Procédé et installation pour la fabrication de pâte â papier. La présente invention a pour objet un pro cédé et une installation pour la fabrication de pâte à papier.
Le procédé usuel de fabrication de la pâte à papier comprend une série d'opérations suc cessives telles que triage des matières pre mières (tissus végétaux naturels ou artifi ciels), lavage ou époussiérage, coupage, les sivage, lavage après lessivage, défibrage, blanchiment, lavage après blanchiment.
L_es plus importantes de ces opérations sont le lessivage et le défibrage. La première a pour but de dissoudre autant que possible les matières étrangères qui entourent et re lient les unes aux autres les fibres de cel lulose pure; elle s'effectue généralement dans des appareils- autoclaves sous une pression d'environ 3 kg par cm2, et dure de 2 à b heures, parfois davantage.
Après un lavage, pendant 1 à 4 heures, dans une pile laveuse, les matières lessivées sont soumises au défibrage, destiné à séparer les unes des autres les fibres encore réunies en amas plus ou moins considérables. Cette opération mécanique est généralement effec- tuée dans un tambour renfermant des lames fixes et des lames mobiles. La pâte obtenue est appelée demi-pâte parce qu'elle n'est pas homogène et a besoin d'être raffinée pour servir à la fabrication de papiers fins.
La fabrication ainsi conduite nécessite des traitements successifs et ne peut être consi dérée en rien comme. continue.
Elle nécessite beaucoup de main. d'oeuvre, un matériel =compliqué et encombrant.;. les traitements chimiques et mécaniques. succes sifs sont longs et le rendement es x peu élevé parce que la longue durée des traitements chimiques favorise une hydrolyse partielle des fibres; de plus, les -traitements mécani ques exercés sur .des produits non homogènes ont une action trop violente et nuisible sur les fibres déjà isolées et une action insuffi sante sur les -amas de fibres que le lessivage n'a pas dissociés assez complètement.
La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvénients.
Suivant le procédé objet de cette inven- tion, les matières fibreuses sont, de manière continue, introduites, lessivées et défibrées dans un courant continu de lessive. Les fibres isolées entraînées par ce courant sont séparées par filtration et retirées du filtre, soit con- tinuement, soit à intervalles plus ou moins rapprochés, tandis que la lessive est ramenée au point où les matières fibreuses sont intro duites.
Le traitement mécanique des amas de fi bres est ainsi effectué en présence de la les sive, au fur et à mesure que les matières ag glutinantes se trouvent dissoutes ou solubili sées, et les fibres isolées ne subissent le con tact de la lessive et l'action mécanique (les organes de défibrage que pendant le moins de temps possible. Il en résulte d'importants avantages qui seront décrits ci-après.
Pour mettre ce procédé en pratique, on pourra utiliser une installation comprenant un < qppareil lessiveur qui renferme des moyens pour faire avancer les matières fibreuses dans un sens et qui a des ouvertures d'entrée et de sortie pour le passage du courant de lessive dans ce même sens, un appareil défibreur ren fermant des organes agitateurs entre des cloi sons perforées fixes, un appareil de filtration et un appareil servant à, ramener la lessive du filtre à l'appareil lessiveur, tous ces appareils étant reliés en série.
Le dessin ci-annexé à titre d'exemple, re présente une installation pour la mise en ap plication du procédé suivant l'invention.
La fig. 1 est un schéma de l'ensemble des appareils; La fig. 2 est une coupe longitudinale d'un appareil lessiveur et d'une appareil défi- breur combinés.
L'appareil lessiveur comprend un cylin dre horizontal 1 surmonté d'une trémie de chargement 2 dans laquelle on introduit con- tinuement la. matière végétale à traiter avec la lessive nécessaire. Ce cylindre renferme un arbre 3 sur lequel est fixée ou formée une vis propulsive 4. Celle-ci sert à faire avancer la matière à traiter de l'extrémité où se trouve la trémie vers l'extrémité opposée. Une par tie de cette vis est préférablement adaptée pour coopérer avec le bord interne de l'orifice d'entrée à la manière d'une cisaille afin de couper en fragments grossiers les matières brutes à mesure qu'elles pénètrent dans le cy lindre.
Dans un logement 5 ménagé sur la paroi du cylindre est placé une sorte de pignon 6, tournant librement sur son axe 7 et engre nant avec les filets de la vis 4. Ce pignon sert à empêcher que la matière ne circule li brement autour de la vis malgré sa fluidité: elle est par suite obligée de se déplacer longi tudinalement à mesure que la vis tourne.
Ce cylindre, servant plus particulièrement au lessivage, est chauffé s'il en est besoin par un foyer quelconque tel que 8 ou par tout autre moyen de chauffage convenable.
Les dimensions de ce cylindre, le pas et la \Titesse de rotation de la vis, peuvent varier suivant la nature des matières à traiter; on les détermine de façon que la durée da parcours de ces matières soit telle que celles-ci soient suffisamment pénétrées par la lessive quand elles arrivent au bout du cylindre 1. Quelles que soient ces matières, le bois excepté, la durée du lessivage ne dépasse généralement pas 30 minutes.
Les matières arrivant à l'extrémité 9 de ce cylindre ont conservé à peu près la même forme qu'elles avaient à l'entrée. Leur dès agrégation s'effectue surtout dans l'appareil défibreur. Cependant il peut être avantageux de disposer près du fond perforé 9 du cylin dre 1 un couteau rotatif 10 servant à diviser grossièrement les matières fibreuses, ce cou teau coopérant avec le fond 9 approximative ment à la. manière du couteau et de la plaque perforée des hache-viande bien connus.
Le défibreur consiste en un cylindre 11 placé de préférence en prolongement du cy lindre lessiveur et divisé par une série de cloi sons fixes 12a, 12b, 12e<B>.....</B> en plusieurs compartiments, dix par exemple, 13a, 13b, 13c<B>.....</B> ces cloisons étant percées de trou 4a, 14b<B>.....</B> dont les largeurs vont en d croissant; les trous 14a ont, par exemple, plu sieurs centimètres de largeur, tandis que les trous 14k sont réduits à des fentes très étroi tes propres à laisser passer seulement des fibres isolées.
Dans ces compartiments sont placés des bras agitateurs rotatifs 15a, 15b<B>.....</B> 15k, fixés sur un arbre 16 placé suivant l'axe du cylindre 11; cet arbre passe préférablement à l'intérieur de l'arbre 3, qui est creux à cet effet et porte aussi le couteau rotatif 10. Un léger intervalle, par exemple de 2 mm, est préférablement ménagé entre les cloisons 12 et les bras 15, afin que les fibres ne soient pas cisaillées et qu'elles soient détachées les unes des autres par une action de frottement onctueux au sein de la lessive, sans brutalité.
La rotation des arbres 2 et 16 est com mandée, par exemple, au moyen de courroies passant sur des poulies 17 et 18 ou d'engre nages etc. de façon que les bras 15 tournent beaucoup plus vite que la vis 4, afin que la vitesse de la lessive et des matières soit beau coup plus lente que la vitesse des bras défi- breurs.
A mesure que la matière contenue dans un des compartiments 13a, 13b<B>.....</B> se dés agrège en amas fibreux assez fins pour s'é- rhapper par les ouvertures de la cloison sui vante, ce sauras passent dans le compartiment suivant, entraînés par le courant de lessive, et ainsi de suite jusqu'à ce qu'ils soient ré duits à l'état de fibres isolées qui seules peu vent s'échapper par les fentes de la cloison 12k. Bien entendu les fibres qui se détachent aisément s'échappent plus vite que celles qui sont fortement agrégées, et chaque sorte de fi bres ne séjourne dans l'appareil défibreur que juste le temps nécessaire à sa désagrégation.
A. sa sortie du cylindre défibreur, la pâte tombe dans un ou plusieurs filtres-presses 19 de toute construction appropriée, servant à retenir les fibres de cellulose et à les sé parer de la lessive. Il est à noter que dans le présent appareil la lessive n'est pas soumise à une forte pression comme dans les auto claves usuels.
La lessive sortant du ou des filtres-pres ses est conduite par une tuyauterie 20 à une pompe 21 ou autre appareil élévateur qui la ramène dans la trémie 2. Les fibres retenues par les filtres sont évacuées de ceux-ci, soit à des intervalles de temps plus ou moins rap- prochés, soit continuement suivant le genre de filtres employés. Elles sont prêtes à être lavées. Après un lavage convenable elles constitueront une pâte propre à la fabrica tion du papier.
Le présent procédé offre divers avantages vis-à-vis des procédés usuels: Une seule opération chimico-mécanique remplace les deux opérations distincts du lessivage et du défibrage.
La production des fibres désincrustées isolées (pâte à papier) est continue, ce qui est extrêmement avantageux au point de vue éco- iiomique.
Les appareils sont peu encombrants et la main-d'oeuvre très réduite.
Les lessives sont utilisées méthodiquement e1; complètement, d'où une moindre dépense d'alcali.
Les fibres étant évacuées dès qu'elles sont désincrustées n'ont pas à souffrir de l'action prolongée à l'excès des lessivages; elles n'ont pas tendance à s'hydrolyser.
Le défibrage des amas fibreux en suspen sion dans la lessive s'effectue sans brutalité et sans détérioration inutile des fibres.
L'action chimico-mécanique décrite est si efficace que le même appareil peut traiter in différemment la, plupart des végétaux naturels ou artificiels; il permet même de transformer directement en pâte à papier les tissus impré gnés de corps gras (chiffons d'essuyage) sans lavage préalable.
La quantité de matière en traitement à un instant quelconque est relativement très pe tite; il s'ensuit qu'on peut traiter indifférem ment et avec la même économie relative une petite ou une grande quantité de matière et qu'on peut traiter successivement sans arrêt ni. nettoyage des appareils des matières très diverses, et produire en continu des pâtes de qualités différentes.
Le défibrage étant obtenu avec une quantité minimum de lessive, les fibres ont peu de ten dance à former des boutons; de plus, au cas où le traitement doit se faire à chaud, la dé perdition du, chaleur est peu importante en raison de ce que la quantité de matière en traitement est petite.
Process and plant for the manufacture of paper pulp. The present invention relates to a process and an installation for the manufacture of paper pulp.
The usual pulp manufacturing process comprises a series of successive operations such as sorting of raw materials (natural or artificial plant tissue), washing or dusting, cutting, sivage, washing after washing, defibration, bleaching. , wash after bleach.
The most important of these operations are leaching and defibration. The first is to dissolve as much as possible the foreign matter which surrounds and binds together the fibers of pure cellulose; it is generally carried out in autoclaves at a pressure of about 3 kg per cm2, and lasts from 2 to b hours, sometimes more.
After washing, for 1 to 4 hours, in a washing pile, the leached materials are subjected to defibration, intended to separate the fibers from one another, still united in more or less considerable clusters. This mechanical operation is generally carried out in a drum containing fixed blades and movable blades. The pulp obtained is called half pulp because it is not homogeneous and needs to be refined to be used in the manufacture of fine papers.
The production thus carried out requires successive treatments and can in no way be considered as. keep on going.
It requires a lot of hand. of work, a material = complicated and bulky.;. chemical and mechanical treatments. successes are long and the yield is low because the long duration of the chemical treatments favors partial hydrolysis of the fibers; in addition, the mechanical -treatments exerted on non-homogeneous products have too violent and harmful action on the fibers already isolated and insufficient action on the -clusters of fibers which leaching has not dissociated completely enough.
The object of the present invention is to obviate these drawbacks.
According to the process which is the subject of this invention, the fibrous materials are continuously introduced, leached and defibrated in a continuous stream of laundry. The isolated fibers entrained by this stream are filtered off and withdrawn from the filter, either continuously or at varying intervals, while the lye is returned to the point where the fibrous material is introduced.
The mechanical treatment of the fiber clusters is thus carried out in the presence of the les sive, as the agglutinating materials are dissolved or solubilized, and the isolated fibers do not undergo contact with the washing powder and the water. mechanical action (defibrating members only for as little time as possible. This results in important advantages which will be described below.
In order to put this process into practice, one could use an installation comprising a washing apparatus which contains means for advancing the fibrous material in one direction and which has inlet and outlet openings for the passage of the stream of laundry therein. In the same sense, a defibrating apparatus ren closing stirring members between fixed perforated partitions, a filtration apparatus and an apparatus serving to bring the detergent from the filter to the washing apparatus, all these apparatus being connected in series.
The accompanying drawing by way of example shows an installation for implementing the process according to the invention.
Fig. 1 is a diagram of all the devices; Fig. 2 is a longitudinal section of a combined digester and pulverizer apparatus.
The digester apparatus comprises a horizontal cylinder 1 surmounted by a loading hopper 2 into which is continuously introduced. vegetable matter to be treated with the necessary detergent. This cylinder contains a shaft 3 on which is fixed or formed a propellant screw 4. This serves to advance the material to be treated from the end where the hopper is located towards the opposite end. A part of this screw is preferably adapted to cooperate with the inner edge of the inlet port in the manner of a shear in order to cut into coarse fragments the raw materials as they enter the cylinder.
In a housing 5 provided on the wall of the cylinder is placed a kind of pinion 6, rotating freely on its axis 7 and engaging with the threads of the screw 4. This pinion serves to prevent material from circulating freely around the cylinder. screw despite its fluidity: it is consequently obliged to move longitudinally as the screw turns.
This cylinder, more particularly used for washing, is heated if necessary by any fireplace such as 8 or by any other suitable heating means.
The dimensions of this cylinder, the pitch and the speed of rotation of the screw, may vary according to the nature of the materials to be treated; they are determined so that the duration of the journey of these materials is such that they are sufficiently penetrated by the washing powder when they arrive at the end of cylinder 1. Whatever these materials, except wood, the duration of washing does not exceed usually not 30 minutes.
The materials arriving at the end 9 of this cylinder have kept approximately the same shape as they had at the entrance. Their aggregation is mainly carried out in the shredder apparatus. However, it may be advantageous to have near the perforated bottom 9 of the cylinder 1 a rotary knife 10 serving to roughly divide the fibrous materials, this cutter cooperating with the bottom 9 approximately at the. the way of the knife and the perforated plate of the well-known meat grinders.
The shredder consists of a cylinder 11 preferably placed as an extension of the digester cylinder and divided by a series of fixed partitions 12a, 12b, 12e <B> ..... </B> into several compartments, ten for example, 13a, 13b, 13c <B> ..... </B> these partitions being drilled with holes 4a, 14b <B> ..... </B> whose widths go in increasing d; the holes 14a are, for example, several centimeters in width, while the holes 14k are reduced to very narrow slits suitable for allowing only isolated fibers to pass.
In these compartments are placed rotary agitator arms 15a, 15b <B> ..... </B> 15k, fixed on a shaft 16 placed along the axis of the cylinder 11; this shaft preferably passes inside the shaft 3, which is hollow for this purpose and also carries the rotary knife 10. A slight gap, for example 2 mm, is preferably provided between the partitions 12 and the arms 15, so that the fibers are not sheared and that they are detached from each other by a smooth rubbing action within the laundry, without brutality.
The rotation of the shafts 2 and 16 is controlled, for example, by means of belts passing over pulleys 17 and 18 or of gears etc. so that the arms 15 rotate much faster than the screw 4, so that the speed of the detergent and the material is much slower than the speed of the shredder arms.
As the material contained in one of the compartments 13a, 13b <B> ..... </B> disintegrates into fibrous clusters fine enough to escape through the openings of the next partition, this will know pass into the next compartment, carried along by the stream of laundry, and so on until they are reduced to the state of insulated fibers which only can escape through the slots of the partition 12k. Of course the fibers which are easily detached escape more quickly than those which are strongly aggregated, and each kind of fiber only stays in the shredder apparatus for the time necessary for its disintegration.
On leaving the shredder cylinder the pulp falls into one or more filter presses 19 of any suitable construction, serving to retain the cellulose fibers and separate them from the laundry. It should be noted that in the present apparatus the laundry is not subjected to high pressure as in the usual autoclaves.
The laundry leaving the filter (s) is conducted through a pipe 20 to a pump 21 or other lifting device which returns it to the hopper 2. The fibers retained by the filters are discharged from them, ie at intervals of more or less close together, or continuously depending on the type of filters used. They are ready to be washed. After suitable washing they will form a pulp suitable for papermaking.
The present process offers various advantages with respect to the usual processes: A single chemical-mechanical operation replaces the two distinct operations of leaching and defibration.
The production of the insulated single fibers (paper pulp) is continuous, which is extremely advantageous from an economic point of view.
The devices take up little space and the labor force is very small.
Detergents are used methodically e1; completely, hence a lower expenditure of alkali.
The fibers being evacuated as soon as they are descaled do not have to suffer from the prolonged action to the excess of leaching; they do not tend to hydrolyze.
The fibrous clumps in suspension in the laundry are defibrated without brutality and without unnecessary deterioration of the fibers.
The chemical-mechanical action described is so effective that the same device can treat most natural or artificial plants in different ways; it even allows fabrics impregnated with fatty substances (wiping rags) to be transformed directly into paper pulp without prior washing.
The amount of material being processed at any one time is relatively very small; it follows that one can treat indifferently and with the same relative economy a small or a large quantity of matter and that one can treat successively without stopping nor. cleaning machines of very diverse materials, and continuously producing pastes of different qualities.
The defibration being obtained with a minimum quantity of detergent, the fibers have little tendency to form buttons; moreover, in the event that the treatment is to be carried out hot, the loss of heat is not very great because the amount of material being treated is small.