FR3069254B1 - Machine et procede de fabrication d’une feuille a base de debris de vegetaux avec une unite de pressage sous la forme d’une presse a sabot - Google Patents
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Abstract
Il est décrit une machine de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux tels que du tabac reconstitué ou du thé reconstitué. La machine comprend une unité de pressage (11) extrayant l'eau de la feuille uniquement sous l'effet d'une action de pressage appliquée par l'unité de pressage (11), laquelle est constituée par une presse à sabot. Il est également décrit un procédé de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux comprenant une étape de fourniture d'une telle machine.
Description
Machine et procédé de fabrication d'une feuille à base de débris de végétaux avec une unité de pressage sous la forme d'une presse à sabot
La présente invention concerne une machine de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux tels que du tabac reconstitué ou du thé reconstitué, la machine comprenant un dispositif d'alimentation de type caisse de tête contenant une suspension liquide intégrant des fibres à base desdits débris végétaux, une toile de formation défilante sur laquelle le dispositif d'alimentation répartit uniformément la suspension liquide sur la largeur de la toile de formation comptée perpendiculairement à une direction de défilement de la toile de formation et configurée pour assurer un égouttage de la suspension liquide durant son transfert par la toile de formation jusqu'à l'obtention d'une feuille humide, une unité de pressage dans laquelle la feuille humide préalablement formée sur la toile de formation subit une action de pressage pour extraire une quantité d'eau contenue dans la feuille humide, et une unité de séchage dans laquelle la feuille humide sortant de l'unité de pressage subit une action de séchage. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux, comprenant une étape de fourniture d'une telle machine de fabrication.
Depuis une quarantaine d'années, il existe une problématique liée à la fabrication efficace et sécuritaire de feuilles à base de débris végétaux. La nature des débris végétaux peut varier suivant les domaines d'applications. Par exemple, cela peut concerner les feuilles à base de tabac reconstitué ou bien encore les feuilles à base de thé reconstitué.
Dans le cas particulier du tabac reconstitué, les fabricants de cigarettes valorisent les déchets de tabac générés durant la fabrication des cigarettes, en les réintégrant comme partie du mélange des tabacs constituants la cigarette. Ces déchets de tabac sont principalement composés des tiges de la feuille de tabac qui ne sont pas utilisés après la récolte des feuilles, les feuilles de mauvaise qualité, ou bien encore des poussières de tabac de différentes tailles qui sont générées lors de la découpe des feuilles et lors des différentes étapes de fabrication de la cigarette.
De manière classique, le procédé de recyclage des déchets de tabac comprend essentiellement la fabrication d'une feuille à base de tabac reconstitué. A l'issue de sa fabrication, la feuille de tabac reconstitué subit ensuite une étape d'imprégnation de la feuille, une étape de séchage final de la feuille imprégnée et une étape de déchiquetage, ces étapes étant décrites plus loin.
La fabrication d'une feuille de tabac reconstitué comprend une étape de mise en dispersion des déchets de tabac dans de l'eau, puis une étape d'essorage et de lavage, puis une étape de pressage des déchets pour en extraire un jus de la matrice fibreuse, puis une étape de raffinage des fibres, puis une étape de dilution des fibres dans l'eau à une concentration de l'ordre de 1%. II en résulte la formation d'une suspension liquide intégrant des fibres de tabac recyclé et de l'eau.
La fabrication de la feuille de tabac reconstitué comprend ensuite les étapes suivantes. D'abord, la suspension est distribuée sur une toile de formation en rotation au moyen d'un dispositif d'alimentation couramment appelé « caisse de tête » dans le domaine concerné, qui répartit uniformément la suspension sur toute la largeur de la toile de formation à la vitesse de défilement de cette dernière. La suspension subit alors une étape d'égouttage sur la toile de formation jusqu'à former une feuille continue, de grammage sec de l'ordre de 65 g/m2 à une siccité de l'ordre de 20%. Ensuite, cette feuille préformée sur la toile de formation est transférée vers une unité de pressage afin d'augmenter sa siccité à environ 40%. Puis la feuille ainsi pressée dans l'unité de pressage est transférée dans une unité de séchage où elle subit une étape de séchage, typiquement dans une série de rouleaux sécheurs chauffés à la vapeur jusqu'à atteindre une siccité de l'ordre de 80%.
En sortie de la machine de fabrication de la feuille de tabac reconstitué, l'étape d'imprégnation précédemment évoquée consiste à ré-imprégner la feuille de tabac reconstitué avec les jus précédemment extraits qui auront été préalablement concentrés par évaporation et auxquels différents additifs auront été ajoutés pour personnaliser le produit final. Le grammage final est classiquement de l'ordre de 105 g/m2. En effet, le concept d'utiliser un tabac reconstitué avait été élaboré initialement par les industriels pour un aspect économique en valorisant un déchet non réutilisé au préalable afin de remplacer une partie du tabac neuf, mais par la suite les possibilités d'optimiser la composition de la cigarette par adjonction d'additifs ainsi que la qualité de sa combustion sont venues s'ajouter à l'aspect économique initial comme un outil important utilisable par les fabricants de cigarettes. A la fin du processus, le déchiquetage consiste à découper la feuille finale en lambeaux en vue de leur conditionnement en conteneurs divers, pour des opérations ultérieures d'expédition et de transport.
Une des problématiques que la machine de fabrication d'une feuille de tabac reconstitué doit prendre en compte est qu'en comparaison des techniques connues dans le domaine de la fabrication de feuilles de papier, la résistance de la feuille de tabac reconstitué est nettement inférieure à une feuille de papier de grammage comparable car les caractéristiques mécaniques des matériaux employés (fibres provenant de tiges et de poussières) sont très inférieures aux caractéristiques des fibres de bois présentes dans une feuille de papier. En conséquence, la feuille de tabac reconstitué présente tout au long de son processus de fabrication un risque très élevé de casse et de déstructuration, ce qui rend difficile l'obtention d'un bon rendement de production. Toute rupture de la feuille en cours de fabrication nécessite un arrêt de la production pour la mise en oeuvre d'une opération dite d'embarquement qui implique des pertes de production et financières, au-delà des désagréments techniques et humains évidents. Par conséquent, le lecteur doit comprendre que les problématiques impliquées par le domaine de l'invention sont très spécifiques et nettement plus complexes que celles connues dans le domaine de la fabrication de feuille de papier.
Pour tenter d'améliorer la résistance de la feuille de tabac reconstitué durant son processus de fabrication, il a déjà été imaginé d'incorporer à la solution de fibres de tabac recyclé des fibres de bois non blanchies. Typiquement, il s'agit de fibres de bois résineux qui sont plus résistantes que celles de feuillus. Mais, cette opération n'est effectuée que dans la mesure où elle est strictement nécessaire car elle augmente le coût du produit final de manière importante.
Une autre technique connue, qui est la plus répandue actuellement, correspond à l'utilisation d'une machine de fabrication telle que représentée sur la Figure 1 annexée. II s'agit d'une machine de fabrication dont l'unité de pressage 1 est constituée par l'agencement d'un tambour 2 rotatif sous la forme très grand cylindre chauffé à la vapeur d'eau sous pression, couramment appelé « Yankee » dans le domaine concerné. Typiquement, le diamètre du tambour 2 est très élevé, de l'ordre de 5 mètres. Après son aspiration depuis la toile de formation 3 grâce à un dispositif d'aspiration 4, la feuille humide est véhiculée sur un feutre de transfert 5 avant d'être pressée à deux reprises contre le tambour 2 au niveau d'un premier rouleau presseur 6 puis d'un deuxième rouleau presseur 7 ayant des diamètres de 750 mm. La feuille humide reste ensuite en contact contre le tambour 2, ce dernier permettant d'amorcer le séchage de la feuille humide, via la vapeur d'eau libérée, avant même que la feuille ne pénètre dans l'unité de séchage proprement dite. Puis la feuille humide est relâchée à la sortie du tambour 2 pour une prise en charge par l'unité de séchage. Au sein d'une telle unité de pressage, l'action de pressage subie par la feuille humide par l'intermédiaire des deux rouleaux 6, 7 combinée à l'action de séchage subie par la feuille humide sous l'effet de la libération de la vapeur d'eau par le tambour 2 permet d'atteindre la siccité nécessaire pour la feuille qui est de l'ordre de 40 à 45%. L'avantage de cette solution est de permettre de supporter la feuille humide minimisant les transferts propices aux ruptures de la feuille humide.
Mais en contrepartie, la machine de fabrication selon la Figure 1 présente de nombreux inconvénients attribuables à la conception de l'unité de pressage telle que décrite précédemment. L'utilisation d'un tel Yankee est d'abord problématique en raison de son encombrement important et de son coût très élevé. II en résulte de surcroît que la plupart de temps, l'utilisateur ne dispose pas d'un Yankee de rechange, impliquant qu'en cas de défaillance ou de maintenance, toute la machine de fabrication est inexploitable. De plus, toute intervention sur ce matériel nécessite l'usage d'une grue.
De plus, le fonctionnement du Yankee nécessite l'utilisation de vapeur d'eau dans le très grand volume du tambour 2, ce qui peut s'avérer potentiellement dangereux en cas de surpression et qui implique que l'extraction de l'eau hors de la feuille humide n'est pas économique. II existe aussi une réelle difficulté pour trouver et maintenir les conditions adaptées à la prise en charge automatique de la feuille humide par le Yankee et son décollement automatique à partir du Yankee pour la prise en charge par l'unité de séchage. II en résulte de nombreux blocages de la machine de fabrication pour des problèmes de décollement, voire des ruptures de la feuille, au niveau de l'unité de pressage.
En outre, le décollement de la feuille humide en sortie de Yankee est souvent problématique et nécessite de devoir limiter la siccité obtenue de la feuille humide pour obtenir un décollement correct à partir du tambour 2.
Par ailleurs, le fait d'appliquer la feuille humide sur le Yankee avec deux rouleaux presseur 6, 7 fournissant des zones de pression assez étroites implique que le volume massique de la feuille humide est faible, ce qui peut s'avérer problématique pour les opérations ultérieures. II est en effet souvent problématique de refaire prendre à la feuille la quantité désirée de jus et d'additifs si le matelas fibreux a été trop compressé, et parfois l'imprégnation ne se fait pas à cœur du matelas ce qui pose aussi un problème de qualité (lors de l'imprégnation la feuille se colore en brun foncé ce qui permet directement de déceler tout défaut d'imprégnation).
Enfin, le fait de garder la feuille humide en contact avec la surface chaude et lisse du Yankee pendant un temps de transfert assez long implique que la porosité de surface de la feuille est faible, ce qui une fois encore est problématique pour les opérations ultérieures. En effet, une porosité de surface réduite a pour effet de gêner ensuite l'opération de ré-imprégnation même si le cœur du matelas fibreux a conservé un volume massique satisfaisant.
Les problématiques précédentes ont été évoquées en relation avec le cas particulier de la fabrication d'une feuille de tabac reconstitué mais cela n'est pas exclusif, en ce sens que des problématiques similaires touchent la fabrication de la plupart des feuilles à base de débris végétaux, comme par exemple la fabrication d'une feuille de thé reconstitué.
La présente invention vise à résoudre tout ou partie des inconvénients listés ci-dessus.
Dans ce contexte, il existe un besoin de fournir une machine de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux tels que du tabac reconstitué ou du thé reconstitué qui permette de répondre à l'ensemble des objectifs suivants au niveau de l'unité de pressage : réussir à transférer en évitant autant que possible les risques de rupture d'une feuille humide qui s'avère être très fragile ; en effet, elle est constituée d'un assemblage fibreux de faibles caractéristiques mécaniques, nettement inférieures à celles d'une feuille de papier à base de fibres de bois. extraire par pressage une quantité d'eau aussi élevée que possible afin de transférer une feuille humide la plus sèche possible, et donc la plus résistante possible, vers l'unité de séchage. conserver à la feuille humide un volume massique aussi élevé que possible afin d'améliorer la reprise des jus lors de l'opération de ré-imprégnation. conserver une porosité de la surface de la feuille humide la plus élevée possible. A cet effet, il est proposé une machine de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux tels que du tabac reconstitué ou du thé reconstitué, comprenant : un dispositif d'alimentation de type caisse de tête contenant une suspension liquide intégrant des fibres à base desdits débris végétaux, une toile de formation défilante sur laquelle le dispositif d'alimentation répartit uniformément la suspension liquide sur la largeur de la toile de formation comptée perpendiculairement à une direction de défilement de la toile de formation et configurée pour assurer un égouttage de la suspension liquide durant son transfert par la toile de formation jusqu'à l'obtention d'une feuille humide, une unité de pressage dans laquelle la feuille humide préalablement formée sur la toile de formation subit une action de pressage pour extraire une quantité d'eau contenue dans la feuille humide, et une unité de séchage dans laquelle la feuille humide sortant de l'unité de pressage subit une action de séchage, la machine de fabrication étant telle que l'unité de pressage extrait ladite quantité d'eau uniquement sous l'effet de ladite action de pressage et est constituée par une presse à sabot comprenant : un sabot de pressage ayant une surface d'appui, une contre-presse ayant une surface d'appui agencée en vis-à-vis de la surface d'appui du sabot de pressage, un mécanisme de compression sollicitant la surface d'appui du sabot de pressage en direction de la surface d'appui de la contre-presse, une bande d'entraînement organisée en boucle fermée partiellement agencée entre la surface d'appui du sabot de pressage et la surface d'appui de la contre-presse et entraînée dans un mouvement de défilement par un mécanisme d'entraînement, l'unité de pressage étant configurée de sorte que la feuille humide, entraînée à défilement sous l'effet du mouvement de défilement de la bande d'entrainement, est interposée entre la bande d'entraînement et la surface d'appui de la contre-presse et subit ladite action de pressage sous l'effet de la sollicitation de la surface d'appui du sabot de pressage en direction de la surface d'appui de la contre-presse par le mécanisme de compression.
La technologie de la presse à sabot est connue depuis de nombreuses années dans le domaine de la fabrication de feuilles de papier mais son utilisation dans le cas particulier de la fabrication de feuilles à base de débris végétaux implique un grand nombre de synergies expliquées plus loin, spécifiques aux caractéristiques de la nature des débris végétaux, lesquelles permettent une amélioration significative tant du produit fabriqué que du rendement de la machine de fabrication.
La compacité d'une telle unité de pressage, en comparaison de la solution actuelle de type Yankee, permet de concevoir une solution où la feuille humide est avantageusement supportée en permanence par une bande assurant son entrainement ou l'absorption d'eau extraite, et est transférée dans l'unité de séchage sans aucun parcours non supporté. A l'inverse, la conception avec un Yankee impose que la feuille soit lâchée temporairement après son décollement. Cet avantage permet d'augmenter la vitesse de production et/ou de diminuer les risques de rupture de la feuille en cours de fabrication. Le rendement de la ligne de production s'en trouve amélioré d'autant. D'autre part, par rapport aux exigences de l'art antérieur, la nécessité d'ajouter des fibres de bois afin de renforcer la tenue mécanique de la feuille s'en trouve réduite, voire supprimée, en faveur du coût de fabrication.
Avantageusement, l'exploitation d'une telle unité de pressage est nettement plus sécurisée que l'exploitation d'un Yankee, car l'utilisateur a la possibilité de disposer de pièces de rechange et d'éviter des arrêts de production. D'ailleurs, la technologie de la presse à sabot est éprouvée en termes de fiabilité et de maintenance, elle permet aux producteurs de telles feuilles, par exemple de feuilles de tabac reconstitué, d'éliminer le poste du yankee qui constitue une menace potentielle de pérennité de production si un dommage devait survenir sur cet équipement. Un yankee est soumis à des normes contraignantes concernant l'utilisation d'appareils sous pression, cet aspect n'est plus une contrainte avec l'utilisation d'une presse à sabot.
De plus, la présence d'un sabot de pressage et d'une contre-presse permet avantageusement de disposer d'une pression appliquée sur une zone de pression étendue, ce qui est idéal pour extraire un maximum d'eau par pressage de la structure fibreuse. Ce phénomène est en plus favorisé par le fait qu'une feuille de débris végétaux, typiquement une feuille de tabac reconstitué, a naturellement une faible tendance à retenir l'eau dans ses fibres, ce qui implique que l'efficacité de pressage et l'augmentation de la siccité par cette technologie sont optimales. La quantité d'eau extraite par l'action de pressage entre le sabot de pressage et la contre-presse est très élevée, nettement supérieure à celle extraite via les deux rouleaux presseurs 6, 7 dans le cas du Yankee. Ainsi, il est possible d'obtenir une feuille en sortie de l'unité de pressage ayant une meilleure résistance et une siccité élevée par la seule action de pressage. L'absence de recours à une fonction de séchage au sein de l'unité de pressage améliore la sécurité et s'avère très économique. D'ailleurs, une telle machine de fabrication permet d'atteindre des siccités maximales plus élevées que celles atteintes au moyen d'une unité de pressage de type Yankee. Cela permet des économies d'énergie supplémentaires du fait que les besoins de vapeur dans l'unité de séchage sont diminués grâce à la siccité d'entrée augmentée.
En outre, la capacité du sabot de pressage et de la contre-presse d'exercer, dans cette zone de pression étendue, une pression spécifique plus faible que celle appliquée par les rouleaux 6, 7 dans le cas d'un Yankee, permet très avantageusement de conserver un volume massique élevé pour la feuille produite. Dans le cas particulier du tabac reconstitué, cela facilite la reprise des jus lors de l'opération ultérieure de ré-imprégnation avec les jus précédemment extraits à partir des déchets de tabac et les additifs.
Selon un mode de réalisation particulier, la presse à sabot comprend : une bande absorbante défilante interposée entre la surface d'appui de la contre-presse et la portion de la feuille humide défilant dans l'intervalle entre la surface d'appui du sabot de pressage et la surface d'appui de la contre-presse, dont au moins la face destinée à venir en appui contre la feuille humide comprend un agencement de fibre créant des volumes vides aptes à absorber une fraction de ladite quantité d'eau extraite, et/ou une bande absorbante défilante interposée entre la bande d'entraînement défilante et la portion de la feuille humide défilant dans l'intervalle entre la surface d'appui du sabot de pressage et la surface d'appui de la contre-presse, dont au moins la face destinée à venir en appui contre la feuille humide comprend un agencement de fibre créant des volumes vides aptes à absorber une fraction de ladite quantité d'eau extraite.
Ces dispositions évitent à la feuille humide d'avoir une de ses faces exposée à une surface lisse ou chaude. Une grande diversité de feutres disponibles sur le marché permet de conserver une porosité de surface importante au matelas fibreux et de maximiser l'imprégnation.
Selon un autre mode de réalisation particulier, la longueur de la surface d'appui du sabot de pressage, comptée le long de la trajectoire de défilement de la bande d'entraînement, est supérieure à 250 mm. Le fait que le sabot de pressage et, donc concomitamment la contre-presse, comprennent des surfaces d'appui ayant de si grandes longueurs permet, dans le but évoqué précédemment, que la zone de pression présente une surface très étendue, ce qui permet de garantir que le pressage soit efficace afin d'extraire beaucoup d'eau sous la seule action du pressage mais sans que la pression mécanique appliquée à la feuille humide ne soit trop élevée afin de garantir le maintien d'un volume massique favorisant la reprise des jus et des additifs durant l'opération ultérieure de ré-imprégnation. En effet, les modèles d'extraction d'eau par pression d'une feuille à base de débris végétaux montrent que le procédé est d'autant plus efficace qu'une pression est appliquée sur la feuille durant un intervalle de temps long. Ce sont précisément les conditions obtenues avec l'utilisation d'une presse à sabot en guise d'unité de pressage. Cette pression linéaire s'accompagne toutefois d'une pression spécifique dans la zone de pressage assez limitée, du fait de cette surface importante.
De sorte à pouvoir extraire le maximum d'eau sous la seule action de pressage, le mécanisme de compression peut notamment solliciter la surface d'appui du sabot de pressage de sorte que la surface d'appui du sabot de pressage exerce une pression linéaire comprise dans un plage allant de 600 à 1200 kN par mètre de largeur de surface d'appui du sabot de pressage comptée perpendiculairement à la trajectoire de défilement de la bande d'entraînement.
Selon un mode de réalisation, la surface d'appui de la contre-presse présente une forme complémentaire de la forme de la surface d'appui du sabot de pressage. Cela permet d'optimiser l'action de pressage durant toute la période où la feuille humide chemine sur la longueur de la surface d'appui du sabot de pressage.
Pour une bonne efficacité du pressage et une maximisation de la longueur de pressage dans un encombrement réduit, il est avantageux de prévoir que la surface d'appui de la contre-presse présente une forme convexe et que la surface d'appui du sabot de pressage présente une forme concave. Typiquement, la forme de la surface d'appui du sabot de pressage est une partie de cylindre droit dont l'axe est orienté perpendiculairement à la direction suivant laquelle la surface d'appui du sabot de pressage et la surface d'appui de la contre-presse se font face et perpendiculairement à la trajectoire de défilement de la bande d'entraînement.
Selon un autre mode de réalisation, la machine de fabrication comprend une unité de transfert par aspiration agencée entre la toile de formation et l'unité de pressage et configurée pour assurer un transfert de la feuille humide de la toile de formation vers la bande d'entraînement de l'unité de pressage. II a déjà été expliqué que l'unité de pressage sous la forme d'une presse à sabot permet d'éviter toute absence de support de la feuille humide durant le transfert au sein de l'unité de pressage, mais cette unité de transfert vient compléter cette action en évitant les absences de support de la feuille humide durant son transfert de la toile de formation vers la presse à sabot, limitant ainsi les risques de rupture de la feuille humide ou d'absence de décollement à l'extrémité de la toile de formation.
Avantageusement, la presse à sabot peut comprendre un système d'injection d'un lubrifiant tel que de l'huile, ce système étant apte à former un film avec ce lubrifiant entre la surface d'appui du sabot de pressage et la bande d'entraînement, permettant d'éviter ou de limiter les frottements entre la bande d'entraînement et la surface d'appui du sabot de pressage, pour des raisons d'efficacité et de robustesse. II est également proposé dans ce document un procédé de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux, comprenant : une étape de fourniture d'une telle machine de fabrication, une étape d'approvisionnement du dispositif d'alimentation de ladite machine de fabrication avec une suspension liquide intégrant des fibres à base desdits débris végétaux, une étape de répartition uniforme, par le dispositif d'alimentation, de la suspension liquide sur la largeur de la toile de formation comptée perpendiculairement à la direction de défilement de la toile de formation, une étape de transfert de la suspension liquide par la toile de formation, conjointement à son égouttage, jusqu'à l'obtention d'une feuille humide, une étape de pressage de la feuille humide par la presse à sabot constitutive de l'unité de pressage de la machine de fabrication, étape dans laquelle l'unité de pressage extrait une quantité d'eau contenue dans la feuille humide exclusivement sous l'effet de l'action de pressage appliquée à la feuille humide par la presse à sabot et dans laquelle la feuille humide entraînée à défilement sous l'effet du mouvement de défilement de la bande d'entrainement est interposée entre la bande d'entraînement et la surface d'appui de la contre-presse et subit ladite action de pressage sous l'effet de la sollicitation de la surface d'appui du sabot de pressage en direction de la surface d'appui de la contre-presse par le mécanisme de compression.
Selon un mode de réalisation avantageux, les débris végétaux sont des débris de tabac de sorte que la feuille fabriquée par la machine de fabrication est une feuille de tabac reconstitué.
Alternativement, les débris végétaux sont des débris de thé de sorte que la feuille fabriquée par la machine de fabrication est une feuille de thé reconstitué. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :
La Figure 1 illustre, en tant qu'art antérieur, l'unité de pressage sous la forme d'un Yankee d'un exemple de machine de fabrication connue.
La Figure 2 illustre l'unité de pressage d'un exemple de machine de fabrication selon l'invention.
La Figure 3 représente le sabot de pressage et la contre-presse utilisés dans la Figure 2.
La Figure 4 montre le sabot de pressage et le mécanisme de compression utilisés sur les Figures 2 et 3.
En référence aux Figures 2 à 4 annexées telles que présentées sommairement ci-dessus, l'invention concerne une machine de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux. La nature de ces débris végétaux n'est pas limitative en soi, mais ceux-ci pourront préférentiellement être des débris de tabac de sorte que la machine de fabrication concerne la fabrication d'une feuille de tabac reconstitué ou des débris de thé de sorte que la machine de fabrication concerne la fabrication d'une feuille de thé reconstitué. La fabrication d'une feuille de débris végétaux est très différente de la fabrication d'une feuille de papier en ce qui concerne les précautions à prendre en regard de la faible résistance des débris végétaux à grammage comparable au papier.
Cette machine de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux comprend un dispositif d'alimentation (non représenté) de type caisse de tête contenant une suspension liquide intégrant des fibres à base de ces débris végétaux.
Dans le cas particulier du tabac reconstitué, les fibres, et la suspension liquide de manière générale, sont typiquement le résultat d'une étape de mise en dispersion de déchets de tabac issus d'un processus précédent de fabrication de cigarettes dans de l'eau, puis d'une étape d'essorage et de lavage, puis d'une étape de pressage des déchets pour en extraire un jus à partir de la matrice fibreuse, puis d'une étape de raffinage des fibres de tabac, puis d'une étape de dilution des fibres de tabac dans l'eau à une concentration de l'ordre de 1%.
La conception et l'organisation du dispositif d'alimentation ne sont pas limitatives en soi et l'Homme du Métier sait adapter celles-ci à partir des techniques connues et des caractéristiques de la suspension liquide.
La machine de fabrication comprend aussi une toile de formation 10 défilante, dont seule l'extrémité de sortie est visible sur la Figure 2. Le dispositif d'alimentation répartit uniformément la suspension liquide sur la largeur de la toile de formation 10 (perpendiculairement à sa trajectoire de défilement). La toile 10 est configurée pour assurer un égouttage de la suspension liquide durant son transfert par la toile de formation 10 jusqu'à l'obtention d'une feuille humide notée « F ». Similairement au dispositif d'alimentation, la section constituée par la toile de formation 10 peut présenter une conception et une organisation quelconques, non limitatives en soi dès lors qu'elles sont adaptées à la fonction recherchée dans le cadre particulier du domaine de la fabrication d'une feuille à base de débris végétaux, les propriétés d'une telle feuille étant tout à fait caractéristiques en regard de celle d'une feuille de papier ; néanmoins, l'Homme du Métier est tout à fait en mesure d'adapter la toile de formation 10 à partir des techniques connues.
La machine de fabrication comprend ensuite une unité de pressage 11 visible précisément sur les Figures 2 à 4 et particulièrement concernée par l'invention. Au sein de l'unité de pressage 11, la feuille humide F préalablement formée sur la toile de formation 10 subit uniquement une action de pressage mais ne subit aucune action de séchage, contrairement à la solution de l'art antérieur exploitant un Yankee. Cette action de pressage subie dans l'unité de pressage 11 a pour effet d'extraire une quantité d'eau contenue dans la feuille humide F et d'augmenter la siccité de la feuille humide F durant le transfert à travers et par l'unité de pressage 11.
La machine de fabrication comprend aussi une unité de transfert par aspiration 12 agencée entre la toile de formation 10 et l'unité de pressage 11 et configurée pour assurer un transfert de la feuille humide F de la toile de formation 10 vers une bande d'entraînement 13 de l'unité de pressage 11, détaillée plus loin. Cette unité de transfert 12 agissant par dépression permet de lutter contre les effets de la gravité subie par la feuille humide F entre la toile de formation 10 et l'unité de pressage 11, limitant les absences de support de la feuille humide F durant son transfert de la toile de formation 10 vers l'unité de pressage 11, limitant ainsi les risques de rupture de la feuille humide F ou d'absence de décollement à l'extrémité de la toile de formation 10. La présence de cette unité de transfert 12 reste toutefois facultative, en fonction des besoins et des propriétés de la suspension. A la suite de l'unité de pressage 11, la machine de fabrication comprend enfin une unité de séchage 14 dans laquelle la feuille humide F sortant de l'unité de pressage 11 subit une action de séchage. Typiquement, l'unité de séchage 14 comprend une succession de rouleaux sécheurs 15. La conception et l'organisation de l'unité de séchage 14 ne sont pas limitatives en soi et l'Homme du Métier est en mesure d'adapter celles-ci à partir des techniques connues.
Facultativement, il est possible de prévoir un dispositif de transfert par entraînement 16 assurant le transfert de la feuille humide F durant le passage de l'unité de pressage 11 vers l'unité de séchage 14. A l'inverse du fonctionnement d'un Yankee selon l'art antérieur, l'unité de pressage 11 extrait la totalité de la quantité d'eau extraite au sein de l'unité de pressage 11 uniquement sous l'effet de l'action de pressage, sans action de séchage.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention et à cet effet, l'unité de pressage 11 est constituée par une presse à sabot. 13
En référence aux Figures 3 et 4, cette presse à sabot comprend un sabot de pressage 19 ayant une surface d'appui 20 et une contre-presse 21 ayant une surface d'appui 22 agencée en vis-à-vis de la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 selon une direction transversale Z globalement perpendiculaire au plan de défilement de la feuille humide F entre le sabot de pressage 19 et la contre-presse 21. La direction de défilement est repérée X afin de comprendre le cheminement de la feuille humide F durant son pressage entre les surfaces d'appui 20, 22, tandis que la direction latérale Y est la direction conjointement perpendiculaire à la direction X et à la direction Z.
En référence à la Figure 3 maintenant, la presse à sabot comprend une bande absorbante 18 défilante interposée entre la bande d'entraînement 13 défilante et la portion de la feuille humide F défilant dans l'intervalle entre la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 et la surface d'appui 22 de la contre-presse 21, dont au moins la face destinée à venir en appui contre la feuille humide F comprend un agencement de fibres créant des volumes vides aptes à absorber une fraction de la quantité d'eau extraite sous l'action de pressage entre le sabot de pressage 19 et le tambour de presse 24.
Alternativement ou en combinaison de la bande absorbante 18, la presse à sabot comprend une bande absorbante 17 défilante interposée entre la surface d'appui 22 de la contre-presse 21 et la portion de la feuille humide F défilant dans l'intervalle entre la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 et la surface d'appui 22 de la contre-presse 21, dont au moins la face destinée à venir en appui contre la feuille humide F comprend un agencement de fibres créant des volumes vides aptes à absorber une fraction de la quantité d'eau extraite sous l'action de pressage entre le sabot de pressage 19 et le tambour de presse 24.
Selon un mode de réalisation particulier, la contre-presse 21 comprend un châssis de support 23 en liaison avec le sol et supportant un tambour de presse 24 sous la forme d'un cylindre, monté rotatif par rapport au châssis de support 23. La surface d'appui 22 est, en pratique, constituée à chaque instant par la partie du tambour 24 située en regard du sabot de pressage 19.
La courbure de la surface d'appui 20 concave du sabot de pressage 19 correspond au diamètre de la surface d'appui 22 convexe de la contre-presse 21 (à l'épaisseur près des bandes absorbantes 17, 18), ce qui correspond au diamètre du tambour de presse 24 utilisé. Ainsi, les deux surfaces d'appui 20, 22 présentent des formes complémentaires pour assurer un pressage selon la direction Z continu et long de la feuille humide F durant son cheminement selon la direction X.
Plus précisément, la forme de la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 est une partie de cylindre droit creux dont l'axe est orienté selon la direction Y.
La presse à sabot comprend aussi un mécanisme de compression 25 sollicitant la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 en direction de la surface d'appui 22 de la contre-presse 21. Le mécanisme de compression 25 comprend une pluralité de vérins hydrauliques échelonnés le long d'une poutre de support 26 orientée selon la direction Y solidaire du châssis 23 par l'intermédiaire d'un système d'entretoisement 27. Ainsi, cette solution présente l'avantage d'un bouclage des efforts mécaniques et que les efforts ne transitent pas par le sol.
Le mécanisme de compression 25 sollicite la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 de sorte que la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 exerce une pression linéaire comprise dans un plage allant de 600 à 1200 kN par mètre de largeur de surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 comptée suivant sa largeur, c'est-à-dire selon la direction Y.
Comme cela a déjà été évoqué précédemment, la presse à sabot comprend une bande d'entraînement 13 organisée en boucle fermée partiellement agencée entre la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 et la surface d'appui 22 de la contre-presse 21 et entraînée dans un mouvement de défilement par un mécanisme d'entraînement 28. La boucle fermée délimitée par la bande d'entraînement 13, également connue sous le terme « manchon », se referme autour de la poutre 26, du mécanisme de compression 25 et du mécanisme d'entraînement 28, comme cela est visible sur la Figure 4. Dans l'intervalle entre la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 et la surface d'appui 22 de la contre-presse 21, la direction de défilement de la bande d'entraînement 13 correspond à la direction de défilement de la feuille F, matérialisée par la direction X sur la Figure 3
La longueur L (Figure 4) de la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19, comptée le long de la trajectoire de défilement de la bande d'entraînement 13, est supérieure à 250 mm, voire supérieure à 300 mm.
Comme cela est visible sur la Figure 3, la feuille humide F, entraînée à défilement sous l'effet du mouvement de défilement de la bande d'entrainement 13, est interposée entre la bande d'entraînement 13 et la surface d'appui 22 de la contre-presse 21 et subit l'action de pressage du sabot 19 contre la contre-presse 21 sous l'effet de la sollicitation de la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 en direction de la surface d'appui 22 de la contre-presse 21 par le mécanisme de compression 25.
La presse à sabot comprend préférentiellement un système d'injection 29 d'un lubrifiant 30 comme par exemple de l'huile pour former un film d'huile entre la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 et la bande d'entraînement 13, permettant d'éviter ou de limiter les frottements entre la bande d'entraînement 13 et la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19.
La machine de fabrication précédemment décrite peut trouver des applications dans toute sorte de technique de fabrication de feuilles à base de débris végétaux, quelle que soit la nature de ces derniers. Typiquement, les débris végétaux pourront être des débris de tabac issus de la fabrication préalable de cigarettes ou des débris de thé.
Une utilisation de la machine de fabrication précédemment décrite peut correspondre à la mise en œuvre du procédé suivant.
Le procédé de fabrication d'une feuille à base de débris végétaux peut comprendre les étapes suivantes : une étape de fourniture d'une machine de fabrication telle que précédemment décrite, une étape d'approvisionnement du dispositif d'alimentation de la machine de fabrication avec une suspension liquide intégrant des fibres à base desdits débris végétaux, une étape de répartition uniforme, par le dispositif d'alimentation, de la suspension liquide sur la largeur de la toile de formation 10 comptée perpendiculairement à la direction de défilement de la toile de formation 10, une étape de transfert de la suspension liquide par la toile de formation 10, conjointement à son égouttage, jusqu'à l'obtention d'une feuille humide F, une étape de pressage de la feuille humide F par la presse à sabot constitutive de l'unité de pressage 11 de la machine de fabrication, étape dans laquelle l'unité de pressage 11 extrait une quantité d'eau contenue dans la feuille humide F exclusivement sous l'effet de l'action de pressage appliquée à la feuille humide F par la presse à sabot et dans laquelle la feuille humide F entraînée à défilement sous l'effet du mouvement de défilement de la bande d'entrainement 13 est interposée entre la bande d'entraînement 13 et la surface d'appui 22 de la contre-presse 21 et subit ladite action de pressage sous l'effet de la sollicitation de la surface d'appui 20 du sabot de pressage 19 en direction de la surface d'appui 22 de la contre-presse 21 par le mécanisme de compression 25.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-avant, mais en couvre au contraire toutes les variantes.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Machine de fabrication d'une feuille de végétal reconstitué, tel que du tabac reconstitué ou du thé reconstitué, à partir de débris végétaux dudit végétal, la machine de fabrication comprenant : - un dispositif d'alimentation de type caisse de tête contenant une suspension liquide intégrant des fibres à base desdits débris végétaux, - une toile de formation (10) défilante sur laquelle le dispositif d'alimentation répartit uniformément la suspension liquide sur la largeur de la toile de formation (10) comptée perpendiculairement à une direction de défilement de la toile de formation (10) et configurée pour assurer un égouttage de la suspension liquide durant son transfert par la toile de formation (10) jusqu'à l'obtention d'une feuille humide (F), - une unité de pressage (11) dans laquelle la feuille humide (F) préalablement formée sur la toile de formation (10) subit une action de pressage pour extraire une quantité d'eau contenue dans la feuille humide (F), - et une unité de séchage (14) dans laquelle la feuille humide (F) sortant de l'unité de pressage (11) subit une action de séchage, ladite machine de fabrication étant caractérisée en ce que l'unité de pressage (11) extrait ladite quantité d'eau uniquement sous l'effet de ladite action de pressage et est constituée par une presse à sabot comprenant : - un sabot de pressage (19) ayant une surface d'appui (20), - une contre-presse (21) ayant une surface d'appui (22) agencée en vis-à-vis de la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19), - un mécanisme de compression (25) sollicitant la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) en direction de la surface d'appui (22) de la contre-presse (21), - une bande d'entraînement (13) organisée en boucle fermée partiellement agencée entre la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) et la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) et entraînée dans un mouvement de défilement par un mécanisme d'entraînement (28), - l'unité de pressage (11) étant configurée de sorte que la feuille humide (F), entraînée à défilement sous l'effet du mouvement de défilement de la bande d'entrainement (13), est interposée entre la bande d'entraînement (13) et la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) et subit ladite action de pressage sous l'effet de la sollicitation de la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) en direction de la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) par le mécanisme de compression (25).
- 2. Machine de fabrication selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur (L) de la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19), comptée le long de la trajectoire de défilement de la bande d'entraînement (13), est supérieure à 250 mm.
- 3. Machine de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le mécanisme de compression (25) sollicite la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) de sorte que la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) exerce une pression linéaire comprise dans un plage allant de 600 à 1200 kN par mètre de largeur de surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) comptée perpendiculairement à la trajectoire de défilement de la bande d'entraînement (13).
- 4. Machine de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) présente une forme complémentaire de la forme de la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19).
- 5. Machine de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) présente une forme convexe et la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) présente une forme concave.
- 6. Machine de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la forme de la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) est une partie de cylindre droit dont l'axe est orienté perpendiculairement à la direction suivant laquelle la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) et la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) se font face et perpendiculairement à la trajectoire de défilement de la bande d'entraînement (13).
- 7. Machine de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de transfert par aspiration (12) agencée entre la toile de formation (10) et l'unité de pressage (11) et configurée pour assurer un transfert de la feuille humide (F) de la toile de formation (10) vers îa bande d'entraînement (13) de l'unité de pressage (11).
- 8. Machine de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la presse à sabot comprend une bande absorbante (17) défilante interposée entre la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) et la portion de la feuille humide (F) défilant dans l'intervalle entre la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) et la surface d'appui (22) de la contre-presse (21), dont au moins la face destinée à venir en appui contre la feuille humide (F) comprend un agencement de fibre créant des volumes vides aptes à absorber une fraction de ladite quantité d'eau extraite.
- 9. Machine de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la presse à sabot comprend une bande absorbante (18) défilante interposée entre la bande d'entraînement (13) défilante et la portion de la feuille humide (F) défilant dans l'intervalle entre la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) et la surface d'appui (22) de la contre-presse (21), dont au moins la face destinée à venir en appui contre la feuille humide (F) comprend un agencement de fibre créant des volumes vides aptes à absorber une fraction de ladite quantité d'eau extraite.
- 10. Machine de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la presse à sabot comprend un système d'injection (29) d'un lubrifiant (30) formant un film dudit lubrifiant (30) entre la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) et la bande d'entraînement (13).
- 11. Procédé de fabrication d'une feuille de végétal reconstitué à partir de débris végétaux dudit végétal, comprenant : une étape de fourniture d'une machine de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, une étape d'approvisionnement du dispositif d'alimentation de ladite machine de fabrication avec une suspension liquide intégrant des fibres à base desdits débris végétaux, une étape de répartition uniforme, par le dispositif d'alimentation, de la suspension liquide sur la largeur de la toile de formation (10) comptée perpendiculairement à la direction de défilement de la toile de formation (10), - une étape de transfert de la suspension liquide par la toile de formation (10), conjointement à son égouttage, jusqu'à l'obtention d'une feuille humide (F), une étape de pressage de la feuille humide (F) par la presse à sabot constitutive de l'unité de pressage (11) de la machine de fabrication, étape dans laquelle l'unité de pressage (11) extrait une quantité d'eau contenue dans la feuille humide (F) exclusivement sous l'effet de l'action de pressage appliquée à la feuille humide (F) par la presse à sabot et dans laquelle la feuille humide (F) entraînée à défilement sous l'effet du mouvement de défilement de la bande d'entrainement (13) est interposée entre la bande d'entraînement (13) et la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) et subit ladite action de pressage sous l'effet de la sollicitation de la surface d'appui (20) du sabot de pressage (19) en direction de la surface d'appui (22) de la contre-presse (21) par le mécanisme de compression (25).
- 12. Procédé de fabrication selon la revendication 11, caractérisé en ce que les débris végétaux sont des débris de tabac de sorte que la feuille fabriquée par la machine de fabrication est une feuille de tabac reconstitué.
- 13. Procédé de fabrication selon la revendication 11, caractérisé en ce que les débris végétaux sont des débris de thé de sorte que la feuille fabriquée par la machine de fabrication est une feuille de thé reconstitué.
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