Procédé de traitement de matières fibreuses pour la séparation de leurs différents constituants

Description

[0001] Avant d'être décortiquées ou utilisées pour des processus industriels, les plantes à fibres ou les fibres grossières sont le plus souvent soumises à des transformations chimmiques, physiques ou biologiques, ou encore à une association de divers traitements en vue de favoriser la séparation des différentes parties ou de les préparer à ces transformations.

[0002] C'est par exemple le cas du lin qui après avoir été arraché par des machines spécialisées peut être déposé au sol en bandes appelées "andains" pour subir une transformation biologique. Celle-ci dégrade les ciments pectiques qui relient les faisceaux de fibres entre eux sous l'action des micro-organismes : cette opération, appelée rouissage au sol, favorise la séparation des fibres des autres parties de la tige.

[0003] Il existe encore des unités de traitement de ces mêmes tiges végétales par trempage dans de l'eau chaude à laquelle on peut mélanger des agents actifs, enzymes ou micro-organismes spécialisés. Ces techniques, assez onéreuses en raison d'un coût de main-d'oeuvre important et du prix des agents actifs, sont selon les cas appelées "rouissage à l'eau", "rouissage biologique" ou "rouissage enzymatique". Elles imposent dans tous les cas un séchage onéreux lorsqu'il est réalisé industriellement et risqué si on se contente d'un séchage naturel. Dans tous les cas, cela pose des problèmes de pollution.

[0004] Des techniques assez récentes utilisent des réacteurs pour traiter des fibres cellulosiques grossières, avec de la vapeur sous pression qui, sous l'effet d'une détente brutale, fait éclater les faisceaux de fibres en fibrilles élémentaires. Jusqu'à maintenant, ce procédé s'applique sur des fibres agglomérées en faisceaux résultant d'une succession de transformations des tiges, biologiques (rouissage), physique (fanage) et mécanique (teillage), le teillage se décomposant en une suite d'actions mécaniques tel le broyage au travers de rouleaux cannelés (broyeurs) et/ou l'écangage, qui éliminent les parties boiseuses.

[0005] C'est encore le cas pour d'autres fibres comme celles du bois qui subissent des traitements chimiques et physiques (découpage en copeaux) pour extraire la cellulose en vue de fabriquer la pâte à papier.

[0006] Le chanvre est également déposé au sol pendant une période relativement longue en vue de laisser les micro-organismes du sol commencer une biodégradation des ciments pectiques.

[0007] Cette énumération non exhaustive des traitements appliqués aux plantes à fibres et aux fibres montre dans un grand nombre de cas l'aspect très aléatoire de ces cultures qui sont, dans certains cas, simplement posées au sol pour subir une transformation que l'homme ne maîtrise pas du tout et qui expose la culture à des conditions climatiques qui peuvent, lorsqu'elles ne sont pas favorables, entraîner la perte partielle ou totale de la matière soit parce que la dégradation a été poussée trop loin et que les micro-organismes ont commencé à dégrader les fibres, soit parce que les conditions climatiques ne permettent pas de récolter une matière suffisamment sèche pour être susceptible de se conserver.

[0008] L'aspect hétérogène du rouissage au sol est aussi une source de difficultés dans la chaîne de transformation et d'élaboration du produit final.

[0009] Le procédé selon l'invention, qui est exposé ici, propose une solution à l'ensemble des problèmes évoqués plus haut. Il s'applique à des plantes à fibres ou directement à des fibres végétales grossières, quel que soit l'état de dégradation des plantes, l'état de pureté des fibres, l'hétérogénéité de la matière ou l'état d'humidité du produit.

[0010] Le procédé selon l'invention prépare la matière fibreuse à la séparation des différents constituants par un procédé physique. Il traite les fibres brutes pour les rendre homogènes. Il rompt les liaisons internes des faisceaux fibreux jusqu'au stade de la fibre élémentaire, voire de la fibrille si l'on pousse plus loin l'agressivité du procédé.

[0011] Selon l'invention le procédé de traitement de matières fibreuses, constituées notamment de plantes à fibres ou de fibres végétales grossières, se caractérise en ce qu'il consiste à mettre au moins une fois ces matières fibreuses au contact d'un milieu fluide dont la température est inférieure à 250° Kelvin pendant un temps bref compris entre la fraction de seconde et quelques minutes, et à soumettre ces matières fibreuses à un procédé physique de séparation sélective de leurs différents constituants.

[0012] Ledit milieu fluide peut être constitué par un fluide cryogène en phase liquide par exemple de l'azote liquide, ou par un fluide cryogène en phase gazeuse, par exemple de l'air refroidi par de l'azote liquide évitant ainsi la pollution de l'azote liquide par des déchets de matière. On pourra, par exemple, mettre en contact les tiges de matière fibreuse en nappe ordonnée ou en vrac, par un moyen de transport et/ou de pincement, et les immerger en continu dans un fluide cryogène en phase liquide, avantageusement dans de l'azote liquide, Selon une autre méthode, on remplit un récipient avec une quantité déterminée de matière fibreuse, puis on la met en contact avec l'élément cryogène. On comprend que le fluide cryogène provoque une fragilisation sélective des différents constituants de la matière fibreuse qui se séparent alors sans peine par l'action d'un procédé physique.

[0013] Selon une caractéristique de l'invention on réalise la séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse par un procédé physique, par exemple mécanique ou vibratoire, qui intervient simultanément au traitement par le fluide cryogène. Selon une autre caractéristique de l'invention, on réalise la séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse par un procédé physique, par exemple mécanique, vibratoire ou par chocs thermiques avec des températures supérieures à 250° Kelvin, qui intervient à la suite du traitement par le fluide cryogène.

[0014] Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut ajouter dans le fluide cryogène un produit chimique de blanchiment de la matière fibreuse, afin de débarrasser celle-ci des couleurs peu flatteuses et de la blanchir.

[0015] Selon une autre caractéristique encore du procédé selon l'invention on peut traiter la matière fibreuse en un état quelconque de dégradation, soit directement au champ, soit ayant subi une première transformation, par exemple mécanique, chimique ou biologique. Ainsi le procédé selon l'invention est utilisé sur des végétaux fibreux qui n'auraient pas subi au sol d'autre transformation que le séchage par l'action du soleil, lorsque l'on veut récupérer les fructifications, ou qui n'auraient pas subi de transformation du tout lorsqu'on peut traiter immédiatement la matière en évitant ainsi le risque de décomposition non contrôlée des fibres.

[0016] La présence d'eau au sein des parties végétales ayant une influence sur la conduite et sur l'efficacité du traitement, le procédé selon l'invention est avantageusement appliqué sur une matière brute dont l'humidité naturelle est sensiblement homogène. A cet effet, selon une caractéristique additionnelle du procédé de l'invention on humidifie préalablement les matières fibreuses à traiter pour homogénéiser et ajuster l'humidité, par exemple par trempage, pulvérisation ou dans une chambre d'humidification.

[0017] On notera que la durée du traitement par le froid, de quelques secondes à quelques minutes, et l'intensité de celui-ci, réglable de 0° à 250° Kelvin, permettent de moduler l'agressivité du procédé et de contrôler le degré souhaité de dissociation des faisceaux fibreux. On notera aussi que l'opération de traitement selon l'invention s'effectue sans produire de poussières et préserve l'environnement du personnel qui évolue aux alentours des machines de traitement .

Revendications

1. Procédé de traitement de matières fibreuses, constituées notamment de plantes à fibres ou de fibres végétales grossières, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre au moins une fois ces matières fibreuses au contact d'un milieu fluide dont la température est inférieure à 250° Kelvin, pendant un temps bref compris entre la fraction de seconde et quelques minutes, et à soumettre lesdites matières fibreuses à un procédé physique de séparation sélective de leurs différents constituants.

2. Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé physique de séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse, par exemple un procédé mécanique ou vibratoire, intervient simultanément au traitement par le fluide cryogène.

3. Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé physique de séparation sélective des différents constituants de la matière fibreuse, par exemple mécanique, vibratoire ou par chocs thermiques avec des températures supérieures à 250° Kelvin, intervient à la suite du traitement par le fluide cryogène.

4. Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on ajoute dans le fluide cryogène un produit chimique de blanchiment de la matière fibreuse.

5. Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on traite la matière fibreuse prise en un état quelconque de dégradation, soit directement au champ, soit ayant subi une première transformation, par exemple mécanique, chimique ou biologique.

6. Procédé de traitement de matières fibreuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on humidifie préalablement les matières fibreuses à traiter pour homogénéiser et ajuster l'humidité, par exemple par trempage, pulvérisation ou dans une chambre d'humidification.

7. Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit milieu fluide est constitué par un fluide cryogène en phase liquide, par exemple de l'azote liquide.

8. Procédé de traitement de matières fibreuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit milieu fluide est constitué par un fluide cryogène en phase gazeuse, par exemple de l'air refroidi par de l'azote liquide, évitant ainsi la pollution de l'azote liquide par des déchets de matière.

Ansprüche

1. Verfahren zur Trennung von Faserstoffen bzw. fibrösen Massen, die insb. aus Faserpflanzen oder Pflanzenfasern bestehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Faserstoffe mindestens einmal in Kontakt mit einem fluiden Mittel gebracht werden, dessen Temperatur niedriger als 250° Kelvin beträgt und zwar während einer kurzen Zeit, die zwischen einem Bruchteil einer Sekunde und mehreren Minuten beträgt, und daß die Faserstoffe einem physikalischen Trennprozeß unterworfen werden, der die selektive Trennung der verschiedenen Komponenten vornimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der physikalische Trennprozeß zum selektiven Trennen der unterschiedlichen Bestandteile der fibrösen Masse, z.B. ein mechanisches oder vibrierendes Verfahren, begleitet wird von einer Behandlung durch kryogenes Fluidum bzw. Kühlmittel.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das physikalische Trennverfahren zum selektiven Trennen der unterschiedlichen Bestandteile der Faserstoffe, z.B. auf mechanischem Wege, auf vibrierendem Wege oder durch Thermoschocks bei Temperaturen oberhalb 250° Kelvin, begleitet wird von einer nachfolgenden Behandlung durch kryogenes Fluidum bzw. Kühlmittel.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,
daß dem kryogenen Fluidum bzw. Kühlmittel ein chemisches Reinigungsmittel zum Reinigen der Faserstoffe zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Faserstoffe in einem Zustand einer gewissen Degradierung, entweder unmittelbar vom Feld oder nach einer ersten Umsetzung z.B. mechanisch, chemisch oder biologisch behandelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Faserstoffe vorab befeuchtet werden, um sie zu homogenisieren oder deren Feuchte einzustellen, beispielsweise durch Anfeuchten, Pulverisieren oder in einer Befeuchtungskammer.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das fluide Mittel durch ein kryogenes Fluidum bzw. Kühlmittel in flüssiger Phase, beispielsweise flüssigen Stickstoff, gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das fluide Mittel durch ein kryogenes Fluidum bzw. Kühlmittel in gasförmiger Phase, beispielsweise durch Luft gebildet wird, die durch flüssigen Stickstoff gekühlt ist, wobei die Verunreinigung des flüssigen Stickstoffs durch Materialabfall vermieden wird.

Claims

1. Process for treating fibrous materials, consisting in particular of plants with fibres or of coarse vegetable fibres, characterised in that it consists in bringing these fibrous materials at least once into contact with a fluid medium the temperature of which is less than 250° Kelvin, for a brief duration of between a fraction of a second and a few minutes, and in subjecting said fibrous materials to a physical process of selective separation of their different constituents.

2. Process for treating fibrous materials according to Claim 1, characterised in that the physical process for the selective separation of the different constituents of the fibrous material, which is a mechanical or vibratory process, for example, occurs at the same time as the treatment using cryogenic fluid.

3. Process for treating fibrous materials according to Claim 1, characterised in that the physical process for selective separation of the different constituents of the fibrous material, which process is, for example, mechanical, vibratory or by thermal shocks at temperatures of greater than 250° Kelvin occurs at the end of the treatment using cryogenic fluid.

4. Process for treating fibrous materials according to any one of Claims 1 to 3, characterised in that a chemical product which bleaches the fibrous materials is added into the cryogenic fluid.

5. Process for treating the fibrous materials according to any one of Claims 1 to 4, characterised in that the fibrous material is treated in any stage of decomposition, either directly in the field, or when it has been subjected to a first transformation, which is mechanical, chemical or biological for example.

6. Process for treating fibrous materials according to any one of Claims 1 to 4, characterised in that the fibrous materials to be treated are first humidified in order to homogenise them and to adjust the moisture content thereof, by means of soaking, spraying or in a humidifying chamber for example.

7. Process for treating the fibrous materials according to Claim 1, characterised in that the said fluid medium consists of a cryogenic fluid in the liquid phase, for example liquid nitrogen.

8. Process for treating fibrous materials according to Claim 1, characterised in that said fluid medium consists of a cryogenic fluid in the gaseous phase, for example of air cooled by liquid nitrogen, thus preventing waste from the material polluting the liquid nitrogen.