Brevet FR2744140A1 — publié le 19970801

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF POUR LA PRODUCTION OU LE TRAITEMENT DE FIBRES ET DE PRODUITS A BASE DE FIBRES La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la production ou le traitement de fibres et de produits à base de fibres. Ces dernières années, l'utilisation de fibres végétales dans les domaines les plus variés a pris un essor important. La production et le traitement de fibres de ce type sont en général compliqués et onéreux. De plus, les méthodes devant être appliquées doivent l'être autant que possible avec précaution afin d'éviter d'endommager des fibres et, par conséquent, de diminuer leurs qualités. Un progrès décisif dans la production de fibres végétales a été réalisé avec l'utilisation d'ultrasons lors de la désagrégation des fibres. Un inconvénient de tous les procédés pour la production de fibres végétales réside dans le fait que les méthodes connues jusqu'à présent sont réalisées avec des dispositifs traditionnels qui ne répondent pas aux exigences pour une production simple et sans endommagement des fibres. C'est la raison pour laquelle la présente invention a pour objet de mettre à disposition un procédé et un dispositif qui permettent de produire ou de traiter, de manière simple et sans les abîmer, des fibres et en particulier des fibres végétales. La présente invention a pour but un procédé de production et/ou de traitement de fibres et de matériau à base de fibres selon lequel on désagrège et on traite un matériau brut contenant des fibres, de manière mécanique et/ou chimique, on le libère des parties indésirables et ensuite, on le lave, caractérisé par le fait qu'on fait passer le matériau brut contenant des fibres à travers un bain de trempage qui contient un agent de désagrégation et/ou un produit de traitement approprié connu en soi, et ensuite, on le traite sur un support de type tamis avec des jets de liquide de lavage qui sont sous haute pression. La présente invention a également pour objet un dispositif de traitement comportant un bain de trempage dans lequel une bande transporteuse inférieure et une bande transporteuse supérieure sont essentiellement disposées parallèlement l'une à l'autre sur la plus grande partie du trajet à travers le bain de trempage, et si proches l'une de l'autre que le matériau à base de fibres à traiter est maintenu entre les bandes transporteuses, et un dispositif de lavage muni d'au moins une unité de lavage, qui présente une bande transporteuse pour le matériau à laver et au moins une buse à jet sous pression pour le liquide de lavage, placée au-dessus de la bande transporteuse. Pour ce qui est du récipient pour bain de trempage, il s'agit, pour des raisons pratiques, d'une cuve. L'une au moins des bandes transporteuses du dispositif de traitement a, de préférence, la forme d'une bande transporteuse à mailles de fil métallique. La dimension des mailles de la bande transporteuse à mailles varie en fonction de l'utilisation, c'est-à-dire du matériau à traiter. Par exemple, pour le traitement de tiges végétales, des bandes transporteuses à mailles avec des mailles d'une profondeur de 5 mm et d'une largeur de 30 à 40 mm sont appropriées. Les deux bandes transporteuses sont placées l'une audessus de l'autre de façon qu'elles se touchent ou qu'elles ne présentent entre elles qu'une faible distance de séparation. Entre les deux bandes transporteuses, le matériau à traiter est maintenu puis transporté à travers le bain de trempage se trouvant dans ledit récipient. Les bandes transporteuses sont entraînées de manière classique, par exemple par des rouleaux. Le traitement dans le bain de trempage a pour but de débarrasser le matériau à traiter des impuretés qui y adhèrent, telles que la poussière et la saleté. De plus, le bain de trempage doit permettre à l'eau et, le cas échéant, aux produits chimiques de pénétrer dans les fibres ou dans le matériau. Le bain de trempage consiste en général en de l'eau, qui contient, en théorie, au moins un agent de traitement. On choisit de préférence l'agent de traitement parmi des tensioactifs, des colorants, des enzymes, des acides, des bases, des solvants organiques et des agents de traitement de surface. Des tensioactifs pouvant être utilisés sont des tensioactifs anioniques, non ioniques et cationiques classiques, qui favorisent en particulier la désagrégation de végétaux à fibres pour la production de fibres végétales. Le type des colorants à utiliser doit être choisi en fonction du matériau à traiter. Les enzymes servent à la dissolution de matériau indésirable du végétal ou à la dissolution de produits d'encollage sur des tissus textiles. Des colorants et enzymes appropriés sont connus des spécialistes. Des acides et des bases utilisables peuvent être des acides et des bases organiques ou minérales. Ils servent au prétraitement ou à l'imprégnation des matériaux à traiter. Des acides et des bases appropriés sont par exemple l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide formique, I'acide acétique, l'acide oxalique et autres. Le bain de trempage peut également contenir des solvants organiques pouvant être mélangés à l'eau, pour obtenir une meilleure imprégnation des matériaux ou afin de faciliter l'élimination de produits peu ou pas solubles dans l'eau, comme par exemple le suint. Des solvants organiques pouvant être utilisés sont en particulier des alcools de faible masse moléculaire tels que le méthanol, I'éthanol, le n- ou le i-propanol ainsi que des cétones telles que l'acétone ou la méthyléthylcétone. Enfin, le bain de trempage peut contenir des agents de traitement de surface afin d'apprêter les fibres. Des agents de traitement de surface appropriés sont par exemple des produits d'ignifugation tels que les phosphates, le borax, etc., des agents hydrofuges et autres. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le récipient pour le bain de trempage comporte un transducteur, en particulier un émetteur d'ultrasons. L'utilisation d'ultrasons favorise la désagrégation et/ou le traitement du matériau transporté à travers le bain de trempage. L'utilisation d'ondes de fréquence sonique est en particulier avantageuse lors de la production de fibres végétales, car il se produit l'élimination des parties ligneuses des tiges végétales ainsi que l'extraction des fibres à partir du composé contenu dans les tiges et la séparation des fibres. Comme transducteurs, on utilise des dispositifs classiques qui fournissent une fréquence comprise entre 0,01 et 100 kHz, de préférence entre 1 et 50 kHz, en particulier entre 10 et 50 kHz, et de façon particulièrement préférée entre 25 et 40 kHz. L'intensité de l'onde de fréquence sonique par litre se situe, de façon convenable, entre 1 W/l et 80 W/l, en particulier entre 10 et 50 W/l. Le transducteur peut être placé à n' importe quel endroit approprié et en fonction du but d'utilisation. Il est toutefois particulièrement avantageux de le placer dans le fond du récipient pour bain de trempage. Selon un mode de réalisation préféré, le liquide du bain de trempage est pompé en circuit fermé. De façon pratique, une filtration est alors effectuée au moyen de dispositifs de filtration habituels tels que des filtres à bande, des paniers de tamisage, des filtres en forme de bougie, etc. La filtration peut se dérouler en deux étapes, des particules grossières pouvant être éliminées au cours de la première étape et des particules fines au cours de la deuxième étape, au moyen, par exemple, d'un filtre à diaphragme. Le filtre fin peut également être disposé parallèlement à l'écoulement du circuit, afin qu'une certaine quantité de particules fines soit séparée en continu et qu'une concentration de ces particules dans le bain de trempage soit ainsi évitée. La température à laquelle le bain de trempage est maintenu est adaptée au traitement. En général, on travaille à température ambiante ou à des températures plus élevées, c'est-à-dire à peu près entre 20 et 900 C. En outre, le dispositif selon l'invention contient un dispositif de lavage, muni d'une ou plusieurs unités de lavage. Chaque unité de lavage comprend une bande transporteuse sur laquelle le matériau à laver est transporté. Le type de bande transporteuse est fonction du matériau à traiter ; en général on utilise une bande en textile ou en treillis métallique à trame fine avec des dimensions de la maille de 0,8 mm par exemple. Si ce sont des tapis ou des matelas qui sont lavés, on utilise, pour des raisons pratiques, une bande à treillis métallique. La bande transporteuse est entraînée de manière classique, par exemple par rouleaux. Au-dessus de la bande transporteuse d'une unité de lavage, sont disposées plusieurs buses à jet sous pression à partir desquelles le liquide de lavage est pulvérisé sur le matériau à laver. De préférence, on utilise les buses à jet sous pression qui fonctionnent à une pression de 1 à 50 bars, de préférence de 1 à 20 bars et en particulier de 3 à 10 bars. L'angle d'ouverture des buses et la distance entre les buses et la bande transporteuse sont fonction du matériau à laver ou encore du nombre de buses utilisées. Le liquide de lavage qui s'écoule est récupéré dans une cuve et pompé dans le circuit pour être recyclé aux buses à jet sous pression. Le cas échéant, on fait passer le liquide de lavage par un dispositif de filtration du type décrit ci-dessus dans le contexte du dispositif de traitement. En général, le liquide de lavage est pulvérisé à température ambiante ou à une température légèrement supérieure, par exemple entre 20 et 600C. Selon un mode de réalisation préféré, le matériau lavé est traité avec au moins un dispositif de désagrégation afin de le démêler. Comme dispositif de désagrégation on peut utiliser par exemple un cylindre à ailettes ou un cylindre à râteaux, ou bien deux râteaux d'acier se déplaçant l'un vers l'autre. En particulier, lors de l'utilisation d'un dispositif de désagrégation, il est préférable de faire suivre le démêlage par un processus de lavage supplémentaire dans une autre unité de lavage, l'unité de lavage pouvant être construite de la même manière que celle décrite cidessus. De façon convenable, la deuxième unité de lavage se trouve alors au-dessous de la première unité de lavage. Ceci présente l'avantage de retourner le matériau à laver de telle manière que la face qui n'était pas tournée vers les buses à jet sous pression lors de la première étape de lavage est maintenant tournée vers les buses à jet sous pression. De cette façon, le processus de lavage se déroule de manière plus complète. Si on le souhaite, on peut faire passer le matériau à travers des dispositifs classiques pour l'élimination de liquide de traitement ou de lavage excédentaire, aussi bien après le dispositif de traitement qu'après le dispositif de lavage. Des dispositifs appropriés sont, par exemple, des rouleaux d'extraction par pression. Selon le procédé conforme à l'invention, on peut, à l'aide du dispositif selon l'invention, produire en continu des fibres à partir de matériaux contenant des fibres, ou encore préparer, nettoyer et traiter des fibres On peut utiliser des matériaux contenant des fibres d'origine animale ou végétale, par exemple des végétaux à fibres tels que des fibres libériennes, en particulier le lin, le chanvre, le jute, des orties et des fibres de feuilles d'agave, des fibres de coton ou de coco, etc. Des matériaux contenant des fibres d'origine animale sont, en particulier, la laine. En outre, on peut aussi traiter des matériaux à base de fibres tels que des matelas de fibres naturelles ou artificielles, des tapis de fibres naturelles ou artificielles, des tissus textiles de fibres naturelles ou artificielles, etc. Pour la production de fibres végétales, on part de préférence, de tiges de lin brut ou de chanvre brut qui sont éventuellement prébroyées, et on les fait passer à travers le dispositif de traitement, le traitement étant, de préférence, assisté par des ondes de fréquence sonique, et de préférence par des ultrasons. Le bain de trempage contient ensuite, de préférence, des tensioactifs afin de faciliter l'imprégnation des fibres et des produits à base de fibres, ainsi que des inhibiteurs de mousse, tels qu'ils sont employés par exemple dans l'industrie textile. Enfin, le matériau à base de fibres obtenu passe à travers le dispositif de lavage. Les substances libérées dans le dispositif de traitement sont alors lavées ou éliminées par pulvérisation. On peut faire fonctionner le dispositif de lavage et le dispositif de traitement dans l'ordre inverse. Cela est, par exemple, le cas lorsque l'on veut apprêter des matelas ou des tapis, etc., avec un agent de traitement de surface. Dans le dispositif de lavage, on retire d'abord la saleté ou d'anciens produits de traitement de surface, puis, dans le dispositif de traitement, le nouvel agent de traitement de surface, par exemple un agent d'ignifugation, est appliqué. Le dispositif selon 1' invention peut aussi comporter plusieurs dispositifs de traitement ou encore plusieurs dispositifs de lavage. Par exemple, on peut effectuer un prélavage avec un premier dispositif de traitement, ensuite, un lavage dans le dispositif de lavage, et enfin, un apprêt du matériau dans un dispositif de lavage supplémentaire. En général, les matériaux obtenus sont finalement séchés dans des dispositifs classiques, par exemple des séchoirs à tambour, etc. Dans ce qui suit, l'invention est décrite plus en détail en se référant aux figures. Sur les dessins la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de traitement d'un dispositif selon l'invention la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de lavage d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif de traitement 1 de la figure 1 comporte un récipient 2 pour le bain de trempage avec un bain de trempage 11. A travers le bain de trempage 11 passent une bande transporteuse inférieure 3 et une bande transporteuse supérieure 4 qui sont maintenues, sur la plus grande partie du trajet dans le bain de trempage, et qui sont essentiellement parallèles, maintenues en léger contact l'une avec l'autre, au moyen de rouleaux presseurs 16 et sont entraînées ou déplacées dans la même direction par des rouleaux 17. Le matériau à traiter est coincé entre les bandes transporteuses 3 et 4 et transporté à travers le bain de trempage ; il est possible de faire agir également des forces de cisaillement sur le matériau, par exemple en faisant se déplacer les bandes 3 et 4 dans la même direction mais pas à la même vitesse. Dans le fond du récipient pour le bain de trempage 2, on a prévu un émetteur d'ultrasons 8 afin de soutenir l'action du bain de trempage 11. Le liquide du bain de trempage est pompé en circuit au moyen d'une pompe 18, un premier filtre 9 (filtre grossier) et un second filtre 10 (filtre fin) étant prévus dans la conduite du circuit 19. En outre, le liquide du bain de trempage passe dans un échangeur de chaleur 22 afin de le réchauffer à la température voulue. A l'endroit marqué d'un C dans la conduite du circuit 19, des agents de traitement peuvent être ajoutés dans le bain de trempage. Le dispositif de lavage de la figure 2 comporte deux unités de lavage. La première unité de lavage (supérieure) comprend une bande transporteuse 6 qui est entraînée et déplacée par deux rouleaux 17 et qui transporte le matériau à laver. Au-dessus de la surface transporteuse de la bande transporteuse 6, on a disposé des buses à jet sous pression 7 à partir desquelles le liquide de lavage est pulvérisé sur le matériau à traiter. Le liquide de lavage qui s'écoule est récupéré dans une cuve 23 et pompé dans le circuit par l'intermédiaire d'une conduite de circuit 19 à l'aide d'une pompe 18. Le liquide passe alors par un premier filtre 9 puis un second filtre 10 ainsi que par un échangeur de chaleur 22, comme décrit dans le cas de la figure 1. Le matériau lavé qui tombe de la bande transporte use 6 à la fin du trajet de transport est démêlé avec un dispositif de désagrégation 12 ayant la forme d'un rouleau à ailettes. Le matériau est ensuite soumis à un processus de lavage supplémentaire dans la deuxième unité de lavage. Le matériau tombe sur la bande transporteuse 13. Celle-ci transporte le matériau à laver dans la direction opposée à celle de la bande transporteuse 6, passant au-dessous d'autres buses à jet sous pression 14 à partir desquelles, à nouveau, du liquide de lavage est pulvérisé. Le matériau tombant vers le bas depuis la bande transporteuse 13 est débarrassé du liquide de lavage excédentaire en passant entre des rouleaux presseurs 25. Ensuite, le matériau est transporté vers un séchoir. Le liquide de lavage qui s'écoule de l'autre bande transporteuse 13 et des rouleaux presseurs est également récupéré dans des cuves 23 et on le recycle dans le circuit. Les bandes transporteuses peuvent être nettoyées à l'aide d'une buse de nettoyage 26. En général, le dispositif de lavage 5 est placé à la suite du dispositif de traitement 1. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1- Procédé de production et/ou de traitement de fibres et de matériau à base de fibres dans lequel on désagrège ou on traite un matériau brut contenant des fibres, de manière mécanique et/ou chimique, on le libère des parties indésirables et ensuite, on le lave, caractérisé par le fait que l'on fait passer le matériau brut contenant des fibres à travers un bain de trempage qui contient un agent de désagrégation et/ou un produit de traitement approprié connu en soi, et ensuite, on le traite sur un support de type tamis avec des jets de liquide de lavage qui sont sous haute pression. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on traite le matériau contenant des fibres par des ultrasons pendant le transport à travers le bain de trempage. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, juste après un premier traitement avec des jets sous haute pression du liquide de lavage, on retourne le matériau à base de fibres mouillé, tout en le démêlant énergiquement de manière mécanique, et on le traite ensuite à nouveau avec des jets sous haute pression du liquide de lavage sur le support de type tamis. 4 - Dispositif pour la production et/ou le traitement de fibres et de matériau à base de fibres, caractérisé par un dispositif de traitement (1) avec un récipient pour bain de trempage (2), dans lequel une bande transporteuse inférieure (3) et une bande transporteuse supérieure (4) sont essentiellement disposées parallèlement l'une à l'autre sur la plus grande partie du trajet à travers le bain de trempage, et si proches l'une de l'autre que le matériau à base de fibres à traiter est maintenu entre les bandes transporteuses (3, 4), et un dispositif de lavage (5) avec au moins une unité de lavage, qui présente une bande transporteuse (6, 13) pour le matériau à laver et au moins une buse à jet sous pression (7, 14) pour le liquide de lavage, placée au-dessus de la bande transporteuse (6, 13). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la bande transporteuse supérieure (4) et/ou la bande transporteuse inférieure (3) ont la forme d'une bande transporteuse à mailles métalliques. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que le dispositif de traitement (1) présente un transducteur (8), en particulier un émetteur d'ultrasons. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que le transducteur (8) est disposé dans le fond du récipient pour bain de trempage (2). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que le dispositif de traitement (1) et/ou le dispositif de lavage (5) présentent au moins un filtre à liquide (9, 10). 9 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que le bain de trempage contient au moins un agent de traitement qui est choisi parmi les tensioactifs, les colorants, les enzymes, les acides, les bases, les solvants organiques et les produits de traitement de surface. 10 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé par le fait que la bande transporteuse (6, 13) de l'unité de lavage est une bande métallique à mailles fines. il - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé par le fait que les buses à jet sous pression (7, 14) sont conçues pour une pression de fonctionnement de 1 à 50 bars. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé par le fait qu'au moins une unité de lavage du dispositif de lavage (5) présente un dispositif de désagrégation (12) pour le traitement du matériau lavé. 13 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 12, caractérisé par le fait que le dispositif de lavage (5) présente deux ou trois unités de lavage.