Brevet FR2656008A1 — publié le 19910621

1- Avant d'être décortiquées ou utilisées pour des processus industriels, les plantes à fibres ou les fibres grossières sont le plus souvent soumises à des transformations chimiques, physiques ou biologiques ou encore à une association de différents traitements en vue de favoriser la séparation des différentes parties ou de les préparer à ces transformations. C'est par exemple le cas du lin qui après avoir été arraché par des machines spécialisées peut être déposé au sol en bandes appelées "andains" pour subir une transformation biologique. Celle-ci dégrade les ciments pectiques qui relient les faisceaux de fibres entres eux sous l'action des micro-organismes: cette opération, appelée rouissage au sol, favorise la séparation des fibres des autres parties de la tige. Il existe encore des unités de traitements de ces mêmes tiges végétales par trempage dans de l'eau chaude, à laquelle on peut mélanger des agents actifs, enzymes ou micro-organismes spécialisés: ces techniques, assez onéreuses en raison d'un coût de main d'oeuvre important et du prix des agents actifs, sont, selon les cas, appelées "rouissage à l'eau", "rouissage biologique" ou "rouissage enzymatique" Elles imposent dans tous les cas un séchage onéreux lorsqu'il est réalisé industriellement et risqué si on se contente d'un séchage naturel Dans tous les cas, cela pose des problèmes de pollution. Des techniques assez récentes utilisent des réacteurs pour traiter des fibres cellulosiques grossières, avec de la vapeur sous pression qui sous l'effet d'une détente brutale fait éclater les faisceaux de fibres en fibrilles élémentaires. Jusqu'à maintenant, ce procédé s'applique sur des fibres agglomérées en faisceaux résultant d'une succession de transformation des tiges, biologiques (rouissage), physique (fanage) et mécanique (teillage), le teillage se décomposant en une suite d'actions mécaniques tel le broyage au travers de rouleaux cannelés (broyeurs) et/ou l'écangage, qui éliminent les parties boiseuses. C'est encore le cas pour d'autres fibres comme celles du bois qui subissent des traitements chimiques et physiques (découpage en copeaux) pour extraire la cellulose en vue de fabriquer la pâte à papier. Le chanvre est également déposé au sol pendant une période relativement longue en vue de laisser les micro-organismes du sol commencer une biodégradation des ciments pectiques. Cette énumération non exhaustive des traitements appliqués aux plantes à fibres et aux fibres montre dans un grand nombre de cas, l'aspect très aléatoire de ces cultures qui sont, dans certains cas, simplement posées au sol pour subir une transformation que l'homme ne maîtrise pas du tout et qui expose la culture à des conditions climatiques qui peuvent lorsqu'elles ne sont pas favorables entraîner la perte partielle ou totale de la matière soit parce que la dégradation a été poussée trop loin et que les micro-organismes ont commencés à dégrader les fibres, soit parce que les conditions climatiques ne permettent pas de récolter une matière suffisamment sèche pour être susceptible de se conserver. L'aspect hétérogène du rouissage au sol est aussi une source de difficultés dans la chaîne de transformation et d'élaboration du produit final. Le procédé qui est exposé ici propose une solution à l'ensemble des problèmes évoqués plus haut Il s'applique sur des plantes à fibres ou directement sur des fibres végétales grossières, quel que soit l'état de dégradation des plantes, l'état de pureté des fibres, l'hétérogénéité de la matière ou l'état d'humidité du produit. Il prépare la matière fibreuse à la séparation des différents constituants par un procédé physique Il traite les fibres brutes pour les rendre homogènes Il rompt les liaisons internes des faisceaux fibreux jusqu'au stade de la fibre élémentaire, voire de la fibrille si l'on pousse plus loin l'agressivité du procédé. Les matières fibreuses sont soumises au moins une fois à l'action d'un froid intense dont la température est inférieure à 250 ' Kelvin pendant un temps bref allant de la fraction de seconde à quelques minutes Ce froid intense est obtenu par un fluide cryogène qui peut se présenter en phase gazeuse ou plus avantageusement en phase liquide On pourra, à titre d'exemple, mettre en contact les tiges en nappe ordonnée ou en vrac, par un moyen de transport et/ou de pincement, et les immerger en continu dans un fluide cryogène en phase liquide, avantageusement dans de l'azote liquide Selon une autre méthode, on remplit un récipient avec une quantité déterminée de matière fibreuse, puis on la met en contact avec l'élément cryogène. Ce fluide cryogène provoque une fragilisation sélective des différents constituants de la matière qui se sépareront sans peine par l'action d'un procédé physique agissant à la suite du traitement Avantageusement, on réalise simultanément le traitement de la matière et l'action du procédé physique: celui -ci fait appel, par exemple, à au moins une paire de cylindres de broyage à sculpture dont l'action force la matière à subir des pliages multiples qui amorcent les fractures nécessaires à la séparation Selon une variante, le procédé physique fait appel à une vibration de fréquence adaptée. La présence d'eau au sein des parties végétales a une influence sur la conduite et sur l'efficacité du traitement. Avantageusement, le procédé est appliqué sur une matière brute dont l'humidité naturelle sera sensiblement homogène: dans le cas contraire, on ajustera l'humidité de la matière. La durée du traitement par le froid, de quelques fractions de seconde à quelques minutes, et l'intensité de celui ci, réglable de 0 à 250 Kelvin, permettent de moduler l'agressivité du procédé et de contrôler le degré souhaité de dissociation des faisceaux fibreux. Avantageusement, le procédé est utilisé sur des végétaux fibreux qui n'auraient pas subi au sol d'autres transformations que le séchage par l'action du soleil, lorsque l'on veut récupérer les fructifications ou pas de transformation du tout lorsqu'on peut traiter immédiatement la matière en évitant ainsi le risque de décomposition non contrôlée des fibres. L'opération s'effectue sans produire de poussières et préserve l'environnement du personnel qui évolue aux alentours des machines de traitements. Avantageusement, on adjoint une substance chimique au sein de l'élément "froid" ou élément cryogène pour débarrasser la matière des couleurs peu flatteuses et la blanchir, la rendant directement utilisable pour toute application industrielle Pour conclure, ce procédé de traitement de matières fibreuses, constituées notamment de plantes à fibres ou de fibres végétales grossières est caractérisé en ce qu'il consiste à mettre au moins une fois ces matières fibreuses au contact d' un milieu fluide dont la température est inférieure à 250 Kelvin pendant un temps bref compris entre la fraction de seconde et quelques minutes en vue de préparer la matière à une séparation sélective de ces différents constituants par un procédé physique L'une de ses caractéristiques consiste à réaliser la séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse par un procédé physique, par exemple mécanique ou vibratoire, en intervenant simultanément au procédé de traitement par le fluide cryogène Selon une autre caractéristique, on réalise la séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse par un procédé physique, par exemple mécanique, vibratoire ou par chocs thermiques avec des températures supérieures à 250 ' Kelvin, en intervenant à la suite du traitement par le fluide cryogène Une autre caractéristique consiste à ajouter dans le fluide cryogène un produit chimique de blanchiment de la matière fibreuse On caractérise aussi le procédé en ce qu'il consiste à traiter la matière fibreuse prise en un état quelconque de dégradation, soit directement au champ, soit ayant subi une première transformation, par exemple mécanique, chimique ou biologique Selon une variante, le procédé consiste à préalablement humidifier les matières fibreuses à traiter pour homogénéiser et ajuster l'humidité, par exemple, par trempage, pulvérisation ou dans une chambre d'humidification Enfin, le procédé consiste à utiliser un fluide cryogène en phase liquide, par exemple de l'azote liquide ou selon une autre caractéristique, il consiste à utiliser un fluide cryogène en phase gazeuse, par exemple de l'air refroidit par de l'azote liquide évitant ainsi la pollution de l'azote liquide par des déchets de matière. REVENDICATIONS 1) Procédé de traitement de matières fibreuses, constituées notamment de plantes à fibres ou de fibres végétales grossières, facilitant la séparation sélective des différents constituants de celles-ci par un traitement physique, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre au moins une fois ces matières fibreuses au contact d'un milieu fluide dont la température est inférieure à 250 Kelvin pendant un temps bref compris entre la fraction de seconde et quelques minutes. 2) Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser la séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse par un procédé physique, par exemple mécanique ou vibratoire, intervenant simultanément au procédé de traitement par le fluide cryogène. 3) Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser la séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse par un procédé physique, par exemple mécanique, vibratoire ou par chocs thermiques avec des températures supérieures à 250 ' Kelvin, intervenant à la suite du traitement par le fluide cryogène. 4) Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter dans le fluide cryogène un produit chimique de blanchiment de la matière fibreuse. ) Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter la matière fibreuse prise dans son état directement au champ. 6) Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter la matière fibreuse après que celle-ci ait subi une première transformation, par exemple mécanique, chimique ou biologique. 7) Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste préalablement à humidifier les matières fibreuses à traiter pour homogénéiser et ajuster l'humidité, par exemple par trempage, pulvérisation ou dans une chambre d'humidification. 6 2656008 8) Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un fluide cryogène en phase liquide, par exemple de l'azote liquide. 9) Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un fluide cryogène en phase gazeuse, par exemple de l'air refroidi par de l'azote liquide évitant ainsi la pollution de l'azote liquide par des déchets de matière.