Brevet FR2522031A1 — publié le 19830826

La présente invention est relative à la fabrica- tion du papier et elle concerne plus particulièrement un procédé nouveau et perfectionné pour fabriquer un papier - à plusieurs couches, de qualité élevée, d'une façon écono- mique et efficace. Il a été proposé jusqu'à présent de fabriquer du papier à plusieurs couches en déchargeant sur unie toile de formage des jets multiples de pâte à papier à partir de l'ouverture de règle d'une caisse à pâte en tête de machi- che à plusieurs jets constituée essentiellement par plusieurs caisses à pâte empilées dans une enveloppe commune Les caisses à pâte-en tête de machine à plusieurs jets pour former plusieurs couches simultanément onttout d'abord été proposées dans le brevet Allemand NO 899 896 et il a été indiqué dans ce document que les vitesses desjets distincts; dans le jet multiple de pâte doivent être coordonnées pour éviter toute vitesse relative et ainsi tout mélange des pâtes lorsqu'elles sortent de l'ouverture de la caisse. Depuis ce temps les techniciens ont considéré cette condi- tion comme un impératif pour la pureté des couches. Le brevet Canadien NO 886 308 décrit une caisse à pâte'à plusieurs couches, en tête de machine, comprenant des parois supérieure et inférieure et des cloisons intermédiai- res formant des canaux séparés pour distribuer des pâtes différentes à des vitesses différentes d'une façon séquen- tielle à travers des ouvertures espacées de la caisse dans la direction de la machine jusqu'à un rouleau de tête massif ou à aspiration Ces machines dans lequelles des couches sont déposées séquentiellement sont limitées à de faibles vites- ses et ne sont pas appropriées pour la fabrication de papier de faible grammage tel que du papier mince ou mousseline. On a obtenu récemment une pureté de couche excep- tionnelle en empêchant les jets de pâte de se rejoindre après avoir quitté l'ouverture de règle de la caisse et sur une courte distance dans la direction de la z 8 ne de forma- ge en utilisant ce qu'on a appelé des "coins d'air" qui sont maintenus entre les jets lorsque ceux-ci quittent l'ou- verture de règle de la caisse Un procédé et un appareil très efficaces utilisant cette technologie du "coin d'air" sont décrits dans les brevets Canadiens NO 1 107 111 et 1.134 658. On a découvert que d'une façon surprenante si la -vitesse du jet le plus proche du rouleau lisse de formage dans une machine à former à rouleaux alimentée au moyen d' une caisse à pâte en tête à couches multiples, en parti- culier une caisse à pâte à couches multiples utilisant la technologie du "coin d'air" décrite dans les brevets préci- tés est maintenue légèrement plus élevée que la vitesse d'un jet de décharge adjacent, on peut obtenir un papier à couches multiples ayant une pureté de couche et une texture supérieures. Dans une caisse à pâte en tête de machine compor- tant des volets rigides de séparation articulés aux extré- mités amont de façon à pouvoir se déplacer librement, la différence nécessaire de vitesse entre les différents canaux peut être obtenue par une commande appropriée de la géomé- trie du canal ou des courants de pâte ou au moyen d'un ré- glage de l'extrémité aval d'une paroi externe de la caisse à p Itte pour commander l'ouverture de règle ou encore par un réglage approprié des courants de pâte dans les différents canaux Lorsque les volets séparateurs sont rigides et fixés mais montés pour un réglage de position autour de pivots amont, les rapports désirés de vitesse pour les jets peuvent de plus être établis par un réglage approprié des positions des volets. Dans un mode de réalisation préféré, la caisse à pâte en tête de machine comporte des volets de séparation qui sont fixés rigidement par leurs extrémités amont, et les rela- tions désirées de vitesse pour les jets peuvent être établies par un règlage d'une paroi supérieure ou inférieure de la caisse à pâte pour établir l'ouverture de règle totale, en commandant l'écoulement dans les différents canaux au moyen d'un règlage approprié de la géométrie des canaux ou par une combinaison de ces moyens. L'invention a par conséquent pour objet un procè- dé de fabrication de papier par distribution de pâte à pa- pier dans une gorge convergente ménagée entre deux toiles de formage poreuses, extraction de l'eau et formage de la pâte en faisant passer lesdites toiles de formage le long d'une surface lisse incurvée convexe d'un organe de support de toile avec la pâte entre elles, procèdé caractérisé en ce qu'on décharge dans ladite gorge au moins deux jets la- téralement coextensifs de pâte à papier sous la forme de lames suivant une disposition relative dans laquelle ces lames sont superposées et espacées, et dans des directions parallèles ou légèrement convergentes, de manière que les faces adjacentes des jets se rapprochent progressivement l'une de l'autre et se rejoignent pour former un jet stra- tifié lorsqu'elles se déplacent vers l'extrémité étroite de ladite gorge, et on règle la vitesse du jet le plus proche de la surface lisse convexe pour qu'elle soit supérieure à celle d'un jet adjacent. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va sui- vre, faite ne se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel: la Fig 1 est une vue schématique d'une boite à pâte en tête de machine, à plusieurs couches, adaptée pour la mise en oeuvre du procèdé suivant l'invention; la Fig 2 est une vue à plus grande échelle de 1 ' extrémité de sortie de la boite à pâte représentée à la Fig 1, montrant les jets de pâte et les "coins d'air" entre ceux-ci; la Fig 3 montre schématiquement une boite à pâte en tête de machine, à plusieurs couches dans la- quelle les différences de vitesse dans les différents canaux peuvent être produites par une modification des conver- gences des canaux. On a représenté à la Fig l une boite à pâte 10 du type à couches multiples et à "coins d'air", du type décrit dans le brevet Canadien précité NO 1 134 658 pour décharger une pluralité de jets 11 de pâte de fabrication de papier sur une surface de formage 12 Les jets 11 sont déchargés dansune gorge 13 qui est délimitéepar des toiles métalliques sans fin externe et interne 14 et 15, ou autres tissus de formage poreux, adaptés pour passer sur un rouleau de tête 13 etsurun rouleau de formage lisse 17 res- pectivement de la façon classique Si on le désire, une semelle incurvée de mise en forme ou autre élément de sup- port similaire en toile ayant une surface lisse incurvée de façon convexe peut être substituée au rouleau lisse 17 de formage. La caisse à pâte 10 est divisée en plusieurs ca- naux'18, 19 et 20 d'écoulement de pâte par plusieurs cloi- sons rigides ou volets de séparation 21 et 22 comportant des extrémités amont 23 et 24 fixées sur 1 caisse à pâte et des extrémités aval 25 et 26 s'étendant sur une courte dis- tance à travers l'ouverture 27 de règle de la caisse à pâte. De l'air ou un autre gaz approprié est distribué par l'in- termédiaire des conduites 28 et 29 et des passages 30 et 31 dans les extrémités amont des passages 32 et 33 qui sont formées dans les volets 21 et 22 respectivement, pour éta- blir et maintenir des "coins d'air" lla (Fig 2) entre les différents jets lorsque ceux-ci quittent l'ouverture comme décrit dans le brevet Canadien précité NO 1 134 658. Des pâtes à papier séparées sont distribuées aux canaux 18, 19 et 20 par l'intermédiaire d'un banc de tubes constitué par les séries de tubes 34,35 et 36 Les différen- tes p&tes ainsi distribuées sont maintenues sous pression de la façon désirée au, moyen de soufflantes séparées de pompage (non représentées) De même la lèvre supérieure 37 -5 de l'ouverture de règle est pourvue de moyens classiques (non représentés) pour l'élever et l'abaisser afin d'ajuster l'ouverture de règle. D'une façon souhaitable, les éléments de sépara- tion 21 et 22 peuvent être pourvus à leurs extrémités aval de feuilles souples 38 et 39 en une matière appropriée telle qu'une matière plastique Les feuilles 38 et 39 peuvent avoir la même largeur que les éléments séparateurs 21 et 22 et elles peuvent s'étendre à une distance suffisante dans le sens de la machine pour maintenir les jets séparés sur une courte distance pour qu'ils se réunissent à l'extrémité aval du "coin d'air" Ces feuilles souples suppriment toute composante de vitesse perpendiculaire aux plans des jets en aval des "coins d'air". On a trouvé dans la mise en oeuvre de l'invention que si la vitesse de la p&te dans le canal 18 adjacent au rouleau lisse 17 de formage est maintenue légèrement supé- rieure (par exemple dans une plage de 1 à 10 % mais au moins de 15 m/min supérieure) à la vitesse de la pâte d'au moins l'un des jets adjacents, et que si la vitesse d'un jet quel- conque plus éloigné du rouleau lisse de formage 17 est au moins à peu près égale à celle d'un jet adjacent plus pro- che du rouleau lisse 17 de formage, on réalise un papier à couches multiples ayant une pureté de couche et une tex- t;ure supérieures. Dans une opération caractéristique de fabrication de référence, avec les volets séparateurs 21 et 22 fixés pour réaliserune ouverture de règle triple de 4 mm avant le démarrage, on a fabriqué un papier à deux couches en faisant passer une pâte de fibres de bois dur teintée en jaune dans le canal 18 et une pâte de fibres de bois tendre teintée en bleu dans les canaux 19 et 20 d'une caisse à p&te en tête telle que celle représentée à la Fig l Après le démar- rage, les vitesses des soufflantesde pompage pour les trois, canaux ont été réglées pour le rapport d'ouverture de règle de la caisse à pâte de 3 x 4 mm Les vitesses de jet aux ouvertures de règle ont alors été mesurées et on à trou- vé qu'elles étaient de 952 m/min, 962 m/min et 954 m/min à la' sortie des canaux 18, 19 et 20 respectivement. On a fait fonctionner la machine à une vitesse de 800 m/min et le papier ainsi fabriqué a été testé en ce qui concerne la pureté de couche en le refendant en plusieurs couches, en salissant les fibres et en examinant chaque couche au microscope, et en comptant les nombres de fibres de bois dur et de fibres de bois tendre contenues On a trouvé que la pureté de couche de surface pour les couches de bois dur et de bois tendre était de 90 % et de 96 % res- pectivement. La vitesse de la soufflante de pompage distri- buant la pâte de bois dur au canal 1 8 a alors été augmentée jusqu'&cequela vitesse du jet déchargé par ce canal ait été mesurée comme étant d'environ 980 m/min, les vitesses des jets déchargés par les canaux 19 et 20 étant alors d'en- viron 959 m/min et 949 m/min On a de nouveau fabriqué du papier avec la machine fonctionnant à une vitesse de 800 m/min On a trouvé que la pureté de la couche de surfa- ce du papier ainsi fabriqué, déterminée de la même façon, était de 94 % et de 98 % respectivement pour les couches de bois dur et de bois tendre, notablement supérieure à la fabrication de référence L'amélioration de la pureté de couche et de texture était facilement apparente à l'examen des échantillons fabriqués à partir de pâtes tein- tées. Les différences de vitesse entre les jets peuvent être effectivement réalisées en modifiant les vitesses des pompes qui distribuent les différentes pâtes à papier aux canaux 18, 19 et 20 Ce pendant on peut produire des dif- férences des vitesses par un réglage de l'ouverture de règle en élevant ou en abaissant la lèvre supérieure 37 de l'ouverture de la façon connue En variante on peut obte- nir des différences de vitessespar un réglage de la géomé- trie du canal d'écoulement de la caisse à pâte Ceci peut être effectué en réalisant la caisse à pâte de façon que soit le fond soit sa paroi supérieure puisse être déplacée vers l'intérieur ou vers l'extérieur pour modifier la con- vergence dans l'un ou dans plusieurs des canaux, comme re- présenté à la Fig 3. Suivant l'exemple de la Fig 3, la caisse à pâte 10 comporte une fausse paroi supérieure 40 fixée à une extré- mité aval 41 mais libre de se déplacer à son autre extré- mité 42 La fausse paroi supérieure 40 forme une fermeture pour une chambre 43 peu profonde qui est adaptée pour rece- voir un fluide approprié sous pression par l'intermédiaire d'un conduit 44 à partir d'une source commandée (non repré- sentée) Des moyens classiques de fermeture (non représen- tés) sont prévus à l'extrémité amont 42 de la fausse paroi supérieure 40 afin de permettre un déplacement de cette dernière tout en empêchant les fuites soit de pâte provenant du canal 18 dans la chambre 43 soit de fluide de la chambre 43 dans le canal 18. En commandant la pression de fluide dans la cham- bre 43 par rapport à la pression de l'écoulement de pâte dans le canal 18, l'extrémité amont de la fausse paroi supérieure 40 peut être astreinte à se déformer pour modifier la conver- gence du canal et par conséquent la vitesse de la pâte dans celui-ci Ceci provoque une différence de pression de part et d'autre du volet adjacent 21 qui a pour résultat un dépla- cement de l'extrémité aval du volet, de sorte que l'on obtient des vitesses de jetsdifférentes tandis que le débit reste constant. L'invention fournit ainsi un procédé nouveau et très efficace pour fabriquer du papier à couches multiples ayant une excellente pureté et texture de couches En rai- son de ces propriétés hautement souhaitables, on peut utili- ser une proportion plus grande de fibres moins coûteuses sans diminuer notablement la qualité du papier de sorte que celui-ci peut 8 tre fabriqué à moindres frais. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication de papier dans lequel on distribue de la pâte à papier à une gorge convergente entre deux toiles poreuses de formage, on extrait l'eau et on forme ladite pâte en faisant passer lesdites toiles de formage suivant la surface lisse incurvée convexe d'un élé- ment ( 17) de support de toile avec ladite pâte entre elles, caractérisé en ce qu'on décharge dans ladite gorge ( 13) au moins deux jets de p&te à papier coextensifs latéralement et en forme de lames superposées et espacées et dans des directions parallèles ou légèrement convergentes de telle sorte que les faces adjacentes des jets de pâte se rappro- chent progressivements les unes des autres et se rejoignent pour former un jet stratifié lorsqu'ils se déplacent en di- rection de l'extrémité étroite de ladite gorge ( 13), et on règle la vitesse du jet le plus proche de la surface de for- mage lisse incurvée-convexe ( 17) de façon qu'elle soit supé- rieure à celle d'un jet déchargé adjacent. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que la vitesse du jet le plus proche de la surface lisse incurvée convexe ( 17) est supérieure à celle d'au moins l'un des autres jets déchargés dans une proportion comprise dans la plage jusqu'à 10 % mais supérieure d'au moins 15 m/min, et en ce que la vitesse d'un jet quelconque plus éloigné de ladite surface est au moins à peu près éga- le à celle d'un jet adjacent plus proche de ladite surface. 3 Procèdé suivant la revendication 2, caractéri- sé en ce que les jets sont déchargés à travers des ouvertu- res de règle ( 27) d'une caisse à pâte, les vitesses relati- ves des jets déchargés étant déterminées par ajustement d' au moins l'une desdites ouvertures de règle. 4 Procèdé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la pâte à papier formant les jets déchargés est distribuée aux ouvertures de règle ( 17) de la caisse à pâte par des canaux d'écoulement empilés ( 18, 19, 20) dans une caisse à pâte ou un ensemble ne caisses à pâte empilées, et les vitesses relatives des jets déchargés sont détermi- nées par réglage de la géométrie d'au moins l'un desdits canaux. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pâte à papier formant les Jets déchargés est distribuée aux ouvertures de règle ( 2 '7) des caisses à pâte à travers des canaux d'écoulement empilés ( 18, 19, 20) d'une caisse à pâte ou d'un ensemble de caisses à pâte empilées, et les vitesses relatives des jets déchargés sont détermi- nées par réglage des courants de pâte à travers lesdits canaux. 6 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les Jets déchargés, sont formés de pâtes différen- tes de façon à fabriquer un papier à couches multiples.