Brevet FR2337227A1 — publié le 19770729

La présente invention concerne la production des materiaux fibreux en feuilles tels que papier, carton, matériaux non tissés, et,plus précisément, un procédé de leur fabricarion. On connaft la fabrication des matériaux fibreux par un procédé aérodynamique qui consiste à soumettre une matière première fibreuse,ayant une humidité absolue de 5 à 100% et plus par rapport à la masse des fibres absolument sèches, ce qui, étant calculé en fonction de la concentration des fibres en pate, constitue 95 å 50% et moins, a une dispersion préalable pour obtenir des fibres séparées que l'on introduit dans un jet d'air pour préparer un mélange air-matière sous forme d'un courant dirigé que l'on répand sur une toile mobile deune chambre de formage. Ensuite, on réalise la répartition des fibres sur la toile en pulvérisant mécaniquement le mélange. La formation d'un matériau fibreux sur la toile mobile s'effectue par dépôt des fibres fournies par le mélange air-matiere sous l'effet de la difference des pressions au-dessus et au-dessous de la toile. Après la formation d'une couche fibreuse uniforme du matériau sur la toile mobile, on la comprime mécaniquement. Ce matériau comprimé est soumis au séchage et finissage. A cause d'une haute concentration de la matière première fibreuse de départ (95 à 50%), on n'arrive pas à assurer par ce procédé la formation d'une quantité de vapeur nécessaire a la dispersion des matons de fibres feutrées pendant le transport du mélange air-matière vers la chambre de formage. Par conséquent, le procédé décrit ci-dessus n'assure pas des bonnes dispersion et répartition des fibres dans le courant. Cet inconvénient influence, å son tour, la qualité du matériau fibreux fini, notamment la répartition insuffisamment uniforme des fibres dans celui-ci, ce qui réduit sa résistance a la rupture. Cela conditionne une basse vitesse de la formation du matériau et un faible rendement des équipements ainsi que l'assortissement limité des produits fabriqués Ce procédé permet de fabriquer seulement le carton. On a essayé d'éliminer ces inconvénients. On a créé un procédé améliorant le degré de l'uniformité de la répartition des fibres, dans le matériau en feuilles fabriqué, et augmentant sa résistance à la rupture. A titre de la matière première, on utilise la pAte de bois que l'on soumet au traitement mécanique et thermique à une température de 100 C et plus jusqu'à l'humidité de 30% et plus (la concentration des fibres dans la pate étant de 70% et moins). La pate ayant l'humidité indiquée est répartie dans un courant de gaz en formant un mélange air-matière qui est dirigé dans une chambre de formage et où se produit la formation d'une manière analogue au procédé décrit ci-dessus. On pense que, dans le-procédé décrit ci-dessus, le traitement thermique de la matière première fibreuse égalise la variation d'humidité des fibres dans la chambre de formage, ce qui conduit ensuite à une répartition plus uniforme des fibres dans la chambre et dans le matériau fibreux en feuilles fabriqué. Cela améliore, à son tour dans une certaine mesure, la résistance du matériau à la rupture. Cependant, vu l'humidité relativement faible de la matière première fibreuse, ce procédé n'a pas permis d'obtenir un matériau fibreux possédant une haute résistance mécanique à la rupture avec une haute vitesse de formation. En outre, tous les deux procédés décrits ci-dessus sont assez compliqués puisqu'ils exigent, aux divers stades du procédé technologique, la réalisation des opérations successives séparées : dispersion des fibres, formation du mélange air-matière et répartition des fibres dans le mélange air-matière. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients cités. L'invention est basée sur le problème de la création d'un procédé de fabrication d'un matériau fibreux en feuilles avec l'utilise sation d'une telle matière première qui, grace à sa préparation et aux opérations technologiques successives dans une chambre de formage, permettrait d'obtenir une haute vitesse de formation et une gamme étendue des matériaux possédant une haute résistance à la rupture, tout en étant peu croûteux. Le problème est résolu du fait que, lors de la fabrication d'un matériau fibreux en feuilles à partir d'une matière première humide par voie de sa dispersion, de la formation d'un mélange air-matière sous forme d'un courant dirigé dans une chambre de formage, de la réparation des fibres dans la chambre et de la formation du matériau en feuilles sur une toile mobile de la chambre de formage par dépôt des fibres fournies par le mélange air-matière dû à la différence des pressions au-dessus et au-dessous de la toile avec une compression mécanique ultérieure, un séchage et un finissage, on utilise selon l'invention, à titre de la matière fibreuse humide, une suspension du matériau fibreux ayant une concentration des fibres en suspension de 5 à 30% en poids, portée avant dispersion à une température de 102 à 145"C sous une pression absolue de 1,1 à 4,0 kgf/cm et amenée ensuite dans la chambre de formage où la pression est abaissée brusquement dans le courant pendant 10-1 à 10-3 s jusqu'à 0,8 à 1,0 kgf/cm2 de pression absolue, gracie à quoi on obtient simultanément la dispersion des fibres dans un milieu air-vapeur avec la -formation du mélange air-matière et la répartition uniforme des fibres dans ce mélange. L'essence de l'invention réside dans ce qui suit. L'utilisation de la suspension du matériau fibreux, ayant la concentration des fibres en suspension de 5 à 30%, assure la quaniité d'humidité dans les feuilles du matériau formé qui est nécessaire à former au cours de son séchage des liaisons d'hydrogène qui contribuent à l'augmentation de la résistance du matériau fibreux à la rupture. L'obtention d'une haute résistance de matériau fibreux fabriqué permet d'exclure la nécessité d'utilisation de matières liantes, autant les matériaux synthétiques que certains liants naturels : caséine, amidon et autres, gracie à quoi il devient possible de réduire le prix de la production finie. Le chauffage de la suspens ion du matériau fibreux, ayant la concentration des fibres en suspension de 5 à 30% en poids, jusqu'à une température de 102 à 145"C, permet de créer dans cette dernière une pression de 1,1 à 4,0 kgf/cm de pression absolue. Cette pression est suffisante pour véhiculer la pate fibreuse vers la chambre de formage. Lorsqu'on abaisse brusquement la pression de 1,1 à 4,0 kgffcm jusqu'à 0,8 à 1,0 kgf/cm de pression absolue, la surface active des fibres augmente et, de ce fait, la formation du matériau devient plus rapide. Dans ce cas, il se produit dans la chambre de formage une détente brusque de vapeur dans la suspension fibreuse provoquant la dispersion des matons de la suspension en fibres séparées et la répartition uniforme de ces dernières dans le volume de la chambre de formage avec la formation simultanée du mélange air-matière. Tout cela offre la possibilité de faire coïncider les opérations : dispersion du matériau fibreux en fibres sépares, formation du mélange air-matière et répartition uniforme des fibres dans la chambre La coSncidence de ces opérations au stade de formation du matériau permet de simplifier sensiblement le procédé technologique de la fabrication du matériau fibreux et d'assurer une régulation efficace des paramètres du procédé. Pour mieux expliquer l'essence de l'invention, on donnera des exemples concrets de la réalisation du procédé proposé. EXEMPLE 1 Pour fabriquer du carton, une sus pension fibreuse de cellulose blanchie au sulfite, d'une concentration de 5% et degré de raffinage de 900, suivant la méthode Schopper-Riègler, a été chauffée par la vapeur à la température de 142"C sous 4 kgf/cm de pression absolue jusqu'à obtenir l'état d'équilibre de l'humidité entre la suspension fibreuse et la vapeur dans l'espace clos de la chambre de chauffage. La suspens ion fibreuse chauffée a été amenée sous forme d'un courant dans la chambre de formageoùaeulieu un abaissement brusque de la pression de la vapeur de 4 kgf/cm2 de pression absolue jusqu'à 1 kgf/cm2 de pression absolue, à la suite de quoi la dispersion de la suspension fibreuse dans le milieu air-vapeur est produite, ainsi que la formation du mélange sir-matibs et la répartition uniforme des fibres dans ce dernier. Sur une toile mobile de formage, il se produisait un dépit des fibres à partir du mélange de la cellulose au sulfite sous l'effet de la différence des pressions créées audessus et au-dessous de la toile mobile, égale à 920 mm de colonne d'eau. La feuille formée humide de carton a été soumise au séchage par application contre une surface chauffée. Le carton possédait les propriétés physiques et mécaniques suivantes Masse de 1 m, g .............................. 240 Longueur de rupture, m ........................ 3500 Densité, g/cm .................................. 0,63 EXEMPLE 2 Pour la fabrication du carton, la suspension fibreuse des vieux papiers d'une concentration des fibres en suspension de 10% et du degré de raffinage de 450 suivant la méthode Schopper-Riègler a été chauffée par la vapeur ayant une température de 120 C sous une pression absolue de 2 kgf/cm2 jusqu'a obtenir l'état d'équilibre de l'humidité entre la suspension fibreuse et la vapeur dans l'espace clos de la chambre de chauffage.La suspension fibreuse chauffée a été amenée) également sous forme de courant, à la chambre de formage et on a effectué l'abaissement brusque de la pression de la vapeur de 2 kgf/cm2 de pression absolue à 1 kgf/cm2 de pression absolue. Ensuite, on a réalisé les memes opérations que celles de l'exemple 1. Le carton obtenu possédait les propriétés physiques et mécaniques suivantes Masse de îm2, g .......................... 170 Longueur de rupture, m .................... 2150 Densité, g/cm3 0,50 EXEMPLE 3 Pour la fabrication du papier d'emballage, la suspension fibreuse de la patte brune de bois, ayant une concentration des fibres en suspension de 18% et de degré de raffinage de 659 suivant la méthode Schopper Riègler, a été chauffée par vapeur d'une température de 1300C sous pression de 2,8 kgf/cm2 de pression absolue jusqu'à obtenir l'étant d'équilibre de l'humidité entre la suspension fibreuse et la vapeur dans l'espace clos de la chambre de chauffage.La suspension fibreuse chauffée a été amenée,égalemeoten forme de courant, dans la chambre de formage et on a effectué l'abaissement de la pression de 2,8 kgf/cm2 de pression absolue jusqu'à 1 kgf/cm2 de pression absolue. Ensuite, on a fait les memes opérations que celles citées dans l'exemple 1. Le papier d'emballage obtenu possédait les propriétés physiques et mécaniques suivantes Masse de lm2 Masse de 1 m , g ..................... 70 Longueur de rupture, m ..................... 3000 Densité, g/cm3 .... o, 48 EXEMPLE 4 Pour la fabrication du carton, la suspension fibreuse de la cellulose blanchie au sulfite, d'une concentration des fibres de 30% et du degré de raffinage de 90 suivant la méthode Schopper-Riègler, a été 2 chauffée par vapeur ayant une température de 142 C sous pression de 4 kgf/cm de pression absolue jusqu'à obtenir l'état d'équilibre entre la suspension fibreuse et la vapeur dans l'espace clos de la chambre de chauffage.La suspens ion fibreuse chauffée a été amenée également sous forme de courant dans la chambre de formage et on a effectué l'abaissement brusque de la pression de 4 kgf/cm2 de pression absolue jusqu'S 1 kgf/cm2 de pression absolue. Ensuite, on a effectué les memes opérations que celles de l'exemple 1. Le carton possédait les propriétés physiques et mécaniques suivantes Masse de Masse de 1 m2, g g ............................ 230 Longueur de rupture, m ...................... 2800 Densité, g/cm3............................... 0,65 Les exemples décrits ci-dessus d'obtention des matériaux fibreux en feuilles, à partir des matières premières différentes, font voir qu'un produit fini possède une résistance assez haute à la rupture permettant de réaliser le procédé de sa fabrication avec des vitesses des équipements supérieures à 100 m/mn. D'autre part, obtention dun matériau fibreux avec une telle résistance permet de renoncer à l'utilisation de substances liantes de prix élevé, ce qui réduit sensiblement le prix de revient du produit fabriqué. L'utilisation à titre de matière première de départ de diverses fibres de bois permet d'élargir sensiblement l'assortiment de la production fabriquée. REVENDICATION Procédé de fabrication d'un matériau fibreux en feuilles, à partir d'une matière fibreuse humide par voie de sa dispersion, de formation d'un mélange air-matière sous forme d'un courant amené dans la chambre de formage, de répartition des fibres dans la chambre et de formation du matériau en feuilles sur une toile mobile de chambre de formage par dépit des fibres du mélange air-matière, lors d'une différence de pressions au-dessus et au-dessous de la toile, suivie d'un compactage, d'un séchage et d'un finissage, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'à titre de la matière fibreuse humide on utilise une suspension du matériau fibreux ayant une concentration des fibres en suspension de 5 à 30% en poids, que l'on chauffe avant la dispersion jusqu'à 102 à 1450C sous pression de 1,1 à 4,0 kgf/cm2 de pression absolue et ensuite que l'on envoie dans la chambre de formage où l'on abaisse brusquement la pression dans le courant durant 10'1 à 10'3 s jusqu'à 0,8 à 1,0 kgf/cm2 de pression absolue, gracie à quoi on obtient simultanément la dispersion des fibres dans le milieu formé air-vapeur avec l'obtention du mélange air-matière et la répartition uniforme des fibres dans ce mélange.