Brevet FR2010050A1 — publié le 19700213

L'invention concerne l'essorage de produits fibroux ; elle est relative, plus précisément à un appareil servant à séparer des liquides dans la fabrication de nappes fibreuses, nota'saent daus la fabrication du papier, par le procédé qui consiste à former une nappe de fibres mouillées, puis à essorer et à sécher cette nappe Quand on fabrique des objets fibroux à partir d'une pulpe de fibres dispersées dans un liquide, par exemple dans la fabrication usuelle du papier, il faut éliminer le liquide imprégnant les fibres g par exemple, on fabrique le papier on déposant la pulpe sur un tamis où elle s'égoutte, en formant une nappe fibreuse.Après avoir quitté le tamis, cette nappe souillée est pressée pour perdre une fraction importante de l'eau qu'elle renferme encore, généralement à l'aide de rouleaux associés par paires, la nappe passant auccessivement entre chaque paire de rouleaux, le plus souvent en même telps qu'une bande sans fin en feutre, co qui facilito le départ de l'eau ; la bande sans fin sert à absorber l'eau expulsée par le pressage.L'excès d'ea restant dans la nappe après cet essorage est nermalement éliminé par chauffage, ce qui est une opération grèvant considérablement la fabrication du papier, si bien qu'une meilleure élimination de l'ean au pressage, permettant de faire une économie sur le chauffage, rôdait notablement le coût total de la fabrication. Généralement, ce chauffage consiste à faire passer la bande fibreuse essorée sur une succession de grands tanbours, dont la température doit être soigneusement réglée. En particulier, la température du premier tambour ne doit pas être trop haute, sous peine de déformations sériouses de la bande sèche. Il faut porter progressivement la bande à la température de séchage pour éviter les déformations. La teneur de la bande en eau au soient où elle atteint le premier tambour chauffé fixe la température limite ne risquant pas d'endommager le papier. Moitis la bande contient d'eau, plus ce tambour peut être chaud. De même, la température peut croftre plus rapidement jusqu'à la température produisant un séchage efficace, quand la bande contient moins d'eau en atteignant le preiier tambour. Cet effet est si important qu'une diminution de quelques centièmes de la teneur en eau du papier atteignant le premier tambour de séchage permet d'accélérer considérablement la vitesse de production du papier et, par conséquent, d'augmenter considérablement la capacité de production de l'atelier. Cette possibilité d'accroftre considérablement la vitesse de fabrication et la réduction concomitante du pris de rovient par une meilleure élimination de l'oau avant le chauffage ont zuscité de nombreuses rocherches pour améliorer l'essorage. Parmi les moyens proposés, om citera : des presses à vide, conprenant un cylindre aspiratour placé sous le foutre et entraînant le liquide ; des noyens de drainage compronant un cylindre cannelé ou une bande formant un tamis qu'on associe au feutre pour faciliter d'écoulement du liquide d'essorage de la bande traitée ; des moyens utilisant la capillarité dans lesquels des rouleaux de prossage croux ont une surface présontant une sultiplicité de pores fins communiquant à travers l'épaisseur du rouleau avec un dispositif de drainage ; etc. Certains de ces moyens réduisent la tenour en eau de la bande traitée, mais ils présentent des inconvénients qui limitont lour utilisation par les fabricants de papier ; ils entraînent souvent une profonde modification coûteuse de l'installation, ce qui compense largement l'économie attendue ; d'autre part, ces moyens ont une tendance notable à laisser les marques or e papier On a trouvé, suivant l'invention, qu'on pout éliminer une quantité extraordinairement grande de liquide imprégnant des produits fibreux mouillés par mise en contact de ces produits, notanment sous pression, avec des bandes et/ou des rouleaux élastiques, présentant une structure poreuse à pores ouverte, avantageusement formés en matière polymère expansée.Ce dispositif pout facilement être monté sur les presses d'essorage sans modifioation profonde et coûteuse de celles-ci ; il permet de réduire les dimensions de l'ensemble d'essorage et, par conséquent, le prix de nouvelles machines 3 il permet de supprimer le feutre et les, parties de la iachine liées à l'utilisation de ce foutre enfin, l'invention réduit la néoessité de remplacements coûteux d'organes de la machine. En résumé, l'invention permet d'améliorer considérablement les procédés et les appareils de traitement des produits fibreux, d'une manière générale, notamment des preduits fibroux en bande obtenns à partir d'une pulpe de fibres dispersées dans un liquide, en réduisant le coût du chauffage ; elle permet d'augmenter le débit des machines de papeterie sans medifiestion profonde de celles-ci en réduisant la teneur en eau du papier avant son séchage. Avec la machine perfoctionnée suivant l'invention, l'utilisation du feutre n'est plus indisponsable quand on veut obtenir un papier de belle qualité, car on peut é éliminer uns plus grande quantité d'eau avec des presses usuelles en utilisant des charges sur les presses beaucoup plus petites que celles qu'on utilise habituellement.La capacité de séchage est accrue par la diminution de la quantité d'eau retenue par la masse fibrouse, ce qui permet de fabriquer plus de papier dans un temps donné sans baisse de qualité. L'invention a essontiellement pour objet un procédé pour éliminer au meins une partie d'un liquide impréguant une bande de fibres mouillées dans lequel on applique en pression une matière absorbante sur une zone de la bande, puis on suppriie la pression en maintenant la partie absorbante en contact avec la bande, caractérisé en ce qu'on utilise comme matière absorbante une lasse de matière polymère expansée élastique à cellules ouvertes qui lors de la suppression de la pression reprend son volume initial avant pression avec absorption d'une nouvelle quantité de liquide. L'invention a également pour objet une presse essoreuse destinée à la mise en oeuvre de ce procédé. Au dessin annexé s - la Fig. 1 est une vue de profil, partiellement schématique, d'une partie d'une machine à papier suivant un mode de réalisation de l'invention 3 - la Fig. 2 est une coupe du rouleau 23, représenté à la Fig. 1, suivant la ligne 2-2 de cette figure;et - la Fig. 3 est une vue de profil, partiellement schématique suivant un iode partioulièrement avantageux de réalisation de l'invention La machine 10 (Fig. 1) à fabriquer le papier comprend un distributeur 12 déposant la pâte sur une surface perméable aux liquides et une bande 14 continue formant un tsiis à fines mailles, qui est entraînée le manière continue par un moteur 25 par l'intermédiaire de rouleaux 13, 15. Quand l'eau se sépare de la pâte, il se forme une nappe 16 de fibres continue sur la bande 14. En avançant la nappe 16 quitte la bande 14 et parvient su poste 20 d'essorage comprenant deux presses 18, 22 à rouleaux. Dans la presse 18 la nappe 16 passe entre un rouleau 17 rigide et un rouleau 19 en matérlau expansé, qui sont tous deux entraînés en rotation par le moteur 25. Ces rouleaux 17, 19 pressent l'un oontre l'autre et le roule au 17 est monté de manière que la pression puisse varier, de manière à comprimer plus ou moins la matière expansée du rouleau 19. Quand la nappe 16 passe entre ces rouleaux, la pression chasse le liquide qu'elle contient. Pendant ce pressage, la nappe 16 est en contact avec la partie comprimée du rouleau 19 se déplace à la morne vitesse qu'elle. Quand la nappe avance, la surface du rouleau 19 reprend sa forme, tout en restant au contact de la nappe 16, et aspire le liquide 3 puis cette surface se sépare de la nappe 16, qui continue à avancer et est écrasée par le rouleau 19a, qui exprime le liquide, si bien que c'est une surface essorée qui arrive au contact de la nappe 16 après une rotation complète du rouleau 19. La nappe 16 parvient à la presse 22, analogue a la presse 18 et formée d'un rouleau 21 rigide et d'un rouleau 23 en matière expansée ; mais il n'existe pas de pendant au rouleou 19a. L'absence d'un tel rou leau d'essorage illustre simplement le fait inattendu qu'une presse suivant un mode de réalisation de l'inventions qui comprend une paire de rouleaux dont au moins un est au moins partiellement formé d'un matériau élastique expansé, comprenant, par exemple, un manchon périphérique de matière expansée, fonctionne efficacement, même en l'absence de rouleau d'essorage. Après traversée de la presse 22, la nappe t6 traverse une zone de séchage où elle est mise au contact d'un tambour 29 tournant chauffé la température de la nappe 16 croit progressivement par passage au contact d'une succession de tambours chauffés ayant une structure analogue au tambour 24. La nappe 16 avance, avec une tension convenable, et est entraîée par le moteur 25 qui entraîne les rouleaux 13, 15, 17, 19, 21, 23 et 24 à une vitesse convenable. On doit comprendre que, dans certaines machines, les rouleaux ne sont pas tous entraînés directement par le moteur : par exemple les rouleaux 17, 21 peuvent simplement être entraînés par leur association avec les rouleaux 19, 23, respectivement. La construction des rouleaux élastiques et le type de matière expansée utilisée peuvent varier considérablement, comme il sera exposé on détail dans la suite. La Fig. 2 montre la coupe transversale d'un rouleau 23 de la Fig. 1, suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux. - rouleau 23 comprend t (1) un axe 30, fabriqué en métal résistant mécaniquement et résistant à l'abrasion ; (2) un noyau 3? cylindrique, en caoutchouc rigide, entourant l'are 30, avantageusement solidaire de l'axe 30 pour être entraîné en rotation en même temps que lui 3 et (3) un manohon 34 extérieur, fabriqué en matière expansé qui est fixé au noyau 32.La liaison à l'interface 33 entre le noyau 32 et le manchon 34 est avantageusement d'un type extrêmement résistant pour réduire tout étirage qui pourrait rendre non uniforme la compression de la matière plastique expansée entre les cylindres, ce qui altérerait la régularité du papier fabriqué, quand le rouleau est utilisé dans une machine à papier, telle que représenté à la Fig. 1. La Fig. 3 illustre un mode avantageux de réalisation de l'invention. Le liquide est éliminé d'une bande 16 continue mouillée par une presse 40 dans laquelle la bande 16 passe entre deux rouleaux 39, 41, tous deux fixés sur un support 42, les paliers du rouleau 39 étant mobiles de manière à pouvoir régler la pression s 'exerçant entre les rouleaux. En même temps que la bande 16, une bande 44 continue, sans fin passe entre les rouleaux 39, 41. Cette bande est en matière polymère expansée, élastique et présent tant des pores ouverte3 et elle ooprend avantageusement un dos 46 dont surface touche le rouleau 41.La bande 44 est @ellement comprimée en même teapa que la bande 16, en contact avee elle, a passe entre les deux rouleaux ; pendant la décompression, quand les doux bandes s'écartent des rouleaux, la partie do la bande 44 encore an bentact do la bande 16 se dilate et aspire le liquide contenu dans la bande 16. Des rouleaux 43, 45, montés sur des supports 48, 50, tendent convenablement la bande 44. rouleau 43 est réglable en position pour régler le tex ion do la bande 44. Les trois rouleaux 41, 43 et 45 sont reliés à un moteur 55 ou autre moyen d'entraînement, si bien que c'est une portion toujours nouvelle de la bande 44 qui vient en contact de la bande 16 et facilite son avancement. Le rouleau 39 est entraîné simplement par la rotation du rouleau 41. Un rouleau essoreur (non représenté), jouant le rôle du rouleau 19 a de la Fig. 1, peut être disposé sur le trajet de la bande ; par exemple, ce rouleau est associé à un de rouleaux 43 ou 45. Bien qu'il soit très avantageux d'utiliser des rouleaux dans des installations continues de traitement, coci ne limite pas l'invention qui s'applique aux presses d'autres types servant à éliminer un liquide imprégnant une bande fibreuse humide et comprenant un dispositif comprimant, puis décomprimant une zone de la bande mouillée et un dispositif d'absorption comprenant un élément absorbant en contact avec la dite zone de la bande pour absorber le liquide. Comme il a été dit, la matière expansée utilisée dans l'invontion est du type qui présente des pores ouverts ; autrement dit, cette matière comprend un grand nombre de cellules communiquant entre elles par des passages étroits et communiquant avec l'extériour par des p@tits trons, ces passages et ces trous étant ménagés dans les pareis des cellules. On obtient des résultats particulièroment avantagoux quand la structure de la matière est telle qu'une bande épaisse de 25 mm a un coefficient de transmission de l'air au moins égal à 95 % sous une pression de 7 kPa. On peut aussi utiliser efficacement une matière expansée comprimée ayant un coefficient de transmission de l'air ail meins égal à 85 %, ayant par exemple. une épaisseur initiale de 250 mm. puis comprimée à une épaisseur de 14 mm, ou une matière expansée ayant une épaisseur initiale de 200 mm et comprimée à 13 mm ou encore une matière expaneée ayant une épaisseur initiale de 76 mm et comprimée à 13 mm. Les épaissours des produits expansés utilisables varient considérablement, suivant la manière dont on les utilise. Les dimensions des pores de ces produi@s pouvent varier considérablement, mais elles doivent être relativement uniformes ; ces pores doivent être assez petits, an moins au voisinage de la surface en contact avec la bande traitée, pour éviter de marquer cette bande par exemple, pour éviter les marques d'eau, tout en étant @ssez grands pour laisser une plac@ @@ffisan@@ @@ liquide pr@venant @@ b@@de fibreuse.Par @@e@ple@ pour une longuour de 25 @@, @@ @@@@test @@viren de seise à cen@ @@ngu@nte poros dans un produit @@po@@@ @@@@tageusement utilisable ; il est généralement préférable que et @@@@re d@ @@von s@it @ompris ontre onviren tronte dour et environ @ent tronte. Les @@@@@i@@ @@pansés ayant des masses volumiques apparestes comprises entre 27 @@ et 640 kg par mètre oube sont très efficaces quand on les utilise dans la mist en oeuvre de l'inventien. Les produits expausés pouvant retenir plus de dix foie et surtout plus de quinze fois leur masse d'eau sent tout à fait avantageux. L'élasticité demandée aux produits expansés utilisés dans l'invention pout aussi varier considérablement. Par exemple, on utilisera efficacement des produits qui demandent pour réduire leur épaisseur aux @5/100 de l'épaisseur initiale sur une surface de 25,8 cm3 une charge comprise entre @@@ N et 4450 N ; si cette charge est comprise cntre 133 N et 355 H, le pr@duit expansé est généra@ement partioulièrement avantageux. Les polymbres utilisables daus la mise en oeuvre de l'invention sent @@@@ qu'on pout fa@@@@er @ous @@@me de produite expansés ; ce sont avantagousement des polymeres synthé@@ques. On utilisera avantagousement les polymères ayant au moins un atome autre que du carbone dans leur chaîne polymère, tels que les polyéthers, les polyesters ou les polyuréthannes. Le ch@ix @u matériau expansé dépend dans une certaine mesure du liquide qu'en veut éliminer. Quand il s'agit d'éliminer de l'eau, on obtient une résistance exceptionnelle à l'usage on choisissant des polymères, tels que les polyéthers, qui résistent partioulièrement bien à l'hydrolyse. Des exemples de produits expansés convenant partioulièrement bien dans la mise en oeuvre de l'invontion sont les mousses élastiques de polyéther, à pores ouverts vendus par la firne Bernell Foam Products Company de Euffale (Etats-Unis d'Amérique de New-York) sous les références 552 530, 551 727 et 551 944 ; on pout aussi utiliser les mousses de polyester, élastiques et présentant des pores ouverts, ayant 80 trous à l'état détendu et 900 trous à l'état comprimé pour une longueur de 25 mm et vendues par la firme Scot@ Paper Company (Feam Products Division) des Etats-Unis d'Amerique. Suivant an mode de réalisati@m @@ @@invention, les rouleaux sont constr@ita presque eutibrement en mat@èr@ élastomère expansée. 11 est néanmeine avantageun d'utiliser @@ @@y@@ @@lide, comme le montre la Fig. 2, pour qu@one prossion uniforme seit appliquée à toute la largeur de la bande continde.Pour rolier le manchen élastique, fornd de plusieurs couches sup@rposées ou d'une seule couche d'épeiasou. convenable, au noyan central, on utilisera avantageusement un produit adhésif, tel que le produit "Bostich 7070" vendu par la firme U.S.X. Chemical Company of the United Shoe Machinery Corporation, de Middleton aux Etats-Unis d'Amérique (Etat de Nassachusetts). L'adhésif peut être appliqué à la surface du noyau par pulvérisation, par exemple, de manière à obtenir une excellente adhérence de la matière expansée sans altérer ses proprio tés ou son apparence exté- rieure. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les produits expansée polymères sont utilisés sous forme de bande continue. Cette bande peut être faite uniquement en matière expansée ; néanmoins, les produits expansés ayant l'élasticité transversale convenable ont généralement aussi une élasticité longitudinale appréciable, qu'on peut réduire en appliquant une bande dorsale, par exemple en tissu, sur la iace de la matière expansée qui n'est pas en contact de la bande traitée. Cette bande dorsale aide au guidage de la matière expansée qui serait extrêmement flexible sans cette précaution.L'utilisation d'une telle bande en matière expansée permet une simplification et une réduction de la machine, car une telle bande peut être beaucoup plus petite que la bande de feutre habituelle 3 sa longueur totale peut être, par exemple, le tiers de celle d'une bande de feutre. D'autre part, les bandes de matière expansée font un travail plus efficace, laissent Moins de résidu sur le papier et sont plus faciles à nettoyer que les bandes de feutre. La température à laquelle on doit faire l'essorage par pressage peut varier entre des limites écartées. I1 est avantageux, dans certains ou d'opérer à température élevée, par exemple, à température peu inférieure à la température de séparation de la bande fibreuse et du tamis, par exemple vers 80 C-90 C. De même, la durée de contact entre la bande de papier et les rouleaux peut varier entre des limites écartées. On notera que la durée de contact, c'est-à-dire la durée de la compression et de la décompression, est un des facteurs intervenant dans le départ de l'eau. La durée désirable de contact varie suivant les dimensions des rouleaux, leur vitesse, la nature du produit expansé, si bien qu'il fait régler le contact suivant les caractéristiques précises de la machine. A la vitesse de 57 m/mn, en utilisant des rouleaux ayant un diamètre total de 30 cm, le manchon de polyéther ayant environ 25 mm d'épaisseur, on obtient une durée de contact oyons nable avec une surface de contact ayant une largeur de 12 mm à 18 mm environ, oe qui correspond à une épaisseur d'écrasement de 12 mm à 18 mm, l'eau étant alors évacuée dans de bombes conditions. La pression qu'on utilise dans une presse suivant l'invention est fréquemment moindre que celle quton rencontre dans une presse où on utilise le feutre comme matériau absorbent. Cela est particulièrement vrai quand on utilise un produit expansé tel que ceux qu'on a indiqu i préoé- demment, qui ne demande qu'une force relativement petite pour être comprimé. La pression utilisée doit permettre de comprimer le produit expansé de ma nière à réduire son épaisseur à une valeur comprise entre le quart et les trois quarts environ de sa valeur initiale. Une compression complète dans les zones au contact de la bande humide peut produire des taches d'eau. REVENDICATIONS : i. - Procédé pour éliminer au moins une partie d'un liquide imprégnant une bande de fibres mouillées dans le quoi on applique en pression une matière absorbante sur une zone de la bande, puis on supprime la pression en maintenant la matière abaorbante en contact avec la bande, caractérisé en ce qu'on utiliso comma matière absorbante une masse de matière polymère expansée élastique à cellules ouvertes qui lors de la suppression de la pression reprend son voluse initial avant pression avec absorption d'une nouvelle quantité de liquide. 2. - Presse @@@@@euse servant à éliminer au moins une partie d'un liquide imprégnant une bande de fibres mouillées par un procédé conforme à la revendication 1 comprenant un dispositif de pressiou qui succes sivement applique une force de compression sur une zone de la bande et supprime l'application de oette force et un dispositif absorbant an contact de cette zone de la bande, caractérisée on oe que le dispositif absorbant est constitué par une masse d'une matière polymère expansée élastique à collules ouvertes et est agencé par rapport au dispositif de pression de manière à être comprimé au contact de la dite zone de la bande pondant la compression de cette zone et à être libéré en se détendant par élastioité lorsque cesse l'application de la force de compression sur la dite sone de la bande. 3. - Presse conforme à la revendication 2,caractérisée on co que le dis positif comprimant une zone de la bande, puis la décomprimant est un ensemble de deux rouleaux. définissant une épaissour suivant laquelle la bande est pressée su passage. 4. - Presse conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que le dis- positif coiprisant une zone de la bande, puis la décomprimant, comprend deux rouleaux rigides entre lesquels une zone de la bande traitée est pressée et que la masse de matière absorbante forme une bande continue passant entre les rouleaux en même tomps que la bande traitée, de manière que sa face absorbante soit comprimée contre la bande à traiter, puis décomprimée en même tempe que celle-ci. 5. - Presse conforme à la revendication 3, carsctérisée en co que le dis positif comprimant une zone de la bande, puis la décomprimant, est formé de deux rouleaux dont l'un est recouvert d'un manchen de matière élastique expansée, présentant des pores ouverts, ce manchen adhérant fortement au rouleau qu'il rocouvre. 6. - Presse conforme à l'une quelconque des revendicatiens 2 à 5, carac térisée en ce qu'elle comprend un moyau d'essorage de la matière polyière ayant absorbé le liquide 7. - Nachine à fabriquer du papier ou produit fibroux analogue en bande continue, à partir d'une bouillie liquide de fibres, caractérisée en ce qu'elle comprend une presse-essoreuse conforme à l'une quel conque des rovendicatiens 2 à 6.