Procédé et dispositif de décapage de matériaux solides thermorésistants

Abstract

 Procédé et dispositif de décapage de matériaux solides (33) thermorésistants revêtus d'une couche altérable (34) sous l'effet de la chaleur.
Le procédé selon l'invention comporte une étape de pyrolyse suivie d'une étape de nettoyage par projection de particules solides (25) à basses températures se sublimant au contact des matériaux solides (33).
Application dans toutes les industries de traitement de surface.

Description

[0001] L'invention concerne en premier lieu, un procédé de décapage de matériaux solides thermorésistants revêtus d'une couche altérable sous l'effet de la chaleur et en second lieu, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0002] L'invention se rapporte au domaine du traitement de surface.

[0003] Les matériaux les plus divers, utilisés notamment dans l'industrie aéronautique et aérospatiale, la construction automobile, l'industrie alimentaire et l'industrie des produits moulés, doivent être décapés à différentes étapes de leur utilisation ou de leur traitement.

[0004] La technique courante employée en ce domaine est d'utiliser un procédé de décapage en deux étapes.

[0005] Une première étape consiste à introduire les matériaux à décaper dans un four à pyrolyse. La chaleur dégagée par ce four, généralement de l'ordre de 400 degrés Celsius (°C), va alors dégrader les revêtements des matériaux thermorésistants, sans que ces derniers soient déformés ou altérés dans leur constitution. Une partie des revêtements sera ainsi gazéifiée, alors qu'une partie résiduelle, principalement constituée de matières minérales, restera fixée à son support bien qu'altérée.

[0006] Une seconde étape consiste à nettoyer les résidus fixés sur les matériaux à décaper. Actuellement, deux possibilités sont proposées par l'art antérieur.

[0007] Une première possibilité consiste à utiliser la technique du sablage selon laquelle un composé siliceux ou un composé du même type, est projeté sous l'action de l'air comprimé contre les matériaux prétraités par pyrolyse. Cette possibilité est rarement mise en pratique à cause du caractère particulièrement abrasif des composés projetés.

[0008] Une seconde possibilité, largement mise en oeuvre dans les milieux industriels, consiste à projeter de l'eau sous haute pression sur les matériaux prétraités par pyrolyse. Les résidus sont alors détachés de leur support puis entraînés par l'écoulement de l'eau. L'abrasion est négligeable. Par contre, un premier inconvénient majeur de cette technique est dû à la formation de boues résultant de la mise en solution des résidus dans l'eau. Ces boues contiennent très souvent des composés toxiques qui doivent impérativement être traités. Cela engendre donc des coûts importants. Un second inconvénient réside dans l'oxydation des surfaces généralement métalliques des matériaux traités par l'eau.

[0009] L'invention a pour objet un procédé de décapage de matériaux solides thermorésistants revêtus d'une couche altérable sous l'effet de la chaleur qui remédie à moindres frais aux inconvénients exposés ci-dessus.

[0010] Le procédé selon l'invention se caractérise en ce qu'il comporte une étape de pyrolyse suivie d'une étape de nettoyage par projection de particules solides à basse température se sublimant au contact des matériaux solides thermorésistants préalablement traités par pyrolyse.

[0011] L'étape de nettoyage selon l'invention est avantageusement réalisée alors que les matériaux soumis à l'action de la pyrolyse sont à une température supérieure à la température ambiante.

[0012] De plus, l'étape de nettoyage est préférentiellement complétée par une étape de séchage.

[0013] Par ailleurs, l'invention a pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, exposée en référence aux dessins d'accompagnement donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels :

• la figure 1 illustre de manière schématique la mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans ses différentes étapes ; et
• la figure 2 illustre de manière schématique l'assemblage des différents éléments du dispositif mettant en oeuvre l'étape de nettoyage du procédé selon l'invention.

[0015] Le dispositif de décapage selon l'invention représenté en figure 1 comporte un four à pyrolyse 1, et une cabine de nettoyage 2.

[0016] Le four à pyrolyse 1 et la cabine de nettoyage 2 sont traversés par des convoyeurs parallèles, respectivement référencés 3 et 4. Un convoyeur de relais 5 est disposé à l'une des extrémités du dispositif de décapage, entre les convoyeurs 3 et 4. Un convoyeur d'entrée 6 est situé à l'autre extrémité du dispositif de décapage, à proximité du convoyeur 3 du four à pyrolyse 1.

[0017] Par ailleurs, des panneaux modulaires isolants sont avantageusement disposés tout autour de l'ensemble de décapage.

[0018] L'exemple décrit en référence aux figures 1 et 2 est relatif au traitement de luges 7 qui transportent des pièces réalisées et traitées dans les chaînes de fabrication d'industries variées.

[0019] Au niveau du convoyeur 3, les luges 7 sont empilées. La figure 1 représente les piles obtenues par la superposition de deux luges référencées 8.

[0020] Deux potences non représentées sur la figure 1 sont avantageusement placées, l'une à l'extrémité du convoyeur d'entrée 6 des luges, entre celui-ci et le convoyeur 3 traversant le four 1, et l'autre, entre le convoyeur relais 5 et l'extrémité du convoyeur 4.

[0021] Le four à pyrolyse 1 est notamment constitué d'une enceinte cubique comportant d'une part, une ouverture d'enfournement des piles 8 de luges du coté du convoyeur d'entrée 6 et, d'autre part une ouverture de défournement desdites piles, au coté opposé au convoyeur. Ces deux ouvertures sont munies de portes : la porte d'enfournement référencée par le chiffre 9, et la porte de défournement référencée par le chiffre 10. Ces portes sont préférentiellement coulissantes. Par ailleurs, une conduite 11 est connectée au sein du four à pyrolyse 1.

[0022] L'accès à la cabine de nettoyage 2 est constitué par exemple par un tunnel d'entrée 12 des luges 7 alors que la sortie desdites luges s'effectue par un tunnel de sortie 13. De plus, cette cabine comporte une porte d'entrée 14. La cabine de nettoyage 2 est avantageusement équipée d'un dispositif d'aspiration tel qu'une hotte aspirante et comporte préférentiellement un dispositif de soufflage d'air chaud. Par ailleurs, cette cabine comporte en partie ou en totalité, le dispositif schématisé en figure 2.

[0023] Ce dispositif permet la projection de particules solides représentées par l'ensemble des traits référencés 25. Ces particules solides 25 sont avantageusement composées de dioxyde de carbone. Néanmoins, elles peuvent être constituées d'autres composés chimiques ayant au moins partiellement la propriété d'être sous forme gazeuse à la température ambiante.

[0024] Dans le cas où les particules solides sont composées de dioxyde de carbone, l'ensemble de projection de la figure 2 comporte avantageusement, un réservoir de stockage 15 du dioxyde de carbone liquide 16, un dispositif de production 17,18,32 des particules de dioxyde de carbone 25, un compresseur sécheur 19,20 , et un appareillage de projection 21.

[0025] Le dispositif de production des particules 17,18,32 est relié, d'une part, au réservoir de stockage 15 du dioxyde de carbone liquide 16 par l'intermédiaire d'une canalisation 22 éventuellement munie d'une vanne 23 et, d'autre part à l'appareillage de projection 21, par l'intermédiaire d'une canalisation de transport 24 des particules 25. Par ailleurs, le compresseur sécheur 19,20 est relié à la fois à la canalisation de transport 24 des particules et à l'appareillage de projection 21, par l'intermédiaire de canalisations 26 et 27.

[0026] Une vanne de réglage de débit d'air de transport 28 peut être disposée sur la canalisation 26 et une vanne de réglage de débit d'air de propulsion 29 peut être disposée sur la canalisation 27.

[0027] Le réservoir de stockage 15 du dioxyde de carbone liquide 16 est constitué notamment de parois externes comportant du dioxyde de carbone à l'état liquide maintenu à une pression de l'ordre de 20 bars et à une température de -20 °C environ.

[0028] Le dispositif de production des particules comporte au moins une enceinte de détente 17, un réservoir 18 de récupération des particules formées, et un ou plusieurs panneaux calibrés 28 disposés entre ladite enceinte de détente et ledit réservoir 18.

[0029] Le compresseur sécheur est constitué d'une enceinte de compression 19 reliée à un sécheur 20.

[0030] Quant à l'appareillage de projection, il comporte par exemple un pistolet 21 muni d'une buse de projection 31 et, en arrière de cette buse, une chambre de mélange.

[0031] Les matériaux à décaper sont référencés par le numéro 33 alors que les résidus de la pyrolyse sont référencés par le numéro 34.

[0032] En se rapportant à nouveau à la figure 1, les luges 7 sélectionnées pour un décapage selon l'invention sont déplacées vers l'entrée du dispositif, le long de la flèche référencée 32. Une potence permet alors l'empilement des luges 7 sur le convoyeur 3

[0033] La première étape du procédé est une étape de pyrolyse. La pile 8 de luges 7 est enfournée dans le four à pyrolyse 1 par l'ouverture d'enfournement. La porte d'enfournement 9 et la porte de défournement 10 sont ensuite refermées. La chaleur du four est alors portée à une température suffisante pour que la pyrolyse puisse avoir lieu sans que les matériaux à décaper soient altérés. En pratique, la température atteinte est comprise entre 250 et 600 °C. A une telle température, le revêtement est alors dégradée en deux parties. Une première partie est gazéifiée et s'échappe par la canalisation 11 pour être ultérieurement traitée par une post-combustion. Une seconde partie, globalement constituée de matières minérales altérées, reste fixée sur les surfaces des matériaux solides thermorésistants à décaper. Le temps de pyrolyse varie en fonction des matériaux à traiter, néanmoins, ce temps peut être estimé en moyenne à une quinzaine de minutes. Après pyrolyse, la porte de défournement 10 est ouverte et les piles 8 de luges 7 sont alors défournées. Bien entendu, l'étape de pyrolyse peut se dérouler grâce à des moyens différents du four à pyrolyse précité. Par exemple, cette étape peut se dérouler dans un four comportant un lit fluidisé, c'est-à-dire un four dans lequel du sable est mis en suspension.

[0034] Une seconde potence effectue ensuite le passage des luges une à une du convoyeur 3 au convoyeur relais 5, lequel transporte les luges 7 vers le convoyeur 4. Un autre passage est enfin effectué vers le convoyeur 4 avant que les luges 7 soient introduites dans la cabine de nettoyage 2 par le tunnel 12.

[0035] C'est à l'intérieur de la cabine de nettoyage 2 que les luges sont nettoyées et avantageusement séchées avant de ressortir par le tunnel de sortie 13 et de rejoindre la chaîne de fabrication dans le sens indiqué par la flèche 33.

[0036] En se rapportant maintenant à la figure 2, le dioxyde de carbone liquide stocké dans le réservoir 15 est acheminé par la canalisation 23, vers l'enceinte de détente 17.

[0037] Le dioxyde de carbone liquide subit alors une détente qui s'accompagne d'une diminution de la pression jusqu'à la pression atmosphérique, et d'une diminution parallèle de la température atteignant alors la température de -78°C. A une telle température et à une telle pression, le dioxyde de carbone est sous forme de neige carbonique.

[0038] Le passage de cette neige au travers de panneaux à trous calibrés 32 assure la formation de particules compactes de dioxyde de carbone solide 25 de taille désirée, par exemple de 3 mm de diamètre.

[0039] Les particules sont alors stockées dans le réservoir de récupération 18 jusqu'au moment où la vanne de distribution des particules 30 sera ouverte.

[0040] A ce moment, si la vanne de réglage de débit d'air de transport 28 et la vanne de réglage de débit d'air de propulsion 29 sont ouvertes, et si le dispositif de projection des particules est déclenché, les particules préalablement accélérées par l'air passant par la canalisation de transport 24 seront alors projetées par la buse 31 du pistolet 21 sous l'effet de l'introduction parallèle d'air sous haute pression, distribué par la canalisation d'air propulseur 27 provenant du compresseur d'air 19 et séché par le sécheur 20, dans la chambre de mélange du pistolet 21 de projection. La température des particules est alors voisine de -78°C.

[0041] L'efficacité du nettoyage est une fonction croissante de trois paramètres : l'énergie cinétique acquise par les particules au moment du choc, le débit de ces particules et le choc thermique subit par les matériaux rencontrés.

[0042] Le choc thermique provient de la différence de température existant entre les particules de dioxyde de carbone solide et les matériaux rencontrés par ces particules. Plus ce choc est important, plus le détachement des résidus fixés sur la surface des matériaux à décaper est aisé. Il est donc non seulement avantageux d'avoir des particules de dioxyde de carbone à basse température, mais il est aussi particulièrement avantageux d'avoir des matériaux cibles très chauds. Par suite, plus le délai entre l'étape de pyrolyse et l'étape de nettoyage est court, plus les matériaux à nettoyer seront chauds, plus le choc thermique sera important, et meilleure sera la qualité du nettoyage. Ce délai est tel que les matériaux soumis à l'action de la pyrolyse sont à une température supérieure à la température ambiante. Il est avantageusement de quinze minutes suivant la fin de l'étape de pyrolyse. En effet, si l'étape de nettoyage est réalisée dans l'intervalle des quinze minutes suivant la fin de l'étape de pyrolyse, les matériaux à traiter auront en fait une température largement supérieure à la température ambiante dépassant souvent les 80°C.

[0043] L'efficacité du nettoyage est ainsi avantageusement améliorée.

[0044] En fait, les particules de dioxyde de carbone solide se subliment au contact des matériaux solides thermorésistants préalablement traités par pyrolyse. Le dioxyde de carbone gazeuse s'échappe alors dans l'atmosphère et les résidus tombent secs en vue d'une récupération. Ils peuvent alors être collectés par simple aspiration.

[0045] Selon les caractéristiques la cabine de nettoyage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il est possible qu'une légère condensation de l'eau se réalise sur les parois des matériaux décapés. Cela est notamment le cas lorsque l'atmosphère contenue dans la cabine de nettoyage est trop humide. Un séchage effectué par exemple par soufflage d'air chaud sur les parois des matériaux décapés est alors utile pour permettre d'éviter toute oxydation desdits matériaux. Un tel séchage peut être effectué directement dans la cabine de nettoyage 2, ou après que les matériaux aient traversés ladite cabine.

[0046] Lorsque que les différents étapes du procédé selon l'invention ont été mises en oeuvre, les luges 7 réintègrent la chaîne de fabrication.

Revendications

1. Procédé de décapage de matériaux solides thermorésistants revêtus d'une couche altérable sous l'effet de la chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de pyrolyse (1) suivie d'une étape de nettoyage (2) par projection de particules solides à basse température se sublimant au contact desdits matériaux solides thermorésistants préalablement traités par pyrolyse.

2. Procédé de décapage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de nettoyage (2) est réalisée alors que les matériaux soumis à l'action de la pyrolyse sont à une température supérieure à la température ambiante.

3. Procédé de décapage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de nettoyage (2) est réalisée dans l'intervalle des quinze minutes suivant la fin de l'étape de pyrolyse.

4. Procédé de décapage selon l'une des revendications 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que les particules solides projetées sont composées de dioxyde de carbone à l'état solide (25).

5. Procédé de décapage selon l'une des revendications 1, 2, 3, ou 4, caractérisé en ce que l'étape de nettoyage (2) est complétée par un séchage des matériaux préalablement soumis à la projection de particules solides à basse température.

6. Procédé de décapage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de séchage est réalisée par soufflage d'air chaud.

7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un four à pyrolyse (1) maintenu à une température comprise entre 250 et 600 degrés Celsius relié à un appareillage de projection de particules solides à basse température.

Dessins