Brevet FR2574829A1 — publié le 19860620

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'ELIMINATION DU LIQUIDE D'UNE COUCHE OBTENUE NOTAMMENT PAR UN PROCEDE PAPETIER. La présente invention concerne l'élimination d'au moins une partie du liquide d'une couche obtenue par dépôt notamment selon un procédé papetier d'une composition liquide présentant une faible teneur en matières sèches (solides), sur un support mobile, continu, poreux au liquide. L'invention concerne en particulier la fabrication en continu d'une couche par dép6t sur un support mobile, continu, poreux d'une composition liquide de faible teneur en matières sèches, notamment d'une composition liquide contenant des fibres cellulosiques, la cou- che déposée présentant durant la phase d'élimination du liquide des propriétés mécaniques insuffisantes pour pouvoir être transférée à grande vitesse d'un support à un autre. L'élimination de la partie liquide d'une couche présentant une faible teneur en matières solides est un problème que l'on rencon- tre dans des industries diverses. Cela peut être l'élimination de l'eau des boues, par exemple des boues obtenues dans les stations d'épuration ou des boues que l'on veut valoriser notamment en tant qu'engrais. - Cela peut être aussi dans l'industrie papetière o l'on dépo- se sur une toile poreuse, mobile, une composition liquide de faible te- neur en fibres papetières, pour former une couche de laquelle on élimine ensuite la partie liquide. Bien que l'invention concerne des industries diverses, la suite de la description sera surtout orientée vers l'application de l'invention à l'industrie papetière. Par papier, on entend selon l'invention tout matériau à base de fibres cellulosiques, sous forme de matelas ou de feuilles. Dans la fabrication industrielle du papier, une composition liquidç de faible teneur en fibres papetières, c'est-à-dire de faible siccité, est déversée sur une toile poreuse en déplacement continu. Pour passer de la couche liquide déposée sur la toile de formation, au matelas fibreux solide, le liquide est éliminé d'abord par un égouttage par gravité et/ou par aspiration à travers la toile poreuse, puis par un essorage par pressage entre des toiles et/ou des rouleaux, cette opération pouvant se dérouler sur la première toile, c'est-à-dire la toile de formation de la couche, ou sur une ou plusieurs autres toiles lui succédant. Apres quoi le matelas fibreux quitte la dernière toile sur laquelle il était disposé pour pouvoir être chauffé, par exemple par contact avec des cylindres chauds, afin qu'une autre partie du li- quide qu'il contient soit éliminée par évaporation. L'élimination du liquide par égouttage, puis par essorage, puis par chauffage et évapo- ration est réalisée alors que la couche ou le matelas fibreux est dis- posé sur des supports différents, le passage de la couche du support de formation au support suivant étant réalisé généralement alors que la concentration en matière sèche est inférieure à 30 %. Dans le cas particulier des papiers de faible grammage, c'est à dire des grammages inférieurs à environ 30 g/m2, l'élimination de l'eau par évaporation est réalisée sur un cylindre sécheur unique et le transfert de la feuille de papier de la toile poreuse de formation au cylindre sécheur est effectué alors que la concentration en matières sèches est d'environ 20 à 30 % en poids. De sorte que la capacité de fabrication d'une ligne pour faibles grammages est limitée par le dia- mètre du cylindre sécheur. L'invention propose un nouveau procédé pour l'élimination d'au moins une partie du liquide d'une couche obtenue par dépôt sur un support mobile, poreux, d'une composition liquide présentant une faible teneur en matières sèches (solides). Selon l'invention, on élimine au moins partiellement le liquide de la couche par égouttage par gravité et/ou le cas échéant par aspiration, associé à un essorage notamment par pressage, et par une évaporation, l'ensemble de ces opérations étant effectuées alors que la couche est disposée sur une même toile poreuse au liquide qui est le support de formation de la couche, donc sans transfert d'un support à un autre support. Le procédé selon l'invention permet d'éliminer une quantité de liquide pouvant amener la couche à des concentrations en matières solides comprises entre 30 et 100 % environ, sans que ladite couche quitte le support de formation, et ce à partir d'une composition liqui- de, de siccité inférieure à 10 % environ et de préférence inférieure à 1 %. Selon une caractéristique avantageuse du procédé, l'évapora- tion du liquide de la couche disposée sur son support de formation, est obtenue par passage d'un flux gazeux à travers la couche. Ce peut être un flux d'air, d'azote, ou d'un autre gaz, selon la nature du liquide à éliminer, comme décrit plus en détail par la suite. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on utilise une deuxième toile ou bande qui prend la couche à traiter en sandwich entre elle-même et la toile utilisée pour l'ensemble du trai- tement. Dans une forme du procédé, la couche à traiter est prise en sandwich entre les deux toiles durant une partie seulement du traite- ment d'élimination du liquide. Dans une variante, la deuxième toile est utilisée durant tout le traitement d'élimination du liquide. L'utilisation ou non d'une deuxième toile poreuse a un ou plusieurs em- placements, ou sur toute l'étendue du traitement est dictée par la na- ture de la couche à traiter, c'est à dire notamment sa composition, sa - résistance mécanique dans le sens marche, et aussi le liquide à élimi- ner. L'essorage peut être variable également selon la matière de la couche à traiter. Il peut varier en intensité et/ou par les moyens mis en oeuvre pour le réaliser. Il peut varier selon son emplacement et aussi selon les propriétés mécaniques de la couche à traiter et ce à un emplacement déterminé. Il peut aussi être progressif en intensité. Le procédé selon l'invention s'applique à l'élimination d'un liquide qui peut être de l'eau ou tout autre diluant permettant la for- mation de la couche sur un support poreux de formation, par exemple un alcool ou un mélange d'alcools choisis notamment parmi les alcools mé- thylique, éthylique, isopropylique. La couche pouvant être traitée selon l'invention est toute couche obtenue par dépôt d'une composition liquide très diluée, sur un support poreux au liquide,en déplacement continu. Ce sont par exemple des couches contenant des boues qu'il faut assécher, soit pour les éli- miner ensuite sans dépenser une quantité d'énergie importante, soit pour les valoriser. Ce sont aussi des couches à base de fibres et en particulier des couches à base de fibres cellulosiques modifiées ou non. Ainsi une application avantageuse du procédé consiste à l'utiliser pour la fabrication de matelas ou couches de fibres, notam- ment pour la fabrication du papier, c'est à dire pour l'élimination d'eau ou d'autre diluant des couches liquides contenant des fibres cellulosiques déposées sur une toile poreuse de formation. En outre, du fait que la couche est maintenue, selon l'inven- tion, sur un même support durant tout le traitement pour l'élimination du liquide, l'invention s'applique en particulier et avec avantage à des couches très fragiles qui ont très peu de résistance mécanique dans le sens marche, et notamment celles qui ne sont pas autoporteuses. Ainsi l'invention s'applique notamment à la fabrication d'un papier de très faible grammage ne pouvant être obtenu sans risque de rupture sur une ligne classique de fabrication du papier nécessitant un transfert a grande vitesse de la couche fibreuse de la toile de forma- tion aux cylindres pour l'essorage. Par l'utilisation d'un support continu et unique pour l'ensemble du traitement d'élimination du liqui- de contenu dans la couche, il n'y a pas de risque de rupture de celle- ci au cours du traitement. L'invention s'applique donc avantageusement à la fabrication d'un papier d'un gramage inférieur à 30 g environ. L'invention s'applique aussi avec avantage a l'élimination du liquide d'une couche contenant des fibres cellulosiques greffées et no- tamment à la fabrication de matériaux cellulosiques secs superabsor- bants c'est à dire ayant une grande capacité de rétention d'eau et de liquide physiologique. Ainsi l'invention s'applique en particulier à l'élimination du liquide d'une couche fibreuse d'un matériau obtenu de la façon suivante: - on active la cellulose contenue dans la pâte cellulosique, - on greffe un monomère polymérisable à insaturation oléfinique ayant des groupements fonctionnels hydrolysables sur la cellulose, - on hydrolyse la pâte cellulosique greffée avec un alcali, on lave le produit à l'eau jusqu'à obtention d'un état de gonflement maximum, - on acidifie le produit à un pH tel qu'après élimination d'eau, il se trouve dans un état de gonflement minimum, - on transforme le produit en sa forme sel, en présence d'un liquide miscible à l'eau, et on élimine le liquide après formation d'une couche conformément à l'invention. Le liquide miscible à l'eau est généralement un alcool conmme l'alcool méthylique, éthylique ou isopropylique, de sorte que - 2574829 l'élimination du liquide selon l'invention consiste à éliminer cet alcool. L'évaporation du liquide de la couche soutenue par la toile poreuse est améliorée avantageusement par l'utilisation d'un flux de gaz traversant la couche. Ce flux de gaz peut être un flux d'air chaud. Dans une variante ce peut être un flux d'azote. Le poste de traitement pour l'évaporation est avantageusement placé dans une enceinte fermée dans le cas o le liquide à éliminer de la couche est un liquide organique, notamment pour éviter des nuisances. En outre, toutes les opérations d'élimination du liquide peuvent le cas échéant se dérouler sous atmosphère d'azote. L'invention s'applique également à l'élimination du liquide contenu dans des couches superposées obtenues par plusieurs jets simul- tanés ou successifs. L'invention concerne également un dispositif pour l'élimination de la partie liquide d'une couche obtenue en continu par dépôt d'une composition très diluée sur un support mobile. Le dispositif selon l'invention comprend une toile-support continue, poreuse au liquide à éliminer, s'étendant sur toute l'étendue du dispositif, des moyens pour le dépôt de la composition liquide sur la toile poreuse, ces moyens étant placés dans la partie amont du dis- positif, des moyens pour éliminer une partie du liquide par essorage, des moyens pour éliminer une autre partie du liquide par évaporation, l'ensemble de ces moyens étant disposés au dessus et/ou en dessous de la toile poreuse supportant la couche coulée, la toile poreuse présen- tant des caractéristiques telles qu'elle permet l'égouttage, l'essora- ge, le chauffage etc... Le dispositif peut encore comprendre pour accentuer l'essora- ge, des moyens de pressage très variés, connus notamment dans l'industrie papetière, par exemple une ou plusieurs paires de cylindres entre lesquels est pressée la couche à traiter, une ou plusieurs genouillères, etc... Dans une réalisation du dispositif, celui-ci comprend en ou- tre une bande ou toile supérieure qui, associée à la toile inférieure de coulée, prend la couche à traiter en sandwich au moins à un des em- placements pour l'élimination du liquide. Lorsque le dispositif est utilisé pour traiter des couches particulièrement fragiles, cette deuxième bande maintient la couche à traiter en sandwich depuis sa for- mation ou juste après, jusqu'à la fin du traitement. Lorsque le dispositif est utilisé pour éliminer un liquide organique, tel un alcool, l'ensemble est disposé dans une enceinte sous atmosphère inerte par rapport au liquide à éliminer de la couche. Les moyens pour éliminer le liquide par évaporation sont avantageusement des moyens créant un flux gazeux traversant la couche. Ces moyens peuvent comprendre des caissons aspirants et des caissons soufflants qui leur sont associés, en étant disposés en face des cais- sons aspirants de part et d'autre de la toile transporteuse poreuse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raitront dans des exemples de réalisation du dispositif selon 1 'invention. La figure 1 représente un dispositif utilisé pour la fabrica- tion d'un papier de très faible grammage. La figure 2 représente un dispositif utilisé pour la fabrica- tion d'une couche superabsorbante à base de fibres cellulosiques greffées. Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend une toile- support, continue 1, maintenue tendue, entre des rouleaux 101 et notam- ment sa partie supérieure entre un rouleau amont 2 et un rouleau aval 3. Disposée dans la partie amont du dispositif, une caisse de tête 4 s'étend transversalement au dessus de la toile 1. Le dispositif com- prend située plus en aval une presse constituée de deux rouleaux 5 et 6 disposés de part et d'autre de la toile transporteuse. Sous la partie supérieure de la toile transporteuse est disposé un bac 7 pour la récu- pération du liquide éliminé par essorage et pressage. En aval de la presse, le dispositif comporte des moyens 8 pour l'élimination du liquide par évaporation. Ces moyens sont ici une succession de caissons soufflants 9 et aspirants 10 un flux gazeux, disposés au dessus et en dessous de la toile transporteuse. A chaque caisson soufflant fait face de l'autre côté de la toile un caisson aspirant. Ces caissons sont alimentés par de l'air chaud 11. Le fonctionnement du dispositif est décrit en relation avec la fabrication d'un papier d'un grammage de 10 g/m2. La composition pa- petière aqueuse 102 présentant une concentration d'environ 0,2 % en ma- tières sèches est apportée à la caisse de tête d'o elle est déversée pour former une couche liquide d'épaisseur homogène sur la toile trans- porteuse 1. Au cours de son transport, une partie de l'eau 12 passe par gravité à travers la toile poreuse 1. Une autre partie de l'eau est éliminée par essorage au moment du pressage entre les deux rouleaux 5 et 6. L'eau qui passe à travers la toile poreuse 1 est récupérée dans le bac 7. Par passage entre les caissons soufflants 9 et aspirants 10, une quantité supplémentaire d'eau est entrainée sous forme de vapeur 13 par le flux d'air chaud. Au bout du dispositif, la feuille de papier 14 est retirée de la toile pour être enroulée en bobine 15 et stockée. Le dispositif représenté sur la figure 2 est utilisé pour la fabrication d'une couche superabsorbante a base de fibres cellulosiques greffées. Ce dispositif comprend une toile-support continue 21 dont la partie supérieure est maintenue tendue entre des rouleaux, notamment un rouleau amont 22 et un rouleau aval 23. Des rouleaux 24, 25 dont cer- tains 25, à position réglable, agissent sur la partie inférieure de la toile et permettent de la tendre correctement. Une deuxième toile po- reuse 26 est disposée au dessus de la première toile, parallèlement, en étant tendue entre des rouleaux notamment un rouleau amont 27 et un rouleau aval 28. Des rouleaux 29, 30 dont certains 30, à position réglable, tendent correctement la toile 21. Une caisse de tête 31 s'étend transversalement au dessus de la toile transporteuse inférieure, en amont du rouleau 27. Le dispositif comprend également une presse 32, constituée de deux rouleaux 33 et 34, disposés de part et d'autre des deux toiles. Entre le rouleau 27 et la presse 32, trois rouleaux 35, 36 et 37, constituent une genouillère pour les deux toiles. Sous la partie supérieure de la toile transporteuse inférieure 26, est disposé un bac 38 pour la récupération du liquide éliminé par égouttage et essorage. En aval de la presse 32 le dispositif comporte des moyens 39 pour l'élimination du liquide par évaporation. Ces moyens sont des caissons soufflants 40 et aspirants 41 un flux gazeux, dispo- sés au dessus et en dessous des deux toiles. A chaque caisson soufflant fait face de l'autre côté des deux toiles un caisson aspirant. Ces caissons sont alimentés par de l'azote 42. L'ensemble du dispositif est décrit en relation avec la fa- brication d'une feuille de matériau cellulosique superabsorbant. Une composition liquide 103 contenant des fibres cellulosi- ques modifiées sur lesquelles est chimiquement lié un polymère sous forme d'un sel de métal alcalin provenant d'un monomère polymérisable à insaturation oléfinique, dans un mélange d'alcool éthylique et d'ammoniaque, la concentration en matière sèche étant de 0,3 % environ, est amenée a la caisse de tête d'o elle est mise en feuille sur la toile transporteuse 21. La couche liquide est entrainée par la- dite toile et elle est prise en sandwich entre cette toile 21 et la toile supérieure 26. Une partie du liquide 44 est éliminée par égoutta- ge et essorage à travers la toile inférieure 21 et est récupérée dans le bac 38, sous la toile 21 pour être ensuite recyclée. L'essorage est accentué au passage de la genouillère. La couche toujours prise en sandwich entre les deux toiles passe ensuite entre les deux rouleaux de la presse, ce qui complète encore l'essorage. La couche passe ensuite entre les caissons soufflants et aspirants. A ce moment, un flux d'azote 42 traversant la toile supérieure élimine une partie supplémen- taire du liquide par évaporation au contact du flux 42. Le courant ga- zeux d'azote chargé du mélange gazeux 45 d'alcool et d'ammoniaque traverse la toile inférieure, passe dans les caissons aspirants et est envoyé dans un dispositif annexe non représenté pour la récupération des vapeurs. A la sortie de la zone des caissons, la couche toujours maintenue entre les deux toiles est sèche. Après que la toile supérieu- re se soit détachée de la couche fibreuse, celle-ci quitte la toile in- férieure pour venir s'enrouler à l'aide d'un dispositif enrouleur 45 sur une bobine 46. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'élimination d'au moins une partie du liqui- de d'une couche obtenue par dépôt sur un support mobile continu, poreux au liquide, d'une composition liquide de faible teneur en matières solides, par égouttage par gravité et/ou le cas échéant par aspiration, par essorage et par évaporation caractérisé en ce que tou- tes ces opérations d'élimination du liquide sont effectuées sur le sup- port poreux de formation de la couche. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaporation d'une partie du liquide de la couche disposée sur son support de formation est obtenue par passage d'un flux gazeux à travers la couche. 3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche est prise en sandwich entre le support de formation et une bande continue supérieure poreuse, durant au moins une partie du traitement de l'élimination de liquide. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche est prise en sandwich durant tout le traitement d'élimination du liquide. 5. Procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il s'applique à l'élimination de l'eau. 6. Procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il s'applique à l'élimination d'un diluant tel que des alcools éthylique, isopropylique. 7. Procédé selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il s'applique à l'élimination de l'eau contenue dans des boues. 8. Procédé de fabrication en continu d'une couche à base de fibres cellulosiques selon un procédé papetier par coulée d'une compo- sition liquide de faible teneur en fibres cellulosiques sur un support mobile continu, poreux au liquide, suivi d'une élimination du liquide de la couche formée, notamment par égouttage, essorage et évaporation, caractérisé en ce que toutes ces opérations de formation et d'élimination du liquide par égouttage, essorage et par évaporation, sont effectuées sur le support de formation, jusqu'à obtention d'une couche solide ayant des propriétés de résistance mécanique suffisantes pour pouvoir être bobinée. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élimination du liquide par évaporation est obtenue par passage d'un flux gazeux à travers la couche. 10. Procédé selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la couche de fibres cellulosiques est prise en sandwich entre le support de coulée et une toile supérieure continue, poreuse, durant au moins une partie du traitement d'élimination du liquide. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche est prise en sandwich durant tout le traitement d'élimination du liquide. 12. Procédé selon une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il s'applique à la fabrication d'une feuille à base de fibres cellulosiques d'un grammage inférieur à 30 g/m2. 13. Procédé selon une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il s'applique à la fabrication d'un matériau superabsorbant à base de fibres cellulosiques greffées à l'aide d'un monomère polyméri- sable à insaturation oléfinique ayant des groupements fonctionnels hydrolysables, le liquide à éliminer comprenant un alcool choisit parmi l'alcool éthylique, l'alcool méthylique, l'alcool isopropylique. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'évaporation du liquide est effectuée par passage d'un flux d'azote à travers la couche. 15. Procédé selon une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que l'ensemble des opérations sont effectuées dans une enceinte. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'enceinte est placée sous atmosphère d'azote. 17. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend une toile de formation continue, poreuse au liquide, s'étendant sur toute l'étendue du dispositif, des moyens pour le dépôt de la composition liquide sur la toile, ces moyens étant placés au dessus de la partie amont de la toile de formation, des moyens pour éliminer une partie du liquide par essorage, des moyens pour éliminer une autre partie du liquide par éva- poration. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième toile qui associée à la toile de formation prend la couche à traiter en sandwich. 19. Dispositif selon une des revendications 17 ou 18, caracté- risé en ce que la toile de formation, les moyens pour le dépôt de la composition liquide et les moyens d'élimination du liquide sont placés dans une enceinte.