EP0815318B2 - Procede d'essorage d'une feuille de matiere cellulosique par air chaud traversant sous haut vide, dispositif de mise en oeuvre du procede et produit obtenu - Google Patents

Procede d'essorage d'une feuille de matiere cellulosique par air chaud traversant sous haut vide, dispositif de mise en oeuvre du procede et produit obtenu Download PDF

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EP0815318B2
EP0815318B2 EP96908155A EP96908155A EP0815318B2 EP 0815318 B2 EP0815318 B2 EP 0815318B2 EP 96908155 A EP96908155 A EP 96908155A EP 96908155 A EP96908155 A EP 96908155A EP 0815318 B2 EP0815318 B2 EP 0815318B2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
sheet
approximately
dryness
dewatering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96908155A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0815318A1 (fr
EP0815318B1 (fr
Inventor
Paul Marchal
Claude Lesas
Jean Lehervet
Emmanuelle Kientz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Essity Operations France SAS
Original Assignee
Georgia Pacific France SAS
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Publication date
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Application filed by Georgia Pacific France SAS filed Critical Georgia Pacific France SAS
Publication of EP0815318A1 publication Critical patent/EP0815318A1/fr
Application granted granted Critical
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/20—Waste heat recovery
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/18—Drying webs by hot air
    • D21F5/182—Drying webs by hot air through perforated cylinders

Definitions

  • the invention relates to the spinning of a sheet of cellulosic material, particularly in the context of the manufacture of cellulose wadding or wadded fabric, ie a relatively low basis weight absorbent paper, generally creped , for sanitary or domestic use: toilet paper, towel, kitchen towel, etc.
  • a process for wringing the paper sheet carried out after the forming step but before the final drying.
  • the invention provides a spin at the same time by driving water in the liquid state and by evaporation resulting from the passage of a very large flow of hot air through the wet sheet conveyed by a permeable fabric.
  • the method is characterized in that the flow of air through is generated by a high vacuum, between 100 and 500 millibars and created under the web scrolling through a fixed surface, along with the hot air is brought to the free surface of the sheet.
  • the speed of the air is between 5 and 50 m / s.
  • the method of the invention makes it possible to raise the dryness rate of the wet sheet leaving the forming section from values of the order of 8 to 25% up to values of between 20% and 75%.
  • the dryness corresponds to the weight of the absolutely dry fibers compared to that of the wet fibers.
  • the final rate of dryness depends on the residence time of the sheet in the flow of hot air through. This residence time can vary from 1/1000 seconds to 3/10 seconds for given values of the intensity of the flow of through air and its temperature.
  • the final value of the dryness also depends, for a residence time fixed within the above limits, of the initial dryness of the sheet, the geometry of the surface traversed by the air, the flow rate of the air through which can be between 5 and 50 Nm3 / m 2 .s depending on the porosity of the sheet and the vacuum level, and also its dry and wet temperatures.
  • the air is at a dry temperature between 100 and 500 ° C.
  • the air is humid; and its wet temperature is between 50 and 90 ° C.
  • a part of the compressed air is evacuated, and a corresponding quantity is introduced into the circuit, in order to maintain the spinning air at a humid temperature of between 50 and 90 ° C.
  • the sheet is traversed by at least a second stream of hot air downstream of the first, the wet temperature is different, preferably lower.
  • This splitting in the machine direction of the flow of hot air through makes it possible to optimize the thermodynamic parameters of the airflow as a function of the evolution of the dryness of the sheet. Especially when the dryness exceeds 40%, the amount of moisture in the air can be lower.
  • the dryness of the sheet is increased after dewatering to a value of between about 35 and about 75%, preferably about 35 and approximately 50% by the high-vacuum dewatering means of the invention and then the sheet is dried by means of a Yankee type cylinder to a dryness of the order of 95%.
  • the mechanical pressing of the sheet, supported by a felt in a conventional machine is replaced by dewatering according to the invention while setting the latter so as to obtain the same degree of dryness. Thanks to this feature of the process, a sheet of paper having a higher bulk is obtained than in the case of a conventional machine, while maintaining intact the speed performance and therefore the capacity of the machine since the level of dryness of the incoming sheet in yankee is unchanged.
  • the high-vacuum dewatering of the invention is carried out to a dryness of between about 35 and about 75%.
  • conveying fabric being then a canvas of the type "marker”.
  • the sheet is then dried on a Yankee type cylinder.
  • marker fabric it is understood a fabric comprising a weaving structure with zones of high porosity and zones of low porosity disposed according to a geometric definition determined so that it induces in the sheet a heterogeneous structure comprising zones of different compaction by the very effect of the through air dewatering of the invention.
  • the dryness of the sheet, after spinning, is chosen between 35 and 75%, depending on the qualities desired for the bouffant but also for the strength of the sheet.
  • a marking effect is obtained. important that increases the volume of the leaf in the most porous areas, probably because of the high vacuum prevailing under the canvas. It is also surprisingly found that the vacuum has no detrimental effect on the appearance and formation of the sheet which is kept intact while the risk of bursting is a priori high.
  • the high vacuum squeezing of the invention is carried out to a dryness of between approximately 20 and approximately 45%, conveying fabric being then a canvas of the type "marker".
  • the sheet is then dried on the same fabric by means of a prior art through air dryer to a dryness of between about 50 and about 90% and finally by means of a Yankee cylinder with a crepe squeegee to a dryness of the order of 95%.
  • the dryness of the sheet after dewatering is increased from a value of between about 8 and about 30% to a value of between about 20 and about 45%, by said spinning method.
  • the conveyor belt then being a fabric of the "marking" type and in that then the same fabric is dried by at least one drying device of the air-passing type to a dryness of about 95 %.
  • At least a portion of the air supplying the distribution box is extracted from said through air type drying device.
  • At least part of the air supplying the distribution box is extracted from the drying hoods of the Yankee cylinder drying device.
  • metered quantities of water vapor are injected into the hot air flow before it passes through. of the sheet, particularly in the first of the spinning zones in the direction of travel of the sheet when the spinning process comprises several zones.
  • This injection is modulated so as to vary the moisture content of the air along the cross-direction of the sheet, the objective being to extract different amounts of water across the sheet. This accurately controls the moisture profile of the sheet after drying and its quality.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method.
  • the device is defined in accordance with the features of claim 16.
  • the device also comprises an air / water separator allowing the air to be switched on by means of a compressor communicating with a heating means.
  • the compressor is likely to be driven by a gas turbine group whose exhaust gas is fed to a heat exchanger for heating the air flow from the compressor before its introduction into the distribution box.
  • the compressor may be composed of several compression units, and the group may also consist of several gas turbine units.
  • the subject of the invention is also a sheet of paper, especially a high-bulk paper manufactured according to the high-vacuum squeezing method.
  • the installation corresponding to the first embodiment for the production of absorbent paper with a basis weight of between 12 and 80 g / m 2 comprises in its wet part a section for forming the sheet which can be of any type known to man. of career.
  • it comprises a double fabric 11 and 12 between the convergent interval from which a jet of dough is injected from a headbox 13. After draining bringing the sheet to a dryness of 8 to 25%, this last is driven to a means 15 which ensures its transfer to a permeable canvas.
  • This fabric can be simple or "marker" type according to the manufacturing process that is implemented.
  • the wet sheet is conveyed to the dewatering device 16 from which it leaves freed, for the most part, its water.
  • the dryness rate of the sheet is then between 25 and 75%.
  • the fabric then drives it to a drying cylinder 18 provided with drying hoods of the type known as Yankee on which it is applied by means of a suitable adhesive.
  • the sheet passes under the drying hoods and is peeled off by means of a doctor blade so as to crepe it, as is well known.
  • the wiper device 16 consists of a rotating cylinder 19 mounted on a horizontal axis.
  • the surface of the cylinder is porous with a high opening rate.
  • An internal volume space 20, forming a recovery box is delimited by a fixed cover 21, covering a sector of the cylinder, and the complementary sector thereto. It is in communication via a conduit 22 with a vacuum source. It is also in communication, by the sector of its surface not closed by the cover 21, with one or more boxes 24 of hot air distribution which are arranged outside the cylinder and which have openings in the form of sectors of circle parallel to its wall. These openings are provided with means of equalizing the air flow, such as fins or other equivalent means, so that it approaches the sheet with a uniform speed over the entire surface.
  • the boxes 24 are supplied with hot air by a compressor 26 driven by a motor 27, for example electric.
  • the compressor can be of any suitable type, axial or centrifugal.
  • the air coming from the compressor is heated to the desired temperature by a heating means which in the example shown is a burner 28.
  • the duct 30 connecting the compressor to the burner 28 comprises a bypass 34 provided with a valve 31 controlling the air extraction from the circuit.
  • an opening 33 with variable rate air introduction means 32 makes it possible to compensate the air extracted by the opening 34, and to form a mixture with the residual compressed air, coming from the duct 30, before reheating thereof by the burner 28.
  • the quantities of fresh air and extracted air can be controlled by an appropriate control member according to the humidity rate of the air inside the chambers 24 Similarly a control loop controls the flow of fuel to the burner 28 as a function of the temperature of the air at the distribution boxes 24.
  • the duct 22 is connected to a separating apparatus 23 of the cyclone or other type so that water drops suspended in the air can be removed from the circuit.
  • This separator may be external to the wiper device as shown. However, it is also within the scope of the invention to achieve the separation water / air at the outlet of the air, immediately downstream of the wet sheet of paper, for example by means of baffles, provided with gutters, disposed across the flow in the input area of the enclosure 20. This embodiment is not shown. Water collected in the separator is pumped to atmospheric pressure. The dehumidified air leaving the separator is led to the inlet of the compressor 26 to be compressed again at a pressure slightly above atmospheric pressure, and used for spinning.
  • the dewatering device operates as follows: the wet sheet on the fabric 17 is driven around the cylinder 19 and passes under the hot air outlet nozzles of the caissons 24.
  • the strong depression prevailing in the enclosure generated by the suction of the compressor 26 and set to a value between 100 and 500 millibars, then forces the flow of air from the boxes to thus pass through the sheet at a high speed. This speed is preferably between 5 and 50 m / s.
  • the water is extracted from the sheet partly by evaporation, partly in the form of aerosols.
  • the separator was disposed at a distance from the well 20 selected so that water suspended in liquid air settles at its level before it evaporates into the air stream.
  • the saturated air, extracted under vacuum from the separator is compressed by the compressor at a pressure slightly above atmospheric pressure.
  • the temperature of the air at the outlet of the heater is set between 100 ° C. and 500 ° C., and its humid temperature is maintained between 50 ° C. and 90 ° C. by appropriately adjusting the quantity of air extracted from the heating circuit. and that of fresh air brought in 33.
  • each circuit comprising: a distribution box, a recovery box with its suction slot, a compression means and a means for reheating the air reintroduced into the distribution box.
  • the purpose is to allow the adjustment of the thermodynamic conditions of the air, in particular its wet temperature, by adjusting the individual fresh air introduction means to each loop.
  • the spinning fabric 17 which can be marking conveys the wet sheet. through a set of two fixed boxes 120 and 124: a sucking suction chamber 120 side spin screen which determines the suction surface through which the leaf is drained, and a box 124 hot air distribution located on the side of the wet sheet.
  • the two boxes are arranged at a short distance from each other.
  • the fabric 17 is guided in the gap thus formed between the two boxes so that the wet sheet is on the side of the box through which the hot air is brought.
  • the fabric is itself supported by rollers 121, for example, or slides on a plate provided with slots.
  • the air is brought to a speed of 5 to 50 m / s because of the depression prevailing in the casing 124, and passes successively through the wet sheet and the porous fabric from which it extracts the desired amount of moisture.
  • the drive of the compressor 26 is provided by a gas turbine unit 126.
  • a gas turbine unit 126 This comprises, in a manner known per se, a compressor 126 C whose rotor shaft is driven by a turbine 126 T placed in motion by the gases from a combustion chamber itself supplied with combustion air by the compressor.
  • the turbine also drives a shaft connected by a coupling to that of the compressor 26.
  • the gases from the turbine are at a sufficient temperature, of the order of 500 ° C, to serve as a heat source in the present spin device .
  • the means for heating the air coming from the compressor 26 is constituted by a heat exchanger 128.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the invention in which the path of the wet sheet is arranged between the high vacuum dewatering device 16 and the Yankee drying cylinder, at least a conventional through air type dryer 140 comprising a cylinder 142 rotatably mounted about a horizontal axis. Its wall is porous and supports the fabric 17. Air heated by a burner 146 is driven through the wet sheet applied to the fabric 17, by means of a circulation fan 144. In the feed circuit air dryer, there is provided a burner as is known.
  • the wet paper sheet is transferred from the forming fabric to the fabric 17, its dryness level is then between 8 and 30% approximately. It undergoes a high-vacuum squeezing through the device 16 of the invention from which it results with a degree of dryness of between 20 and 45%. It then passes into the dryer 140 where it undergoes drying increasing its dryness to a level between 50 and 90%. The sheet is then applied to a Yankee drying cylinder 18 where it is dried to a dryness of the order of 95%. The dried sheet is peeled off the cylinder by means of a crepe squeegee as is known when making a creped product.
  • FIG. 4 is a block diagram that does not represent all the elements necessary for operation in practice, such as in particular the use of additional systems or conveyor cloths.
  • the process was tested on a commercial paper towel sheet, made of cellulose wadding or creped wadding, such as that marketed under the trademark O'KAY. It was moistened by spraying measured quantities of water.
  • the pilot machine comprises a flat support, provided with a vacuum slot, on which moves an air permeable grid.
  • the speed of the gate can be set to a specified setpoint.
  • a heated air nozzle is disposed above the grid at the vacuum gap. The latter communicates with a vacuum source set at 250 mbar.
  • the supply air of the nozzle was at ambient conditions (20 ° C and 5 g of steam per kg of dry air)
  • the air was preheated to 200 ° C and highly humidified.
  • the measured wet temperature was 64 ° C (120 g of steam per kg of dry air).
  • Tests were carried out on a pilot paper machine of small width, comprising a training section with training cloth, a transfer means on a marker-type cloth, an airtraversant drying section which can be bypassed, a drying cylinder Yankee type with a transfer press.
  • a spinning / drying section in accordance with the invention, has been placed at the level of the marker fabric.
  • the entire device corresponded schematically to that of FIG.
  • Tissue paper production tests were carried out on the previous pilot paper machine with marker fabric. For these tests, the products manufactured had substantially all the same basis weight and fiber composition. They were all dried and creped on the yankee to the same dryness, 95%. The dryness at the yankee inlet and the bulk (cm3 / g) of the sheet after creping were measured.
  • Second series of tests (2) The spinning device of the invention alone was used, by adjusting the time and humidity parameters of the air so that the sheet has a dryness at the entry of the Yankee 50 %.
  • the method of the invention makes it possible to better conform the fibers to the geometry of the marker fabric because the fibers are warmer and therefore more flexible than in a vacuum box of the prior art of which the air is at room temperature.
  • the fibers are further dried more vigorously after being shaped by the high vacuum.
  • the structure is stabilized earlier with a lower average humidity.
  • the sheet can thus be bonded to the wall of the Yankee drying cylinder with a lower dryness than in the case of conventional through-air drying, obtaining the same swelling.
  • FIG. 9 shows the drying part of a paper machine, incorporating a conventional through air dryer 101, with a porous-wall rotary cylinder 102 and the air-blast hoods 103.
  • a wire 104 of the marker type, for example, supports the sheet from the forming section, and is driven through the dryer, around the cylinder. 102.
  • the suction slot is open on the side of the web 104 opposite the sheet.
  • the box 105 is in communication with a source of high vacuum, between 100 and 500 mbar.
  • the present return box is in communication, on the suction side, with a hot air distribution box 106.
  • the dry temperature of the The air is between 100 and 500 ° C. Its humid temperature is between 50 and 90 ° C.
  • the humidity level of this air is modulated in the cross direction. Indeed, as has been shown above, the efficiency of the water spinning liquid form of the sheet by the device is even higher than the moisture content carried by the air flow hot through is higher. This property is used to modulate the residual moisture profile of the sheet in the cross direction.
  • the well 106 has been divided into a large number of smaller, adjacent chambers 106 'by means of partition walls disposed across the well 106 at regular intervals.
  • a ramp 107 for steam injection preferably superheated, has been placed inside each box 106 '.
  • Each ramp is supplied with steam from a manifold via a valve 107 'whose opening is controlled according to the set value depending on the desired dryness for the corresponding area of the sheet.

Description

  • L'invention se rapporte à l'essorage d'une feuille de matière cellulosique, en particulier dans le cadre de la fabrication d'ouate de cellulose ou de tissu ouaté, c'est à dire un papier absorbant de relativement faible grammage, généralement crêpé, pour un usage sanitaire ou domestique : papier toilette, serviette, essuie tout ménager, etc. Elle vise en particulier un procédé d'essorage de la feuille de papier, mis en oeuvre après l'étape de formation mais avant le séchage final.
  • Dans les procédés usuels de fabrication de papier, après l'étape de formation de la feuille et un premier égouttage, on procède à un essorage par pressage mécanique avant que la feuille ne soit séchée. Dans le cas de la fabrication d'ouate de cellulose ou de tissu ouaté, un moyen connu consiste à appliquer et à coller avec un adhésif approprié la feuille encore humide sur un cylindre, désigné communément par le terme yankee, équipé d'une hotte de séchage.
  • On connaît un procédé d'essorage et de séchage par soufflage d'air chaud au travers de la feuille supportée par une toile perméable elle-même entraînée sur un support perméable. Celui-ci est constitué par la paroi poreuse d'un tambour rotatif. Un flux d'air chaud à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique est guidé depuis l'intérieur du tambour vers la surface de la feuille, et la traverse. Une enceinte, ouverte sur la face opposée de la feuille et en légère dépression, recueille l'air saturé d'humidité qui est évacué par un ventilateur d'aspiration. Selon le brevet US 3303576, on amène ainsi une feuille initialement à 20 % de siccité et de grammage en fibres de 20 g/m2, jusqu'à une siccité de 50 %, au moyen d'un flux d'air chaud à 250°C, un débit d'environ 2 à 3 Nm3/sec.m2 (30-45lbs/ min.ft2) et une pression dans l'enceinte d'alimentation d'environ 5 à 15 cm de colonne d'eau au-dessus de la pression ambiante. On élève la siccité à 80 % avec un deuxième sécheur à air traversant. Selon le brevet, avec ce dispositif on obtient un séchage uniforme sur toute la largeur de la feuille sans endommager les fibres. L'efficacité d'un tel système de séchage résulte en partie de l'évaporation due au contact entre les fibres humides entrant dans le sécheur et l'air de séchage, et aussi de l'effet d'entraînement de l'eau sous sa forme liquide, produit par le flux d'air. Par la suite, ce type de séchoir à un ou plusieurs cylindres est désigné par l'expression du type à air traversant
  • Si le séchage par évaporation est fonction du volume de l'air et de ses températures sèche et humide, l'entraînement des particules liquides résulte de sa vitesse. On a, dans le brevet US 3447247, proposé un dispositif de séchage dans lequel l'air de séchage est projeté à grande vitesse sur la feuille sous la forme d'une pluralité de jets à grande vitesse et faible diamètre. Ainsi, cet air, au lieu de traverser la matière fibreuse en empruntant uniquement les zones de plus faible résistance - c'est ce qui se produirait si la différence de pression était faible - est forcé au travers de la feuille sur toute sa surface. Il en résulte un séchage plus uniforme. En outre, la vitesse élevée des jets limite les fuites latérales et rend les joints d'étanchéité moins nécessaires. En raison de l'efficacité d'un tel système, on peut éliminer les autres sécheurs et/ou presses utilisés en association avec les sécheurs à air chaud. Selon la technique exposée dans ce brevet, on produit des jets d'air à une vitesse de 40 m/s. Cette vitesse est largement supérieure à celle engendrée dans les sécheurs du type à air traversant conventionnels. Toutefois, on observe que la dépression au niveau de la caisse d'aspiration est maintenue à une faible valeur, 30 cm de colonne d'eau ou moins.
  • Un mode de séchage à air à grande vélocité, jusqu'à 100 m/s, et aspiration sur la toile support est également décrit dans l'article "Das Papier" ; vol. 29, n° 10a, 1975 Darmstadt pages V 127-V133; R.H. Crotogino "Weiterentwicklung das Trockenpartie ; Prallström-und durchlufttrochknung".
  • Bien que ce type de séchage ait été proposé il y a de nombreuses années, il n'a apparemment pas connu de débouché industriel, sans doute en raison de la difficulté à maîtriser les jets d'air à haute énergie, perturbant la structure de la feuille de papier et l'étanchéité du système.
  • L'invention propose un essorage à la fois par entraînement de l'eau à l'état liquide et par évaporation résultant du passage d'un flux d'air chaud très important au travers de la feuille humide convoyée par une toile perméable. Le procédé est caractérisé en ce que le flux d'air traversant est engendré par un haut vide, compris entre 100 et 500 millibars et, créé sous la toile en défilement au travers d'une surface fixe, en même temps que l'air chaud est amené sur la surface libre de la feuille. La vitesse de l'air est comprise entre 5 et 50 m/s.
  • L'utilisation d'un vide relativement élevé a pour objet de créer un flux d'air au travers de la structure poreuse de la feuille, à une vitesse suffisante pour entraîner par viscosité l'eau libre à la surface des fibres et l'extraire de la feuille sous forme d'aérosols. Ainsi l'utilisation de l'air chaud pour alimenter le flux d'air traversant a un double objet :
    • Réchauffer par échange thermique l'eau libre à la surface des fibres, dans le but de réduire sa viscosité et, par conséquent, les forces de liaison tensioactive avec les fibres. Il s'ensuit une augmentation considérable du débit d'eau extrait mécaniquement hors de la feuille par rapport à un moyen d'extraction sans chauffage de l'air.
    • Provoquer une évaporation d'eau par échange thermique avec les fibres humides.
  • Par rapport à la solution de l'art antérieur qui consiste à projeter des jets d'air chaud à la surface de la feuille, on peut réaliser une installation de mise en oeuvre du procédé beaucoup plus simple et économique. Les moyens d'étanchéité, par exemple, sont réduits à des joints périphériques, et il n'est pas nécessaire d'en prévoir au niveau de la feuille de papier ce qui impliquerait de disposer cette dernière entre deux toiles pour la protéger. Les moyens de guidage de l'air, ménagés dans le caisson d'alimentation, répartissent le flux le plus uniformément possible à la surface de la feuille contrairement à l'art antérieur où il s'agit de concentrer des jets d'air sur de petites surfaces. Certes, dans ce dernier cas, l'efficacité des jets n'est pas influencée par l'éventuelle hétérogénéité de la répartition des fibres dans la feuille mais leur action n'est pas uniforme sur toute la surface. Enfin le vide permet d'augmenter le potentiel d'essorage pour une masse d'air à la même enthalpie.
  • Le procédé de l'invention permet d'élever le taux de siccité de la feuille humide quittant la section de formation à partir de valeurs de l'ordre de 8 à 25 % jusqu'à des valeurs comprises entre 20 % et 75 %. Dans la présente description, la siccité correspond au poids des fibres absolument sèches rapporté à celui des fibres humides.
  • Le taux final de siccité dépend du temps de séjour de la feuille dans le flux d'air chaud traversant. Ce temps de séjour peut varier de 1/1000 seconde à 3/10 seconde pour des valeurs données de l'intensité du flux d'air traversant et de sa température.
  • La valeur finale de la siccité dépend également, pour un temps de séjour fixé dans les limites ci-dessus, de la siccité initiale de la feuille, de la géométrie de la surface traversée par l'air, du débit de l'air traversant qui peut être compris entre 5 et 50 Nm3/m2.s selon la porosité de la feuille et le niveau de vide, et également de ses températures sèche et humide.
  • Ainsi conformément à une autre caractéristique du procédé, l'air est à une température sèche comprise entre 100 et 500°C.
  • Conformément à une autre caractéristique du procédé, l'air est humide; et sa température humide est comprise entre 50 et 90 °C.
  • Conformément à une autre caractéristique du procédé, l'air circule en circuit fermé, et, après avoir traversé la dite feuille, il est successivement :
    • collecté par un caisson de reprise maintenu sous une dépression de 100 à 500 mbars,
    • conduit vers un séparateur air/eau pour que soit éliminée l'eau en suspension,
    • comprimé à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique,
    • réchauffé à une température comprise entre 100°C et 500°C,
    • amené à traverser de nouveau la feuille.
  • Conformément à une autre caractéristique du procédé, une partie de l'air comprimé est évacuée, et une quantité correspondante est introduite dans le circuit, afin de maintenir l'air d'essorage à une température humide comprise entre 50 et 90°C.
  • Conformément à une autre caractéristique, la feuille est traversée par au moins un deuxième flux d'air chaud en aval du premier, dont la température humide est différente, de préférence inférieure. Ce fractionnement dans le sens machine du flux d'air chaud traversant permet d'optimiser les paramètres thermodynamiques du flux d'air en fonction de l'évolution de la siccité de la feuille. Notamment lorsque la siccité dépasse 40 %, la quantité d'humidité dans l'air peut être plus faible.
  • Conformément à un autre caractéristique de l'invention, dans un procédé de fabrication d'une feuille de papier, on augmente la siccité de la feuille après égouttage jusqu'à une valeur comprise entre environ 35 et environ 75 % de préférence entre environ 35 et environ 50 % par le moyen d'essorage sous haut vide de l'invention puis on sèche la feuille au moyen d'un cylindre de type yankee jusqu'à une siccité de l'ordre de 95 %.
  • Selon ce procédé, on remplace le pressage mécanique de la feuille, supportée par un feutre dans une machine conventionnelle, par l'essorage selon l'invention tout en paramétrant ce dernier de façon à obtenir le même degré de siccité. Grâce à cette caractéristique du procédé, on obtient une feuille de papier présentant un bouffant plus élevé que dans le cas d'une machine conventionnelle, tout en conservant intactes les performances de vitesse et, donc de capacité de la machine puisque le niveau de siccité de la feuille entrant au yankee est inchangé.
  • Conformément à une autre caractéristique de l'invention, dans une installation de fabrication de papier, on procède, après égouttage, à l'essorage sous haut vide de l'invention jusqu'à une siccité comprise entre environ 35 et environ 75%, la toile de convoyage étant alors une toile du type "marqueuse". La feuille est ensuite séchée sur un cylindre de type yankee.
  • Par toile "marqueuse", on comprend une toile comportant une structure de tissage avec des zones de forte porosité et des zones de faible porosité disposées suivant une définition géométrique déterminée de telle sorte qu'elle induise dans la feuille une structure hétérogène comportant des zones de compactage différent par l'effet même de l'essorage par air traversant de l'invention.
  • La siccité de la feuille, après essorage, est choisie entre 35 et 75 %, selon les qualités désirées pour le bouffant mais aussi pour la résistance de la feuille. On constate, de façon surprenante, que dans le cas de la fabrication de papier haut-bouffant avec toile marqueuse, où la feuille est imprimée sur la toile, on obtient un effet de marquage important qui augmente le volume de la feuille dans les zones les plus poreuses, en raison sans doute du haut vide régnant sous la toile. Il est également constaté de façon surprenante que le vide n'a pas de conséquence néfaste sur l'aspect et la formation de la nappe qui est conservée intacte alors que le risque d'éclatement est a priori élevé.
  • Conformément à une autre caractéristique de l'invention, dans une installation de fabrication de papier, on procède, après égouttage, à l'essorage sous haut vide de l'invention jusqu'à une siccité comprise entre environ 20 et environ 45% , la toile de convoyage étant alors une toile du type "marqueuse". On sèche la feuille ensuite sur cette même toile au moyen d'un sécheur du type à air traversant de l'art antérieur jusqu'à une siccité comprise entre environ 50 et environ 90 % et enfin au moyen.d'un cylindre yankee avec une racle de crêpage jusqu'à une siccité de l'ordre de 95 %.
  • Conformément à une autre caractéristique de l'invention on augmente la siccité de la feuille après égouttage d'une valeur comprise entre environ 8 et environ 30 % jusqu'à une valeur comprise entre environ 20 et environ 45 %, par ladite méthode d'essorage, la toile de convoyage étant alors une toile du type "marqueuse" et en ce que l'on sèche ensuite sur cette même toile par au moins un dispositif de séchage du type à air traversant jusqu'à une siccité de l'ordre de 95 %.
  • Conformément à une autre caractéristique de l'invention au moins une partie de l'air alimentant la caisse de distribution est extraite dudit dispositif de séchage du type à air traversant.
  • Conformément à une autre caractéristique de l'invention au moins une partie de l'air alimentant la caisse de distribution est extraite des hottes de séchage du dispositif de séchage à cylindre yankee.
  • Conformément à une autre caractéristique du procédé de fabrication d'une feuille de papier mettant en oeuvre un moyen d'essorage selon l'invention, on injecte des quantités dosées de vapeur d'eau dans le flux d'air chaud avant son passage au travers de la feuille, particulièrement dans la première des zones d'essorage dans le sens d'avancement de la feuille lorsque le procédé d'essorage comporte plusieurs zones. Cette injection est modulée de façon à faire varier le taux d'humidité de l'air le long du sens travers de la feuille, l'objectif étant d'extraire des quantités d'eau différentes en travers de la feuille. On contrôle ainsi avec précision le profil d'humidité de la feuille après séchage et sa qualité.
  • L'invention a également pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé. Le dispositif est défini conformément aux caractéristiques de la revendication 16. Notamment, le dispositif comprend également un séparateur air/eau permettant la mise en circuit de l'air au moyen d'un compresseur communiquant avec un moyen de chauffage.
  • En particulier le procédé permet la réalisation d'une installation à énergie totale. Ainsi, dans ce cas, le compresseur est susceptible d'être entraîné par un groupe à turbine à gaz dont les gaz d'échappement sont acheminés vers un échangeur de chaleur destiné à réchauffer le flux d'air issu du compresseur avant son introduction dans le caisson de distribution. Le compresseur peut être composé de plusieurs unités de compression de même le groupe peut être aussi constitué de plusieurs unités à turbine à gaz.
  • L'invention a également pour objet une feuille de papier, notamment à haut bouffant fabriquée selon le procédé d'essorage sous haut vide
  • D'autres caractéristiques et avantages du procédé apparaîtront à la lecture de la description de modes de réalisation non limitatifs de l'invention, avec en annexe les dessins sur lesquels,
    • la figure 1 représente une installation conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation avec un cylindre rotatif aspirant,
    • la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation avec un caisson fixe aspirant,
    • la figure 3 représente un troisième mode de réalisation de l'invention, à énergie totale,
    • la figure 4 représente un quatrième mode de réalisation de l'invention, combiné essorage sous haut vide et séchage traversant conventionnel,
    • les figures 5 à 8 représentent des graphiques résumant des essais réalisés sur machines pilotes,
    • la figure 9 représente un cinquième mode de réalisation de l'invention comportant une injection de vapeur formant correction de profil d'humidité de la feuille.
  • L'installation correspondant au premier mode de réalisation pour la fabrication de papier absorbant de grammage compris entre 12 et 80 g/m2, comporte en sa partie humide une section de formation de la feuille qui peut être de tout type connu de l'homme du métier. Dans l'exemple représenté, elle comprend une double toile 11 et 12 entre l'intervalle convergent desquelles un jet de pâte est injecté depuis une caisse de tête 13. Après égouttage amenant la feuille à un taux de siccité de 8 à 25 %, cette dernière est entraînée vers un moyen 15 qui assure son transfert sur une toile 17 perméable. Cette toile peut être simple ou du type "marqueuse" selon le procédé de fabrication que l'on met en oeuvre. La feuille humide est convoyée vers le dispositif d'essorage 16 dont elle ressort débarrassée, en majeure partie, de son eau. Le taux de siccité de la feuille est alors compris entre 25 et 75 %. La toile l'entraîne ensuite vers un cylindre de séchage 18 pourvu de hottes de séchage de type connu sous le nom de yankee sur lequel elle est appliquée au moyen d'un adhésif approprié. Dans sa rotation, la feuille passe sous les hottes de séchage puis est décollée au moyen d'une racle de façon à la crêper, comme cela est bien connu.
  • Le dispositif d'essorage 16 est constitué d'un cylindre rotatif 19 monté sur un axe horizontal. La surface du cylindre est poreuse avec un taux d'ouverture élevé. Un espace volumique intérieur 20, formant caisson de reprise, est délimité par un cache fixe 21, recouvrant un secteur du cylindre, et le secteur complémentaire à celui-ci. Il est en communication par l'intermédiaire d'un conduit 22 avec une source de vide. Il est également en communication, par le secteur de sa surface non obturé par le cache 21, avec un ou plusieurs caissons 24 de distribution d'air chaud qui sont disposés à l'extérieur du cylindre et qui comportent des ouvertures en forme de secteurs de cercle parallèles à sa paroi. Ces ouvertures sont pourvues de moyens d'égalisation du flux d'air, tels que des ailettes ou autres moyens équivalents, de façon que celui aborde la feuille avec une vitesse uniforme sur toute la surface. Les caissons 24 sont alimentés en air chaud par un compresseur 26 entraîné par un moteur 27, par exemple électrique. Le compresseur peut être de tout type approprié, axial ou centrifuge. L'air venant du compresseur est chauffé à la température désirée par un moyen de chauffage qui dans l'exemple représenté est un brûleur 28. Le conduit 30 reliant le compresseur au brûleur 28 comprend une dérivation 34 pourvue d'une vanne 31 commandant l'extraction d'air du circuit. Par ailleurs, une ouverture 33 avec un moyen d'introduction d'air à régime variable 32 permet de compenser l'air extrait par l'ouverture 34, et de constituer un mélange avec l'air comprimé résiduel, en provenance du conduit 30, avant réchauffage de celui-ci par le brûleur 28. Les quantités d'air neuf et d'air extrait peuvent être commandées par un organe de contrôle approprié en fonction du taux d'humidité de l'air régnant à l'intérieur des caissons 24. De même une boucle de régulation commande le débit du combustible au brûleur 28 en fonction de la température de l'air au niveau des caissons de distribution 24. Le conduit 22 est raccordé à un appareil séparateur 23 du type cyclone ou autre de façon que les gouttes d'eau en suspension dans l'air puissent être évacuées du circuit. Ce séparateur peut être externe au dispositif d'essorage ainsi que cela est représenté. Toutefois, il entre également dans le cadre de l'invention de réaliser la séparation eau/air au niveau de la sortie de l'air, immédiatement en aval de la feuille humide de papier, par exemple au moyen de chicanes, pourvues de gouttières, disposées en travers du flux dans la zone d'entrée de l'enceinte 20. Ce mode de réalisation n'est pas représenté. L'eau recueillie dans le séparateur est pompée jusqu'à la pression atmosphérique. L'air déshumidifié sortant du séparateur est conduit à l'entrée du compresseur 26 pour être comprimé de nouveau à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, et utilisé pour l'essorage.
  • Le dispositif d'essorage fonctionne de la façon suivante : la feuille humide sur la toile 17 est entraînée autour du cylindre 19 et passe sous les buses de sortie d'air chaud des caissons 24. La forte dépression régnant dans l'enceinte, générée par l'aspiration du compresseur 26 et réglée à une valeur comprise entre 100 et 500 millibars, force alors le flux d'air issu des caissons à traverser ainsi la feuille à une vitesse élevée. Cette vitesse est de préférence comprise entre 5 et 50 m/s. L'eau est extraite de la feuille en partie par évaporation, en partie sous forme d'aérosols. On a disposé le séparateur à une distance du caisson 20 choisie de façon que l'eau en suspension dans l'air sous forme liquide se dépose à son niveau avant qu'elle ne s'évapore dans le flux d'air. L'air saturé, extrait sous vide du séparateur, est comprimé par le compresseur à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique.
  • On règle la température de l'air en sortie du réchauffeur entre 100°C et 500°C, et on maintient sa température humide entre 50°C et 90°C en réglant de façon appropriée la quantité d'air extraite du circuit en 34 et celle d'air neuf apporté en 33.
  • La disposition illustrée par le schéma de la figure 1 n'est pas la seule possible. En particulier, la partie aspirante du cylindre et le caisson d'amenée d'air chaud peuvent être placés en partie haute du cylindre.
  • Dans ce cas, la toile d'essorage perméable qui est unique entre la section de formation et l'application sur le yankee, décrira une autre trajectoire que celle illustrée. Toutefois cette disposition ne change rien au principe de ce mode de réalisation.
  • Il entre également dans le cadre de l'invention de prévoir plusieurs, au moins deux, circuits fermés pour l'air d'essorage permettant l'essorage de zones successives, chaque circuit comprenant : un caisson de distribution, un caisson de reprise avec sa fente d'aspiration, un moyen de compression et un moyen de réchauffage de l'air réintroduit dans le caisson de distribution. Le but est de permettre le réglage des conditions thermodynamiques de l'air, en particulier de sa température humide, en réglant les moyens d'introduction d'air neuf individuels à chaque boucle. Dans la ou les premières zones où s'effectue l'essorage essentiellement par extraction d'eau liquide, jusqu'à 20-35 %, on prévoit d'incorporer un séparateur air/eau entre les caissons de reprise et le compresseur
  • Dans le deuxième mode de réalisation illustré sur le schéma de la figure 2 (les éléments qui n'ont pas été modifiés par rapport à la figure 1 portent la même référence), la toile d'essorage 17 qui peut être marqueuse convoie la feuille humide au travers d'un ensemble de deux caissons fixes 120 et 124 : un caisson de reprise aspirant 120 côté toile d'essorage qui détermine la surface d'aspiration au travers de laquelle la Veuille est essorée, et un caisson 124 de distribution d'air chaud placé du côté de la feuille humide.
  • Les deux caissons sont disposés à faible distance l'un de l'autre. La toile 17 est guidée dans l'intervalle ainsi formé entre les deux caissons de telle sorte que la feuille humide soit du coté du caisson par lequel l'air chaud est amené. La toile est elle-même supportée par des rouleaux 121, par exemple, ou bien glisse sur une plaque munie de fentes. Comme dans l'exemple de la figure 1, l'air est porté à une vitesse de 5 à 50 m/s en raison de la dépression régnant dans le caisson 124, et traverse successivement la feuille humide et la toile poreuse dont elle extrait la quantité souhaitée d'humidité.
  • Là encore, la disposition illustrée sur le schéma de la figure 2 n'est pas la seule possible. Ainsi les deux caissons peuvent être inversés, avec le caisson de reprise disposé au-dessous de la toile d'essorage qui décrira alors une autre trajectoire que celle illustrée mais sans rien changer au principe de ce mode de réalisation. On note que la toile d'essorage reste unique entre la partie humide de formation de la feuille et la partie de séchage sur le cylindre sécheur.
  • On a représenté sur la figure 3 un mode de réalisation à énergie totale. Comme précédemment, les éléments de l'installation communs aux divers modes de réalisation portent les mêmes références. Dans cette installation, l'entraînement du compresseur 26 est assuré par un groupe à turbine à gaz 126. Celui-ci comprend, de façon connue en soi, un compresseur 126 C dont l'arbre du rotor est entraîné par une turbine 126 T mise en mouvement par les gaz issus d'une chambre de combustion alimentée elle-même en air de combustion par le compresseur. La turbine entraîne également un arbre relié par un accouplement à celui du compresseur 26. Les gaz issus de la turbine sont à une température suffisante, de l'ordre de 500°C, pour servir de source de chaleur dans le présent dispositif d'essorage. Dans ce but, le moyen de réchauffage de l'air provenant du compresseur 26 est constitué par un échangeur de chaleur 128. Il est relié, d'un coté, par un conduit 127 aux gaz chauds venant de la turbine 126, et, de l'autre, par un conduit 130 à la sortie d'air du compresseur 26. On prévoit une conduite 129 de dérivation de l'échangeur pour l'air. Deux registres 132 et 133, commandés par une boucle de régulation de la température de l'air à l'intérieur du caisson 124 de distribution d'air, contrôlent le débit de l'air traversant effectivement l'échangeur. Un brûleur d'appoint non représenté peut être disposé dans la conduite d'admission du caisson 124 en aval de l'échangeur 128. L'alimentation de ce brûleur est commandée en cascade avec les registres 132, 133 par le même régulateur de température.
  • Au lieu de réchauffer l'air issu du compresseur au moyen d'un échangeur de chaleur, il entre également dans le cadre de l'invention de prévoir le mélange d'au moins une partie des gaz d'échappement de la turbine à gaz avec l'air du compresseur.
  • On a représenté, sur la figure 4, un quatrième mode de réalisation de l'invention où l'on a disposé dans le trajet de la feuille humide, entre le dispositif 16 d'essorage par haut vide et le cylindre sécheur yankee, au moins un séchoir du type à air traversant conventionnel 140 comprenant un cylindre 142 monté à rotation autour d'un axe horizontal. Sa paroi est poreuse et supporte la toile 17. De l'air chauffé par un brûleur 146 est entraîné au travers de la feuille humide appliquée sur la toile 17, au moyen d'un ventilateur de circulation 144. Dans le circuit d'amenée d'air au séchoir, on a prévu un brûleur ainsi que cela est connu.
  • La feuille de papier humide est transférée depuis la toile de formation sur la toile 17, son taux de siccité est alors compris entre 8 et 30 % environ. Elle subit un essorage sous haut vide au travers du dispositif 16 de l'invention dont elle ressort avec un taux de siccité compris entre 20 et 45 %. Elle passe ensuite dans le séchoir 140 où elle subit un séchage augmentant sa siccité jusqu'à un taux compris entre 50 et 90 %. La feuille est ensuite appliquée sur un cylindre sécheur yankee 18 où elle est séchée jusqu'à une siccité de l'ordre de 95 %. La feuille séchée est décollée du cylindre au moyen d'une racle de crêpage comme cela est connu lorsqu'on fabrique un produit crêpé.
  • Il est à noter que le schéma de la figure 4 est un schéma de principe qui ne représente pas la totalité des éléments nécessaires au fonctionnement dans la pratique, tels que notamment l'utilisation de systèmes ou de toiles de convoyage additionnels.
  • Il entre également dans le cadre de l'invention de combiner l'essorage sous haut vide de l'invention avec exclusivement un séchage du type à air traversant conventionnel.
  • On a réalisé des essais sur une machine pilote pour mettre en évidence l'influence des différents paramètres sur l'efficacité de l'essorage et du séchage
    • 1 - Influence de la siccité initiale.
  • On a testé le procédé sur une feuille de papier essuie-tout du commerce, réalisé en ouate de cellulose ou tissu ouaté crêpé, tel que celui commercialisé sous la marque O'KAY. On l'a humidifiée en pulvérisant des quantités mesurées d'eau.
  • La machine pilote comprend un support plan, pourvu d'une fente à vide, sur lequel se déplace une grille perméable à l'air. La vitesse de la grille peut être réglée à une valeur de consigne déterminée. Une buse alimentée en air pouvant être chauffé est disposée au-dessus de la grille, au niveau de la fente à vide. Cette dernière communique avec une source de vide réglée à 250 mbars.
  • On a réalisé 4 séries d'essais en faisant varier le taux de siccité initial de la feuille. Pour les 4 séries, on a fixé la température de l'air issu de la buse, et la durée du séchage auquel les échantillons étaient soumis, (en réglant la vitesse de déplacement de la grille au-dessus de la fente à vide).
  • Ces valeurs étaient les suivantes :
    numéro de la série d'essais 1 2 3 4
    température de l'air (°C) ambiant 150 150 150
    temps de séchage (sec.) 9/100 4.5/100 6/100 9/100
  • On a relevé pour plusieurs valeurs de siccité initiale, la valeur de la siccité atteinte par les échantillons. On a reporté sur un graphique, figure 5, ces valeurs.
  • On constate que, si l'air est à la température ambiante, courbe (1), le taux de siccité atteint ne dépasse pas 45 % qu'elle que soit la siccité initiale. Pour un même temps de séchage (9/100 sec.), l'air chaud permet d'assurer une siccité comprise entre 65 et 75 %, courbe (4).
    • II - Influence du temps de séchage.
  • On a réalisé deux nouvelles séries d'essais sur des échantillons de papier tissue de grammage 17,6 g/m2 et de même taux initial de siccité. La source de vide était réglée à 340 mbars.
  • Pour la première série (1), l'air d'alimentation de la buse était aux conditions de l'ambiance (20 °C et 5 g de vapeur d'eau par kg d'air sec)
  • Pour la deuxième série (2), l'air était préchauffé à 200 °C et fortement humidifié. La température humide mesurée était de 64 °C (120 g de vapeur d'eau par kg d'air sec).
  • On a mesuré la siccité atteinte par les échantillons pour des valeurs croissantes du temps de séchage auquel ils étaient soumis. La figure 6 reproduit le graphe obtenu. On constate qu'à température ambiante, courbe (1), il n'est pas possible de dépasser 40-45 % de siccité, même si le temps est long. En revanche, l'air chaud humide, courbe (2), permet de dépasser très rapidement cette valeur. On constate également que la vitesse d'essorage est toujours supérieure. Cela ressort très nettement des courbes (1') et (2') respectivement, représentant en échelle logarithmique la vitesse d'essorage en kg d'eau extraite par heure et par m2 en relation avec la siccité de la feuille.
  • Comparativement, un séchage par soufflage d'air traversant conventionnel (dit du type à air traversant), présentant les caractéristiques suivantes:
    • vitesse de toile, 760m/min.
    • température sèche de l'air, 200 °C
    • cylindre de 3,60m de diamètre, ouvert sur 270°
    amène la feuille à 65 % de siccité en 67/100 sec. Le temps de séchage du sécheur selon l'invention est donc de 7 à 8 fois plus court, pour un vide 5 à 10 fois plus fort. III - Incidence de la quantité d'humidité dans l'air traversant sur la capacité d'essorage d'une feuille très humide.
  • On a procédé à des essais sur une machine à papier pilote de faible laize, comprenant une section de formation avec toile de formation, un moyen de transfert sur une toile de type marqueuse, une section de séchage par airtraversant pouvant être bipassée, un cylindre sécheur de type yankee avec une presse de transfert. Pour les besoins de ces essais, on a disposé une section d'essorage/ séchage, conforme à l'invention, au niveau de la toile marqueuse. L'ensemble du dispositif correspondait schématiquement à celui de la figure 4.
  • On a procédé à trois séries d'essais. Les paramètres opératoires étaient les suivants :
    série 1 série 2 série 3
    grammage de la feuille (g/m2) 21 22 22
    dépression (mbars) 350/400 350/400 350/400
    flux massique d'air (kg/m2s) 19/20 19/20 19/20
    température sèche de l'air(°C) ambiante 180/200 180/200
    température humide de l'air (°C)
    au soufflage 13 65 70
    à l'aspiration 13 52 56
  • On a reporté dans un repère orthonormé, pour plusieurs valeurs de temps de séchage, les valeurs de siccité correspondantes de la feuille. Après lissage des valeurs, on obtient les courbes (1), (2), (3) de la figure 7, correspondant aux séries 1, 2 et 3.
  • On constate que la vitesse d'essorage, correspondant à la pente des courbes, dans la zone comprise entre 15 et 35% de siccité où l'essorage s'effectue essentiellement par entraînement d'eau liquide, augmente avec la quantité de vapeur contenue dans l'air.
  • Exprimée en kg d'eau extraite par heure et par m2, la vitesse d'essorage moyenne dans la zone indiquée a été
    série 1 série 2 série 3
    vitesse d'essorage (kg/hr/m2) 3980 6100 7600
    • IV - Incidence du procédé de l'invention sur le bouffant de la feuille.
  • On a procédé à des essais de production de papier tissue sur la machine à papier pilote précédente avec toile marqueuse. Pour ces essais, les produits fabriqués avaient sensiblement tous le même grammage et une même composition de fibres. Ils ont tous été séchés et crêpés sur le yankee à une même siccité, 95 %. On a mesuré la siccité à l'entrée du yankee ainsi que le bouffant (cm3/g) de la feuille après crêpage.
  • Première série d'essais (1) : On a utilisé le dispositif d'essorage, sans chauffer l'air, comme une boite à vide conventionnelle associée à une toile marqueuse d'une installation de séchage par air traversant.
  • Deuxième série d'essais (2) : On a utilisé le dispositif d'essorage de l'invention seul, en réglant les paramètres temps et humidité de l'air de façon que la feuille ait une siccité à l'entrée du yankee de 50 %.
  • Troisième série d'essais (3) : On a combiné l'essorage de l'invention avec boite à vide alimentée en air chaud et humide et un séchage par air traversant conventionnel.
  • Sur la figure 8, on a reporté la valeur du bouffant de la feuille obtenue pour les trois séries (1,2,3). On obtient trois nuages de points correspondant (1), (2) et (3).
  • On constate que l'on obtient un bouffant compris entre 15 et 17 cm3/g en séchant la feuille, selon le procédé de l'invention appliqué seul (2), à une siccité de 50 % seulement. Dans le procédé du type par soufflage d'air traversant conventionnel (1), il est nécessaire de sécher jusqu'à 60-65 %.
  • En combinant, les deux procédés (3), on observe un accroissement sensible du bouffant de la feuille, entre 19 et 21 cm3/g.
  • Sans être lié par une explication quelconque, le procédé de l'invention permet de mieux conformer les fibres à la géométrie de la toile marqueuse car les fibres sont plus chaudes donc plus souples que dans une boite à vide de l'art antérieur dont l'air est à température ambiante. On sèche en outre plus brutalement les fibres après leur mise en forme par le haut vide. Ainsi, on stabilise la structure plus tôt avec une humidité moyenne plus faible. On peut donc coller la feuille à la paroi du cylindre sécheur yankee avec une siccité plus faible que dans la cadre d'un séchage à air traversant conventionnel, en obtenant le même gonflant.
  • On décrit ci-après, un autre mode de réalisation de l'invention en relation avec la figure 9. On a représenté sur cette figure, la partie séchage d'une machine à papier, incorporant un séchoir du type à air traversant 101, conventionnel, avec un cylindre rotatif à paroi poreuse 102 et les hottes de soufflage d'air 103. Une toile 104, du type marqueuse par exemple, supporte la feuille issue de la section de formation, et est entraînée à travers le séchoir, autour du cylindre 102.
  • Conformément à l'invention, on a disposé en amont du cylindre 102 un caisson de reprise 105 dont la fente d'aspiration est ouverte sur le coté de la toile 104 opposé à la feuille. Le caisson 105 est en communication avec une source de haut vide, entre 100 et 500 mbars. Contrairement aux installations de l'art antérieur, où la fente aspire l'air ambiant, le présent caisson de reprise est en communication, du côté de l'aspiration, avec un caisson de distribution d'air chaud 106. La température sèche de l'air est comprise entre 100 et 500 °C. Sa température humide est comprise entre 50 et 90 °C.
  • Conformément à une nouvelle caractéristique de l'invention, on module dans le sens travers le taux d'humidité de cet air. En effet, comme on l'a montré plus haut, l'efficacité de l'essorage d'eau sous forme liquide de la feuille par le dispositif est d'autant plus élevée que le taux d'humidité transportée par le flux d'air chaud traversant est plus élevé.
    On profite de cette propriété pour moduler le profil d'humidité résiduelle de la feuille dans le sens travers.
  • Dans ce but, on a divisé le caisson 106 en un grand nombre de caissons plus petits 106', adjacents, au moyen de parois de séparation disposées en travers du caisson 106 à intervalles réguliers. A l'intérieur de chaque caisson 106', on a placé une rampe 107 d'injection de vapeur, de préférence surchauffée. Chaque rampe est alimentée en vapeur depuis un collecteur par l'intermédiaire d'une vanne 107' dont l'ouverture est commandée en fonction de la valeur de consigne dépendant de la siccité souhaitée pour la zone correspondante de la feuille. En mesurant la siccité de la feuille pour chacune de ces zones en aval du séchoir, ou en aval du cylindre yankee qui fait suite au séchoir, et en commandant corrélativement chacune des vannes 107', on peut ainsi corriger le profil de siccité de la feuille en sortie du séchoir ou à la sortie du cylindre yankee qui fait suite au séchoir.

Claims (22)

  1. Procédé d'essorage d'une feuille de matière cellulosique, notamment une feuille de papier humide de grammage à l'état sec compris entre 10 et 80 g/m2 et présentant initialement un taux de siccité compris entre environ 8 et environ 30 % par exemple après égouttage sur la toile de formation (12), consistant à supporter ladite feuille sur une toile perméable (17, 104) et à la faire traverser par au moins un flux d'air chaud à vitesse élevée, caractérisé en ce que le flux d'air est à une vitesse comprise entre 5 et 50 m/s et est engendré par une dépression de 100 à 500 millibars créée sous la toile.
  2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'air est à une température sèche comprise entre 100 °C et 500 °C.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'air est à une température humide comprise entre 50 °C et 90 °C
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit flux d'air circule en circuit fermé, après avoir traversé la dite feuille il est, successivement :
    - collecté par un caisson de reprise (20, 120, 105) maintenu sous une dépression de 100 à 500 mbars,
    - conduit vers un moyen de séparation air/eau (23) pour que soit éliminée l'eau en suspension,
    - comprimé à une pression supérieure à la pression atmosphérique,
    - réchauffé à une température comprise entre 100°C et 500°C,
    - guidé vers la surface de la feuille supportée par la toile perméable (17, 104) en mouvement qu'il traverse.
  5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une partie de l'air comprimé est évacuée vers l'extérieur et une quantité correspondante est introduite dans le circuit, afin de maintenir l'air entrant dans ledit caisson de distribution à une température humide comprise entre 50 et 90°C.
  6. Procédé d'essorage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la feuille est traversée par au moins un deuxième flux d'air chaud en aval du premier, dont la température humide est différente, de préférence inférieure.
  7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que les deux flux d'air font parties de deux circuits fermés distincts, chacun des circuits comprenant les étapes de procédé selon la revendication 4 et au moins le premier circuit comportant un moyen de séparation air/eau.
  8. Procédé de fabrication d'une feuille de papier mettant en oeuvre une méthode d'essorage sous haut vide selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on augmente la siccité de la feuille après égouttage d'une valeur comprise entre environ 8 et environ 30 % jusqu'à une valeur comprise entre environ 35 et environ 75 %, de préférence entre environ 35 et environ 50 % par ladite méthode d'essorage sous haut vide, et en ce qu'on sèche ensuite la feuille au moyen d'un cylindre de type yankee (18) jusqu'à une siccité de l'ordre de 95 %.
  9. Procédé de fabrication d'une feuille de papier mettant en oeuvre une méthode d'essorage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on augmente la siccité de la feuille après égouttage d'une valeur comprise entre environ 8 et environ 30 % jusqu'à une valeur comprise entre environ 35 et environ 75 %, par ladite méthode d'essorage, la toile de convoyage (17) étant alors une toile du type "marqueuse", et en ce que l'on sèche ensuite la feuille sur un cylindre de type yankee (18) jusqu'à une siccité de 95 %.
  10. Procédé de fabrication d'une feuille de papier mettant en oeuvre une méthode d'essorage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on augmente la siccité de la feuille après égouttage d'une valeur comprise entre environ 8 et environ 30 % jusqu'à une valeur comprise entre environ 20 et environ 45 %, par ladite méthode d'essorage, la toile de convoyage (17, 104) étant alors une toile du type "marqueuse" et en ce que l'on sèche ensuite sur cette même toile par au moins un dispositif de séchage du type à air traversant (140, 101) jusqu'à une siccité comprise entre environ 50 et environ 90 % et enfin sur un cylindre yankee (18) associé à une racle de crêpage jusqu'à une siccité de l'ordre de 95 %.
  11. Procédé de fabrication d'une feuille de papier mettant en oeuvre une méthode d'essorage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on augmente la siccité de la feuille après égouttage d'une valeur comprise entre environ 8 et environ 30 % jusqu'à une valeur comprise entre environ 20 et environ 45 %, par ladite méthode d'essorage, la toile de convoyage (17, 104) étant alors une toile du type "marqueuse" et en ce que l'on sèche ensuite sur cette même toile par au moins un dispositif de séchage du type à air traversant (140, 101) jusqu'à une siccité de l'ordre de 95 %.
  12. Procédé de fabrication d'une feuille de papier selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'air alimentant la caisse de distribution est extraite dudit dispositif de séchage du type à air traversant (140, 101).
  13. Procédé de fabrication d'une feuille de papier selon l'une des revendications 8 à 10 caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'air alimentant la caisse de distribution est extraite des hottes de séchage du dispositif de séchage à cylindre yankee (18).
  14. Procédé de fabrication d'une feuille de papier mettant en oeuvre un moyen d'essorage selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'on injecte des quantités dosées de vapeur d'eau dans le flux d'air chaud avant son passage au travers de la feuille notamment modulées dans le sens travers de la feuille afin de faire varier l'humidité du flux d'air chaud avant sa traversée de la feuille
  15. Procédé selon les revendications 7 et 14 caractérisé en ce qu'on injecte la vapeur dans le premier flux.
  16. Dispositif pour l'essorage d'une feuille de papier humide de grammage à l'état sec compris entre 10 et 80 g/m2 et présentant initialement un taux de siccité compris entre environ 8 et environ 30% caractérisé en ce qu'il comprend :
    - une toile perméable mobile (17, 104) avec une face pour supporter une feuille à essorer,
    - un caisson de distribution d'air (24, 124, 106) avec un conduit d'entrée d'air et une ouverture de distribution tournée vers ladite face,
    - un moyen (28, 128) pour chauffer l'air admis dans le conduit d'entrée d'air,
    - un caisson (20, 120, 105) de reprise de l'air issu du caisson de distribution, disposé du côté opposé à ladite face, avec au moins une fente d'aspiration en face de l'ouverture de distribution du caisson de distribution,
    - un moyen pour maintenir le caisson de reprise (20, 120, 105) à une dépression de 100 à 500 mbars de façon à engendrer un flux d'air entre le caisson de distribution d'air et le caisson de reprise à une vitesse comprise entre 5 et 50 m/s lorsque ladite feuille est supportée par ladite toile perméable (17, 104).
  17. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend, en outre :
    - un séparateur air/eau (23) communiquant avec le caisson de reprise,
    - un compresseur d'air (26) communiquant avec le séparateur air/eau,
    - un moyen (2_) de chauffage de l'air communiquant avec le compresseur (26),
    - un conduit mettant en communication le moyen de chauffage avec le caisson de distribution.
    - un moyen d'évacuation d'air (34) communiquant avec le compresseur.
    - un moyen d'introduction d'air (33) communiquant avec le moyen de chauffage.
  18. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend un groupe à turbine à gaz (126), entraînant ledit compresseur (26), et en ce que ledit moyen de chauffage est alimenté par les gaz d'échappement dudit groupe.
  19. Dispositif selon la revendication 17 caractérisé en ce qu'il comprend un groupe à turbine à gaz, entraînant ledit compresseur, et en ce que ledit moyen de chauffage est constitué par un échangeur de chaleur (128) en communication avec les gaz d'échappement dudit groupe d'une part et avec le flux d'air issu dudit compresseur d'autre part.
  20. Dispositif selon l'une des revendications 16 à 19 caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux circuits pour l'air d'essorage avec des caissons de distribution pour des zones successives, au moins le premier circuit alimentant la première zone comportant un dispositif séparateur air/ eau
  21. Dispositif selon l'une des revendications 16 à 20 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (107) d'injection de vapeur disposés à l'intérieur du premier au moins des caissons de distribution.
  22. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le caisson de distribution (106) est compartimenté en une pluralité de caissons (106) disposés dans le sens travers par rapport au sens machine, au moins un des compartiments comprenant un moyen d'injection de vapeur.
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