EP0434564B1 - Procédé de traitement de matières fibreuses pour la séparation de leurs différents constituants - Google Patents

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EP0434564B1
EP0434564B1 EP90403704A EP90403704A EP0434564B1 EP 0434564 B1 EP0434564 B1 EP 0434564B1 EP 90403704 A EP90403704 A EP 90403704A EP 90403704 A EP90403704 A EP 90403704A EP 0434564 B1 EP0434564 B1 EP 0434564B1
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C7/00—Heating or cooling textile fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01B—MECHANICAL TREATMENT OF NATURAL FIBROUS OR FILAMENTARY MATERIAL TO OBTAIN FIBRES OF FILAMENTS, e.g. FOR SPINNING
    • D01B1/00—Mechanical separation of fibres from plant material, e.g. seeds, leaves, stalks
    • D01B1/10—Separating vegetable fibres from stalks or leaves
    • D01B1/14—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating
    • D01B1/30—Details of machines
    • D01B1/40—Arrangements for disposing of non-fibrous materials
    • D01B1/42—Arrangements for disposing of non-fibrous materials employing liquids

Definitions

  • fiber plants or coarse fibers are most often subjected to chemical, physical or biological transformations, or to a combination of various treatments in order to promote the separation of the different parties or to prepare them for these transformations.
  • Hemp is also placed on the ground for a relatively long period of time to allow soil microorganisms to start biodegrading pectic cements.
  • the heterogeneous aspect of rusting on the ground is also a source of difficulties in the transformation and elaboration chain of the final product.
  • the method according to the invention offers a solution to all of the problems mentioned above. It applies to fiber plants or directly to coarse vegetable fibers, whatever the state of degradation of the plants, the state of purity of the fibers, the heterogeneity of the material or the state of humidity of the product.
  • the process according to the invention prepares the fibrous material for the separation of the various constituents by a physical process. It processes the raw fibers to make them homogeneous. It breaks the internal bonds of the fibrous bundles up to the elementary fiber stage, or even the fibril if the aggressiveness of the process is pushed further.
  • the process for treating fibrous materials is characterized in that it consists in putting these fibrous materials at least once in contact with a fluid medium, the temperature is below 250 ° Kelvin for a short time between the fraction of a second and a few minutes, and to subject these fibrous materials to a physical process of selective separation of their various constituents.
  • Said fluid medium can be constituted by a cryogenic fluid in the liquid phase, for example liquid nitrogen, or by a cryogenic fluid in the gas phase, for example air cooled by liquid nitrogen, thus avoiding pollution of the liquid nitrogen by waste matter. It is possible, for example, to bring the rods of fibrous material into contact in an ordered sheet or in bulk, by a means of transport and / or pinching, and immerse them continuously in a cryogenic fluid in the liquid phase, advantageously in liquid nitrogen, According to another method, a container is filled with a determined quantity of fibrous material, then it is brought into contact with the cryogenic element. It is understood that the cryogenic fluid causes selective embrittlement of the various constituents of the fibrous material which then separate without difficulty by the action of a physical process.
  • the selective separation of the various constituents of the fibrous material is carried out by a physical process, for example mechanical or vibratory, which takes place simultaneously with the treatment with the cryogenic fluid.
  • the selective separation of the various constituents of the fibrous material is carried out by a physical process, for example mechanical, vibratory or by thermal shock with temperatures above 250 ° Kelvin, which occurs following the cryogenic fluid treatment.
  • the cryogenic fluid a chemical product for bleaching the fibrous material, in order to rid the latter of unflattering colors and to whiten it.
  • the fibrous material can be treated in any state of degradation, either directly in the field, or having undergone a first transformation, for example mechanical, chemical or biological.
  • a first transformation for example mechanical, chemical or biological.
  • the method according to the invention is advantageously applied to a raw material whose natural humidity is substantially homogeneous.
  • the fibrous materials to be treated are moistened beforehand to homogenize and adjust the humidity, for example by soaking, spraying or in a humidification chamber.
  • the duration of the cold treatment from a few seconds to a few minutes, and the intensity thereof, adjustable from 0 ° to 250 ° Kelvin, make it possible to modulate the aggressiveness of the process and to control the desired degree of dissociation of the fibrous bundles. It will also be noted that the treatment operation according to the invention is carried out without producing dust and preserves the environment of the personnel working around the treatment machines.

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Description

  • Avant d'être décortiquées ou utilisées pour des processus industriels, les plantes à fibres ou les fibres grossières sont le plus souvent soumises à des transformations chimmiques, physiques ou biologiques, ou encore à une association de divers traitements en vue de favoriser la séparation des différentes parties ou de les préparer à ces transformations.
  • C'est par exemple le cas du lin qui après avoir été arraché par des machines spécialisées peut être déposé au sol en bandes appelées "andains" pour subir une transformation biologique. Celle-ci dégrade les ciments pectiques qui relient les faisceaux de fibres entre eux sous l'action des micro-organismes : cette opération, appelée rouissage au sol, favorise la séparation des fibres des autres parties de la tige.
  • Il existe encore des unités de traitement de ces mêmes tiges végétales par trempage dans de l'eau chaude à laquelle on peut mélanger des agents actifs, enzymes ou micro-organismes spécialisés. Ces techniques, assez onéreuses en raison d'un coût de main-d'oeuvre important et du prix des agents actifs, sont selon les cas appelées "rouissage à l'eau", "rouissage biologique" ou "rouissage enzymatique". Elles imposent dans tous les cas un séchage onéreux lorsqu'il est réalisé industriellement et risqué si on se contente d'un séchage naturel. Dans tous les cas, cela pose des problèmes de pollution.
  • Des techniques assez récentes utilisent des réacteurs pour traiter des fibres cellulosiques grossières, avec de la vapeur sous pression qui, sous l'effet d'une détente brutale, fait éclater les faisceaux de fibres en fibrilles élémentaires. Jusqu'à maintenant, ce procédé s'applique sur des fibres agglomérées en faisceaux résultant d'une succession de transformations des tiges, biologiques (rouissage), physique (fanage) et mécanique (teillage), le teillage se décomposant en une suite d'actions mécaniques tel le broyage au travers de rouleaux cannelés (broyeurs) et/ou l'écangage, qui éliminent les parties boiseuses.
  • C'est encore le cas pour d'autres fibres comme celles du bois qui subissent des traitements chimiques et physiques (découpage en copeaux) pour extraire la cellulose en vue de fabriquer la pâte à papier.
  • Le chanvre est également déposé au sol pendant une période relativement longue en vue de laisser les micro-organismes du sol commencer une biodégradation des ciments pectiques.
  • Cette énumération non exhaustive des traitements appliqués aux plantes à fibres et aux fibres montre dans un grand nombre de cas l'aspect très aléatoire de ces cultures qui sont, dans certains cas, simplement posées au sol pour subir une transformation que l'homme ne maîtrise pas du tout et qui expose la culture à des conditions climatiques qui peuvent, lorsqu'elles ne sont pas favorables, entraîner la perte partielle ou totale de la matière soit parce que la dégradation a été poussée trop loin et que les micro-organismes ont commencé à dégrader les fibres, soit parce que les conditions climatiques ne permettent pas de récolter une matière suffisamment sèche pour être susceptible de se conserver.
  • L'aspect hétérogène du rouissage au sol est aussi une source de difficultés dans la chaîne de transformation et d'élaboration du produit final.
  • Le procédé selon l'invention, qui est exposé ici, propose une solution à l'ensemble des problèmes évoqués plus haut. Il s'applique à des plantes à fibres ou directement à des fibres végétales grossières, quel que soit l'état de dégradation des plantes, l'état de pureté des fibres, l'hétérogénéité de la matière ou l'état d'humidité du produit.
  • Le procédé selon l'invention prépare la matière fibreuse à la séparation des différents constituants par un procédé physique. Il traite les fibres brutes pour les rendre homogènes. Il rompt les liaisons internes des faisceaux fibreux jusqu'au stade de la fibre élémentaire, voire de la fibrille si l'on pousse plus loin l'agressivité du procédé.
  • Selon l'invention le procédé de traitement de matières fibreuses, constituées notamment de plantes à fibres ou de fibres végétales grossières, se caractérise en ce qu'il consiste à mettre au moins une fois ces matières fibreuses au contact d'un milieu fluide dont la température est inférieure à 250° Kelvin pendant un temps bref compris entre la fraction de seconde et quelques minutes, et à soumettre ces matières fibreuses à un procédé physique de séparation sélective de leurs différents constituants.
  • Ledit milieu fluide peut être constitué par un fluide cryogène en phase liquide par exemple de l'azote liquide, ou par un fluide cryogène en phase gazeuse, par exemple de l'air refroidi par de l'azote liquide évitant ainsi la pollution de l'azote liquide par des déchets de matière. On pourra, par exemple, mettre en contact les tiges de matière fibreuse en nappe ordonnée ou en vrac, par un moyen de transport et/ou de pincement, et les immerger en continu dans un fluide cryogène en phase liquide, avantageusement dans de l'azote liquide, Selon une autre méthode, on remplit un récipient avec une quantité déterminée de matière fibreuse, puis on la met en contact avec l'élément cryogène. On comprend que le fluide cryogène provoque une fragilisation sélective des différents constituants de la matière fibreuse qui se séparent alors sans peine par l'action d'un procédé physique.
  • Selon une caractéristique de l'invention on réalise la séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse par un procédé physique, par exemple mécanique ou vibratoire, qui intervient simultanément au traitement par le fluide cryogène. Selon une autre caractéristique de l'invention, on réalise la séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse par un procédé physique, par exemple mécanique, vibratoire ou par chocs thermiques avec des températures supérieures à 250° Kelvin, qui intervient à la suite du traitement par le fluide cryogène.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut ajouter dans le fluide cryogène un produit chimique de blanchiment de la matière fibreuse, afin de débarrasser celle-ci des couleurs peu flatteuses et de la blanchir.
  • Selon une autre caractéristique encore du procédé selon l'invention on peut traiter la matière fibreuse en un état quelconque de dégradation, soit directement au champ, soit ayant subi une première transformation, par exemple mécanique, chimique ou biologique. Ainsi le procédé selon l'invention est utilisé sur des végétaux fibreux qui n'auraient pas subi au sol d'autre transformation que le séchage par l'action du soleil, lorsque l'on veut récupérer les fructifications, ou qui n'auraient pas subi de transformation du tout lorsqu'on peut traiter immédiatement la matière en évitant ainsi le risque de décomposition non contrôlée des fibres.
  • La présence d'eau au sein des parties végétales ayant une influence sur la conduite et sur l'efficacité du traitement, le procédé selon l'invention est avantageusement appliqué sur une matière brute dont l'humidité naturelle est sensiblement homogène. A cet effet, selon une caractéristique additionnelle du procédé de l'invention on humidifie préalablement les matières fibreuses à traiter pour homogénéiser et ajuster l'humidité, par exemple par trempage, pulvérisation ou dans une chambre d'humidification.
  • On notera que la durée du traitement par le froid, de quelques secondes à quelques minutes, et l'intensité de celui-ci, réglable de 0° à 250° Kelvin, permettent de moduler l'agressivité du procédé et de contrôler le degré souhaité de dissociation des faisceaux fibreux. On notera aussi que l'opération de traitement selon l'invention s'effectue sans produire de poussières et préserve l'environnement du personnel qui évolue aux alentours des machines de traitement .

Claims (8)

  1. Procédé de traitement de matières fibreuses, constituées notamment de plantes à fibres ou de fibres végétales grossières, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre au moins une fois ces matières fibreuses au contact d'un milieu fluide dont la température est inférieure à 250° Kelvin, pendant un temps bref compris entre la fraction de seconde et quelques minutes, et à soumettre lesdites matières fibreuses à un procédé physique de séparation sélective de leurs différents constituants.
  2. Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé physique de séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse, par exemple un procédé mécanique ou vibratoire, intervient simultanément au traitement par le fluide cryogène.
  3. Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé physique de séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse, par exemple mécanique, vibratoire ou par chocs thermiques avec des températures supérieures à 250° Kelvin, intervient à la suite du traitement par le fluide cryogène.
  4. Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on ajoute dans le fluide cryogène un produit chimique de blanchiment de la matière fibreuse.
  5. Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on traite la matière fibreuse prise en un état quelconque de dégradation, soit directement au champ, soit ayant subi une première transformation, par exemple mécanique, chimique ou biologique.
  6. Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on humidifie préalablement les matières fibreuses à traiter pour homogénéiser et ajuster l'humidité, par exemple par trempage, pulvérisation ou dans une chambre d'humidification.
  7. Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit milieu fluide est constitué par un fluide cryogène en phase liquide, par exemple de l'azote liquide.
  8. Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit milieu fluide est constitué par un fluide cryogène en phase gazeuse, par exemple de l'air refroidi par de l'azote liquide, évitant ainsi la pollution de l'azote liquide par des déchets de matière.
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