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Société dite : KIMBERLY-CLARK CORPORATION
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---------------------------------------- Procédé pour désencrer à sec des fibres provenant de matières premières-secondaires, fibres ainsi obtenues et procédé de fabrication de papier en faisant usage.
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Inventeur : Byron Richard TERRY
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Procédé pour désencrer à sec des fibres provenant de matières premières secondaires, fibres ainsi obtenues et procédé de fabrication de papier en faisant usage.
La présente invention concerne les procédés de désencrage à sec de fibres provenant de matières premières secondaires telles que du papier de récupération. Elle concerne également les fibres ainsi obtenues.
La production commerciale de divers types de papier nécessite l'utilisation de papier recyclé en tant que matière première pour fibres de fabrication de papier en raison du prix des fibres vierges. Avant d'utiliser de telles matières premières constituées de fibres secondaires, pour fabriquer un produit commercial avec les fibres obtenues, il est nécessaire de traiter ces fibres de matière première pour éliminer les constituants chimiques indésirables qui agissent de façon nuisible sur la qualité du papier final produit. Les substances contaminantes les plus importantes à éliminer sont les encres et les teintures qui affectent défavorablement la couleur et le brillant des fibres secondaires utilisées comme matière d'alimentation.
Les dépôts d'encre effectués sur le papier sont extrêmement fins et n'ont qu'une épaisseur de 2,5 microns environ. Au point de vue chimique, les encres sont d'une façon générale un mélange de pigment ou teinture organique, de liant et de solvant.
Certaines encres contiennent également des siccatifs métalliques, des plastifiants et des cires pour leur conférer certaines propriétés désirées. Il en résulte que leur composition chimique peut être très complexe. Cependant, les encres ne doivent pas être assimilées à d'autres additifs ou substances contaminantes tels que les vernis, les colles et les plastifiants qui, comme le savent les spécialistes du désencrage, sont de nature différente aux points de vue chimique et physique.
Suivant la technique antérieure, l'épuration des fibres secondaires a été effectuée en soumettant ces fibres secondaires à des traitements divers. Le mode de traitement le plus usuel est le désencrage chimique par voie humide. Par
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exemple, le brevet des E. U. A. n 3 098 784 (Gorman) enseigne un procédé pour désencrer du papier imprimé, selon lequel ce papier imprimé est transformé en bouillie dans de l'eau contenant 0,2 à 5,0 pour cent (en se référant au poids du papier) d'agent tensio-actifs non ioniques solubles dans l'eau, et ceci à une température comprise entre 32 C et 82 C environ.
Le traitement est effectué dans un matériel de réduction en fibres standard pour pâte à papier, dans lequel la masse de papier est à peu près réduite en fibres individuelles. Le brevet des E. U. A. n 3 179 555 (Krodel et coll. ) enseigne un procédé à l'eau utilisant certains sels pour provoquer un changement dans le potentiel zéta (potentiel électro-cinétique) entre les particules d'encre et les particules de matière. Un détergent est utilisé pour émulsionner et séparer les particules d'encre, ce qui permet de les éliminer de la pâte à papier par lavage.
Les brevet des E. U. A. n 3 377 234 (Illingworth) enseigne un agent de désencrage destiné à être utilisé dans une solution aqueuse comprenant un mélange de sulfates d'alcoyle, de sulfonates d'alkyl aryle et de polyphosphate de sodium. Le brevet des E. U. A. n 1 422 251 (1922-Billingham) enseigne le déchiquetage de fibres secondaires formant matière première en tant que traitement de préparation pour le désencrage par voie humide. Le brevet des E. U. A. n 2 018 938 (1935-WELLS) enseigne un procédé de désencrage par voie humide, dans lequel le papier de récupération est déchiqueté dans une solution savonneuse avec un broyeur à barres. Le brevet des E. U.
A. n 2916 412 (1959-Altmann et coll.) enseigne un procédé de désencrage par voie humide, par lequel du papier de récupération transformé en bouillie (consistance : 3, 25 %) est grossièrement réduit en pâte et ensuite épuré à une température inférieure à 44 C pour éliminer l'encre des fibres. Le brevet allemand n 2 836 805 (1979) enseigne la transformation en bouillie de papier de récupération dans une machine raffineuse jusqu'à une consistence de 3 à 5 % en présence d'électrolytes pour provoquer le gonflement des fibres, ce qui entraîne le fractionnement
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des encres.
Cependant, ces procédés de désencrage par voie humide, ainsi que d'autres, peuvent être onéreux et entraîner la production de grandes quantités de boues, ce qui pose un problème d'évacuation. De plus, certains types de papiers ne peuvent pas du tout être désencrés avec succès par les procédés classiques par voie humide parce qu'ils ne réagissent pas chimiquement avec les agents de désencrage.
D'autres traitements de fibres secondaires sont tournés vers la séparation des fibres secondaires par rapport à des substances contaminantes autres que les encres, par exemple les revêtements plastiques et les macroparticules diverses. Par exemple, le brevet français n 1295 608 (1961) enseigne la réutilisation de papier de récupération revêtu de matières synthétiques ou de films plastiques en humidifiant le papier de récupération et en soumettant la bouillie à des chocs et/ou frottements dans un dispositif batteur. Les particules de matière plastique hydrophobes peuvent être séparées de la matière fibreuse hydrophile qui a été déchiquetée par le broyeur à chocs en particules (fibres) qui sont plus petites que les particules de matière plastique.
Le brevet britannique n 940 250 (1963) enseigne un procédé pour récupérer des matières fibreuses à partir de papiers de récupération qui ont été revêtus de résines synthétiques sous forme d'un film rigide. La matière de récupération est soumise à un traitemnet mécanique énergique en présence de 70 % d'eau en poids pour réduire la matière en fibres, tout en laissant le film en résine synthétique sous forme de morceaux relativement grands. Le brevet britannique nO 1 228 276 (1971) enseigne un procédé pour récupérer une matière fibreuse à partir de papier de récupération revêtu de matière plastique ou contenant une matière plastique.
Le papier de récupération est réduit en fibres dans l'eau, la matière plastique se séparant alors des fibres sous forme de petites particules. les particules Se matière plastique sont ensuite séparées des fibres. Un article russe ayant pour titre"Fragmentation à sec de papier de récupération"par.
M. V. Vanchakov, V. N. Erokhin, M. N. Anurov (14 janvier 1981) enseigne le broyage à sec de papier de récupération dans un
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broyeur à marteaux en tant que traitement préliminaire avant le passage dans un pulpeur hydraulique pour séparer les grandes substances contaminantes telles que les fixateurs, le tissu, le film polyéthylène et autres. On a fait passer la matière broyée à travers des tamis séparateurs présentant des perforations de 4 mm & 8 mm de diamètre et les fractions passant à travers les tamis ont été défibrées dans un pulpeur hydraulique.
Cependant, comme mentionné précédemment, aucun de ces procédés ne concerne le désencrage. Tous concernent l'élimination de revêtements et de films en matière plastique qui se séparent sous forme de morceaux relativement grands. En outre, sauf en ce qui concerne l'article russe, tous ces procédés font usage de l'eau et ne suggèrent donc pas un procédé à sec.
D'autre part, l'article russe ne suggère pas le désencrage, mais concerne plutôt l'élimination de substances contaminantes de grandes dimensions plutôt que de fines dimensions.
Encore d'autres procédés antérieurs de traitement de papier de récupération font appel à d'autres solutions Par exemple, le brevet des E. U. A. n 3 736 221 (1973 Evers et coll. ) enseigne un procédé pour fabriquer des corps façonnés à partir de papier de récupération en réduidant en fibres le papier de récupération dans un broyeur à marteaux, en revêtant les fibres d'un liant aqueux, en les comprimant sous pression et en les cuisant. Aucun effort n'est fait pour éliminer l'encre du papier de récupération. Le brevet des E. U.
A. n 4 124 168 (1978-Bialski et coll. ) enseigne un procédé pour réutiliser différents types de papiers de récupération d'origines divers et mélangés, en fragmentant les matérieux servant de matière première et en séparant les divers composants suivant leur aptitude à la fragmentation. Ce procédé ne sert qu'à la classification de divers types de papiers de récupération se trouvant dans un échantillon de mélange et ne tente pas d'éliminer l'encre des papiers de récupération.
Le brevet allemand n 1 097 802 (1961) enseigne un procédé pour réutiliser du papier de récupération en déchirant le papier et en l'épurant, en
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en le gaufrant et en cylindrant à l'état pratiquement sec le papier déchiré, et en effectuant le défibrage à l'état sec, éventuellement en présence de vapeur sèche. Ce procédé cherche à surmonter des difficultés rencontrées lors de la réduction en fibres, de papiers de récupération revêtus de matières hydrophobes qui ne réagissent pas aux procédés par voie aqueuse. Il n'y a cependant aucun enseignement relatif à la possibilité d'élimination de l'encre par un tel traitement à sec.
Le besoin demeure donc d'un procédé de désencrage évitant ou réduisant le plus possible la formation de boues et les coûts de traitement chimique. Bien que dans la technique antérieure, divers traitements du papier de récupération aient tenté de répondre à ce besoin, aucun de ces procédés n'y a réussi.
C'est pourquoi l'invention a pour but de répondre à un tel besoin en fournissant un procédé de désencrage qui soit plus simple et plus économique que les procédés de désencrage par voie humide habituellement utilisés.
A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'il consiste : a) à réduire en fibres par voie mécanique une matière première secondaire contenant des fibres ou matière d'alimentation qui porte de l'encre, en opérant sensiblement à sec, de préférence à air sec à l'air libre, ce qui fournit ainsi des fibres sensiblement séparées et des fines ; b) à séparer ces fines des fibres.
La réduction en fibres est effectuée lorsque la matière première pour fibres secondaires est sèche à l'air libre ou suffisamment sèche pour éviter l'adhérence entre les fibres résultantes et les fines. Les fines, qui comprennent les fines porteuses d'encre, peuvent être éliminées ou séparées des fibres, par exemple par tamisage à travers un tamis ayant des mailles d'ouverture suffisamment petites pour retenir
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les fibres en étant cependant suffisamment grandes pour permettre le passage des fines à travers elles.
Les fines peuvent comporter des particules d'encre, des fragments de fibres porteurs d'encre, d'autres matières sous forme de particules porteuses d'encre, telles que des matières de charge ou d'addition, des fragments de fibres formés pendant la réduction en fibres des fragments de fibres se trouvant initialement dans la matière première pour fibres secondaires et des matières de charge ou d'addition sous forme de particules existant dans cette matière première.
Il est clair cependant que, dans tous les cas, au moins une partie des fines englobe des fines porteuses d'encre ou des particules d'encre.
Les expressions utilisées dans le présent texte ont les significations suivantes :"Matière première pour fibres secondaires'signifie des produits cellulosiques portant ou contenant de l'encre, par exemple papier de récupération imprimé, réutilisé en tant que matière première pour des fibres de fabrication de papier.
"Sec ou sèche à l'air libre"signifie que la teneur en humidité de ladite matière première est en équilibre avec les conditions atmosphériques auxquelles elle est exposée.
"Fibres sensiblement séparées"désigne des fibres à peu près individuelles, avec la possibilité de quelques groupes de fibres agglomérées qui sont plusieurs fois plus longs que leur diamètre.
Normalement, les matières premières pour fibres secondaires ont une teneur en humidité comprise entre trois et neuf %, ce qui correspondant sensiblement, pour les besoins de la présente invention, à l'étendue de la teneur en humidité du papier sec à l'air libre. Pour la mise en pratique de l'invention, il est par conséquent préférable qu'il n'y ait pas d'eau additionnelle et qu'on n'en ajoute pas dans la matière première pour fibres secondaires que l'on doit réduire en fibres. On a constaté que lorsque la teneur en eau du papier augmente, l'énergie nécessaire pour l'appareil
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de réduction en fibres augmente rapidement. Cette énergie accrue tend à détruire les fibres et il en résulte une dégradation inadmissible des fibres.
En outre, lorsque la teneur en eau augmente, les fibres et les fines formées pendant la réduction en fibres tendent à s'agglomérer ou à adhérer entre elles, ce qui peut colmater l'appareil, gêner la séparation et di- minuer la quantité de fibres utilisables. Il en résulte que la matière première pour fibres secondaires est à l'état sensiblement sec lorsqu'on effectue la réduction en fibres. Bien que de l'eau puisse être présente ou ajoutée, elle ne doit pas être en quantité telle qu'elle entraîne une proportion de fibres dégradées ou une consommation d'énergie inacceptables ou anti- économiques ou qu'elle provoque le colmatage de l'appareil de réduction en fibres.
La limite numérique spécifique de la teneur en eau dépend principalement des caractéristiques de la matière première pour fibres secondaires, ainsi que du fonctionnement et des caractéristiques économiques de l'appareil de réduction en fibres utilisé pour la mise en pratique du procédé. Ces limites peuvent être déterminées par des expériences effectuées par des spécialistes. Cependant, d'une façon générale, on estime qu'une teneur en humidité de 20 % environ rapportée au poids des matières solides est une limite pratique dans la plupart des situations.
Le procédé conforme à l'invention est particulièrement utile pour éliminer les encres des matières premières pour fibres secondaires qui ont été traitées ou revêtues d'une cole de surface (encollage) ou d'une matière de barrage. La cole sert à retenir l'encre ou faire barrière de manière à assurer une résistance du passage de l'encre après application sur ladite matière première. Dans de tels cas, au moins une partie de la colle ou du revêtement est éliminée avec les fines d'encre pendant la réduction en fibres et elle est séparée des fibres.
Des exemples de revêtements de barrière ou de colles de surface sont constitués par les amidons, la caséine, la colle animale, la carboxyméthyle-
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cellulose, l'alcool polyvinylique, la méthyle-cellulose, les émulsions de cires et diverses résines polymérisées.
Les fibres séparées obtenues à l'aide du procédé conforme à la présente invention n'ont pas subi d'hydratation, celle-ci étant caractéristique des fibres obtenues par des procédés de désencrage par voie humide et conviennent en tant que fibres secondaires pour pouvoir être réutilisées pour la fabrication des produits cellulosiques tels que tissus ouatés, ouate de cellulose, papiers, tampons, nappes, ouate en feuilles, voiles, papier journal et similaire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'ewemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels :
La Figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de steur ou appareil de réduction en fibres utilisé pour la mise en pratique du procédé conforme à l'invention ;
La Fig. 2 est une vue en perspective du défibreur du type suivant la Fig. 1 avec le couvercle avant ouvert pour montrer les lames du rotor et la surface de travail en dents de scie ;
La Fig. 3 est une vue en perspective avec arrachement, du déchiqueteur ouvert, le rotor étant retiré pour montrer l'orifice par lequel les fibres traitées sont extraites de la chambre de travail ;
La Fig. 4 est une vue en élévation de côté du défibreur, en coupe partielle pour illustrer le fonctionnement ;
La Fig. 5 est une vue en perspective d'un défibreur modifié pour fonctionner de façon continue ;
La Fig. 6 est un schéma de principe d'écoulement illustrant un procédé conforme à l'invention :
La Fig. 7 est un schéma-blocs représentant la mise en application de l'invention en liaison avec la fabrication du papier.
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On va décrire l'invention plus en détail en dirigeant d'abord l'attention sur la Fig. 1. Le défibreur de réduction en fibres représenté sur la Fig. l est un broyeur à turbine utilisé en raison des informations qu'il peut fournir.
Cependant, les spécialistes reconnaîtront qu'on dispose de divers défibreurs pour mettre en pratique le procédé suivant l'invention. Il s'agit de broyeurs à marteaux, de broyeurs à disques, de broyeurs à broches, de broyeurs à ailes de battage etc... De façon générale, le défibreur 1 comporte un carter qui contient des lames de rotor tournantes (voir Fig. 2) entraînées par un moyen moteur approprié 2. La matière première pour fibres secondaires, par exemple le papier de récupération imprimé, qui peut être effiloché, est envoyée au défibreur par l'orifice d'alimentation 3 et le papier de récupération est broyé ou réduit en fibres, à peu près individuelles, et en fines.
Un ventilateur disposé à l'intérieur aspire de l'air à travers l'orifice d'alimentation 3 en même temps que le papier de récupération et refoule l'air à travers la tubulure de sortie 4, les fibres et les fines étant transportées avec cet air. Les fibres sont recueillies dans un sac tubulaire à mailles 5 qui permet le passage des fines à travers les ouvertures des mailles tout en retenant les fibres. Le sac à mailles particulier 5 ayant fonctionné de façon satisfaisante avait une dimension de 20 à 24 ouvertures par centimètre.
Le diamètre des fils était de 0,23 millimètres et les ouvertures avaient 0, 15 millimètres x 0,30 millimètre. La surface ouverte du tamis représentait 23 % de la surface. La Fig.
1 représente également des organes de refroidissement comportant une entrée d'eau 6 et des orifices de sortie 7 pour évacuer la chaleur due au frottement lors du cisaillement de la matière d'alimentation contenant les fibres. Si l'on excepte le sac tubulaire à mailles 5, les défibreurs du type de celui qui est représenté sur la Fig. 1 sont des appareils disponibles dans le commerce. Un tel défibreur est représenté dans le brevet des E. U. A. No 3069103. L'appareil représenté sur les
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dessins pour les besoins du présent texte est un défibreur Pallman réf. 4.
La Fig. 2 représente la chambre de travail intérieure du défibreur, cette figure montrant principalement la position des lames du rotor. On a représenté une surface de travail 8 rainurée en forme de dents de scie contre laquelle la matière d'alimentation est désagrégée par frottement par l'action des lames 9 du rotor en mouvement. Bien que cela ne soit pas clairement représenté sur la figure, un espace existe entre la surface de travail en forme de dents de scie et les lames, les matières cellulosiques étant soumises à des chocs dans cet espace. La position des lames par rapport à la surface de travail 8 est réglable pour donner un degré d'action supplémentaire sur l'importance de la réduction en fibres, qui est également commandée par la vitesse du rotor, le temps de séjour et la nature de la surface de travail.
La surface de travail 8 est constituée par six segments amovibles. Ces six segments peuvent être remplacés par un. nombre supérieur ou inférieur de segments présentant une conception ou forme différente en ce qui concerne leur surface. Cette souplesse procure un nombre de choix infini pour modifier et optimiser la réduction en fibres ou défibrage.
Cependant la forme représentée sur la figure a fonctionné de façon très satisfaisante. De façon plus précise, comme représenté, les rainures de chaque segment sont parallèles entre elles et sont espacées de 2 millimètre environ d'une crête à la suivante. Chaque rainure a une profondeur de l, 5 mm environ. La largeur de chaque segment en direction radiale est de 10 cm environ. Ces dimensions ne sont données qu'à titre d'illustration, mais ne sont pas limitatives.
La figure représente aussi partiellement la surface de travail située à l'intérieur du couvercle 10 monté à charnière, cette surface étant sensiblement identique à l'autre surface de travail 8, déjà décrite. Lorsque le couvercle est formé, les deux surfaces de travail forment une chambre intérieure dans laquelle la matière d'alimentation est réduite en fibres.
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La Fig. 3 est une vue en perspective, avec arrachement du défibreur, le rotor étant retiré pour montrer l'orifice 11 par lequel passe la matière réduite en fibres avant de sortir par la tubulure de sortie 4. Le calibre e l'orifice est une variable qui commande le degré de défibrage ou réduction en fibres par augmentation ou réduction du débit d'air et par suite du temps de séjour à l'intérieur du défibreur. L'orifice est pratiqué dans une plaque amovible 12 pour permettre une modification commode du calibre de cet orifice. On a constaté qu'un diamètre d'orifice de 160 mm convenait avec un débit d'air de 10 mètres cubes environ par minute. La Fig. 3 montre également les lames 13 du rotor du ventilateur qui provoque l'écoulement de l'air à travers le défibreur.
La Fig. 4 est une vue en coupe partielle du défibreur illustrant schématiquement son fonctionnement. Les flèches indiquent le sens de l'écoulement de l'air et des fibres. De façon plus précise, la matière première pour fibres secondaires 15 est introduite dans la tubulure d'alimentation 3 où elle vient en contact avec les lames 9 en rotation. Le flux d'air envoie ladite matière première entre les lames 9 du rotor et la surface de travail 8, de sorte que la matière première est fragmentée en particules de plus en plus petites, en étant finalement réduite en fibres à peu près individuelles et séparées et en fines. Les forces centrifuges engendrées par les lames du rotor tendent à refouler les particules, de préférence les particules les plus grandes, vers le sommet 16 des surfaces de travÅal 8 qui font un angle entre elles.
Ces forces tendent à maintenir les plus grandes particules, en évitant leur sortie, jusqu'à ce qu'îles aient été complètement réduites en fibres. Lorsque la réduction en fibres est à peu près complète, les matières solides fragmentées sont transportées à travers l'orifice 11 de la plaque amovible
12. Le rotor 13 du ventilateur chasse alors les fibres transportées par l'air à l'extérieur à travers la tubulure de sortie 4.
La Fig. 5 illustre le fonctionnement du défibreur précédemment décrit, celui-ci étant cependant légèrement modifié
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pour obtenir un fonctionnement continu qui doit être prévu pour une mise en oeuvre commerciale. Dans cet exemple de réalisation, la tubulure d'alimentation 3 est représentée sous forme d'une entrée tubulaire remplaçant la trémie représentée sur la Fig.
1. Le tube d'alimentation assure une amenée continue de matière première pour fibres secondaires fractionnée, fragmentée ou effilochée, avec un calibre et une qualité appropriés. De façon générale, une telle matière peut se présenter sous forme de feuilles carrées de cinq à dix cm ou moins et doivent être exemptes de débris pour la protection du défibreur. Toutefois, la taille et la forme des particules de l'alimentation dépendent des capacités du défibreur particulier utilisé et n'entraînent pas de limitation dans la mise en oeuvre de l'invention. Des cisailles à nervures peuvent être utilisées et ont été effectivement utilisées pour effilocher les matières premières pour fibres secondaires considérées, ce qui a permis d'obtenir les données figurant dans les tableaux I à III.
Une autre modification représentée est constituée par le tamis 18 en mouvement constant qui recueille les fibres sous forme d'une voile ou nappe 19.
La maille du tamis est choisie pour permettre le passage des fines, de préférence avec l'aide d'une boîte à vide 20 qui recueille les fines et les transporte en un emplacement de réutilisation approprié. Une toile métallique fournie par la Société W. S. Tyler Incorporated et ayant une maille de 59 (59 ouvertures par cm linéaire) un fil de 0,07 mm de diamètre, une largeur d'ouverture de 0, 10 mm et une surface ouverte de 37,4 % a fonctionné dans les meilleures conditions en produisant un voile d'un poids unitaire égal ou inférieur à 21 gr par m2 environ. Les voiles plus épais ont tendance à retenir les fines à l'intérieur du voile lui-même indépendamment des dimensions des ouvertures du tamis. nn a représenté en trait interrompu une tubulure de sortie modifiée 4 qui a été élargie pour s'adapter à la largeur du tamis en mouvement.
Dans la pratique réelle, sur la base d'un fonctionnement continu, on a utilisé, par exemple, du
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papier de récupération effiloché pour alimenter un défibreur Pallman à un débit de 681 gr par minute. Le défibreur a été réglé avec un jeu de 3mm entre la surface de travail en dents de scie et les lames du rotor. Une plaque amovible présentant un orifice de 140 mm a été montée derrière le rotor qui tournait à 4830 tours par minutes à vide. Le débit d'air à travers le défibreur était de 10, 35 M3 par minute environ. De l'eau de refroidissement a été envoyée dans la chemise de refroidissement à un débit de 2 litres par minute. La température initiale de l'eau était de 15 à 16 C et cette température a été maintenue entre 19 et 200 C après un fonctionnement prolongé.
La vitesse du tamis recevant la matière réduite en fibres dans le défibreur a été réglée à 106, 8 mètres par minute. La dépression sous le tamis était égale à 15,2 millimètre d'eau. Le pourcentage de matière première pour fibres secondaires passant à travers le tamis en tant que fines a été égal à 18,85 % tandis que le reste a été recueilli sur le tamis en tant que produit sec désencré. La partie constituée par les fines contenait 75 % en poids environ de particules de fines et 25 % en poids environ d'argile (charge).
La Fig. 6 est une vue d'ensemble schématique représentant le déroulement du procédé conforme à l'invention.
De façon plus précise, cette figure montre l'amenée d'une matière première pour fibres secondaires 15 à un défibreur 21 identique ou de fonctionnement similaire à celui du type décrit en se référant aux figures précédentes. Comme suggéré précédemment, il est probablement préférable, pour la plupart des défibreur, d'éffilocher au préalable la matière première.
Dans le défibreur, la matière première effilochée ou non, est réduite en fibres individuelles ou distinctes, séparées, et en fines. Cette matière première est déposée sur un tamis en mouvement 18. Le dépôt des fibres sur le tamis est assisté par une boite à vide 20 qui facilite l'élimination des fines.
Les fines contiennent une grande partie de l'encre existant dans la matière d'alimentation brute et sont recueillies dans un récipient approprié 22 en vue de leur évacuation. Le vide destiné à la boîte à vide est produit par un ventilateur 23 qui aspire les fines à travers le tamis et les souffle dans le récipient 22. La masse fibreuse ou feutre de fibres
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déposée sur le tamis en mouvement est ensuite récupérée par calibrage à une épaisseur uniforme dans un dispositif de calibrage approprié 24 et elle est ensuite transformée en balles de pâtes à papier dans use machine 25 à former les balles. En variante, la masse fibreuse est envoyée directement Ans un pulpeur pour former une bouillie de pâte à papier pour la fabrication du papier de façon classique.
De plus, les fibres récupérées peuvent être envoyées directement dans un appareil de formage par air pour produire des voiles, feutres ou nappes déposés par suspension dans l'air. Les spécialistes reconnaîtront qu'on peut utiliser des appareils ou des matériels divers pour remplir les fonctions représentées.
La figure 7 illustre également le procédé conforme à l'invention à l'aide d'un schéma-blocs représentant l'ensemble du procédé pour la fabrication de papier en utilisant des fibres récupérées à partir d'une matière première pour fibres econdaires ayant été désencrée à sec. Comme représenté, une telle matière première 26 portant de l'encre (par exemple du papier de récupération imprimé) est défibrée ou réduite en fibres à l'état sec à l'air 27 pour produire des fibres à peu près séparées et des fines. Les fines 28 sont séparées des fibres 29 d'une façon appropriée quelconque 30, ce qui laisse les fibres récupérées que l'on peut utiliser comme on le désire. On dispose d'au moins plusieurs options.
Comme représenté, les fibres peuvent comme indiqué en trait interrompu être mises en balles 31 pour effectuer ensuite une opération deptage 32. Elles peuvent aussi être envoyées directement à un appareil de formage par air pour produire des voiles déposés par suspension dans l'air. En variante, les fibres 33 peuvent être épurées, par exemple par épuration aqueuse par centrifugation (représentée dans les tableaux IV & V) ou par des procédés de désencrage par voie humide qui sont bien connus dans l'industrie et qui sont décrits à tire d'exemples dans les brevets de désencrage par voie humide mentionnés précédemment.
Dans l'un ou l'autre cas, les fibres résultantes
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peuvent être mises en pâte 32 en formant une bouillie avec de lëau 34 et en la diluant pour former une masse 35 de fabrication de papier ayant la consistance appropriée. La masse de fabrication de papier est ensuite déposes par voie humide pour former un voile fibreux qui est séché pour constituer une feuille de papier 36. Les étapes spécifiques de la fabrication du papier peuvent varier, mais sont également bien connues dans la technique. Les fibres désencrées à sec suivant l'invention sont utilisées en tant que fibres secondaires pour le tissu ouaté, le papier fin, le papier pour imprimerie et d'autres papiers.
EXEMPLES
Pour illustrer l'efficacité du procédé suivant l'invention, on a exécuté le défibrage mécanique, conformément à l'invention, de six matières premières pour fibres secondaires, comme décrit précédemment, en utilisant le défibreur représenté sur les figures 1 à 4. Les six échantillons différents étaient des documents imprimés par ordinateur, des photocopie (xérocopie Husky2, papier de photocopie Eastman Kodak) du carton revêtu d'encre traité aux rayons ultra-violets (carton à revêtement UV), du carton laqué, du papier journal et des revues imprimées.
Le second, le troisième et le quatirème échantillons mentionnés ci-dessus ne peuvent pratiquement pas être traités par les procédés standard de désencrage par voie humide. Toutes les matières considérées étaient à l'état sec à l'air libre et ont été traitées à la température ambiante. On notera cependant que certaines encres et certaines colles peuvent être traitées de façon plus proche de l'optimum à des températures plus élevées pour lesquelles elles sont plus friables et forment donc plus facilement des particules plus fines. D'autre part, certaines encres ou colles sont thermoplastiques et peuvent donc être plus facilement traitées à des températures plus basses.
Les températures de traitement optimales dépendent donc des propriétés de la matière primaire spécifique prédominante, ainsi que des conditions économiques correspondant à l'établissement d'une température convenable.
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Les fibres désencrées récupérées en soumettant chaque échantillon au procédé conforme à la présente invention (essai) et les fibres non désencrées (contrôle) récupérées en fragmentant chaque échantillon en petits morceaux et en les transformant en bouillie dans de l'eau chaude (43 C) avec un malaxage modéré pour rompre les liaisons de fibre à fibre de l'échantillon, ont été respectivement utilisées dans une bouillie aqueuse en tant que pâte à papier pour fabriquer des mouchoirs en papier de façon classique.
Les mouchoirs ainsi formés ont été essayés en ce qui concerne le brillant en utilisant un photomètre photoélectrique"Elrepho"mesurant le facteur de réflexion (ISO 3688) et en ce qui concerne la teneur en cendres (mesure de l'élimination du revêtement et/ou de la charge-TAPPI T211M-58). De plus, les pâtes à papier d'essai et de contrôle ont été essayées également en ce qui concerne leur propriété de drainage ou facilité d'écoulement (norme canadienne TAPPI T227m-58). Les résultats sont indiqués dans les tableaux I-, II, III ci-après.
TABLEAU I (norme canadienne de drainage : ml)
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<tb>
<tb> Echantillon <SEP> Contrôle <SEP> Essai
<tb> Document <SEP> imprimé <SEP> d'ordinateur <SEP> 380 <SEP> 590
<tb> Xérocopie <SEP> 500 <SEP> > <SEP> 700
<tb> Carton <SEP> revêtu <SEP> traité <SEP> UV <SEP> 500 <SEP> > <SEP> 700
<tb> Carton <SEP> laqué <SEP> 500 <SEP> > <SEP> 700
<tb> Papier <SEP> journal <SEP> 100 <SEP> 270
<tb> Revue <SEP> imprimé <SEP> 130 <SEP> 280
<tb>
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TABLEAU II Teneur en cendres (% en poids)
EMI18.1
<tb>
<tb> Echantillon <SEP> Contrôle <SEP> Essai
<tb> Document <SEP> imprimé <SEP> d'ordinateur <SEP> 10, <SEP> 3 <SEP> 6,2
<tb> Xérocopie <SEP> 9,3 <SEP> 4,6
<tb> Carton <SEP> revêtu <SEP> traité <SEP> UV <SEP> 4,6 <SEP> 2,4
<tb> Carton <SEP> laqué <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 3,
2
<tb> Papier <SEP> journal-----Revue <SEP> imprimée <SEP> 23 <SEP> 15
<tb>
TABLEAU III (brillant)
EMI18.2
<tb>
<tb> Echantillon <SEP> Contrôle <SEP> Essai
<tb> Document <SEP> imprimé <SEP> d'ordinateur <SEP> 72 <SEP> 77
<tb> Xérocopie <SEP> 81 <SEP> 85
<tb> Carton <SEP> revêtu <SEP> traité <SEP> UV <SEP> 75 <SEP> 78
<tb> Carton <SEP> laqué <SEP> 79 <SEP> 82
<tb> Papier <SEP> journal <SEP> 35 <SEP> 44
<tb> Revue <SEP> imprimée <SEP> 51 <SEP> 58
<tb>
Comme on le voit clairement à partir des données résultantes, le brillant et la teneur en cendres de la feuille finale ont été améliorés quand les fibres récupérées par le procédé conforme à l'invention ont été utilisées pour former la feuille. De plus, les propriétés de drainage (porosité) de la pâte ont également été améliorées par le procédé de désencrage à sec suivant l'invention.
Les échantillons désencrés à sec ont également présenté une réduction considérable du nombre des tâches d'encre visibles par comparaison avec les échantillons non traités. Bien que cela ne soit pas spécialement mesuré, cette amélioration est reflétée, au moins partiellement, dans les mesura du brillant.
Le processus de désencrage à sec suivant l'invention est non seulement un traitement unique pour les matières premières pour fibres secondaires devant être utilisées en tant que matière d'alimention pour la fabricatio du papier, mais peut aussi être utilisé en tant que traitemnet préalable devant être suivi d'une épuration ultérieure des fibres ou par un procédé classique de désencrage par voie humide. En tant que
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traitement préliminaire, ce procédé diminue la formation de boues humides pendant le procédé de désencrage par voie humide, ce qui simplifie le problème posé par la formation des boues, et réduit les coûts chimiques, car une partie des encres a déjà été éliminée avant le procédé de désencrage par voie humide qui suit.
Les tableaux IV & V contiennent des données comparatives relatives aux paquets de cigarettes désencrés, montrant l'amélioration de quelques unes des propriétés physiques de deux matières premières pour fibres secondaires (paquets de cigarettes) ayant été désencrées et épurées ensuite dans un hydroclone (épuration par centrifugation).
TABLEAU IV (paquets de cigarettes WINSTON)
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<tb> Désencrage <SEP> par <SEP> Désencrage <SEP> Désencrage <SEP> à <SEP> sec
<tb> voie <SEP> humide <SEP> à <SEP> sec <SEP> + <SEP> épuration <SEP> parcmtrifubpdon
<tb> Drainage <SEP> 616 <SEP> 619 <SEP> 700
<tb> Brillant"Elrepho"76, <SEP> 5 <SEP> 75,3 <SEP> 77,6
<tb> Cendres <SEP> %-3, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP>
<tb>
TABLEAU V (paquets de cigarettes SALEM)
EMI19.2
<tb>
<tb> Désencrage <SEP> par <SEP> Désencrage <SEP> Désencrage <SEP> à <SEP> sec
<tb> voie <SEP> humide <SEP> à <SEP> sec <SEP> + <SEP> épuration <SEP> par <SEP> certrif <SEP> ujitin <SEP>
<tb> Drainage <SEP> 636 <SEP> 658 <SEP> 699
<tb> Brillant"Elrepho"81, <SEP> 2 <SEP> 79,5 <SEP> 79,9
<tb> Cendres <SEP> %-3, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 1
<tb>
Dans chaque tableau,
la première colonne contient des données de propriétés physiques concernant le produit obtenu en soumettant l'échantillon considéré à un procédé classique de désencrage par voie humide. Le procédé particulier utilisé n'a aucune importance vis-à-vLsdu procédé suivant l'invention, mais sert simplement de repère à des fins de comparaison. De façon précise, la solution de désencrage contenait 3,0 grammes d'hydroxyde de sodium, 0,2 gramme de tétra-pyrophosphate de sodium, 0,2 gramme d'agent tensio-actif Armak Ethofat 242/25 et 1667 ml d'eau. La solution de désencrage
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a été chauffée à 82 C et 50 grammes de papier de récupération séché au four et découpé et déchiré en morceaux de deux centimètres et demi ont été ajoutés en malaxant.
Après réduction de l'échantillon en fibres, cet échantillon a été lavé trois fois par de l'eau de dilution jusqu'à une consistance de 1%. Le produit lavé a ensuite été soumis à l'essai de drainage suivant la norme canadienne et a été façonné sous forme de mouchoirs pour les essais de brillant.
La seconde colonne contient des données correspondantes pour les produits obtenus avec le procédé de désencrage à sec suivant l'invention, comme décrit précédemment.
La troisième colonne contient des données correspondantes pour les produits obtenus en épurant par centrifugation les fibres fournies par l'étape de désencrage à sec de la seconde colonne. En particulier, les fibres désencrées à sec ont été transformées en bouillie avec de l'eau suivant une consistance d'alimentation de 0, 5% environ rapportée au poids sec. Les fibres en bouillie ont été envoyées sous une pression effective de 2,9 bars à un épurateur centrifuge Bauer "600N" à un débit de 151 litres par minute environ.
L'appareil particulier mentionné est un hydroclone (cyclone pour liquide) construit en polyamide et présentant une forme sensiblement conique avec un diamètre intérieur nominal de 7,6 centimètres au sommet et une hauteur de 91, 4 centimètres environ. L'épurateur centrifuge sert à séparer les fibres des particules plus petites et plus denses d'une façon bien canue des spécialistes de la séparation mécanique.
Ces résultats mettent en évidence l'efficacité du procédé de désencrage à sec conforme à l'invention en tant que traitement préliminaire suivi d'une épuration, en particulier en ce qui concerne la réduction des fines telle qu'elle est mesurée par l'accroissement du drainage ou débit de passage dans les deux échantillons. De plus, le brillant des deux échantillons lavés a été légèrement amélioré par rapport à celui du produit désencré à sec.
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Bien que cela ne soit pas représenté, les fibres désencrées à sec ont été ensuite désencrées par voie humide par des moyens classiques bien connus des spécialistes du désencrage. On peut, par exemple, transformer les fibres désencrées à sec en bouillie dans la solution de désencrage décrite précédemment pendant un certain temps permettant l'élimination de l'encre supplémentaire, et procéder ensuite à un lavage et/ou à une épuration par centrifugation.
IL est donc clair que l'invention peut être mise en application soit comme un procédé de désencrage en soi, ou comme un procédé utilisé en combinaison avec d'autres procédés de fabrication de papier. EN outre, l'invention présente de nombreux avantages qui ne sont pas obtenus avec la technique antérieure.