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"Perfectionnements à la récupération de la pulpe du papier"
La présente invention se rapporte à une méthode et à un appareil pour le traitement des ma- tières telles que le papier, le carton et autres produits fibreux dans le but d'en récupérer, en par- ticulier, les constituants fibreux sous une forme dans laquelle ils peuvent être utilisés de nouveau pour la fabrication de produits tels que le papier, le carton et autres. Suivant cette invention, les éléments fibreux des rebuts de papiers et cartons imprimés peuvent être spécialement récupérés à l'état
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propre, exempts d'encre et des autres matières qui peuvent @y être associées .
Le traitement du papier et du carton, en particulier quand ils sont imprimés, en vue d'en obtenir une pulpe propre comprend, d'une manière générale, trois phases distinctes: Ils doivent être tout d'abord soumis à un traitement préalable par lequel le papier et le carton sont amenés dans une condition appropriée pour un traitement ultérieur d'une nature mécanique et par lequel la matière peut aire défibrée. Ce traitement initial doit encore être prévu de manière à faciliter la séparation de l'encre et des autres remplissages qui se trouvent dans le papier et à leur permettre d'être ensuite éloignés par un lavage direct. Le deuxième point à considérer est la nature au trai- tement .mécanique auquel doit être soumise la matière préalablement traitée.
Ce traitement mécanique doit être susceptible ae déribrer complètement le papier sans cependant en dézruire en même temps les fibres individuelles. La troisième condition à remplir est que l'encre qui es imprégnée dans les fibres en soit dégagée pour pouvoir être éloignée ra- cilement par le lavage qui suit la désintégration.
Suivant cette invention, les suspensions aqueuses du papier ou au carton partiellement aésin- tégré, en particulier du papier imprimé, et les autres matières similaires, après une période appropriée de trempage, sont amenées à couler d'une telle manière que, par l'action mutuelle de deux courants
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ou davantage ou des parties d'un même courant en opposition, une friction suffisante soit établie entre les fragments de papier ou similaires pour qu' il, en résulte une rupture des dits fragments en ribres séparées, et un dégagement suffisant; des matières associées pour qu'elles puissent âtre fa- cilemen éloignées des ribres par le lavage .
L'invention comprend aussi un appareil adapté pour remplir les conditions décrites cidessus .
,La phase initiale du procédé suivant l'invention comprend une opération de trempage, habituellement aqueuse et, si on le désire, en présence de réactifs pour aider à amollir le papier ou à en modifier le contenu fibreux. C'est ainsi qu'on peut employer, par exemple, l'alcali caustique qui peut être ajouté soit au commencement soit au cours dé l'opération de trempage. La nature du trempage peut dépendre du caractère du papier ou du carton en traitement, et quand ceux-ci sont vieux et qu'ils ont été modifiés par suite de la formation d'oxycellulose, le traitement à la soude caustique ou autres réactifs appropriés tels que l'alcali et les sels alcalins terreux des acides faibles peut être différé jusqu'à un stage ultérieur de l'opération de trempage.
C'est ainsi, par exemple, que si le papier contient de l'oxycellulose en'quantités importantes résultant de l'âge du papier ou bien que s'il est fortement' imprimé, il a été reconnu qu'un trempage initial aqueux facilite consi-
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dérablement le dégagement de l'impression, tandis que si la soude caustique est ajoutée dès le début, les fibres immédiatement en contact avec l'encre ne répondront'pas aussi facilement à la désintégration dans les phases ultérieures. La valeur du procédé est ainsi renforcée dans certains cas si le traitement à la soude caustique et autres réactifs similaires est différé jusqu'à un stage ultérieur de l'opération du trempage. Dans certaines circonstances, il peut être trouvé désirable d'incorporer des agents de mouillage dans la solution de trem- page .
Si on le désire, l'opération du trempage peut être effectuée à la chaleur d'environ 70 à 100 C, par exemple, ce qui réduit considérablement la durée de l'opération, ainsi qu'il a été reconnu par l'expérience .
La seconde phase de l'opération consiste à soumettre la matière trempée à la désintégration mécanique exécutée de telle sorte que la désintégration t'inale soit effectuée non pas par l'action de battement ou de mouvement des organes, mais par la friction interne ou l'action abrasive entre les fragments suspendus de la matière en traitement par suite de leur mouvement. On comprend que par ce moyen l'encre qui se trouve primitivement à la surface des fibres en est détachée et non enfoncée dans cette surface et que , par suite, la pulpe peut être facilement lavée et rendue propre lorsque la désintégration est terminée .
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C'est pourquoi, dans l'exécution de ce stage de l'opération, on emploie un appareil dans lequel le papier, le carton, etc., en fragments est amené à se mouvoir en suspension et à une concentra tion appropriée, par exemple, de 5 à 10 % en poids, de telle sorte qu'en un ou plusieurs points de la course de son mouvament, la suspension est convertie en un courant qui est contraint d'agir mutuellement en opposition avec une autre.partie de la suspansion et qu'il en résulte une action abrasive ou. désin tégrante considérable entre les fragments de papier, de carton, etc... dans le voisinage de leur coopéra:. tion mutuelle.
Il a été reconnu, dans la pratique,que le défibrage et le désencrage effectivement complets sont obtenus au-dessus d'un certain minimum d'agitation dans la manière indiquée Si on'prévoit donc un appareil dans. lequel une quantité déterminée de matière eh suspension est mise en circulation à travers des plaques, convenablement disposées au moyen d'une hélice, la vitesse de rotation de cette dernière doit être supérieure à un certain chiffre qui dépend des caractéristiques physiques de l'appât reil, en vue de produire le résultat recherché*
Le défibrage complet du papier ou produit similaire peut, dans ce cas, âtre effectué en quel ques minutes pourvu que la précédente opération de trempage ait été exécutée correctement,
et la pulpe obtenue peut être facilement lavée pour donner un produit ressemblant de très près à la pulpe qui a servi à faire primitivement le papier ou carton qui
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constitue maintenant la matière première. Le produit qui en résulte est prêt pour être employé de nouveau. sur une machine à faire le papier, par exemple, sans aucun battement ainsi qu'il est exigé pour la pulpe brute..
L'invention sera maintenant décrite en se référant aux dessins d'accompagnement qui représentent, à titre d'exemples, une série de modes d'exécution de la méthode de désintégration du papier et produits similaires.
Dans la fig. l, l'hélice commandée par l'arbre b est disposée dans un manchon o qui porte sur sa paroi interne des plaques cintrées d, d substantiellement semi-circulaires. Par suite de la rotation de l'hélice a, une partie de la matière en suspension à l'intérieur du manchon est projetée en direction ascendante et vers l'extérieur, tandis qu'en même temps la partie centrale de cette matière est mise en rotation dans le marne sens que l'hélice autour de l'arbre b. Cette rotation de la partie centrale peut être facilitée, s'il est nécessaire, au moyen d'ailettes plates e fixées sur l'arbre b.
Par suite de la formation des plaques d, la couche extérieure de pulpe est contrainte de changer sa direction de rotation de sorte qu'à l'extrémité supérieure du manchon e elle tourne dans le sens opposé à celui de la partie interne. Avec une vitesse de rotation suffisante les courants opposés ont pour résultat de défibrer rapidement les fragments en suspension;.
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Dans la fig. 2, une plaque cylindrique a est prévue avec un bord supérieur b recourbé en de% dans: La rotation de l'hélice c lance une partie de la matière en suspension en direction ascendante et vers l'extérieur et, en rencontrant le rebord b, quand.l'hélice tourne à une vitesse appropriée, la matière redescend vers le bas au centre de la plaque, puis traverse finalement la partie centrale de l'hélice pour être soumise de nouveau au même cycle d'opérations. La friction désirée est produite entre le courant central qui descend et le courant extérieur qui monta.
Dans la fig. 3, deux tubes d'admission sont disposés légèrement en angle pour 'décharger- les courants d'impact de la matière en suspension..
Quand ces courants ont une vitesse appropriée, ils occasionnent une friction suffisante pour rompre en fibres séparées les fragments de papier ou autres. qui sont en suspension.
La fig. 4 montre une modification du dispositif de la fig. 3 et dans laquelle les deux courants d'impact sont dérivés d'un simple courant commun pouvant être produit par uhe seule pompe.
Dans la fig. 5, deux.hélices sont montées. de telle sorte sur un arbre commun que les courants respectifs qui en dérivent sont refoulés l'un contre l'autre, la direction de l'écoulement dans le systè: me étant déterminée par l'hélice qui a le plus grand pas, comme indiqué par les flèches:.
Deux hélices de même direction de pas peu':
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vent aussi être employées de la marne manière, mais dans ce cas doivent être montées pour être entraînées dans des directions opposées.,
Dans la fig. 6 est montrée la forme générale d'un appareil suivant la présente invention. a est un réservoir pour la suspension du papier ou au tre matière similaire à traiter, b représente diagrammaticalement une pompe ou autre dispositif nécessaire pour produire la circulation de la matière et c représente diagrammaticalement cette partie de l'appareil dans laquelle s'établissont les courants opposés, par exemple, par l'emploi du système montré dans la fig; 1 ou,dans la fig. 10 ou encore dans la fig. 5.
Dans le cas de l'emploi des systèmes suivant les figs: 1 et 5, l'usage d'une pompe séparée b ou d'un dispositifanalogue peut n'être pas nécessaire.
Après son traitement, la matière passe par le tube ! et est ramenée au réservoir, l'opération étant continuée jusqu'à ce que soit obtenu le résultat dé- siré, c'est-à-dire que soit obtenu un mélange dans lequel les fibres sont complètement séparées les unes des autres et qui peut être facilement lavé au moyen d'eau froide pour donner une pulpe propre et claire.
La fige 7 est une modification du disposi- tif dans laquelle au lieu d'une plaque spécialement prévue à cet effet, la déviation du courant pour produire en partie un courant opposé est effectuée au moyen d'une conformation appropriée des parois du conduit par lequel la matière en suspension est forcée de couler:
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La fig. 8 montre une construction dans laquelle la suspension est éjectée par un jet g. dans une masse de suspension relativement fixe dans le petit récipient d. L'alimentation de la suspension est appelée du réservoir . par la pompe 2 et conduite au jet par le tube a. Le trop-plein de d passe, dans le réservoir e et la perte de matière par écla boussement est empêchée au moyen de la plaque f.
La fig. 9 montre un dispositif utilisant la viscosité considérable que présente une suspension du genre en question. Dans ce mode d'exécution, un organe en mouvement est amené à produire de son bord d'attaque un courant qui, au moyen d'un arran gement approprié comme montré dans la fig: 10, en gendre le frottement nécessaire entre les parcelles de papier pour en occasionner la désintégration et le défibrage.
Dans la fig. 10 sont prévus des organes extérieurs e, e qui sont fixes et des organes inté rieurs f, f fixés à un arbre tournant g. Par la rota tion des organes f, f tout le contenu du récipient tend à tourner dans le même sens mais avec un certain glissement. Il sera ainsi évident que le mouvement relatif entre les organes e, e et f, fétablira la condition représentée diagrammaticalement dans la fig; 9. On comprend naturellement que ce dispositif ne doit pas Atre associé à la forme ordinaire de. batte ou de briseur où, par exemple, la pulpe de papier est traitée en particulier en vue de diminuer la longueur des fibres.
L'objet de l'invention est de
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récupérer la fibre dans une condition substantielle-* ment inchangée aussi bien mécaniquement que physiquement et, en conséquence, les organes e, e et f, f sont pourvus de bords émoussés. ou arrondis.
Dans la fig'. Il est représenté un mode de réalisation de l'invention qui a été reconnu dans la pratique comme travaillant d'une manière satisfaisant te et permettant le traitement répété de la charge sans difficulté. Dans ce dispositif, un tambour cylindrique a est pourvu d'une admission latérale b pour la suspension et d'une décharge . retournant la pulpe traitée dans un réservoir d de telle sorte que toute la charge contenue dans l'appareil circule d'une manière uniforme dans le tambour. A cet effet, le réservoir est pourvu d'un manchon central h disposé de la manière représentée, et la suspension qui arrive circule autour de ce manchon pour y péné' trer à son extrémité supérieure. Dans le tambour sont prévues deux hélices! et g commandées par un arbre commun e.
L'hélice f est disposée en un point soigneusement choisi à la jonction de l'admission latérale et du tambour, tandis que la seconde hélice g est déplacée vers l'ouverture de décharge du taro; bour. En ce qui concerne la position de la première hélice f, celle-ci est disposée de manière que le plan contenant les bords postérieurs de ses pales (qui normalement seront substantiellement recitili- néaires) passe, au moins quand l'hélice à des dimensions normales (des hélices à deux pales donnant satisfaction), par l'axe du tambour en un
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point qui est légèrement écarté, dans la direction de l'écoulement à travers le tambour, du point où l'axe de l'admission d'alimentation rencontre l'axe du tambour (en supposant le simple cas dans lequel ces axes concourent en un même point).
En général, ce décalage sera approximativement de 8 mm, ce chiffre ayant été reconnu avec surprise comme étant substantiellement indépendant des dimensions du tambour, aucune variation sensible n'ayant été trouvée nécessaire entre le déplacement pour un tambour de 25 mm de diamètre et le déplacement pour un tambour de 380 mm de diamètre avec hélices en proportion.
L'effet de la première hélice mentionnée est apparemment de produire, par l'effet centriruge, un courant de la suspension à l'intérieur de l'admission qui, par conséquent, s'oppose à l'écoulement de la matière à travers le tambour. Ainsi, tandis que la première hélice a une certaine tendance à faire amancer la matière dans le tambour. par suite de sa position dans l'admission, elle ne causera pas une circulation effective de la matière. En conséquence, la seconde hélice g est prévue pour assurer une circulation satisfaisante à travers l'appareil et compatible avec le maintien des courants opposés dans l'admission du tambour. Le rapport entre le pas des hélices et aussi le pas absolu de celles-ci doit être soigneusement contrôlé relativement à la vitesse avec laquelle les hélices sont entraînées.
Ainsi, tout d'abord, un certain degré de friction entre les fragments suspendus doit être atteint pour causer une
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désintégration satisfaisante du papier et, par conséquent, il y a une vitesse minima de rotation de la première hélice f. En même temps, ce degré de friction n'est établi que s'il existe un écoulement suffisant dans le tambour. D'autre part, si en raison de la seconde hélice l'écoulement est rendu trop fort, le courant centrifuge provenant de la première hélice! dans l'admission peut être supprimé en partie ou complètement avec le résultat correspondant qu'il ne se produit aucun défibrage d'un caractère satisfaisant .
Dans un cas particulier, le tambour avait un diamètre intérieur de 101,5 mm. La première hélice f avait un pas de 186 mm, et la seconde g un pas de 187,5 mm; en dehors de cette différence, la seconde hélice était semblable à la première, et l'une et l'autre étaient à deux pâles. En vue d'assurer une liberté suffisante à l'égard de l'action mutuelle directe d'une hélice sur l'autre, ces hélices sont séparées par une certaine distance. Dans l'appareil en question, une distance de 130 mm entre les hélices donne satisfaction, et il a été trouvé que les résultats ne sont pas améliorés si la distance est augmentée, tandis que si les hélices sont sensiblement plus rapprochées, les résultats sont in- .fluencés d'une manière préjudiciable et proportion- nelle .
Avec les dimensions données ci-dessus, le meilleur effet de défibrage et de désencrage des vieux papiers a été obtenu avec une vitesse de rota-
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tion des hélices de 2665 tours par minute. Si cette vitesse n'est pas atteinte, la friction nécessaire à l'admission pour assurer un défibrage adéquat est évidemment insuffisante. Si la vitesse est fortement dépassée, il se manifeste dans la seconde hélice une tendance à supprimer le courant centrifuge de la première avec ce résultat que le rendement décroit de nouveau.
Il a été reconnu que les rapports donnés ci-dessus, les dimensions générales et la vitesse de rotation des hélices ne changent pas sensiblement avec l'augmentation du volume de l'installation, mais il est particulièrement important cependant que le décalage de la première hélice dans l'admission corresponde substantiellement avec les chif- t'res dunnés ci-dessus ,
Il duit être cependant signalé ques chif'-. ont été déterminés par rapport à une admission cylindrique et un tambour cylindrique de diamètre substantiellement égal, les axes du tambour et'de l'admission étant concourants.
Si la forme du tambour et celle de l'admission varient en section transversale ou l'une d'elles seulement, ou bien si le rapport entre les diamètres du tambour et de l'admission est modifié, ou bien si loues axes ne sont pas coucourants, les proportions et les valeurs données ci-dessus peuvent exiger un changement qui est déterminé au mieux par l'expérience. Le principe cependant doit être de créer à l'admission une action mutuelle suffisamment vigoureuse des courants opposés de la suspension pour produire la désintégration .
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Dans tous les cas cependant, il t'aut avoir soin d'éviter le battement de la pulpe par les organes mécaniques autant qu'il est possible puisqu'en dehors de la rupture de la fibre, ce battement a pour résultat de faire pénétrer les molécules d'encre dans la fibre plutôt que de les en dégager. C'est ce qui est clairement démontré par le fait que si la machine opère pendant une trop longue période sur une charge donnée de matière, il devient alors impossible de débarrasser complètement cette dernière de l'encre par le lavage .
On peut mentionner que la séparation de l'encre par le lavage de la pulpe défibrée provenant de matières premières imprimées est considérablement facilitée par la présence des remplissages et des ma- tières de charge qui se trouvent dans la matière première. C'est ainsi, par exemple, que quand on désire traiter des papiers imprimés qui ne renferment qu'une faible charge ou même aucune, tels les journ-aux, il est avantageux d'employer une suspension de matière fine, telle que la terre à porcelaine pour faciliter l'enlèvement de l'encre
Une autre application de la méthode de l'invention a pour but la production de variétés particulières de cellulose avec une matière brute d'un caractère mélangé.
Ces variétés particulières de cellulose sont requises pour certains objets spécifiques, par exemple, dans la fabrication des explosifs.
Il a été trouvé que par une modification appropriée des conditions du trempage et de la solution employée
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à cet effet, ainsi que des conditions du traitement pendant le défibrage, on peut obtenir une séparation effective des constituants cellulosiques de la matière première. Par exemple, une soude caustique plus forte peut être utilisée pour effectuer au moins une séparation partielle des variétés de cellulose qui peuvent être présentes ,