BE887760A

BE887760A - Procede de fabrication a partir de materiaux cellulosiques compressibles, de pate a papier destinee a la fabrication de papier, carton ou autres produits celluloqieus similaires

Info

Publication number: BE887760A
Application number: BE0/203982A
Authority: BE
Original assignee: Vercruysse Edgar L M
Priority date: 1981-03-03
Filing date: 1981-03-03
Publication date: 1981-09-03

Description


  PROCEDE DE FABRICATION

A PARTIR DE MATERIAUX CELLULOSIQUES COMPRESSIBLES, 

DE PATE A PAPIER DESTINEE A LA FABRICATION DE PAPIER,

CARTON OU AUTRES PRODUITS CELLULOSIQUES SIMILAIRES 

  
La présente invention est relative a un procédé de fabrication de pâte à papier produite à partir de basasse, paille et autres matériaux cellulosiques similaires compressibles.

  
Le procédé de l'invention est applicable dans tous les cas où est recherchée l'imprégnation uniforme du matériau compressible et/ou l'amélioration des conditions opératoires de la presse à vis qui a pour fonction d'introduire le matériau compressible imprégné dans un lessiveur opérant sous pression en vue de sa cuisson en phase vapeur tel

  
 <EMI ID=1.1> 

  
mécanique, semi-chimique et chimique.

  
 <EMI ID=2.1> 

  
 <EMI ID=3.1> 

  
pressible préalablement à son immersion dans un bain de liqueur d'imprégnation. Lors de l'étuvage, l'air inclus dans le matériau est remplacé en tout ou en partie par de la vapeur d'eau. Lors de l'immersion dans un bain de liqueur du matériau ainsi étuvé, la vapeur se condensera, créant ainsi un vide aspirant la liqueur dans les zones préalablement occupées par la vapeur. La mise sous vide totale ou partielle du matériau avant son immersion dans un bain de liqueuren vue d'éliminer ou de réduire l'air inclus constitue un autre moyen pour améliorer l'Uniformité de l'imprégnation.

  
Jusqu'à présent l'immersion du matériau compressible dans le bain de liqueur est effectuée dans un réservoir dans lequel la pression atmosphérique est maintenue au-dessus du niveau de la liqueur. 

  
Le matériau imprégné est introduit par après dans une presse à vis qui a pour fonction d'éliminer l'excédent

  
de liqueur du matériau et de l'introduire dans un lessiveur sous pression.

  
A la sortie de la presse à vis un bouchon de matière empêche l'introduction de vapeur sous pression dans la presse à vis et dans le bain de liqueur en amont.

  
En opérant de la sorte, le temps de séjour du matériau compressible dans le bain de liqueur en vue d'uniformiser l'imprégnation, c'est-à-dire d'égaliser la concentration en liqueur à l'intérieur du matériau compressible à celle

  
 <EMI ID=4.1> 

  
les réactifs chimiques et les substances du matériau qui y sont sensibles aura d'autant plus progressé que le

  
 <EMI ID=5.1> 

  
de la fonction même du bain de liqueur d'imprégnation cherchant d'y limiter la réaction tant que l'uniformité de l'imprégnation n'a pas été atteinte et ceci en vue d'augmenter le rendement de cuisson.

  
Comme l'élimination de toute réaction dans le bain d'imprégnation est impossible, l'opération qui y a lieu doit être considérées coma* le premier stade d'un système de cuisson

  
 <EMI ID=6.1> 

  
queur d'imprégnation avec la matériau cellulosique peut,

  
 <EMI ID=7.1>  

  
 <EMI ID=8.1> 

  
compressible dans le bain de liqueur progressera la destruction pu l'Altération du matériau compressible et

  
 <EMI ID=9.1> 

  
queur d'imprégnation avec le matériau compressible.

  
Ceci entraînera une réduction du coefficient de friction du matériau préimprégné qui doit former barrière à l'in-

  
 <EMI ID=10.1> 

  
Le moyen le plue courant utilisé jusqu'à présent pour surmonter cette difficulté, consiste augmenter la compression du matériau dans la via de telle sorte qu'il puisse créer la parte de charge désirée.

  
 <EMI ID=11.1> 

  
 <EMI ID=12.1> 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1>   <EMI ID=15.1> 

  
mécaniques plutôt que manuels peur la récolte de la canne

  
à sucre.

  
L'élément mécanique s'opposant à la rotation du matériau compressible à l'intérieur de la vis et le dispositif

  
de sécurité prévu en cas d'un souffle accidentel de vapeur au travers de la presse à vis compliquent aussi la construction de la presse à vis.

  
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients

  
et de prévoir un procédé prévoyant la mise sous pression

  
du bain de liqueur en amont de la presse permettant ainsi d'améliorer l'uniformité de l'imprégnation et/ou de réduire le temps de séjour du matériau dans le bain de liqueur et/ ou de réduire la température du bain de liqueur et/ou de réduire l'énergie nécessaire à la presse à vis et de là

  
 <EMI ID=16.1> 

  
rité prévu en cas de soufflage accidentel de vapeur au

  
 <EMI ID=17.1> 

  
 <EMI ID=18.1> 

  
sa cuisson partielle dans le bain de liqueur en vue d'éliminer le sable fixé au matériau compressible et/ou de réduire la concentration de liqueur dans le bain de liqueur.

  
Suivant l'invention, on immerge le matériau compressible

  
 <EMI ID=19.1> 

  
 <EMI ID=20.1> 

  
mise du bain de liqueur sous pression favorisera, au fur

  
 <EMI ID=21.1> 

  
 <EMI ID=22.1> 

  
du matériau. La diffusion des réactifs s'ajoute au phénomène de pénétration et contribue à améliorer l'uniformité de l'imprégnation. 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
liqueur excédentaire au moyen d'une presse. il vis $t on

  
 <EMI ID=24.1> 

  
ques du matériau compressible imprégné ainsi obtenu par une cuisson en phase vapeur de celui-ci dans un lessiveur sous pression. Suivant une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, on soumet le matériau compressible à un étuvage à la vapeur d'eau, ou bien on le soumet à une mise sous vide partielle ou totale, avant de l'immerger dans la liqueur d'imprégnation.

  
L'invention a également pour objet l'installation pour la mise en oeuvre du procédé précité, qui comprend un inprégnateur pour l'imprégnation du matériau cellulosique com-

  
 <EMI ID=25.1> 

  
atmosphérique, une presse à vis pour la séparation de la quantité excédentaire de liqueur du matériau compressible et un lessiveur pour la cuisson en phase vapeur de celui-ci.

  
 <EMI ID=26.1> 

  
semi-chimique et chimique, obtenues par le procédé susdit et grâce 1 l'installation précitée.

  
 <EMI ID=27.1> 

  
 <EMI ID=28.1> 

  
 <EMI ID=29.1> 

  
suivent 1* invention

  
 <EMI ID=30.1> 

  
lion%' l'uniformité de l'imprégnation et les conditions

  
 <EMI ID=31.1> 

  
séparer la liqueur excédentaire du matériau compressible imprégné. 

  
L'uniformité de l'imprégnation est améliorée par la pénétration plus aisée de la liqueur dans les parties non solides et/ou non liquides du matériau compressible obtenue par la mise sous pression du bain de liqueur. Les conditions opératoires de la presse à vis sont favorisées par la diminution de la différence entre la pression en aval

  
 <EMI ID=32.1> 

  
celle en amont de la presse à vis, c'est-à-dire celle du bain de liqueur d'imprégnation.

  
Le procédé suivant l'invention se différencie donc essentiellement du procédé classique par le fait que l'on a remplacé l'imprégnation dans un bain de liqueur dans lequel la pression atmosphérique est maintenue au-dessus

  
du niveau de la liqueur par une imprégnation dans un bain de liqueur dans lequel une pression supérieure à la pression atmosphérique est maintenue au-dessus du niveau de

  
la liqueur.

  
Les principaux avantages et particularités du procédé de l'invention par rapport aux procédés d'imprégnation classiques sont les suivants :
- L'imprégnation sous pression a l'avantage sur l'imprégnation à pression atmosphérique parce que, si l'uniformité de l'imprégnation est recherchée dans l'imprégnateur avant que n'ait progressé de trop la réaction entre la liqueur et le matériau, la mise sous pression du bain de liqueur permettra de limiter le progrès de cette réaction par une réduction du temps de séjour du matériau dans le bain de liqueur et si, par contre,

  
une certaine réaction est recherchée dans l'imprégnateur entre la liqueur et le matériau en vue de faciliter la séparation du sable ou de réduire la concentration en réactifs dans le lessiveur, la mise du bain sous pression permettra de faciliter le transfert par la presse à vis du matériau imprégné dans le lessiveur rendu plus difficile par la réduction du coefficient de friction du matériau imprégné due à la réaction de la liqueur avec le matériau. Par ailleurs, dans ce dernier cas, l'augmentation de la pression dans le bain de liqueur favorisera la pénétration de la liqueur dans le matériau au bénéfice du

  
 <EMI ID=33.1> 

  
queur ou imprégnateur lui-même.

  
- Il permet d'améliorer le rendement pâte/matériau dans le lessiveur. ,En améliorant l'uniformité de l'imprégnation, on se rapproche de la situation idéale où en tout point du matériau compressible la quantité minimale et suffisante de réactifs est présente pour obtenir le degré de séparation des fibres recherché. En s'écartant de cette situation, l'écart de la concentration en réactifs chimiques entre différents points situés à l'intérieur du matériau compressible augmentera. Dans ce cas, même <EMI ID=34.1> 

  
reçu une quantité de réactifs chimiques suffisante, pour l'obtention du degré de séparation de fibres recherché, cette quantité ne sera plus minimale.

  
Ainsi l'absorption excessive de réactifs chimiques par le matériau aura comme conséquence une consommation excessive de réactifs chimiques par ce matériau dans le lessiveur au détriment du rendement pâte/matériau.

  
- Il améliore les qualités de la pâte produite t'ans le <EMI ID=35.1> 

  
présence des hémicelluloses qui n'ont pas été détruites parce que seulement une quantité minimale de réactifs chimiques a été employée.

  
On utilise de préférence, suivant l'invention, comme solution d'imprégnation du matériau, des solutions aqueuses alcalines, et de préférence des solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium. 

  
Le temps de séjour utilisé pour l'imprégnation du matériau dans le bain de liqueur d'imprégnation est compris entre 2 et 45 minutes et de préférence entre 5 et 35 minutes.

  
Les températures et les pressions utilisées lors de l'imprégnation des particules de bois dans la liqueur d'imprégnation et lors de la séparation de celles-ci de la quantité excédentaire de liqueur d'imprégnation sont respectivement de l'ordre de 20[deg.] à 120[deg.] C, et de préférence de l'ordre de 30[deg.] à 95[deg.] C, et de l'ordre de 1,5 a 20 kg/cm2, et de préférence de l'ordre de 2 à 9,5 kg/cm2.

  
Comme on pourra le constater, la pression à l'entrée de la

  
 <EMI ID=36.1> 

  
lisée pour l'imprégnation des particules de bois.

  
La température de cuisson en phase vapeur qui est destinée à séparer partiellement ou totalement les fibres cellulosiques des particules de bois âpres l'imprégnation, est comprise entre 102 et 190[deg.] C, de préférence entre 120[deg.] et

  
 <EMI ID=37.1> 

  
rence sous pression:, par exemple à une pression de l'ordre; de 1,1 à 12,8 kg/cm2 une pression de l'ordre de 2 à 9,5 kg/cm2 s'avérant particulièrement appropriée.

  
La pression dans le bain d'imprégnation sera de préférence

  
 <EMI ID=38.1> 

  
le fonctionnement de la presse a Via, Une pression supé-

  
 <EMI ID=39.1> 

  
si la pénétration du matériau compressible s'y avère diffi-

  
 <EMI ID=40.1> 

  
 <EMI ID=41.1> 

  
rique. La pression dans le bain d'imprégnation se situera ainsi entre 1,5 et 20 kg/cm2 et de préférence entre 2 et 9,5 kg/cm2.

  
L'exemple concret donné ci-après permet d'illustrer davantage le procédé suivant l'invention. 

EXEMPLE

  
Fabrication de pape à papier journal à partir de bagasse démoellée.

  
Le papier journal est actuellement fabriqué par cuisson en phase vapeur de la bagasse préalablement imprégnée d'une solution aqueuse d'hydroxyde de soude. L'hydroxyde de soude est maintenu à la sortie du bain

  
 <EMI ID=42.1> 

  
Le niveau du bain se trouve 3 la pression atmosphérique.

  
 <EMI ID=43.1> 

  
tion est de 45 minutes. La température de la liqueur d'imprégnation est de 70[deg.]C. La concentration de la bagasse dans le bain d'imprégnation est de 4 % pour permettre son pompage ultérieur. La solution de bagasse est, après son séjour dans le bain d'imprégnation, libéré 3 de la liqueur d'imprégnation excédentaire au moyen d'une presse 2 vis, elle-même éventuellement précédée d'un dispositif d'égouttage non forcé de la liqueur excédentaire absorbée par la bagasse.

  
 <EMI ID=44.1> 

  
est de 2 , soit 2 litres de liqueur par kilogramme de bagasse sèche.

  
La presse à vis permet en sus de vaincre la différence de pression entre le bain d'imprégnation et le lessiveur.

  
La pression dans ce dernier est 7,7 kg/cm2 et sa température de 168[deg.]C. Le temps de séjour de la bagasse dans le lessiveur est de 30 minutes. 

  
 <EMI ID=45.1> 

  
coupant la vapeur en cas de soufflage accidentel de

  
 <EMI ID=46.1> 

  
Le procédé selon l'invention permet par sa conception d'obtenir une Imprégnation tout aussi uniforme en augmen-

  
 <EMI ID=47.1> 

  
 <EMI ID=48.1> 

  
 <EMI ID=49.1> 

  
 <EMI ID=50.1> 

  
 <EMI ID=51.1>  

  
 <EMI ID=52.1> 

DONNEES DE BASE

  
Fabrication de pâte à papier journal à partir de bagasse démoellée

  
 <EMI ID=53.1> 

  
 <EMI ID=54.1> 

  
Réactif : NaOH.

CONDITIONS OPERATOIRES ET RESULTATS

  

 <EMI ID=55.1> 


  
 <EMI ID=56.1>  

  
Les conditions optimales sont, par ailleurs, dépendantes du rendemE désiré, des caractéristiques mécaniques de la pâte désirée, de l'énergie de raffinage tolérée, du degré de blancheur et de l'opacité minimale imposée et de la qualité de la bagasse-

VARIATION DU RAPPORT LIQUEUR/BOIS

  
 <EMI ID=57.1> 

  
Un rapport liqueur/bagasse de 2,5 est aisément obtenable et sera considéré comme maximum tandis que le rapport liqueur/bagasse de 1,4 est difficilement obtenable au moyen d'une presse à vis.

VARIATION DE LA CONCENTRATION EN NaOH DANS LE BAIN DE LIQUEUR

ET A L'ENTREE DU LESSIVEUR

  
L' NaOH agit dans le bain de liqueur de l'imprégnation avec les constituants de la bagasse qui y sont sensibles. Dans ce sens, l'imprégnateur peut être considéré comme le premier stade d'un système de cuisson à deux stades. Le rendement sur bagasse de cet imprégnateur est égal à 

  
poids de bagasse à la sortie de l'imprégnateur

  
X 100

  
 <EMI ID=58.1> 

  
Ce rendement peut être relativement bas si la température d'im-

  
 <EMI ID=59.1> 

  
 <EMI ID=60.1> 

  
traitement éventuel antérieur.

  
 <EMI ID=61.1> 

  
 <EMI ID=62.1> 

  
 <EMI ID=63.1>  

  
 <EMI ID=64.1> 

  
portionnelle au rapport liqueur/bagasse à l'entrée du lessiveur.

VARIATION DE LA TEMPERATURE DE CUISSON DANS LE LESSIVEUR

  
 <EMI ID=65.1> 

VARIATION DU TEMPS DE CUISSON DANS LE LESSIVEUR

  
Le temps de réaction est fonction du rapport liqueur/bagasse, de la concentration de la liqueur d'imprégnation, du rendement:

  
 <EMI ID=66.1> 

  
 <EMI ID=67.1> 

  
Le tableau II ci-après reprend les valeurs extrêmes ainsi que

  
 <EMI ID=68.1> 

  
conditions de base précitées.

  
 <EMI ID=69.1> 

  
 <EMI ID=70.1> 

  

 <EMI ID=71.1> 
 

  

 <EMI ID=72.1> 


  
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être envisagées sans sortir du cadre du présent brevet. 

  
C'est ainsi que l'on pourrait envisager d'utiliser à la place

  
de solutions aqueuses alcalines comme liqueur d'imprégnation

  
des solutions aqueuses acides telles que des solutions aqueuses

  
de bisulfite, d'acide sulfurique, d'acide nitrique, etc... ou

  
bien des solutions neutres telles que des solutions de sulfite.

REVENDICATIONS

  
1) Procédé de fabrication d'une pâte chimico-mécanique, semichimique ou chimique destinée à la fabrication de papier, carter: ou autres produits cellulosiques similaires à partir

  
de bagasse, paille ou autres matériaux cellulosiques compressibles similaires, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à immerger le matériau compressible dans une liqueur d'imprégnation présente dans un réservoir dans lequel une pression supérieure à la pression atmosphérique est maintenue au-dessus du niveau de la liqueur d'imprégnation pendant une période de temps suffisante pour que le matériau s'imprègne de la liqueur susdite de manière à améliorer l'uniformité de l'imprégnation, les conditions opératoires

  
de la presse à vis, et les conditions opératoires du lessiveur dans lequel le matériau compressible imprégné de liqueur est introduit par la presse à vis en vue d'y séparer au moins en partie les fibres cellulosiques du matériau imprégné par une cuisson en phase vapeur de celui-ci.

Claims

2) Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que

les pressions dans le bain d'imprégnation au-dessus du niveau de la liqueur d'imprégnation et à l'entrée et à la sortie de la presse à vis sont entre 1,5 et 20 kg/cm2.

3) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les pressions utilisées sont de l'ordre de 2 à 9,5 kg/cm2.

4) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les températures utilisées lors de l'imprégnation du matériau compressible dans le lirueur d'imprégnation et lors de la séparation de celui-ci de la quantité excédentaire de la liqueur d'imprégnation sont comprises entre 20 et 120[deg.]C. 5) Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que <EMI ID=73.1>

6) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que le temps de séjour du matériau compressible dans le bain d'imprégnation est de 2 à

45 minutes.

7) Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que

le temps de séjour du matériau compressible dans le bain d'imprégnation est de 5 à 35 minutes.

8) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que la pression à l'entrée de la presse à vis est proche de la pression utilisée pour l'imprégnation des particules de bois.

9) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8,

caractérisé en ce que l'on soumet le matériau cellulosique compressible à un étuvage à la vapeur d'eau avant de l'immerger dans la liqueur d'imprégnation.

10) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8

caracrérisé en ce que l'on soumet le matériau cellulosique compressible à une mise sous vide partielle ou totale avant de l'immerger dans la liqueur d'imprégnation.

11) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10

caractérisé en ce qu'une cuisson partielle du matériau compressible est effectué dans le bain de liqueur d'imprégnation en vue de séparer le sable du matériau compressible avant l'introduction de ce dernier dans la presse à vis.

12) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11

caractérisé en ce que l'on sépare totalement les fibres cellulosiques du matériau après son imprégnation. 13) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12

caractérisé en ce que l'on utilise comme liqueur d'imprégnation, une solution aqueuse alcaline.

14) Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que

la solution alcaline est une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium.

15) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14,

caractérisé en ce que le rapport liqueur/matériau à l'entrée du lessiveur est compris entre 1,4 et 2,5.

<EMI ID=74.1>

caractérisé en ce que la longueur des brins du matériau cellulosique compressible est inférieur à 10 cm.

17) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16

caractérisé en ce que la température de cuisson en phase vapeur est comprise entre 102 et 190[deg.]C.

18) Procédé suivant la revendication 17 caractérisé en ce que

la température de cuisson est comprise entre 120[deg.]C et 175[deg.]C.

19) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 18,

caractérisé en ce que la cuisson en phase vapeur se fait à une pression de l'ordre de 1,1 et 12,8 kg/cm2.

20) Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce que

la pression est de l'ordre de 2 à 9,6 kg/cm2.

21) Procédé de fabrication d'une pâte chimico-mécanique, semichimique ou chimique destinée à la fabrication de papier, carton ou autres produits cellulosiques similaires, à partir d'un matériau cellulosique compressible tel que bagasse, paille et autres matériaux similaires, tel que décrit ci- dessus, notamment dans l'exemple donné. <EMI ID=75.1>

quelconque des revendications 1 à 21, caractérisée en ce qu'elle comprend un imprégnateur pour l'imprégnation du matériau cellulosique compressible, une presse à vis pour la séparation de la quantité de liqueur excédentaire du matériau compressible et un lessiveur pour la cuisson en phase vapeur de ces particules.

23) Installation telle que décrite ci-dessus.

24) Pâte chimico-mécanique, semi-chimique ou chimique telle

qu'obtenue par le procédé susdit et traitée dans l'installation susdite.