Brevet FR2549109A1 — publié le 19850118

La présente invention concerne un dispositif pour la production de pâte mécanique, constitué par un cylindre creux contenant une vis transporteuse rotative, munie d'un entraînement et de filets hélicoldaux, une trémie d'alimentation en copeaux étuvés, disposée d'un côté du cylindre creux, et un orifice de sortie situé de l'autre côté. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n 29 01 943 décrit un procédé de production de pâte mécanique par défibrage à chaud sur une meule, la zone de défibrage recevant un liquide chaud dont le point d'ébullition est supérieur 10 à 100 C sous la pression atmosphérique. Le procédé est très peu rentable et impose une forte consommation d'énergie. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n 18 11 187 décrit un autre procédé et un dispositif dans lequel une meule rotative est alimentée des deux côtés en baguettes de bois Un tel défibreur à deux chambres représente déjà une amélioration, car la quantité de pâte mécanique produite est double pour une mgme vitesse de rotation de la meule. On connaît par ailleurs des défibreurs en continu pour la produc20 tion de pâte mécanique (demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n 14 61 009); ils permettent une alimentation relativement continue en bois de la meule rotative, au moyen d'un puits en pression Cette disposition doit régulariser la pression vers le bas, afin d'obtenir de grandes fibres de bois régulières. L'invention a pour objet un dispositif permettant d'obtenir une production de pâte mécanique très économique, et en particulier un débit élevé. Le dispositif doit fonctionner continûment, permettre un défibrage ménageant les fibres et assurer simultanément une distribution très 30 régulière d'agents de blanchiment ou autres jusqué dans les fibres les plus fines. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le cylindre creux est divisé en une zone de compression et une zone de défibrageblanchiment; l'enveloppe intérieure du cylindre creux comporte des gorges dans la zone de compression; des buses d'injection sont disposées dans la zone de défibrageblanchiment; les filets présentent des interruptions radiales dans la zone de défibrage-blanchiment produisant la pâte mécanique; des broches fixes, transversant le cylindre creux radialement vers l'axe longitudinal de la vis, sont affectées aux interruptions des filets; les broches sont réunies par trois au moins dans un plan de broches perpendiculaire à l'axe longitudinal de la vis; et la zone du cylindre creux produisant la pâte mécanique comprend deux plans de broches au moins. La réalisation du dispositif de production de pâte mécanique assure d'abord qu'une pression élevée est exercée sur le bois introduit sous forme de copeaux dans le dispositif, du fait de la présence de gorges axiales ou hélicoïdales sur l'enveloppe intérieure du cylindre creux. Le frottement interne ou le cisaillement des copeaux entre les filets produit de la chaleur et une tension de vapeur, qui ramollit 20 notablement les copeaux et la lignine qu'ils contiennent, favorisant ainsi fortement le défibrage La vis et le cylindre peuvent utilement comporter des alésages permettant une conduite de la température des copeaux dans la zone considérée. Les copeaux sont ralentis par la paroi intérieure du cylindre 25 présentant des gorges longitudinales et soumis par la vis à un mouvement de rotation entre les filets, produisant ainsi un défibrage. En liaison avec la création précitée d'une pression et le cisaillement intense, c'est-à-dire l'échauffement des copeaux entre les filets, les copeaux subissent une importante contrainte mécanique 30 qui les prépare bien pour la productio nde pâte mécanique quand ils atteignent la seconde zone, c'est-à-dire la zone de défibrage et de blanchiment produisant la pâte mécanique. Dans cette zone sont disposées des broches radiales fixes, orientées vers l'axe longitudinal de la vis et sur lesquelles les 35 copeaux préparés sont appliqués par la vis. La rotation de la vis applique sur les broches le matériau soumis à une pression élevée, de sorte qu'un défibrage fin est obtenu, ainsi qu'une nouvelle élévation de la pression. Des pressions de 20-300 bars apparaissent dans la première zone, sensiblement au milieu, tandis que la pression peut s'élever à 500 bars dans la zone de défibrage-blanchiment produisant la pâte mécanique. Les rangées de broches réunies en plans de broches augmentent aussi le débit du dispositif, car les broches interdisent l'entraîne10 ment en rotation du matériau prédéfibré par la vis Une augmentation du débit entraîne obligatoirement aussi une élévation notable de la pression, qui assure la production de pâte mécanique. La teneur de la masse totale en pâte mécanique de haute qualité est déjà importante quand le matériau a franchi plusieurs plans de broches La teneur en pâte mécanique augmente avec le nombre de plans de broches franchis C'est ainsi que dés résultats utiles ont par exemple été obtenus après le passage de deux plans de broches Après le passage de dix plans de broches, on obtient un matériau remarquablement défibré, avec une teneur extrêmement faible en constituants plus gros, la teneur en fibres longues et très fines étant étonnamment très élevée Les fibres ont été séparées sans pratiquement être endommagées La pâte mécanique contient peu de débris de fibres et relativement peu de faisceaux de fibres et de noeuds La teneur en fibres longues augmente en outre notablement, ce qui indique un trai25 tement sans détérioration dans la zone de défibrage-blanchiment. Les buses d'injection sont avantageusement constituées par des alésages axiaux des broches, reliés à un réseau de canalisations pour injecter un agent de blanchiment, de l'eau oxygénée par exemple, très régulièrement et en de nombreux points simultanément, dans 30 l'enceinte du cylindre soumise à une pression très élevée Il est apparu utile de maintenir une très faible distance, de 0,1-1,5 mm par exemple, entre les pointes de broche et le fond de filet de la vis, afin d'éviter un encrassement des alésages de buse. Une autre possibilité d'injection d'agents de blanchiment ou 35 d'autres produits chimiques nécessaires dans l'enceinte du cylindre consiste à réaliser dans les filets de la vis des alésages dirigés vers l'axe longitudinal de la vis et reliés à un alésage longitudinal. Lorsqu'un liquide est injecté dans l'alésage longitudinal de la vis, il sort par tous les alésages radiaux de filet, de sorte qu'il pénètre simultanément dans l'enceinte du cylindre par de nombreux points, assurant ainsi une excellente homogénéisation de la pâte mécanique. Les agents de blanchiment peuvent aussi être injectés par des buses affleurant la paroi interne du cylindre La pression d'injection 10 doit alors être supérieure à la pression régnant dans le cylindre creux. Il est avantageux de monter un bourreur dans les trémies afin d'obtenir une bonne alimentation en copeaux, ces derniers étant alors comprimés entre les filets de la vis, de grande hauteur dans la zone 15 d'alimentation, de sorte que les espaces compris entre les filets sont toujours pleins et assurent une introduction régulière et par suite aussi un débit régulier des copeaux dans le ou hors du dispositif. L'orifice de sortie du matériau est avantageusement réalisé avec 20 un obturateur, qui crée une contrepression et s'ouvre à partir d'une pression présélectée, afin d'influencer la pression dans la dernière partie de la zone de défibrage-blanchiment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un 25 exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale partielle du dispositif comprenant les zones 1 et 2; la figure 2 est une coupe suivant l'axe II- II de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale partielle d'une vis compor30 tant des alésages; et la figure 4 est une coupe longitudinale de l'obturateur. Le dispositif représenté à la figure 1 est constitué par un cylindre creux 1 contenant une vis 2 Dans la trémie d'alimentation 3, le bourreur 4 actionné hydrauliquement ou pneumatiquement refoule les copeaux dans l'enceinte 5 du cylindre entre les filets 6 de la vis. La vis 2 est mise en rotation par une unité d'entraînement non représentée et transporte les copeaux dans la zone de compression 7, en aval de laquelle se trouve la zone de défibrage-blanchiment 8 qui produit la pâte mécanique. Le cylindre creux 1 présente des gorges axiales 10 qui interdisent pratiquement l'entraînement en rotation par la vis du matériau contenu entre les filets et permettent ainsi l'établissement d'une pression importante. Dans la zone de défibrage-blanchiment 8 sont disposées des broches 11, qui traversent radialement le cylindre 1 et s'étendent sensiblement jusqu'au noyau de la vis Les filets 6 présentent des interruptions radiales 24 aux points 11 o les broches pénètrent dans le cylindre 1. Des alésages 13 peuvent être usinés dans les broches pour l'in15 jection du liquide de blanchiment par exemple dans l'enceinte 5 du cylindre Des alésages 26 ou 27 usinés dans la vis 2 et le cylindre creux 1 permettent une conduite de la température. L'obturateur 16 actionné hydrauliquement (figure 4) ferme l'orifice de sortie 17 et ne stouvre qu'à partir d'une pression présélectée. 20 Une autre possibilité pour l'injection de liquides dans l'enceinte 5 du cylindre est illustrée par le secteur de vis représenté à la figure 3 Le liquide circulant dans l'alésage axial 19 de la vis est injecté par des alésages radiaux 18 dans l'enceinte 5 du cylindre. Quatre plans de broches 20-23 sont disposés dans la zone de 25 défibrageblanchiment 8 représentée sur la figure 1. Une forte pression est créée dans la zone 7, avec croissance en direction de la zone de défibrage-blanchiment 8 contenant, comme précédemment décrit, une pâte mécanique de haute qualité avec un agent de blanchiment très finement distribué Il convient de souligner 30 que l'agent de blanchiment est très vite distribué par suite de la pression élevée et pénètre jusque dans les ramifications les plus fines des fibres. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent 35 d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 Dispositif pour la production de pâte mécanique, constitué par un cylindre creux contenant une vis transporteuse rotative, munie d'un entraînement et de filets hélicoidaux, une trémie d'alimentation en copeaux étuvés, disposée d'un côté du cylindre creux, et un orifice de sortie situé de l'autre côté, ledit dispositif étant caractérisé en ce que: le cylindre creux ( 1) est divisé en une zone de compression ( 7) et une zone de défibrage-blanchiment ( 8); l'enveloppe intérieure du cylindre 2 ( 1) comporte des gorges ( 10) dans la zone de compression ( 7) ; des buses d'injection ( 13, 18, 25) sont disposées dans la zone de défibrage-blanchiment ( 8); les filets ( 6) présentent des interruptions radiales ( 24) dans la zone de défibrage-blanchiment ( 8) produisant la pâte mécanique; des broches ( 11, 12, 14, 15) fixes, traversant le cylindre creux radialement vers l'axe longitudinal de la vis, sont affectées aux interruptions ( 24) des filets; les broches ( 11) sont réunies par trois au moins dans un plan de broches ( 20, 21, 23) perpendiculaire à l'axe longitudinal de la vis; et la zone ( 8) du cylindre creux produisant la pâte mécanique comprend deux plans de broches ( 20, 21) au moins. 2 Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que les buses 25 d'injection dans la zone de défibrage-blanchiment ( 8) sont formées par des alésages axiaux ( 13) des broches ( 11, 12, 14, 15), qu'un réseau de canalisations relie à une source de liquide sous pression. 3 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les buses d'injection sont formées par des alésages radiaux ( 18) des filets ( 6), 30 dirigés vers l'axe longitudinal de la vis et reliés à un alésage axial ( 19) de cette dernière. 4 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les buses d'injection sont formées par des buses ( 25) affleurant la paroi intérieure du cylindre. 5 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que des gorges ( 10) hélicoidales ou axiales sont réalisées sur l'enveloppe intérieure du cylindre creux ( 1), dans la zone de compression ( 7). 6 Dispositif selon revendication 1, caractérisé par un bourreur ( 4) disposé dans la trémie d'alimentation ( 3). 7 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de sortie ( 17) est réalisé avec un obturateur ( 16) créant une contrepression et s'ouvrant à partir d'une pression prédéterminée. 8 Dispositif selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la distance entre les pointes des broches ( 11, 12, 14, 15) et le 10 noyau de la vis est de 0,1-1,5 mm. 9 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la zone de compression ( 7) comporte un dispositif de conduite de température de la vis ( 26) et/ou un dispositif de conduite de température du cylindre ( 27).