Feutres humides de papeterie.,
La présente invention se rapporte à des feutres humides de papeterie qui sont des courroies ou bandes sans fin de matière fibreuse absorbant l'eau, utilisées pour le transport d'une rame de papier humide, fournie par une machine à papier du type humide, depuis une zone de formage, à travers une zone de pressage, vers une zone de séchage.
A la zone de pressage on prévoit ordinairement des rouleaux exprimeurs cylindriques rotatifs entre lesquels la rame de papier fraîchement formée passe. Lorsque la rame entre dans ltétranglement des cylindres, l'eau est exprimée à partir du papier et elle est acceptée par le feutre humide sur lequel le papier est transporté à travers l'étranglement.
Un genre bien connu de feutre de papeterie est la matière "nappe sur base" (en anglais "Batt-on-Base"), qui comprend une nappe de fibres textiles, associées lâchement, cousue sur une base tissée ou tissu arrière. Ce feutre est décrit dans le brevet britannique N[deg.] 939.933 et l'on se rapporte à celui-ci pour une plus ample description de la construction et de son mode de fabrication.
Les feutres conventionnels "nappe sur base" sont formés à partir de matières comme la laine, le nylon, le perlon, le terylene, etc, et avec ces feutres la rame de papier après passage à travers l'étranglement des rouleaux de pressage contient ordinairement encore une quantité appréciable d'eau qui augmente substantiellement les frais de fabrication à cause de la puissance élevée nécessaire pour évaporer l'eau au cours du stade de séchage qui suit.
Conformément à la présente invention on apporte
un feutre de papeterie, pour accepter l'eau d'une rame humide de papier, comprenant une courroie ou bande sans fin
de matière fibreuse absorbant l'eau, caractérisé en ce que la courroie consiste en une couche ou comprend une couche ayant des caractéristiques hydrophobes telles que la tension superficielle de la couche est inférieure à 33 dynes/cm.
Avec une courroie de cette nature, lorsqu'on l'utilise pour transporter un papier fraîchement formé à travers l'étranglement des rouleaux de pressage, on a trouvé que la quantité d'eau restant dans le papier à la sortie de l'étranglement peut être fortement réduite. Une raison possible de ceci est que, par suite de la nature hydrophobe de cette couche, la tendance à l'absorption d'eau par la courroie ou bande, à renvoyer à la rame de papier, est réduite par une action capillaire.
De préférence la tension superficielle critique de
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leurs de la tension superficielle critique donnée ici ont trait à la matière conditionnée (à 20[deg.]C et 65 % d'humidité relative). La tension superficielle peut changer en cas d'immersion continue dans de l'eau et/ou par exposition à une action mécanique.
La couche hydrophobe peut former le feutre tout entier ou bien ne représente qu'une partie de celui-ci, mais, dans chaque cas, la surface externe de la couche constitue de préférence la surface externe du feutre. L'invention n'est cependant pas restreinte à cette particularité puisque, dans certains cas, il peut être souhaitable de recouvrir la couche hydrophobe avec une couche de matière hydrophile (ou moins hydrophobe).
Dans le cas où la couche hydrophobe ne forme qu'une partie du feutre, cette couche de préférence sera garnie à l'arrière d'une couche hydrophile (ou moins hydrophobe). Avec cet agencement, de manière avantageuse, une certaine partie de l'eau forcée mécaniquement, dans l'étranglement entre les rouleaux de pression, dans la couche hydrophobe, tendra à passer dans la couche hydrophile et à y être retenue. L'épaisseur de la couche hydrophobe sera choisie conformément aux exigences et à la nature des matières utilisées dans le feutre et, dans certains cas, elle pourra être présente en une
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La couche arrière hydrophile (ou moins hydrophobe) peut être formée en laine ou en des fibres synthétiques utilisées couramment dans les feutres de papeterie; elle peut se présenter sous la forme d'un tissu, tel qu'un tissu tissé, ou bien d'un bourrelet de fibres séparées.
La couche hydrophobe peut être attachée à une couche arrière de support, qui est un tissu auto-portant ou analogue. Cette couche arrière peut constituer la couche hydrophile précitée ou peut être prévue en plus de celleci ou la remplacer. La couche portante peut être un tissu tissé comme celui qui est couramment utilisé dans un feutre de papeterie tandis que la couche hydrophobe et aussi la couche hydrophile (ou moins hydrophobe), au cas où celle-ci est prévue et est distincte de la couche arrière, peuvent être attachées à la couche arrière par une technique conventionnelle de couture. On se rapportera au brevet britannique N[deg.] 939.933 déjà cité plus haut pour une description des techniques de couture.
L'invention ne se limite toutefois pas à cette méthode de fixation de la couche hydrophobe à une couche arrière et d'autres méthodes peuvent être utilisées où l'on emploie par exemple des adhésifs ou des liants.
La couche hydrophobe ne doit pas nécessairement être doublée à l'arrière avec des matières hydrophiles; au lieu de cela elle peut être doublée à l'arrière avec une couche ou des couches d'une matière hydrophobe qui diffèrent de la couche hydrophobe quant au degré d'hydrophobie (par exemple la ou les couches arrière peuvent être moins hydrophobes) et/ou quant à leur constitution physique. Ainsi, à titre d'exemple, un feutre peut avoir la couche hydrophobe prévue sur la surface externe: du feutre et formée en une matière
à un denier fin (par exemple 3 deniers) et une couche arrière peut être prévue dont le denier est plus grossier (par
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et relativement fine est présentée au papier, tandis que la couche arrière plus grossière (qui en accord avec son denier plus grand occupera ordinairement ici des espaces plus grands) apporte de bonnes propriétés d'élimination de l'eau. Cet arrangement est particulièrement important au cas où le feutre est formé entièrement ou largement de fibres hydrophobes parce que, dans ce cas, il faut une couche relativement grossière de fibres pour assurer que le feutre n'offre pas une résistance hydraulique excessivement élevée.
Au cas où la couche hydrophobe est doublée à l'arrière d'une couche hydrophile (ou moins hydrophobe), ces deux couches peuvent occuper des espaces internes de mêmes dimensions ou bien de dimensions différentes.
En général le denier de la fibre dans la couche hydrophobe et dans toute couche arrière et aussi la dimension spatiale inter fibres seront choisis en fonction des exigences et en fonction de la nature des matières employées pour assurer les propriétés physiques désirées comme la résistance
la résilience
mécanique,/les propriétés de passage d'eau et de rétention d'eau et la texture de surface.
Un feutre conforme à l'invention ne doit pas nécessairement comporter une couche de support pour les fibres hydrophobes; au lieu de ceci les fibres peuvent être associées, par exemple par tissage, etc, ou peuvent être attachées ensemble, par exemple avec un adhésif ou un liant, de telle manière qu'elles constituent une couche autoportante.
Le feutre de l'invention aura normalement une
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Les caractéristiques hydrophobes peuvent être acquises de toute manière appropriée.
Ainsi, à titre d'exemple, on peut employer des fibres formées à partir d'une matière intrinsèquement hydrophobe, comme du polytétrafluoréthylène (PTFE), un copolymère éthylène-propylène fluoré et des fibres polyoléfiniques. Ces matières peuvent être utilisées seules ou mélangées entre elles ou avec toute autre matière appropriée (par exemple une fibre PTFE mélangée avec une fibre de polypropylène pourra être employée).
Ou bien les fibres peuvent être rendues hydrophobes
(ou plus hydrophobes) par traitement avec des matières appropriées comme des polysiloxanes ou des composés fluorés comme ceux qui sont employés couramment pour rendre les matières répulsives pour l'eau. Les matières de ce genre sont retenues sur les fibres au moyen d'un joint adhésif. Ceci ne donne pas entière satisfaction dans tous les cas, parce que les conditions rigoureuses auxquelles le feutre est exposé à l'usage peuvent occasionner une rupture du joint avec le temps. Au lieu de cela, au cas où des propriétés hydrophobes sont imparties par traitement avec une matière, on préfère que le traitement soit tel qu'il assure un joint puissant de longue durée entre la fibre et la matière.
Ceci peut se faire par deux voies, premièrement en unissant la matière aux fibres au moyen d'une liaison chimique et deuxièmement en incorporant la matière dans la masse fondue à partir de laquelle les fibres sont filées.
Quant à la première méthode, une liaison chimique peut être formée par substitution de l'hydrogène amidé dans une fibre de polyamide. Ceci peut se faire
par la réaction d'une polyamide avec un isocyanate à partir d'une solution dans un solvant (un hydrocarbure. chloré tel que du perchloréthylène ou du trichloréthane). Dans un exemple la fibre lavée à sec est traitée avec une solution dans un solvant de 5 % de triphénylméthane-triisocyanate. Après immersion la fibre est séchée filée, placée dans un récipient étanche à l'air et y est entreposée pendant quelques heures ou une nuit. On lave la fibre dans du solvant, on la plonge dans un prépolymère
de polydiméthylsiloxane et on la sèche à l'état filé. Le solvant est éliminé par évaporation et la fibre est durcie à 100-150[deg.]C. D'autres variantes opératoires comprennent l'emploi de 2,4- ou de 2,6-tolylène-diisocyanate et de divers composés fluorés comme le fluorure de vinyle ou le méthacrylate de l,l-dihydroperfluorooctyle.
Une liaison chimique peut aussi être formée par peroxydation d'un polymère en vue de produire un initiateur polyfonctionnel. Une telle méthode est décrite dans le <EMI ID=5.1>
solution à 5 % d'acrylate de 1,1-dihydroperfluorooctyle dans du perchloréthylène conjointement avec 5 % de peroxyde de tbutyle. On sèche la fibre à l'état filé, on élève alors la
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reste à cette température pendant 15 minutes de plus. D'autres agents oxydants convenant pour l'initiation de ce procédé sont le peroxyde de dibenzoyle (brevet allemand
N[deg.] 1.900.234) et divers peracides comme 1:'acide peracétique, les persulfates, les perborates, l'eau oxygénée et divers sels de cérium. L'ozone convient particulièrement bien, spécialement quand il est utilisé dans de l'air à 100[deg.]C pendant 10 minutes avant le traitement avec un composé hydrophobe polymérisable tel qu'un polyméthylsiloxane, du fluorure de vinyle et d'autres composés fluorés.
Une autre méthode encore de formation d'une liaison chimique comprend le traitement d'une fibre, particulièrement le nylon, une polyoléfine ou un polyester, avec du
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du chlorodifluoroacétate de sodium ou de l'acide chlorodifluoroacétique. Dans un exemple la fibre connue sous le nom commercial de NOMEX est traitée avec une solution du sel sodique dans de l'eau et l'eau est ensuite éliminée par éva-
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fibre en lui conférant une surface plus hydrophobe. L'acide est appliqué à partir d'une solution dans un solvant hydrocarboné chloré.
Quant à l'apport des propriétés hydrophobes par l'incorporation d'une matière appropriée dans la masse fondue à partir de laquelle les fibres sont formées, une matière appropriée est une huile de silicone qui est un prépolymère d'un polyméthylsiloxane. Une substance qui s'avère bien convenir pour cette application est le type F132 vendu par ICI Ltd. Cette huile de silicone, lorsqu'elle est incorporée dans une fibre de polypropylène, peut réduire la tension superficielle critique de 32 dynes/cm à
26 dynes/cm. D'autres variantes d'additifs sont les composés chimiques fluorés,, par exemple un composé qui possède 1 à 4 groupes fluoroalcoyle attachés à un radical organique comme on le mentionne dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3.767.625.
Lorsque la couche hydrophobe comprend un bourrelet de fibres maintenues ensemble et/ou liées à une couche
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arrière avec une résine ou un élastomère, la résine ou l'élastomère peuvent être du genre qui confère les propriétés hydrophobes.
Au cas où la couche hydrophobe est constituée par des fibres ayant des caractéristiques hydrophobes, ces fibres n'ont pas besoin de constituer la totalité de la couche hydrophobe et peuvent au contraire constituer seulement une partie de celle-ci, étant mélangées avec d'autres fibres. Cet arrangement peut s'employer au cas où les fibres hydrophobes, comme les fibres de PTFE, sont utilisées. Les fibres de PTFE ont les propriétés hydrophobes désirées mais ne donnent pas entièrement satisfaction à d'autres points de vue.
Ainsi les fibres de PTFE ont une rigidité à la flexion et des caractéristiques de récupération très basses comparativement aux fibres en polyamide, en polyester, en polypropylène ou en laine. De plus les fibres de PTFE ont une faible résistance
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polypropylène. Au surplus les fibres de PTFE ont des propriétés de résistance à l'abrasion médiocres, elles sont d'une manipulation difficile au cours du travail textile, elles sont coûteuses et sont disponibles dans une gamme limitée de deniers. Ces inconvénients peuvent être surmontés dans une certaine mesure par l'adjonction d'autres fibres, dans certains cas de fibres hydrophiles, aux fibres de PTFE.
On se propose maintenant de décrire des exemples
de l'invention. Dans les exemples le % d'humidité dans le
poids du papier x 100
papier = poids de l'eau + poids du papier.
Exemple 1.
Sur un feutre de presse tissé conventionnel de 10 m de long et de 0,6 m de large on traite une longueur de 1 m sur toute la largeur du feutre avec une solution à base de solvant d'un composé du type polyméthylsiloxane séchant à l'air (M492 vendu par ICI Ltd), qui est auto-durcissant.
Le feutre est installé sur la deuxième presse d'une
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une vitesse de 30,5 m/minute. Les mesures de l'humidité par les méthodes gravimétriques et de détection par micro-ondes indiquent une teneur en humidité de la feuille de papier, là où la feuille entre en contact avec la surface traitée du <EMI ID=12.1>
assure une réduction de 3,5 % de la teneur en humidité de la feuille. Toutes les réductions ultérieures de la teneur en humidité citées dans les exemples qui suivent ont été déterminées de la même manière.
Exemple 2.
On forme un feutre de presse humide sans fin comprenant :
i) un tissu tissé uni construit à partir de filés en fibres
synthétiques (filés de polyester et de polyamide à 26
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ii) une couche intermédiaire en polyamide (nylon 6) de 10
deniers en brins de 60 mm, d'un poids de 330 g/m ; iii)une couche de surface en brins de polypropylène de 60 mm
de 6 deniers, d'un poids de 210 g/m .
On construit le feutre par la technique conventionnelle de piquage, en ltoccurrence la fibre étant cardée et en couches croisées avant la couture. Par la suite le feutre est lavé, puis séché sur un dispositif tendeur consistant en deux rouleaux dont un est capable d'être chauffé à la vapeur.
Un composé de polydiméthylsiloxane du type durcissant à l'air est appliqué sur la surface en polypropylène du tissu à partir d'un solvant du type hydrocarbure chloré (tel que le 1,1,1-trichloréthane) au moyen d'un applicateur à rouleau.
On applique un total de 2 % de solides en poids sur la surface de polypropylène. La silicone pénètre à une pro-fondeur de 1 mm d'un feutre qui a une épaisseur totale de
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On teste le comportement de ce feutre dans une presse ayant des rouleaux unis à une vitesse de 150 m/minute et à une pression de 70 kg/cm, les rouleaux ayant une largeur de face de 1 mètre.
La comparaison du comportement de ce feutre est exécutée par rapport à un feutre de construction similaire
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Le feutre construit selon l'exemple de l'invention donne, après une période initiale de mise en train, une réduction de 2,5 % de la teneur en humidité de la feuille quittant la presse par rapport à l'humidité obtenue en utilisant le feutre non traité.
Pour ce test la feuille de papier est en contact avec le feutre à la sortie de l'étranglement.
Exemple 3.
On construit un feutre de la manière employée à l'exemple 2, sauf que la fibre de polypropylène est traitée avec un composé hydrofugeant de silicone alors que la fibre est sous la forme de brins. La méthode de traitement est
la suivante :
lavage de la fibre dans de l'eau,
séchage à l'état filé, puis séchage dans de l'air chaud,
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mère d'un composé de polydiméthylsiloxane comprenant un catalyseur organe-métallique dans une solution de 1,1,1-trichloréthane. On sèche la fibre à l'état filé et on évapore le
<EMI ID=17.1> alors effectué à 110[deg.]C pendant 5 minutes.
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et 70 kg/cm (comme à l'exemple 2); il apporte une amélioration de l'élimination de l'humidité du papier entrant dans l'étranglement d'une presse unie à 72 % de teneur en humidité, par rapport à un feutre témoin en utilisant une couche de surface en fibres de polyamide, de 3,0 % à 3,5 % après une période initiale de mise en train.
Le feutre est testé également sur la 4e presse d'une machine à papier à 520 m/minute et 75 kg/cm. Le rouleau en contact avec le feutre est un type rayé, connu dans le commerce sous le nom de rouleau "VENTA PRESS". On note 2,0 % de réduction du niveau d'humidité du papier par comparaison avec des feutres similaires n'ayant pas une oouche de surface hydrophobe.
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On construit un feutre sans fin de presse humide comprenant :
i) un tissu tissé uni comme à l'exemple 2,
ii)une couche intermédiaire en brins de nylon de 150 mm de
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La fibre de surface en polyamide de 3 deniers est traitée encore sous la forme en brins pour produire un effet hydrofugeant par la méthode suivante :
a) on lave la fibre dans de l'eau chaude, on la sèche filée et on la sèche dans de l'air chaud, b) on plonge ensuite la fibre dans une solution à 9 % d'acrylate de pentadécafluorooctyle et on ajoute 3 % de peroxyde de t-butyle. Le solvant utilisé se compose de 90 parties de perchloréthylène et de 10 parties de tétrachloréthane. On élève la température à 110[deg.]C (durant 20 minutes) en recirculant la vapeur sur la fibre dans un récipient fermé et on donne un traitement supplémentaire de 5 minutes à cette température.
On teste le comportement de ce feutre dans une simple presse unie à 150 m/minute et 70 kg/cm et on compare les résultats avec un autre feutre semblable dans lequel les fibres n'ont pas été traitées.
Lorsque le papier est retiré de la presse avec le feutre en contact avec le papier, le feutre hydrophobe apporte 3,0 % d'amélioration dans ltenlèvement de l'humidité par rapport au feutre non traité après une période initiale de mise en train.
Lorsque la feuille est retirée du rouleau supérieur de la presse, l'amélioration de l'enlèvement de l'eau est de 5,0 % après une période initiale de mise en train.
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Un feutre sans fin de presse humide est construit avec 3 couches comme décrit dans les exemples précédents, avec la fibre et le tissu de base de mêmes Poids qu'à l'exemple 4 mais, dans ce cas-ci, en utilisant du polypropylène de 3 deniers pour la couche de surface et un mixte à 60 parties de polypropylène de 15 deniers et à 40 parties de fibre de laine pour la couche intermédiaire. La fibre de polypropylène à 6 et 15 deniers est traitée de la manière suivante préalablement au mixage et au piquage sur le tissu de base.
On lave la fibre, on la sèche, puis on la traite en chambre fermée dans laquelle on fait circuler de l'air à
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centration d'environ 0,5 % en volume. Après 10 minutes on trempe la fibre dans une solution de polydiméthylsiloxane comportant un catalyseur organo-métallique dans du 1,1,1trichloréthane. Le catalyseur est dans un rapport de 1:5
et le prépolymère est comparé avec une combinaison normale 1:3. Puis on sèche à l'état filé et on élève la température à 110[deg.]C pendant les 25 minutes qui suivent.
Le comportement de ce feutre est semblable à celui
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Exemple 6.
Avec un autre type de feutre humide sans fin consistant en un bourrelet légèrement piqué de fibres maintenues ensemble au moyen d'un liant, l'utilisation d'un liant hydrophobe apporte une amélioration dans l'aptitude à éliminer l'eau.
On imprègne un bourrelet sans fin légèrement piqué
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avec un élastomère de silicone dans un mélange solvant toluène/ méthyléthylcétone (1:1) avec une teneur totale en solides de
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3 mm au cours de l'opération de durcissement.
Une comparaison des caractéristiques d'élimination de l'eau des deux feutres montre qu'à 120 m/minute et à une pression de 45 kg/cm en presse unie on obtient une amélioration de l'enlèvement de l'humidité de 2,5 % par rapport à ce que l'on obtient avec un feutre pour lequel on n'utilise pas de liant hydrophobe.
Le dessin d'accompagnement est une vue schématique en coupe d'une forme de feutre de papeterie conforme à l'invention. Dans le dessin le repère 1 désigne des fils d'une couche arrière tissée, le repère 2 désigne un bourrelet de fibres piqué sur la couche arrière pour produire une couche intermédiaire hydrophile (ou moins hydrophobe) et le repère 3 désigne une couche de surface en fibres hydrophobes.
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1. Feutre de papeterie pour accepter l'eau d'une rame de papier humide, comprenant une courroie sans fin de matière fibreuse, caractérisé en ce que la courroie est ou comprend une couche (3) ayant des caractéristiques hydrophobes telles que la tension superficielle critique de la couche est inférieure à 33 dynes/cm.