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BREVET d'INVENTION PERFECTIONNEMENTS AU PAPIER ET A SA FABRICATION
La présente invention est relative, d'une manière géné- rale, à la fabrication du papier, et a pour objet un papier poreux, non hydraté, à longues fibres, qui est très souple et pliable, en principe non pelucheux, exempt de matières abrasives et très absor- bant.
Un papier présentant ces caractéristiques a,un grand nombre d'applications, pouvant servir, par exemple de base pour des stencils, pour emballer et nettoyer des lentilles, comme emballa- ge pour des articles en erre et des métaux polis ou la flexibili- té, la résistance, et une texture souple et exempte de matières abrasives sont des facteurs importants ; ce papier est également utilisable dans l'industrie électrique où ses grandes propriétés absorbantes sont utilisées pour absorber des solutions isolantes, de sorte qu'il peut ainsi servir à constituer un diélectrique pour condensateurs, ainsi qu'un revêtement pour fils, et produits
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nes, où sa légèreté et sa faculté d'absorption de l'enduit cons- tituent également des facteurs importants.
Jusqu'ici, autant qu'on le sache, un papier de ce gen- re a été fait exclusivement à la main et seulement en petites feuilles. Ce papier fait à la main (connu sous le nom de papier japonais Yoshine, car il est principalement fabriqué au Japon où la main d'oeuvre est très bon marché) laisse beaucoup à désirer au point de vue de la résistance, de la durée, de l'uniformité d' épaisseur, de la répartition des fibres, de l'absence de peluches, et autres qualités.
Ce papier Yoshine est composé de fibres dont la longueur varie considérablement, certaines des fibres étant assez petites et d'autres étant écrasées ou effilochées, de sorte qu'on obtient un papier qui, à un degré notable, est pelucheux et présente des points faibles ou minces qui ne le rendent pas en- tièrement satisfaisant pour certains usages, par exemple comme base pour stencils. Les opérations manuelles nécessitées par la fabrication du papier Yoshine sont lentes et laborieuses et ne permettent d'obtenir ce papier qu'en petites feuilles, le dit pa- pier ne pouvant être vendu qu'à un prix assez élevé. Diverses ten- tatives ont été faites pour fabriquer à la machine du papier de soie de ce genre, mais ces tentatives n'ont pas été suivies de succès.
L'invention a également pour objet un procédé perfec- tionné pour la fabrication économique d'un papier à longues fi- bres, non hydraté, de très bonne qualité et de poids, texture, et épaisseur uniformes. En procédant suivant l'invention, on peut obtenir un papier de très belle qualité sous la forme d'une feuil- le continue de toute longueur désirée et à un prix assez bas.
Le papier ainsi obtenu présente de nombreux avantages par rapport au papier Yoshine et, entre autres, il a une texture plus unifor- me; et, pour tous les usages d'ordre pratique, il est exempt de peluches.
Dans le dessin annexe :
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La fig. 1 est une vue en plan de dessus d'une machine, représentée plus ou moins schématiquement, et qui peut 'être avanta- geusemént utilisée lorsqu'on réalise une partie du procédé perfeo- tionné.
La fige 2 en est une vue de coté.
La fige 3 est une coupe longitudinale faite par la cu- ve de tête et l'extrémité de la toile métallique sans fin Four- drinier où se trouve le cylindre antérieur,
Dans la mise en oeuvre du procédé perfectionné, on em- ploie des fibres végétales de la famille des musacées, notamment de l'espèce des bananiers, et plus particulièrement et de préfé- rencé des fibres de musa textilis. Le musa textilis, à l'état brut, est composé de fibres de cellulose pure dans lesquelles est incrus- tée une matière ligneuse, ces fibres étant maintenues assemblées par des gommes et des cires.
Les fibres de cette matière ont une longueur plus ou moins uniforme,'variant entre environ 4 et 7 milli- mètres, et il n'existe pas de petites fibres susceptibles de pro- duire des peluches dans le papier terminé.' Les dites fibres ont une forme approximativement cylindrique, elles présentent des ex- trémités effilées ou pointues et ont peu ou pas tendance à bou- aler ou à se tordre, de sorte qu'elles ne s'enchevêtrent ou ne se feutrent pas, mais, d'autre,.part, elles restent séparées les unes des autres lorsqu'elles sont suspendues dans un grand volume d'eau. On a trouvé à la suite d'expériences que des fibres ordi- naires utilisées pour la fabrication de papier ne conviennent pas dans le but visé par la présente invention.
Des fibres comme le lin et le coton ont tendance à se tordre ensemble au cours du pro- cédé, formant ainsi de petites masses qui donnent un aspect grenu au papier terminé. Des fibres telles que le bois ( par exemple du sulfite blanchi); sont trop courtes et, par conséquent, donnent un aspect pelucheux au papier terminé, ce qui est indésirable.
Les fibres, ayant été choisies, sont séparées en fai- sant digérer chimiquement la matière et en l'agitant ensuite sans ou pression méoaniaue. de facon à empêcher l'hydratation/un change-
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ment dans les caractéristiques physiques des fibres, ces derniè- res notant en principe pas déchiquetées, aplaties, effilochées, ou brisées. De préférence, pendant la digestion, la matière est soumise à une action chimique très énergique, afin de faire dis- soudre et d'éliminer des fibres en principe la totalité des gom- mes et résines ainsi que les constituants ligneux ou d'incrusta- tion, de façon que les fibres puissent tre alors complètement séparées par une simple action d'agitation en solution et sans pression ou hydratation.
Bien qu'on puisse modifier quelque peu les conditions dans lesquelles on fait digérer la matière, on a trouvé qu'en procédant comme indiqué ci-dessous, les résultats dé- sirés sont obtenus ; toutefois, il est entendu que bien qu'on ait décrit les conditions préférées, l'invention n'y est pas spécifi- quement limitée. La matière brute est placée dans un lessiveur ro- tatif et est cuite dans une solution très fortement alcaline, tel- le qu'une solution de soude caustique, pendant une longue durée, sous une pression élevée et à une température d'environ 160. C.
Une proportion de 450 grammes d'hydroxyde de sodium pour 1125 grammes de matière sèche donne entière satisfaction, @ car el- le est suffisamment forte pour faire dissoudre les matières gom- meuses et résineuses et cependant pas assez forte pour influencer d'une manière préjudiciable ou détruire les caractéristiques des fibres. De préférence, le liquide caustique pour la cuisson ren- ferme environ 7% d'hydroxyde de sodium. La pression pour la cuis- son est de préférence d'au moins 7 Kgs. par centimètre carré au- dessus de la pression atmosphérique, et la durée de la cuisson est de préférence de vingt-quatre heures au moins.
Cette action énergique dépasse de beaucoup le traitement usuel que l'on a fait subir à la matière antérieurement à la présente invention, la concentration de la solution alcaline étant quatre ou cinq fois plus forte que celle employée jusqu'ici.
L'opération de digestion ayant été terminée, la matière est égouttée et cette matière égouttée et cuite est soigneuse- ment lavée et les fibres sont séparées en les soumettant à une
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simple agitation en solution, de manière que les fibres ne soient soumises à aucune pression mécanique et, par conséquent, à éviter toute hydratation appréciable de ces dernières. Les opérations de séparation et de lavage des fibres peuvent être réalisées dans tou- te machine ou machines appropriées..Si on le désire, une pile raf- fineuse, telle qu'un cylindre raffineur, peut être utilisée, non pas comme pile raffineuse, mais comme agitateur. Dans ce cas, le rouleau affineur est réglé par rapport à la plaque de base de façon que la matière ne soit soumise à aucune pression mécanique.
Il y a lieu d'indiquer ici que, lorsque la matière est soumise à une pression, les caractéristiques des fibres changent et ces derniè- res deviennent dures et raides. Jusqu'ici, dans la fabrication de papier ordinaire, une pression élevée était exercée sur la matière par le rouleau affineur pendant un temps assez long, La pile raf- fineuse peut être pourvue d'un mécanisme de lavage approprié, tel que le laveur cylindrique usuel, à l'aide duquel les produits chi- miques employés dans l'opération de digestion, les substances gommeuses ou résineuses en suspension ou dissoutes, et toutes les- autres impuretés sont éliminés des fibres.
La séparation complète des fibres demande environ cinq minutes, mais on continue à faire fonctionner la machine pendant un temps beaucoup plus long afin que la matière puisse être complètement lavée et débarrassée de toutes les substances étrangères et impuretés. Après que la matière a été soigneusement lavée, elle se trouve dans les conditions voulues pour qu'on puisse lui donner la forme d'une bande continue.
En donnant aux fibres la forme d'une bande continue de papier, ces fibres sont suspendues dans un'très grand volume d'eau, et on fait couler librement et rapidement la suspension diluée ainsi formée à travers un tamis se déplaçant transversalement, les fibres restant déposées sur le tamis.
La suspension diluée contient avantageusement environ 1 kilogramme de fibres sèches pour 500 hectolitres d'eau, c'est à dire qu'elle a une consistan- ce de 0.002%. Bien qu'il ait été trouvé possible, mais cependant en obtenant des résultats moins satisfaisants, de porter la con-
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sistanoe jusqu'à 0,012%, il est reconnu que même dans ce cas, la suspension peut parfaitement être appelée une "suspension diluée" pour la différencier des suspensions ordinaires employées dans la fabrication dû papier, dont la consistance est d'un ordre enti- èrement différent, étant comprise entre 0,2% et 0,5%
Cette matière très diluée et non hydratée est amenée sur la partie inclinée vers le haut d'une toile métallique sans fin mobile ;
l'eau s'écoule librement et rapidement, sans former de tourbillons, à travers la dite toile et à travers la bande de fibres déposées sur cette dernière; les fibres sont déposées uni- formément sur la toile métallique sous la forme d'une bande conti- nue sans former d'ondulations ou de rides, de sorte' qu'on peut obtenir une bande de papier de toute longueur désirée, ayant une texture entièrement uniforme' et homogène et exempte de grumeaux; Ces résultats ne sont pas possibles avec les machines Fourdrinier telles qu'elles ont été établies jusqu'ici, car il a été et il est d'usage courant de disposer la toile métallique horizontale- ment ou de l'incliner vers le bas suivant l'angle désiré à partir de l'extrémité de la machine où se trouve le rouleau antérieur.
Avec une disposition de ce genre, lorsque la matière est très for- tement diluée, un effet d'ondulations ou de rides est produit, et on constate que la matière est amenée sur la toile métallique dans le sens du déplacement de cette dernière. Il est également important de remarquer que, si les fibres étaient hydratées, la nature de la bande formée sur le tamis serait telle qu'elle empê- cherait l'eau de s'écouler rapidement et librement à travers ce- lui-ci et à travers la bande, de sorte que les résultats désirés ne pourraient être obtenus.
En procédant suivant la présente inven- tion, dans laquelle les fibres ne sont pas hydratées, on peut em- ployer une dilution très élevée, car la nature de la bande formée sur la toile métallique est telle qu'elle ne retarde pas d'une ma- nière appréciable le libre et rapide écoulement de l'eau à travers le tamis et la bande à mesure que cette dernière est formée sur le dit tamis.
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Dans le dessin annexé, on a représenté, plus ou moins schématiquement et à titre d'exemple seulement, une machine per- fectionnée sur laquelle l'opération de formation de la bande de fibres peut être avantageusement réalisée. La machine comporte certains éléments ou dispositifs qui sont de/construction bien con- nue et qui, par conséquent, ne sont pas représentés en détail et n'ont pas besoin d'être décrits explicitement.
Suivant l'invention, la toile métallique sans fin Fourdrinier W, à l'extrémité de la machine où se trouve le rouleau antérieur, est inclinée fortement vers le haut et vers l'arrière, comme indiqué en 9, et cette partie transversale 9 forme, à prqre- ment parler, une paroi perforée, inclinée et mobile d'une cuve' dans laquelle est maintenue, à un niveau prédéterminé, la matiè- re fortement diluée, de façon que, lorsque la toile métallique se déplace vers le haut, l'eau de la cuve s'écoule rapidement, uni- quement sous l'action de la pesanteur, à travers la toile métalli- que, et les fibres sont déposées sur cette dernière d'une manière égale et uniforme sans former d'ondulations ou de rides.
La toile métallique Fourdrinier est de préférence à grosses'mailles, ayant par exemple huit mailles par centimètre, carré, et à l'extrémité antérieure de la machine, la dite toile passe sur un rouleau an- térieur 10, A l'extrémité de distribution de la machine, la toile. métallique passe autour d'un rouleau coucheur approprié li. Le, brin de retour de la toile métallique peut 'être guidé par des rou- leaux de guidage appropriés 12.
Le brin supérieur de la toile métallique Fourdrinier est supporté par des rouleaux ou tubes formant table 13 qui sont eux-mêmes portés par un bâti présentant une partie 14 inclinée vers le haut à l'endroit de l'extrémité de la machine où se trouve le rouleau antérieur 10, ainsi qu'une partie 15 plus longue, inclinée vers le bas et s'étendant jusqu'à l'extrémité de distribution de la machine. De préférence, la par- tie inclinée 9 de la toile métallique Fourdrinier fait un angle d'environ 45 par rapport au plan horizontal.
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métallique Fourdrinier est disposé un bac 21 dans lequel l'eau coulant à travers la dite toile est destinée à tomber.
A proximi- té de l'extrémité de distribution de la machine et au-dessous du brin supérieur de la toile métallique Fourdrinier sont disposées des boites d'aspiration 22 dans lesquelles est entretenue une dé- pression, de façon que la plus grande partie de l'eau restant dans la feuille humide en soit retirée par aspiration. Ces boites d'aspiration peuvent être prévues en nombre ppproprié quelconque, et comme elles peuvent être d'une construction ancienne et bien connue, elles ne sont représentées que schématiquement. La machine est naturellement pourvue des dispositifs de pression et de sé- chage usuels, mais comme ceux-ci ne font pas partie de la présen- te invention, ils ne sont pas représentés.
A l'extrémité antérieure de la toile métallique Fourdri- nier est placée une cuve antérieure B qui est librement en commu- nication avec la partie inclinée 9 de cette toile métallique. La cuve B peut comporter deux parois latérales 30, s'étendant vers l'arrière, qui sont espacées l'une de l'autre d'une distance infé- rieure à la largeur de la toile métallique, et ies bords posté- rieurs 30' de ces parois latérales ont la même inclinaison que la toile métallique, Tous moyens appropriés peuvent être employés pour empêcher la matière diluée de s'écouler latéralement entre les parois latérales 30 et la toile métallique, des bandes en ca- outchouc 31 étant représentées dans ce but.
Au lieu de ces ban- des 31, on peut utiliser les courroies ou "couvertes" usuelles, Dans l'espace compris entre les parois latérales 30, il peut être prévu un fond surélevé 32 qui est situé immédiatement au-dessus du rouleau antérieur 10. Le bord postérieur de ce fond 32 est situ- é très près de la toile métallique Fourdrinier. La cuve B peut éga- lement comporter une chicane transversale 34 permettant le passa- ge par en-dessous. Elle peut également renfermer un rouleau mélan- geur R.
Dans la présente disposition donnée à titre d'exemple, on a représenté un bac de mélange M se déversant dans la cuve
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.antérieure Bo Ce bac M peut affecter la forme d'une auge incli- née assez longue et comportant des chicanes 35. L'eau et la matiè- re pouvant être amenées à ce bac mélangeur de toute manière conve- nable, par exemple à l'aide de rigoles, mais, à titre d'exemple, on a représenté un tuyau 36 qui peut être utilisé pour amener de l'eau à l'extrémité supérieure du bac mélangeur, et un tuyau 37 qui peut être employé pour amener la matière, partiellement di- luée, à la partie supérieure du bac mélangeur. L'eau qui a été re- cueillie dans le bac 21, est naturellement ramenée à la cuve anté- rieure B.
Le fonctionnement de la machine sera clairement compris d'après la description qui précède en référence au dessin annexé.
Toutefois, on remarquera qu'une masse de matière très diluée est maintenue dans la cuve antérieure B et que l'eau s'écoule rapide- ment à travers la partie inclinée de la toile métallique Fourdri- nier, pendant que les fibres sont déposées sur cette dernière sous la forme d'une couche ou bande dont l'épaisseur peut être déterminée par la vitesse de déplacement dé la toile métallique, - La dite bande peut avoir une longueur illimitée comparée à sa largeur. L'eau s'écoule très rapidement et librement de la cuve antérieure'B à travers la toile métallique, sans former de tour billons, de sorte qu'une répartition uniforme des fibres sur le tamis est assurée. Les fibres s'étendent dans tous les sens, de sorte que le papier n'a pas de grain, et, par conséquent, il est d'une résistance égale et a un pouvoir d'absorption égal dans tous les sens.
Etant donné que de nombreux changements peuvent être apportés à la construction ci-dessus et que l'invention peüt être mise en oeuvre suivant des formes de réalisation apparemment très différentes sans sortir pour cela du cadre de l'invention, il est entendu que tout ce qui est-dit dans la description ci- dessus ou est représenté dans le dessin annexé, est donné à titre d'exemple et non dans un sens limitatif.