La présente invention se rapporte à la préparation @'une matière cellulosique non fibreuse, en feuilles continues., qui se rétrécit en séchant. Elle se rapporte plus 'spécialement au séchage de pellicules de cellulose régénérée de façon obtenir une feuille plane.
Dans la fabrication continue de pellicules de cellulose régénérée, il est essentiel que celles-ci soient séchées de façon que la pellicule sèche soit pratiquement plane. Le problème d'obte- nir une pellicule plane est très difficile à résoudre, parce que les pellicules de cellulose régénérée rétréciss.ent dans les trois distensions lorsqu'elles sèchent, ce qui crée des tensions non uni- forces caris la pellicule.
La planéité d'une pellicule est une caractéristique des pellicules continues qui est un facteur déterminant important,de ia qunlitc de leur comportement dans les appareils de transformation.
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Une feuille absolument plane, sans affaissement, tel est le but que cherchent à atteindre tous le. s fabricants de pellicules conti- nues.
La planéité est déterminée en étirant une pellicule longitudinalement sur deux rouleaux de support parallèles horizon- taux soigneusement alignés, écartés de 15 pieds (4,50 m). Les extré- mités de la pellicule sont maintenues de façon rigide et une tension est appliquée longitudinalement à la pellicule dans l'espace sans support de 15 pieds. Le profil d'une section transversale @ la pel- licule, approximativement au milieu de l'espace sans support est noté et on mesure les écarts importants par rapport'à une ligne droite et horizontale.
L'expérience a montré qu'un manque de planéi- té et particulièrement'la présence d'une région longitudinale déten- due entre deux régions de support, appelée l'affaissement au milieu, gêne fortement le travail des machines qui fabriquent des sachets ou des machines d'emballage, des machines à imprimer, etc.. L'af- faissement des bords dé la pellicule, qui peut se produire à diffé- rents degrés est également indésirable.
De nombreux travaux ont déjà été consacrés à l'obtention d'une pellicule essentiellement plane sans régions de longueur suffisamment différente pour déterminer son affaissement. Toutefois aucun des procédés mis au point jusqu'à présent n'a pu donner des pellicules suffisamment planes et ces procédés @n'ont jamais été adoptés industriellement.
D'autres caractéristiques de la cellulose régénérée. qu'on a cherché à améliorer sans succès notable sont le retrait permanent et la déformation. Les pellicules de cellulose régénérée fabriquées industriellement sont généralement caractérisées par des tensions internes qui, -au bout d'un certain temps, donnent lieu un retrait .irréversible ou à une réduction des dimensions e@ cours d'emploi.
Ainsi, lorsqu'une boite de produits de confiserie, par exemple, est emballée dans une pellicule comportant ces tension Internes, on constate au bout d'un certain temps, par exemple une @ - -
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semaine à plusieurs mois ou davantage, que l'emballage se contracte graduellement et enserre plus étroitement 'la boîte, ce @ui nuit à l'aspect du paquet et aboutit souvent à la rupture ou à l'éclate- ment de l'emballage lui-même, détruisant ainsi son efficacité.
Cette contraction irréversible qui se manifeste dans les conditions indiquées ci-dessus est fortement accélérée si à un certain moment au cours de l'emploi de la pellicule, celle-ci est exposée à une grande humidité, la feuille absorbant alors de l'humidité, ce qui semble déterminer une suppression beaucoup plus rapide des tensions., de telle sorte que si la feuille est ensuite exposée à une'atmosphè- re moins humide, elle se contracte jusqu'à des dimensions plus pe- tites que ses dimensions initiales. Ce retrait irréversible est. appelé "retrait permanent" et doit être distingué de la "déformation" qui est le changement réversible des dimensions qui se produit dans une feuille de cellulose régénérée lorsque sa teneur en humidité interne varie.
La déformation se manifeste uniquement lors des variations de la teneur en humidité de la. feuille, tandis que le processus de suppression- des tensions internes, qui aboutit à un retrait permanent se produit plus rapidement lorsque la teneur en humidité de la pellicule augmente, :rais égalementàd,autres teneurs ou à des teneurs constantes en humidité. L'essai qui suit illustre les deux phénomènes: Un échantillon de pellicule de cellulose régénérée est amené en équilibre avec une atmosphère à. 35% d'hu- midité relative (R.H.) et 24 C et est mesuré. Il est ensuite amené en équilibre avec une atmosphère de 95-100% R.H. et 35 C, avec' une atmosphère de 0-5% R.H. et 35 C, puis à nouveau 35% R. H. et 24 C.
La différence de longueur de l'échantillon entre l'humidité élevée etla faible humidité est une mesure de la "déformation" et la différence entre la.longueur initiale et la longueur finale à 35% d'humidité relative est une mesure du "retrait permanent".
Un but de l'invention est donc de procurer un procédé de préparation d'une matière cellulosique non fibreuse en feuille continue pratiquement plane. Un autre but est de procurer un procédé
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pour fabriquer de façon continue une pellicule en cellulose régé- nérée pratiquement plane possédant des caractéristiques de retrait permanent et de déformation améliorées. Un autre but encore est de procurer un procédé perfectionné pour faire sécher des pellicules continues de gel de'cellulose régénérée de manière à obtenir une pellicule pratiquement plane possédant de meilleures caractéristi- ques de retrait permanent et de déformation. Ces buts et d'autres ressortiront clairement de la suite de la description.
Ces buts sont atteints suivant la présente invention, selon laquelle, brièvement dit, on fait passer une nappe continue de pellicule cellulosique non fibreuse, sous forme de gel (saturée d'eau), par exemple une pellicule de gel de cellulose régénérée, par une zone de séchage où la nappe est soumise à dés conditions de séchage maintenues pratiquement uniformes sur toute sa largeur, de telle sorte que le profil de répartition de 1'humidité trans- versalement à la nappe d'un bout à l'autre du procédé de séchage soit pratiquement symétrique, on maintient la nappe sous une tension exercée dans le sens de la machine (une tension longitudi- nale) exactement suffisante pour empêcher qu'elle se plisse ou se déforme jusqu'à ce que la teneur en.humidité des régions marginales ait été réduite à environ 1,5 à 2,5;
fois le poids de la cellulose sèche et la teneur en humidité de la région médiane de la nappe étant supérieure à la teneur en humidité des régions marginales, ensuite on réduit la tension dans le sens de la machine exercée sur la @appe, et on maintient la nappe sous une tension réduite ju@qu'à ce que la teneur en humidité des régions marginales ait Été réduite à environ 0,1 à 0,5 fois le poids de la cellulose sèche, et que la teneur en humidité de la région médiane ait été simultanément réduite à environ 0,3 à 1,5 fois le poids de la cellulose, puis on augmente la tension dans le sens de la riachine sur la nappe d'une quantité suffisante pour ar-ener la région médiane de la nappe, plus courte,
plus humide et encore nias tique, approximativement à la même longueur que les ré-
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gions .;:r;inzles n:Lvts sèches et on achevé le séchage de la nappe.
L'expression une "tension. exactement suffisante pour empêcher que la nüTïaa se plisse ou se déforme" utilisée plus haut, correspond à une tension appliquée 9 la nappe dans le sens de la
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.¯.c=ine ou sens de la longueur de la nappe, qui a pour effet d'empêcher le plissage ou la déformation de la nappe, mais qui n' est pas suffisante pour empêcher un retrait appréciable' de la nappe au fur et à mesure que celle-ci sèche.
L'expression profil de répartition de l'humidité dans le sens transversal de la nappe" utilisée ci-dessus, correspond à la répartition de la teneur en humidité sur la largeur de la nappe (axe transversal de la nappe) mesurée en analysant la .teneur en humidité de bandes pu de régions successives d'un bord à l'autre de la nappe, chaque .bande*ayant 3 pouces (76 mm) de largeur.
Les "régions marginales" sont les régions à chaque bord de la nappe qui s'étendent longitudinalement et dont chacune est limitée d'un côté par le bord de la nappe et de l'autre côté par une ligne tracée à 3 à 6 pouces (76-150 mm) à partir du bord de la nappe et parallèle à ce bord. La "région médiane" est le reste de la nappe entre les deux régions marginales.
Le procédé de la.présente .invention est applicable d'une manière générale au séchage de nappes continues de pellicules cellui logiques coulées au mouillé. Toutefois,' vu l'importance industrielle des pellicules de cellulose régénérée provenant de viscose, ces pel licules constituent la matière préférée pour le traitement suivant le principe de la présente invention et celle-ci sera décrite ci-après avec référence particulière au séchage de pellicules de
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gel de cellulose régénérée....
Le procédé industriel de i abrwcat.oxi,c-xltinue de pel- licules de cellulose régénérée à partir de* solutions aqueuses de
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xan thaïe sodique cellulose' (viscose) '3st dans les brevets américains n 1.548.e62 et 1.601.?9.-Ik.ts ce procédé, on fait passer Is. viscose par. uft. orifice allongé pour lui donner la forme ci', -1 Lui(-,f dans un'bain .de. coagulation afin d'obtor '.#;#" : 1 -tir- , #.'...... -JL¯¯
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une nappe cohérente, cette pellicule fraîchement coagulée est alors rapidementrégénérée, lavée, désulfurée, blanchie, ramolli;- @t séchée. La pellicule séchée est enroulée sur des @andrias pour faciliter sa manipulation, son stockage et son traitement.
Jusqu'à son ramollissement, la nappe de cellulose rég@nérée reste à l'état d'un gel (complètement saturé d'une solution aqueuse).
Comme la pellicule de cellulose régénérée à l'état @e gel contient environ 3,0 à 3,5 fois le poids de la cellulose sèche en eau, une quantité importante d'humidité doit être' éliminée au cours de l'opération de séchage. Tandis qu'elle perd cette humidité, la pellicule diminue de longueur, largeur et épaisseur (ce qui diminue la surface de la pellicule obtenue) et se fronce et se, plisse.
Pour empêcher une perte excessive de surface, la formation. d'irrégularités superficielles (fronces, rides, etc.,) et la perte de transparence, on fait généralement sécher la nappe en la faisan passer autour d'une série de rouleaux chauffés, par exemple décrit dans les brevets américains n 2.000.179, 2.141.277 etc.. qui tournent à des vitesses choisies pour maintenir dans la pellicule des tensions longitudinales et transversales suffisantes pour diminuer ou empêcher des réductions de surface. et la déformation de la surface.
La présente invention se rapporte au stade de sé- chage de ce procédé de fabrication et va être. décrite avec réfé- rence aux dessins annexés dans.lesquels :
Figure 1 est une vue partielle schématique en él@vition de l'appareil de séchage, et
Fi gure 2 est un graphique montrant le profil de répar- tition de l'humidité, transversalement à la nappe, aux- points indiqués de l'appareil de séchage, la largeur de la nappe étant portée en abscisse et le rapport poids d'eau/poids de cellulose sèche dans la nappe, en ordonnée.
Sur la figure 1, la nappe F de pellicule de gel .humide de cellulose régénérée, sortie du réservoir de ramollissement, passe entre des rouleaux pinceurs ou dispositifs racleurs 1 et 2,
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qui éliminent l'excès du bain de ramollissement et pénètre dans la première section du séchoir approximativement à la même vi- tesse linéaire que dans le réservoir de ramollissement, en conte- nant de l'eau à raison d'environ 3,0 à 3,5 fois le poids de la cellulose sèche.
Dans la première section du séchoir, la pellicule passe sur une série de rouleaux sécheurs de modèle connu 3, tournant à une vitesse de nature à naintenir la nappe sous une tension longitudinale exactement suffisante pour empêcher le plissement ou la déformation de la nappe. Les rouleaux.sécheurs sont uniformément chauffés et de l'air chaud circule transversa- lement à la nappe de façon à maintenir celle-ci à une température de séchage pratiquement uniforme pour obtenir'un profil! de répar- tition d'humidité transversal symétrique (voir figure 2 où I, correspond à l'entrée dans l'appareil de séchage, II à la section à tension croissante et III à la sortie de l'appareil de séchage).
Lorsque la teneur en humidité des régions marginales a et b de la nappe de pellicule a été réduite à environ 1,5 à 2,5 fois le poids de la cellulose sèche, le profil de 'répartition de l'humidité dans le sens transversal de la nappe étant pratiquement symétrique et convexe (régions marginales plus sèches que la région médiane), on fait passer la nappe sur une seconde série de rouleaux sécheurs de modèle connu 4 (comprenant le second stade du séchoir) entraînés à une vitesse périphérique de 0,5 à 2%, inférieure. à celle des rouleaux précédents pour diminuer ou relâcher la tension appliquée à la nappe et qui a augmenté sous l'influencé des forces de re- trait engendrées par la pellicule en cours de séchage, qui se déplace toujours à la même vitesse linéaire.
Dans le second stade du séchage, la teneur en humidité des régions marginales est encore réduite à 0,1-0,5 fois le poids de la cellulose sèche et -la teneur en humidité de la région médiane de la nappe est réduite à environ
0,3-1,5 fois le poids de la cellulose sèche (le profil de réparti-
Lion de l'humidité dans le sens transversal de la nappe étant symé- trique et convexe) après quoi, on fait passer la nappe par le troisiè@@ stade du séchoir qui comprend une série de rouleaux t
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gâcheurs de @odèle connu 5 entraînés à une vitesse périphérique de 0,
5 à 3% plus él vée que celle des rouleaux du second stade du séchoir. Cette augmentation de la vitesse périphérique aug@ente la tension appliquée à la nappe et allonge les régions plus courtes, @us humides et encore plastiques pour les amener à la même lon- gueur que les régions marginales ou autres régions plus longues déjà sèches.
Le séchage est alors achevé, toutes les régions de la pellicule ayant approximativement la même longueur et la pelli- cule sort du séchoir et est recueillie sous la forme d'un rouleau 6 ?.yant une teneur en humidité d'environ 0,06 fois le poids de la cellulose sèche. Comme on l'a fait remarquer plus haut, dans les stades critiques où la vitesse périphérique diminue -et puis- augmente, le profil de répartition de l'humidité dans le sens transversal de la nappe doit être approximativement symétrique et les régions marginales doivent être toujours plus sèches que le milieu. On y arrive en maintenant les températures de séchage pratiquement uniformes sur les .deux faces de la nappe.
La diminution et l'augmentation optimum des vitesses périphériques diffèrent quelque peu suivant les épaisseurs de pel- licule et les différents degrés de plastification.Pour cette raison, il est désirable, mais non essentiel d@être à même de faire varier la différence entre les vitesses périphériques 'avant et après les points de teneur critique en humidité de la nappe. Une excel- lente planéité de la.feuille a été obtenue avec des différences variables et des différences fixes, avec les procédés suivants pour appliquer la différence :
1.
En un point entre deux rouleaux de séchage successifs*
2.- Par augmentation successives, la différence de vi- tesse étant répartie sur deux ou plusieurs rouleaux sécheurs infé- rieurs.
3. Entre l'entrée et la sortie d'une section de rouleaux tournant librement, entraînés par la nappe, les teneurs en humidité
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de la pellicule à l'entrée de cette section étant dans les gammes spécifiées.
Les rouleaux sur mandrin de pellicules de cellulose régénérée séchées dans les conditions de l'invention peuvent être directement divisés en rouleaux plus étroits, suivant les indications des acheteurs de pellicules, ou bien les rouleaux peuvent recevoir différents enduits avant d'être divisés. Comme l'indiquent les tableaux suivants; les rouleaux divisés ont une excellente planéité ainsi que de meilleures caractéristiques de déformation et de retrait permanent.
La planéité des feuilles provenant des rouleaux divisés obtenus à partir de rouleaux sur mandrin suivant le procédé de sé- chage connu dans lequel tous les rouleaux sécheurs travaillent approximativement à la même vitesse périphérique (indiqué dans le tableau comme "ancien" procédé ) et à partir de rouleaux sur mandrin préparés suivant le procédé d'augmentation et de diminution de la tension suivant l'invention, (indiqué dans le tableau comme "nou- veau" procédé) est indiquée ci-dessous.
TABLEAU I
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<tb> PLANEITE <SEP> COMPARATIVE <SEP> DES <SEP> FEUILLES <SEP> PROVENANT <SEP> DE <SEP> ROULEAUX <SEP> DIVISES.
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Procédé <SEP> de <SEP> Epaisseur <SEP> appro- <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> % <SEP> de <SEP> rouleaux <SEP> présentant <SEP> un
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<tb> séchage <SEP> ximative <SEP> de <SEP> la <SEP> rouleaux <SEP> affaissement <SEP> marginal <SEP> de
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<tb> pellicule <SEP> soumis <SEP> à <SEP> 1/4 <SEP> pouce <SEP> (6 <SEP> mm) <SEP> ou <SEP> moins
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<tb> 1'essai <SEP> A <SEP> 1,0 <SEP> liv/pouce <SEP> A <SEP> 1,4 <SEP> liv/pouce
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<tb> (450 <SEP> g/25 <SEP> mm) <SEP> (650 <SEP> g/25 <SEP> mm)
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<tb> de <SEP> tension <SEP> de <SEP> tension
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<tb> Ancien <SEP> 0,0009" <SEP> 1856 <SEP> 60,6 <SEP> . <SEP> 84,4
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<tb> Nouveau <SEP> 0,0009" <SEP> 661 <SEP> 90,0 <SEP> 99,2,.
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Ancien <SEP> 0,0010" <SEP> 122 <SEP> - <SEP> 67,7
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<tb> Nouveau <SEP> 0,0010" <SEP> 63 <SEP> - <SEP> 98,4
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<tb> Ancien <SEP> 0,0014" <SEP> 436 <SEP> - <SEP> 30,0
<tb>
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<tb> Nouveau <SEP> 0,0014" <SEP> 205- <SEP> 97,6
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On voit que l'invention permet d'obtenir des rouleaux divisés beaucoup plus satisfaisants que ceux de l'ancien procédé, particulièrement dans le' cas des Epaisseurs de 0,0014 pouce.
Des rouleaux divisés ayant un affaissement marginal de plus de % de pouce (6 mm) à 1,4 livre (650 g/25 mm) de tension par pouce de largeur de la pellicule, sont considères comme ne donnant pas
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satisfaction pour les machines automatiques telles que presses à imprimer, machines à faire des sachets, etc..
Des exemples montrant l'amélioration des caractéristiques de déformation et de retrait permanent sont donnés dans le tableau II.
TABLEAU II DEFORMATION ET RETRAIT PERMANENT '
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<tb> Témoin <SEP> Suppression <SEP> de <SEP> la <SEP> tension
<tb> ¯¯¯¯ <SEP> @ <SEP> augmentation <SEP> de <SEP> la <SEP> tension,
<tb>
<tb> Tranversalement
<tb> % <SEP> déformation <SEP> 5,4 <SEP> 3,9
<tb>
<tb> % <SEP> Retrait
<tb> permanent <SEP> 2,9 <SEP> 3,0
<tb>
<tb> dans <SEP> le <SEP> sens, <SEP> de <SEP> la
<tb> Machine
<tb> % <SEP> déformation <SEP> 3,4 <SEP> .2,1
<tb>
<tb> % <SEP> retrait <SEP>
<tb> permanent <SEP> 3,4 <SEP> 2,8
<tb>
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
1.-Procédé caractérisé en 'ce qu'on fait passer une nappe continue divine matière en feuille non fibreuse constituée par un gel cellulosique comprenant des régions marginales et une région médiane, dans une zone de séchage, on soumet la nappe dans cette zone à des températures de séchage maintenues pratiquement uniformes transversalement à la largeur,de la nappe) de façon à maintenir pratiquement symétrique le. prof il de..
répartition d'humi- dité dans le sens transversal de la nappe, on maintient la nappe sous une tension longitudinale exactement suffisante pour empêcher le plissement ou la déformation de la nappe jusqu'à ce que la teneur en humidité des régions marginales ait été réduite à environ 1,5 à 2,5 fois le poids de la matière cellulosique sèche, la région mé- diane étant plus humide que les régions marginales, on diminue ensuite la tension longitudinale de la nappe et on maintient cette nappe sous une. tension réduite jusqu'à ce que la teneur en humidité ces riions marginales de la nappe ait ét réduite approximativement
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à @, 1 à 0,5 fois le poids de la matière cellulosique sèche et que
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'2. '2'1.0Ur en humidité de In région médiane de la nappe ait été si:"ul-:2112;':e!lt réduite a environ 0,3 à 1,5 fois le poids de la ;':é'. ::'i:;1'e cellulosique sèche, la région '!l1iane <'tant donc plus hu- .i( ,;ue les régions marginales et ou aujaenbc onf.uiio la région '¯G : J1. : ¯,¯i :.F;.l e appliquée la nappe dan.':' une mesure "'ufl";"':111!'0 '!our ,;, !''::l1E::r la région médiane ap0roxi..ë.tive.leút , 14 i'.'le longueur ;'ju nét 1'f;iolls ¯ r;1=l.u.e , puis on fais: sécher Col,.y7')1L ...Tl.tlt In nappe.
2.- Procédé suivant la revendication .1, caractérisé en ce que la matière cellulosique en feuille est une pellicule de cellulose régénérée* 3.- Procédé caractérisé en ce qu'on fait paser une nappe continue d'une pellicule d'un gel de cellulose régénérée, compre- nant des régions marginales et une région médiane, sur la première série de rouleaux sécheurs entraînés à une vitesse calculée pour maintenir la nappe sous une tension longitudinale exactement suffl- sante pour empêcher le plissement ou la déformation de la nappe, celle-ci étant soumise à des températures de séchage maintenues pratiquement uniformes d'un bord à l'autre de la nappe,
on fait sécher la pellicule sur la première série de rouleaux .jusqu'il ce que la teneur en humidité des régions marginales de la nappe aitété réduite approximativement à 1,5 à 2,5 fois 'le poidsde la cellulose sèche, la région médiane étant plus humide que les ré- @io@@ marginales, on fait ensuite passer la nappe sur une seconde série de rouleaux de séchage entraînés à une vitesse périphérique inférieure à celle de la première' série dé rouleaux de séchage, de fiçon à réduire la tension longitudinale exercée sur la nappe, on frit encore sécher la nappe sur. cette seconde série de r@@ eaux
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r4C:.l.'tlrâ ju-",Lt'?.
Ce que la teneur en humidité des régions nrrclna- les de la napje air -'té recuite à environ O,J, 9. 0,5 fois le poids de I!a CC31 l,.tLiO.' sci1e et que la teneur en humidité de 1" ¯ '';i.;Ol 'H:d. D.rC 0(.3 ..t '.1l... "."'.J :' ,', :'-U :':1"!1:"'-1.. r,.-'\IL21 ::.; -'fi.: !')) '#>,?
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1,5 fois le poids de la cellulose sèche, la région Médiane étant plus humide que les régions marginales,
et on fait ensuite passer la nappe sur une troisième série de rouleaux sécheurs entraînés à une vitesse calculée pour augmenter la tension longi- tudinale appliquée à la nappe dans une mesure suffisante pour porter la région médiane de la nappe pratiquement à la même longueur que les régions marginales et on sèche complètement la nappe dans la seconde série de rouleaux sécheurs.
4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde série de rouleaux est entraînée à une vitesse périphérique de 0,5 à 2% environ inférieure à la vitesse périphé- rique de la première série de rouleaux et en ce que la troisième série de rouleaux est entraînée à une vitesse périphérique de 0;4 à environ 3,0% supérieure à la vitesse périphérique de la-seconde série de rouleaux.