Procédé de fabrication de la cellulose à partir de tiges de plantes annuelles. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de cellulose à partir de tiges de plantes annuelles.
On sait que la cellulose destinée à la fa brication de la rayonne viscose doit posséder certaines caractéristiques: en particulier, le contenu en alpha-cellulose ne doit pas être inférieur à 85-86 % ; le pourcentage des cendres ne doit pas excéder 0,24-0,25 % de la substance sèche et la viscosité des solu tions préparées avec ladite cellulose au moyen de procédés normaux de fabrication doit être n ormale.
On sait aussi que parmi les différents pro cédés acides et alcalins qui permettent d'obte nir la cellulose des végétaux, seulement ceux acides à base des bisulfites alcalins et alcalino- terreux, appliqués sur des matières premières constituées exclusivement; par des troncs de quelques-unes des variétés conifères et latifo liées, donnent une cellulose présentant les qualités susmentionnées.
Ces procédés acides ne sont par contre pas applicables aux végétaux riches en silice, tels que les tiges des plantes annuelles (maïs, paille, spart et similaires) puisque, à cause de l'acidité des solutions, la silice est insoluble dans ces solutions et la cellulose ob tenue est très riche en cendres. D'autre part, le procédé alcalin à base de NaOH, qui se prêterait mieux au traitement des végétaux riches en silice, n'est pas employé parce que son rendement est très bas, 35-36 %,
à cause de l'action de solubilité que la soude causti que exerce même sur la .cellulose par effet de la température et pression élevée, et qu'il fournit une cellulose à baisse teneur de alpha-cellulose (79 à<B>80%</B> de la substance sèche).
Le présent procédé a pour but de por- mettre l'utilisation pratique des végétaux riches en silice, en particulier des tiges de maïs, pour la préparation de la cellulose apte à la fabrication de la rayonne viscose au moyen des traitements alcalins à. base de NaOH.
L'invention se caractérise par le fait que lesdites tiges sont soumises à un traitement alcalin fractionné en an moins deux temps, le premier traitement étant effectué à une te(n- pérature de l4(_) à 1.60 et à une pression de :, à 5 hg cm' avec une faible solution de Na0H, de 1,5-2%, contenant une quantité d'hémicellulose égale à au moins<B>50%</B> de la soude caustique présente, et le deuxième. ef fectué à pression atmosphérique et; < ( relati vement basse température avec nue solution plus concentrée en NaOH.
La présence d'une. quantité d'hémicellulose égale à au moins 50% de la NaOH employée, exerce une action protectrice sur la cellulose en la préservant de l'action solvante que la<B>,</B> soude caustique pourrait exercer sur la cellu lose par effet de la, température et pression élevée nécessaires pour qu'il se produise l'en lèvement complet des substances incrustantes et de la. silice.
La, viscosité de solutions formées avec la, cellulose ainsi préparée qui, dans le procédé à base de NaOH résulte toujours très élevée, peut être abaissée jusqu'au point désiré an moyen d'un traitement de cette cellulose à la température de 60 à. 80 avec une faible solu tion d'un acide inorganique (de préférence HCl ), dont. le pH soit compris entre 0,6 et 1.
De préférence, le premier traitement alca lin est effectué pendant 4-6 heures. L'action protectrice exercée par l'hémicellulose per met d'obtenir un rendement du -12--13 <B>'0,</B> tandis qu'en employant des solutions d'égale concentration, mais dépourvues d'hémicellu- lose. le rendement aurait été seulement (le 35-36 <B>.'0.</B> En pressant la pâte de cellulose brute obtenue avec ce premier traitement, on récupère une solution qui contient. encore 8-12 grEtre de NaOH et qui peut être con venablement employée dans la.
fabrication de cellulose pour papier. Le second traitement alcalin est effectué de préférence à la tempé rature de 8(1-90 " pendant 1-2 heures avec une solution de N a.OH à 2-4%. Ce traite ment enlève une quantité notable d'hémicellu- lose, e'est-;
(-dire la partie de cellulose brute (lui peut s'hydrolyser avec des acides miné raux dilués (J. Iiï3nig), élevant le titre en alpha-eellulose de 80-87 % à 85-86%. La cellulose peut ensuite être soumise à l'action d'une solution (le 11C1 ayant un pH compris en tre 11,6 et 1 à la, température de 6Ï1-80 et pendant un temps variable. Un blanchissage de la.
cellulose peut être effectué avec une (les méthodes habituelles aussi bien après le premier qu'après le second traitement alcalin ainsi qu'après le traitement avee la. solution acide.
Le procédé selon l'invention peut être mis en muvre, par exemple, de la façon suivante: Les tiges de rnais lavées au préalable dans le but d'enlever la terre éventuellement adhérente, sont traitées en autoclave avec.
une solution contenant 15-1i grjl de NaOH et 8-111 gr l d'hérnicellulose de forme et prove- nanee quelconques, à la, température de 14l1-1511 " et à la, pression de 3 à 4 hg'em', pour nue durée de 4-6 heures.
La cellulose est pressée pour récupérer la solution partiel lement épuisée que l'on pourra employer pour obtenir de la cellulose pour papier, et après lavage, elle est blanchie avec les méthodes habituelles employant de préférence une solu tion d'hypochlorite de calcium à 0.6-A,8 de chlore actif. La cellulose est ensuite trai tée à la température de 80-91( pendant une à deux heures avec une solution de NaOI-1 an 2-3 %.
La. solution de Na.OH qui a. servi pour ce traitement et qui s'est enrichie d'hémi- cellulose est récupérée pour la. plus grande partie moyennant le pressage de la cellulose et. après correction pour la.
porter à la, concen tration voulue en NaOH et en hémicellulose. on l'utilise pour le premier traitement en autoclave d'une partie subséquente. Après un lavage complet, la cellulose est traitée <B>,</B> une solution d'acide chlorhydrique à <B><I>k</I></B> -tvee 0.4-0.6/9L à la. température de<B>60-80</B> pour la. durée d'une heure.
La. cellulose résultante, qui a. un contenu en alpha -cellulose du 85-8(i%, un pourcen tage de cendres de @, 2 2-h, 25 % et permet. de former des solutions de viscosité ou de densité qui la rendront propre à 1a fabrication de la rayonne viscose avec les procédés normaux de travail, est lavée et recueillie en feuilles selon le système habituel.
Process for making cellulose from stems of annual plants. The present invention relates to a process for manufacturing cellulose from the stems of annual plants.
It is known that the cellulose intended for the manufacture of viscose rayon must have certain characteristics: in particular, the alpha-cellulose content must not be less than 85-86%; the percentage of ash must not exceed 0.24-0.25% of the dry substance and the viscosity of the solutions prepared with said cellulose by means of normal manufacturing processes must be normal.
It is also known that among the various acid and alkaline processes which make it possible to obtain cellulose from plants, only those acids based on alkaline and alkaline-earth bisulphites, applied to raw materials exclusively constituted; by trunks of some of the coniferous and latifo varieties linked, give a cellulose having the above mentioned qualities.
On the other hand, these acidic processes are not applicable to plants rich in silica, such as the stems of annual plants (corn, straw, spart and the like) since, due to the acidity of the solutions, the silica is insoluble in these solutions and the cellulose obtained is very rich in ash. On the other hand, the alkaline process based on NaOH, which would lend itself better to the treatment of plants rich in silica, is not used because its yield is very low, 35-36%,
because of the solubility action that caustic soda exerts even on the cellulose by the effect of high temperature and pressure, and that it provides a cellulose with a low alpha-cellulose content (79 to <B> 80% </B> of the dry substance).
The object of the present process is to bring the practical use of plants rich in silica, in particular corn stalks, for the preparation of cellulose suitable for the manufacture of viscose rayon by means of the alkaline treatments. NaOH base.
The invention is characterized by the fact that said rods are subjected to an alkaline treatment fractionated in at least two stages, the first treatment being carried out at a temperature of 14 (_) to 1.60 and a pressure of:, at 5 hg cm 'with a weak solution of NaOH, 1.5-2%, containing an amount of hemicellulose equal to at least <B> 50% </B> of the caustic soda present, and the second. carried out at atmospheric pressure and; <(relatively low temperature with a more concentrated NaOH solution.
The presence of a. amount of hemicellulose equal to at least 50% of the NaOH used, exerts a protective action on the cellulose by preserving it from the solvent action that <B>, </B> caustic soda could exert on the cellulose by effect of the high temperature and pressure necessary for the complete removal of the encrusting substances and the. silica.
The viscosity of solutions formed with the cellulose thus prepared, which in the NaOH-based process always results very high, can be lowered to the desired point by means of a treatment of this cellulose at a temperature of 60 to. 80 with a weak solution of an inorganic acid (preferably HCl), of which. the pH is between 0.6 and 1.
Preferably, the first alca lin treatment is carried out for 4-6 hours. The protective action exerted by hemicellulose makes it possible to obtain a yield of -12--13 <B> '0, </B> while using solutions of equal concentration, but devoid of hemicellu- lose. the yield would have been only (the 35-36 <B> .'0. </B> By pressing the crude pulp obtained with this first treatment, a solution is recovered which still contains 8-12 g of NaOH and which can be suitably employed in the.
manufacture of cellulose for paper. The second alkaline treatment is preferably carried out at a temperature of 8 (1-90 "for 1-2 hours with 2-4% N a.OH solution. This treatment removes a significant amount of hemicellulose. , e is-;
(say the part of crude cellulose (it can hydrolyze with dilute mineral acids (J. Iiï3nig), raising the alpha-cellulose titer from 80-87% to 85-86%. The cellulose can then be submitted. to the action of a solution (the 11C1 having a pH between 11.6 and 1 at the temperature of 61-80 and for a variable time.
cellulose can be carried out with the usual methods both after the first and after the second alkaline treatment as well as after the treatment with the acid solution.
The process according to the invention can be carried out, for example, in the following way: The stems of rnais washed beforehand with the aim of removing any adhering soil, are treated in an autoclave with.
a solution containing 15-1i g of NaOH and 8-111 g of hernicellulose of any form and origin, at a temperature of 1411-1511 "and at a pressure of 3 to 4 hg'em ', for naked duration of 4-6 hours.
The cellulose is pressed to recover the partially depleted solution which can be used to obtain cellulose for paper, and after washing it is bleached with the usual methods preferably employing a solution of calcium hypochlorite at 0.6- A, 8 of active chlorine. The cellulose is then treated at a temperature of 80-91 (for one to two hours with a 2-3% solution of 1-year NaOI-1.
The. Na.OH solution which has. used for this treatment and which has become enriched with hemicellulose is recovered for the. most of it by pressing the cellulose and. after correction for the.
bring to the desired concentration of NaOH and hemicellulose. it is used for the first autoclave treatment of a subsequent part. After a complete wash, the cellulose is treated <B>, </B> a solution of hydrochloric acid at <B><I>k</I> </B> -tvee 0.4-0.6 / 9L at the. temperature of <B> 60-80 </B> for the. duration of one hour.
The resulting cellulose, which a. an alpha-cellulose content of 85-8 (i%, an ash percentage of @, 2 2-h, 25% and allows to form solutions of viscosity or density which will make it suitable for the manufacture of the viscose rayon with normal working procedures, is washed and collected in sheets according to the usual system.