Procédé pour obtenir, d'une matière cellulosique lignifiée, une cellulose d'un blanchiment extrêmement facile. Ainsi qu'il est bien connu des techniciens de l'industrie de la cellulose, aux deux procé dés classiques pour la cuisson bisulfitique des bois - le procédé Mitscherlich et le procédé Ritter-Kellner - ont été apportées, au cours du temps, de multiples modifications, sur tout du côté de la concentration de la lessive bisulfitique, de sorte qu'entre les deux sys tèmes - bien différents à ce dernier point de vue - sont venus s'intercaler de nombreux autres procédés qui, eu égard précisément à la variabilité de la concentration de la lessive,
permettent tout degré possible de l'intensité d'action. Et tandis que dans cette vaste gamme des procédés au bisulfite, le système Mitscherlich est resté jusqu'à ce jour à l'un des extrêmes, le système Ritter-Kellner origi nal a été, au contraire, devancé dans ce sens que les installations plus modernes tra vaillent de préférence avec des lessives en core plus riches en anhydride sulfureux li bre.
D'autre part, puisque la concentration différente de la lessive, jointe à son tour à un système différent de chauffage, porte en soi des diversités notables tant au point de vue de la- température qu'à celui de la durée de la cuisson, les limites extrêmes pour les facteurs considérés: concentration de la les sive, température, durée de- cuisson, sont ha bituellement, dans les deux systèmes en ques tion, celles indiquées dans le tableau suivant:
EMI0002.0001
Composition <SEP> de <SEP> la <SEP> lessive <SEP> Température
<tb> Durée <SEP> de <SEP> cuisson
<tb> S02 <SEP> combiné <SEP> S02 <SEP> libre <SEP> S02 <SEP> total
<tb> Mitscherlich <SEP> 1 <SEP> 0/0 <SEP> 2 <SEP> 0/0 <SEP> 3 <SEP> % <SEP> <B>110-1350</B> <SEP> 30-48 <SEP> heures
<tb> Ritter-Kellner <SEP> 1-1,5 <SEP> % <SEP> 3-3,5 <SEP> % <SEP> 4-51/o <SEP> 125-1400 <SEP> 15-20 <SEP> heures tandis que dans d'autres modifications du système rapide Ritter-Kellner, le contenu de la lessive en S02 libre peut aussi s'élever à 7-7,5%, la température de cuisson peint at teindre un maximum de 155-160 , et la durée de la cuisson se réduire aussi à 8 heures seulement.
Du point de vue de la présente invention, il est toutefois intéressant de noter que, de quelque manière qu'aient été modifiées, en comparaison des deux procédés originaux, les conditions ci-dessus pour la concentration de la lessive et pour la température de cuisson, par contre l'un des caractères de la lessive bi- sulfitique est resté passablement inchangé, celui de contenir une quantité presque cons tante d'oxyde de calcium et précisément en viron 1 %, quantité qui, dans les lessives à plus haute concentration de S02 libre, peut s'élever à un maximum de 1,5 %, mais qui, en tout cas, ne s'abaisse jamais au-dessous de 0,9 %.
Pour les processus qui se développent au cours de la cuisson bisulfitique en ce qui con cerne la lignine, et dans les conditions de tem pérature qui viennent d'être indiquées un tel contenu d'oxyde de calcium a été en effet re connu comme le minimum indispensable pour se garantir des "cuissons noires", c'est-à-dire pour éviter la "résinification" de toute la masse dans le lessiveur, résinification qui se produit inexorablement lorsque la chaux de la lessive n'est pas en quantité suffisante.
A cet égard, il n'y a donc rien de changé dans la grande industrie de la cellulose, et même dans les installations plus modernes, depuis que Tilghmann a tenté infructueuse- ment de cuire les bois avec une solution d'a cide sulfureux ne contenant pas de base, et en effet rien n'aurait pu faire prévoir la pos- sibilité de réduire dans une notable propor tion la quantité de base habituellement em ployée dans.
un type quelconque de lessive bisulfitique, alors que l'expérience indus trielle montrant au contraire l'indispensabi- lité d'un minimum de base, lequel pour la chaux tourne précisément aux environs de 0,9 à 1%.
Au contraire, une série systématique d'ex périences effectuées par les inventeurs avec toute la rigueur voulue a mis en évidence un fait d'une importance tout à fait remarqua ble du côté technologique, à savoir que le mi nimum de base retenu comme indispensable dans tout sytème industriel de cuisson bisul- fitique est simplement relatif aux conditions de température qui régissent la cuisson elle- même, et précisément ce minimum diminue de valeur au fur et à mesure que s'abaisse la température à laquelle s'exécute le traitement avec la lessive sulfureuse,
de sorte que pour les températures inférieures aux plus basses adoptées dans le système lblitscherlich, c'est- à-dire inférieures à 110 , la quantité de base peut être réduite, sans aucun inconvénient. dans une proportion assez importante, par exemple à<B>0.13%</B> si la base employée est l'oxyde de sodium.
Le procédé qui fait l'objet de la présents invention et qui permet d'obtenir, d'une ma tière cellulosique lignifiée quelconque, une cellulose d'un blanchiment extrêmement fa cile, est caractérisé en ce que l'on traite la dite matière à la température de 105-106 et pendant une durée comprise entre 8 et 18 heures, avec une lessive contenant la matière traitée étant supposée sèche, environ 6 d'anhydride sulfureux libre et la quantité de bisulfite de sodium correspondant à<B>0,13</B> à 0,15 % d'oxyde de sodium,
on forme une pâte aqueuse du produit brut de cette cuisson et traite cette pâte par un courant de chlore ga zeux jusqu'à ce que le chlore dissous ne soit plus absorbé par la matière cellulosique, et lave à l'eau le produit chloruré ainsi obtenu.
Dans de telles conditions de cuisson, si différentes de celles qui sont adoptées in dustriellement, même les procédés hydrolyti- ques qui doivent conduire à la désintégration du tissu ligneux et à la désincrustation des fibres cellulosiques lignifiées s'effectuent certains égards d'une manière différente, sur tout en ce qui concerne la lignine.
Tandis que l'hydrolyse en ce qui concerne les sub stances hémicellulosiques (héxosanes, penton- sanes, pectines) procède en substance comme dans les systèmes actuellement appliqués par l'industrie, l'attaque des substances lignini- ques est, par contre, caractéi@istiquement dif férente, tant du côté qualitatif que du côté quantitatif:
quantitativement parce qu'une partie de ces substances reste toujours ;nat- taquée, qualitativement parce que la partie qui est attaquée et éliminée ne contracte des combinaisons d'aucune sorte avec l'acide sul fureux.
On a établi, par la voie expérimentale, qu'en traitant la matière cellulosique par le procédé suivant l'invention, il est possible d'éliminer, en 8 à 18 heures, un pourcentage relativement élevé de substances ligniniques avec une perte à peu près nulle d'anhydride sulfureux libre.
Dans ces conditions, reconnues expérimen talement comme plus favorables pour l'éco nomie de tout le procédé - économie de cha leur et économie de réactifs -, l'anhydride sulfureux se comporte manifestement comme agent hydrolytique non seulement pour les gels de substances hémicellulosiques qui, dans le tissu ligneux, opèrent comme substances adhésives pour les fibres en les tenant agglu tinées ensemble, mais encore pour quelques composants de la lignine elle-même, lesquels en effet peuvent être éliminés sans la moin dre consommation d'anhydride sulfureux.
C'est ce qui s'est manifesté de la manière la plus évidente, non seulement par voie indi recte par la perte de poids de la matière traitée, perte qui est en effet bien supérieure à celle qu'on devrait attendre de la simple élimination des substances hémicellulosiques, mais aussi par voie directe par la quantité de chlore absorbée par la matière traitée, quan tité qui est effectivement bien inférieure à celle qui serait consommée par la matière cel lulosique de départ.
Ces données de fait, expérimentalement bien confirmées, constituent donc la base solide - technique et économique - du pro cédé selon l'invention, qui permet d'appliquer aussi avec plein succès aux bois, et même aux bois avec la plus forte teneur en lignine, le traitement au chlore, traitement plusieurs fois recommandé mais qui, tout en ayant été étudié avec une grande ardeur et dans ses for mes les plus variées, a dû néanmoins être abandonné chaque fois parce qu'on ne décou vrait aucune possibilité d'application pratique en raison de l'énorme consommation de chlore - absolument prohibitive - exigée par les bois.
En réalité, le seul champ dans lequel la délignification des matières cellulosiques au moyen du chlore a pu s'affirmer industrielle ment avec succès est celui des matières faible ment lignifiées, comme le sont les pailles des graminées ou autres produits agricoles prove nant de plantes annuelles, et cependant même dans le procédé au chlore qui seul aujourd'hui peut se dire industriellement au point - le procédé Pomilio au chlore gazeux, - la con sommation de chlore n'est pas non plus telle ment modeste puisque,
à la suite d'un traite ment préliminaire alcalin destiné à réduire cette consommation et qui n'exige pas moins de 21 kg d'hydrate sodique par 100 kg de cellulose sèche à l'air, la consommation de chlore atteint en moyenne le chiffre de 28 kg de chlore par 100 kg de cellulose au sec at mosphérique.
Cette simple considération suffirait à elle seule pour montrer de la manière la plus évi dente la portée technique et économique du procédé faisant l'objet de l'invention qui per- met, avec une consommation très modeste de carbonate sodique et d'anhydride sulfureux, avec une consommation également modeste de vapeur, d'atténuer dans une proportion consi dérable la consommation de chlore, c'est-à- dire à l'abaisser bien au-dessous de la consom mation pour les pailles, même dans le cas des bois les plus riches en lignine, comme les bois des conifères, en particulier des pinacées (avec<B>30%</B> ou plus de lignine), ou les bois durs de quelques feuillus, comme le châtai gnier.
Ainsi, par exemple, avec des rende ments de cellulose blanchie non inférieurs à 40 % de la matière première (également sèche à l'air) la consommation de chlore pour le traitement du pin maritime des Landes n'at teint pas encore 17 % de la cellulose blanchie, tandis que pour quelques bois feuillus avec pourcentage un peu plus bas de lignine, comme l'ailante par exemple, la consomma tion du chlore s'atténue dans une proportion considérable jusqu'à ne pas même atteindre 7 % de la cellulose blanchie, tout en obte nant cette dernière avec un rendement excel lent, et même supérieur à 44 % du bois.
En ce qui concerne les caractères des cel luloses qui peuvent être traitées par le nou veau procédé, il convient d'ajouter que ces cel luloses, de quelque matière lignifiée qu'elles proviennent, sont en tout cas caractérisées par leur blanchiment extrêmement facile. Ce blanchiment peut être effectué en peu de temps (2 à 3 heures), même à la température ordinaire et en l'absence complète d'acides, de sorte qu'on obtient des produits finis dans lesquels, malgré le degré extrêmement élevé de blanc, l'indice de cuivre (suivant Wenzl) n'atteint même pas deux.
On peut obtenir des produits dont les au tres caractères: teneur d'alfa-cellulose et d'hémicellulose, contenu de centres, etc. sont aussi complètement normaux, absolument cor respondants à ceux des meilleures celluloses blanchies, obtenues des mêmes bois par d'au tres procédés, tandis qu'il n'est pas superflu d'indiquer que les celluloses obtenues des di vers bois par le procédé suivant l'invention, même des feuillus, se prêtent parfaitement à être annoblis à. un haut degré, de manière à pouvoir en obtenir des produits chimiquement: comparables aux linters de coton les mieux épurés et les mieux blanchis.
Un autre avantage important du procédé suivant l'invention est de s'adapter au trai tement des matières cellulosiques les plus dis parates, non seulement des végétaux annuels, mais aussi des espèces ligneuses les plus dif férentes, conifères et feuillus, des bois qui, par leur jeune âge ou. par la nature même de l'espèce, sont faiblement lignifiés, à tous les autres qui sont caractérisés au contraire par une forte teneur en lignine.
L'hydrolyse, en ce qui concerne les hémicelluloses, les pen- tosants, les pectines, se développe, peut-on dire, avec la même célérité quelle que soit la matière première que l'on traite, tandis que la vitesse avec laquelle sont attaqués les di vers composants ligniniques et le degré même d'attaque peuvent être sensiblement différents; d'une matière lignifiée à une autre, ce qui, dans le traitement successif avec le chlore, se manifeste effectivement par une consomma tion variable de ce réactif, mais qui, néan moins, même dans ses valeurs les plus hautes, reste d'un ordre relativement modeste.
L'application du nouveau procédé ne pré sente pas d'exigences particulières au point de vue des appareils, de sorte qu'une fabrique qui serait déjà équipée pour la cuisson bisul- fitique et disposerait d'une installation pour l'électrolyse du chlorure sodique pourrait être adaptée avec la plus grande facilité du pro cédé selon l'invention.
Le procédé selon l'invention peut être mis en couvre, par exemple, de la manière suivante: Dans le lessiveur, de préférence du type à circulation et dûment calorifugé, la matière, chargée de la manière habituelle et de la gros seur la mieux appropriée, est soumise toui d'abord pendant un certain temps à l'action d'un courant de vapeur, après quoi la masse> est rapidement refroidie en faisant circuler dans son sein de l'eau froide.
Cette eau étant évacuée, on pompe ensuite dans le lessi- veur la lessive dont la composition définitive doit être telle qu'on ait dans le lessiveur, en contact avec la matière supposée sèche, un li quide contenant environ 6 % d'anhydride sul fureux et la quantité de bisulfite de soude correspondant à 0,13 à 0,15% d'oxyde de so dium.
Pour obtenir un tel résultat. il suffit habituellement de disposer à. l'origine d'une lessive contenant environ 9 % de S02, concen tration qui est assez facile à réaliser dans les tours ordinaires, pourvu que la température de l'eau ne dépasse pas 20 . Quant à l'oxyde de sodium, il est porté dans la quantité ci- dessus en introduisant dans la lessive primi tive la quantité équivalente de carbonate so dique.
La température de 105-l06 étant at teinte par chauffage indirect, elle doit être maintenue constante pendant tout le temps de la cuisson, tandis qu'à la fin de celle-ci la pression est déchargée avec précaution en ré cupérant dans une tour appropriée ou un au tre appareil d'absorption adapté la totalité à peu près de l'anhydride sulfureux libre. Une telle récupération, qui n'exige pas de disposi tifs spéciaux n'occasionne que des pertes minimes ainsi qu'on peut déjà. le prévoir par le fait que, pendant tout le temps de la cuis son, la pression indiquée par le manomètre en atteignant ladite température de 105 à 106 (et qui tourne habituellement autour de 6 atmosphères) se maintient sensiblement constante, à moins de 0,1-Q,2 atm.
L'anhydride sulfureux une fois récupéré, le produit brut, après les lavages opportuns dans le lessiveur même, est réduit en pâte par les traitements mécaniques habituels et soumis ensuite, pendant qu'il circule dans la pile hol landaise avec la densité normale de 5 à 8 %, à un courant de chlore gazeux qui est envoyé par une soufflerie appropriée au milieu de la pâte, au point où celle-ci reçoit la poussée du propulseur: le passage du gaz se prolonge na turellement jusqu'à ce que le chlore dissous par le liquide ne soit plus absorbé par la ma tière cellulosique.
Le produit de la chloruration est alors lavé à l'eau et, toujours dans la même pile hollandaise, chauffé pendant la durée d'une heure à la température de 65-75 , après avoir additionné le liquide de la quantité re quise de carbonate et de sulfite sodique, de manière à avoir dans le liquide, pour chacun desdits sels une concentration d'environ 0,25 %.Enfin, la cellulose est lavée à l'eau jusqu'à la réaction pratiquement neutre, soit qu'on doive l'utiliser à l'état brut, soit qu'on doive la soumettre dans la même pile, au blanchiment à l'hypochlorite.