Brevet FR2203908A1 — publié le 19740517

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour produire de la pâte de raffineuse mécanique de qualité supérieure à partir de diverses sortes de matière fibreuse. Par ce procédé les produits obtenus de la matière fibreuse le sont ovec un minimum de consommation d'énergie et peuvent être utilisés pour la fabrication de carton et papier répondant à des conditions recuises de qualité tres élevées. On sait que le défibrage d'une matière fibreuse de différents types est facilité jusqutà un naut degré si la matière fibreuse, avant d'être spumise au traitement mécanique dans le dispositif raffineur, subit un cilauffage préalable à pression et température ac- crues pendant un certain temps, après quoi le défibrage et raffinage successifs sont effectués aux Lees Dressions et température qui règnent dans la zone de préchauffage du système. Le temps de séjour de la matière fibreuse dans la zone de préchauffage est relativement court et ne dure généralement pas plus de 1 à 3 minutes. Avec certaines matières fibreuses, cette période peut pendant être un peu plus longue.Ces systèmes sont caractérisés en ce que: la pression et la température correspondante régnant dans la zone de préchauffage sont maintenues dans l'espace entre les défibreurs de la raffineuse, ils consistent en deux surfaces tournant en sens inverse (raffineuse à double disque), ou une surface tournante et une surface fixe (raffineuse à simple.disque), et ces surfaces de raffinage sont entourées d'un carter de broyage qui est aussi sous pression. Ces systèmes sont encore caractérisés en ce que l'opération de raffinage est effectuée en au moins deux phases, soit avec une raffineuse à double disque, soit à simple disque, et la première phase de raffinage sous pression est suivie au moins d'une phase de raffinage supplémentaire sous pression atmosphérique.Ces systèmes se distinguent en outre par le fait que, la première phase étant effectuée dans un espace entièrement clos et; sous pression, toute la quantité considérable de vapeur qui se produit en partie pendant le passage entre les surfaces de raffinage, et en partie est en provenance de la zone de préchauffage, doit Passer à travers l'espace relativement étroit entre ces surfaces Cela peut limiter à un haut degré les possibilités d'augmenter la consommation d t énergie dans la phase de raffinage sous pression; on réalise cette augmentation, si on le désire, par une réduction de l'espace entre les surfaces de raffinage. Cela @ugmente le débit de vapeur entre ces surfaces, lequel peut facilement atteindre des v-leu-s critiques.Afin d t empêcher la détériora tion de la matière f fibreuse pa la température élevée, et son bru- nissement vendant le transport vers et à travers les phases de raffinale successives, la matière fibreuse doit souvent être refroidie après la phase de raffinage sous pression. Ce refroidissement épui- vaut à la dilution à l'eau qui affecte de façon nuisible la consom- mation d'énergie dans les phases successives de raffinage sous pression atmosphérique. Les additions d'agents de blanchiment empêchent aussi une diminution du brillant de la matière fibreuse. Mais cela entraîne des frais élevés. Un objet principal de la présente invention est d'apporter un système et un procédé perfectionnés pour la production de pâtes de raffinage mécanique d'une qualité telle qu'elles puissent etre également utilisées dans la fabrication d'un papier à impression de qualité supérieure, alors que jusqu'à présent l'utilisation de telles pâtes de raffinage était extrêmement limitée. L invention s'est avérée en outre avantageuse pour certains genres de produits finis, où des conditions très strictes en ce qui concerne les propriétéss de résistance doivent être satisfaites, mais où les exigences relatives au brillant du produit sont de moindre importance. Suivant l'invention, la maticre première est préalablement chauf- fée à concentration élevée, sous pression accrue, à une température dépassant 110 C. 1 pression peut ensuite augmenter jusqu'à dépasser la pression atmosphérique, nais en restant inférieure à, et indépendante de, la pression dans la zone de précnauffage.La vapeur produite vendant l'opération de raffinage peut être évacuée entirement ou partiellement par des organes spéciaux, de l'espace central entre les disques de broyage, par des voies de passage dans l'un des disques de broyage, comme cela ressort de la description de la demande française 73 16 508, déposée le d mai 1973, par la Demanderesse, et intitulée: "Appareil pour traiter des matières cellulosiques", ou vers l'arrière par l'ouverture de chargement de le raffineuse et ensuite vers l'extérieur par un conduit d'évacuation.La vapeur entraînée de la zone de préchauffage sera évidemment évacuée aussi par ces ouvertures Cela entraine, contrairement aux systèmes précédents, une plus grande literté dans le raffinage avec des espaces plus étroits, c'est à dire avec de plus grands apports d'énergie, sans occasionner de sérieux troubles dans le déroulement du procédé par suite des grands débits de vapeur dans l'espace entre les surfaces de raffinage. Le défibrage et le raffinage proprement dit de la matière fibreuse peuvent par ce moyen être effectués à la pression et à la température convenant le mieux pour le procédé, indépendamment de la pression à laquelle a été soumise la zone de préchauffage. Grâce à l'évacuation de la vapeur, qui s'est produite pendant le raffinage, car des moyens convenables et dans la proportion voulue, il est possible de maintenir la pression désirée dans la zone entre les surfaces de raffinage, et de choisir librement, après l'opération de préchauffage, la pression convenable dans la zone @ e raffinage, ce qui permet, contrairement aux systèmes précédents, d'effectuer toute l'opération de défibrage et raffinage jusqu'au produit fini en une seule phase, c'est à dire que toute l'énergie nécessaire est consacrée à cette seule phase. I1 est en outre possible, contrairement aux systèmes précédents, d'effectuer toute l'opération alors que 1' enveloppe entourant les disques de broyage n'est pas sous pression et est ouverte, parce que la pression convenable pendant le raffinage n'est jamais plus élevée que la différence entre cette session et la pression atmosphérique dans le carter de broyage qui peut être admise comme chute de pression au-dessus de l'espace entre les surfaces tournantes du raffinage. Cela rend possible d'utiliser des raffineuses normales avec carter de broyage ouvert, qui par conséquent n'ont pas à être munies d'un carter spécial à pression. On peut effectuer le défibrage et le raffinage à des nressiohs et températures plus basses que celles qui règnent dans la zone de préchauffage, parce qu'on a constaté que l'assouplissement de la matière fibreuse, que le préchauffage tend à réaliser, est d'une nature telle qu'il subsiste après abaissement de la pression et de la tem pérature , à la suite du préchauffage, pendant une période qui est suffisamment longue pour que la matière fibreuse ait le temps d'etre introduits entre les surfaces de raffinage et puise êtrs défibrée et raffinée avec succès et avec un minimum de dommage pour les fibres. Par ce procédé on peut produire des pattes de raffinage mécani- que de très bonne qualité, avec des propriétés qui @ans la @lupart des pas sont d'un niveau suffisant pour @es t@@es de papier dans les @uels cette pâte @a@ i@ée est considérée comme entrant à titre de com@osant. Il existe cependant des cas, par exemple dans la @abrica- tion @e papier à impri@er de tres @aute qualité devant être couché, où les conditions imposées quant la pureté de la pâte raffinée, c'est à dire l'apsence en elle de particules non défibrées (petits couts, éclats), sont si ri@oureuses que l'opération de raffinage doit être accomplie e deux phases. La consommation d'énergie nécessaire au procédé est dans ce cas répartie dans les deux phases de façon que les propriétés désirées du produit @ini soient obtenues, et cela en faisant en sorte que la plus grande partie de la quantité d'éner@ie nécessaire soit consommée dans la première phase de raffi nage, immédiatement a@rès la préc@auffage de la matiere.Cependant, la quantité d'@mer@ie qui est alors consommée dans l@ @remière phase, même dans le reffinage en deux phases, est ans la plupart des cas si élevée que la vapeur produite tendant l'opération peut donner lieu à des perturbations @e celle-ci si la vapeur, comme dans les systèmes habituels précédents, est forcée de s'échapper en totalité en passant à travers l'espace compris entre les segments de broyage. La partie restante de la quantité d'énergie nécessaire pour la mise en ceuvre du procédé est consommée ensuite pendant le raffinage en opérations successives jusqu'au produit fini. Dans les deux phases, on utilise -es raffineuses a carter de broyage ouvert. L' invention est décrite lus en détail ans ce qui suit, avec référence ou dessin, dans lequel les fig.1 et 2 sont deux vues d'un exemple de réalisation de l'invention, et les fig.3 et 4 représentent un autre exemple de réalisation. Le mode de réalisation représenté aux fig.1 et 2 comprend un char@eur rotatif à cales 1 @@enant la matière fibreuse dans un récipient @e @réc@auf@age 2. L'emenée de la matière fibreuse est dosée en quantité correcte pour chaque cas par une vis ou courroie de mesure disposée avant le charquer r@tatif à pales 1 (non représenté). La rati@re fibreuse est @oussée à travers le récipient 2 par une vis sans fin 3, a une vitess@ telle que le temps de séjour @ans le récipient @e pr@c@aufiage a la durée prévue (voir plus @@ut). @ cet@ef- fet, la vis @ est pourvue d'une commande motrice variable.L'atmosphere dans le récipient @@@@@ @ l'@ssouplissement @@siré de la ma- tière fibreuse avant son entrée dans ia raffineuse est obtenue oar l'arrivée de vapeur aenee par plusieurs conduits 4, qui ont reliés au récipient de préchauffage 2 sur sa longueur. le chargeur rotatif i sales 1 peut aussi hêtre replacé par une vis sans fin, qui charge la ratière fibreuse sous forme d'un boudin. La matière fibreuse chauffée est évacuée du récinient de préchauf fage 2 par un second chargeur rotatif à pales 5, qui consuniuue avec le récipient de préchauffage 2 par une oulotte 6 ajustée aux condi- tions locales, après quoi la matière fibreuse est amenée par la voie d'une autre goulotte 7 à une vis sans fin horizontale 8 montée sur la raffineuse. Cette vis 8 est pourvue d'une commande motrice varia ble et amène la matière fibreuse, par des ouvertures de chargement 13, dans l'un (11) des disques de broyage rotatifs et de là entre les disques de broyage 11, 12 de la raffineuse, qui sont munis de surfaces de raffinage 9, 10. Sur le coté supérieur de l'enveloppe de la vis de chargement 8 contigu à la raffineuse, est monté un manchon 14 auquel est reliée une canalisation 15 avec une soupape de commande 16. La canalisation 15 est reliée de façon appropriée à un ventilateur. La vapeur qui se forme pendant l'opération de défibrage et raffinage entre les sur faces de raffinage 9, 10 a ici la possibilité de quitter la zone de raffinage par l'intermédiaire des ouvertures 13 et peut etre évacu ée par la canalisation 15, de sorte que. toute la vapeur produite pendant l'opération de raffinage ne doit pas etre transportée à tra vers l'étroit espace entre les surfaces de raffinage 9, lO,'Il est ainsi possible, par le réglage de la soupape de commande 16 et par une forme convenable donnée aux surfaces de raffinage tournantes, de répartir ce transport de vapeur de façon à établir, dans la zone de raffinage, la pression et la température désirées. nn comparaison avec les systèmes précédents où toute la vapeur doit nasser à tra vers l'espace compris entre les surfaces de raffinage, il est ici possible d'effectuer le défibrage et le raffinage de la matière fi breuse avec des espaces bien plus étroits entre les surfaces de raf finage, et de transmettre de cette façon des quantités d'énergie bien plus grandes à la matière fibreuse, sans être zone par de forts débits de vapeur dans cet espace.Il est ainsi possible d'effectugr toute l'opération de défibrage, et raffinage en une seule phase et à des @ressions et températures qui sont choisies librement, indépendamment des conditions de pression et température régnant dans le récipient de préchauffage. Le raffinage de la matière fibreuse peut être effectué à la concentration de fibre désirée par apport d'eau de la maniere ha@ituelle, au moyen de buses d'injection 17. ie iode de réalisation suivant les fig.3 et 4 est, en principe, d'une conception analogue celle qui vient d'etre décrite, avec cette différence toutofois Vue la vis sans fin de chargement 8 est inclinée. Une telle vis de chargement est le dispositif le Dîna couramment disponible dans le commerce pour les raffineuses à double disque, et en conséquence le système suivant l'invention peut être appliqué de façon très simple aux raffineuses déjà existantes. Par ailleurs, le dispositif de chargement suivant le premier Ixode de ré alisation est à préférer, car on peut lui donner des dimensions plus commodes en accord avec le procédé. Dans les cas où la vapeur est évacuée par des voies de passage partant de l'espace central entre les disques 11, 12, ces voies de passage sont ménagées dans le disque de broyage 12, de façon appropriée comme représenté dans le brevet français précité N 73 I6 508. flans la production de pâtes raffinées d'une qualité permettant leur emploi pour le papier à imprimer de qualité supérieure, la matière fibreuse est prétraitée pendant un temps relativement court 1/2 à 3 minutes, de préférence 1/2 à 1 minutes, et elle est ensuite soumise à un chauffage allant de 1102 à 140 C, de préférence 1252 à 135 C, et à une pression accrue correspondant à la température. Pour les autres sortes de produits finis où des conditions très rigoureuses en ce qui concerne les proPriétés de résistance de la pâ- te doivent être satisfaites, mais où celles qui concernent le brillant du produit sont d'importance secondaire, le préchauffage doit être effectué à des températures plus élevées. flans de tels cas, la température doit dépasser 140 C, de préférence être comDrise entre 140 et 170 C. Le préchauffage des fibres dans cette gamme de température donne un produit Iini qui est de couleur plus foncée que lorsque le préchauffage a lien entre 110 et 140 G, mais avec de meilleures propriétés de résistance. L'n a- constaté en outre que dans ces cas il convient de prolonger le temps de préchauffage des fibres. la présente invention n'est, bien entendu, pas limitée aux exemples de réaiisation décrits et représentés, mais elle en enlo- be toutes les variantes. La raffineuse ou les raffineuses peuvent par exemple être du type s simple disque. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traite en@ e matière fibreuse à forte consistance, dans lequel la @@tière fibreuse est d'@@ord soumise à un chauffage prealable, sous ression accrue, à une température dépas sa@t 110 C, et ensuite @ffi@ée dans une raffineuse @ disques, ca ract@risé @n ce que le raffinage est effectué à une pression supérieure à la pression atmosphérique, mais qui est inférieure à, et indépendante de, la pression de préchauffage, de telle façon que la vapeur @uisse être évacuée de la matière avant qu'elle ne sorte par l'espace compris entre les disques de la raffineuse. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le préchauffage a lieu à une température comprise entre 110 et 140 C. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le préchauffage a lieu à une température comprise entre 140 et 170 C. 4.- procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le raffinage est effectué en une seule phase. r.- procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le raffinage est effectué en deux phases. 6.- Procédé suivant le revendication 5, caractérisé en ce que la majeure partie de la quantité d'éner @ie nécessaire au raffinage est consacrée a la première Phase de raffinage. 7.- Dispositif pour le traitement de matière fibreuse à forte consistance mettant en oeuvre le procédé, objet de l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce qu'il comprend; un récipient de préchauffage résistant à la pression pourvu d'un premier chargeur pales son entrée et d'un second chargeur à pales à sa sortie; un moyen d'amenée sour recevoir la matière venant du récipient de préchauffage; un disque de raffinage pour raffiner la matière amenée par le moyen d'amenée, et un moyen d'évacuation pour entraîner la vapeur@@ors de la matière, ce moyen étant raccordé en avant de l'es@@ce co@@ris entre les surfaces de raffinage de la raffineuse, vu dans le sens d'@menée de la @atiere. 8.- Dispositif suivant revendication 7, caractérisé en ce @'une raffineuse @@@oue@ est disposée pour raffiner la @t@@re @@ un@ @@@@phase. 9.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que deux raffineuses à disques sont disposées pour raffiner la matière en deux Phases.