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Amélioation6 ULIX prooédés de traitement dao matléien cellulosiques
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La présonte invention concerne le traitement des
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matières oqlluloeiquen et plue particulièrement les procès rl>±x àe traitqinan't propres à améliorar la. résistance de ces me.t'l':lQ.l\X à l'eau. L'invention viae Wol't:1.oulièremanii les :t')..it '.I10t1ts d' e noollaga du papier et au 0;:.1' ton et s' a13Pl3....
(1L1.0 an \)!l.51'o.l L la production da tous matériaux en feuil- lwu ou en 1;.uià,es éi partir (l'une, r.!a.tiàr9 cellulosique fibres se, cela 1),Ir un pvocd'3 d'essorage. Pony faciliter la aea- oript 10n, on .je r6:eèr{ua oi...e.J?rGS . 10. ttbrioation du. papiur <nais il s'entend que le Cha.rl1p d'application de l'invention s'étend à tous les processus de fabrication
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impli(luctnt le traitement d'une bande continue ou d'une feuille do natibre oellulosique.
Dans les procédés courants de fabrication du papier il est de pratique habituelle d'utiliser des produits
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d'encollage à base de ooloehane, dits oollea résineuses, et autres matières du même genre ayant notamment pour proprié- té de contrer au papier une certaine résistance à l'eau et de le rendre capable d'accepter par exemple les encres à l'eau lors d'opérations ultérieures d'impression. Le prooes- sus d'encollage est normalement exécute selon l'un ou l'autre 'de doux procédés principaux.
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Le premier prooodô consiste assentieUemen'tà ajouter préalablement la colle à la pâte qui doit être utilisée pour faire le papier. En d'autres termes la colle est in- troduite à un stade de la fabrication qui procède la forma-- tion de la bande ou de la feuille de papier, on utilise à cette fin divers produits comme agents d'encollage, par exemple des savons résineux, des émulsions de résine, des émulsions de paraffine, des émulsions mixtes de paraffine et
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de résine, des dimëres alalcoyi-cétone, des amidons et des mélanges de ces produits en diverses proportions.
Certaines
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de ces colles ont leur action qui dépend de l'addition à la pâte à papier de sulfate d'aluminium ou de tout autre floculant ayant pour effet par exemple de faire déposer la colophane d'une émulsion sur les fibres de la pâte en conférant à ces fibres une résistance accrue à l'eau une
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fois que la feuille egt s6ohe. le second procéd1 consiste essentiellement à appliquer la colle sur la surface du pai>13r, aprba obtention da celui- ci alors qu'il est partiellemont ou totalement sec, En d'autres termes, llagent-collant est appliqué après que le papier a au minimum traversé les premiers étages sécheurs de la machine à papier.
Et dans un mode typique de mise en oeuvre de ce second procédé la colle est appliquée sur la bande alors que oolle-ci a traversé la totalité des oylin-
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dres-séoheurs, Les colles utilisées dans ce second procède ne sont pas à-base de colophane et comprennent des produits à base alariidon et de formol ou de caséine et de formai" déhyae; ainsi que les enduisions de paraffine ;
les dimères alaoyl-o6tone, la carboxymethyl-oellulosee les alginates et leur sel sodique,
Il est universellement admis que l'adjonction de
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colle résineuse et autres produits dean.-ollaie au stade de la pâte à papier est une opération qui s'effectue avec un mauvais rendement) principalement du fait des pertes qui se
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produisent par entraînement dans le syst0n dos eaux r6oi- duaires du fait d'une f location incoinplète de la colla.
D'autze part la prà.ti;,ize àe l'encollage par a).plioa.'-" tion dir90te de la oollo à la Iueftxoo d'uno !oulll) ou bande p4irtiellimon-b ou tota.lomont sàcliàc, pofe uri "."rid nombre Ra prob1J;mes qui sont 1'.. ''i' .jc-.'n-. Li.ô : ,i lL<1 41eficul,6 qu'il y a à manutsntionror d-'a Jvi,ù"j,onY oU los éwu,Inionii à forte viscosité, If.HHlldllsa oxil: Int des équipe-'
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ment coûteux pour pouvoir être préparé et appliqué dans des conditions satisfaisantes, Le second procédé limita en outre de façon considérable la vitesse à laquelle on peut faire fonctionner une machine à papier, étant donné que la bande de papier doit être séchée deux fois.
Cela augmente' considérablement les coûts de fabrication,
Il est donc clair que les deux procédas traditionnels laissent tous les deux beaucoup a désirer, et qu'il existe un besoin urgent d'un procédé amélioré d'encollage du papier, Qn a découvert que l'encollage du papier et, de façon générale, l'application de colles résiniques sur les produits cellulosiques en bande en vue d'en améliorer la résistance à l'eau, pouvait être effectué avec un meilleur rendement que par l'un ou l'autre des procédés antérieurement connus et que l'on était conduit à des effets de collage comparables en utilisant toutefois des quantités notablement réduites de colle.
En d'autres termes il s'est avéré possible d'utiliser des colles à base de colophane ou autres produits d'encollage avec des dilutions plus grandes et de façon plus économique, en les appliquant à la surface du papier ou de tout; autre matériaux cellulosiques, alors que la bande contient encore une fraction importante de l'eau pri- mitivement contenus dans la pâte.
Par conséquent selon l'invention una colle à base de colophane est appliquée au papier par application sur la bande de défilement en un point qui est compris entre le régulateur d'épaisseur de la pâte et le premier cylindre sécheur.
En d'autres termes l'invention vise un procédé de fabrication du papier consistant à étaler une pâte oellu- losique aqueuse sur une toile au défilement à essorer la -couche ainsi obtenue pour donner une bande et à sécher cette.
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bande pour donner finalement le papier, dans lequel une colle du ganre mentionné plus haut est appliquée à la. sur- face de la bande au défilement alors que sa teneur en eau est comprise entra 99,5 et 45% de la teneur en eau de la. pats cellulosique de départ.
L'invention peut être mise en oeuvre dans n'importa quel aapareil en lui...même connu utilisa poux étaler des solutions ou des suspensions sur une bande de papier ou autres bandes cellulosiques au défilement, par exemple un rouleau alimenté directement par immersion dans un bain liquida, un rouleau alimenté par un second rouleau dit de transfert ou de dosait le rouleau égoutteur d'une machine à papier ou encore un système pulvérisateur, de préférence du type Reinhold-Wendel,
Selon un mode prière de réalisation de l'invention, dans un procédé de fabrication du papier utilisant une machine Fourdrinier,
ou toute autre machine dans laquelle on utilise une toile mobile de fabrication, un produit d'encollage à base de résine est appliqué sur la bande au moyen d'un rouleau applicateur intercala entre le rouleau coucheur et la premier cylindre sécheur. En d'autres termes ce mode particulier da réalisation vise l'application de la colle sur la bande en un point ou sa teneur en humidité est comprise entre 75 le et 60 % de la teneur en humidité do la pâte.
Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, la colle est appliquée sur la bande au défilement par pul- vérisation. Lorsque ce procédé ost utilisa dans une machine Fourdrinier ou autre machine à papier à toile mobile de fabrication, l'agent d'encollage à base de résine est ap- plique par pulvérisation sur la bande en un point qui est compris entre la régulateurd'épaisseur et l'extrémité de
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sortie de la table de travail, autrement dit en un point de
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la maohina ou la, teneur en humidib6 de la bande est comprise outre 99 ,5:
et 80 -,' de la teneur en eau initiale de la pâte, On JA tobeiois tirer parti de l'invention en uti- 3isMt d'autres 1"yi13± de échine à papier et il est notam- ntont possible d'employer une Machine cylindre friotionneur, auquel cas la oolle r6elnouce doit %^)tre appliquée avant le cylindre i.fioU.onnenï. Le9 colles utilisées dans la mise en oeuvre de l'invention auvent être confc.-,rmias à tous les types t4xîniijuas habituols , nota-mmont lee savons de résines: et los 1.û1uls1ons avoc ou sans additif de eenforoement, Pour la mise en oeuvre de ce proc6d6 ces colles sewont de pré- :Cé:J!at1ca dilata do telle fagon que leur teneur en matières solides soit comprise entre o,içJ et 10f'! une dilution pré- f r6e étant comprise 011 solides.
Si l'on excepte le dispositif spécial pour l'applioa- tion de la colle sur la surface de la bande, tels que ceux
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qui sont mentiorméa plus'haut, aucune autre modification n'est nécessaire par rapport à la pratique courante de fabrication du papier. Si l'on utilise d'ores et déjà du
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sulfate à 'alui'ùi.niurù en adjonction à la pâte, cette pratique peut être poursuivi, la proportion devant être comprise
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entre 0 et 8 du poids des fibres s6oh6es à l'air.
Etant donné que le premier objectif du processiia d'encollage est de corennuniquer au papier ou à -tout autre produit cellulosique une résistance suffisante aux encres à l'eau, en théorie il suffit qu'une mince couche superficiel- le de la feuille contienne de la colle. Or, il s'est avère dans la mise en oeuvre de la présente invention que par
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l'emploi d'fazonto de r>-eli3ic.,ye de l'éooulanent et/ou par un réglage soigneux du point exact d'application de la colle, 2 il
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était possible de régler la profondeur de pénétration de la colle dans la matière cellulosique.
Dans oes conditions on peut tirer partie au maximum de l'invention et obtenir le meilleur rendement possible.
Afin de faciliter la compréhension de l'invention, on se référera maintenant à des exemples particuliers de réalisation, lesquels sont d'ailleurs fournis à titre purement illustratif.
Exemple 1
Afin de pouvoir établir une comparaison entre le procédé selon l'invention et le procédé habituel dans lequel la colle était additionnée à la pâte, on a fabriqué deux échantillons de papier à partir de pâtes identiques et par des procédés en tous pointa identiques, sauf évidemment quant à l'encollage. Dans les deux cas, on a utilisé une pâte blanchie au sulfite, raffinée à 42 S.R. avec 3% de sulfate d'aluminium. On a utilisé une colle modifiée à la colophane libre qui a été introduite dans la pile raffi- neuse dans le premier cas et appliquée sur les deux faces de la bande dans le second cas, cela dans une région de la machine où. la faneur de la bande en humidité était environ
68%.
Pour établir la comparaison on s'est basé sur les quantités respectives de colle nécessaires pour conférer au papier obtenu le même résultat (soit 17,5) à l'essai de
Cobb de une minute. Les moyennes de plusieurs passages ont donné les résultats suivants: 0,33 dans le cas de l'ad- dition dans la pâte, contre 0,19% dans le cas de l'appli- oation en surface.
Cet exemple montre une amélioration considérable du rendement puisque à effet égal la consommation de colla est réduite à 57,5 %.
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Exemple 2
Dans cet exemple 'on a procédé oomme dans l'exemple 1 à cela. près que la comparaison a été effectuée au moyen d'un test de Cobb beaucoup plus court qu'une minute. S'il en était ainsi c'est parce que au bout d'une minute la couche superficielle encollée du papier obtenu en utilisant le procédé selon l'invention était pénétrée par l'eau. Par conséquent le test de Cobb a été appliqué pendant quinze secondes et on a pris comme valeur do comparaison le chiffré de 7,5.
Ce résultat a pu être obtenu avec une colle modifiée à la résine libre représentant 0,194 des matières solides totales, lorsque cette colle était appliquée sur la fouille humide en un point- ou la teneur en humidité était de 68% (par référence à la pâte). Si la même colle était additionnée à la pâte dans la pile raffineuse il en fallait
0,43 % pour obtenir le même résultat. Les deux échantil- lons donnent des résultats satisfaisants lors d'essais visant à éprouver leur résistance à l'encre.
On peut donc dire que l'on obtient le même effet d'encollage par le procédé selon l'invention en utilisant 45% de la quantité do colle antérieurement consommée, soit moins de la moitié,
Exemple 3
On répète le processus de l'exemple 2, à cela près que l'agent collant est remplacé à raison de 50% de son poids, par de l'amidon oxydé, cola afin d'agir sur la péné- tration.
Dans cet essai on utilise le même degé d'encolla- ge (valeur de 7,5 au test de Cobb de 15 secondes) et sur cette base de référence on voit qu'il faut une proportion de 0,43% des matières solides dans le cas de l'addition à la pile raffineuse contre 0,17% lors de l'application en surface, on ne consomme dono plus pe 39,5% de la quantité
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qui était nécessaire aveu le procédé habituel,
Exemple 4
En via une comparaison entre le procédé
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selon l'invention et le procède oon1stant à appliquer lu colle aur la surface de la bande abobe cle6t à dire nprès que la banda a quitta au moins la pmcmier tage s6ohour de la machine à papier on eteet livré à une série dtaxpdrienoeu poux déterminer les valeurs données par le test de Cobb a une
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minute et les teneurs en colle dtâohantil1on de papier ayant été encolle en des endroits diff6renta de la fnaohine au point de vue de la teneur en humidité.
A la- attife d'une série d'essais on a obtenu les ré-
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sultats moyenoi3uiv=to-f
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<tb>
<tb>
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Teneur en humidité 1Test de Cobb:Proport1on de : : au point d'encollage:(1 minute) oolle fixée -+-Q+Q*- # --q*-Q+- ..¯ 1 fi 15% :
21.6 0 . 42µ
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<tb> 63% <SEP> 20. <SEP> 0 <SEP> 0,17%
<tb>
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....."...",.,.......¯.¯.¯.,., -+P>++ h,.,....¯.,.,..............w -- q0Q*o*-**+
On peut donc constater qu'on utilisant le procéder selon l'invention, et en appliquant la colle an un lieu où la, teneur en humidité de la. bande représente encore à peu près les deux tiers de la teneur en eau de la. pâte, il suffit à peu près de la, moitié de la quantité de colle poux obtenir le môme résultat au test de Cobb.
L'invention sera décrite oi-après de façon plus
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détaillée en se référant à des procédés 1)artiouliers de mise en oeuvre et au dessin el-annexé dans lequel; La figure 1 montre achématiquemont la partie hu/1ide d'une machine qui peut. être du genre Fourdxinisr ou qui peut être aussi une machine à cylindre friotionneur ladite machine étant modifiée en vue de permettra la mise en oeuvre
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du procède selon l'invention$ en opérant par pulvérisation,
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La figure 2 montre 6Qhématiquement la. zone de prea- salo et de séchage d'une machine Fourdrlnloz dans laquelle l'empilage aat effectue au moyen.
de rouleaux, La fieuza 5 montre eohématiquement un autre système da pressage et de séchage du genre réalisé dans les machinea à oyliridte friot:1.onneur adaptées pour permettre l'en<3ollag9 a± roualeau.
Si l'on se réfère maintenant à la figure 1 on peut voir la partie humide d'une machine à papier comprenant une
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toile mobile de fa.brioa.tion. La. toile de fabrication est indique en 10 et elle est enduitsselon des dispositions en- alles-mêmes courantes entre un cylindre de tête 11 et un rouleau coucheur 12 à succion, ladite toile étant encore
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supportée par 4*Q rouleaux d table 13 avec des boites daspio ration 14 au-dessus desquelles se trouve le rouleau égout-
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tour 15. La pâte est déJ>os8e aur la toile 10, à l'endroit où eslle-ci quitte le cylindre de tête 11, par la boîte d'axiiv6e 4o pâte 16 associée avec le régulateur dlépaissaur 17.
La première étape de la formation de la fouille se déroule sous les courroies guides 18, où la toile 10 repose sur les rouleaux de table 13. Selon l'invention la pâte qui est introduite dans la boîte d'entrée 16 n'a pas à être additionnée d'une colle, comme en pratique courante, et l'on utilise alors un pulvérisateur à jeta multiples montré dans son ensemble en 19, lequel est disposé sur toute la largeur de la toile 10.
La colle, par exemple une colle à base de résine libre fortifiée à le. collophane maléatée, à 2,5 de teneur en matière solide, est amenée au pulvérisateur 19 par un bac transversal 20 qui est relié par une canalisation 21, munie d'une vanna de réglage 22, à un bac 23 de stockage de la colle. La canalisation 21
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peut comprendre une pompe de dosage (non montrée ici) ou tout autre dispositif entraîné positivement en vue d'ap- pliquer la colle avec un débit régulier sur la bande qui es bornée sur la toile 10. Ainsi que la montre la figure 1 la pulvérisateur 19 peut être situe en des points divers de la toile 10.
Une position possible du pulvérisateur est montrée en 19a, où le pulvérisateur 19 est placé au-dessus des rouleaux de table 13 entre les courroies guides 18.
En cet endroit la teneur en humidité de la nappe est encore très grande et elle représente par exemple 99 à 97,5% de l'humidité initiale de la pâte admise dans la boite d'en- trée 16. On peut voir en 19b une autre situation possible du pulvérisateur 19, correspondant au cas où celui-ci sa trouve au-dessus des boites d'aspiration 14 à proximité du rouleau égoutte= 15, dans une région de la toile de fabri- cation 10 où. la teneur en humidité do la bande s'est déjà abaissée à une valeur comprise par exemple entre 97,5 et 90% de la teneur initiale en eau de la pâte.
En montant
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le système pUlvél'isataur 19 sur d3o rails disposés longitu- finalement par rapport à la machine, avec des tuyaux flexibles ou autre système équivalant incorporé à la cana- . lisation dtallinantation 21, il est possible de modll1el' 'la point d'applioabion de la colle pulvérisée, par exemple ' ' entre un passage en machine et le suivant. Lo point d'ap- plication, la vitesse de la toile, la nature da la ràto, et la viscosité et le débit de la colle peuvent varier
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entre des limites éloignées et il est donc lio±H3 U110 do faire varier très lar{E.I!r.al1t 10. p.fofond9!n' de pénÔt:t:ú.t.tOI1 de la colle dans la bande de T13.p'\ tH' cela en h,l;0l i dùn du fait que la colle est af31Ül"O vers ..
A ilil <" 1 QIP de 1.1 bande dans une mesure plus ou moins grande 71 l'aobion do
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l t ossorage.
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La. figure 2 montre le coté rouleau coucheur d'une toile de fabrication 25, avec la rouleau coucheur 26 et des rouleaux 27a et 27b de renvoi de la toile. On peut voir aussi en 28 et en 29 le premier et le second cylindres sécheurs de la échine et en un certain point entre la zone de transfert à aspiration et la zone de pressage dono entre le rouleau de renvoi 27a et le premier cylindre séohaur 28 on opère l'encollage superficiel de la bande de papier.
Dans , l'exemple montré ici un foutre de reprise 30 passe autour d'un rouleau de transfert à aspiration 31 qui se trouve au contact avec la bande en un point proche de la poulie 27a de retour de la toile, ce feutre passant encore sur un certain nombre de rouleaux de guidage et de mise sous tension 32. Un second feutre de transport 33 passe sur un rouleau à aspi- ration 34 de transfert et de pression qui est placé au-dessus du rouleau 31 et qui est lui-même surmonté par un rouleau' presseur plein 35. Le second feutre 33 passe également sur un rouleau de renvoi 36 et un certain nombre de rouleaux de guidage 37.
Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, un système applicateur à rouleaux, désigné dans son ensemble en 38, est intercalé entre le rouleau de presse
35 et le rouleau 36 de renvoi du feutre. L'applicateur à rouleaux 38 comprend un rouleau de soutien ou de contre-
Pression 39 qui est placé en dessous du :Centre portant la bande de papier et qui forme une zone de pincement avec le rouleau applicateur proprement dit 40 qui est placé au-dessus.
Celui-ci est associé avec plusieurs rouleaux de transfert 41 qui sont placés horizontalement entre une tuyère 42 d'admis- sion de la colle l'ensemble étant conçu, pour porter une couche de colle et pour la transférer sous forme d'une pel- liculs mince, d'abord sur le rouleau 40, et de là sur la bande de papier. En ce point la bande a normalement une ten@r
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en humidité de 70% à 65% de colle de la pâte initiale.
La bande qui est montrée en 43 est levée du feutre 33 à proximité immédiate du rouleau de renvoi 36 et passa aux un rouleau de guidage 44 'Puis dans la, zone de pincement définie par lea deux rouleaux de presse 45 et 46 qui sont disposes verticalement, avant de venir au contact avec le premier cylindre sécheur 28 où la teneur on humidité ne représente plus, par exemple, que 55 % de la teneur de la pâte initiale.
La figure 3 montre un autre exemple typique de réa- lisation de la zone de transfert et de pressage d'une machine à papier, Dans le cas partioulisr il s'agit d'une machine du genre à cylindre frictionneur. La bande 50 est détachée de la table de fabrication 51 en un point inter- médiaire entre le rouleau coucheur 52 et le premier rouleau de toile 53 et elle est transférée par un rouleau aspirant
54 sur un feutre de reprise 55 qui passe sur ce rouleau 54, sur un rouleau plein 56 et sur plusieurs rouleaux 57 de guidage et de renvoi du feutre.
La bande 50 est transférée, dans la zone du rouleau 56, sur un second feutre 58 passant autour d'un rouleau essoreur 59 deux boites d'aspiration avec lequel coopère un rouleau 60 muni d'une raoletto, ledit feutre passant encore sur plusieurs rouleaux de guidage 61 et sur un rouleau de tension 62. Entre le foutre 58 et le cylindre friotionneur qui est visible partiellement en 63 la bande 50 reçoit un apprêt en traversant la zone de pin- cement entre un rouleau de compression 64 et un rouleau applicateur 65.
Ce dernier reçoit la colle en provenance d'un train de rouleaux de transfert qui peut comprendre plusieurs rouleaux horizontaux 66 qui sont situés en dessous d'une tuyère 67 d'alimentation, lesquels rouleaux sont conçus pour transférer la.colle jusque un rouleau doseur
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68 (lui porte un racleur et un rouleau intermédiaire 69, par
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EUCQIJ11Ùe. Il est rationnel que les rouleaux de transfert soient protégés par des 4arinn fortnant auge en 70 pour r±c,w6ter 1a uol.1e en exoba et la renvoyere si cela. est ti destination d'un Tëservoir dralimenttion. par oxeruple le réservoir 23 de; la. ticure 1. Dans la région du rouleau Ei.ppliQa'teu.T 65 la bande 50 a une teneur en humidité (lui est cor4iliris(3 entxa 60 $1 et 4µ çi de celle de la pâte initiale.
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R':2 S U MJ! 1. Ce pl'ooéd6 as abficatioR du papier par formation d'une nappe de pâte puis esaoïage et séchage de la feuille à l'aida de dispositifs exerçant une succion et transférant de la chaleur à. destination de la bande, est
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caraotrisé on ce qu'on applique une colle à baga 40 0010- phane à la surface de la bande au détilemant1 en une région qui est oompyise entre la location de la bande à partir de la pâte et le premier contact de ladite bande avec le cylindre sécheur.
2. Dans le cas d'une machine où la bande est formée sur une toile mobile de fabrication qui est notam- ment portée par un rouleau coucheur, avec plusieurs cylin, ares sécheurs pour sécher la bande essorée, la colle est appliquée eux la bande au moyen d'un rouleau applicateur qui est situé antre le rouleau coucheur et le premier cylindre sécheur.
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3. La colle est appliquée' sur la bande au défilement, par pulvérisation.
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