Brevet FR2662449A1 — publié le 19911129

PROCEDE ET APPAREIL POUR AJOUTER DES FIBRES THERMOPLASTIQUES A DES PATES FLUFF DE CELLULOSE La présente invention concerne un procédé pour ajouter des fibres thermoplastiques, telles que des fibres de polyéthylène, à une sorte de bourre de cellulose appelée "pâte fluff de cellulose" dans la technique, procédé dans lequel une fibre thermoplastique et une pâte fluff de cellulose sont chargées dans un malaxeur et y sont transformées en pâte et le mélange est homogénéisé L'invention concerne également un appareil pour mettre en oeuvre ce procédé. Dans un procédé connu du type mentionné ci-dessus, le polyéthylène est utilisé sous forme de feuilles Les feuilles de polyéthylène sont réduites mécaniquement en pâte de façon grossière et sont acheminées sur une courroie de transporteur jusqu'à un malaxeur dans lequel est aussi introduite la pâte fluff de cellulose transportée par voie pneumatique et dans lequel les fibres sont désagregées et le mélange homogénéisé. Le mélange de pâte fluff de cellulose et de fibres thermoplastiques est utilisé comme absorbant dans des corps absorbants destinés à des articles absorbants jetables, tels que des couches-culottes jetables, des serviettes hygiéniques et des protections contre l'incontinence Le rôle des fibres thermoplastiques est d'améliorer la résistance mécanique des corps absorbants et la proportion de fibres mélangées est de l'ordre de 15, 20 %, selon les propriétés désirées du produit concerné. Du fait que les fibres thermoplastiques sont de 4 à 5 fois plus coûteuses que les fibres de cellulose, les fabricants sont soucieux de ne pas utiliser une proportion de fibres thermoplastiques plus grande que celle qui est absolument nécessaire A cette fin, il est important de mesurer avec précision les quantités de fibres thermoplastiques introduites dans le malaxeur. Toutefois, on a constaté qu'il était difficile de mesurer avec précision les quantités de fibres thermoplastiques quand on met en pratique le procédé connu, parce que la teneur en humidité du polyéthylène utilisé varie et parce que le poids superficiel irrégulier des feuilles de polyéthylène peut influencer le résultat final C'est pourquoi il est difficile de déterminer les pourcentages en poids de l'eau et des fibres thermoplastiques introduites dans le malaxeur quand on charge un polyéthylène d'un poids donné. La présente invention a pour objectif de résoudre ces problèmes au moyen d'un procédé et d'un appareil qui, lorsqu'on ajoute des fibres thermoplastiques à des fibres de cellulose, permet de mesurer avec précision la quantité de fibres thermoplastiques introduites dans le malaxeur dans lequel a lieu une homogénéisation du mélange avec formation de pâte. On atteint l'objectif de la présente invention au moyen d'un procédé du type précité qui est caractérisé par l'introduction d'un matériau fibreux thermoplastique dans un environnement dont la teneur en humidité est réglée puis par une introduction dudit matériau fibreux dans le malaxeur dans un état mouillé Du fait que le matériau fibreux thermoplastique a tendance à prendre un état d'équilibre avec son environnement, le matériau absorbe l'humidité par effet capillaire jusqu'à ce que cet état soit atteint Ceci permet une égalisation des variations de la teneur en humidité du matériau fibreux introduit dans l'atmosphère à teneur en humidité réglée, de telle sorte le matériau fibreux quittant ledit environnement humide présente une teneur constante en humidité Le poids des fibres du matériau fibreux déchargées de l'environnement humide peut être facilement déterminé, ce qui permet de charger dans le malaxeur le matériau fibreux en quantité dont le poids est déterminé d'une façon précise. Un appareil pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention comprend un agencement fonctionnant de manière à créer un environnement humide, un moyen pour avancer le matériau fibreux et l'introduire dans ledit environnement humide, et un moyen pour avancer le matériau fibreux humide depuis ledit environnement humide et l'introduire dans le malaxeur. On va maintenant décrire de façon plus détaillée un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 montre schématiquement un appareil/ installation pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention; et la figure 2 montre un mode de réalisation préféré d'un dispositif incorporé à l'appareil/installation de la figure 1 et fonctionnant de manière à fournir un environnement à taux d'humidité réglé ainsi que d'un dispositif pour transporter le matériau fibreux thermoplastique dans un état humide depuis l'environnement humide jusqu'au malaxeur incorporé dans l'installation. La figure 1 montre d'une façon très schématique les composants incorporés au dispositif pour ajouter des fibres de polyéthylène à une pâte fluff de cellulose Le "fluff" de cellulose est chargé dans un malaxeur par l'intermédiaire d'une canalisation dans laquelle la pâte fluff de cellulose est transportée par voie pneumatique et est déchargée dans le malaxeur Le polyéthylène est introduit dans le poste A sous la forme de feuilles qui, au moment de la fabrication, présentent une teneur en humidité d'environ 50 % mais qui, après stockage et transport, présentent une teneur en humidité variable en raison des environnements différents auxquels lesdites feuilles ont été soumises pendant le stockage et le transport Les feuilles de polyéthylène sont réduites mécaniquement en pâte d'une façon grossière au poste A, au moyen d'un appareil approprié, tel qu'un broyeur à marteaux On laisse ensuite tomber le polyéthylène défibré de façon grossière sur un moyen transporteur approprié, par exemple un transporteur à courroie, et le polyéthylène est transporté par ce moyen transporteur jusqu'au poste B Le polyéthylène est exposé à un environnement humide dans le poste B Le polyéthylène absorbe l'eau de l'atmosphère environnante jusqu'à ce que soit atteint un état d'équilibre avec ladite atmosphère, les parties plus sèches du matériau absorbant plus d'eau que les parties plus humides de ce dernier Par conséquent, toutes les parties du polyéthylène sortant du poste B présentent mutuellement la même teneur en humidité et, de ce fait, il est possible de déterminer facilement le poids des fibres dudit matériau. La figure 2 montre schématiquement un mode de réalisation préféré du poste B auquel le polyéthylène réduit en pâte de façon grossière est amené du poste A à l'aide d'un transporteur 1 à courroie L'extrémité de décharge de ce transporteur est située au-dessus d'un entonnoir d'alimentation 2 qui, à son tour, se trouve au centre de l'ouverture d'un récipient 3 qui comporte un fond incliné 4 Le récipient 3 est également pourvu d'un tube de sortie 5 qui s'étend latéralement et qui se prolonge obliquement vers le haut parallèlement au fond 4. Le tube de sortie se présente sous la forme d'un tronc de cône oblique et, de ce fait, diminue de section en direction du haut Une vis sans fin de transport 6 s'étend le long du fond du récipient et quelque peu dans le tube de sortie 5, cette vis étant supportée en vue de sa rotation d'une manière appropriée Des buses de pulvérisation 7 sont disposées autour de l'ouverture du récipient. Le récipient 3 est monté à l'intérieur d'une cuve 8 dans laquelle de l'eau peut être amenée par l'intermédiaire d'un conduit 9 Le côté refoulement d'une pompe P est raccordé aux buses, tandis que le côté aspiration de la pompe est raccordé à la cuve 8 Une rangée de trous ou fentes 10 ménagés dans la paroi latérale du récipient 3 forment un passage de trop-plein pour la cuve 8. L'appareil illustré sur la figure 2 fonctionne de la manière suivante. Au démarrage de l'appareil, le récipient 3 est vide de manière à éviter la présence d'une surface d'eau sur laquelle le polyéthylène, en tombant, peut se rassembler, ce polyéthylène étant plus léger que l'eau. Le récipient 3 est tout d'abord vidé, si besoin est, après quoi le polyéthylène est introduit dans le récipient 3, à partir du transporteur 1 et par l'intermédiaire de l'entonnoir 2, jusqu'à ce que la totalité du fond 4 soit recouverte La pompe P qui peut être une pompe à cylindrée variable, est ensuite mise en action La pompe est entraînée de manière qu'une quantité relativement faible d'eau par unité de temps soit délivrée par les buses 7 Le polyéthylène tombant de l'entonnoir 2 traverse par conséquent une pluie d'eau avant de tomber dans le récipient et sur le dessus du polyéthylène amené précédemment Quand le polyéthylène a été amené en une quantité telle qu'il remplit le récipient 3 jusqu'au niveau des rangées de trous 10 de la paroi du récipient, l'amenée du polyéthylène est interrompue bien que la pulvérisation d'eau continue. Après une période de temps donnée, le polyéthylène présent dans le récipient a absorbé une quantité d'eau telle que le point de saturation est atteint et l'eau pulvérisée ensuite sur le matériau est évacuée par la rangée de trous 10. Ceci met fin à la phase de démarrage du traitement et la vis sans fin de transport 6 ainsi que la courroie 1 du transporteur sont alors mises en mouvement Une longueur continue de polyéthylène, ou boudin de polyéthylène, est alors évacuée par le tube de sortie 5 et tombe sous l'effet de la pesanteur sur un transporteur, ou, si on le préfère, directement dans le malaxeur. Comme on le comprendra, l'amenée de matériau dans le récipient 3 doit être réglée d'une façon appropriée de manière à correspondre à l'évacuation du matériau à travers le tube 5 On peut obtenir ce résultat, par exemple, en réglant la vitesse du transporteur à l'aide d'un capteur de niveau monté dans l'entonnoir 2 et fonctionnant de manière à indiquer le niveau du matériau dans l'entonnoir. L'eau est délivrée pendant une période relativement longue durant la phase de démarrage dans le but de permettre au mécanisme d'absorption du polyéthylène d'agir complètement, cette absorption, ou aspiration, ayant lieu principalement en raison des forces capillaires Après que la capacité d'absorption a été utilisée entièrement, ce qui est mis en évidence par le fait que l'eau s'écoule alors par les trous 10, le matériau ne flotte plus mais présente essentiellement la même densité que l'eau tout en ayant une consistance analogue à celle d'une bouillie de céréales Les forces de liaison dans ce matériau analogue à une bouillie de céréales sont suffisamment fortes pour maintenir la cohésion du matériau, même si une surface d'eau devait se former sur le dessus de ce matériau Quand la phase de démarrage est terminée, le débit de l'eau formé par la buse 7 est augmenté de manière que soit obtenu un excédent d'eau Toutefois, cet excédent d'eau ne doit pas être supérieur à la quantité d'eau qui peut être évacuée par les trous 10 de la paroi du récipient. Comme on l'a mentionné précédemment, le tube de sortie 5 diminue de section en direction de son extrémité extérieure La partie extérieure du tube 5 comporte des perforations Il disposées le long de sa surface inférieure Le polyéthylène est par conséquent comprimé et son eau exprimée dans le tube de sortie, et l'eau extraite par compression est évacuée par les perforations 11 Par conséquent, la teneur en humidité du polyéthylène sortant du tube 5 est plus faible que celle qu'il présentait dans le récipient 3. Quand on mélange une pâte fluff de cellulose et du polyéthylène dans le malaxeur, il est nécessaire que le mélange ait une teneur en humidité donnée afin d'éviter les problèmes engendrés par l'électricité statique Par conséquent, on bénéficie d'un avantage lorsque le polyéthylène, comme c'est le cas dans le procédé de l'invention, introduit dans le malaxeur, présente une teneur en humidité plus élevée que dans le cas du procédé connu antérieurement, dans lequel il est nécessaire d'ajouter de l'eau dans le malaxeur pour contrecarrer l'électricité statique qui apparaît On peut mentionner, à ce sujet, que le mélange homogène de fibres de cellulose et de fibres formant liant qui quitte le malaxeur présente, en général, une teneur en humidité comprise entre 7 et 15 %. Du fait que la teneur en humidité du fluff de cellulose amené jusqu'au malaxeur peut également varier, on préfère configurer le tube 5 d'une manière qui permet à la teneur en humidité du flot de polyéthylène quittant le tube d'être modifié A cette fin, la partie du tube 5 placée extérieurement à la vis 6 peut être formée de deux parties qui coopèrent mutuellement, une partie rigide inférieure de section transversale semicirculaire et une partie supérieure de section transversale en forme de U, cette partie supérieure pouvant pivoter dans une direction verticale, par exemple à l'aide d'une charnière, afin que l'on puisse modifier la forme commune de section transversale des deux parties en plaçant une partie plus ou moins grande des branches du U au-dessus de la ligne supérieure de définition de la section transversale inférieure On comprendra que d'autres dispositions de construction sont également possibles pour commander la teneur en humidité de la matière délivrée par le tube de sortie Par exemple, des prolongements tubulaires coniques peuvent être disposés dans l'extrémité libre du tube de sortie. Dans une variante (non représentée) de l'appareil illustré sur la figure 2, le récipient 3 comporte un fond horizontal et la vis sans fin de transport 6 ainsi que le tube de sortie 5 s'étendent également horizontalement. Pour empêcher l'apparition d'une surface d'eau libre dans il le récipient 3, la partie inférieure du récipient est perforée Pour écourter le temps pris pour achever la phase de démarrage, on règle l'écoulement d'eau délivré par la buse 7 de manière que de l'eau excédentaire soit fournie constamment au polyéthylène Ensuite, pour remplir le récipient 3 jusqu'à un niveau donné, on comprendra que la phase de démarrage prend fin lorsque la quantité d'eau évacuée du récipient 3 par unité de temps est égale à la quantité d'eau délivrée par unité de temps par les buses 7 Toutefois, cette comparaison entre les quantités précitées exige la présence d'un matériel de mesure relativement compliqué et coûteux et, par conséquent, on préfère, dans le cas de cette variante, déterminer empiriquement la durée de la phase de démarrage. Le polyéthylène est introduit dans l'appareil décrit dans un environnement tel que sa capacité d'absorption intrinsèque est utilisée à plein L'avantage procuré par l'utilisation d'un tel environnement est qu'il est possible de déterminer le moment o la capacité d'absorption du matériau a été utilisée, par exemple en comparant les quantités d'eau fournies à l'appareil et évacuées de ce dernier par unité de temps, ou en laissant l'écoulement d'eau au-dessus du trop-plein indiquer que le matériau est incapable d'absorber plus d'eau. Cependant, il n'est pas nécessaire que l'environnement soit tel qu'il permette une absorption maximale pour obtenir un polyéthylène ayant une teneur en humidité homogène Pour atteindre cet état, il suffit que l'environnement humide présente une teneur en humidité supérieure à la teneur en humidité du polyéthylène entrant et de maintenir ce matériau dans ledit environnement pendant un temps suffisant pour qu'il prenne, par absorption, dans toutes ses parties, un état d'équilibre vis-à-vis de l'environnement Toutefois, du fait que les teneurs en humidité du matériau entrant varient initialement, ce matériau absorbe dans l'environnement des quantités variables d'eau par unité de temps, ce qui signifie qu'il est nécessaire de modifier les quantités selon lesquelles l'eau est délivrée par unité de temps à l'environnement humide ou moite, pour maintenir une continuité dans la teneur en humidité de cet environnement Il est par conséquent préférable d'utiliser un environnement dans lequel il est possible de travailler avec un excédent d'eau, ceci permettant d'assurer d'une façon simple la continuité de l'environnement moite ou humide dans lequel est introduit le polyéthylène. On comprendra qu'il est possible de modifier dans le cadre de l'invention les modes de réalisation décrits et représentés, particulièrement en ce qui concerne l'agencement permettant de créer l'environnement humide précité Par exemple, le polyéthylène peut être aspergé d'eau pendant qu'il se trouve sur la courroie du transporteur et, dans ce cas, la courroie du transporteur est perforée En outre, on peut aussi utiliser des dispositifs de sortie autres que des vis d'avance sans fin Selon une des variantes du système, le polyéthylène peut être avancé à partir du poste de formation de pâte grossière à travers un bain d'eau, à l'aide d'une vis d'avance sans fin, d'une pompe à "vis sans fin-piston", ou autres dispositifs analogues, puis comprimé dans un conduit d'évacuation conique Du fait que cette compression contribue à une homogénéisation de la teneur en humidité de la matière sortante, quand l'agencement a été dimensionné correctement, un tel agencement peut être exploité en phase de démarrage. On comprendra également que l'on peut utiliser des fibres thermoplastiques formant liant autres que des fibres de polyéthylène. REVENDICATIONS 1 Procédé pour ajouter des fibres thermoplastiques, telles que des fibres de polyéthylène, à une pâte fluff de cellulose, procédé dans lequel le matériau fibreux thermoplastique et la pâte fluff de cellulose sont introduits dans un malaxeur dans lequel les fibres sont désagrégées et le mélange est homogénéisé, caractérisé par l'introduction d'un matériau fibreux thermoplastique dans un environnement dont la teneur en humidité est réglée puis par l'introduction du matériau dans le malaxeur dans un état mouillé. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la création dudit environnement humide par pulvérisation d'eau sur le matériau fibreux thermoplastique pendant son passage jusqu'au malaxeur. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la création de l'environnement humide par passage du matériau fibreux thermoplastique à travers un bain d'eau. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une compression du matériau fibreux thermoplastique sortant de l'environnement humide avant son introduction dans ledit malaxeur, et par une évacuation de l'eau exprimée dudit matériau. 5 Installation pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, cette installation comprenant un dispositif de transport par voie pneumatique pour le transport de la pâte fluff de cellulose jusqu'à un malaxeur, caractérisé en ce que l'installation comprend un agencement (B) fonctionnant de manière à créer un environnement humide, un moyen ( 1) pour transporter le matériau fibreux jusqu'à l'agencement (B) fonctionnant de manière à créer un environnement humide, un moyen ( 2) pour introduire le matériau fibreux dans ledit environnement humide, et un moyen ( 5, 6) pour transférer le matériau fibreux mouillé hors de l'environnement humide et l'introduire dans ledit malaxeur. 6 Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen pour transférer le matériau fibreux mouillé hors de l'environnement humide comprend un moyen pour comprimer le matériau transféré hors dudit environnement.