TRAVAIL SPÉCIAL DE LA MACHINE
Nous avons dit précédemment que le papier était fabriqué soit à la cuve ou à la main, soit à la machine.
Bien que la fabrication à là cuve ait naturellement précédé celle à la machine, nous avons dû, pour nous conformer à l’esprit du programme que nous nous étions fixé, commencer par décrire la seconde fabrication; le procédé dit à la cuve ou à la main n’est en effet, pour ainsi dire, plus employé, ou du moins, s'il l’est encore, ce n’est que dans des cas tout particuliers, pour confectionner des papiers spéciaux, sur lesquels d’ailleurs nous donnerons quelques détails un peu plus loin.
ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE
Nous avons, au commencement de cette étude, résumé en quelques mots les divers faits historiques relatifs à la machine à papier, nous n'y reviendrons pas; mais avant d’entreprendre l’étude et la description de la machine à papier telle qu’elle est employée aujourd’hui, nous donnerons quelques détails sur celles qui étaient en usage il y a un demi-siècle; on pourra apprécier ainsi plus aisément les progrès qui ont été réalisés.
Mais auparavant reprenons la suite des opérations au point où nous les avons laissées.
La pâte est terminée, collée et colorée; il s’agit de la transformer en papier. Elle est d’abord envoyée des raffmeuses dans de grands réservoirs placés en tête de la machine à papier.
Ces réservoirs, généralement au nombre de deux, figure 51, sont de capacité variable; celte capacité peut atteindre 25 mètres cubes.
Fiiç. 51.
Chacun de ces réservoirs ou cuve M est muni d’un agitateur N monté sur un axe vertical OP qui tourne sans cesse et brasse la pâte en régularisant sa densité. En P se trouve un petit réservoir recevant un filet d’eau qu’il distribue en tournant avec l’axe sur les bras de l’agitateur par le tube PR afin de nettoyer continuellement cet agitateur.
La matière bien mélangée s’écoule par le robinet S.
L’homogénéité des pâtes est quelquefois difficile à maintenir dans ces réservoirs. On remédie à cet inconvénient en employant l’air comprimé comme moyen d’agitation.
L’appareil utilisé dans ce cas se compose d’une cuve cylindrique à fond hémisphérique muni de cloisons ou côtes rayonnantes. Deux tuyaux concen-
triques, placés verticalement dans l’axe de la cuve, amènent la pâte et l’air comprimé.
Ces deux tuyaux s’évasent en s’approchant du fond hémisphérique et prennent la forme de deux pavillons de cor de chasse emboîtés l’un dans l’autre.
Le tube central, celui qui amène l’air, s’arrête à une petite distance du fond, tandis que le tube extérieur, celui qui distribue la pâte, se termine un peu plus haut. Enfin un cône en métal, légèrement isolé du fond hémisphérique, pénètre dans le pavillon central en laissant à la sortie de l’air une ouverture annulaire.
Il résulte de cette disposition que la pâte, en descendant du tube extérieur, passe devant cette ouverture annulaire et subit l’action du courant d’air qui la soulève et la mélange parfaitement en la forçant à parcourir, au sein du liquide qui la tient en suspension, un trajet assez long pour venir se rendre ensuite à l’embouchure du tuyau de sortie placé dans l’axe de la cuve immédiatement audessous du cône qui remplit le tube central.
Pour la mise en mouvement de l’air d’agitation, on peut faire usage de nos aspirateurs insuflflateurs que nous avons décrits ailleurs.
Dans les premiers temps de la machine à papier, la pâte se rendait directement des cuves sur la grande pièce appelée sablier. Mais on ne pouvait remédier à la pression exercée par le liquide lui-même, ni épuiser un écoulement commençant avec une pression de 3 mètres et se terminant avec une pression de 3 centimètres. On remédie actuellement à ce défaut par un grand nombre de régulateurs.
On emploie, par exemple, un petit cuvier régulateur, également muni d’un agitateur à rotation constante, dans lequel on fait arriver la pâte. Du cuvier régulateur la pâte s’engage dans un canal ouvert débouchant sur un réservoir large d’environ 2 mètres.
Ce canal reçoit en même temps les eaux de fabrication provenant de l’égouttage de la pâte, résidu autrefois perdu et contenant encore une très grande proportion de fibres utilisables. Cette eau se mêle à la pâte et la rend moins épaisse.
Au fond du canal, qui a tout au plus 3 centimètres de profondeur, sont disposées, de distance en distance, des lamelles de cuivre légèrement couchées à contre-courant, qui arrêtent au passage tous les sables, graviers et autres corps lourds que la pâte renferme quelquefois.
La partie large du sablier est également recouverte de ces lames qui se chargent des lourdes impuretés. Les impuretés légères sont retenues par deux tamis à lames de cuivre nommés épurateurs , sur lesquels nous reviendrons lorsque nous aurons parlé, comme nous venons de le dire précédemment, des premières machines à papier employées il y a une cinquantaine d’années.
De toutes les inventions modernes, la machine à papier continu peut certainement être considérée comme une des plus belles.
Nous avons dit que l’invention de cette machine était une invention française qui malheureusement, comme presque toutes les inventions françaises, eut besoin du baptême anglais avant d’être appréciée et exploitée dans notre pays.
Les premières machines à fabriquer le papier continu n’avaient pas de
cylindres séclicurs. Le papier arrivait mouillé sur le dévidoir, de là il était porté aux étendoirs pour y être séché comme les papiers à la main.
Peu de temps après, des cylindres en cuivre rouge laminé, à 2 ou 3 millimètres d’épaisseur, furent placés à la suite de la machine. Leur marche était réglée suivant celle des premières presses. De la vapeur à basse pression y était introduite par leur axe, le papier roulait sur leur surface, et tout en se rendant vers les dévidoirs il séchait.
Ce mode de faire fut une amélioration notable; mais comme le papier qui en provenait était froncé, on chercha mieux.
C’est alors que des cylindres en fonte de fer, de grandes dimensions et d’une exécution très difficile, prirent la place des cylindres en cuivre.
Dès lors les papiers séchés par ce nouveau moyen présentèrent des surfaces unies, et la fabrication entra dans la phase réellement industrielle.
AXCIEWK MACHINE A PAPIER
La machine à papier, telle qu’elle fonctionnait en France en 1840, est représentée figures 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58.
La figure 52 est une élévation longitudinale de la machine.
La figure 53 en est le plan.
Cette machine comprenait les pièces suivantes :
mm Bâtis en fonte supportant le cylindre-forme, son auge en cuivre et divers cylindres qui dirigeaient le feutre sans fin.
n Auge en cuivre laminé, ayant d’un côté une cloison ou double fond n’ (fig. 56), sous laquelle était amenée la pâte à papier délayée dans l’eau.
o Auge en cuivre dans laquelle on amenait, pour certaines qualités de papier, ^ un filet d’eau claire qui se déversait sur toute la largeur de l’auge n, en avant du cylindre-forme.
p Cylindre-forme en laiton sur lequel se faisait le papier.
Ce cylindre, recouvert de toile métallique vélin ou vergeure, se composait de deux croisillons réunis entre eux par 26 traverses qui supportaient des lames circulaires en cuivre espacées de 2 centimètres.
C’est sur ces cercles que reposait la toile métallique. Pour la monter sur lo cylindre, on abaissait un segment p' de ce dernier, mobile dans une coulisse. Ensuite on y passait la toile et on la tendait en remettant le segment en placeet en le fixant par des vis.
La figure 54 est le plan d’une série de quatre cylindres creux en cuivre dans l’intérieur desquels on introduisait de la vapeur.
Ils étaient destinés à sécher le papier qui s’y enroulait au sortir de la machine. L’un des cylindres est vu en coupe horizontale.
L’appareil à sécher, complet, se composait de 16 à 18 cylindres.
La figure 55 montre les mêmes cylindres vus par le bout.
La figure 56 est une coupe verticale et longitudinale du cylindre-forme, de l’auge dans laquelle il plonge, et d’une partie de la cuve à pâte, contenant uni agitateur et un épurateur.
La figure 37 est le cylindre-forme vu en plan et dégarni de sa toile métallique.
La figure 58 représente l’un des cylindres enrouleurs.
La largeur du papier se déterminait sur le cylindre-forme par deux bandes de laiton très mince, serrées sur les bords de la toile métallique, et dont les deux bouts étaient soudés ensemble.
Le papier ne pouvant se former, sur aucune partie de la toile métallique, recouverte d’un corps capable d’intercepter le passage de l'eau, il devenait facile de fabriquer des papiers de toutes les largeurs voulues, ou même de l’obtenir en bandes ou en feuilles, en fixant sur le cylindre-forme des cercles ou des bandes transversales en métal, et même des rubans en fil de lin d’un tissu serré.
q était une plaque en cuivre laminé fermant le cylindre d’un côté. De l’autre côté le cylindre était ouvert et communiquait au moyen d’une boîte à friction dite boîte hydraulique avec une auge en bois r qui recevait l’eau de l'intérieur du cylindre-forme au travers de l’ouverture s.
i Robinet servant à faire écouler le superflu de l’eau sortant du cylindre-forme.
u Vanne destinée à régler l’écoulement- de l’eau sortant de la forme pour se rendre sous la roue v.
a Tuyau qui amène la pâte à papier.
b Robinet pour régler l’admission de la pâte dans l’auge rr. c Roue à élever et à battre la pâte à papier.
d Conduit qui dirigeait l’eau mêlée de pâte à papier, de la roue v dans la grande auge en bois e, doublée de plomb. C’est dans cette auge que se logeaient l'épurateur de pâte et l’agitateur f faisant 40 tours par minute.
g Tuyau en cuivre percé d’une rangée de petits trous, au travers desquels l’eau était projetée sur la toile métallique pour la laver et la nettoyer.
g' Petit chéneau en cuivre formant trop-plein dans l’auge n et déversant dans l’auge r.
h Robinet fournissant un filet d’eau autour de la boîte hydraulique dans laquelle tournait le cylindre-forme.
i Ouverture percée dans l’auge n établissant la communication entre l’intérieur du cylindre-forme et l’auge r.
jj Leviers dont le centre de mouvement est en j' et le long desquels glissaient les chapes de 3 rouleaux en bois 1, 2, 7, dirigeant le feutre sans fin.
Le rouleau 1 appelé coucheur était enveloppé de plusieurs tours de feutre,
afin d’exercer une pression élastique sur le cylindre-forme p.
h h Poids suspendus à l’extrémité des leviers jj et tendant à faire appuyer le rouleau 1 sur le cylindre-forme.
Il Feutre sans fin dirigé par les rouleaux 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, marchant dans le sens indiqué par les tlèches et imprimant le mouvement de rotation au cylindre-forme.
Le rouleau 4, monté sur un support à coulant qu’on faisait descendre à l’aide de la vis f, servait à tendre le feutre.
xx Première presse composée de deux cylindres, menant le feutre II et recevant le papier venant du cylindre-forme pour le transmettre au second feutre.
y y Seconde presse composée également de deux cylindres.
y'y' Racles des cylindres supérieurs des deux presses.
zz Vis pour serrer l’un contre l’autre les cylindres des deux presses.
z'z' Rôtis en fonte supportant les deux presses, les cylindres dirigeant le second feutre et les cylindres enrouleurs.
fc.NCYULOP. CHIA».
.v x Feutre sans fin plus épais que le feutre l et amenant le papier sous la deuxième presse, dirigé parles rouleaux en bois 8, 9, 10, 11 et 12, et se mouvant dans le sens indiqué par les flèches.
Le rouleau 11 était monté sur un support à coulant servant à tendre le le utre x'.
to
MM Balanciers supportant les deux cylindres enrouleurs NN et basculant sur le pivot m!,
0 Cylindre apprêteur et sécheur en cuivre laminé, disposé sur le bâtis P et recevant le papier venant de l’enrouleur N.
O'O' Deux cylindres apprêteur et sécheur en cuivre laminé posés sur le tuyau à vapeur et chargés de papier.
rti r
af
ifcî d
M fi b
iJ
fH
=ï kgffÆ
i 'Hf
Ph
i i rk. .. I.
üT
pH
CO
I Courtier.
ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE
O" Cylindre non couvert, le robinet d’admission étant fermé. O'" Cylindre vu en coupe.
QQ Plateaux en tonte servant de fonds aux cylindres sécheurs. Ces plateaux étaient assemblés par quatre boulons n'n' traversant les cylindres. Leurs tourillons étaient tournés en forme conique d’un côté enR où ils s’ajustaient sur le robinet, et munis de l’autre côté d’un carré enfer a' recevant la manivelle S. Ce carré était percé d’un petit trou pour laisser échapper l’air contenu dans le cylindre chaque fois qu’on y introduisait la vapeur.
T Bâtis en fonte sur lequel était posé le cylindre sécheur pendant qu’on déroulait le papier sec et qu’on l’enroulait de papier humide.
UC Châssis en bois dans lequel le cylindre était monté et qui servait à ie transporter de l’enroulage au tuyau à vapeur.
V Bâtis en bois,supportant l’appareil à sécher.
Fig. 57.
X Tuyau de vapeur communiquant d’une part avec la chaudière, el de l’autre avec un tuyau z pour évacuer l’eau de condensation
AA Robinets pour 1 admission delà vapeur dans le cylindre à sécher et sur lesquels ces cylindres étaient posés au moyen de l’ajustement conique R, permettant de les enlever facilement pour les transporter sur le bâtis d’enroulage T.
Fig. 58.
RB Crochets servant à retenir les cylindres sécheurs sur le bâtis V.
La manivelle S s’ajustait sur le carré du cylindre sécheur chaque fois qu’on le posait sur le bâtis T pour en dérouler le papier sec et pour le charger de papier humide.
CC Deux poulies donnant le mouvement aux cylindres enrouleurs.
D Poulie de tension de la corde passant sur les deux poulies.
EE Tendeurs pour maintenir le feutre bordé de cuir de la seconde presse.
FF Arbre de couche faisant de 10 à 12 tours par minute.
GG Poulies destinées à transmettre le mouvement d’une presse à l’autre.
1 1 1 J Arbres intermédiaires transmettant par des engrenages le mouvement à l’agitateur f et à la roue à battre la pâte c.
RK Supports de ces divers arbres.
o' Roue dentée montée sur l’axe des cylindres enrouleurs et engrenant dans de petits pignons p" p", qui faisaient marcher les crémaillères q" fixées sur les rayons à coulisse r". Par ce moyen, on augmentait ou l’on diminuait le diamètre du cylindre dans le cas où l’on voulait couper sur ce cylindre le papier humide en divers formats.
l! Levier chargé d’un poids faisant appuyer la poulie D pour tendre la corde. u' Crochet pour arrêter dans sa position le balancier M.
Formation du Papier. — La pâte à papier était amenée du réservoir par le tuyau a et déversée dans l’auge r\ où elle était mêlée avec l’eau claire sortant de l’intérieur du cylindre- forme.
La roue à élever et à battre c l’entraînait dans l’auge e au travers du conduit d. Arrivée là, elle passait dans l’épurateur (non figuré) pour être remuée ensuite par l’agitateur f et finalement versée dans l’auge n, où elle était portée sous le cylindre-forme au travers du double fond n', ainsi que l’indiquent les flèches.
L’eau passait au travers de la toile métallique du cylindre-forme, et déposait sur sa surface la pâte à papier qu’elle tenait en suspension.
Cette eau s’échappait de l’intérieur du cylindre par l’ouverture i et passait successivement de l’auge r dans l’auge r\ où elle se chargeait d’une nouvelle quantité de pâte à papier, qu’elle ramenait sous le cylindre, et ainsi de suite.
Le cylindre-forme avait un mouvement de rotation dans le sens indiqué par les flèches. 11 amenait la pâte à papier qui s’y était déposée à la partie supérieure de l’auge n, où l’eau claire qui découlait de l’auge o exerçait à sa surface une pression uniforme et graduée, due à la différence du niveau du liquide à l’intérieur et à l’extérieur de la forme.
Cette pression de l’eau servait à feutrer et unir la pâte à papier déposée sur le cylindre-forme, de telle façon qu’au sortir de l’auge n le papier avait acquis assez de consistance pour pouvoir être enlevé de la toile métallique parle feutre auquel il s’attachait.
Ce feutre sans fin II était pressé contre la forme au moyen du rouleau coucheur 1 ; il amenait le papier sous la première presse xx, où il ne recevait qu’une légère pression.
Arrivé là, le papier quittait le premier feutre et passait sur un second feutre x'x', qui le conduisait sous la seconde presse yy. Cette presse achevait d’exprimer l’eau du papier et le rendait propre à passer au séchage. A cet effet, le papier humide était enroulé sur le cylindre N.
La formation du papier avait lieu d’une manière uniforme et régulière. L’épaisseur du papier était réglée par la plus ou moins grande quantité de pâte amenée par le tuyau a et réglée par le robinet b.
Séchage et apprêt du Papier. — Le cylindre enrouleur N étant chargé de papier humide sortant de la deuxième presse, on le faisait basculer pour l’amener devant le bâtis d’enroulage T. Un des cylindres séclieurs O étant placé sur ce bâtis, on l’enroulait d’une certaine longueur de papier, de 20 à 30 tours, suivant son épaisseur. On avait soin de mouiller le bout du papier qui enveloppait le cylindre, afin qu’il y restât collé et ne put se détacher par l’elfet du séchage.
Le cylindre sécheur ainsi garni de papier humide était mis en communication avec l’un des robinets A du tuyau à vapeur X et retenu dans sa position par le crochet B.
On ouvrait le robinet pour introduire la vapeur dans le cylindre ; l’air qu’il contenait en était chassé aussitôt au travers d’un petit orifice percé dans le carré a' du tourillon du cylindre. Cet orifice servait aussi à entretenir un courant de vapeur affluant dans le cylindre et lui maintenant une température suffisante pour opérer le séchage, qui durait environ une demi-heure pour chaque cylindre.
L’effet immédiat de ce séchage était de rétrécir le papier et de lui faire éprouver une très forte tension. 11 résultait de là un frottement sur elles-mêmes des différentes couches de papier qui se trouvaient superposées. Ce frottement et la tension provenant du rétrécissement servaient à donner au papier un apprêt qu’il n’aurait pu acquérir sans cela que par l’action réitérée de la presse et du matrissage.
Le papier étant complètement sec, on remettait le cylindre sur le bâtis d’enroulage T, et l’on commençait par dérouler le papier sec pour en remettre ensuite de rhumide.
On établissait ainsi un nombre de cylindres sécheurs proportionné au produit de la machine à papier, et l’on réglait le service de façon qu’il n’y eut jamais qu’un cylindre à la fois à enlever* avec du papier sec, afin de mettre à profit la chaleur que les cylindres conservaient pendant l’opération.
La description de cette ancienne machine va nous servir à mieux comprendre le fonctionnement des divers appareils qui composent les machines à papier actuelles, que nous allons maintenant décrire séparément. On jugera plus facilement de la valeur des différents perfectionnements apportés dans ces dernières années à ces appareils. Nous terminerons enfin cette partie de notre sujet par la description des principaux types de machines adoptés aujourd’hui.
