<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour le défibrage des matériaux fibreux. Le procédé s'applique au défibrage de toutes matières fibreuses, mais plus particulièrement au défibrage de co- peaux de bois feuillus, communément appelés chips.
Cependant, dans l'industrie de la papeterie, il est habituel d'ap- peler chips des copeaux de bois ayant une épaisseur de l'ordre de plusieurs milliniètr-es . Dans le procédé de l'invention, au contraire, on utilise de préférence des copeaux lamellaires ayant une épaisseur comprise entre un et cinq dixièmes de millimètre.'
On sait que le défibrage classique s'effectue en râpant, en pré- sence d'eau, le bois présenté en rondins sur la surface extérieure d'une' meule cylindrique animée d'un mouvement de rotation, les rondins étant pla- cés parallèlement à l'axe de la meule, et en jouant sur la pression des rondins sur la meule, sur le grain de la meule, et sur la température, fonction elle-même des facteurs ci-avant, ainsi que de la température et de la quantité d'eau ajoutée.
D'autre part, il a été proposé d'effectuer le défibrage des ma- tières textiles en milieu aqueux dans des broyeurs à marteaux oscillants ou organes de percussion analogues, tournant à l'intérieur d'une chambre de broyage dont la paroi interne est pourvue d'un revêtement en matière abra- sive. Dans ces broyeurs à marteaux, le défibrage a lieu par l'action de choc des marteaux et de projection de la matière textile contre la paroi de la chambre de broyage, actions qui effectuent une désintégration de la structure de la matière textile, et c'est l'action en quelque sorte plas- tifiante de l'eau qui protège les fibres individuelles de la destruction inévitable en milieu sec.
Le procédé proposé consiste à effectuer ce défibrage sur la sur- face intérieure d'une meule annulaire, ou d'un cylindre garni intérieurement d'éléments ayant un grain convenable, les copeaux à défibrer étant entraînés par des palettes tournantes sans effet de percussion, de telle façon que le défibrage ait lieu contre la meule par la seule action de la force centri- fuge.
L'appareil de l'invention consiste essentiellement en une meule annulaire, active sur sa surface cylindrique intérieure et en des palettes d'entraînement des copeaux à défibrer, de l'eau et éventuellement des pro- duits chimiques liquides par rapport à la meule.
Le matériau fibreux à défibrer est entraîné par rapport à la meu- le annulaire en même temps que la quantité d'eau voulue additionnée ou non de produits chimiques par un dispositif de palettes rotatives autour de l'a- xe de la meule, et il est défibré sous l'action de ce mouvement circulaire dont il est animé, et de la force centrifuge ainsi provoquée, en utilisant à la fois la vitesse, la pression et l'élévation de température dues au frottement et/ou provoquée artificiellement, compte tenu de l'adjonction d'eau éventuellement additionnée de produits chimiques. Comme dans les dé- fibreurs classiques, l'appareil conjugue une action de raffinage des fibres avec l'action de défibrage proprement dite.
Le dispositif permet, de fonctionner en régime continu en alimen- tant l'appareil en continu en matériau fibreux, en eau, et éventuellement en produits chimiques voulus, et en évacuant les fibres en suspension égale- ment en continu.
Il peut être muni d'un système de séparation, par exemple d'un assortisseur à trous, ne permettant l'évacuation des fibres ou paquets de fibres en suspension que lorsque leurs dimensions sont inférieures à des di- mensions données.
<Desc/Clms Page number 3>
On peut noter que le principe proposé reste le même si c'est la meule qui tourne en entraînant les copeaux et l'eau dans son mouvement de rotation, la différence de vitesse entre les copeaux et la surface de la meule étant provoquée par un système tel que des palettes fixes.
Il est même possible de combiner les deux dispositifs, les palet- tes pouvant tourner en sens inverse de la meule.
L'un des points importants à préciser est que le procédé permet de combiner le frotttement donnant lieu au défibrage avec des conditions de pression et de température permettant une action particulière sur le ma- tériau fibreux que l'on veut travailler, et ceci dans la zone même de dé- fibrage.
Il a été observé que la turbulence créée par les palettes dans le défibreur centrifuge de l'invention avait pour résultat d'émulsionner l'air avec le liquide, les copeaux et les fibres et qu'il s'évacuait une certaine quantité d'air en même temps que les fibres bonnes, ce qui produisait une dépression à l'intérieur du défibreur.
Le défibreur de l'invention possède une chambre de désaération des copeaux (ou des végétaux fibreux fragmentés) dans laquelle-les copeaux sont introduits par des moyens étanches. Une lessive de produits chimiques désincrustants est également introduite dans cette chambre d'une façon étanche et la désaération préalable facilite l'imprégnation des copeaux par la lessive de produits chimiques et leur désincrustation.
De plus, à l'intérieur de la meule, la lessive chimique agit sur les matériaux à défibrer à la pression et à la température voulues pour obtenir une action sur les substances incrustantes desdits matériaux, avec cette remarque importante que la pression et la température ne sont pas liées puisque la pression est essentiellement provoquée par la force centri- fuge et non par la température comme c'est généralement le cas dans un sys- tème clos.
Il a aussi été observé que, dans l'application du procédé, il y avait intérêt à travailler avec une certaine concentration relativement for- te de fibres (concentration en poids des fibres dans la phase liquide) dans la zone de défibrage au voisinage de la meule afin de faciliter l'action chimique et mécanique de défibrage et avec une concentration plus faible dans la zone d'extraction des fibres au voisinage de l'assortisseur. Par exemple, on aura une concentration de 3 à 5 % de fibres dans la zone de dé- fibrage et une concentration de 1 à 2 % dans la zone d'assortissage.
Un autre objet de l'invention est de réaliser un défibreur de l'espèce considérée possédant des moyens de procéder à une dilution complé- mentaire des fibres dans la zone d'assortissage de ces dernières.
L'invention sera maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexés, dans lesquels:
La figure la représente un premier type d'appareil de défibrage conforme à l'invention.
La figure lb est une vue en coupe d'un détail de l'appareil à la figure la.
La figure 2 représente schématiquement les différents cycles de l'appareil.
Les figures 3a et 3b représentent un autre type de défibreur cen- trifuge à dilution complémentaire et à préimprégnation.
Les figures 4 et 5 représentent des variantes du défibreur et des
<Desc/Clms Page number 4>
moyens de dilution, les moyens de préimprégnation restant ceux des figures 3a et 3b.
En se référant à la figure la, 1 désigne un entonnoir dans lequel sont introduits les matériaux à défibrer, par exemple les copeaux, l'eau et éventuellement les produits chimiques liquides ; 2désigne une meule cy- lindrique annulaire serrée entre deux joues en tôle épaisse 3 et 4 par les boulons 7, le calage étant fait par des fourrures de bois 5. Une vis de transport 33 des produits solides et liquides débouche au voisinage du cen- tre de la joue 3 en un point où la pression due à la force centrifuge est sensiblement nulle. A l'intérieur de l'espacé cylindrique de la meule annu- laire peuvent tourner des palettes 9 portées par des bras radiaux 10 et en- traînées par un arbre de commande 11, supporté par des paliers 12 et 13.
Sur l'arbre 11 sont montés des poulies pour courroies 14. La courroie 28 est entraînée par le moteur 8.
La sortie des fibres s'effectue au travers d'une plaque perforée ou d'une grille métallique 15 recouvrant une ouverture ménagée dans la pla- que 4 dans la zone de pression, par un conduit 16 muni d'une vanne de régla- ge 17 et d'une prise pour manomètre 18. Les fibres sont ainsi conduites dans un assortisseur 19 (figure 2) qui trie la grosse pâte, d'une part, et la bonne pâte, d'autre part. La première est recyclée par la tubulure 26 dans la chambre étanche 47 et la seconde est envoyée, par la canalisation 27, dans un filtre 20 laveur ou épaississeur selon le procédé employé. Ce filtre sépare la bonne pâte épaissie qui est disponible dans la canalisation 21, de l'eau blanche ou de la lessive à recycler qui est envoyée par la ca- nalisation 22 dans un bac 24.
Dans le cas de l'emploi de produits chimi- ques, la lessive à recycler est complétée et ramenée dans le bac à sa te- neur nominale par un apport de lessive concentrée arrivant par la canalisa- tion 23, et elle est renvoyée dans la chambre 47 par la canalisation 25 et la vanne 34.
Une canalisation d'eau 62 débouche au voisinage de la grille 15 et elle est terminée par des trous qui sont situés un peu en avant de cette grille dans le sens de rotation des palettes de façon à diluer les fibres avant leur passage à travers la grille.
Les copeaux lamellaires sont introduits dans l'entonnoir 45 qui conduit à unedistributeur étanche à palettes 46 fermant l'entrée de la cham- bre étanche ou sas 47. Dans cette même chambre est ajoutée, ainsi qu'on vient de le voir, la lessive de produits chimiques qui arrive par la cana- lisation 25 à travers la vanne de réglage 34 ainsi que la grosse pâte qui ar- rive par la tubulure 26. La vis 33 extrait les copeaux désaérés de cette chambre et les introduit dans le défibreur centrifuge.
En se référant maintenant aux figures 3a et 3b, l'appareil com- prend une meule cylindrique annulaire 29 et des joues latérales 30 et 31.
L'arrivée des copeaux, de l'eauet éventuellement des produits chimiques se fait également par la vis de transport 33 qui tourne à l'intérieur d'un corps de vis. Cette vis de transport débouche au voisinage du centre de la joue 30 en un point où la surpression due à la force centrifuge est faible.
L'arbre 35 d'entraînement des palettes est un arbre creux dont la partie creuse intérieure est séparée en deux-parties 36 et 37 par une cloi- son 38. Les palettes 39 sont des lames plates et creuses, parallèles à l'ar- bre 35, et occupant presque toute la longueur axiale de la meule. Chaque palette est portée, par rapport à cet arbre, par deux bras radiaux 40 et 41, dont l'un, fixé sur la partie 36 de l'arbre 35, est également creux et en communication avec la partie interne 36 de cet arbre et la partie interne de la palette qu'il porte.
<Desc/Clms Page number 5>
L'arbre 35 porte également un tambour assortisseur 42 dont la sur- face cylindrique passe au voisinage des arêtes longitudinales internes des palettes 39. La partie 37 de l'arbre 35 située à l'intérieur du tambour est perforée par des -trous 43 et l'arête longitudinale interne des palettes est également percée de trous 44 ayant une direction tangentielle, c'est-à- dire par lesquelles le liquide sort dans une direction ortho-radiale.
Le fonctionnement du défibreur est le suivant:
Les copeaux lamellaires sont désaérés dans la chambre étanche 47 puis introduits dans le défibreur centrifuge, où ils sont défibrés dans la zone de défibrage située contre la meule, où les fibres ont une certaine concentration. Cette concentration est abaissée au voisinage de l'entrée dans le tambour assortisseur 42 par une arrivée d'eau à travers l'arbre creux 36, les bras creux 40,les palettes creuses 39 et les trous 44. La sortie des bonnes fibres à travers les trous 43 du tambour est ainsi facilitée car la dilution permet une séparation des fibres qui facilite leur passage à travers les trous du tambour assortisseur en évitant qu'ils ne se bouchent.
Dans la figure 4, la vis d'introduction est toujours désignée par 33, la meule est représentée en 57, les joues latérales de l'appareil en 49 et 50, les palettes en 51 et leur arbre d'entraînement en 52. La meule n'occupe pas toute la longueur axiale du défibreur et dans le prolongement de celle-ci est situé un tambour assortisseur 53 conduisant à une canalisa- tion de sortie 54. Un certain nombre de tubulures d'amenée d'eau, telles que 55,traversent la joue latérale 50 et s'étendent parallèlement à l'axe de l'appareil au voisinage et à l'intérieur du tambour assortisseur. L'ex- trémité de ces tubulures est percée de trous tangentiels 56 et l'apport d'eau fait à travers ces'.trous permet de diluer les fibres à l'endroit de l'assor- tissage.
Dans cette variante, l'assortisseur étant plus éloigné de l'arbre du défibreur centrifuge que dans le cas de la figure 3a, la dépression inté- rieure est plus grande et les copeaux lamellaires sont mieux désaérés.
La variante de la figure 5 se rapproche beaucoup du défibreur de la figure 3a. La seule différence est que le tambour assortisseur 59 est. fixe et que l'arbre porte-palettes 60 est en porte-à-faux. La canalisation de sortie 61 est fixe au lieu d'être constituée par un arbre creux.
Il est précisé que l'on peut envisager utilement une sélection de fibres par déplacement de la zone d'assortissage dans le sens radial. Il est en conséquence intéressant que les tambours assortisseurs 42, 53, 59 soient montés d'une façon amovible dans les défibreurs centrifuges de façon à pouvoir être remplacés par d'autres tambours assortisseurs de diamètre dif- férent et ayant éventuellement des perforations de dimensions différentes.
Quatre exemples d'application du procédé de l'invention vont être maintenant donnés, le premier étant relatif à un défibrage mécanique et les trois autres à des défibrages avec action chimique. Ces exemples s'appli- quent spécialement au défibrage du bois feuillu pour la fabrication de fi- bres papetières.
EXEMPLE 1.
La meule a un grain analogue à celui des meules de défibreurs pour pâte mécanique.
On introduit dans l'appareil des chips de bois de peuplier et de l'eau, avec une vitesse de rotation des palettes, telle qu'elle crée une pression de l'ordre de 2 kg/cm2 au refoulement de l'appareil fonctionnant en continu.
<Desc/Clms Page number 6>
L'appareil est muni latéralement d'une tôle perforée 15 comportant des trous de 1,4 mm de diamètre, filtrant l'évacuation des fibres en suspen- sion dans l'eau.
La quantité d'eau et de copeaux est réglée de manière à obtenir une concentration des fibres de l'ordre de 4 % contre la meule et le débit d'eau de la canalisation 62 est réglé pour que cette concentration tombe à 2 % devant la grille.
On joue simultanément sur l'importance du débit de sortie et sur celle du débit de recyclage, d'une part, et sur l'alimentation en copeaux et en eau plus ou moins chaude, d'autre part, pour maintenir dans l'appa- reil une température de l'ordre de 50 à 70 'C,
On obtient ainsi des fibres de peuplier parfaitement utilisables en papeterie, en particulier au point de vue égouttage, longueur de rupture, valeur de déchirure et blancheur.
EXEMPLE 2.
On introduit dans la chambre étanche des copeaux de bois feuillu et une solution de NaOH dans des proportions telles que le rapport lessive- bois soit de 4/1 et le rapport NaOH-bois de 10 %. On fait tourner l'agita- teur 9-10 qui entraîne les copeaux contre la meule avec une pression dé- veloppée par la force centrifuge. La tempérautre s'élèvè progressivement jusqu'à une température comprise entre 50 et 100 C en même temps que la for- ce centrifuge crée la pression dans la zone de défibrage, cette pression fa- vorisant la pénétration et l'action du liquide délignifiant. Cette pression peut varier entre 2 et 5 Kg/cm2.
Le rendement en fibres est de l'ordre de 80 à 90 %.
La consommation en soude caustique est de l'ordre de 6 % environ par rapport au poids de fibres.
La lessive est recyclée en continu et sa concentration est rajus- tée,comme il est indiqué en relation avec la figure 2.
EXEMPLE 3.
La solution de soude est remplacée par une solution hydrotropique: xylènesulfonate de soude à 33,3% dans l'eau.
Le rendement est de l'ordre de 80 à 90 %.
La solution hydrotropique est recyclée en continu et sa concentra- tion est rajustée.
On précipite la lignine de la solution arrivée à saturation, et on récupère ainsi la solution hydrotropique.
EXEMPLE 4.
La solution est composée de sulfite neutre de sodium et carbonate de soude en quantités telles que le rapport SO3NA2/bois soit de 10 %, et le rapport CO3NA2/bois de 5 %.
Le rendement est de l'ordre de 80 à 90 %.
La solution est recyclée en continu, et sa concentration est ra- justée.
L'appareil de l'invention a été décrit d'après un exemple précis de réalisation. Il reste entendu que des variantes facilement imaginables par l'homme de l'art sont possibles et appartiennent au domaine de l'inven- tion. On signale particulièrement que la meule pourrait avoir un axe verti-
<Desc/Clms Page number 7>
cal, qu'elle pourrait être constituée d'éléments d'usure amovibles ayant un grain convenable, fixés sur un 'bâti, et que le filtre peut être placé en un endroit quelconque de la zone expression. Enfin, l'action chimique désin- crustante peut être combinée avec une action chimique de blanchiment.
REVENDICATIONS.
1. Appareil pour le défibrage de matériaux fibreux comprenant une chambre étanche, des moyens étanches d'introduction dans cette chambre desdits matériaux fibreux, d'eau et de lessive chimique désincrustante, des moyens de transport étanches entre ladite chambre et un défibreur centrifu- ge, ledit défibreur centrifuge, étant composé d'une chambre cylindrique re- vêtue intérieurement d'une meule annulaire, de palettes rotatives d'entraî- nement des matériaux fibreux et des produits liquides par rapport à cette meule, des moyens d'assortissage des fibres résultant du défibrage des ma- tériaux fibreux, situés près de la périphérie du défibreur centrifuge, et des moyens d'amenée d'eau au voisinage immédiat des moyens d'assortissage, d'où il résulte que l'émulsion de l'air avec les fibres,
l'eau et la lessi- ve dans le défibr.eur crée un effet de désaération dans la chambre étanche et une action de désincrustation des matériaux fibreux dans cette chambre et que l'amenée d'eau au voisinage des moyens d'assortissage abaisse la concentration des fibres dans le liquide facilitant l'évacuation des fibres.
2. Appareil pour le défibrage des matériaux fibreux suivant la re- vendication 1, dans lequel les palettes rotatives sont creuses et perforées et sont alimentées en eau et où les moyens d'assortissage consistent en un tambour perforé entraîné par le même arbre que les palettes, situé à l'in- térieur et au voisinage immédiat des palettes.
3. Appareil pour le défibrage de matériaux fibreux suivant la re- vendication 1, dans lequel les palettes rotatives sont creuses et perforées et sont alimentées en eau et où les moyens d'assortissage consistent en un tambour perforé fixe dans le prolongement de la moule annulaire.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.