BE429558A

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Publication number: BE429558A
Authority: BE
Priority date: 1937-09-12
Also published as: NL53384C

Description

Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de
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BREV'E T dt NVE1T T I ON. .Procédé pour la transformation en cellulose pure de plantes renfermant de la silice, en particulier de la paille de cé- réales.

. Il est connu de transformer en cellulose plus ou moins pure des plantes renfermant de la silice,telles que la paille,au moyen d'alcalis ou d'aloalino-terreux.

On connaît également l'utilis.ation dans ce but du chlore élémentaire sous forme de gaz ou dans une solution aqueuse. Des combinaisons de ces procédés sont également utilisées dans la technique courante. On se réfèrera,par exemple, aux procédés suivant le brevet allemand 398.927, suivant la

méthode CATALDI-POMILIO et suivant la méthode DE VAINS. Tous ces procédés sont, en quelque sorte,nés expérimentalement dans la pratique et ce,pour obtenir principalement une bonne cellulose pour papier.

Dans ces dernières années,il est devenu nécessaire de transformer également les différentes sortes de pailles en cellulose pure qui correspond , principalement dans sa façon d'être chimique et,en particulier,dans les préparations en vue de solutions cellulosiques,à la meilleure cellusose de bois.

Toujours dans ce même ordre d'idées,quelques procédés ont vu le jour qui montrent en vérité que,en ce qui concerne leur découverte et leur mise au point,ils ont été influencés défavorablement par l'empirisme.

La présente invention a pris les données expérimentales connues comme base d'élaboration du procédé,mais avec cette différence que lesdites données expérimentales sont ap-
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pliquées et en quelque sorte harmonisées,conforiuément a l'in- vention, avec la composition morphologique et chimique des plantes livrant de la paille et ce,de façon nouvelle,ce qui rend possible une utilisation particulièrement opportune et couronnée de succès.

Considérée du point de vue morphologique,la paille des diverses sortes de plantes renfermant de la silice se compose de différentes cellules. Les cellules qui se comportent de façon désavantageuse sont les petites cellules très riches en silice,parmi lesquelles,par exemple,il faut compter les cellules de parenchyme et celles de la couche superficielle; ces cellules sont à parois très minces,mais excessivement résistantes. Les premières se trouvent principalement dans les noeuds de la tige, les dernières dans les épis, les feuilles et les enveloppes de fruits ou des grains.

En vue d'écarter ces petites cellules qui contra-

, rieraient le procédé en questionna paille,conformément à. l'invention,est hachée de façon telle que la longueur des tiges coupées corresponde à la longueur d'un noeud.

Cette.manière de hachage en petits morceaux de la paille donne à côté de la tige ainsi découpée le noeud décou- pé ou demi-sectionné. Dans les deux cas, il est maintenant pos- sible de séparer au moyen de procédés connus de nettoyage mé- canique à sec ou humide les noeuds,les épis,les feuilles et les enveloppes de la tige elle-même hachée. C'est seulement après un pareil pré-nettoyage mécanique que-la matière est prête pour la transformation.

D'après les travaux de chercheurs bien connus,la paille de céréales se compose en moyenne de
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<tb>
<tb> Cellulose <SEP> 38%
<tb> Pentosane <SEP> 23%
<tb> Lignine <SEP> 24%
<tb> Cendres <SEP> 3,8%, <SEP> dont <SEP> 2,6% <SEP> de <SEP> silice,
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et, en outre, de protéines brutes, de cires et de matières grasses en quantité de 1,5 jusqu'à 2% pour une teneur en eau de 10 à 12%. Une partie de ces impuretés organiques est soluble dans l'eau, à savoir 9,5 à 10% du poids de la paille.

Comme,lors du traitement alcalin,les corps solubles dans l'eau donneraient principalement des acides organiques,y compila de l'acide carbonique,la paille hachée nettoyée au préalable mécaniquement est soumise à une extraction à l'eau,pouvant être répétée jusqu'à trois fois, à 120-130 C.

La quantité d'eau utilisée pour la cuisson doit avoir pour chaque extraction au moins dix fois le poids de la paille. L'eau ainsi utilisée doit être adoucie; ceci peut être fait, soit par les méthodes de détartrage connues,soit en ajoutant à l'eau d'extraction la quantité nécessaire de phosphates correspondant au degré hydrotimétrique de cette eau.

De plus,on a déterminé que la formation d'acides

est favorisée par l'oxygène de l'air renfermé ou dissous dans les milieux de cuisson. En conséquence,on ajoute .à l'eau d'extraction,en plus de l'addition éventuelle d'un phosphate, une matière soluble dans l'eau agissant comme réducteur à raison de 0,5% du poids sec de la paille,par exemple des sulfites alcalins. Les parties solubles dans l'eau étant pour la plus grande partie éloignées et la formation d'acide absorbant l'alcali étant ainsi diminuée,on passe à l'éloigne- ment de la silice combinée.

Les 2,6% de silice de la paille de céréales,par exemple,exigent théoriquement
SiO2+2 NaOH = Na2SiO3+HOH environ 3,5 Kg. de soude caustique pour la formation du silicate alcalin normal. Le silicate alcalin qui se forme lors de la cuisson sous pression de la paille est aussitôt consommé par suite du contenu en lignine et pentosane,en même temps qu'il se précipite'de la silice. Pour empêcher cette précipitation,il est nécessaire de maintenir le rapport alcali-silice au moins de façon correspondante à la formule.

Na2O 3. SiO2 1 On a trouvé que la silice peut être maintenue en solution si un excès d'alcali est utilisé,c'est-à-dire une quantité de 8-9 Kg. de soude caustique (sous forme de lessive a 3,5) pour la transformation de 100 Kg. de paille hachée. Le rapport de la lessive de cuisson à la paille hachée est de 1:2,5. Il a été,en eutre,trouvé que la température de cuisson la plus favorable est de 150 0. et que la durée de cette cuisson doit être de quatre heures, ce temps étant compté à partir du moment où l'on atteint la température sus-rappelée.

Pour restreindre la transformation des impuretés encore subsistantes en acides organiques,on doit ajouter à la lessive de cuisson un réducteur,par exemple, un sulfite alcalin, ayant un poids de 1'de celui de la paille hachée. On tecom-

mande également à ce moment-là d'évacuer l'acide carbonique qui se forme. Il a été trouvé,au surplus,qu'il est extraor- dinairement important de lessiver rapidement la masse brute ainsi transformée encore chaude avec de l'aau bouillante détartrée de façon telle que l'eau de lavage courante reste très peu de temps en contact avec le produit de la cuisson.

Ce processus de lavage doit être conduit de façon très cons- ciencieuse et très minutieusement.

Après ùn triage qui sépare les parties plus ou moins fines de la matière (ledit triage pouvant,d'ailleurs, être effectué au cours du traitement ultérieur),la masse brute est soumise à un traitement au chlore en vue de la transformation de la lignine en chlorure de lignine. On prend à cet effet de l'eau de chlore froide,à une température ne dépassant pas 17 C. et dune concentration de 4,3 Kg. de chlo- re dissous dans 1000 litres d'eau. On a trouvé que le taux le plus favorable était de 5 à 7%. Le processus de traitement au chlore dure environ six heures,un essai étant fait toutes les demi-heures pour déterminer la quantité de chlore déjà combinée et pour la remplacer continuellement.

Comme,lors du traitement au chlore de la lignine, il se forme de l'acide chlorhydrique, qui, ainsi qu'il a été trouvé,agit d'une façon nuisible sur le produit final et sur le rendement,on ajoute dans la masse réactionnelle une sub- stance-tampon. Comme telles on cite au premier plan les carbonates et les acétates des alcalino-terreux,par exemple la craie. Mais on peut également employer avec succès des tampons organiques qui ne se laissent pas chlorer eux-mêmes, mais se combinent à l'acide chlorhydrique formé. Une certaine quantité d'une pareille substance-tampon doit toujours se trouver en excès dans la masse réactionnelle.

La consommation en chlore gazeux baisse, et le traitement au chlore est ter- ,miné lorsqu'on ne constate plus pendant une demi-heure d'ab-

sorption de chlore gazeux par la masse cellulosique.

On retire ensuite l'eau de chlore en excédent de la masse réactionnelle, on procède à un rinçage et à une remise au niveau avec de l'eau fraîche qu'on remplace par 1,5 Kg. de soude caustique et 1 Kg. de sulfite de soude dissous dans l'eau. Ce traitement subséquent dure environ une demi-heure; ensuite on procède à un égouttage complet,on lave éventuellement à nouveau, on égoutte encore une fois jusqu'à obtention d'un poids double du poids sec. Puis,en vue de libérer la masse cellulosique de la majeure partie des pentosanes,on la pétrit pendant trois heures avec 35 litres d'une solution de soude caustique à 36% en poids et à 15-17 0.,ou bien avec 10 à 13 Kg. de chaux fraichement éteinte sous forme de lait de chaux à 95-100 C. La répartition de la lessive doit être très homogène.

Ensuite,la masse cellulosique est presque entièrement libérée de la lessive au moyen de vapeur saturée humide. La lessive de soude récupérée est entièrement utilisée pour la transformation de la paille hachée mentionnée en premier lieu, de même que pour le traitement de la masse cellulosique après le traitement au chlore et pour la production de la lessive de blanchiment à base d'hypochlorite de sodium. La masse cellulosique alcaline non-blanchie est soumise,en vue de l'obtention du degré de blancheur et de viscosité nécessaire à un blanchiment au moyen d'une solution de soude caustique contenant 1-5 Kg. de chlore actif. Il est très important de ve.illez à ce que le processus de blanchiment ait lieu en milieu alcalin.

Le processus de blanchiment est arrêté au momentmême où la masse cellulosique purifiée atteint les caractéristiques voulues,que le chlore actif de blanchiment soit absorbé ou non. S'il importe spécialement d'avoir un contenu minime en cendres,on acidifie la masse avec une solution à 0,5% d'acide chlorhydrique après l'égouttage et le lavage, et on

lave ensuite jusqu'à disparition de l'acide.

Claims

RESUME Procédé pour la transformation en cellulose pure de différentes plantes renfermant de la silice,en particulier de la paille de céréales, comportant les caractéristiques suivantes,prises ensemble,séparément ou en combinaison : 1.- La paille est hachée de façon telle que la longueur du hachis corresponde à la longueur d'un noeud.

,2.- La paille hachée nettoyée est soumise,avant la transformation chimique, à. plusieurs extractions avec de l'eau détartrée additionnée d'une substance soluble dans l'eau agissant comme réducteur, égale à 0,5% du poids de la paille hachée,à une température de 120 à 130 C.

3.- On enlève la silice de la masse de paille au moyen de 8 à 9 Kg. de soude caustique avec un réducteur représentant 1% du poids de la paille hachée, à une concentration de la lessive de 3,5% pour 100 Kg. de paille et un rapport de la paille hachée à la lessive de cuisson de 1:2,5, à une température de 150 0.,en quatre heures environ.

4. - La masse brute cuite à point est lavée rapidement avec de l'eau bouillante,l'eau de lavage qui s'écoule restant très peu de temps en contact avec la masse cuite.

5.- La masse cellulosique brute lavée est soumise à un traitement au chlore au moyen d'une solution aqueuse de chlore élémentaire,la concentration de l'eau de chlore ne devant pas dépasser 0,43%, à un taux de la matière de 5-7%, et l'eau de chlore est employée froide,au maximum à 17 0.

6. - L'acide chlorhydrique se formant lors du traitement au chlore est rendu inoffensif par une substance-tampon.

7. - La lignine chlorée formée par suite du traitement au chlore est transformée avec 1,5 Kg. de soude caustique et 1 Kg. de sulfite de soude et éloignée par un lavage de la mas- <Desc/Clms Page number 8> se cellulosique.

8. - La masse cellulosique est pétrie pendant trois heures avec 35 litres d'une solution de soude caustique a 36% en poids et à une température de 15-17 0.,ou bien avec 10 a 13 Kg. de chaux fraichement éteinte a une température de 95 à 100 C. et ensuite délessivée presque entièrement avec de la vapeur saturée humide.

9. - La masse cellulosique non-blanchie,en vue de l'obtention du degré de blancheur et de la viscosité voulus, est blanchie avec une solution de soude caustique renfermant 1-5 Kg. de chlore actif.

10.- Le processus de blanchiment est interrompu au moment où la cellulose pure a atteint les qualités requises.

11.- En vue de l'obtention d'une teneur réduite en cendres,la cellulose après délessivage est acidifiée dans une solution à 0,5% d'acide chlorhydrique et ensuite lavée jusqu'a disparition de l'acide.