Brevet FR2247323A1 — publié le 19750509

La présente invention concerne la préparation de nappes de fibres de pulpe de bois et plus particulièrement, un appareil et un procédé pour fabriquer une feuille ou nappe non liée de fibres de pulpe de bois, caractérisée par son uniformité et par le fait qu'elle est pratiquement dépourvue de flocage des fibres. Les techniques dleffilochage de la pulpe de bois et de rassemblement de celle-ci sous forme de nappes molles de fibres relativement séparées sont bien connues. En général, on amène des feuilles de pulpe de bois tassées à un broyeur à marteau ou à un cylindre effilocheur qui effiloche les feuilles en fibres individuelles. Les fibres sont ensuite déposées sur une surface de support, telle qu'une grille foraminée. La grille comporte en général des moyens d'aspiration qui lui sont associés, de façon à faciliter la formation des fibres sur elle, et elle se déplace en général continuellement dans une direction générale perpendiculaire à la direction d'amenée des fibres. Bien que les procédés connus aient pour but de former des nappes dans lesquelles les fibres sont dans une disposition sensiblement uniforme, pratiquement, il se produit des amas ou des agglomérations de fibres importantes, que l'on désigne en général sous le nom de flocage des fibres. Ce flocage des fibres est au moins en partie une conséquence de l'entrelacement des fibres, pendant qu'elles sont transportées du cylindre effilocheur à la surface de support. De plus, des nappes formées par les procédés classiques présentent en général une répartition de poids de base non uniforme sur leur largeur. Bien que les nappes de fibres préparées par les procg- dés classiques puissent tre utilisés dans un certain nombre d'applications, il y a certaines utilisations où il serait désirable d'avoir une nappe pratiquement dépourvue de flocage de fibres et d'une grande uniformité dans sa largeur. En particulier, comme on Ila décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2. 6920622, on peut préparer des produits de papier utiles présentant une combinaison désirable de propriétés de solidité, de toucher et d'absorption, à partir de nappes molles de fibres de pulpe de bois. Bien que l'on puisse utiliser des nappes de fibres préparées classiquement suivant le procédé de fabrication du papier précité, l'utilisation de nappes très uniformes pratiquement dépourvues de flocage de fibres serait avantageuse. C'est pourquoi l'invention a pour objet une nappe uniforme de fibres individuelles pratiquement dépourvue de flocage de fibres. Un procédé de préparation d'une nappe selon l'invention consiste à effilocher, au moyen de dents d'effilochage, une feuille fibreuse tassée en fibres séparées, à amener les fibres séparées, dans un milieu gazeux, à une surface de support et à rassembler les fibres sur la surface sous la forme d'une nappe, les fibres étant amenées à la surface de support par un passage à air d'une largeur sensiblement égale à la hauteur des dents d'effilochage, à peu près à la mme vitesse que celle à laquelle elles sont évacuées de la feuille tassée. Un appareil pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention comprend un dispositif d'effilochage rotatif sur lequel se trouvent des dents destinées à séparer une feuille de fibres tassées en fibres individuelles, un bottier contenant le dispositif d'effilochage et présentant un passage entre luimme et le dispositif d'effilochage, une surface foraminée mobile destinée à recueillir les fibres pour former une nappe sur elle, une canalisation de formation placée entre le dispositif d'effilochage et la surface mobile, par laquelle les fibres séparées qui quittent le dispositif d'effilochage sont amenées à la surface mobile et communiquant avec le passage, un dispositif d'aspiration disposé au-dessous de la surface foraminée pour contribuer à recueillir les fibres sur cette surface, la rotation du dispositif d'effilochage engendrant un effet de pompage dans le passage pour assurer le déplacement de 1'air de traitement pour amener les fibres séparées, à travers la canalisation de formation, à la surface collectrice, 1'effet de pompage tendant à faire entrer une partie de l'air de traitement dans le passage, la canalisation de formation comportant une zone limitée par laquelle les fibres séparées et l'air de traitement sont amenés à la surface collectrice, la largeur de cette canalisation de formation étant au moins sensiblement égale à la hauteur des dents du dispositif d'effilochage, une canalisation d'air de traitement communiquant avec le passage et des moyens pour envoyer de l'air à ladite canalisation d'air de traitement, sous une pression et à une vitesse suffisantes pour empcher pratiquement l'air de traitement se trouvant dans la canalisation de formation de pénétrer dans le passage. Ce procédé et cet appareil permettent d'amener des fibres individuelles provenant de feuilles de pulpe effilochees, immédiatement après leur séparation des feuilles, à une surface de support des fibres, à peu près à la vitesse à laquelle elles sont séparées. La description détaillée qui suit, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment 1'invention peut tre réalisée. Dans les dessins annexés : La figure 1 est une vue en élévation latérale schémati- que d'un premier mode d'exécution de l'appareil selon l'inven- tion, montrant une amenée de pulpe radiale et une canalisation de formation placée perpendiculairement à une surface collectrice ; La figure 2 est une vue en élévation latérale schématique d'un autre mode d'exécution comportant une amenée de pulpe radiale et un canal de formation incliné par rapport à la surface collectrice ; La figure 3 est une vue en élévation latérale schématique d'un autre mode d'exécution de l'appareil selon l'inven- tion, comprenant une amenée de pulpe en spirale et une canalisation de formation normale ; La figure 4 est une vue en élévation latérale schématique d'un autre mode d'exécution, représentant une amenée de pulpe en spirale et une canalisation de formation inclinée. Comme représenté, l'appareil selon la figure 1 comprend un cylindre effilocheur 10 classique comportant des dents d'effilochage 12. Des feuilles de pulpe 14 son'amenées radialemsat, c'est-à-dire le long d'un rayon du cylindre effilocheur, au cylindre effilocheur 10, par les rouleaux 1S Les dents 12 effilochent les feuilles de pulpe 14 en fibres individuelles 22. Après séparation des fsuilles, las fibres sont amenées à une grille foraminée mobile 20 par une canalisation de formation 18. Un bottier 23 contient le cylindre effilocheur 10 et présente un passage 25 entre le bottier et la surface du cylindre effilocheur. De l'air de traitement 24 est envoyé au cylindre effilocheur dans le passage 25, par la canalisation 26, en quantité suffisante pour qu'il constitue un milieu de t a ? iort des fibres 22 à travers la canalisation de formation 18, à une vitesse proche de celle des dents d'effilochage. L'air peut tre fourni par n'importe quel dispositif classique, par exemple par un ventilateur 27. Un dispositif d'aspiration 28 placé au-dessous de la grille 20 à la sortie de la canalisation, d'une capacité suffisante pour recevoir le courant d'air provenant de la canalisation, contribue à la formation des fibres en une nappe 30 sur la grille collectrice foraminée mobile 20. On a constaté que, pour éviter le flocage des fibres, il faut transporter les fibres séparées à travers la canalisation de formation 18 à peu près à la vitesse à laquelle elles quittent les dents d'effilochage 12 après séparation des feuilles de pulpe 14, c'est-à-dire que les fibres doivent conserver leur vitesse à la fois en amplitude et en direction, à partir du point où elles quittent les dents d'effilochage. Par ailleurs, dans la présente demande, l'expression"à peu près égal"signifie que la vitesse à laquelle les fibres se séparent des feuilles de pulpe ne varie pas de plus d'environ 50% et, de préférence, pas plus d'environ 20%, dans la canalisation de formation. Cela est différent des appareils de formation classiques dans lesquels, par suite de la séparation par courant d'air, les fibres ne se déplacent pas de façon ordonnée du dispositif d'effilochage à la surface de support et, par conséquent, les vitesses des fibres peuvent varier de 100% ou mme plus, au cours de leur transport à la surface de support. Selon une première caractéristique de l'invention, la vitesse des fibres est maintenue pratiquement constante par un positionnement et un dimensionnement appropriés de la canalisation. A cette fin, on place la canalisation de formation, de façon que son axe longitudinal soit sensiblement parallèle au plan qui est tangent aux dents d'effilochage au point où les fibres quittent l'influence de ces dents. Dans cette position, la vitesse des fibres ne varie pas en se heurtant aux parois de la canalisation. Ainsi, lorsque les feuilles de pulpe 14 (figure 1) sont amenées radialement au dispositif d'effilochage dans un plan sensiblement parallèle à la grille 20, le plan qui est tangent aux dents d'effilochage 12 au point de contact avec les feuilles de pulpe est perpendiculaire à la grille 20. En conséquence, du fait que, pour le mode d'exécution schématique représenté à la figure 1, le point de contact du dispositif d'effilochage avec les feuilles est également le point auquel les fibres séparées quittent l'influence des dents, l'axe longitudinal de la canalisation de formation est perpendiculaire à la grille 20. Cependant, si, après séparation des feuilles de pulpe, les fibres sont contraintes à demeurer sous l'influence des dents d'effilochage, par exemple comme à la figure 1 du brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.268. 954, et d'autres modes d'exécution qui y sont décrits, l'axe de la canalisation de formation est ajusté, de façon appropriée, pour tre dans la direction de la vitesse des fibres au point où la contrainte n'existe plus. En dehors du parallélisme de l'axe longitudinal de la canalisation expliqué ci-dessus, la dimension de la canalisation est également importante. Comme le montre la figure 1, la largeur de la canalisation est sensiblement égale à la hauteur des dents d'effilochage 12, le passage entre les dents d'effilochage et le bottier du cylindre d'effilochage étant très petit. Avec une telle largeur de canalisation, la vitesse de l'air de traitement envoyé à travers la canalisation d'air de traitement 26 demeure sensiblement constante au cours de son déplacement avec le dispositif d'effilochage et, de là, à travers la canalisation 18. En outre, du fait que, comme on ''a indiqué précédemment, la vitesse de l'air de traitement est proche de celle des dents d'effilochage qui est, quant à elle, sensiblement égale à celle des fibres séparées, l'air de traitement ne produit pas de variations importantes de la vitesse des fibres, pendant qu'il transporte les fibres dans la canalisation vers la grille. Avec des largeurs de canalisation sensiblement égales à la hauteur des dents d'effilochage, par exemple ne dépassant pas environ 1,5 fois la hauteur des dents, des vitesses de l'air d'au moins 70% de la vitesse des dents d'effilochage sont utiles dans la canalisation de formation de l'appareil représenté. La longueur de la canalisation et sa largeur transversale, c'est-à-dire la largeur dans une direction suivant l'axe du cylindre d'effilochage, sont également importantes pour obtenir une nappe optimale. De préférence, la longueur de la canalisation doit tre aussi courte que le permet la conception globale de l'appareillage. Pour l'appareil représenté schématiquement à la figure 1, la plus courte longueur de canalisation est limitée par le rayon du cylindre d'effilochageO Pour obtenir un grand degré d'uniformité transversale dans la nappe obtenue, il est préférable que la largeur transversale de la canalisation ne dépasse pas la largeur des feuilles de pulpe amenées au cylindre d'effilochage. En se référant encore une fois à l'appareil représenté à la figure 1, on préfère utiliser des dents d'effilochage de hauteurs relativement grandes, par exemple supérieures à 6 mm. De telles hauteurs permettent d'utiliser des canalisations de formation plus large, ce qui minimise alors l'interaction entre les fibres et les parois de la canalisation. D'autres modes d'exécution, décrits dans la suite, illustrent d'autres moyens de minimisation de cette interaction. Des caractéristiques supplémentaires de l'invention sont illustrés à la figure 2. Comme à la figure 1, des feuilles de pulpe 14 sont amenées radialement au cylindre d'effilochage 10 comportant des dents 12 au moyen des rouleaux 16. Cependant, comme le montre la figure 2 le plan des feuilles de pulpe amenées au cylindre d'effilochage n'est pas parallèle à la grille mobile 20 et, par conséquent, le plan tangent aux dents d'effilochage à leur point de contact avec les feuilles de pulpe est incliné par rapport à la perpendiculaire à la grille mobile. Ainsi, selon les explications ci-dessus, la position de la canalisation de formation est telle que son axe longitudinal est également incliné par rapport à la perpendiculaire à la grille mobile ; l'angle d'inclinaison est sensiblement égal à celui du plan tangent aux dents au point de contact avec la feuille de pulpe. L'utilisation d'une canalisation de formation inclinée comme le montre la figure 2 est particulièrement utile lorsqu'on utilise des vitesses d'effilochage élevées et que la grille 20 se déplace à grande vitesse. Les fibres qui heurtent la grille en provenant d'une canalisation de formation inclinée ont une composante de vitesse dans la direction du mouvement de la grille et, par conséquent, la rupture des fibres est minimisée. Une autre caractéristique de l'invention est aussi représentée à la figure 2. Elle implique l'introduction de l'air de traitement par la canalisation 24 en un point 32 proche de l'entrée de la canalisation de formation 18. Dans ce mode d'exécution, la paroi amont 33 de la canalisation de formation est commune avec la canalisation d'air de traitement. Un agencement tel que celui qui est représenté est particuliè- rement approprié, lorsque le cylindre effilocheur doit tourner à de grandes vitesses et/ou lorsqu'on utilise de grandes hauteurs de dents. Dans ces circonstances, l'effet de pompage du cylindre rotatif tend à faire passer de l'air et des fibres de la canalisation de formation au bottier du cylindre effilocheur. Cela peut produire la formation d'amas de fibres dans le bottier et le transport de ces amas sur les dents d'effilochage et à travers la canalisation. En introduisant l'air de traitement près de l'entrée de la canalisation de formation, on peut contrecarrer l'effet de pompage du cylindre et empcher la circulation des fibres autour du bottier. De plus, dans une telle position, l'air de traitement sert à détacher des dents d'effilochage les fibres qui y adhèrent. On peut établir, par simple expérimentation, la vitesse d'écoulement de l'air de traitement à obtenir dans les conditions de fonctionnement désirées. De plus on peut déterminer visuelle ment la vitesse d'écoulement appropriée en formant une fentre (non représentée) dans le bottier, de façon à pouvoir observer l'intérieur de la canalisation de formation. Dans ce cas, la vitesse d'écoulement est réglée, de façon que les fibres ne s'amassent pas sur l'ajutage 35 de la paroi de canalisation de formation 330 Il y a lieu de noter que l'on peut aussi placer l'entrée de la canalisation d'air de traitement 24 dans le passage 25 à une certaine distance de la communication de la canalisation de formation avec le passage (comme à la figure 1), pour empcher les fibres et l'air de traitement d'tre aspirés dans le passage à partir de la canalisation de formation. On préfère cependant placer la canalisation d'air de traitement contre la canalisation de formation (comme à la figure 2). Cela permet d'utiliser une pression d'air moins forte, du fait que le mode d'exécution de la figure 1 doit venir à bout de l'effet de pompage dans la portion du passage allant de l'entrée de la canalisation de formation au point où est admis l'air de traitement. Le positionnement de l'entrée de l'air de traitement au voisinage de la canalisation, comme à la figure 2, a pour autre avantage que le guidage de l'air de traitement en direction transversale-est accru. Ainsi, alors que le mode d'exécution de la figure 1 peut assurer l'uniformité de la pression d'air sur la largeur de la machine, l'air fourni doit vaincre l'effet de pompage dQ au cylindre effilocheur rotatif, effet de pompage qui peut tre variable. En conséquence, l'application de ce mode d'exécution demande plus de pression qu'il n'en faut théoriquement pour fournir un facteur de sécurité assurant que l'air de traitement et les fibres sur toute la largeur ne puissent pénétrer dans le passage 25. Cela peut entraîner des zones localisées à pression d'air excessive, ce qui produit une turbulence de l'air indésirable dans la canalisation de formation, ayant pour effet possible de perturber l'uniformité du transport des fibres à la surface collectrice foraminée. Le positionnement de la canalisation d'air de traite ment aussi près de la canalisation de formation que possible, comme /dans le mode d'exécution de la figure 2, supprime ces problè mes potentiels. L'air est amené là où il est nécessaire, et il peut tre fourni à un débit et sous une pression suffisants pour empcher l'air de traitement et les fibres de pénétrer dans le passage 250 Il nty a pas besoin de fournir de l'air en en excès pour combattre l'effet de pompage produit par le cylindre effilocheur depuis l'entrée du passage 25 à la cana lisation de formation a ! entrée de la canalisation d'air de traitement, du fait que cette distance est minimale dans le mode d'exécution de la figure 2. Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit des moyens pour garantir que la pression de l'air pénétrant dans le passage 25 est sensiblement uniforme dans la direction de la largeur. A cette fin, et comme le montre la figure 2, la canalisation d'air de traitement 24 a une dimension beaucoup plus grande que l'entrée de la canalisation dans le passage (représentée au point 32). La canalisation d'air de traitement 24 doit tre d'une dimension suffisamment supérieure à celle de l'entrée de la canalisation, pour qu'il se produise moins d'environ 1 ou 2% de variation de pression sur la largeur, de préférence moins de 1% On peut le faire en donnant à la canalisation une largeur 10 fois supérieure à celle de l'entrée dans le passage 25. Des variations d'environ 3 à 4% commencent à perturber l'uniformité désirée de la nappe formée. Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit des moyens pour fournir de l'air supplémentaire à la canalisation de formation. Il est particulièrement désirable d'utiliser de l'air d'appoint à des vitesses d'effilochage élevées. Avec des vitesses d'effilochage élevées et les concentrations de fibres élevées associées dans la canalisation de formation, il tend à se produire davantage de flocage par des mécanismes tels que l'entrelacement mécanique et l'attrac- tion des fibres due à la charge statique. En utilisant de l'air d'appoint, on peut utiliser une canalisation plus large, de sorte que la concentration en fibres diminue par le mélange ménagé des deux courants d'air à leurs frontières adjacentes et il en résulte un degré de séparation des fibres supérieur et moins d'interaction entre les fibres, ce qui est désirable. A cette fin et comme le montre la figure 2, l'air d'appoint est introduit dans la canalisation de formation 18 par une canalisation d'air d'appoint 34 communiquant avec la canalisation de formation au voisinage de l'entrée des fibres séparées et de l'air de traitement dans la canalisation de formation. La vitesse et la direction de !'air supplémentaire doivent tre sensiblement identiques à la vitesse et à la direction de llair de traitement et des fibres, de façon à éviter la turbulence ou un mélange sévère qui produirait un flocage des fibres. La paroi intérieure 37 de la canalisation d'air supplémentaire 34 a des contours assurant un écoulement régulier et elle se termine au point 39 où se rejoignent l'air d'appoint et l'air de traitement. L'utilisation d'air d'appoint permet à la canalisation de formation d'avoir une largeur pouvant atteindre environ 4 fois la hauteur des dents d'effilochage. Ainsi, pour des hauteurs de dents d'effilochage de 6 mm, la largeur de la canalisation peut tre dtenviron 24 mm. La source d'air peut tre toute source utilisée classiquement comme, par exemple, un ventilateur 41, la seule condition étant que la capacité soit suffisante pour produire la vitesse de l'air requise. Les figures 3 et 4 représentent d'autres modes d'exécution de l'invention Comme le montrent ces figures, les feuilles de pulpe 14 sont amenées en spirale au cylindre effilocheur 10 et non radialement comme dans les figures 1 et 2. Les différents aspects et avantages de l'amenée de la pulpe en spirale sont exposés en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3. 606. 175. BriNvement, l'amenée en spirale permet d'obtenir des vitesses d'effilochage élevées sans rupture, roussissement ou combustion des fibres. En se référant aux figures 3 et 4, cet effilochage en spirale a lieu au moyen d'un guide d'amenée de feuille de pulpe 36 dont la géométrie est décrite dans le brevet précité, qui guide en spirale les feuilles de pulpe 14, pour les amener en contact avec les dents d'effilochage 12. A l'extrémité 38 du guide d'alimentation 36, il y a approximativement un jeu nul entre le guide et les dents d'effilochage. Comme le montrent les figures 3 et 4, lorsqu'on utilise une amenée en spirale, l'axe longitudinal de la canalisation de formation 18 est parallèle au plan tangent aux dents d'effilochage au point de jeu sensiblement nul entre les dents et le guide. Bien que l'effilochage des feuilles commence à l'entrée du guide d'alimentation, les fibres séparées ne quittent pas l'influence des dents, jusqu'à ce que le point de jeu sensiblement nul soit atteint. De plus, comme on l'a représenté, on peut utiliser avantageusement, avec une amenée de pulpe en spirale, une canalisation de formation inclinée, une alimentation d'air d'appoint et un positionnement approprié de l'entrée de l'air de traitement. Ainsi, comme on l'a décrit plus haut, l'appareil représenté peut tre utilisé pour former des nappes uniformes, pratiquement dépourvues de flocage des fibres. Les nappes ainsi formées peuvent tre de tout poids désiré, d'une couche de fibres pratiquement unique à des couches épaisses. Comme exemple non limitatif, on peut utiliser l'appareil représenté à la figure 1, où le cylindre effilocheur a 30cm de diamètre, 32,5 cm de long et des dents d'une hauteur de 9.5 mm, pour effilocher une combinaison de quatre feuilles. dj pulpe de bois, dont chacune a 0,30 mm d'épaisseur, avec un grammage de 120 g/m. Lorsqu'on procède ainsi, il est utile d'appliquer une vitesse de 2. 438 m/mn (vitesse des dents) et une largeur de canalisation de formation de 12,7 mma REVENDICATIONS 1. Appareil de formation d'une nappe déposée par air, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif effilocheur rotatif sur lequel se trouvent des dents pour séparer une feuille de fibres tassée en fibres individuelles, un boîtier contenant le dispositif effilocheur et présentant un passage entre lui-mme et le dispositif effilocheur, une surface foraminée mobile destinée à recueillir les fibres pour former une nappe sur elle, une canalisation de formation placée entre le dispositif effilocheur et la surface mobile, par laquelle les fibres séparées qui quittent le dispositif effilocheur sont amenées à la surface mobile et communiquant avec le passage, un dispositif d'aspiration disposé au-dessous de la surface foraminée pour contribuer au rassemblement des fibres sur la surface, la rotation du dispositif effilocheur produisant un effet de pompage dans le passage pour fournir de l'air de traitement mobile pour amener les fibres séparées à travers la canalisation de formation à la surface collectrice, 1'effet de pompage ayant tendance à faire entrer une partie de l'air de traitement dans le passage, la canalisation de formation comportant une zonelimitée par laquelle les fibres séparées et l'air de traitement sont amenés à la surface collectrice, la largeur de la canalisation de formation étant au moins sensiblement égale à la hauteur des dents du dispositif effilocheur, une canalisation d'air de traitement communiquant avec le passage et des moyens pour envoyer de l'air à la canalisation d'air de traitement, sous une pression et à une vitesse suffisantes pour empcher pratiquement l'air de traitement se trouvant dans la canalisation de formation de pénétrer dans le passage. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la canalisation de formation et la canalisation d'air de traitement comportent une paroi commune, et en ce que la a canalisation d'air de traitement est placée de façon à faire communiquer l'air de traitement avec le passage au voisinage du point où la canalisation de formation communique avec le passage. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe longitudinal de la canali sation de formation est inclinée par rapport à la perpendiculaire à la surface foraminée. 4.--Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une canalisation d'air d'appoint communiquant avec la canalisation de formation et placée de façon à laisser l'air pénétrer dans la canalisation de formation en un point voisin de l'entrée des fibres séparées dans la canalisation de formation et dans la mme direction que l'air de traitement, la largeur délia canalisation de formation pouvant tre égale au maximum à quatre fois la hauteur des dents du dispositif effilocheur, et des moyens pour envoyer de l'air dans la cana lisation d'air d'appoint, pour assurer l'entrée de l'air d'ap- point dans la canalisation de formation pratiquement à la mme vitesse que 1'air de traitement. 5.-Procédé de fabrication d'une nappe de fibres individuelles, caractérisé en ce que l'on effiloche, au moyen de dents d'effilochage, une feuille fibreuse tassée en fibres individuelles, on amène les fibres séparées dans un milieu gazeux à une surface de support et on rassemble les fibres sur la surface sous la forme d'une nappe, les fibres étant amenées à la surface de support par un passage à air ayant une largeur sensiblement égale à la hauteur des dents d'effilochage, à peu près à la vitesse à laquelle elles sont retirées de la feuille tassée.