Brevet FR2287550A1 — publié le 19760507

L'invention concerne un procédé pour le traitement de matériaux fibreux durant la formation à sec d'une couche de fibres sur une surface de formation, ainsi que le produit obtenu suivant ce procédé. Dans un procédé classique pour la formation à sec d'une bande fibreuse, un matériau brut fibreux sec, par exemple de la cellulose de bois, qui a été défibré dans un broyeur à percussion pour former des fibres discrètes, est entraidé dans un courant d'air de transport en direction d'un distributeur à partir duquel il est étalé, par le courant d'air de transport, sur une surface ou ruban de formation perforé, un dispositif d'aspiration exerçant une succion sur la face inférieure du ruban, immédiatement au dessous du distributeúr, pour favoriser la formation de la bande fibreuse. Si l'on souhaite fabriquer du papier ou du carton à plusieurs épaisseurs ou multicouche suivant le procédé ci-dessus, il est commode de prévoir plusieurs distributeurs, respectivement associés à un dispositif d'aspiration, espacés l'un derrière l'autre le long du ruban de formation. Par conséquent, des épaisseurs successives sont étalées les unes sur les autres. De façon classique, chaque distributeur est alimenté en fibres à partir d'un broyeur à percussion associé à ce distributeur. Le procédé et le dispositif décrits ci-dessus en se référant à la formation en plusieurs épaisseurs d'un papier ou carton formé à sec seront tous deux désignés ci-après par l'appellation " du type décrit", Suivant une caractéristique de l'invention, dans un procédé du type décrit on prévoit de fabriquer une bande fibreuse formée à sec, consolidée et à plusieurs épaisseurs ou couches, à savoir au moins trois, grâce au fait que l'on imprigne une couche extérieure d'un agent de renforcement, et que l'on imprègne une couche intermédiaire d'un premier agent d'apprêt la rendant relativement imperméable vis-à-vis de l'agent de renforcement imprégnant la couche extérieure. De préférence, le premier agent d'apprit est ajouté à lten- semble des fibres constituant l'épaisseur ou couche intermédiaire au niveau d'un broyeur à percussion associé au poste de formation de la couche intermédiaire. La bande à plusieurs épaisseurs peut être consolidée par un pressage à chaud sous atmosphère humide. Lorsque la bande a été consolidée, elle peut encore être traitée en lui appliquant un second agent d'apprit lorsqu'elle est sèche ou sensiblement sèche pour lui donner une teneur en humidité souhaitée, et en moulant à chaud une surface de la bande humide imprégnée d'apprêt. Lorsque ce procédé est utilisé pour fabriquer du carton à plusieurs épaisseurs amour des boxes pliantes l'agent de renforcement peut être de l'amidon et le premier agent dlapprêt peut être à base de cire et de colophane0 le second agent d'apprêt est de préférence choisi parmi le groupe comportant l'amidon, la gélatine, les composés latex, l'acétate de polyvinyle ou des combinaisons de ces produits, avec ou sans matière minérale comme l'argile. le second agent d'apprêt peut être appliqué sur un ou sur les deux cotés de la bande. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on réalise une bande fibreuse formée à sec, consolidée et à plusieurs épais- seurs, comportant deux épaisseurs ou couches extérieures imprégnées d'un agent de renforcement, et une épaisseur ou couche intermédiaire imprégnée d'un agent la rendant relativement imperméable vis-à-vis de l'agent de renforcement imprégnant les couches extérieures. L'agent de renforcement peut être de l'amidon et l'agent imprégnant la couche intermédiaire peut être un apprêt à base de cire et de colophane. La différence entre les teneurs en amidon des différentes couches, associée à d'autres ingrédients, assure que le degré de consolidation de la couche intérieure-peut entre réduit par rapport à celui des couches extérieures. Cette différence ainsi que les teneurs en amidon et l'alimentation en fibres différentes concentrent la rigidité au niveau de la surface et améliore la séparation des feuilles constituant les couches extérieures et intérieures du carton, pour faciliter le pliage sans cassure. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel La figure 1 est un schéma d'une machine pour former une bande à plusieurs épaisseurs en matériau fibreux, suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale d 'un produit suivant l'invention, dans une phase intermédiaire de sa fabrication. La figure 3 est une vue en coupe transversale du produit suivant l'invention, dans sa forme finale. La figure 4 représente une variante de la machine représentée dans la figure 1. La figure 1 représente une machine pour fabriquer un carton à plusieurs épaisseurs à partir de fibres étalées à sec. Cette machine comporte un ruban perforé sans fin 9 en matière plastique sur lequel sont étendues des fibres sèches provenant d'une succession de tatas distributrices 10, 11, 12, 13 espacées le long du ruban. Des dispositifs à vide ou d'aspiration 14 sont disposés sous le ruban 9, au-dessous de chaque tête distributrice, maintenant ainsi les fibres sur le ruban.Ainsi, chaque tête distributrice forme une épaisseur ou couche du carton final, les têtes 10 et 13 formant les couches extérieures tandis que les têtes 11 et 12 forment les couches intérieures0 Chaque tête distributrice 10, 11, 12, 13 est respectivement alimentée en fibres fragmentées, ou en un mélange de fibres fragmentées et d'autres substances, à partir des broyeurs à percussion 15, 16, 17, 18. Les broyeurs à percussion 15 et 18 reçoivent respectivement de la pite de bois sèche en provenance des rouleaux 19, 20. Environ en en poids de "Viscosol" sec, un amidon sec, est ajouté à la pate de bois dans le broyeur à percussion 18, à partir d'une source d'amidon 21. De la pite de bois d'oeuvre pré-concassée est respectivement introduite dans les broyeurs à percussion 16 et 17, à partir des réservoirs 22, 23 et, avant de pénétrer dans les broyeurs à percussion, est arrosée d'un apprêt à base de cire et de colophane résistant à l'eau , provenant respectivement des pulvérisateurs 26, 27. 10% eh poids d'amidon sec "Viscosol" est aussi ajouté à la pâte de bois dans les broyeurs à percussion 16 et 17, à partir des sources d'amidon 24, 25. Par conséquent, les couches intérieures déposées par les t'eues distributrices 1l et 12 résisteront à l'eau en raison de lXapprêt à base de cire et de colophane résistant à l'eau qu'elles contiennent. La bande à plusieurs épaisseurs formée à sec 8 qui en résulte est alors humidifiée, par un pulvérisateur d'eau 28, sur sa couche supérieure (c'est-à-dire celle déposée par le distributeur 13) pour obtenir une teneur en humidité d'environ 35% en poids. La bande humide est consolidée par un passage sur la surface d'un cylindre 29 chauffé à la vapeur, à une température de 110 C, en étant pressée en contact avec cette surface sur un quart de sa périphérie par des rouleaux de pression 30, avec des pressions de serrage comprises entre 17,85 kg/cm et 44,65 kg/cm. Lorsqu'elle quitte le cylindre 29 la bande 8 est humidifiée sur sa face inférieure ( c'est-à-dire la couche déposée par le distributeur 10), par un pulvérisateur d'eau 31, à l'aide d'une solution à 5-lONo d'amidon t'Viscosol". La bande humidifiée possède une teneur en humidité de 15-20Xio en poids. La bande passe à travers une zone de serrage 32 définie par un rouleau chauffé à la vapeur à 110 C et un rouleau de pression appliqué avec une pression comprise entre 3,57 kg/cm et 17,85 kg/cm pour consolider la face in- férieure ou couche arrière.La bande passe alors autour d'unrou- leau de séchage 33 à 110 C. La bande sèche, contenant 6-8HJ en poids d'humidité passe alors entre des rouleaux de pression d'apprêtage 34 avec une pression comprise entre 8,93 kg/cm et 44,65 kg/cm. Une solution comportant par exemple 80% d'amidon "Viscosol" et 20% d'acétate de polyvinyle est ajoutée au niveau du pressage, par des ajutages 38.La bande pressée qui est collée ou apprêtée est soumise à un pressage ou moulage à chaud sous atmosphère humide en la faisant passer autour dtun cylindre 35 chauffé à la vapeur à une température de 1100 C, en la maintenant en contact avec- ce cylindre à l'aide d'un rouleau de pression en caoutchouc 36, avec une pression de serrage comprise entre 3,57 kg/cm et 8,93 kg/cm. Ceci a pour effet de lisser et de consolider la surface supérieure du carton. Une opération similaire de pressage à chaud sous atmosphère humide peut être effectuée sur la face opposée à l'aide d'un autre cylindre chauffé et d'un autre rouleau de pression. La bande passe sur des dispositifs de revttement et de finition dési gnés dans leur ensemble par la référence 37. L'agent d'apprêt ajouté à la bande 8 par les ajutages 38 contient de l'eau, et la quantité d'agent utilise est contrôlée de façon à assurer que la bande apprêtée qui quitte les rouleaux de pression d'appr8tage 74 possède une teneur en humidité totale comprise entre 15 et 5 c en poids, de préférence 25 en poids. Ude variante du procédé de traitement de la bande apprêtée humide une fois qu'elle a quitté les rouleaux de pression d'apprê- tage 34 va maintenant dtre décrite en se référant à la figure 4. La bande apprêtée humide, une fois qu'elle a quitté les rouleaux de pression d'apprêtage 34, passe autour d'un autre rouleau de guidage 46 et est moulée ou pressée à chaud par passage à travers une zone de serrage formée par un rouleau chauffé de grandes dimensions 45 qui coopère avec un rouleau de pression 47 autour duquel est passée une courroie 7. La bande moulée passe alors à travers le reste de la section de finition, qui peut comprendre des rouleaux de revêtement et de calendrage, avant d'être enroulées en tant que carton fini, sur un tambour d'alimentation. D'autres agents d'apprêt sous forme liquide sont constitués par de la gélatine, des composés latex, de l'acétate de polyvinyle ou des combinaisons de ces substances, avec ou sans matière minérale tel que l'argile. L'agent d'apprêt peut être appliqué de n1 importe quelle manière appropriée. Au lieu de l'appliquer sur les deux faces de la bande on peut ne l'appliquer que sur une seule. Dans cet exemple la qualité de la bande est comprise entre 50 et 500 glu2, et cette bande est entraînée entre les rouleaux de pression d'apprêtage et les rouleaux de moulage à chaud avec une vitesse de 60,96 m par minute. Le rouleau 45 est chauffé à la vapeur pour obtenir une température superficielle comprise entre 930C et 2040C. La pression de serrage entre les rouleaux de moulage 45, 47 est comprise entre 8,93 kg/cm et 44,65 kg/cm. Le rouleau 45 possède une surface lisse ou à dessins suivant la finition de surface nécessaire de la bande. Le rouleau 45 agit sur la surface supérieure de la bande, c'est-à-dire la surface ne portant pas la marque des fils de formation ou une marque semblable. Dans une variante de l'invention, la bande quittant les rou leaux de moulage 45, 47 est de nouveau moulée à chaud mais cette fois le rouleau chauffé de grandes dimensions d'un autre groupe de rouleaux de moulage agit sur l'autre face, à savoir la face marquée par les fils, de la bande . Si la bande quittant les rouleaux de moulage 45, 47 ne contient pas une humidité suffisante pour un autre moulage à chaud, on y ajoute de nouveau de l'apprêt pour obtenir la teneur en humidité nécessaire avant qu'elle traverse l'autre groupe de rouleaux de moulage. Le ré-apprêtage peut se faire sur les deux faces de la bande ou sur une seule si une seule est apprêtée. Lorsque le rouleau 45 possède une surface lisse, l'invention permet de donner à une ou aux deux faces de la bande une surface très lisse sur laquelle on peut ultérieurement effectuer une impression. Ainsi, l'exemple de la figure 4 fournit un procédé de traitement d'une bande de matériau fibreux fabriquée suivant une technique de formation à sec, dans lequel une fois que la bande a été formée, consolidée et séchée, elle est apprêtée pour obtenir une teneur en humidité d'environ 25% en poids, puis la bande humide apprêtée est moulée à chaud en la faisant passer dans une zone de serrage ou de pression formée par un rouleau chauffé coopérant avec un rouleau de pression. L'effet du pressage après l'apprêtage et du pressage à chaud des couches extérieures contenant de l'amidon est de raidir et de renforcer ces couches extérieures. La pénétration dans les couches intérieures est limitée en raison de l'apprêt hydrofuge se trouvant dans les couches intermédiaires. Les agents de renforcement ( par exemple l'amidon) sont ainsi concentrés dans les couches extérieures qui constituent les zones idéales pour améliorer la rigidité de la bande. Ainsi, l'apprêtage des couches intermédiaires empoche l'absorption des produits chimiques de renforcement, tel l'amidon, qui sont appliquée aux couches extérieures. La figure 2 représente une vue en coupe de la bande immédiatement après qu'elle soit passée sur le rouleau de séchage 33. Les couches intérieures 41, 42 contiennent un apprêt hydrofuge et les couches extérieures 40, 43 contiennent de l'amidon. Les deux faces ont été consolidées. La bande présente une rigidité de huit unités Kenley. Après le passage dans le dispositif de pressage et d'apprêtage 34,la rigidité de la bande devient égale à 12 unités Eenley. La figure 3 représente une vue en coupe de la bande après son passage dans le dispositif de pressage et d'apprêtage 34 et le cylindre 35 de pressage ( consolidation) à chaud sous atmosphère humide. Une rigidité et une résistance supplémentaires considérables ont été communiquées aux couches extérieures 40, 43 mais non aux couches intermédiaires 41, 42. Â titre d'exemple, la bande présénte une rigidité de 15 unités Eenley. Dans un exemple typique, la bande terminée comporte des couches de revêtement supérieure et inférieure constituées par une pâte chimique contenant 18% a' amidon "Viscosoln et 1% d'acétate de polyvinyle, et une ou plusieurs couches in termédiaires constituée(s) par une pâte mécanique contenant 8% d'amidon "Viscosol" et 3% d'apprêt. Chaque couche n1 est normalement pas homogène mais la concentration des additifs augmente en direc tion de la surface. L'utilisation de certains apprêts (par exemple à base de cire) dans les couches intermédiaires peut, en raison des apprêts euxmêmes et de leur action de résistance vis-à-vis de la pénétration des agents de renforcement, provoquer une réduction du degré de consolidation des couches intermédiaires par rapport aux couches extérieures. Des modifications du degré de consolidation peuvent aussi être dues à d'autres facteurs, par exemple la teneur en humidité et la chaleur. Ces différences, associées à une teneur différente en agents de renforcement dans les couches, forment une barrière entre les couches intérieures et extérieures. Cette barrière agit sur le degré de séparation des feuilles constituant les couches intérieures et extérieures lors d'un pliage, et améliore de ce fait la capacité de pliage de la bande. La résistance et la rigidité de la bande finale sont par conséquent concentrées dans les couches extérieures, et une barrière est créée entre les couches intermédiaires et les couches extérieures pour faciliter la séparation des couches lors du pliage du carton. Des variantes peuvent être introduites dans le procédé décrit ci-dessus. On peut réduire ou supprimer l'amidon ajouté à la pate pour les couches intermzdiaires. L'agent d'apprêtage pour les couches intermédiaires peut contenir un liant ou un agent de réticulation telles que des gommes ou des hémioelluloses. De l'amidon peut etre ajouté à la pite du premier distributeur 10, ou la quantité d'amidon ajoutée dans le distributeur 13 ou le pulvérisateur 31 ou au niveau du pulvérisateur 28 peut être modifiée. A la place de l'amidon on peut utiliser d'autres substances, par exemple des hémicelluloses ou de la carboxy-méthylcellulose pour modifier la bande de base afin de lui donner les caractéristiques souhaitées de rigidité/résistance/pliage. La pression de serrage et les températures des cylindres peuvent dtre modifiées pour s'adapter aux exigences individuelles de la bande. On peut utiliser différents types de pattes pour les différentes couches. L'invention peut être appliquée à une bande destinée à fournir du carton pour des emballages pliants, des cartons de moulage, un matériau cannelé ou du carton pour des conteneurs. -REVENDICÂT IONS 1.- Procédé pour la formation à sec d'une bande fibreuse consolidée comportant au moins trois épaisseurs, ou couches, suivant lequel un matériau fibreux brut, qui a été défibré dans un broyeur à percussion pour former des fibres discrètes, est entraîné dans un courant d'air de transport en direction d'un distributeur à partir duquel il est étalé, par le courant d'air de transport, sur une surface ou ruban perforé de formation, un dispositif d'aspiration exerçant une succession sur la face inférieure du ruban, immédiatement au-dessous du distributeur, pour favoriser la formation de la bande fibreuse, caractérisé en ce qu'il consiste à imprégner une couche extérieure par un agent de renforcement, et à imprégner une couche intermédiaire par un premier agent d'apprêt la rendant relativement imperméable à l'agent de renforcement de la couche extérieure. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier agent d'apprêt est ajouté à l'ensemble des fibres constituant la couche intermédiaire au niveau du broyeur à percussion associé à la formation de la couche intermédiaire. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de renforcement est ajouté à l'ensemble des fibres cons tituant la couche extérieure au niveau du broyeur à percussion associé à la formation de la couche extérieure. 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de renforcement est appliqué à la couche extérieure lorsqu'elle est étalée, et que la bande est ensuite passée dans un dispositif de pression dlapprêtage. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bande multicouche est consolidée par un pressage à chaud en atmosphère humide. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la bande consolidée est en outre traitée en appliquant un second agent d'apprit à cette bande lorsqu'elle est sèche ou seasiblement sèche, pour donner une teneur en humidité souhaitée à cette bande, et qu'une surface de la bande humide apprêtée est moulée à chaud. 7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le moulage à chaud est effectué en faisant passer la bande dans une zone de serrage formée entre un rouleau chauffé et un rouleau de pression. 8.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la consolidation consiste à vaporiser la bande avec de l'eau pour obtenir une teneur en humidité d'environ 35% en poids, à faire passer la bande sur la surface d'un cylindre chauffé à la vapeur à une température d'environ 1100C, et à presser la bande en contact avec ce cylindre à l'aide de rouleaux de pression, sous des pressions comprises entre 17,85 kg/cm et 44,65 kg/cm. 9.- Procédé suivant l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la teneur en humidité est comprise entre 15 et 300 en poids et que le moulage à chaud est effectué à une température d'environ 1100C et sous une pression comprise entre 3,57 et 8,93 kg/cm. 10.- Procédé suivant la revendication 1 pour la fabrication d'un carton d'emballage pliable, caractérisé en ce que l'agent de renforcement est de l'amidon et que le premier agent d'apprêt est un apprêt à base de cire et de colophane. 11.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le second agent d'apprêt est choisi parmi le groupe constitué par l'amidon, la gélatine, les composés latex, l'acétate de polyvinyle ou des combinaisons de ces substances. 12.- Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'on ajoute de l'argile au second agent d'apprêt. 13.- Bande fibreuse multicouche consolidée, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux couches extérieures imprégnées d'un agent de renforcement, et au moins une couche intermédiaire imprégnée d'un agent qui la rend relativement imperméable à l'agent de renforcement des couches extérieures. 14.- Bande fibreuse suivant la revendication 13, caractérisée en ce que l'agent de renforcement est de l'amidon, et que l'agent d'imprégnation de la couche intermédiaire est un apprit à base de cire et de colophane.