Brevet FR2606152A1 — publié le 19880506

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION AUTOMATIOUE DE POINTS COLLANTS SUR UN MATERAS EN NAPPE La présente invention concerne un procédé de détection automatique de points collants sur un matériau en nappe, ainsi qu'un dispositif mettant en oeuvre ce procédé. Par matériau en nappe, on entend un matériau souple, de forme plane, allongé, d'épaisseur faible vis à vis de ses autres dimensions. Ce peut être par exemple une nappe textile, un film plastique ou une feuille de papier. Dans la suite, on va s'attacher plus précisément à la description des phénomènes se produisant avec une feuille de papier, tout en ne perdant pas de vue que des phénomènes similaires peuvent se produire avec d'autres matériaux en nappe. Dans l'industrie papetière, les "points collants" ou impuretés collantes" sont des impuretés ayant un caractère à la fois collant et parfois élastique à température ambiante ou bien lorsqu'on les chauffe. Ces impuretés collantes, généralement connues sous le nom de "stickies", proviennent le plus souvent de matières plastiques ou adhésives. Elles posent des problèmes tout d'abord au moment de la fabrication du papier, puis ensuite lors de sa transformation, et sont très difficiles, voire même impossibles, à éliminer avec les épurateurs habituellement utilisés en papeterie. De plus, lors du passage de la suspension fibreuse dans les classeurs à fentes ou à trous, ces impuretés peuvent subir une fragmentation par cisaillement qui augmente leur nombre. Les impuretés collantes se trouvent principalement, mais pas uniquement, dans les pâtes et papiers fabriqués à partir de vieux papiers. Au cours de la fabrication, elles forment des dépôts dans les circuits de pâte et à tous les niveaux de la machine à papier. Leur agglomération sur la feuille peut provoquer des trous dans la feuille lors de son passage sur des rouleaux, car elles adhèrent à la surface de ces rouleaux. I1 s'ensuit donc une diminution de la qualité du papier fabriqué. De plus, des trous trop-importants ou trop fréquents provoquent des déchirures de la feuille de papier, donc des arrêts de la machine et une diminution de la production. Les problèmes de formation de trous par adhésion des impuretés collantes à la surface de rouleaux se posent à nouveau à tous les niveaux de la transformation de la feuille de papier, par exemple lors du couchage, du calandrage, de l'impression sur rotatives. Les impuretés collantes peuvent également provoquer l'adhésion de 2 spires contigües de la feuille, ce qui entraine parfois la formation de trous ou même la casse de la feuille lors du déroulage. Les inconvénients liés à la présence de ces impuretés collantes, que le papetier ne sait pas éliminer en totalité, limitent l'utilisation des vieux papiers dans des sortes nobles, comme par exemple les papiers impression-écriture, support de couche. I1 n'existe pas actuellement de procédé permettant de détecter automatiquement ces points collants sur une feuille de papier ou sur un autre matériau en nappe. En général, on observe, sous lumière blanche ou sous lumière ultraviolette, un échantillon du papier à étudier, et on compte les impuretés directement ou par analyse d'image. Une autre méthode consiste à prendre un échantillon du papier à étudier et à le chauffer entre deux feuilles de papier blanc. On étudie ensuite les taches laissées sur les feuilles blanches, de la façon citée ci-dessus. Ces méthodes sont décrites de façon détaillée par S. Erasmus dans "Paper Southern Africa" de Mai - Juin 1985 et par M. R. DOSHI et al. dans "Proceedings TAPPI Pulping conference", d'Octobre 1983. Elles donnent des renseignements sur la taille et la nature des impuretés collantes, mais présentent les inconvénients suivants - on opère uniquement sur des échantillons de papier, et non pas en continu sur machine - elles ne peuvent être effectuées que sur un échantillon réduit difficilement représentatif ; - il s'agit de tests statiques, qui ne permettent pas de reproduire le comportement de la feuille sur une machine telle qu'une calandre ou une rotative - la première méthode ne permet pas de distinguer les impuretés collantes des impuretés non collantes. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle se base sur la constatation que, lorsque la nappe en déplacement se sépare de la surface avec laquelle elle était en contact, et que nous appellerons par la suite "surface porteuse", les points collants sont accompagnés d'un signal sonore caractéristique. La "surface porteuse", parfois plane, le plus généralement de forme courbe, peut être par exemple un cylindre ou un rouleau de machine, en métal ou en caoutchouc. I1 peut également s'agir d'une spire de la bobine sur laquelle la nappe est enroulée. Tant que la nappe est en contact avec la surface porteuse, le point collant adhère à la fois à la surface porteuse et à la nappe. Lorsque la nappe se sépare de la surface porteuse, elle reste cependant fixée temporairement à ladite surface porteuse par l'intermédiaire du point collant. A cet endroit, la nappe est alors soumise à une surtension localisée, qui se manifeste par une légère déformation de la nappe, dans un sens perpendiculaire au plan de la nappe, et localement la nappe est écartée de sa position d'équilibre. Quand cette surtension localisée atteint une certaine valeur dépendant du pouvoir adhésif du point collant et de sa cohésion interne, le point collant, soit se détache de la nappe ou de la surface porteuse, soit se rompt, soit provoque un orifice dans la nappe. Dans tous les cas, la surtension localisée que subissait la nappe disparaît brutalement. I1 se développe alors des forces ou des couples de rappel tendant à ramener la nappe vers sa position d'équilibre. Le retour à cette position d'équilibre se fait après une suite d'oscillations propres, permises par l'élasticité de la nappe. Ces oscillations de la nappe sont amorties par des frottements, et leur amplitude diminue progressivement. Ces oscillations de la nappe engendrent des ondes de pression dans l'air environnant. Lorsque le point collant ou l'une des liaisons nappe - point collant ou nappe - surface porteuse se rompt, il y a egalement création d'ondes de pression dans l'air environnant. La présence de points collants sur la nappe en déplacement se manifeste donc, au moment où la nappe se sépare de sa surface porteuse, à la fois par des vibrations localisées de la nappe et par des ondes de pression dans l'air environnant, qui se traduisent par des signaux acoustiques. On peut donc envisager la détection des points collants sur une nappe en déplacement, soit par l'étude des oscillations localisées de la nappe provoquées par le décollement brutal et/oW par la rupture des points collants, soit par l'étude des ondes de pression qui se propagent dans l'air suite aux phénomènes décrits ci-dessus. Si on capte le signal dû au décollement brutal des points collants et qu'on l'observe au moyen par exemple d'un oscilloscope, on remarque qu'il se présente sous la forme d'un signal oscillatoire amorti, noyé dans un bruit de fond plus ou moins important selon les conditions dans lesquelles on opère, mais de toute façon toujours présent. Les études menées montrent que l'on peut assimiler les vibrations localisées de la nappe aux vibrations transversales de membranes (par exemple peaux de tambour). En particulier, pour un matériau donné et une vitesse de défilement donnée, la fréquence fondamentale desdites vibrations ne dépend principalement que de la tension de la bande. Donc si la bande défile à tension et vitesse stabilisées, la fréquence desdites vibrations est pratiquement constante. De même, à condition que la vitesse de défilement de la nappe soit rapide, par exemple supérieure à 200 m/mn, la rupture brutale des points collants ou de leur liaison, soit avec la nappe, soit avec la surface porteuse, engendre un signal dont la fréquence est aussi fonction de ladite vitesse de défilement. Ainsi, des mesures effectuées lors du déroulage d'une bobine de papier, la tension de la feuille étant fixée à 300 N/m et la vitesse de déroulage stabilisée à 400 m/mn, montrent que dans ces conditions particulières et pour le papier étudié, la fréquence des vibrations provoquées par l'arrachement des points collants, et donc la fréquence de ce que l'on peut considérer comme un signal caractéristique de la présence de pointus collants, est comprise entre 7 et 8 kHz. I1 convient de ne pas oublier que ce signal caractéristique est en fait noyé dans le bruit environnant propre à tout procédé de fabrication industrielle, et que ce bruit est particulièrement élevé dans les papeteries, les industries de transformation de papier, les industries textiles. De plus, le nombre des points collants est souvent supérieur à une centaine par minute, et même si l'observateur parvient à les détecter sans appareil, il lui est pratiquement impossible de les compter. La présente invention propose un procédé pour détecter des points collants sur un matériau en nappe, caractérisé en ce que l'on détecte en continu des points collants sur ladite nappe en mouvement. Cette détection est effectuée de préférence en traitant par des moyens simples les signaux oscillatoires amortis noyés dans du bruit provoqués par le décollement brutal et/ou par la rupture desdits points collants. Avantageusement, en pratique - on dispose un capteur de vibrations à proximité de la ligne de séparation entre la nappe et la surface porteuse - on capte les signaux caractéristiques des points collants noyés dans un bruit de fond - on traite le signal capté d'une manière propre à individualiser les signaux caractéristiques des points collants - on compte le nombre de signaux caractéristiques des points collants dont l'amplitude est supérieure à un niveau de seuil prédéterminé, et qui correspondent à des points collants dont le pouvoir collant est supérieur à une valeur prédéterminée. L'intensité sonore du signal caractéristique d'un point collant est proportionnelle au carré de l'amplitude de la vibration. L'amplitude de la vibration étant liée au pouvoir adhésif du point collant arraché, l'intensité sonore du signal permet de caractériser le pouvoir adhésif des points collants. Dans un mode de réalisation préféré, on opère de la façon suivante - on amplifie le signal capté grâce à un amplificateur à gain réglable - on filtre le signal amplifié de manière à isoler du bruit de fond le signal caractéristique des points collants - on convertit le signal filtré en continu - on fixe un niveau de seuil correspondant à une amplitude minimale du signal caractéristique des points collants, cette amplitude variant comme le pouvoir collant desdits points collants - on compte le nombre de signaux caractéristiques dont l'amplitude est supérieure audit niveau de seuil - on affiche ce nombre de signaux caractéristiques. Les figures annexées illustrent une façon dont l'invention peut être réalisée. La figure 1 illustre la façon dont on capte les signaux émis par les points collants. La figure 2 représente un enregistrement des signaux caractéristiques des points collants noyés dans le bruit de fond. La figure 3 représente un enregistremet des mêmes signaux caractéristiques des points collants après filtrage. La figure 4 représente un enregistrement des signaux caractéristiques des points collants au moment du choix du niveau de seuil. La figure 5 est un schéma d'un dispositif de détection et de comptage de points collants selon l'invention. La figure 1 représente une bobine en cours de déroulage. La nappe (1) se déroule de la bobine (2). Lorsqu'un point collant se trouve à la jonction (3) entre la nappe (1) et la bobine (2), la séparation de la nappe (1) et de la bobine (2) provoque l'arrachement d'un point collant, accompagné d'un signal sonore caractéristique. On recueille ce signal sonore avec un capteur sonométrique (4) placé à proximité du point de jonction (3) de la nappe (1) et de la bobine (2). Les figures 2,3 et 4 représentent l'enregistrement de signaux caractéristiques de points collants aux différentes étapes du procédé. Sur la figure 2, les 2 signaux caractéristiques sont noyés dans le bruit de fond. On remarque cependant leur forme oscillatoire amortie. Sur la figure 3, le signal enregistré a été filtré. Les 2 signaux caractéristiques de points collants sont isolés du bruit de fond. Sur la figure 4, on voit le signal enregistré d'abord filtré, puis converti en continu. Selon le niveau de seuil a, b, c choisi, on comptera respectivement 1, 2 ou 3 points collants. La chaîne de détection et d'analyse des signaux acoustiques représentée par la figure 5 se compose de - un capteur sonométrique (11) (par exemple un microphone) - un dispositif d'amplification (12), qui amplifie les signaux captés par le capteur sonométrique (11). Le niveau d'amplification peut être réglé par un sélecteur de gain (13), en fonction du niveau sonore - un dispositif de filtrage (14), destiné à éliminer les fréquences indésirables dues au bruit de fond.Un sélecteur de fréquence (15) permet de sélectionner la bande de fréquences que l'on désire conserver - un système (16) de traitement du signal, composé de un convertisseur alternatif-continu (17) un détecteur de seuil (18) un système de comptage (19) Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de filtrage (14) est un filtre passe-bande, et le sélecteur de fréquence (15) permet de sélectionner une bande de fréquences dans la plage 1 - 15 kHz. Le détecteur de seuil (18) permet de déterminer le niveau d'intensité sonore minimum auquel on s'intéresse. Le système do comptage permet dt visualiser, sur un écran ou sur un enregistreur, le nombre de points collants détectés par unité de temps, de longueur, etc. On peut également relier le dispositif de détection et de comptage à une alarme se déclenchant lorsque le nombre de points collants est supérieur à une valeur acceptable fixée par l'utilisateur. Le capteur sonométrique utilisé sera choisi en fonction de ce que l'on désire savoir sur la répartition des points collants sur la nappe. Si l'on veut étudier plus précisément une fraction de la largeur de la nappe, on pourra utiliser un capteur très directionnel. On pourra également étudier la répartition des points collants sur le sens transversal de la nappe en associant plusieurs dispositifs de ce type sur toute la largeur de la nappe. L'intensité sonore du signal émis par les points collants et capté par le capteur sonométrique varie en raison inverse du carré de la distance entre le capteur sonométrique et les points collants. Dans un mode d'utilisation préféré, on fera donc en sorte que la distance microphone - bobine étudiée varie peu, afin que les mesures effectuées selon l'invention soient les plus représentatives possible. De même, si l'on utilise conjointement plusieurs dispositifs pour faire la détection sur toute la largeur de la nappe, il sera préférable de disposer tous les capteurs sonométriques à une même distance de la nappe. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour détecter des points collants sur un matériau en nappe, caractérisé en ce que l'on détecte en continu des points collants sur laite nappe en mouvement, en traitant les signaux oscillatoires amortis noyés dans du bruit provoqués par le décollement brutal et/ou par la rupture desdits points collants. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - on capte les signaux caractéristiques des points collants noyés dans un bruit de fond, - on amplifie le signal capté grâce à un amplificateur à gain réglable, - on filtre 1 signal amplifié affin d'isoler du bruit de fond le sigral caractéristique des points collants, 3/ Procédé selon une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'on compte les points collants détectés. 4/ Procédé selon ;une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau en nappe est une feuille de papier. 5/ Dispositif pou; détecter en continu des points collants (3) sur une nappe (1) c:n mouvement, caractérisé en ce qu'il comprend - un capteur de vibrations (11) disposé à proximité de la ligne de sépration entre la nappe (1) et sa surface porteuse - un amplificateur du signal capté (12) à gain réglable - un filtre du signal amplifié - un convertisseur en continu du signal filtré - un moyen pour fixer un niveau de seuil correspondant à une amplitude minimale du signal caractéristique des points collants - un moyen pou compter le nombre de signaux caractéristiques dont l'amplitude est supérieure audit niveau de seuil ; 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filtre (14) utisé est un filtre passe-bande. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qui comporte un organe d'affichage du nombre de signaux caractéristiques comptés. 8/ Dispositif selon l'une des revendicatIons 5 à 7, caractérisé en ce que te niveau de seuil est réglable. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le capteur de vibrations (11) est un capteur sonométrique. DEPOSANT : Centre Technique Industriel dit "CENTRE TECHNIQUE DE L'INDUSTRIE DES PAPIERS, CARTONS ET CELLULOSES" (Loi du 22 Juillet 1948) MANDATAIRE : Cabinet Michel LAURENT