Votre guide des joints de dilatation dans les pâtes et papiers

L'industrie des pâtes et papiers fournit des produits, tels que les articles de papeterie, les gobelets, les mouchoirs en papier et les emballages à base de papier, y compris le carton, qui font partie intégrante de la vie moderne. Le processus de fabrication des produits en papier nécessite le mouvement de particules de bois, de produits chimiques et d'eau à travers des réseaux de tuyauterie à traiter. Les joints de dilatation en caoutchouc atténuent les contraintes des tuyaux résultant des fluctuations thermiques et des vibrations des pompes ou d'autres machines spécialisées trouvées dans cette industrie.

Les systèmes de tuyauterie facilitent le mouvement constant du bois, de la pâte, des produits chimiques et une circulation constante de l'eau dans toute l'usine. Divers produits chimiques sont introduits dans le flux de traitement pour décomposer le bois afin de fabriquer de la pâte. Les produits chimiques usés sont recyclés pour une utilisation future afin de réduire les déchets et de créer un processus plus durable. Un composant essentiel, les joints de dilatation en élastomère, garantit le bon fonctionnement de la tuyauterie et de l'équipement.

Les bûches de bois sont d'abord écorcées puis réduites en petits morceaux afin de pouvoir ensuite être transformées en pâte. Les soufflantes et les convoyeurs envoient les copeaux de bois du silo de stockage à l'usine, c'est la première étape du processus où les joints de dilatation peuvent être utilisés. Les copeaux de bois bruts sont abrasifs et nécessitent un joint de dilatation avec un arc rempli pour faciliter l'écoulement sans que les copeaux ne s'accumulent dans l'arc. En plus d'une arche remplie, l'élastomère du tube doit être conçu pour résister à une forte abrasion. Le monomère d'éthylène propylène diène (EPDM), le caoutchouc nitrile hydrogéné (HNBR) ou le caoutchouc naturel/gomme sont les mieux adaptés pour gérer ces applications abrasives. Les revêtements d'écoulement, également connus sous le nom de revêtements de chapeau haut de forme, peuvent également être utilisés dans cette zone lorsque la vitesse des copeaux de bois est suffisamment élevée pour endommager le revêtement en caoutchouc. Un revêtement de flux est un insert métallique qui contrôle le flux d'abrasifs à grande vitesse et protège le tube en caoutchouc sans entraver le mouvement et les qualités d'absorption des vibrations du joint de dilatation.

Le processus de réduction en pâte décomposera les copeaux de bois bruts en fibres de lignine séparées et laissera de la cellulose, qui est le composant clé de la fabrication du papier. La réduction en pâte chimique est le processus le plus courant pour les produits d'aujourd'hui, utilisant un digesteur pour cuire les copeaux de bois dans de la liqueur blanche à l'aide de vapeur à haute pression. Une fois que le digesteur a terminé son cycle, les déchets de liqueur noire sont pompés vers un évaporateur. L'autre sous-produit du digesteur est la pâte de bois, qui doit être purifiée, lavée et blanchie avant de pouvoir être transformée en papier.

Les digesteurs ont souvent des joints de dilatation situés sur l'alimentation en liqueur blanche ainsi qu'attachés au bac d'alimentation en copeaux de bois. La liqueur blanche est un produit chimique doux qui peut être manipulé en toute sécurité avec un revêtement en caoutchouc EPDM. Les bacs alimentant les copeaux de bois dans le digesteur sont alimentés par gravité et nécessitent des joints de dilatation à basse pression qui peuvent être fabriqués en formes rondes ou rectangulaires, selon la configuration spécifique de l'équipement. Avec peu de mouvement, une arche peut ne pas être nécessaire car les mangeoires compensent principalement les vibrations.

Les deux sous-produits du processus chimique qui se déroule dans le digesteur sont la pâte de bois et la liqueur noire. Pour réduire les déchets, la liqueur noire est envoyée vers un évaporateur pour brûler l'excès d'eau, puis transportée vers une chaudière de récupération. La chaudière de récupération brûle en outre la liqueur noire hautement concentrée et il reste un résidu appelé liqueur verte.

Une fois la liqueur verte fabriquée, elle est ensuite combinée avec de la chaux et recyclée en liqueur blanche. Avec la liqueur blanche reproduite à partir des sous-produits de ce procédé, elle peut être réutilisée au départ pour décomposer les copeaux de bois bruts. Le cycle se répète en continu, connu sous le nom de procédé Kraft.

Des joints de dilatation sont installés dans les systèmes de tuyauterie complexes qui pompent les produits chimiques entre le digesteur, l'évaporateur et la chaudière de récupération ensemble de manière sûre et efficace. Il s'agit d'une zone critique pour s'assurer que le matériau de revêtement du joint de dilatation est correctement spécifié pour éviter une défaillance inattendue. La liqueur blanche, noire et verte peut être manipulée en toute sécurité avec les matériaux de revêtement résumés dans le tableau ci-dessous. Étant donné que certains de ces produits chimiques sont cuits à des températures élevées, les matériaux de revêtement peuvent devoir être spécifiés pour gérer le produit chimique à la température élevée.

La bouillie de pâte de bois qui sort du digesteur est acheminée vers une unité de lavage qui nettoie la pâte de tout résidu de liqueur noire restant. Une unité de criblage éliminera en outre toutes les impuretés telles que l'écorce, les pierres ou tout autre corps étranger.

La bouillie de pâte, à tout moment des étapes de nettoyage, a une concentration élevée de solides et est un autre exemple où un revêtement résistant à l'abrasion est essentiel pour le joint de dilatation. Le caoutchouc naturel/gomme, l'EPDM ou le HNBR sont des matériaux de revêtement acceptables. De plus, une configuration d'arche remplie et/ou de doublure d'écoulement sont des ajouts idéaux pour éviter l'accumulation de matériau de pulpe dans l'arche.

Pour les produits qui nécessitent un aspect blanc brillant, des agents de blanchiment sont ajoutés au mélange de pâte. C'est un autre domaine où il est essentiel que le composé de revêtement approprié soit spécifié. La plupart des agents de blanchiment peuvent facilement détériorer certains élastomères au contact. Dans les lignes de blanchiment, les joints de dilatation revêtus de fluoroélastomère (FKM) ou de polytétrafluoroéthylène (PTFE) sont les matériaux optimaux à spécifier.

Les machines à papier transforment ensuite la pâte purifiée en produit fini. La machine elle-même est complexe et intègre un grand nombre de tuyauteries et de pompes pour faire circuler l'eau à travers chaque étape. Le processus commence à la caisse de tête, où la suspension de pâte est pompée depuis la cuve de mélange pour être préparée pour le séchage et la finition.

La pâte mélangée s'écoule à travers la partie humide de la machine à papier et les systèmes d'aspiration éliminent l'eau de la bouillie. L'eau aspirée du stock est transférée dans une fosse à phoques. Avec principalement de l'eau extraite de la boue, les matériaux de revêtement à usage général sont suffisants, mais il est important de spécifier un joint de dilatation avec un taux de vide total. L'eau étant maintenant évacuée de la suspension de pâte, l'extrémité sèche de la machine à papier commence à donner à la pâte séchée sa forme finale. Les presses fonctionnent à l'extrémité sèche pour commencer à former des feuilles, qui sont ensuite alimentées à travers une série de rouleaux. Cette zone dispose également de tuyauteries équipées de joints de dilatation pour le passage de divers liquides pénétrants, de revêtements de surface et de colorants pour produits colorés. Selon le produit final, les additifs donneront au papier les caractéristiques de surface et les propriétés physiques souhaitées. Des pompes sont également utilisées pour gérer le débordement de ces solutions à recycler.

En général, une papeterie a des besoins d'étanchéité aux fluides au-delà de ceux mis en évidence dans le cadre du processus de fabrication de pâtes et papiers. Il existe généralement des usines de traitement de l'eau, des centrales électriques et des pompes d'approvisionnement en eau qui soutiennent l'installation. Les applications dans ces domaines sont largement considérées comme une utilisation générale car le milieu est généralement de l'eau à température ambiante.

Quelques exemples d'utilisation générale sont, mais sans s'y limiter, les joints de dilatation sphériques, qui sont disponibles dans des tailles et des matériaux standard. Les joints de dilatation sphériques sont généralement fournis avec des brides métalliques flottantes qui sont idéales pour une installation rapide et une réduction des stocks par rapport aux brides en caoutchouc intégrées avec bagues de retenue.

L'industrie des pâtes et papiers utilise des équipements complexes pour fabriquer des produits importants. Les joints de dilatation en élastomère sont un moyen de s'assurer que l'équipement d'une papeterie fonctionne efficacement et réduit l'usure qui peut être causée par les contraintes thermiques et les vibrations des tuyaux. Les joints de dilatation spécifiés dans ces applications doivent prendre en compte les exigences de fluide, de température, de mouvement, de pression et de vide pour garantir un fonctionnement sûr et sans fuite.

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Brandon Phillips est ingénieur produit pour Garlock Sealing Technologies et détient un baccalauréat en génie mécanique de l'Université de Buffalo. Pour plus d'informations, rendez-vous sur www.garlock.com.