<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENT-AU,PROCEDE,ETAGE-POUR LA TRANSFORMATION EN'CELLULOSE DE-TOUS VEGETAUX.
On sait que tous les végétaux, ligneux ou non, sont composés en proportions variables d'à peu près les mêmes constituants que, pour cet- te raison, on appelle constituants communs pour les distinguer des consti- tuants particuliers que l'on ne rencontre que dans certains végétaux.,
Les constituants communs sont la cellulose la lignine les hemi-celluloses et polyssacharides, en particulier le s pentosanes s les graisses et les cires.
De tous ces constituants communs, les hemiéelluloses et polys- sacharides parmi lesquels on compte les pentosanes sont à la fois les plus difficiles à éliminer du végétal par les procédés classiques, en même temps que les plus gênants lorsqu'ils restent en proportions notables dans les. produits finis; il s'agit des pâtes à papier et des celluloses nobles.
La quasi-impossibilité de leuréloignement par les procédés classiques connus tient au fait quil serait nécessaire, pour arriver au résultat désiré daugmenter anormalement soit la température, soit la con- centration du réactif désincrustant, soit encore la durée du traitement, ce qui aurait pour effet de dégrader fortement la cellulose.
Si l'on renonce à ces moyens énergiques en laissant dans les produits finis un pourcentage élevé d'hemi-celluloses et polyssacharides et surtout de pentosanes, on observe dans les cas de pâtes à papier, une élévation du degré initial de raffinage qui conduit à desdifficultés d'é- gouttage sur la machine à papier ou à c@rton et, dans le cas des celluloses. nobles destinéesà la fabrication'des d rivéscellulosiques, notamment des
<Desc/Clms Page number 2>
textiles artificiels, la formation de sortes de gelées qui modifient consi- dérablement les conditions de viscosité des solutions et peuvent provoquer l'obstruction des filières ou des perturbations lors des traitementsulté- rieurs.
Dans les deux cas, pâtes à papier et celluloses nobles, les he- mi-celluloses et polyssacharides, et surtout les pentosanes restantes dans le produit fini, ont en outre l'inconvénient, par suite de leur transforma- tion en sucres divers, pentosanes entre autres, de donner lieu, dans les traitements à forte température nécessités pour la délignification, à des caramélisations de teintes foncées qui rendent impossible, du moins très difficile, la dernière épuration chimique que constitue le blanchiment.
Or, il se trouve que les inconvénients provoqués par la pré- sence d'hémicelluloses et polyssacharides, en particulier de pentosanes, dans les produits finis n'ont pas jusqu'à maintenant, bien qu'ils soient connus, retenus fortement l'attention, parce que la totalité des pâtes et celluloses provenait des bois résineux dont la teneur en hémi-celluloses, polyssacharides et pentosanes est, en général, faible.
Il n'en est plus de même- lorsqu'on veut traiter, en vue de la fabrication de pâtes à papier et celluloses nobles, soit les bois feuillus, soit les plantes à croissance rapide qui contiennent beaucoup plus de ces constituants que les conifères. Alors que la proportion des pentosanes dé- passe rarement 4 à 7% dans ces derniers, elle atteint 20 à 30% sinon plus dans les feuillus et dans les plantes à croissance rapide.
Il résulte de ce fait que le traitement des bois feuillus et des plantes à croissance rapide, toujours à forte teneur en hémicellulose, polyssacharides, et surtout en pentosanes, par les procédés classiques dé- jà connus, donne immanquablement des produits finis,¯pâtes et celluloses, contenant un pourcentage élevé de pentosanes restantes. Or, il a été re- connu qu'aucun traitement ultérieur du produit fini ne peut sans inconvé- nient pour l'intégrité de la fibre cellulosique c'est-à-dire sans produire de dépolymérisation ni de dégradation de cellulose, conduite à un abaisse- ment de la proportion de pentosanes restantes. Seul, un traitement prélimi- naire du végétal alors que la fibre est encore protégée par les incrustants qui l'enrobent, peut donner ce résultat.
Dans cet ordre d'idées, il est connu qu'une cuisson préliminai- re à l'eau pure, avant toute désincrustation, par suite de la libération des acides organiques, surtout acétique, oxalique et quelque fois formique con- tenus dans la plante par leur action hydrolysante sur les composants hémi- cellulosiques et polyssacharidiques, peut procurer une amélioration légère des produits finis.
Il est également connu que cette hydrolyse préliminaire ou pré- hydrolyse peut s'effectuer au moyen d'acides minéraux forts tels que les acides sulfuriques, chlorhydriques, et nitrique, mais au prix. soit d'une augmentation prohibitive du coût du traitement soit surtout d'une .forte di- minution du degré de polymérisation de la cellulose dans les produits finis.
Il est également connu qu'un résultat correct peut être obtenu par la combinaison des deux procédés classiques au bisulfite d'abord, qui par son acidité, concourt à l'hydrolyse des pentosanes, puis à la soude au sulfate qui désincruste la matière préhydrolysée. Cette manière d'opérer n'a pas cependant reçu d'applications industrielles suivies, à cause tant de la complication des installations qu'elle entraîne que surtout de l'énor- me augmentation du prix de revient, qu'elle a pour conséquence.
Il a, par contre,été trouvé que certains sels acides alcalins et alcalino-terreux, en particulier le bisulfate de sodium S04 NaH, ont une action hydrolysante marquée sur les hémi-celluloses et polyssacharides, no- tamment les pentosanes que contient le végétal qu'ils transforment en sucre, surtout en pentosanes; solubles en milieu aqueux et, par conséquent, facile- ment éliminables par lavage, sans produire, si l'on opère à une température suffisamment basse, par exemple 125 C,de dégradation de la cellulose.
<Desc/Clms Page number 3>
Il a été trouvé également que le bisulfate de sodium SO4NaH, employé couramment comme coagulant des celluloses régénérées dé la viscose, procure en même temps une protection future de la cellulose, protection qui savère efficace dans les opérations ultérieures.
Dans ces conditions, le traitement des végétaux contenant de forts pourcentages d'hémicelluloses, polyssacharides et surtout pentosanes, c'est=à=dire les bois feuillus et les plantes à croissance rapide, s'effec- tue de la manière suivante
Le végétal est d'abord réduit en menus fragments par coupage ou hachage, puis débarrassé par les techniques habituelles d'épuration à sec, des corps étrangers, poussières, graviers, grains... qu'il renferme et, suivant le produit fini que l'on veut obtenir, cette préparation purifi- catrice est plus ou moins poussée.
Le végétal coupé et épuré, comme il vient d'être dit est ensui- te soumis à un premier traitement chimique appelé préhydrolyse consistant essentiellement en une cuisson, soit à la pression atmosphérique, à une tem- pérature n'excédant pas par conséquent 100PC, soit sous pression à une tem- pérature supérieure à 100 C et qu'il est, en général, prudent pour la plu- part des végétaux étudiés, de ne pas porter au-dessus de 125 C, sans d'ail- leurs que dette condition absolument limitative, dans une solution aqueuse de bisulfate de sodium SO4 NaH, à une concentration d'autant plus forte et pendant une durée d'autant plus longue que la température est plus basse et que l'on veut obtenir un produit fini dautant plus exempt d'hémicelluloses,
polyssacharides et pentosanes restants.
Pour la fabrication de pâtes à papier à partir de la paille de blé par exemple, si l'on opère à la pression atmosphérique, à 90-1000C, la quantité de bisulfate à prévoir sera de l'ordre de 2% du poids de paille anhydre à traiter et la durée de cuisson d'environ 3 heures, mais si l'on traite le végétal sous pression à 125 C, pour une même consommation de 2% de bisulfate de sodium, la durée de cuisson pourra être réduite à 2 heures.
Par contre,.si l'on veut produire de la cellulose noble, il faudra pour une cuisson de 2 à 3 heures à 125 C, prévoir une consommation de 5% et plus de bisulfate de sodium, consommation toujours comptée en fonc- tion du poids de la paille anhydre à traiter.
Le végétal préhydrolysé et lavé sommairement pour le débarras- ser de la liqueur préhydrolytique usée qui l'imprègne est ensuite soumis à l'un ou Vautre des procédés de désincrustation basique ou neutre connus parmi lesquels on citera :
Le procédé à la soude caustique NaOH qui consiste à cuire le végétal soit à la pression atmosphérique donc à une température n'excédant pas 100 C et ne dépassant pas, en général 170 C, pendant un temps plus ou moins long, suivant la-nature du végétal à traiter et le degré de désincrus- tation que l'on veut obtenir dans une solution aqueuse de soude caustique NaOH, d'une concentration variant avec la température de cuisson, la durée de cuisson, la nature du végétal et le degré de délignification désiré.
Ainsi, pour la paille traitée comme il a été précédemment dit, une cuisson de 90-100 C pendant 5 heures, avec une solution aqueuse de sou- de caustique contenant 10% du poids de la paille anhydre en NaOH est géné- ralement nécessaire pour la fabrication d'une pâte à papier écrue, tandis qu'à 125 C, une cuisson de 3 heures avec seulement 7 à 8% de soude causti- que peut suffire. Mais si l'on voulait aboutir à une cellulose noble, il serait nécessaire' de porter cette température à 150 C pendant au moins 3 heures et la consommation de soude caustique pourrait atteindre et même dé- passer 12% du poids de la paille anhydre.
Le procédé à la soude caustique NaOH additionnée de sulfure de sodium Na2 S, dit procédé au sulfate, qui convient particulièrement pour le traitement des feuillus et, en général des végétaux difficilement déligni- fiables.
<Desc/Clms Page number 4>
Par exemple, du bois de tige de cotonnier, préhydrolysée pen- dant 2 heures avec 2,5% de bisulfate de sodium donne une pâte à papier'écrue de belle qualité par traitement au sulfate à 170 C pendant 2 heures avec une solution aqueuse contenant 12 à 15% de NaOH et 6 à 8% de Na2 S, comptés en poids du végétal anhydre.
Le procédé soude-soufre qui s'applique également aux bois feuil- lus et en général, aux végétaux difficilement désincrustables.
Dans le dernier exemple, il faudrait, pour le bois de tiges de cotonnier, une cuisson à 170 C pendant 2 heures avec'une solution aqueuse contenant 20% de NaOH et 2% de S comptés en poids du végétal anhydre.
Le proeédé neutre dit au monosulfite, consistant en une cuisson généralement sous pression dans une solution aqueuse de sulfite de sodium SO4 Na2 additionné d'environ 50% de son poids de bicarbonate de sodium CO3 NaH.
Toujours pour le bois des tiges de cotonnier, préhydrolysé com- me il a été dit ci-dessus, on peut obtenir une très bonne pâte à papier écrue par une cuisson à 150 C, pendant 3 (trois) heures, dans une solution aqueuse contenant 10% de SO3 Na2 et 5% de CO3 NaH, comptés en poids du végé- tal anhydre.
Tous les exemples et chiffres ci-dessus ne sont donnés qu'à ti- tre uniquement indicatif et en aucune façon limitatif : les températures, durées et concentrations peuvent varier dans de larges limites suivant le végétal traité et, pour un même végétalr selon le produit fini à obtenir.
Le végétal préhydrolysé et délignifié par l'un ou l'autre des procédés basiques connus - ou neutres - et lavés à fond pour éliminer les liqueurs usées qui l'imprègnent, peut, si l'on veut arriver à 'une pâte à papier blanchie ou à une cellulose noble, être soumis à une chloration, soit au chlore gazeux par voie sèche ou humide, soit encore à l'eau de chlore, avec ou sans tampon, suivant des techniques connues, pour transformer les lignines restantes dans la pâte écrue en chlor-lignines solubles en milieu alcalin, la quantité de chlore libre nécessaire variant dans de très gran- des limites, selon le degré de désincrustation obtenu précédemment et le produit fini que l'on désire.
La chloration et le lavage alcalin subséquent peuvent dans cer- tain cas être supprimés, même pour la fabrication des pâtes à papier blanchies.
La chloration et le lavagealcalin sont toujours suivis d'un lavage prolongé à l'eau tiède pour éliminer les dernières traces de chlore, de soude caustique et de chlorolignine dans'la pâte chlorée.
Lorsqu'il s'agit de fabriquer les celluloses nobles, on peut répéter une ou deux fois encore les opérations de chloration et lavage al- calin et à l'eau et même faire suivre d'une ou plusieurs cuissons d'anoblis- sement, à... température -relativement basse dans une solution aqueuse diluée de soude caustique.
La pâte convenablement chlorée et lavée et, dans un certain.cas, la pâte écrue sont, en fin de traitement, soumises à un,'blanchiment confor- mément à l'une ou l'autre des techniques- habituelles.