Brevet FR2619131A1 — publié le 19890210

ELEMENT DE MACHINE A PAPIER. L'invention a pour objet un élément de machine à papier choisi dans le groupe très spécifique constitué par - les garnitures d'étanchéité axiales à simple ou double épaisseur utilisées dans les cylindres aspirants des machines à papier; - les garnitures d'étanchéité d'extrémité de ces mêmes cylindres aspirants; et - les racles et supports de toiles ou de feutres. Les éléments ci-dessus mentionnés sont standards dans l'industrie papetière et couramment utilisés sur les grosses machines industrielles à papier telles que celles commercialisées par la société américaine BELOIT ou la société finlandaise VALMET. De nombreux matériaux ainsi que de nombreuses techniques de fabrication ont été utilisées jusqu'à ce jour pour fabriquer les éléments de machine à papier ci-dessus mentionnés. Une première technique connue et encore actuellement utilisée pour la fabrication de garnitures d'étanchéité axiales pour cylindres aspirants (également connus dans l'industrie sous le nom de "rouleaux sécheurs") consiste à coller les unes aux autres des feuilles de joints d'amiante et de caoutchouc comprimés, obtenues par calandrage. Si les garnitures ainsi obtenues sont efficaces, elles ont l'inconvénient d'être relativement fragiles, les feuilles ainsi assemblées ayant en effet tendance à se décoller après une certaine période de temps. En outre, les garnitures d'étanchéité obtenues selon cette technique sont de longueur limitée, ce qui oblige à en raccorder plusieurs bout à bout pour atteindre les longueurs habituellement requises des cylindres aspirants industriels qui peuvent avoir de 4 à 10 mètres de long. Pour remédier aux inconvénients de cette première technique, il a été suggéré dans la demande de brevet français publiée sous le no. 2.455.509 au nom d'AUTOCLAVITE S.A., de fabriquer des garnitures d'étanchéité de machine à papier en extrudant en continu un mélange en phase solvant d'un élastomère avec de la poudre de graphite jouant le rôle de lubrifiant, et des fibres d'amiante, pour ainsi obtenir un ruban d'épaisseur déterminée que l'on peut le cas échéant assembler avec un autre ruban analogue lorsque l'on veut obtenir une garniture à double épaisseur. Le ruban ainsi obtenu est alors soumis à une vulcanisation à chaud sous pression. Les garnitures d'étanchéité fabriquées selon la technique décrite dans cette demande française sont actuellement commercialisées dans divers pays dont notamment, le Canada, sous la marque SAPIEX. Ces garnitures d'étanchéité sont relativement intéressantes dans la mesure où elles peuvent être extrudées à n'importe quelle longueur désirée, ceci éliminant la nécessite de raccords. Ces garnitures ont en outre les avantages d'être rigides et de présenter une bonne résistance mécanique, une bonne étanchéité et un faible coefficient d'absorption d'humidité. Si cette seconde technique permet de fabriquer un produit relativement intéressant, elle a toutefois l'inconvénient majeur d'utiliser un mélange de base contenant de l'amiante dont l'usage est actuellement remis en cause dans un certain nombre de pays, incluant notamment les Etats-Unis. Pour contourner cette restriction d'usage, divers manufacturiers ont amorcés la fabrication de garnitures d'étanchéité à partir de resines synthétiques, notamment la mélamine ou le polypropylène haute densité, l'une et l'autre de ces deux résines étant en effet connues pour leur bonne resistance mécanique et leur caractere auto-lubrifiant. En pratique, il semble toutefois que les résultats obtenues avec les garnitures d'étanchéité fabriquées à partir de ces deux résines particulières se sont avérés très décevants, le polypropylène haute densité ayant tendance à fondre et coller sur les parois des cylindres aspirants dans les conditions usuelles d'opération, la mélamine ayant quant à elle l'inconvénient d'être abrasive et, de là, d'abîmer la paroi pour les tambours. En plus des divers types de garnitures d'étanchéité ci-dessus mentionnées, d'autre types de garnitures sont fabriquées et couramment utilisées dans l'industrie papetière. C'est ainsi le cas de la garniture d'étanchéité commercialisée au Canada sous la marque EELSLIP. Cette garniture de marque EELSLIP est de structure et de fabrication très proche de celles de la première technique précédemment décrite. Elle a l'avantage de ne pas contenir d'amiante mais l'inconvénient d'absorber légèrement l'humidité et de gonfler, ce qui, à la longue, peut freiner le tambour des cylindres aspirants et augmenter l'ampérage requis pour entraîner ceux-ci en rotation à la vitesse requise (de l'ordre de 300 à l 500 mètres de défilement linéaire par minute). Selon la présente invention, il a été découvert qu'une résine synthétique connue sous le nom générique de "résine acétal" et commercialisée à l'échelle mondiale depuis presque trente ans, présente toutes les caractéristiques requises pour fabriquer de "bonnes" garnitures d'étanchéité, racles ou supports de machine à papier, sans avoir aucun des inconvénients des résines synthétiques testées jusqu'à ce jour et dont le faible succès a conduit la plupart des manufacturiers de garnitures à limiter l'usage. Plus précisément, il a été découvert que les résines acétal telles que la résine commercialisée par la société E.I. DUPONT DE NEMOURS sous la marque DELRIN, lesquelles résines sont connues en tant que telles pour leur forte résistance mécanique, leur dureté, leur caractère auto-lubrifiant, leur excellente stabilité dimensionnelle, leur faible absorption d'humidité et leur grande résistance à l'abrasion, sont, malgré leur dureté naturelle, suffisamment "souples" pour, d'une part, obtenir l'étanchéité requise dans les cylindres aspirants des machines à papier et, d'autre part, ne pas égratigner la paroi des tambours. Il a en outre été découvert que ce type de résine a le très grand avantage d'être très peu collante, ce qui la rend extrêmement intéressante à comparer à n'importe quelles autres résines pour l'usage auquel elle est destinée dans l'industrie papetière. En effet grâce à cette propriété, ni la pâte à papier, ni les poussières ne viennent s'y coller comme c'est le cas pour la plupart des garnitures ou lames utilisées jusqu'à ce jour. La présente invention propose donc un élément de machine à papier choisi dans le groupe constitué. par: - les garnitures d'étanchéité axiales à simple ou double épaisseur et les garnitures d'étanchéité d'extrémité de cylindres aspirants; et - les racles et supports de toiles ou feutres, caractérisé en ce que cet élément est fait en résine acétal, de préférence en DERLIN, extrudé à la longueur voulue puis si nécessaire usinée. Par "résine acétal", on entend bien sûr toutes les résines synthétiques regroupées sous ce nom générique, lesquelles sont habituellement linéaires et formées par polymérisation du formadéhyde avec le trioxanne. Dans le cas où l'élément est une racle, un support ou une garniture d'étanchéité axiale, elle peut être fabriquée directement par extrusion sans aucun usinage. Dans certaines machines à papier où des retraits ou nervures doivent être aménagés aux extrémités de garnitures pour fixer celles-ci à leurs supports, la résine acétal une fois extrudée à la longueur voulue peut être usinée pour obtenir la forme désirée. A ce sujet, il convient de mentionner que les résines acétal sont bien connues en tant que telles pour sa facilité d'usinage, ce qui rend donc la fabrication de tout élément de machine à papier selon l'invention extrêmement facile à mettre en oeuvre quelle que soit la forme exigée pour l'élément de la machine à papier. De façon à améliorer le caractère auto-lubrifiant de la résine acétal, on peut incorporer à celle-ci de 2 àl7% en poids de graphite. Cette incorporation peut s'effectuer par simple mélange de poudre de graphite avec les granules de résine fournies par le manufacturier avant que celle-ci soit extrudée. L'invention propose également un cylindre aspirant de machine à papier, caractérisé en ce que ses garnitures d'étanchéité axiales et, si désiré, d'extrémité sont faites en résine acetal extrudée a. la longueur voulue puis si nécessaire usinée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la fig. l est une vue en perspective d'un support de toile ou de feutre de machine à papier de longueur indéterminée; la fig. 2 est une vue en coupe du support illustré sur la fig. l, en utilisation; la fig. 3 est une vue en perspective d'une râcle de toile ou de feutre de machine à papier de longueur indéterminée; la fig. 4 est une vue en coupe de la râcle illustrée sur la fig. 3, en utilisation; la fig. 5 est une vue en perspective d'une garniture d'étancheité axiale à épaisseur simple utilisable dans un cylindre aspirant de machine à papier;; la fig. 6 est une vue en perspective d'une garniture d'étanchéité axiale à épaisseur double utilisable dans un cylindre aspirant de machine à papier; la fig. 7 est une vue en perspective de dessous d'une garniture d'étanchéité d'extrémité utilisable dans le cylindre d'aspirant de la machine à papier; et la fig. 8 est une vue en coupe d'une portion de cylindre aspirant de machine à papier. Les figures l et 2 illustrent un support l de toile ou de feutre utilisable dans une machine à papier. Ce type de support connu dans l'industrie sous le nom générique anglais de "UHLE box", est, selon l'invention, constitué d'une piece de résine acétal extrudée à la longueur désirée qui peut être de 4 à 10 m en fonction de la largeur de la toile ou du feutre 3 de la machine à papier. L'extrusion peut s'effectuer de la façon connue, à partir de granules de résine acétal telle que celle commercialisée par la société E.I. DUPONT DE NEMOURS sous la marque DELRIN. En fonction du type d'application ou de l'endroit précis où se trouve placé le support dans la machine à papier, de 2 à 17% en poids de graphite peuvent être incorporés à la résine acétal préalablement à l'extrusion pour augmenter le caractère auto-lubrifiant de celle-ci. Le support l est extrude avec une rainure 5 ayant la forme d'un T extrêmement large, de façon à pouvoir être inséré sur un bâti 7 en forme de T faisant partie intégrante de la machine à papier. Les principaux avantages qui résultent de l'utilisation d'une résine acétal pour la fabrication de ce support l sont les suivants: - le support peut être extrudé de façon très facile à n'importe quelle longueur désirée; - le support présente une excellente résistance à l'abrasion; - du fait du caractère auto-lubrifiant de la résine acétal éventuellement additionnee de graphite, le support ne freine que très peu le mouvement de la toile ou du feutre; et - du fait du caractère non collant de la résine acétal, le support n'a que très peu besoin d'être nettoye ou gratté pour éliminer les dépôts qui viennent habituellement souillés les supports du même type couramment utilisés dans l'industrie. Les figures 3 et 4 illustrent une râcle 9 de type conventionnel, telle qu'utilisée dans les machines à papier pour nettoyer les toiles ou les feutres à l'extrémité de la machine. La râcle 9 qui est comme dans l'industrie sous le non générique de "doctor blade" et qui peut être montée dans un étrier 11 directement au dessus ou en dessous de la toile ou du feutre 3 pour nettoyer celle-ci ou celuici, est, selon l'invention, également faite en résine acétal. Les avantages qui résultent de la sélection de cette résine sont les mêmes que précédemment énoncés pour le support 1. Les garnitures d'étanchéité 13 et 13' illustrées sur les figures 5, 6 et 8, lesquelles habituellement dési gnées dans l'industrie papetière sous les noms anglais de "sealing strips", "silencer strips", "packing strips", ou "wide or narrow axial strips", sont destinés à être utilisés dans un cylindre aspirant 31 de machine à papier (voir fig. 8) comprenant un tambour 33 ayant une paroi perforée glissant, lorsque le tambour est entraîné en rotation, sur au moins, un compartiment ouvert 35 s'étendant à l'intérieur du tambour sur toute la longueur de celui-ci. Le compartiment 35 est relié à une source de vide (non illustrée) et maintenu du côte de son ouverture 37 en contact etanche avec la paroi du tambour 33 au moyen de garnitures d'étanchéité axiales 13 et 13' et d'au moins deux garnitures d'étanchéité d'extrémité 23 (voir fig. 7). Les garnitures axiales 13, 13' sont.chacune disposées dans une. gorge rigide fixe 39, 39', faisant partie intégrale du compartiment. Ces garnitures 13, 13' sont maintenues en contact avec la surface interieure de la paroi du tambour 33 au moyen de tubes gonflables 41, 41', disposés dans le fond des gorges en dessous des garnitures.Le gonflement des tubes généralement effectué de façon pneumatique sous des pressions de l'ordre de quelques kilos, permet d'assurer le contact voulu entre l'extrémité supérieure des garnitures et la paroi interne du tambour 33. Ce type de montage est bien connu en soi et couramment utilisé dans les machines à papier. Ce montage se distingue toutefois selon l'invention en ce que les garnitures 13 et 13' sont, tout comme le support 1 ou la râcle 9, faites en résine acétal directement extrudée à la longueur voulue, laquelle est généralement la longueur du cylindre aspirant, soit de 4 à 10 mètres en fonction de la largeur de la machine à papier. En fonction du type de machine à papier et de la forme des gorges rigides des compartiments internes des cylindres aspirant, les garnitures axiales 13 et 13' peuvent être usinées après avoir été extrudées. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, la garniture axiale -à simple épaisseur 13 illustrée sur la fig. 5, a ses deux coins inférieurs 15 légèrement biseautées en retrait sur une longueur qui peut être de l'ordre de quelques centimètres. De même, deux rainures verticales de stabilisation peuvent être prévues sur toute la hauteur des deux extrémités de la garniture 13. Dans le cas de la garniture 13' à double épaisseur illustrée sur la fig. 6, des retraits de quelques centimètres peuvent être prévus à la base des coins inférieurs, sur une longueur de quelques centimètres. De même, des rainures verticales 17' peuvent être prévues aux extrémités pour faciliter le positionnement et la stabilisation de la garniture. Dans le cas particulier de cette garniture à double épaisseur, une rainure centrale pourrait être prévue dans la face inférieure de la garniture, tel qu'il est de pratique courante, pour fournir deux pieds latéraux de positionnement. Dans le cas particulier des garnitures d'étanchéité d'extrémité connues dans l'industrie papetiere sous le nom anglais de "end deckles", une pièce de résine acétal extrudée peut être usinée pour obtenir la forme d'un segment d'anneau, avec des retraits appropriés 25 et le cas écheant des trous 27 et 29, les trous 27 disposés dans l'arête inférieure de la pièce servant, en pratique, à recevoir des ressorts dont le but est de maintenir l'arête supérieure de la garniture d'étanchéité 23 en contact avec la paroi du tambour 33. Aussi bien dans le cas des garnitures d'étanchéité axiale 13 et 13' que dans celui de la garniture d'étanchéité d'extrémités 23, la résine utilisée est une résine acétal telle que celle vendue par la société E.I. DUPONT DE NEMOURS sous la marque DELRIN. Les avantages d'utiliser une telle résine le cas échéant additionnée de 2 å 17% en poids de graphite pour améliorer son caractere auto-lubrifiant, sont les suivants: 1) les garnitures i3, 13' et 23 peuvent être extrudées à n'importe quelle longueur désirée puis facilement usinées après extrusion pour obtenir la forme industrielle choisie. Ce travail d'usinage est d'autant plus facile que les résines acétal sont connues pour avoir une forte résistance mécanique et être tres faciles à utiliser; 2) les garnitures d'étanchéité 13, 13' et 23 faites en résine acétal ont une excellente stabilité dimensionnelle, une très faible absorption d'humidité et une tres grande résistance à l'abrasion; et 3) malgré la durete naturelle connue des résines acétal, les garnitures d'étanchéité 13, 13' et 23 assurent l'étanchéité requise et ont la propriété de ne pas égratigner ou autrement abîmer la paroi interne du tambour 33 avec lequel elles sont en contact. Ces divers avantages rendent donc les garnitures d'étanchéité selon l'invention tout à fait avantageuses par rapport à celles connues et utilisées actuellement, le choix de cette résine particulière étant de toute évidence non évident compte tenu de son très grand nombre d'avantages, et du fait que les essais qui avaient déjà pu être faits avec d'autres résines également connues pour leur bonne tenue mécanique, telle que le polypropylène haute densité, s'étaient avirés plutôt décevants. I1 est à noter que la description qui précède de divers modes de réalisation préférés a exclusivement été donnée à titre explicatif. En conséquence, il est bien évident que de nombreuses modifications pourraient être apportées à ces modes de réalisaton préférentiels en fonction du type de machine à papier utilisée ou de certains besoins connus de l'industrie à papier, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Un élément de machine à papier choisi dans le groupe constitué par: - les garnitures d'étanchéité axiales (13,13') à simple ou double épaisseur et les garnitures d'étanchéité d'extrémité (23) de cylindres aspirants (31); et - les racles (9) et supports (1) de toiles ou feutres (3); caractérisé en ce qu'il est fait en résine acétal extrudée à la longueur voulue puis si nécessaire usinée. 2. Un élément de machine à papier tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient de 2 à 178 en poids de graphite, ledit graphite étant mélangé à la résine acétal préalablement à son extrusion. 3. Un élement de machine à papier tel que défini dans la revendication 1, ou 2, caractérisé en ce que la résine acétal est du DELRIN (marque de commerce de la société DUPONT). 4. Un cylindre aspirant (31) de machine à papier, comprenant un tambour (33) ayant une paroi perforée glissant, lorsque le tambour est entraîné en rotation, sur au moins un compartiment ouvert (35) s'étendant à l'intérieur dudit tambour sur toute la longueur de celui-ci, ledit compartiment (35) étant relié à une source de vide et maintenu du côté de son ouverture (37), en contact étanche avec la paroi dudit tambour (33) au moyen de deux garnitures d'étanchéité axiales (13,13') et d'au moins deux garnitures d'étanchéité d'extrémités (23), lesdites garnitures axiales (13,13') étant chacune disposée dans une gorge rigide fixe (39,39') faisant partie du compartiment (35) et étant chacune maintenue en contact avec la paroi dudit tambour (35) au moyen d'un tube gonflable (41,41') disposé dans le fond de la gorge en dessous de la garniture, caractérisé en ce que lesdites garnitures d'étanchéité axiales (13,13') sont faites en résine acétal extrudée à la longueur voulue puis, si nécessaire, usinée. 5. Un cylindre aspirant tel que défini dans la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites garnitures d'étanchéité d'extrémité (23) sont maintenues sous pression contre la paroi du tambour et sont également faites en résine acétal extrudée puis usinée. 6. Un cylindre aspirant tel que défini dans la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les garnitures d'étanchéité sont faites en DELRIN (marque de commerce de la société DUPONT). 7. Un cylindre aspirant tel que défini dans la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les garnitures d'étanchéité contiennent de 2 à 17% en poids de graphite, ledit graphite étant mélangé à la résine acétal avant son extruction. 8. Un support (1) ou racle (9) de toile ou feutre (3) de support de pâte de machine à papier, caractérisé en ce qu'il ou elle est fait(e) en résine acétal extrudée à la longueur voulue puis si nécessaire usinée. 9. Un support (1) ou racle (9) tel que défini dans la revendication 8, caractérisé en ce que la résine acétal utilisé est le DELRIN (marque de commerce de la société DUPONT). 10. Un- support (1) ou racle (9) tel que défini dans la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il ou elle contient de 2 à 17% en poids de graphite, ledit graphite étant mélangé à la résine acétal avant son extrusion.