférable, pour augmenter le rendement et pour empêcher les morceaux de gel ou les fines particules de coller mutuellenent, de maintenir la température du gel de
polymère aussi basse que possible.
Dans le cas de la division du gel de polymère, il est possible de maintenir la température du gel à une valeur peu élevée, par exemple par un refroidissement
suffisant du gel de polymère produit dans l'étape de poly-
mérisation ou bien par refroidissement pulsé du gel de polymère produit avec de l'air froid ou un fluide analogue
* avant son introduction dans la machine de division. Usuelle-
ment le gel de polymère est maintenu à une température de
à 30 C, de préférence non supérieure à 20 C.
Egalement de l'air froid, de préférence de l'air froid cependant à une température non supérieure à 25 C, peut être insufflé au travers de la machine de division, de façon à pouvoir limiter l'augmentation de viscosité du gel de polymère qui est causée par la chaleur produite par frottement lors du découpage ainsi que par la chaleur d'entraînement du découpeur à rouleaux, et de réduire
également un risque d'agglomération des morceaux découpés.
Les mêmes effets que ceux obtenus dans l'étape de division du gel de polymère peuvent être obtenus dans l'étape de pulvérisation du gel divisé en maintenant la température du gel à une valeur peu élevée de la même manière que ci-dessus, par exemple par refroidissement pulsé du gel divisé avant la pulvérisation ou bien en faisant passer de l'air froid, de préférence de l'air froid se trouvant à une température inférieure à 25 C,
dans l'étage de pulvérisation.
Dans le procédé conforme à la présente invention, le gel de polymère est finement divisé essentiellement dans l'état humide. En conséquence, le procédé conforme à l'invention permet de résoudre les problèmes rencontrés dans des procédés classiques o le gel de polymère est pulvérisé après son séchage ( ce qui sera appelé dans la suite " pulvérisation à sec"), par exemple une génération
de poussière, une génération de chaleur causée par pulvé-
risation et une diminution du poids moléculaire ainsi qu'une formation de matière insoluble dans l'eau causée par génération de chaleur. Plus particulièrement, puisque le temps moyen de séjour dans l'espace C du pulvérisateur utilisé dans l'invention est d'au moins 3 minutes et puisque le pulvérisateur est du type vertical, on peut empêcher la formation d'une poudre très fine par l'action
d'assistance de l'eau incorporée au gel de polymère à pulvé-
riser, à la différence d'une pulvérisation par des pulvé-
risateurs classiques qui sont utilisés pour une pulvérisa-
tion à sec faisant intervenir un court temps de séjour, et le profil des particules est rendu uniforme pendant la pulvérisation. La distribution de dimensions des particules
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obtenues par le procédé conforme à l'invention est très étroite et un tel résultat n'a pas été obtenu dans les
procédés classiques.
Lors de la division et de la pulvérisation dans l'état humide conformément à la présente invention, la majeure partie de la chaleur engendrée en cours de division et de pulvérisation est remplacée par la chaleur latente de vaporisation de l'eau abondamment incorporée au gel de polymère ( par exemple de 30 à 70 %), de sorte qu'on empêche une augmentation sensible de la température et, par l'effet d'entrave à la montée en température, on peut empêcher une altération des qualités du polymère, comme une réduction du poids moléculaire et une formation de matière insoluble dans l'eau. Ainsi le procédé conforme à l'invention procure d'excellents avantages par le fait qu'il empêche
une détérioration.
Dans l'étape de division et dans l'étape suivante de pulvérisation, on peut ajouter du polyéthylène glycol,
un agent tensio-actif non ionique ou bien un agent tensio-
actif anionique dans le découpeur du type à rouleaux ou dans le découpeur du type vertical ou bien on peut le déposer sur les surfaces des morceaux cubiques de gel découpé selon les besoins occasionnels, de façon à empêcher les morceaux
cubiques ou les particules fines de coller ensemble.
Le gel de polymère finement divisé ainsi obtenu est séché par des moyens connus, par exemple par séchage par air chaud ou bien par séchage sur une bande. Usuellement,
une poudre de polymère ayant une teneur en eau non supé-
rieure à 10 % en poids est obtenue par séchage à une tempé-
rature de 50 à 150 C pendant 30 à 60 minutes.
Selon le procédé de la présente invention, une
pulvérisation additionnelle de la poudre n'est pas nécessai-
re mais elle peut évidemment être adoptée, si le besoin
s'en fait sentir.
Dans le cas de polymères d'acrylamide, il existe un cas o le gel de polymère finement divisé contient de l'acrylamide n'ayant pas réagi et dont la teneur est trop grande pour être utilisée dans certaines applications. Les présents inventeurs ont également trouvé que le résidu d'acrylamide contenu dans le gel de polymère d'acrylamide peut être réduit par incorporation d'une substance alcaline et/ou d'un composé contenant de l'hydrogène actif ou capable de produire de l'hydrogène actif dans les particules de gel lors de la pulvérisation de morceaux de gel ayant une dimension moyenne de 3 à 20 mm par le découpeur de type vertical mentionné ci-dessus, o le temps moyen de séjour
est d'au moins 3 minutes.
Pour faire en sorte que l'acrylamide réagisse chimiquement efficacement avec une substance alcaline et/ou un composé contenant de l'hydrogène actif ou capable de produire de l'hydrogène actif pour réduire la teneur en acrylamide, il est important de pulvériser uniformément un gel de polymère, et de mélanger uniformément les particules de gel solide avec le réactif qui se présente sous la forme d'un liquide ou d'une poudre de telle sorte que le réactif soit uniformément distribué même à l'intérieur du gel de polymère. Des exemples de la substance alcaline sont, à titre indicatif, l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, de la cendre sodée, du phosphate de sodium, du
borate de sodium, de l'ammoniac-et d'autres composés alca-
lins capables d'hydrolyser de l'acrylamide. La substance alcaline peut se présenter sous la forme d'une poudre, de granules, de paillettes, d'un liquide ou d'une boue. De préférence elle est utilisée sous la forme d'une poudre ou d'une boue afin d'éviter un collage des particules de gel les unes avec les autres. La quantité de substance alcaline est déterminée en fonction du degré désiré d'hydrolyse, Des exemples du composé contenant de l'hydrogène actif et du composé capable de produire de l'hydrogène actif sont,par exemple, des sulfites, des sulfites hydrogénés, des composés contenant un radical-mercapto tel que de l'acide mercapto-propionique, de l'acide thioglycolique, du thioglycerol et du thioglycol, des composés contenant un
radial-amino telsque de la dim.thjlamine, dc la méthyléthyl-
amine, de la diéthylamine, de l'ammoniac, dela dibutylamine, de la méthyléthanolamine et de la diéthanolamine, et des substances analogues. Les composés contenant de l'hydrogène actif ou capables de produire de l'hydrogène actif peuvent être utilisés individuellement ou en mélanges. Les composés peuvent être utilisés sous la forme d'une poudre, de granules, de paillettes, d'un liquide ou d'une boue. Les composés sont utilisés en quantité stoechiométrique ou bien en léger excès basé sur la quantité totale de résidus d'un ou plusieurs monomères contenus dans le gel de polymère. En général, il suffit de n'utiliser pas plus d'environ 2 % en poids, notamment de 0,1 à 2 % en poids, ces valeurs étant basées sur la quantité totale du ou des monomères utilisés pour
la polymérisation.
La substance alcaline et les composés contenant de l'hydrogène actif ou capables de produire de l'hydrogène
actif peuvent être utilisés individuellement et en mélanges.
Les réactifs mentionnés ci-dessus et utilisés pour réduire les résidus d'acrylamide contenus dans un gel de polymère sont ajoutés dans le découpeur de type vertical, comme indiqué sur les figures 6 à 8, aux morceaux divisés de gel de polymère à pulvériser. Puisque le temps moyen de séjour des morceaux de gel dans l'espace C du découpeur de type vertical n'est pas inférieur à 3 minutes et en outre
puisque les morceaux de gel sont soumis à une action vigou-
reuse de brassage et d'agitation, il est possible de faire réagir efficacement'le réactif avec l'acrylamide contenu
dans le gel de polymère afin de réduire la teneur en acryla-
mide. En conséquence la teneur en acrylamide dans les parti-
cules fines de gel de polymère ainsi obtenues est très
faible.
Le gel de polymère qui a été uniformément ménagé avec le réactif mentionné ci-dessus et qui a été finement divisé par le découpeur de type vertical peut être mis en vente sur le marché directement ou après revêtement avec des agents tensio-actifs, ou bien il peut être séché par un sécheur, par exemple un sécheur du type à bande, jusqu'à une
teneur en eau au maximum égale à 10 % en poids.
Dans le cas du composé contenant de l'hydrogène actif ou capable de produire de l'hydrogène actif, ce composé réagit stoechiométriquement avec l'acrylamide subsistant dans le gel de polymère pour terminer la réaction d'addition pendant la période o il entre en contact avec le gel pulvérisé et pénètre à l'intérieur de celui-ci. Evidemment, une augmentation de température du gel dans
un sécheur sert à accélérer la réaction d'addition.
Dans le cas o la substance alcaline a été utili-
sée lors de la division fine du gel de polymère d'acrylamide par le découpeur de type vertical, le gel pulvérisé est soumis à une hydrolyse du polyacrylamide pendant la période s'écoulant jusqu'à ce qu'il soit séché. La réaction d'hydrolyse du gel pulvérisé est réalisée en un temps très
court, par exemple en environ 10 à 15 minutes, et en consé-
quence cette période est très courte par comparaison à, par exemple, l'hydrolyse de morceaux cubiques de gel de polymère ayant une dimension de 5 mm, qui nécessite environ 60 à
minutes.
Grâce à l'avantage précité concernant l'hydrolyse, la présente invention permet également de créer un procédé de préparation d'un polymère d'acrylamide partiellement
hydrolysé avec un haut rendement.
Dans le processus décrit ci-dessus pour la prépa-
ration d'un polymère d'acrylamide partiellement hydrolysé, une pulvérisation de morceaux d'un gel de polymère aqueux et une hydrolyse du pdolymère par une substance alcaline sont simultanément effectuées dans le découpeur de type vertical et en conséquence le procédé permet de résoudre encore d'autres problèmes. Par exemple, lorsqu'une grande quantité de substance alcaline est utilisée pour préparer un polymère d'acrylamide partiellement hydrolysé et qui a a été soumis à un degré relativement élevé d'hyddyse, il existe un cas o la chaleur de dissolution de la substance alcaline est élevée et en conséquence o les morceaux de gel
s'agglomèrent ou ne sont pas suffisamment pulvérisés. Egale-
ment le fort degré d'hydrolyse peut être atteint lorsqu'on - effectue la pulvérisation à une température élevée pendant un temps suffisant mais lorsque la montée en température peut gêner la pulvérisation et lorsque l'impératif d'un temps suffisant peut nécessiter une combinaison excessive
de découpeurs de type vertical dans de multiples étages.
En outre il est nécessaire d'évacuer de la machine l'ammo-
niac gazeux produit par hydrolyse sans le laisser fuir
dans l'atmosphère.
Les présents inventeurs ont trouvé que les problèmes précités peuvent être résolus lorsqu'un gel de polymère d'acrylamide est finement divisé en particules ayant une dimension moyenne de 0,3 à 3 mm par le découpeur de type vertical mentionné ci-dessus et dans lequel on introduit les substances alcalines ou un mélange de la substance alcaline et d'un composé contenant de l'hydrogène actif ou capable de produire de l'hydrogène actif ainsi que des morceaux de gel de polymère ayant une dimension moyenne de 3 à 20 mm, et lorsque le gel finement divisé est ensuite mélangé par un agitateur à palettes dont la paroi intérieure est recouverte d'un copolymère contenant du fluor et qui comporte des palettes montées sur un arbre, l'angle de
fixation des palettes sur l'arbre étant variable. La quantité de la substance alcaline est déterminée
en fonction du degré désiré d'hydrolyse.
Le composé contenant de l'hydrogène actif et le composé capable de produire de l'hydrogène actif agissent de façon à réduire le résidu de monomère contenu dans le gel de polymère et en conséquence la substance alcaline peut être utilisée en combinaison avec lui pour la préparation des polymères d'acrylamide partiellement hydrolysés. Le composé contenant, ou capable de produire de l'hydrogène actif, est utilisé dans la quantité mentionnée ci-dessus. Le rapport
entre le composé et la substance alcaline n'est pas particu-
lièrement limité et il est déterminé en fonction des objec-
tifs, notamment l'hydrolyse et la réduction des monomères résiduels. Les particules d'un gel de polymère d'acrylamide qui ont été récupérées à partir du découpeur vertical sont en-suite soumises à une hydrolyse dans un agitateur à palettes. Les figures 10 et 11 représentent un mode de réalisation d'agitateurs à palettes utilisés dans la présente invention. L'agitateur 20 comprend un carter, des arbres tournants 21 et 22 et des palettes 23 fixées sur les arbres 21 et 22. L'angle d'augmentation des palettes par rapport aux arbres 21 ou 22 est variable dans la gamme comprise entre 30 et 90 et ainsi le temps de
séjour peut être modifié en vue de régler le degré d'hydro-
lyse. Puisque les particules de gel introduites dans l'agi-
tateur 20 sont suffisamment mélangées par les palettes 23 de l'agitateur tout en étant transportées vers la sortie de ce dernier, la substance alcaline, ou bien un mélange de la substance alcaline et du composé contenant ou capable de
produire de l'hydrogène actif, sont introduits uniformé-
ment et efficacement à l'intérieur des particules de gel
et en conséquence une hydrolyse uniforme est effectuée.
La substance alcaline ou un mélange de la substance alcaline et du composé contenant ou capable de produire de l'hydrogène actif sont usuellement introduits dans le découpeur de type vertical avec des morceaux de gel de polymère ors d'une pulvérisation des morceaux de gel mais on peut les introduire dans l'agitateur à palettes sans les introduire dans le découpeur de type vertical, ou bien
on peut les diviser en portions correspondant à des quanti-
tés appropriées et on peut les introduire dans le découpeur
et dans l'agitateur. Dans le cas o un haut degré d'hydro-
lyse est désiré, en vue d'augmenter le rendement de pulvéri-
sation, il est préférable d'effectuer une division en deux portions, par exemple en deux moitiés, et de les introduire
à la fois dans le découpeur et l'agitateur.
De préférence, l'agitateur à palettes est pourvu d'une chemise 24 de manière que cet agitateur puisse être chauffé ou refroidi. Par exemple on peut faire passer de l'eau chaude à 60 à 80OC dans la chemise 24 en utilisant un
tube d'entrée 25 et un tube de sortie 26 de l'eau de refroi-
dissement de la chemise de telle sorte que les particules de gel soient agitées en étant chauffées afin d'accélérer l'hydrolyse, ou bien on peut faire passer de l'eau froide en utilisant le tube d'entrée 25 et le tube de sortie 28 pour de la vapeur de chauffage de la chemise. Lorsque l'agitateur est chauffé, l'hydrolyse désirée peut être
réalisée usuellement en une heure.
De l'ammoniac gazeux produit par hydrolyse de polymères d'acrylamide est évacué, par exemple, par aspira- tion du gaz à l'aide d'un conduit fixé sur l'agitateur et par introduction de ce gaz dans une cuve remplie d'une
solution aqueuse d'acide sulfurique.
Il est nécessaire que la paroi intérieure de l'agi-
tateur soit recouverte d'un copolymère contenant du fluor, par exemple en déposant le copolymère sur la paroi ou en collant un film du copolymère sur la paroi à l'aide d'un adhésif ou analogue. Un exemple avantageux du copolymè-re
contenant du fluor est le copolymère de tetrafluoréthylène-
éthylène.
Le film de copolymère peut être le film déposé
sur un métal réfléchissant et léger comme l'aluminium.
Le film de copolymère déposé sur métal est fixé sur la paroi de l'agitateur de façon que la couche métallique entre en contact avec la paroi. Lorsque l'agitateur revêtu d'un tel film de copolymère déposé sur métal est utilisé et lorsque les particules de gel sont irradiées par des rayons ultraviolets à partir de la partie supérieure de l'agitateur, les monomères subsistants dans les particules du gel peuvent être efficacement réduits en quantité du fait que la réaction avec le composé contenant ou capable de produire de l'hydrogène actif et les monomères résiduels est notablement accélérée, bien que les détails du processus ne soient pas clairement compris. L'irradiation par rayons ultraviolets peut être effectuée aisément, par exemple, en disposant une fenêtre en erre résistant à la pression dans une partie d'un couvercle supérieur de l'agitateur ou bien dans une partie supérieure du carter de l'agitateur, et en plaçant au-dessus de la fenêtre une source de rayons ultraviolets, comme un lampe à mercure à basse pression ou
une lampe à xenon.
Le gel de polymère partiellement hydrolysé peut être transféré dans l'étage de séchage, si le besoin s'en manifeste. Le séchage est effectué de la manière mentionnée ci-dessus. Egalement, une pulvérisation additionnelle des particules de gel humide ou bien de la poudre sèche
obtenue peut être effectuée, si le besoin s'en fait sentir.
La présente invention va être décrite et expliquée plus spécifiquement au moyen des exemples suivants, dans lesquels tous les pourcentages sont exprimés en poids, sauf avis contraire. Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux exemples et que diverses variations et modifications peuvent être apportées dans l'invention sans
sortir de l'esprit et du cadre de celle-ci.
Exemple 1
Un récipient de pulvérisation équipé d'une chemise ( un récipient en forme de caisson ayant une longueur de 200 mm, une largeur de 300 mm et une hauteur de 50 mm et ne comportant pas de couvercle supérieur) a été placé dans une
petite chambre en forme de caisson, remplie d'azote gazeux.
Une solution aqueuse de 150 g d'acrylamide, 38 g d'acide acrylique et 20 g d'hydroxyde de sodium dissous dans 275 g d'eau déminéralisée a été dégazée avec l'azote gazeux pour enlever l'oxygène dissous dans un récipient cylindrique de dégazage d'une contenance d'un litre. On a ensuite ajouté à la solution de monomère aqueuse 5 ml d'une solution aqueuse à 5 % de persulfate de potassium et 5 ml d'une solution aqueuse à 5 % de sulfite de sodium. Après dégazage avec l'azote gazeux pendant plusieurs minutes, la solution aqueuse a été introduite dans le récipient de polymérisation et la polymérisation a été amorcée, tout en faisant passer
de l'eau à 25 C dans la chemise. Au bout d'environ 10 minu-
tes, on a observé que la viscosité de la solution de mono-
mère aqueuse avait graduellement augmenté. La solution de monomère aqueuse a présenté un état assez fluide 15 minutes après le début de la polymérisation. Le mélange de réaction s'est transformé en un gel dur environ 2 heures après le début de la polymérisation. L'épaisseur du gel de
polymère a été d'environ 8 mm.
Le gel de polymère ainsi obtenu a été ensuite introduit dans une machine de division telle que celle représentée sur les figures i à 3 et comportant un découpeur du type à rouleaux, une lame fixe de découpage 2 et un découpeur rotatif pouvant tourner à une vitesse de 20 à tr/min. Dans le découpeur à rouleaux, la largeur des nervures annulaires et des rainures annulaires était de mm, la profondeur des rainures était de 15 mm, la hauteur des nervures était de 14 mm et la profondeur X3 de la partie d'engagement était de 7 mm. La largeur de l'intervalle existant entre la lame fixe de découpage 2 et le bord 1 du découpeur rotatif était de 0,3 mm. Le gel de polymère a été découpé à 20 C sous la forme de morceaux cubiques ayant des dimensionsd'environ 3 x 8 x 5 mm en faisant tourner le découpeur du type à rouleaux à une vitesse superficielle de 30 cm/minute et en réglant le nombre de tours du découpeur rotatif. La division a été réalisée avec peu de collage
des morceaux cubiques du gel les uns avec les autres.
Exemple comparatif 1 On a tenté une extrusion du gel de polymère obtenu dans l'Exemple 1 au moyen d'un broyeur à viande mais il a été impossible d'entraîner le broyeur du fait que le gel
était dur.
Du polyéthylène glycol ( poids moléculaire: 600) a été déposé sur la surface du gel de polymère en quantité
d'environ 1 % et l'extrusion a été à nouveau tentée. L'extru-
sion a été faite sans difficulté. Le gel obtenu s'est présen-
té sous la forme d'un cordon et les particules ont collé ensemble dans l'état tordu. On a constaté apparemment que le gel de polymère avait été altéré par la chaleur produite
par frottement et par la force mécanique.
Exemple 2
Après réglage de 500 g d'une solution aqueuse à % de chlorure de N,N,Ntrimethylaminoéthyl méthacrylate à un pH de 4 avec une solution aqueuse à 10 % d'acide chlorhydrique, le poids total a été réglé à 565 g avec de
l'eau distillée.
La polymérisation a été effectuée de la même manière que dans l'Exemple 1, excepté que la solution de monomère aqueuse précitée a été utilisée. Le gel de polymère
obtenu a été un gel dur ayant une épaisseur de 9,4 mm.
Le gel de polymère ainsi obtenu a été découpé en morceaux cubiques ayant des dimensions de-3 x 8 x 5 mm de la même manière que dans l'Exemple 1, excepté que la largeur de l'intervalle entre le bord de découpage fixe 2 et le bord de découpage tournant 1 a été de 0,5 mm. Le découpage a été aisé. Exemple comparatif 2 Le gel de polymère obtenu dans l'Exemple 2 a été placé dans un broyeur à viande de petites dimensions mais le broyage a été impossible du fait que le gel était trop
dur et que l'engagement était mauvais.
Exemple 3
Une bande sans fin en-acier inoxydable, ayant une largeur de 450 mm et une longueur utile de 3 000 mm, dont la surface avait été recouverte d'un copolymère de TFE-éthylène ( épaisseur de film: 50 microns) et dont l'arrière pouvait recevoir une pulvérisation d'eau froide ou d'eau chaude, a été installée comme un support mobile dans une chambre remplie d'azote gazeux. On a fait déplacer la bande à une vitesse constante de 30 mm/minute et on a projeté de l'eau à
C sur l'arrière de la bande.
Environ 30 litres d'une solution aqueuse à 75 % de chlorure de N,N,Ntrimethylaminoéthyl methacrylate, réglés à un pH de 4 à l'aide d'une solution aqueuse à 10 % d'acide chlorhydrique, ont été soigneusement dégazés avec de l'azote gazeux et ont été déversés à un débit constant de litres/heure sur la bande mobile à partir d'une de ses extrémités. D'autre part, une solution aqueuse à 5 % de persulfate de potassium et une solution aqueuse à 5 % de
sulfite de sodium ont été chacune introduites comme initia-
teur de polymérisation à un débit de 70 ml/heure en provenance de cuves de stockage temporaire de 5 litres
équipées d'agitateur et installées au-dessus de la bande.
Les solutions d'initiateur ont été mélangées avec la solu-
tion de monomère et le mélange a été déversé de façon
continue sur la bande.
Dans le cas des conditions définies ci-dessus, le temps pendant lequel la solution de monomère a été soumise à la polymérisation sur la bande mobile a été de 100 minutes, l'épaisseur de la couche de solution de monomère se trouvant sur la bande mobile a été d'environ 12 mm, et le temps total
nécessaire pour la polymérisation a été de 2 heures.
Un polymère se présentant sous la forme d'une feuille ayant une épaisseur d'environ 12 mm a été obtenu
à partir de l'autre extrémité de la bande sans fin 120 minu-
tes après le début du déversement de la solution de monomère aqueuse. La feuille de polymère produite a été aisément décollée de la surface de la bande-par une intervention humaine et il a été possible d'effectuer une polymérisation continue pendant environ 3 heures. La température du gel de
polymère obtenu a été d'environ 28 C.
La feuille de gel de polymère enlevée de façon continue de l'extrémité de la bande sans fin a été introduite de façon continue dans la machine de division et elle a été divisée de la même manière que dans l'Exemple 1, excepté que la largeur de l'intervalle existant entre le bord fixe de
découpage et le bord tournant de découpage a été de 0,5 mm.
On a obtenu de façon continue des morceaux cubiques de gel ayant des dimensions d'environ 5 x 12 x- 5 mm, avec peu de
collage des morceaux de gel les uns avec les autres.
Lorsque la feuille de gel a été divisée avec insuflation d'air froid à une température d'environ 15 C par l'orifice d'alimentation de la machine de division, le
gel divisé est durci et il se produit rarement un échauffe-
ment par frottement dans la machine de division de sorte que
le rendement a été remarquablement amélioré.
Exemple 4
Un film de copolymère de tetrafluoréthylène-éthy-
lène déposé sur aluminium a été fixé sur la surface d'une bande sans fin en acier inoxydable ayant une largeur de 450 mm et une longueur utile de 3 000 mm de manière que la
surface métallisée entre en contact avec la surface de bande.
La bande sans fin a été placée comme un support mobile dans
une chambre remplie d'azote gazeux, tandis que des pulvérisa-
teurs ont été disposés de manière à pouvoir pulvériser de l'eau chaude ou de l'eau froide sur l'arrière de la bande sans fin. On a fait déplacer la bande sans fin à une vitesse de 100 mm/minute et on a pulvérisé de l'eau à 15 vers le haut sur la bande. Egalement des lampes à mercure à basse pression ont été utilisées comme source de rayonnement ultraviolet audessus de la bande sans fin de manière que l'intensité des rayons ultraviolets soit de 50 W/m2 sur la
surface de bande.
Environ 40 litres d'une solution aqueuse à 75 % de N,N,Ntriméthylaminoéthyl méthacrylate, réglée à un pH de 4 avec une solution aqueuse à 10 % d'acide chlorhydrique, ont été soigneusement dégazés avec de l'azote gazeux et ont été déversés à un débit constant de 13,5 litres/heure sur une
extrémité de la bande mobile.
D'autre part, une solution à 5 % de méthanol d'isopropyl éther de benzoine a été utilisée comme initiateur de polymérisation à un débit de 30 ml/heure en étant déversée d'une cuve de stockage temporaire de 5 litres, équipée d'un
agitateur et placée au-dessus de la bande. La solution d'ini-
tiateur et la solution de monomère ont été uniformément mélangées et déversées sur la bande de façon à faciliter la
photopolymérisation par irradiation par ultraviolets.
Dans les conditions indiquées ci-dessus, le temps pendant lequel la solution de monomère a été irradiée avec
des rayons ultraviolets sur la bande mobile a été de 30 minu-
tes et l'épaisseur de la couche de la solution de monomère
a été d'environ 5 mm.
On a obtenu une feuille de polymère d'une épaisseur de 5 mm à l'autre extrémité de la bande 30 minutes après le début de l'alimentation en solution de monomère. La feuille de polymère produite a été aisément décollée de la surface de bande par intervention humaine et il a été possible d'effectuer une polymérisation continue pendant environ 3 heures. La température du gel de polymère obtenu a été
de 20 C.
La feuille de gel de polymère enlevée de façon continue de l'extrémité de la bande a été introduite d'une manière continue dans une machine de division telle que celle représentée sur les figures 1 à 3 et comportant une largeur de nervures et rainures annulaires de 5 mm, une profondeur de rainure de 15 mm et une hauteur de nervuré de 14 mm, ainsi qu'un découpeur rotatif pouvant tourner à une vitesse de 20 à 100 tr/min. La largeur de l'intervalle entre le bord fixe de découpage 2 et le bord rotatif de découpage 1 a été de 0,5 mm. Le gel de polymère a été divisé en faisant tourner le découpeur du type à rouleaux à une vitesse superficielle de 100 mm/minute et en réglant le nombre de tours du découpeur rotatif. On a obtenu d'une manière continue des particules cubiques de gel de polymère, ayant des dimensions d'environ 3 x 5 x 5 mm, à la sortie de la machine de division sans que les particules collent entre
elles.
Exemple 5
Une solution aqueuse de 200 g d'acrylamide dissous dans 275 g d'eau déminéralisée a été soumise à un dégazage et à une polymérisation de la même manière que dans l'Exemple 1. La polymérisation a été amorcée environ 10 minutes après le début de l'opération et la viscosité de la solution a graduellement augmentée. La solution a présenté un état de
fluidité moyenne 15 minutes après le début de la polymérisa-
tion. Le mélange de réaction s'est transformé en un gel dur
environ 2 heures après le début de polymérisation. L'épais-
seur du gel a été d'environ 8 mm.
Le gel de polymère obtenu a été divisé en particu-
les cubiques de la même manière que dans l'Exemple 1, excepté que la profondeur X3 d'engagement a été de 12 mm et que la vitesse superficielle du découpeur rotatif a été de 10,5 cm/ minute. Les dimensions de particules cubiques obtenues ont
été d'environ 3 x 8 x 3 mm.
Les particules cubiques obtenues ont été ensuite introduites dans un découpeur de type vertical tel que celui représenté sur les figures 6 à 8, comportant un tamis 14 ayant des orifices de 3 mm de diamètre, en faisant tomber les particules à partir de l'orifice d'alimentation et en
direction de l'arbre 15, tout en faisant passer de l'air -
froid à environ 15 C au travers du découpeur vertical. Les
particules obtenues ont été encore pulvérisées par le décou-
peur de type vertical comportant le tamis 14 ayant des orifi-
ces de 2 mm de diamètre puis par le découpeur de type vertical comportant un tamis 14 ayant des orifices de 1 mm de diamètre et en consequence on a obtenu des particules
ayant des dimensions d'environ 1 mm.
Les particules de gel de polymère ayant des dimen-
sions d'en\ron 1-mm ont été séchées par de l'air chaud à 800C pendant environ 25 minutes de façon à produire une
poudre sèche ayant une dimension uniforme de particules.
La poudre a présenté une viscosité intrinsèque de 23 dl/g et elle a pu former une solution aqueuse ne contenant aucune matière insoluble dans l'eau en étant utilisable comme
flocculant.
Exemple comparatif 3 Les particules cubiques de gel de polymère ayant des dimensions de 3 x 8 x 3 mm obtenues dans l'Exemple 5 ont été séchées par de l'air chaud à 80 C. Il a fallu environ 60 minutes pour réduire la teneur en eau à moins de %. Les particules cubiques sèches obtenues ont été ensuite pulvérisées par un broyeur Fitz comportant un tamis d'environ 1 mm de diamètre d'orifices. Il s'est formé beaucoup ( environ 3,43 %) de poudre très fine d'une
granulométrie de 0,15 mm et la fluidité a été remarquable.
La poudre obtenue a présenté une viscosité intrinsèque de
21,5 dl/g.
Exemple 6
Le processus de l'Exemple 3 a été répété de façon à produire des particules cubiques de gel de polymère ayant
des dimensions d'environ 5 x 12 x 5 mm.
Les particules cubiques obtenues ont été ensuite pulvérisées par le découpeur de type vertical de la même
manière que dans l'Exemple 5 de façon à produire des parti-
cules de gel de polymère ayant une dimension uniforme d'environ 1 mm. Les particules ainsi obtenues ont été séchées à 800C au moyen d'un sécheur à bande. Au bout d'environ minutes, on a obtenu une poudre sèche ayant une teneur
en eau inférieure à 10 %.
La poudre sèche obtenue a présenté une viscosité intrinsèque de 7,0 dl/g et elle a été complètement soluble dans l'eau.
Exemple 7
Les particules cubiques de gel de polymère ayant des dimensions d'environ 5 x 12 x 5 mm et obtenues dans l'Exemple 6 ont été séchées dans les mêmes conditions que dans l'Exemple 6 sans pulvérisation. Il a fallu environ
minutes de séchage pour obtenir une teneur en eau infé-
rieure à 10 %. Les particules sèches obtenues ont présenté
une viscosité intrinsèque de 6,8 dl/g.
Exemple 8
Les processus de polymérisation et de division de
l'Exemple 4 ont été répétés de façon à produire des parti-
cules cubiques de gel de polymère ayant des dimensions de
3 x 5 x 5 mm.
Les particules cubiques obtenues ont été ensuite pulvérisées dans le découpeur de type vertical de la même
manière que dans l'Exemple 5 de façon à produire des parti-
cules ayant une dimension uniforme d'environ 1 mm. Les parti-
cules obtenues ont été séchées à 80 C dans un sécheur du type à bande. Au bout d'environ 13 minutes, on a obtenu une
poudre sèche ayant une teneur en eau inférieure à 10 %.
La poudre sèche obtenue ne contenait pas de matière insoluble dans l'eau et a présenté une viscosité
intrinsèque de 7,8 dl/g.
Exemple 9
Les particules cubiques de gel de polymère ayant des dimensions d'envron 3 x 5 x 5 mm et obtenues dans l'Exemple 8 ont été séchées dans les mêmes conditions que dans l'Exemple 8, sans pulvérisation par le découpeur de type vertical. Au bout d'environ 35 minutes, la teneur en
eau a diminué à moins de 10 %.
Les particules sèches obtenues ont présenté une
viscosité intrinsèque de 7,5 dl/g.
Exemple 10
Le processus de polymérisation de l'Exemple 3 a été répété, excepté que du phényl éther de polyoxyéthylène distyréné (HLB 10) a été ajouté à la solution de monomère aqueuse de chlorure de N,N,N-trimethylaminoéthyl méthacrylate en quantité de 0,1 %, basée sur le monomère, et on a utilisé
une bande mobile ne comportant pas sur sa surface de revête-
ment de copolymère de TFE-éthylène. Le temps pendant lequel la solution de monomère a été soumise à la polymérisation sur la bande mobile a été de 120 minutes et l'épaisseur de la couche de solution de monomère formée sur la bande a été
d'environ 12 mm. Le temps total nécessaire pour la polymérisa-
tion s'est élevé à 2 heures.
Un gel de polymère en forme de feuille, ayant une épaisseur d'environ 12 mm, a été obtenu à l'extrémité de la bande mobile 120 minutes après le début de l'alimentation en solution de monomère. La feuille de polymère produite se trouvant dans un état permettant son décollage facile par
rapport à la surface de la bande par intervention humaine.
On a essayé de décoller d'une manière continue la feuille de gel de polymère de la surface de la bande en engageant la feuille entre une paire de découpeurs à rouleaux 3 et 4 représentés sur les figures 1 à 3. Le décollage continu a
été possible.
Exemple 11
Un gel en forme de feuille préparé de la même manière que dans l'Exemple 1 a été découpé de la même manière que dans l'Exemple 1, excepté que le découpeur du type à rouleaux a présenté une largeur de nervure et de rainure de 4 mm, une profondeur de rainure de 10 mm,
une hauteur de nervure de 10 mm et une profondeur d'engage-
* ment de 7 mm, de façon à former des particules cubiques
ayant des dimensions d'environ 3 x 4 x 3 mm.
Les particules cubiques ont été ensuite pulvérisées en trois étapes par le découpeur de type vertical de la même manière que dans l'Exemple 5, excepté qu'une boue contenant 20 g de paillettes de soude caustique et 3 g de sulfite de sodium dans 20 g d'eau a été graduellement ajoutée dans le découpeur de type vertical dans la première étape de pulvérisation. La somme des temps moyens de séjour des particules dans l'espace C des découpeurs utilisés dans la première, la seconde et la troisième étape a été d'environ 21 minutes. Le gel de polymère ainsi pulvérisé a provoqué une dimension uniforme de particules d'environ 1 mm. Les particules de gel de polymère obtenues, ayant une dimension d'environ 1 mm, ont été séchées par de l'air chaud à 80 C. Au bout de 30 minutes, on a obtenu une poudre ayant une teneur en eau inférieure à 10 % et présentant une dimension uniforme de particules. La poudre a présenté une viscosité intrinsèque de 25 dl/g et environ 20 % par mole du composant-acrylamide se trouvant dans le polymère ont été hydrolysés. La teneur en acrylamide résiduel dans la poudre a été de 0,38 % et les particules cubiques de gel de polymère à pulvériser ont contenu environ 1,8 % de l'acrylamide
résiduel, cette valeur étant basée sur la matière solide.
La poudre a été complètement soluble dans l'eau et on n'a constaté aucune matière insoluble dans l'eau dans
une solution aqueuse à 0,1 % de la poudre.
Exemple 12
On a utilisé le même appareil de polymérisation que dans l'Exemple 4. Environ 40 litres d'une solution aqueuse à 40 % d'acrylamide, réglée à un pH de 8 avec une solution aqueuse à 10 % de soude caustique et soigneusement dégazée avec de l'azote gazeux, ont été déversés à un débit constant de 13,5 litres/heure sur une extrémité d'une bande mobile en acier inoxydable pourvue d'un revêtement de
copolymère de TFE-éthylène déposé sur aluminium. Une solu-
tion à 5 % de méthanol d'un initiateur à base d'isopropyl-
éther de benzo ne a été déversée à un débit de 30 ml/heure, tout en étant mélangée uniformément avec la solution de monomère aqueuse, de façon à exécuter la photopolymérisation par irradiation par ultraviolets. Dans les conditions définies ci-dessus, le temps pendant lequel la solution de monomère a été irradiée par des rayons ultraviolets sur la bandeamdbile a té de 30 minutes, et l'épaisseur de la couche de la solution de monomère a été d'environ 5 mm. Un gel de polymère en forme de feuille, d'une épaisseur d'environ mm, a été obtenu à l'autre extrémité de la bande 30 minu-
tes après le début du déversement de la solution de monomère.
La feuille de polymère produite s'est trouvée dans un état permettant son décollage aisé de la bande par intervention humaine et il a été possible d'effectuer une polymérisation continue pendant environ 3 heures. La température du gel
de polymère obtenu a été d'environ 20 C.
La feuille de gel de polymère obtenue de façon continue à l'extrémité de la bande a été divisée par le découpeur du type à rouleaux en morceaux cubiques ayant des dimensions d'environ 3 x 5 x 3 mm puis elle a été pulvérisée
par le découpeur de type vertical sous la forme de particu-
les ayant des dimensions d'environ 1 mm, de la même manière
que dans l'Exemple 5, excepté qu'une boue ( masse spécifi-
que: 1,51) contenant 2 kg de paillettes de soude caustique et 0,27 kg de sulfite de sodium dans 2,27 kg d'eau pure, a été introduite dans le découpeur de type vertical dans la première étape à un débit de 1,0 litre/heure. La somme des temps moyens de séjour des particules dans l'espace C
des découpeurs verticaux a été d'environ 30 minutes. Les particules de gel de polymère ayant des dimensions d'environ 1 mm ont
été séchées à 80 C au moyen d'un sécheur du type à bande. Au bout d'environ 20 minutes, on a obtenu une poudre ayant une teneur en eau inférieure à %.
La poudre obtenue a présenté une viscosité intrin-
sèque de 24 dl/g, un degré d'hydrolyse d'environ 20 % par mole, une teneur en acrylamide résiduel de 0,047 %. On n'a constaté aucune matière insoluble dans l'eau dans une
solution aqueuse à 0,1 % de la poudre.
Exemple 13
Un gel de polymère a été préparé de la même manière que dans l'Exemple 12, excepté qu'une solution aqueuse à % ( masse spécifique: 1,11), se composant de 20 kg d'une solution d'acrylamide aqueuse à 50 %, 25 kg d'une solution de chlorure de N,N,N-triméthylaminoéthyl méthacrylate aqueuse à 80 % et 5 kg d'eau pure a été utilisée à la place
d'une solution d'acrylamide aqueuse à 40 %.
La feuille de gel de polymère obtenue, présentant une épaisseur de 5,0 mm, a été introduite de façon continue dans le découpeur du type à rouleaux représenté sur les figures 1 à 3 de manière à être divisée en particules
cubiques ayant des dimensions d'environ 3 x 5 x 3 mm.
Les particules cubiques de gel ont été ensuite introduites dans un découpeur de type vertical représenté sur les figures 6 à 8 et équipé d'un tamis 14 comportant des orifices d'un diamètre d'environ 3 mm, tout en faisant passer de l'air froid à environ 15 C et en introduisant une boue aqueuse à 30 % de sulfite hydrogéné de sodium à un débit de 0,12 litre/heure. Les particules obtenues ont été encore pulvérisées dans un découpeur vertical comportant un tamis pourvu d'orifices de 2 mm de diamètre et dans un découpeur vertical pourvu d'un tamis comportant des orifices d'environ 1 mm de diamètre, dans cet ordre. La somme des temps moyens de séjour des particules dans le volume C des
découpeurs a été d'environ 30 minutes.
Les particules de gel de polymère obtenues, ayant des dimensions d'environ 1 mm, ont été séchées à 80C par un sécheur à air chaud.Au bout de 20 minutes; on a obtenu une
poudre ayant une teneur en eau inférieure à 10 %.
La poudre obtenue a présenté une viscosité intrin-
sèque de 8,5 dl/g et une teneur en acrylamide résiduel de 0,065 %. La teneur en chlorure de N,N,N-trimethylaminoéthyl méthacrylate dans le polymère a été de 40 % par mole. On n'a
constaté-aucune matière insoluble dans l'eau dans une solu-
tion aqueuse à 0,1 % de la poudre.
Exemple 14
Dans 500 g d'eau déminéralisée ont été dissous 400 g d'acrylamide, et 20 g d'une solution aqueuse à 1 % de persulfate de potassium, 100 g d'une solution aqueuse à 1 %
de sulfite hydrogéné de sodium et 1 g de dioctyl sulfo-
succinate de sodium ont été dissous dans la solution de mono-
mère aqueuse obtenue. La quantité totale de solution aqueuse
a été ensuite réglée à 1000 g avec de l'eau déminéralisée.
La solution aqueuse a été placée dans un récipient de dégazage et on a fait passer de l'azote gazeux au travers de la solution pour enlever l'oxygène dissous. La polymérisation a été effectuée dans un récipient de polymérisation en forme de boîte en acier inoxydable, ayant des dimensions de 100 mm de longueur, 100 mm de largeur et 150 mm de hauteur en opérant à une température atmosphérique de 30 C pendant
3 heures.
Le polymère obtenu s'est présenté sous la forme d'un gel très élastique. La masse de gel de polymère a été broyée sous forme de particules ayant des dimensions d'environ mm au moyen d'un broyeur à viande électrique. Les particu- les grossières ont été ensuite pulvérisées dans trois étapes
au moyen d'un découpeur de type vertical tel que celui repré-
senté sur les figures 6 à 8. Dans la première étape, on a utilisé un tamis 14 comportant des ouvertures de 3 mm de diamètre et on a introduit ensuite les particules de gel dans le découpeur de type vertical en même temps que g de particules de soude caustique ayant une dimension moyenne de 1 mm. Le temps total de contact des particules de gel et de soude caustique a été de 15 minutes. Dans
la seconde et la troisième étape, on a utilisé respective-
ment un tamis comportant des orifices de 1,5 mm de diamètre
et un tamis comportant des orifices de 0,8 mm de diamètre.
Les particules de gel de polymère finalement obtenues ont
présenté une dimension moyenne d'environ 0,8 mm.
Les particules ainsi obtenues ont été mélangées pendant environ 30 minutes dans un agitateur à palettes ayant la structure indiquée sur les figures 10 et 11 puis elles ont été séchées à 80 C par un sécheur à air chaud de façon à produire une poudre ayant une teneur en eau de
8,3 %.
Le polyacrylamide pulvérulent obtenu a présenté un degré d'hydrolyse d'environ 25 % par mole et une viscosité
intrinsèque de 23 dl/g dans du NaCt, à 1N. Il a été complète-
ment soluble dans l'eau et on n'a pas constaté l'existence d'une matière insoluble dans l'eau. La teneur en acrylamide
résiduel dans le polymère pulvérulent a été de 0,18 %.
Exemple 15
Le processus de l'Exemple 14 a été répété, excepté qu'on a ajouté 5 g de poudre de sulfite de sodium aux particules de soude caustique. Le polyacrylamide pulvérulent obtenu a présenté une teneur en eau de 8,0 %,
un degré d'hydrolyse d'environ 22 % par mole et une visco-
sité intrinsèque de 22,5 dl/g dans du NaCe à 1N. Le poly-
mère pulvérulent a été complètement soluble dans l'eau et on n'a observé aucune matière insoluble dans l'eau. La teneur en acrylamide résiduel dans le polymère pulvérulent a été de 0,03 %
Exemple 16
Le processus de l'Exemple 12 a été répété, excepté qu'une boue (masse spécifique: 1,55) contenant 4kg de paillettes de soude caustique, 0,3 kg de sulfite de
sodium dans 4,3 kg d'eau pure,a été ajoutée dans le décou-
peur de type vertical dans la première étape de pulvérisa-
tion à un débit de 1,85 litre/heure.
Les particules de gel de polymère obtenues, ayant
des dimensions d'environ 1 mm et contenant de la soude caus-
tique et du sulfite de sodium, ont été mélangées à 50 C, avec irradiation par une lampe à mercure à basse pression dans un agitateur à palette ayant la structure représentée
sur les figures 10 et 11 et recouvert avec un film de copo-
lymère de TFE-éthylène comportant une couche portante en aluminium sur la surface arrière. Le temps moyen de séjour dans l'agitateur a été d'environ 30 minutes. Les particules ont été ensuite séchées à 80 C pendant environ 30 minutes
au moyen d'un sécheur du type à bande.
Le polyacrylamide pulvérulent obtenu a présenté une teneur en eau de 8,5 %, une viscosité intrinsèque de
,5 dl/g dans du NaCt à 1N, et un degré d'hydrolyse d'envi-
ron 45 % par mole. La teneur en acrylamide résiduel dans la poudre a été de 0,024 %. Une matière insoluble dans l'eau a été rarement observée dans une solution aqueuse à 1 % de la poudre. En addition aux ingrédients utilisés dans les Exemples, d'autres ingrédients peuvent être utilisés dans
les Exemples, comme indiqué dans la description, pour obtenir
sensiblement les mêmes résultats.
Claims (22)
1. Procédé pour produire des particules de gel de polymère à partir d'un gel de polymère aqueux obtenu en soumettant une solution aqueuse d'un monomère de vinyle soluble dans l'eau à une polymérisation, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire ledit gel de polymère dans un découpeur à rouleaux (3, 4) comprenant deux rouleaux (3, 4) de façon à faire pénétrer dans le gel de polymère les deux rouleaux précités qui comportent plusieurs nervures ou rainures annulaires réparties à intervalles prédéterminés sur leurs surfaces et qui tournent
dans des directions mutuellement opposées de façon à s'enga-
ger l'un dans l'autre, en découpant ainsi le gel de polymère en bandes, et à découper lesdites bandes en morceaux au moyen d'une combinaison d'une lame fixe de découpage (2) avec un découpeur rotatif (1), ladite lame fixe de découpage (2) s'étendant dans la direction axiale dudit
découpeur à rouleaux (3, 4) sur au moins la longueur totale-
dudit découpeur à rouleaux (3, 4), et ledit découpeur rotatif (1) comportant un corps cylindrique rotatif (10) pourvu sur sa périphérie d'au moins une lame de coupe
(1) s'étendant dans la direction axiale.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite polymérisation est effectuée sur un support mobile et le gel de polymère produit est-amené de façon
continue jusqu'audit découpeur à rouleaux (3, 4).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la polymérisation est effectuée en irradiant par des rayons ultraviolets ladite solution aqueuse de monomère de
vinyle soluble dans l'eau.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit découpage en bandes et ledit découpage en morceaux sont effectués en faisant passer de l'air froid
ayant une température non supérieure à 25 C.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les morceaux de gel de polymère obtenus sont en outre séchés.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les morceaux de gel de polymère obtenus sont en outre pulvérisés sous forme de fines particules par un découpeur de type vertical comprenant un carter, au moins une lame de coupe (12a, 12b) fixée verticalement et disposée dans ledit carter dans une direction verticale, au moins une lame de
coupe tournante (11) montée de façon tournante et verticale-
ment dans ledit carter et positionnée de façon à réduire au minimum l'intervalle entre le bord de la lame de coupe tournante (11) et le bord de la lame de coupe fixe (12a, 12b),ledit découpeur de type vertical comportant un espace de séjour (C) o arrivent les morceaux de gel de polymère à pulvériser, et le temps de séjour des morceaux de gel de
polymère dans ledit espace (C) étant d'au moins 3 minutes.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits morceaux de gel de polymère sont des morceaux cubiques ayant une dimension de 3 à 20 mm et obtenus par découpage continu d'un gel de polymère préparé en soumettant une solution aqueuse d'un monomère de vinyle soluble dans l'eau à une polymérisation sous la forme d'une couche mince sur un support mobile, et ils sont pulvérisés sous forme de particules ayant une dimension moyenne de 0,3 à 3 mm par
ledit découpeur de type vertical ( 11; 12a, 12b).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite polymérisation est effectuée en irradiant par rayons ultraviolets ladite couche mince de ladite
solution aqueuse.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits morceaux de gel de polymère sont pulvérisés de façon continue, tout en faisant passer de l'air froid se trouvant à une température non supérieure à 25 C au
travers dudit découpeur de type vertical ( 11; 12a, 12b).
10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en
ce que les fines particules obtenues sont en outre séchées.
11. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits morceaux de gel de polymère sont des morceaux
cubiques ayant une dimension de 3 à 20 mm, obtenus par décou-
page d'un gel de polymère d'acrylamide préparé par polymérisation d'une solution aqueuse d'un monomère de la série-acrylamide, et la pulvérisation par ledit découpeur de type vertical ( 11; 12a, 12b) sous forme de fines particules est effectuée en introduisant lesdits morceaux d'un gel de polymère d'acrylamide avec au moins un élément choisi dans le groupe comprenant une substance alcaline et un composé contenant de- l'hydrogène actif ou capable de
produire de l'hydrogène actif.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les particules fines obtenues sont en outre séchées.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit composé contenant de l'hydrogène actif ou capable de produire de l'hydrogène actif est un élément choisi dans le groupe comprenant un sulfite, un sulfite hydrogéné, un composé contenant un radical merc.pto et un
composé contenant un radical amino.
14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite solution aqueuse diun monomère de vinyle
soluble dans l'eau contient un phényl éther de polyoxyalkylè-
ne distyréné.
15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit gel de polymère est recouvert d'un phényl éther
de polyoxyalkylène distyréné.
16. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits morceaux de gel de polymère sont recouverts
d'un phényl éther de polyoxyalkylène distyréné.
17. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite solution aqueuse d'un monomère de vinyle
soluble dans l'eau contient un phényl éther de polyoxyalkylè-
ne distyréné et en ce que ladite polymérisation est effec-
tuée en faisant arriver de façon continue ladite solution aqueuse sous la forme d'une couche sur un support mobile
pourvu sur sa surface d'une couche d'un copolymère de tetra-
fluoréthylène-éthylène et en décollant de façon continue le
gel de polymère produit dudit support mobile.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit gel de polymère décollé du support mobile est
recouvert d'un phényl éther de polyoxyalkylène distyréné.
19. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits morceaux de gel de polymère sont des morceaux d'un gel de polymère d'acrylamide ayant une dimension de 3 à 20 mm et sont introduits dans ledit découpeur vertical (11; 12a, 12b) avec une substance alcaline ou un mélange d'une substance alcaline et d'un composé contenant ou capable de produire de l'hydrogène actif, et les particules fines obtenues ayant une dimension de 0,3 à 3 mm sont mélangées par un agitateur à palettes (20), en produisant ainsi une hydrolyse partielle du polymère d'acrylamide,
ledit agitateur à palettes (20) comportant une paroi inté-
rieure (24) recouverte d'un film d'un copolymère contenant du fluor et des palettes (23) dont l'angle de fixation sur
un arbre (21, 22) est variable.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que les particules fines d'un polymère d'acrylamide partiellement hydrolysé et sortant dudit agitateur à
palettes (20) sont séchées par de l'air chaud.
21. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que ledit film d'un copolymère contenant du fluor est pourvu sur sa surface arrière d'une couche d'un métal léger réfléchissant, et le mélange desdites particules fines
par ledit agitateur à palettes (20) est effectué avec irra-
diation par des rayons ultraviolets.
22. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdites particules fines sont introduites dans ledit agitateur à palettes (20) avec une substance alcalyne ou un mélange d'une substance alcalyne et d'un composé
contenant ou capable de produire de l'hydrogène actif.
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| GB2084585A (en) * | 1980-09-25 | 1982-04-15 | Dearborn Chemicals Ltd | The Preparation of High Molecular Weight Hydrophilic Polymer Gels |
| US4340342A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-20 | The B. F. Goodrich Company | Apparatus for processing elastomeric materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI854352A (fi) | 1986-05-07 |
| GB2184054B (en) | 1989-10-18 |
| FR2572671B1 (fr) | 1990-05-11 |
| CN85109717A (zh) | 1986-07-23 |
| FI84448C (fi) | 1991-12-10 |
| DE3539385A1 (de) | 1986-05-15 |
| GB8530862D0 (en) | 1986-01-22 |
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| FI84448B (fi) | 1991-08-30 |
| US4690788A (en) | 1987-09-01 |
| DE3539385C2 (fr) | 1993-04-01 |
| CA1253833A (fr) | 1989-05-09 |
| CN1007796B (zh) | 1990-05-02 |
| GB2184054A (en) | 1987-06-17 |
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