Installation pour le défibrage de matériaux fibreux La présente invention a pour objet une installation pour le défibrage des matériaux fibreux et, notamment de copeaux de bois feuillus flottant dans un liquide, par un traite ment mécanique et chimique, dans des condi tions appropriées de température et de pression.
On sait que le défibrage classique s'effec tue en râpant, en présence d'eau, le bois pré senté en rondins sur la surface extérieure d'une meule cylindrique animée d'un mouvement de rotation, les rondins étant placés 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-dessus, ainsi que de la température et de la quantité d'eau ajoutée.
D'autre part, il a été proposé d'effectuer le défibrage des matériaux fibreux 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 abrasive. Dans ces broyeurs à mar teaux, 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 broya ge, actions qui effectuent une désintégration de la structure de la matière textile et c'est l'action en quelque sorte plastifiante de l'eau qui pro- tège les fibres individuelles de la destruction inévitable en milieu sec.
L'installation selon l'invention comprend une chambre étanche, des moyens étanches d'introduction dans cette chambre desdits ma tériaux fibreux, d'eau et de lessive chimique désincrustante, des moyens d'adduction étan ches entre ladite chambre et un défibreur cen trifuge composé d'une chambre cylindrique revêtue intérieurement d'une meule annulaire, de palettes rotatives creuses, perforées et ali mentées en eau, des moyens d'assortissage des fibres résultant du défibrage -des matériaux fibreux,
lesdites palettes entraînant dans leur mouvement de rotation les matériaux fibreux et les produits liquides par rapport à la meule et amenant au voisinage desdits moyens d'as- sortissage de l'eau qui abaisse la concentra tion des fibres dans le liquide et facilite l'éva cuation des fibres d'où il résulte que l'émulsion de l'air avec les fibres, l'eau et la lessive dans le défibreur crée un effet de désaération dans la chambre étanche et une action de désin crustation des matériaux fibreux dans cette chambre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'installation selon la présente invention et des variantes de détail. La fig. 1 représente partiellement ladite forme d'exécution de l'installation de défibrage conforme à l'invention.
La fig. 2 représente schématiquement les différents cycles de l'installation. Les fig. 3a et 3b représentent des coupes longitudinale et axiale détaillées du défibreur de la fig. 1, et les fi g. 4 et 5 représentent des variantes du défibreur et des moyens de dilution, les moyens de préimprégnation restant ceux des fig. 2 et 3a. En se référant à la fi-. 1, 2 désigne une meule cylindrique annulaire serrée entre deux joues en tôle épaisse 3 et 4 par des boulons 7, le calage étant fait par des fourrures de bois 5.
Une vis de transport 33 des produits solides et liquides débouche dans la joue 4 en un point où la pression due à la force centrifuge est sensi blement nulle. A l'intérieur de l'espace cylin drique de la meule annulaire peuvent tourner des palettes 9 portées par des bras radiaux 10 et 10' et entraînées par un arbre de commande 11 supporté par des paliers 12 et 13. Sur l'ar bre 11 sont montées des poulies 14 pour courroie. Une courroie 28 est entraînée par un moteur 8.
L'arbre 11 d'entraînement des palettes est un arbre creux dont l'évidement intérieur est séparé en deux parties 36 et 37 par une cloi son 38 (fi-. 3a). Les palettes 9 sont des lames plates et creuses, parallèles à l'arbre 11 et oc cupant presque toute la longueur axiale de la meule. Chaque palette est portée, par rapport à cet arbre, par deux bras radiaux 10 et 10', dont l'un 10, fixé sur la partie 36 de l'arbre 11, est également creux et en communication avec la partie interne 36 de cet arbre et la par tie interne de la palette 9 qu'il porte.
"L'arbre 11 porte également un tambour assortisseur 42, dont la surface cylindrique passe au voisinage des arêtes longitudinales internes des palettes 9. La partie 37 de l'arbre 11, située à l'intérieur du tambour 42, est per forée de trous 15 et l'arête longitudinale in terne des palettes est également percée de trous 16 ayant une direction tangentielle, c'est-à- dire par lesquelles le liquide sort dans une di rection orthoradiale.
Le fonctionnement du défibreur est le sui vant: Les copeaux sont désaérés dans une cham bre étanche 47 (fig. 2) puis introduits par la vis de transport 33 dans le défibreur centri fuge où ils sont défibrés dans la zone de défi- brage située contre la meule où les fibres ont une certaine concentration. Cette concentra tion est abaissée au voisinage de l'entrée dans le tambour assortisseur 42 par une arrivée de liquide à travers l'arbre creux 36, les bras creux 10, les palettes creuses 9 et les trous 16.
La sortie des bonnes fibres à travers les trous 43 du tambour 42 est ainsi accélérée car la dilution permet une séparation des fibres qui facilite leur passage à travers les trous du tam bour assortisseur en évitant qu'ils se bouchent.
La sortie des fibres s'effectue à travers le tambour 42 par le conduit 37 muni d'une van ne de réglage 17 et d'une prise pour mano mètre 18. Les fibres sont ainsi conduites dans un assortisseur 19 (fig. 2) qui trie la grosse pâte d'une part et la bonne pâte d'autre part. La première est ramenée par une tubulure 26 dans la chambre étanche 47 et la seconde est envoyée, par une canalisation 27, dans un filtre 20 laveur ou épaississeur selon le procédé employé. Ce filtre sépare la bonne pâte épais sie qui est disponible dans une canalisation 21, de l'eau blanche ou de la lessive à recycler qui est envoyée par une canalisation 22 dans un bac 24.
Dans le cas de l'emploi de produits chimiques, la lessive à recycler est complétée et ramenée dans le bac à sa teneur nominale par un apport de lessive concentrée arrivant par une canalisation 23 et elle est renvoyée dans la chambre 47 par une canalisation 25 et une vanne 34.
Dans la fia. 4 la vis d'introduction est tou jours désignée par 33, la meule est représentée en 2, les joues latérales du défibreur en 3 et 4, les palettes en 40 et leur arbre d'entraînement en 11. L'arbre 11, les bras 10 et les palettes 40 sont creux comme dans le cas de la fig. 1. La meule n'occupe pas toute la longueur axiale du défibreur et, dans le prolongement de celle- ci, est situé un tambour assortisseur 48 con duisant à une canalisation de sortie 37.
Les arêtes des palettes qui sont près du tambour sont percées de trous tangentiels 41 et l'apport d'eau fait à travers ces trous permet de diluer les fibres à l'endroit de l'assortissage.
Dans cette variante, l'assortisseur étant plus éloigné de l'arbre du défibreur centrifuge que dans le cas de la fig. 3a, la dépression in térieure est plus grande et les copeaux sont mieux désaérés.
La variante de la fig. 5 se rapproche beau coup du défibreur de la fig. 3a. La seule diffé rence est que le tambour assortisseur 49 est fixe et que l'arbre porte-palettes 44 est en porte à faux. La canalisation de sortie 50 est fixe au lieu d'être constituée par un arbre creux. Il est précisé que l'on peut envisager uti lement une sélection des fibres par déplace ment de la zone d'assortissage dans le sens ra dial.
Il est en conséquence intéressant que les tambours assortisseurs 42, 48, 49 soient mon tés d'une façon âmovible dans les défibreurs centrifuges de façon à pouvoir être remplacés par d'autres tambours amortisseurs de dia mètre différent et ayant éventuellement des per forations de dimensions différentes.
Quatre exemples d'application de l'installa tion décrite 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'appliquent spéciale ment au défibrage du bois feuillu pour la fa brication de fibres papetières. <I>Exemple 1</I> La meule a un grain analogue à celui des meules de défibreurs pour pâte mécanique.
On introduit dans le défibreur des copeaux de bois de peuplier et de l'eau, avec une vi tesse de rotation des palettes, telle qu'elle crée une pression de l'ordre de 2 kg/cm2 au refou lement du défibreur fonctionnant en continu.
Le défibreur est muni d'un tambour 42 et d'un arbre creux 37 percé de trous 43 et 15 de 1,4 mm de diamètre filtrant l'évacuation des fibres en suspension 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 des trous 16 pratiqués dans les palettes 9 (fig. 3a et 3b) 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 re cyclage d'une part, sur l'alimentation en co peaux et en eau plus ou moins chaude d'autre part, pour maintenir dans le défibreur une tem pérature de l'ordre de 50 à 70 C.
On obtient ainsi des fibres de peuplier parfaitement utilisables en papeterie, en parti culier au point de vue égouttage, longueur de rupture, valeur de déchirure et blancheur. <I>Exemple 2</I> On introduit dans la chambre étanche des copeaux de bois feuillu et une solution de NaOH dans des proportions telles que le rap port lessive-bois soit de 4/1 et le rapport NaOH-bois de 10%. On fait tourner l'agita- teur 9-10-10' qui entraîne les copeaux contre la meule avec une pression développée par la force centrifuge.
La température s'élève pro gressivement jusqu'à une température com prise entre 50 et 100,1 C en même temps que la force centrifuge crée la pression dans la zone de défibrage, cette pression favorisant 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 con centration est rajustée, comme il est indiqué en relation avec la fig. 2. <I>Exemple 3</I> 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 concentration est rajustée.
On précipite la lignine de la solution arri vée à saturation, et on récupère ainsi la solu tion hydrotropique. <I>Exemple 4</I> La solution est composée de sulfite neutre de sodium et carbonate de soude en quantités telles que le rapport SO3NA,/bois soit de 10 % et le rapport CO.,NAZ/bois de 5 %.
Le rendement est de l'ordre de 80 à 90 %. La solution est recyclée en continu, et sa concentration est rajustée.
On a décrit une forme d'exécution particu lière de l'installation objet de l'invention. Il reste entendu que des variantes de détail peu vent être imaginées ; ainsi la meule pourrait avoir un axe vertical, elle pourrait être cons tituée d'éléments d'usure amovibles ayant un grain adéquat, fixés sur un bâti, et le filtre pourrait être placé en un endroit quelconque de la zone de pression. Enfin l'action chimique désincrustante pourrait être combinée avec une action chimique de blanchiment.