<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE MISE EN PATE ET DE DEFIBRAGE DE RESIDUS AGRICOLES.
La présente invention se rapporte à des perfectionnements relatifs à la mise en pâte de résidus agricoles tels que de la paille de céréales, et en particulier à un procédé nouveau d'enlèvement des noeuds, rachis, grains de céréales et autres matières similaires, de manière à obtenir une pâte à papier ou un papier fini de meilleure qualité.
La mise en pâte de la paille des céréales telles que les pailles de blé, de seigle, d'avoine, de lin, de riz, de certaines herbes, roseaux et analogues, est gnée par la présence des noeuds, rachis et autres matières qui existent normalement dans la paille telle qu'elle est récoltée, telles-que des grains de céréales et des particules étrangères. La réduction sous forme de pâte des noeuds et des rachis est plus difficile que celle du reste de la paille et, même quand on obtient cette réduction, les fibres obtenues sont inférieu- res et sales par suite de leur constitution fibreuse inférieure et des saletés' occluses associées, De même, les grains de céréales et autres matières que 1' on trouve fréquemment dans la paille gênent évidemment une opération de mise en pâte satisfaisante.
Toutes ces matières, si on ne les enlève pas, contribuent à donner un papier inférieur et ont pour effet de contribuer à la présence dans le papier de taches (poivres) foncées et incomplètement défibrées et à diminuer sa qualité générale.
Jusqu'à présent, on a procédé à l'élimination de ces substances par divers procédés dont aucun ne s'est montré entièrement satisfaisant. C'est ainsi que, suivant un procédé antérieur, la paille est hachée en menus morceaux que l'on soumet à la séparation par l'air. Cette opération diminue d'une manière considérable le rendement final en pâte par rapport à la paille. Cet ancien procédé est souvent appliqué dans les moulins comportant des appareils rotatifs de digestion. Dans ces installations, les appareils de digestion sont déchargés après cuisson. Ce procédé comporte usuellement un autre traitement mécanique destiné à détruire la structure originale de la paille cuite pour donner des fibres séparées.
Les traitements mécaniques désagrègent également les noeuds et rachis en fragments qui ne peuvent être enlevés au cours des opérations de tamisage qui suivent. Cet an-cien procédé, tout en enlevant de notables quanti-
<Desc/Clms Page number 2>
tés des matières indésirables de la pâte, donne cependant des pâtes sales, notoirement lentes et humides, inacceptables dans la fabrication des papiers fins.-
Un autre procédé antérieur de mise en pâte des pailles de céréales, mis au point par le "Northern Régional Research Laboratory of the Bureau of Agricultural and Industrial Chemistry, Department of Agriculture 11 , comporte la cuisson de la paille par le procédé au sulfite neutre. Ce procédé a été discuté en détail dans la revue 'Taper Industry and Paper World", Mai 1948.
Dans le procédé au sulfite neutre, les noeuds, rachis et autres matières peuvent être séparés en déchargeant le contenu des appareils de digestion sous pression après cuisson, sur une butée disposée dans une fosse où. ces matières indésirables sont fragmentées, les fragments pouvant être enlevés par tamisage. Ce dernier procédé donne un rendement élevé en pâte fine d'une qualité suffisamment bonne pour convenir à la fabrication des papiers fins, mais il présente l'inconvénient de nécessiter un type d'appareil de digestiondont l'usage n'est pas courant dans les moulins où se fabriquent les pâtes de paille.
Suivant l'invention la matière cuite provenant de la digestion de la paille, sous la pression atmosphérique ou sous pression plus élevée, est déchargée sous la pression atmosphérique directement au sortir de l'appareil de digestion et soumise à un traitement subséquent, permettant d'enlever les noeuds, les rachis, les grains de froment et matières similaires d'une manière simple et efficace, sans désagrégation. Les pâtes finales obtenues au moyen du présent procédé sont plus propres et s'égouttent mieux que les pâtes antérieures, le rendement est comparable aux anciens rendements et le papier possède des caractéristiques de résistance comparables.
La présente invention peut facilement étre adaptée à un procédé quelconque de digestion dans lequel les noeuds et les rachis conservent leur forme pendant toute la durée de la digestion. Elle peut 4tre associée par exemple aux procédés de fabrication des pâtes au sulfite neutre, à la soude ou Kraft. Après cuisson, la pâte digérée est déchargée directement du digesteur.
Elle est applicable à une paille quelconque telle que les pailles de blé, d'avoine, de seigle, d'orge ou substances quelconques analogues à la paille contenant des noeuds, des rachis ou les deux, comme de nombreuses herbea . Ce caractère est avantageux en ce qu'il permet la mise en oeuvre du procédé dans les installations de digestion dont on dispose actuellement. La paille cuite est soumise, en milieu aqueux, à un traitement comportant une série de chocs brusques, énergiques., non-coupants, tandis qu'elle est immolée au sein du milieu liquide, chacun des constituants de la paille cuite- étant à l'état relativement libre au sein du milieu. Ce traitement sépare la paille cuite en fibres séparées sans que les noeuds, les rachis, les grains de céréale etc. soient euxmêmes désagrégés.
Le défibrage peut être effectué dans un dispositif constitué par un récipient muni à sa base d'une plaque tournante à laquelle sont fixées plusieurs pales disposées de telle sorte que les morceaux de paille submergés sont soumis à des chocs vigoureux par suite de la rotation rapide de la plaque. Toutefois, le défibrage peut être effectué au moyen d'une grande variété de méca- nismes susceptibles de produire des chocs sur la matière submergée libre. Pour des raisons de commodité, on utilise des dispositifs mécaniques congus pour la remise en pâte du papier, mais la présente invention n'est pas limitée à ces mécanismes.
Après le défibrage, les noeuds, les rachis, les grains de céréale, etc. sont séparés de la masse de pâte par exemple à l'àide d'un rifle ou d'un séparateur mécanique quelconque, comme on en connait de nombreux dans l'industrie, tels que des "hydraclones", des "vortraps", des tamis et analogues.
Ce procédé nouveau présente un certain nombre d'avantages sur les anciens procédés de mise en pâte. La pâte obtenue, après tamisage, est plus propre, plus mobile et obtenue avec un meilleur rendement que les pétes obtenues à 1-'aide'des procédés antérieurs. Il est préférable d'utiliser la paille découpée à des longueurs de 50 à 100 mm. dans le présent procédé, mais il est possible de faire appel à une paille plus grossièrement hachée ou même à de la paille entière. On peut se dispenser des traitements coùteux ou compliqués
<Desc/Clms Page number 3>
de pré-nettoyage, étant donné que le présent procédé n'exige que l'élimination' des poussières, que l'on peut enlever par passage sur des tamis vibrants ou des tamis trieurs.
Le rendement total en pâte est supérieur à celui que l'on peut- obtenir par les anciens procédés en raison de la diminution qui en résulte des pertes de bonnes fibres de 'paille avant la cuisson et de l'élimination à peu près exclusive de la matière indésirable de la pâte.
Comme on l'a dit, la paille cuite sous pression peut être dé- chargée dans une fosse ou directement dans 1'installation de défibrage. Il est commode de décharger la pâte cuite dans une caisse de drainage ôà la paillé égouttée peut être lavée avant le défibrage. L'opération de défibrage exige une consistance de l'ordre de 4 à 12% pour obtenir les résultats les meil- leurs, et il est préférable d'utiliser des consistances de 6 à 8 %le La durée nécessaire au défibrage varie avec le degré de cuisson de la paille, avec le - type particulier de dispositif mécanique e-t avec la consistance adoptée, ainsi qu'avec la fréquence des chocs. La fin du traitement peut être déterminée com- modément par simple examen à vue'des échantillons.
Les dispositifs de remise en pâte du papier, du type dont 'on a déjà parlé, demandent habituellement une durée de défibrage de 10 à 20 minutes.
Le produit défibré étant ainsi obtenu, l'enlèvement mécanique des noeuds défibrés, des rachis et autres matières ne donnant pas de pâte est une opération excessivement simple pour un spécialiste de la fabrication des pâtes à papier. Les caractéristiques nouvelles et intéressantes de la présén- te invention consistent dans le procédé de défibrage qui permet de séparer la paille cuite en fibres individuelles de pâte sans désagréger la matière indé- sirable, donc sans introduire des particules de matière autre que la pâte et des saletés dans la pâte elle-même.
La présente opération de défibrage se dif- férencie nettement des opérations de défibrage dans lesquelles ces matières indésirables sont désagrégées par frottement ou coupage entre des surfaces dépourvues de souplesse et les fibres et où les matières finpmept désagrégées sont mélangées intimement avec la pâte elle-même et sont extrêmement difficiles à enlever dans les opérations industrielles de nettoyage de la pâte.
Les exemples particuliers suivants illustrent la présente inven- tion.
Exemple 1.
On hache 22,7 kg. environ de paille de blé dans un hachoir à en- siler, à une longueur de 50 à 100 mm. On procède au dépoussiérage de la paille hachée en la faisant passer sur un tamis à vibrations à mailles de 0,84 mm. et on la cuit dans un digesteur rotatif de la manière suivante : pourcentages
Sulfite neutre de sodium 8
Carbonate de sodium 3
Rapport de la liqueur de cuisson à la paille 7/1
Les produits chimiques de mise en pâte sont rapportés au poids' sec de la paille.
Le digesteur, chauffé indirectement par la vapeur, est amené sous une pression de 7 kg./cm aussi vite que possible après le chargement. On main- tient la pression pendant deux heures, puis on ramène la pression à celle de l'atmosphère aussi rapidement que possible. On décharge alors la paille cuite de l'appareil de digestion dans une caisse de tamisage, on laisse égoutter la liqueur et on lave la pâte à l'eau.
On charge la pâte lavée dans un dispositif de remise en pâte du papier de dimension semi-industrielle, de manière à obtenir une consistance de 6,5 %. Le dispositif consiste en un récipient cylindrique de'90 cm. environ, présentant à sa base une plaque rotative munie de pales disposées de telle sor- te que les morceaux de paille submergés subissent des chocs vigoureux au cours
<Desc/Clms Page number 4>
de la rotation rapide de la plaque. On fait tourner la plaque dès que la charge est effectuée et on poursuit cette action pendant environ 15 minutes. Au bout de cette période, la paille cuite est transformée en pâte qui contient, à l'état séparé, au sein de la pâte, les noeuds, les rachis, les grains de blé, etc., non désagrégés.
On décharge le contenu de l'appareil de défibrage dans une caisse de tamisage, puis on place la masse de pâte ainsi obtenue dans une cuve avec assez d'eau pour obtenir une suspension aqueuse de pâte, d'une consistance d' environ 0,5 %. On refoule alors cette suspension de pâte à l'aide d'une pompe dans un système de rifles, puis sur des tamis plats étroits à fentes de 0,2 mm. La pâte passant à travers les tamis plats est épaissie sur un tamis incliné. Le rendement en pâte tamisée propre à l'emploi est de 50 à 55% de la paille sèche de départ. Les noeuds, rachis et grains de blé défibrés sont èp majeu- re partie retenus sur le système de rifles et pour une faible part sur le tamis plat.
EXEMPLE 2.
On hache à une longueur de 50 à 100 mm. 22,7 kg. environ de paille de blé et on procède au dépoussiérage comme dans l'exemple 1, puis on cuit dans un digesteur à globe. La liqueur de cuisson contient 12. % de produits chimiques pour pâte Kraft, rapportés à la paille sèche, la température de cuisson est de 170 C. et la durée de 2 heures. La période de cuisson terminée, on détend la pression et on déverse la pâte dans une caisse de tamisage. On lave la pâte cuite et on la charge dans le dispositif de défibrage mécanique utilisé dans l'exemple 1. Après 15 minutes de traitement, la paille cuite est transformée en pâte et le contenu de l'appareil de défibrage est déchargé dans une caisse de tamisage.
La pâte égouttée provenant du dispositif de défibrae est disposée dans un réservoir avec assez d'eau pour faire une suspension aqueuse d'une consistance d'environ 0,25 à 0,30 %. On envoie alors cette suspension de pâte dans le système de rifles de l'exemple 1. Les résidus provenant des systèmes de rifles et de tamis sont en faibles quantités mais de couleur foncée. Le rendement en pâte tamisée'* prête à l'emploi est de 46,5 % par rapport à la paille sèche.
Les pâtes défibrées mécaniquement obtenues suivant les exemples 1 et 2 ci-dessus sont appliquées à la fabrication de feuilles de papier d'essai.
Les résultats sont indiqués ci-dessous avec des résultats comparés d'un papier type fait au moyen de pâte au sulfite blanchie de bois tendre. Le degré initial du taux d'égouttage, c'est-à-dire avant passage dans la pile, est également indiqué dans le tableau.
EMI4.1
<tb>
<tb>
Echantillon <SEP> Degré <SEP> initial <SEP> Résist.à <SEP> Résisto <SEP> Résist. <SEP> au
<tb> de <SEP> papier <SEP> du <SEP> taux <SEP> d'é- <SEP> l'éclate- <SEP> à <SEP> la <SEP> déchirage
<tb> gouttage. <SEP> ment <SEP> tract. <SEP> g.
<tb>
(Schopper- <SEP> pt. <SEP> go <SEP> g.
<tb>
Riegler)
<tb> Exemple <SEP> 1 <SEP> 750 <SEP> 94 <SEP> 175 <SEP> 53
<tb> Exemple <SEP> 2 <SEP> 710 <SEP> 101 <SEP> 175 <SEP> 46
<tb> Bois <SEP> tendre
<tb> blanchi <SEP> 880 <SEP> 93 <SEP> 162 <SEP> 80
<tb>
Les exemples qui précèdent illustrent la présente invention appliquée à la paille cuite sous pression. Toutefois, comme on l'a dit, ce procédé nouveau de défibrage est applicable à la paille cuite sans être limité au procédé particulier de cuisson indiqué. On peut donc, dans les exemples précédents, remplacer la paille cuite sous pression par une pâte cuite sous la pression atmosphérique, obtenue par digestion ou par ébullition, de manière à obtenir les pâtes s'égouttant bien et propres qui caractérisent l'invention.