Brevet FR2614635A1 — publié le 19881104

L'invention concerne des tissus de formation utilisés dans les machines à papier. Les machines à papier sont bien connues dans la technique. La machine & papier moderne est essentiellement un dispositif pour éliminer l'eau de la composition de fabrication du papier. L'eau est éliminée successivement dans trois étages ou sections de la machine. Dans la première section, ou section de formation, la composition de fabrication du papier est déposée sur une toile de formation et l'eau est drainée & travers la toile, laissant une feuille continue de papier ayant une teneur en matières solides d'environ 18 à 25% en poids. La feuille formée est transportée dans une section de feutres de presse humide et envoyée à -travers une ou plusieurs presses exprimeuses sur un feutre de presse en mouvement pour éliminer une quantité d'eau suffisante pour former une feuille. Cette feuille est transférée dans la section de séchage de la machine à papier. Sur les machines à papier, on utilise des courroies sans fin pour transporter la feuille. Une forme de courroie qui a été utilisée sur une grande échelle comme toile de formation dans la section de formation de la machine à papier est une courroie fabriquée à partir d'un tissage ouvert, multicouches de monofilaments de résine polymère. Ces tissus se comportent généralement de manière satisfaisante dans la section de formation, bien qu'ils aient certaines- limitations. Par exemple, dans les tissages multicouches, la siccité de la feuille du papier en formation a tendance A diminuer après le dernier point d'application de vide sur la machine, juste avant le transfert de la feuille dans la section des presses humides de la machine. Cette diminution de la 26 1 4635 siccité est connue sous le nom de "remouillage". On suppose que les tissus de formation à couches multiples transportent de l'eau dans la géométrie du tissage, et que lorsque la feuille du papier formé est transportée par le tissu de formation au-delà de la dernière application de vide, de l'eau revient du tissu de formation dans la feuille transportée. Les tissus de formation de l'invention réduisent au minimum ou suppriment le phénomène de "remouillage" et ont donc l'avantage de favoriser une efficacité de séchage globale dans la section de formation d'une machine à papier. L'invention a pour objet un tissu de formation de machine à papier multicouches qui comprend une couche supérieure venant au contact de la feuille de papier en formation et une couche sous-jacente pour porter la couche supérieure, ces multicouches comprenant chacune des fils de chaîne et de trame entrelacés, caractérisé en ce que ladite couche supérieure est hydrophobe et ladite couche sous- jacente est hydrophile. La Figure 1 est une vue en perspective schématique avec arrachement du tissu de courroie sans fin Fourdrinier amélioré de l'invention. La Figure 2 est une vue schématique en coupe transversale, ou suivant la chaîne, à travers une partie du tissu Fourdrinier amélioré, prise pratiquement suivant la ligne 2-2 de la Figure 1. La Figure 3 est une vue en coupe transversale fragmentaire suivant la trame prise pratiquement suivant la ligne 3-3 de la Figure 2; et La Figure 4 est une vue en plan de dessus fragmentaire agrandie d'une partie du tissu constituant la courroie de la Figure 1. Les spécialistes pourront apprécier les modes de réalisation préférés de l'invention à la lecture de la description ci-après et & l'examen des dessins annexés des Figures 1 à 4 comprises. Le mode de réalisation préféré du tissu de formation Fourdrinier amélioré de la présente invention est désigné d'une manière générale par 10 sur la Figure 1 et comprend une couche externe ou frontale 11 et une couche interne ou de renforcement 12 qui sont superposées et de préférence toutes deux sans fin. Les couches externe et interne 11, 12 peuvent aussi être désignées sous le nom de couches supérieure et inférieure respectives du tissu, car les couches 11, 12 occupent cette position lors de l'utilisation quand elles traversent la zone supérieure recevant la bouillie du tissu de formation. Au moins la couche supérieure ou externe 11 doit être d'un tissage à mailles relativement fines, et en tout cas, les deux couches 11, 12 doivent être d'un tissage ayant au moins 9% de surface ouverte de façon à permettre un drainage aisé à travers celles-ci du liquide provenant d'une bouillie. La couche externe ou supérieure 11 est tissée de fils de chaîne principaux 13 et de fils de trame 14, et la couche interne ou inférieure 12 est tissée de fils de chaîne principaux 15 et de fils de trame 16. Bien que chacune des couches 11, 12 soit représentée sous la forme d'une armure toile, il est à noter qu'elles peuvent avoir n'importe quelle autre armure appropriée. Les couches externe et interne 11, 12 du tissu sont séparées l'une de l'autre. Cependant, les couches 11, 12 sont reliées entre elles par plusieurs fils de chaîne de liaison entrelacés 17 qui s'étendent généralement dans une direction parallèle aux fils de chaîne principaux 13, 15 et qui s'étendent transversalement à travers le tissu 10 (Figure 1). On préfère qu'il y ait au moins deux fois plus de fils de chaîne 13, 15 dans chaque couche respective du tissu 10 qu'il n'y a de fils de chaîne de liaison 17. De même, on préfère que les fils de chaîne de liaison 17 soient espacés les uns des autres le long de la trame, comme le montrent les Figures 3 et 4, par exemple, de telle sorte que les couches externe et interne 11, 12 puissent se déplacer ou fléchir l'une par rapport à l'autre lors de l'utilisation du tissu 10, et au fur et à mesure que des parties successives iu tissu de courroie se déplacent en prise avec les surfaces cylindriques des rouleaux de support d'une machine à papier, réduisant ainsi l'action abrasive à laquelle la couche interne ou inférieure 12 peut être soumise du fait de l'engrènement avec ces surfaces. Le tissu 10 de l'invention peut aussi être une structure unitaire, multicouches, exempte de fils de liaison. Les fils 13, 14 sont rendus solidaires des fils de base 15, 16 par un fil de chaîne 13 de la couche supérieure qui descend occasionnellement pour s'entrelacer avec un fil de trame 16 de la couche de base du tissu, réalisant ainsi ce qui est communément désigné dans la technique sous le nom de "point de couture". La structure de tissu 10 entière peut être caractérisée comme un tissage à face lisse, multicouches. Le tissu 10 peut être tissé sur un métier classique en une seule opération. Les fils de base 15, 16 sont tissés tandis que les fils supérieurs 13, 14 sont tissés directement au-dessus des fils de base 15, 16. La combinaison des deux systèmes de fils est effectuée au cours de l'opération de tissage en faisant pénétrer un des fils 13 pour l'entrelacer avec un des fils de base 16 en donnant les points de couture. La combinaison des deux systèmes suit de préférence un ordre déterminé, elle s'effectue par exemple sur un fil 16 sur deux, de manière & ne pas déformer soit la surface des fils de la couche supérieure, soit la couche de base de fils inférieure. D'autres structures de tissus de toile de formation multicouches connues dans la technique peuvent être améliorées par la présente invention. Comme le montent les Figures 2 et 3, les couches 11, 12 sont éloignées l'une de l'autre pour plus de clarté. Cependant, il est à noter que les deux couches sont en fait maintenues en contact l'une avec l'autre par les fils de chaine de liaison 17. Comme il a été indiqué ci-dessus, on préfère qu'il y ait un nombre plus faible de fils de chaine de liaison 17 dans le tissu de courroie de formation Fourdrinier 10 qu'il n'y a de fils de chaîne dans chaque couche 11, 12 de celui-ci. Comme le montrent les Figures 3 et 4, il y a un fil de chaine de liaison tous les sept fils de chaîne principaux dans chaque couche, par exemple. De même, les fils de chaine de liaison 17 peuvent être un peu moins gros qu'au moins les fils de chaîne et de trame 13, 14 de la couche externe ou frontale 11, si on le désire. On préfère que les fils de chaine de liaison 17 soient enroulés autour d'autres fils de trame alternés 14 de la couche 11 et qu'ils soient enroulés au-dessous des fils de trame intermédiaires 16 dans la couche interne 12 du tissu 10. Lorsque le tissu de courroie Fourdrinier 10 est tissé sans fin, comme le montre la Figure 1, il est & noter que les fils de chaîne 14, 16 des deux couches 11, 12 sont continus et s'étendent longitudinalement dans toutes les étendues supérieure et inférieure du tissu de courroie de formation Fourdrinier et, comme le tissu de courroie 10 est tissé d'une manière progressive, les fils de chaîne 14, 16 s'étendent sous une forme généralement hélicoïdale progressant d'un bord du tissu à l'autre. Evidemment, les fils de chaîne 13, 15, 17 du tissu de courroie de formation sans fin de la machine Fourdrinier s'étendent transversalement ou à travers le tissu de courroie. Les fils 13, 14, 15, 16 et 17 peuvent être choisis parmi une grande variété de fils connus et classiquement utilisés, sous réserve de l'exigence d'hydrophobie/hydrophilie décrite plus en détails ci- après. Ainsi, les fils 13, 14, 15, 16 et 17 peuvent par exemple être chosis parmi des fils multifilamentaires, des fils monofilamentaires ou des fils métalliques recouverts de matières synthétiques. Si l'on utilise des fils revêtus de matière plastique dans le tissage du tissu 10, on préfère ne les utiliser que dans le sens de la largeur du tissu formé à partir de ceux-ci et avec des fils d'une matière synthétique et/ou naturelle plus souple s'étendant dans le sens longitudinal de la courroie. En raison de cette disposition des fils métalliques revêtus de matière plastique, ils seraient soumis à une flexion relativement faible ou nulle lors de leur passage autour des rouleaux et sur les bords des sommets des caisses aspirantes d'une machine de formation. En outre, si l'on utilise des fils synthétiques, on préfère que le tissu soit fixé thermiquement pour aider à empêcher l'étirage, et on préfère que les fils soient du type à filament continu, car ceux-ci ont normalement une résistance à la traction plus élevee que les fils synthétiques de fibres coupées. En général, le fixage thermique peut être effectué à des températures d'environ 65 à 200'C pendant 15 à 60 minutes. Le degré de fixage thermique nécessair pour obtenir la structure désirée pour le tissu variera évidemment avec la nature polymère des fils. Cependant, les temps, températures et tensions optimaux imposés au tissu au cours du fixage thermique peuvent être déterminés par les spécialistes en utilisant la technique des essais et des erreurs pour les diverses matières de fils. Des fils synthétiques typiques qui peuvent être utilisés dans la fabrication du tissu de courroie peuvent être constitués de Nylon, de polyester, de résine acrylique, de polypropylène ou d'autres matières synthétiques en fils. Comme on le voit, les fils de chaîne principaux 13, 15 et les fils de chaine 14, 16 ont tous à peu près la même grosseur. Il est clair, cependant, que l'on peut utiliser de nombreux types et grosseurs de fil pour fabriquer le tissu 10 conforme à l'invention. Dans le tissu amélioré 10 de l'invention, la couche supérieure 11 a un caractère hydrophobe, tandis que la couche sous-jacente 12 a un caractère hydrophile. En d'autres termes, la couche supérieure - 11 sera hydrophobe tandis que la couche sous-jacente 12 aura de l'affinité pour l'eau. Plus précisément, la couche supérieure 11 peut être composée de fils et de fibres qui sont hydrophobesen raison soit de leur caractère polymère de base, soit d'un traitement pour favoriser l'hydrophobie tel qu'un traitement par un composé fluorochimique repoussant l'eau. Ces traitements sont bien connus; voir par exemple la Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemistry, Vol. 22, page 146. Les fibres et fils composant la couche sous- jacente 12 peuvent être hydrophiles soit en raison de la nature hydrophile des fils, soit à la suite d'un traitement, par exemple par un agent tensio-actif. Des traitements par des agents tensio-actifs de la couche 12 augmenteront également l'hydrophilie. Le terme "agent tensio-actif" est utilisé pour décrire un composé chimique (1) qui est soluble dans au moins une phase d'un système, (2) qui a une structure amphipathique, (3) dont les molécules forment des monocouches orientées aux interfaces des phases, (4) qui présente une concentration à l'équilibre, en tant que soluté à l'interface des phases, supérieure à sa concentration dans la masse de la solution, (5) qui forme des micelles lorsque la concentration, en tant que soluté en solution, dépasse une valeur limite caractéristique, et (6) qui présente une certaine combinaison des propriétés fonctionnelles qui sont le pouvoir moussant, le pouvoir mouillant, le pouvoir émulsionnant, le pouvoir solubilisant et le pouvoir dispersant. Les agents tensio-actifs sont généralement subdivisés en anioniques, cationiques et non-ioniques. Des agents tensio-actifs préférés dans le procédé de l'invention sont ceux du type non-ionique. Les agents tensio- actifs non-ioniques sont généralement bien connus, de même que leur procédé de préparation. Comme exemples représentatifs de ceux-ci, on citera des alkylphénoxypoly (éthylènoxy) éthanols tels que les octylphénoxypoly (éthylènoxy) éthanols et les nonylphénoxypoly (éthylènoxy) éthanols ayant des parties polyoxyéthylène qui ont une longueur moyenne de 8 à 15 motifs. D'autres agents tensio-actifs non- ioniques qui peuvent être utilisés sont représentés par les polyoxyéthylènes, les polyoxypropylènes, les oxydes d'(alkyl à chaine longue) phosphine, les oxydes d'alkylamine à chaine longue, etc... D'autres produits chimiques peuvent communiquer soit des caractéristiques hydrophobes, soit des caractéristiques hydrophiles et peuvent être utilisés pour aider à améliorer les capacités d'élimination de l'eau des tissus utilisés dans des applications papetières. Lors de l'utilisation, la couche supérieure 11 du tissu 10 reçoit la feuille de papier humide formée sur celui-ci. Au dernier point d'application du vide, de l'eau est aspirée de la feuille dans le tissu de formation multicouches. En raison de la nature hydrophobe/hydrophile de la géométrie du tissage, de l'eau est attirée préférentiellement dans la couche ou les couches inférieure(s) , réduisant ainsi au minimum la quantité d'eau disponible pour la couche supérieure. Le remouillage de la feuille de papier est réduit au minimum ou supprimé. Comme le montre la Figure 4, une vue de dessus - d'une partie du tissu 10, le tissage duplex est relativement ouvert, c'est-à-dire qu'il comporte au moins 9% de surface ouverte. La surface ouverte de 9% à travers le tissu de courroie 10 convient généralement pour loger une bouillie de pâte et d'eau contenant des fibres relativement courtes et fines au cours de la formation d'une feuille de papier, ou analogue, sur celui-ci. Dans les cas o les fibres de la bouillie sont nettement plus longues, il est clair que l'on peut utiliser une armure à mailles plus ouvertes. En tout cas, la surface ouverte de chaque couche doit être telle qu'elle permette une vitesse de drainage du liquide à travers celle-ci facilitant la formation d'une feuille de papier de la qualité désirée sur la face extérieure ou frontale du tissu de courroie de formation Fourdrinier. Lorsqu'on utilise le tissu de courroie, la couche interne 12 de celui-ci est soumise à la proportion la plus importante de l'usure du tissu composite, protégeant ainsi généralement les fils de chaîne et de trame 13, 14 de la couche frontale de l'usure par frottement, car une proportion nettement plus importante de l'usure par frottement se produit sur le côté envers ou interne d'un tissu de courroie de formation Fourdrinier que sur son côté endroit ou externe;parewqpe la couche interne peut patiner dans l'engrènement par frottement avec les divers rouleaux et peut glisser sur et contez les lames métalliques, les sommets des caisses aspirantes et les autres surfaces de support d'une machine de formation. De même, il est clair que la couche interne 12 non seulement renforce la couche supérieure ou externe 11, mais encore augmente également la stabilité dimensionnelle du tissu de formation. La stabilité du tissu 10 peut encore être augmentée en liant les deux couches 11, 12 entre elles dans des régions convenablement espacées, si on le désire. Cette liaison peut être effectuée en utilisant un adhésif approprié et/ou par fusion thermique des couches entre elles dans ces régions espacées. On préfère que le tissu 10 soit tissé sans fin, comme il est décrit ici, de sorte que les fils de trame de celui-ci s 'étendent longitudinalement le long de la courroie formée à partir de celui-ci. Il est clair cependant que le tissu peut être tissé dans la largeur désirée dans le sens trame, et dans des longueurs infinies dans le sens chaîne, après quoi le tissu peut être coupé aux longueurs désirées dans le sens chaîne et ses extrémités opposées peuvent ensuite être raccordées d'une manière appropriée pour former une courroie sans fin & partir de celui-ci. L'exemple non limitatif suivant est donné à titre d'illustration de l'invention. Exemple On prépare un tissu dans une armure de fils de monofilaments de polypropylène de 0,508 mm de diamètre dans le sens machine, totalisant 56 fils de chaîne pour 2,54 cm, entrelacés avec des fils de monofilaments de polyester de 0,508 mm de diamètre dans le sens travers, totalisant 40 duites pour 2,54 cm (20 au-dessus et 20 au-dessous dans un tissage à deux couches). Après fixage thermique, on obtient un tissu qui a une surface lisse en contact avec un plan extérieur. La face supérieure est traitée par un complexe de chrome d'un acide perfluorocarbonylique. Ce tissu peut être rendu sans fin en utilisant une technique de jonction bien connue par laquelle les extrémités du tissu sont tissées l'une dans l'autre, ou en utilisant un assemblage par broches. Le tissu constitue un support de feuille supérieur donnant lieu à un remouillage réduit, conduisant à des rendements de machine supérieurs. Les fils de formation de l'invention peuvent aussi être finis de n'importe quelle manière classique, par exemple par des traitements chimiques pour présenter des propriétés particulières d'aptitude au passage sur machine et de résistance à la dégradation chimique ou à l'abrasion. REVENDICATIONS 1. Tissu de formation de machine à papier comprenant une couche supérieure (11) destinée à venir en contact avec la feuille de papier en formation et une couche sous-jacente (12) pour servir de support à la couche supérieure, ces couches multiples comprenant chacunedes fils de chaîne et de trame entrelacés, caractérisé en ce que ladite couche supérieure (11) est hydrophobe et la couche sous- jacente (12) est hydrophile. 2. Tissu de formation de machine à papier suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couches (11, 12) tissées de séries respectives de fils de trame (13, 15) et de fils de chaîne (14, 16), des fils de chaîne de liaison (17) entrelacés reliant entre elles ces deux couches, la couche supérieure (11) des deux couches étant fabriquée à partir de matières hydrophobes et la couche inférieure (12) étant fabriquée à partir de matières hydrophiles.