Procédé de mise en pâte et défibrage de résidus agricoles. La présente invention se rapporte à un procédé perfectionné clé mise en pâte et de défibrage de résidus aâTieoles tels que, par exemple, la paille de céréales permettant. d'ob tenir une pâte à papier fournissant un papier fini de qualité supérieure.
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 gênée par la présence des neeuds, rachis et autres matières qui existent. normale ment dans la. paille telle qu'elle est récoltée, telles que des grains de céréales et des parti cules étrangères. La réduction sous forme de pâte des naeuds et des rachis est, plus difficile < lue celle du reste de la paille et, même quand on obtient cette réduction, les fibres obtenues sont inférieures et sales par suite de leur cons titution fibreuse inférieure et des impuretés occluses associées.
De même, les grains de cé réales et autres matières que l'on trouve fré- queminent 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'élimina tion dé ces substances par divers procédés dont aucun. ne s'est montré entièrement. satis faisant. C'est ainsi que, suivant un procédé antérieur, la. paille est. hachée en menus mor ceaux 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 proc'éd'é 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 égale- nient. les noeuds et rachis en, fragments qui ne peuvent être enlevés au cours des opérations de tamisage qui suivent. Cet. ancien procédé, tout en enlevant. de notables quantités des ma tières indésirables de la pâte, donne cepen dant. 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 thé Sureau of Agricultural and Industrial Chemistry, Departinent of Agriculture , com porte la cuisson de la paille par le procédé au sulfite neutre. Ce procédé a été discuté en détail dans la. revue Payer Industry and Pa,per World , mai 1948.
Dans le procédé au sulfite neutre, les naeuds, rachis et autres ma tières peuvent être séparés en déchargeant. le contenu des appareils de digestion sous pres- sion 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'appa reil de digestion dont l'usage n'est. pas cou rant. dans les moulins où se fabriquent les pâtes de paille.
Le procédé de mise en pà te et de défi- bra-e de résidus agricoles selon l'invention est caractérisé en ce qu'on soumet. la matière première à une digestion chimique pour élimi- rier le cément entourant les fibres indivi duelles, puis on soumet la.
matière ainsi digé rée à une opération de défibrage consistant à mettre cette matière digérée en suspension au sein d'un milieu aqueux et à la soumettre à une succession de chocs énergiques et non coupants, tandis qu'elle est ainsi submergée, cette opération étant poursuivie jusqu'à ce que les faisceaux des fibres de la matière cuite soient, brisés et réduits en fibres indivi duelles, la digestion et le défibrage étant.
con duits de manière. à ne pas désagréger notable- bleiuent les éléments durs indésirables de la matière première, puis en ce qu'on fait passer la pâte ainsi obtenue d'ans un appareil de séparation mécanique assurant l'élimination à partir de la pâte desdits éléments durs indé- sirables.
Le présent procédé peut. facilement être combiné avec un procédé quelconque de di- ;.estion dans lequel les nmuds et les rachis conservent leur forme pendant toute la durée de la digestion. Il peut, être associé par exen2- ple aux procédés de fabrication des pâtes au sulfite neutre, à la soude ou Kraft.
Il est applicable au traitement d'une paille quel conque telle que les pailles de blé, d'avoine, de seigle, d'orge ou résidus analogues<B>à</B> la paille contenant, des noeuds, des rachis ou les deux, comme de nombreuses herbes. Ce carac tère est avantageux en ce qu'il permet. la mise en ceuvre du procédé dans les installa tions de. digestion dont on dispose actuelle- ment.
La paille cuite est soumise, en milieu aqueux, à, un traitement comportant une série de chocs brusques, énergiques, non coupants, tandis qu'elle est immergée au sein du milieu liquide, chacun des constituants de la paille cuite étant. à l'état relativement libre au sein du milieu. Ce traitement désagrège la paille cuite en fibres séparées sans que les nceuds. les rachis, les grains de céréales, etc. soient eux-mêmes 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 in.éeanismes susceptibles de produire des chocs sur la matière submergée libre.
Pour des raisons de commodité, on uti lise de préférence des dispositifs mécaniques coneils pour la. remise en pâte du papier. Après le défibrage, les noeuds, les rachis, les grains de céréales, etc. sont séparés de la masse de pâte par exemple à l'aide d'un riffle ou d'un séparateur mécanique. quelconque, comme on en connaît. de nombreux dans l'industrie, tels que des hyd'raclones , des v ortraps , des tamis et analogues.
Le procédé selon l'invention présente lui certain nombre d'avantages. La. pâte obtenue, après tamisage, est plus propre, plus mobile et obtenue avec un meilleur rendement que les pâtes obtenues à. l'aide des procédés anté rieurs. Il est. préférable d'utiliser la paille dé coupée à des longueurs de 50 à 100 min, 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 coûteux ou compliqués de prénettoyage, étant donné que le procédé n'exige que l'élimination des poussières que l'on peut. enlemr par pas sage sur des tamis vibrailts ou des tamis trieurs. Le rendement total en pâte est. supé rieur 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 dé la matière indésirable (le la pâte.
Comme on l'a dit, la paille cuite sous pres sion peut être déchargée dans une fosse oui directement dans l'installation de défibrage. Il est commode de décharger la pâte cuite dans une caisse de drainage où la paille égouttée peut être lavée avant le défibrage.
L'opéra tion. de défibrage exige une consistance de l'ordre de 4 à, 12 % pour obtenir les résultats les meilleurs, et. il. est préférable d'utiliser des consistances de 6 à 8 1/a. La. durée nécessaire au défibrage varie avec le degré de cuisson de la paille, avec le type particulier de dispo sitif mécanique et, avec la. consistance adoptée, ainsi qu'avec la. fréquence des chocs.
La fin du traitement peut. être déterminée commodé ment. par simple examen à vue des échan tillons. Les dispositifs de remise en pâte du papier, du type dont on a déjà parlé, deman dent habituellement une durée de défibrage (le 10 à. 20 minutes.
Le produit défibré étant ainsi obtenu, l'enlèvement. mécanique des noeuds défibrés, des rachis et autres matières ne donnant pas < le pâte est. une opération excessivement simple pour un spécialiste de la fabrication des pâtes à. papier.
Les exemples particuliers suivants illus trent. la. présente invention.
Exemple<B>1:</B> On hache 22,7 hg environ de paille de blé dans un hachoir à ensiler, à une longueur de 50 à 100 mm. On procède au dépoussiérage de 1a 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 dans les con ditions suivantes:
EMI0003.0021
Pourcentages
<tb> Sulfite <SEP> neutre <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 8
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 8
<tb> Rapport <SEP> de <SEP> la <SEP> liqueur <SEP> de
<tb> cuisson <SEP> à <SEP> la. <SEP> paille <SEP> 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/em" aussi vite que possible après le chargement. On maintient. la pression pendant deux heures, puis on ramène la pression à celle de l'atmosphère aussi rapidement quie 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 dispo sitif de remise en pâte du papier de dimen sion semi-industrielle, de manière à obtenir une consistance de 6,5%. Le dispositif con- siste en un récipient cylindrique de 90 cm environ, présentant à sa. base une plaque rotative munie de pales disposées de telle sorte que les morceaux de paille submergés subissent des chocs vigoureux ait cours 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. Ait bout. de cette période, la, paille cuite est transformée en pâte qui contient, à l'état séparé, au sein de la pâte, les n#uds, les rachis, les grains de blé, eue., non désagré gés.
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 /o. On refoule alors cette sus pension de pâte à l'aide d'une pompe dans un système de riffles, 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<B>%</B> de la paille sèche de départ.
Les noeuds, rachis et grains de blé défibrés sont en. majeure partie retenus sur le système de riffles et pour une faible part sur le tamis plat.
Exemple <I>2:</I> On hache à une longueur de 50 à 100 mm 92,7 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. 121/o de produits chimiques pour pâte Kraft, rapportés à la paille sèche, la température clé cuisson est de l_70 C et la durée de 2 heures. La période clé cuisson terminée, on détend la pression et on déverse la. pâte dans une caisse de tami sage.
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 clé l'appareil de défibrage est déchargé dans une caisse clé tamisage.
La pâte égouttée provenant. du dispositif de défibrage est disposée dans un réservoir avec assez z@ cl'eau pour faire une suspension aqueuse d'une consistance d'environ 0,25 0,30%. On envoie alors cette suspension de pâte dans le système de riffles de l'exemple 1.
Les résidus provenant. des systèmes clé riffles et de tamis sont, en faibles quantités, mais de couleur foncée. Le rendement en pâte tamisée prête à l'emploi est de -16,5 % par rapport à la paille sèche.
Les pâtes défibrées mécaniquement obte nues suivant les exemples 1. et 2 ci-dessus sont appliquées à. la fabrication de feuilles de pa pier d'essai. Les résultats sont. indiqués ci dessous avec des résultats comparés d'un pa pier type fait. au moyen (le pâte au sulfite blanchie clé bois tendre. Le degré initial du taux d'égouttage, c'est-à-dire avant passage dans la. pile, est également indiqué dans le tableau.
EMI0004.0043
Echantillon <SEP> Degré <SEP> initial <SEP> du <SEP> Résistance <SEP> Résistance <SEP> Résistance
<tb> de <SEP> papier <SEP> taux <SEP> d'égouttage <SEP> à <SEP> l'éclatement <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> au <SEP> déchirage
<tb> (Schopper-Riegler) <SEP> pt. <SEP> g. <SEP> g. <SEP> g.
<tb> Exemple <SEP> 1 <SEP> 750 <SEP> 9.1 <SEP> 1.75 <SEP> 53
<tb> Exemple <SEP> 2 <SEP> 710 <SEP> 101 <SEP> 175 <SEP> -16
<tb> Bois <SEP> tendre
<tb> blanchi <SEP> 880 <SEP> 93 <SEP> 16<B>2</B> <SEP> 80 Dans les exemples qui précèdent, la paille est cuite sous pression. Toutefois, on peut remplacer cette cuisson sous pression par une cuisson sous la pression atmosphérique, par exemple.