CH634362A5

CH634362A5 - Process for the manufacture of chemical papermaking pulps

Info

Publication number: CH634362A5
Application number: CH815678A
Authority: CH
Inventors: Dominique Lachenal; Christian De Choudens; Pierre Monzie
Original assignee: Ugine Kuhlmann
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1978-07-28
Publication date: 1983-01-31
Also published as: SE7808202L; CA1128260A; BE869153A; SE439172B; AT371860B; DE2833115B2; DE2833115C3; IT7868812A0; FI70440C; ES472184A1; NO151975B; FI782342A7; FI70440B; ATA546578A; DE2833115A1; NO782573L; IT1160561B; NO151975C

Description

L'invention concerne un nouveau procédé de fabrication de pâtes papetières dites pâtes chimiques, dans lequel la délignification de la matière première ligno-cellulosique est effectuée par une cuisson en deux stades, le deuxième stade étant réalisé au moyen d'une solution alcaline de peroxyde.

Les exigences nouvelles de la réglementation française en matière de protection de l'environnement ont incité les papetiers à chercher à remplacer certains procédés de fabrication de pâtes particulièrement polluants par des procédés aptes à produire sans pollution des pâtes de caractéristiques équivalentes.

Ce problème revêt une acuité particulière en ce qui concerne la pâte chimique dénommée kraft, qui présente des caractéristiques d'un niveau très élevé, mais dont le procédé d'obtention est particulièrement polluant.

En effet, la mise en œuvre du procédé kraft est génératrice de pollution atmosphérique par rejet de composés soufrés malodorants (mercaptans, S02, H2S, etc.). De plus, les pâtes obtenue nécessitent, pour atteindre le niveau de blancheur nécessaire pour de nombreuses utilisations, un blanchiment ultérieur poussé, notamment au moyen d'agents chlorés, eux-mêmes générateurs de pollution aqueuse.

Pour résoudre ces problèmes, la recherche papetière s'est orientée, en particulier, vers l'emploi d'agents délignifiants non polluants par eux-mêmes et n'engendrant pas, lors de leur action sur la lignine, de produits polluants. C'est ainsi qu'ont été mis au point des procédés de cuisson mettant à profit l'action délignifiante de l'oxygène en milieu alcalin.

Ces procédés consistent essentiellement en une cuisson du matériau ligno-cellulosique réalisée en deux stades, séparés par un défibrage intermédiaire, comportant successivement une cuisson alcaline sous pression, un défibrage intermédiaire dans un appareil à disques, et enfin une cuisson sous pression d'oxygène en présence d'une solution alcaline. Un tel procédé est décrit, par exemple, dans le brevet canadien N° 895756.

Bien que donnant des pâtes de bonne qualité, sans occasionner de pollution atmosphérique, ces procédés présentent cependant un certain nombre d'inconvénients:

— d'une part, la faible solubilité de l'oxygène nécessite, pour assurer un transfert assez homogène entre la phase gazeuse, la phase aqueuse et les fibres cellulosiques, l'emploi de pressions relativement élevées — de l'ordre de 8 à 10 bar, mais pouvant atteindre jusqu'à 20 bar — qui ne peuvent être mises en œuvre que dans des appareillages spéciaux onéreux et différents de ceux utilisés par le procédé kraft traditionnel; cela implique, pour remplacer le procédé kraft par un procédé à l'oxygène, des travaux et des investissements trop lourds pour des unités de petite et moyenne dimension,

— d'autre part, la qualité des pâtes obtenues par ces procédés à l'oxygène est légèrement inférieure à celle de la pâte kraft, notamment en raison de l'action dêpolymérisante de l'oxygène sur la cellulose; la plupart des études publiées sur ce sujet s'accordent à reconnaître ce plus faible niveau des caractéristiques mécaniques et en particulier de l'indice de déchirure (on peut citer à ce propos les publications de A. G. Jamieson, O. Samuelson, L. A. Smedman dans «Tappi», vol. 58, N° 2, pp. 68-71 ; M. Saukkonen et 1.1. Palenius, dans «Tappi», vol. 58, N° 7, pp. 117-120; H. M. Chang, J. S. Gratzl, W.T. McKean, R. H. Reeves et V. E. Stockman, dans «Tappi», vol. 59, N° 8, pp. 72-75).

Dans leurs formes les plus récentes, les procédés cités plus haut admettent des pressions d'oxygène plus faibles et un allégement de la technologie: suppression du défibrage intermédiaire (brevet français N° 2256283), amélioration du transfert de l'oxygène (brevet français N° 2220620).

Il n'en reste pas moins que les investissements nécessaires à leur mise en œuvre restent nettement supérieurs à ceux du procédé kraft, sans pour autant que les caractéristiques des pâtes en soient augmentées. En outre, le plus faible niveau de l'indice de déchirure est particulièrement désavantageux pour l'utilisation de ces pâtes dans le domaine des papiers d'emballage.

Ces différents inconvénients expliquent que, à l'heure actuelle,

très peu de ces procédés aient donné lieu à une réalisation industrielle.

L'invention se propose de résoudre ces problèmes en ce qui concerne tant la mise en œuvre du procédé que les caractéristiques des pâtes obtenues.

Elle consiste en un procédé non polluant de cuisson en deux stades de matières ligno-cellulosiques au moyen d'hydroxyde de sodium et de peroxyde. Ce procédé présente les qualités d'efficacité et de simplicité désirées et peut être mis en œuvre avec des équipements industriels existants relativement simples. Il permet d'obtenir des pâtes ayant des propriétés mécaniques élevées, possédant une bonne aptitude au blanchiment, et avec un rendement aussi élevé que celui obtenu par les procédés classiques utilisés jusqu'à ce jour.

Le procédé selon l'invention consiste, comme dans les procédés décrits ci-dessus, à soumettre la matière cellulosique à un premier stade de cuisson en présence d'hydroxyde de sodium éventuellement additionné d'adjuvants, puis à défibrer le matériau ainsi traité, et enfin à soumettre ce matériau défibré à un second stade de cuisson; il est caractérisé en ce que ledit second stade de cuisson est réalisé en présence d'une solution alcaline de peroxyde. Avantageusement, le

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traitement s'effectue à pression atmosphérique et, de préférence, à une température inférieure à 100°C.

Ce procédé peut être appliqué à toute matière première ligno-cellulosique: bois feuillus ou résineux, bagasse, canne de Provence, paille, kénaf, etc.

Pour réaliser le premier stade de cuisson, de manière générale, la matière cellulosique, réduite en fragments dans les conditions habituelles, est mise en contact avec une solution aqueuse de soude contenant de 10 à 30% de soude compté en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids végétal sec initialement mis en œuvre, à une température élevée comprise entre 150 et 180°C.

La titulaire a constaté que l'on obtenait des résultats particulièrement avantageux et dans des conditions elles-mêmes particulièrement avantageuses lorsque le deuxième stade de cuisson selon l'invention était appliqué à des matières ligno-cellulosiques ayant subi un premier stade de cuisson en soi connu en présence d'hydroxyde de sodium additionné d'adjuvants tels que certains dérivés nitrés aromatiques, certains composés à hétérocycle azoté du type phéna-zine, les cétones cycliques du type anthraquinone. Les doses d'adjuvants à utiliser sont particulièrement limitées, par exemple de 0,01 à 0,2% d'anthraquinone par rapport au poids du végétal sec de départ.

La durée de cette première cuisson varie avec les valeurs choisies pour les autres paramètres, ainsi qu'avec la nature du bois ou du végétal mis en œuvre.

Elle doit être sufisante pour que les copeaux cuits puissent être défibrés dans un appareil classique (par exemple: défibreur à disques) sans consommation importante d'énergie, et sans risque de dégradation des fibres. Toutefois, la délignification ne doit pas être poussée au point que les fibres se désolidarisent par simple agitation mécanique.

Pour ce faire, on arrête la cuisson à la soude habituellement quand le rendement se situe entre 50 et 60% par rapport au végétal initial. Le temps nécessaire pour atteindre ce résultat se situe en général entre environ 1 et environ 4 h selon les valeurs choisies pour les différents paramètres.

On traite alors les copeaux cuits dans un appareil classique de défibrage, par exemple un défibreur à disques, afin d'obtenir la désolidarisation des fibres par action mécanique, dans des conditions qui ménagent leur intégrité.

La matière ainsi défibrée est alors soumise à un deuxième stade de cuisson afin d'achever sa délignification dans des conditions particulièrement avantageuses et efficaces.

Pour la mise en œuvre de cette seconde cuisson, on choisit comme agent dêlignifiant une solution aqueuse alcaline de peroxyde. Comme on le sait, les peroxydes sont des composés de formule générale:

R-O-O-X,

dans laquelle R désigne un radical et X un ion métallique ou hydrogène. Il est possible d'utiliser, dans le cadre de la présente invention, le peroxyde d'hydrogène, le peroxyde de sodium et d'autres peroxydes organiques ou minéraux parmi lesquels les peroxydes de potassium et de calcium, le perborate de sodium, les persulfates de potassium et de sodium, l'acide peracétique, l'acide perpropionique, l'acide perbutyrique, perglutarique, persuccinique, permaléique. Dans un mode d'exécution préféré, on utilise le peroxyde d'hydrogène ou le peroxyde de sodium. La quantité de peroxyde utilisée est avantageusement comprise entre 0,1 et 10%, de préférence entre 1 et 5%, comptée en poids de peroxyde d'hydrogène pur par rapport à la pâte sèche traitée, c'est-à-dire à 100% de peroxyde d'hydrogène.

La liqueur de cuisson contient également, en règle générale, de 1 à 10% en poids, de préférence de 2 à 5%, d'hydroxyde de sodium par rapport au poids de la pâte sèche.

De préférence, la matière issue du stade de défibrage est cuite selon l'invention au moyen de cette liqueur

— à une consistance comprise entre 5 et 30%, de préférence entre 10

et 25%

— à une température comprise entre 20 et 120°C, de préférence entre 60 et 90° C, pendant 0,5 à 5 h, de préférence de 1 à 3 h.

Comme déjà dit, avantageusement on opère à pression atmosphérique.

Ce second stade de cuisson est suivi, de manière classique, d'un lavage à l'eau.

Comme le montrent les exemples qui vont suivre, les pâtes obtenues par le procédé selon l'invention sont des pâtes chimiques qui présentent des caractéristiques mécaniques, y compris l'indice de déchirure, en tous points comparables à celles des pâtes kraft, même lorsque le végétal initial est un bois de résineux.

Celà est dû au choix du peroxyde comme agent délignifiant, car les peroxydes exercent sur la lignine une action oxydante, homogène et particulièrement douce, qui ne s'accompagne pas d'une dépolymérisation de la cellulose comme cela se produit avec l'oxygène.

Les peroxydes ont été jusqu'ici employés dans les traitements de pâtes papetières chimiques comme agents de blanchiment. Leur faible pouvoir délignifiant et leur instabilité les avaient écartés du domaine de la fabrication des pâtes papetières, notamment des pâtes chimiques.

Or, de manière inattendue, le procédé selon l'invention a révélé qu'ils constituent des agents de cuisson particulièrement avantageux pour l'obtention de pâtes comparables aux pâtes kraft, car il s'est avéré que leur instabilité n'est pas un obstacle à la délignification des matériaux ligno-cellulosiques: en effet, leur décomposition produit des espèces oxydantes qui agissent à leur tour sur la lignine.

Toutefois, pour bénéficier de cet avantage, il faut, dans les meilleures conditions, que cette décomposition ne se produise pas trop rapidement.

Les conditions de mise en œuvre dans le procédé selon l'invention ont été choisies en fonction de cette exigence.

L'utilisation du peroxyde comme agent délignifiant présente un autre avantage non négligeable, car le peroxyde assure également un blanchiment de la pâte, ce qui permet de pouvoir envisager ultérieurement des séquences de blanchiment plus courtes ou comportant des stades réalisés avec de plus faibles quantités d'agents de blanchiment, en particulier d'agents chlorés.

Le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre efficacement en utilisant la solution alcaline de peroxyde telle que décrite plus haut, sans autre additif.

Toutefois, pour que la réalisation industrielle soit plus fiable et conduise aux résultats optimaux, il pourra être avantageux d'ajouter à cette solution des additifs, en soi connus, comme adjuvants du peroxyde.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le traitement par le peroxyde est effectué en présence de stabilisants ayant pour effet de ralentir les réactions de décomposition bien connues des peroxydes.

On peut employer dans ce but tous les composés connus pour leur effet stabilisant. Le plus connu de ces composés est le silicate de sodium. L'utilisation de silicates présente cependant l'inconvénient d'introduire, dans les circuits de combustion-génération de l'usine, de la silice que l'on doit éliminer par des traitements connus de l'effluent ou de la liqueur contenant les silicates.

D'autres agents stabilisants peuvent être plus avantageusement utilisés, parmi lesquels on peut citer le sulfate de magnésium, certains agents tampons, carbonate de sodium, phosphate de sodium, certains composés organiques parmi lesquels la pyrimidinetrione, l'acide barbiturique, l'acétanilide, le pyrazole, l'imidazole, l'acridone, etc. De nombreuses substances organiques ont été proposées comme stabilisants des peroxydes et certains, particulièrement efficaces, sont actuellement en cours de commercialisation.

L'augmentation d'efficacité des stabilisants mis sur le marché permettra d'améliorer encore les conditions économiques de mise en œuvre du procédé en permettant, par exemple, de travailler à plus haute température en employant des quantités plus faibles de peroxyde.

Dans le cas où le végétal initial est relativement riche en cations métalliques, les réactions de décomposition des peroxydes sont

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accélérées par les traces d'ions de métaux de transition présents dans la pâte et il s'ensuit une perte de peroxyde préjudiciable à l'économie du procédé.

Ces traces de métaux peuvent être en grande partie éliminées en soumettant la pâte, avant traitement au peroxyde, soit à un lavage acide quelconque, par exemple au moyen d'une solution diluée d'anhydride sulfureux, de chlore, de bioxyde de chlore, d'acide sulfurique, chlorhydrique, oxalique, gluconique, etc., soit à un prétraitement en présence d'un agent complexant de ces ions métalliques, par exemple, les sels de sodium des acides éthylène-diaminotétracétique ou 1-3 diamino-2-propanoltétracétique ou nitrilotriacêtique, ce qui peut être avantageusement réalisé dans le cadre de la présente invention. Il est toutefois souvent préférable de compléter l'elfet de ce prétraitement en introduisant également des agents stabilisants des peroxydes dans la liqueur de cuisson.

Dans la variante ou dans le premier stade de cuisson, on utilise avantageusement comme adjuvant de l'hydroxyde de sodium des dérivés nitrés aromatiques ou des composés à hétérocycle azoté du type phénazine ou des cétones cycliques du type anthraquinone. Les quantités de peroxyde mis en œuvre au deuxième stade sont particulièrement faibles: de 0,1 à 1%, de préférence de 0,3 à 0,7%, en poids de peroxyde par rapport au poids de la matière sèche défibrée, ce qui présente un avantage considérable quant au prix de revient des pâtes obtenues, étant donné le prix relativement élevé des peroxydes actuellement commercialisés.

L'invention se trouve illustrée par les exemples ci-après, réalisés sur plusieurs essences de bois feuillus et résineux choisis parmi les espèces de bois papetiers les plus fréquemment utilisés en France, pour la fabrication des pâtes chimiques.

Exemple 1:

Dans un autoclave de 41, on immerge 400 g de copeaux industriels de hêtre dans environ 4 fois leur volume d'une liqueur contenant 17% en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids sec des copeaux. L'autoclave est alors introduit dans un lessiveur rotatif dont le chauffage est assuré par la circulation d'un thermofluide dont la température est réglée.

L'autoclave est ainsi porté à une température de 170°C en 90 min et maintenu à cette température pendant 90 min. A la fin de cette période, l'autoclave est refroidi et les copeaux sont êgouttés. Les copeaux sont alors défibrés par un passage dans un défibreur à 5 disques du type Sprout Waldron (disque C 2976) et la matière obtenue est lavée. Le rendement est alors de 53,5% et l'indice Kappa (norme AFNOR NF T 12018) est de 50.

La matière défibrée est ensuite mélangée avec une liqueur contenant les réactifs de cuisson au peroxyde d'hydrogène, puis io concentrée jusqu'à une consistance de 20% en poids. La composition de la liqueur est telle que, à la consistance de 20%, la pâte se trouve en présence des réactifs suivants:

— hydroxyde de sodium: 3%

— silicate de sodium (solution commerciale à 38° B): 5% 15 — peroxyde d'hydrogène 100% : 5%

(ces pourcentages de réactifs étant exprimés en poids de réactif par rapport au poids de matière sèche traitée).

La matière ainsi imprégnée des réactifs est placée dans un récipient où la cuisson est achevée pendant 2 h à pression atmosphérique à une température de 90° C. Après ce traitement, l'indice Kappa de la pâte est de 25 et le rendement total de la cuisson de 49,5%.

Les caractéristiques mécaniques de la pâte sont mesurées selon les normes AFNOR, après classage dans un classeur Weverk de 25 laboratoire (fentes de 0,15 mm) et raffinage au moulin Jokro jusqu'à 40° SR et résumées dans le tableau I où figurent également, à titre comparatif, les caractéristiques des pâtes kraft et soude-oxygène en deux stades d'indices Kappa voisins.

On voit que les pâtes obtenues par le procédé selon l'invention 30 sont pratiquement équivalentes aux pâtes kraft classiques avec un degré de blancheur amélioré.

Exemple 2:

Des copeaux industriels de chêne sont traités comme décrit dans 35 l'exemple 1 à l'exception des conditions suivantes:

— pour le premier stade de cuisson:

hydroxyde de sodium: 19%

Tableau I

Hêtre

Procédé selon l'invention Exemple 1

Procédé kraft

Procédé soude-oxygène en deux stades

Indice Kappa AFNOR NFT12018

25

20

22

Rendement par rapport au poids du végétal sec (%)

49,5

49

50

Blancheur de la pâte écrue (%)

38

22

40

Longueur de rupture, à 40° SR (m) AFNOR NFQ 03 004

7060

6500

Indice d'éclatement à 40° SR AFNOR NFQ 03 014

4,0

4,1

Indice de déchirure à 40° SR AFNOR Q 01 011

750

780

670

— pour le deuxième stade de cuisson : classée comme précédemment, puis blanchie par la séquence de blan-

peroxyde d'hydrogène : 4% 65 chiment en cinq stades traditionnelle dans les conditions suivantes :

sulfate de magnésium: 0,05%

température de cuisson: 80°C Quantité de réactifs par rapport au poids de pâte sèche (%>)

On détermine le rendement et l'indice Kappa. La pâte obtenue est 1. chlore: 5,5

5

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2. soude: 2,7

3. bioxyde de chlore: 1,5

4. soude: 1

5. bioxyde de chlore: 0,5

Les caractéristiques de la pâte blanchie sont mesurées selon les mêmes normes AFNOR et résumées dans le tableau II où figurent également, à titre comparatif, les caractéristiques d'une pâte kraft blanchie traditionnelle.

On voit que, à degré égal, la pâte obtenue selon l'invention est 5 équivalente à la pâte kraft, qu'elle peut donc remplacer sans inconvénient, par exemple dans les papiers impression écriture.

Tableau II

Chêne

Charme

Procédé

selon

Procédé

selon

Procédé

l'invention kraft l'invention kraft

Exemple 2

Exemple 3

Pâte écrue

Indice Kappa

27

28

25

22

Rendement (%)

47,5

46

48

47

Pâte blanchie

Blancheur (%)

88,2

88,3

88,5

88,4

Longueur de rupture à 40° SR (m)

5800

5600

6500

7000

Indice d'éclatement à 40° SR

3,6

4,4

4,7

Indice de déchirure à 40° SR

960

950

1020

850

Exemple 3:

On répète l'exemple 2 avec des copeaux industriels de charme, à l'exception des conditions suivantes:

— pour le premier stade de cuisson :

hydroxyde de sodium: 17,5%

— pour le deuxième stade de cuisson:

hydroxyde de sodium: 4%

La pâte écrue est classée et blanchie comme dans l'exemple 2 avec les mêmes quantités d'agents de blanchiment. Les résultats sont résumés dans le tableau II où les résultats du procédé kraft figurent à titre de comparaison.

Exemple 4:

On procède comme dans l'exemple 2 avec des copeaux industriels de petits bois de charme non écorcês, contenant en poids 12% d'écorces, à l'exception des conditions suivantes:

— pour le deuxième stade de cuisson:

peroxyde d'hydrogène: 5%

hydroxyde de sodium: 4%

La pâte écrue est classée puis blanchie comme dans l'exemple 2, avec les mêmes quantités d'agents de blanchiment. Les résultats figurent dans le tableau III. Les indices de déchirure déterminés sont très supérieurs à ceux obtenus par cuisson kraft ou soude-oxygène en deux stades, ce qui résulte vraisemblablement de l'action spécifique connue du peroxyde d'hydrogène sur les constituants des écorces responsables de la diminution de l'indice de déchirure généralement

35 observée avec les procédés antérieurs. Cela représente donc un avantage supplémentaire de la présente invention, dans le cas de plus en plus fréquent de la cuisson des copeaux de bois non écorcês.

Exemple 5:

40 On procède comme dans l'exemple 2, avec des copeaux industriels de petits bois de chêne non écorcés contenant en poids 16%

d'écorces, à l'exception des conditions suivantes:

— pour le premier stade de cuisson :

hydroxyde de sodium: 20%

45 — pour le deuxième stade de cuisson:

hydroxyde de sodium: 4%

— pour la séquence de blanchiment en 5 stades:

1. chlore: 6%

2. soude: 3%

so 3. bioxyde de chlore: 1,5%

4. soude: 1%

5. bioxyde de chlore: 0,7%

Les résultats figurent dans le tableau III. On constate les mêmes avantages que dans l'exemple 4.

Tableau III

Charme (12 % d'écorces)

Chêne (16% d'écorces)

Procédé selon l'invention Exemple 4

Kraft

Oxygène en deux stades

Procédé selon l'invention Exemple 5

Kraft

Pâte écrue

Indice Kappa

28

27

21

30

28

Rendement (%)

44

43

44

42,5

41,5

634362

6

Tableau III (suite)

Charme (12 % d'écorces)

Chêne (16% d'écorces)

Procédé selon l'invention

Kraft

Oxygène en deux stades

Procédé selon l'invention

Kraft

Exemple 4

Exemple 5

Pâte blanchie

Blancheur (%)

90

88

89

88

Longueur de rupture à 40° SR (m)

6400

7000

6500

4600

4900

Indice d'éclatement à 40° SR

4,5

4,3

4,5

4,3

3,6

Indice de déchirure à 40° SR

950

780

830

960

820

Comme il a été dit plus haut, les pâtes proposées jusqu'ici en remplacement des pâtes kraft dans le domaine de l'emballage n'étaient pas satisfaisantes, en raison de leur indice de déchirure insuffisant. Il s'agit principalement des pâtes de résineux pour liners.

Dans les exemples 6 et 8, le procédé selon l'invention a été réalisé avec des copeaux d'épicéa et de pin maritime.

Exemple 6:

On répète l'exemple 1 avec des copeaux industriels d'épicéa, à l'exception des conditions suivantes:

— pour le premier stade de cuisson:

20 hydroxyde de sodium : 22%

— pour le deuxième stade de cuisson :

température de cuisson: 80°C durée de cuisson: 90 min La pâte obtenue est classée dans un classeur Weverk de labora-25 toire (fentes de 0,30 mm) et raffinée au moulin Jokro jusqu'à 20° SR. Les caractéristiques mécaniques de la pâte figurent dans le tableau IV. Elles sont comparées aux caractéristiques mécaniques de la pâte kraft et soude-oxygène en deux stades. La comparaison montre que le procédé selon l'invention est bien adapté à la 30 fabrication de pâte pour liners.

Tableau IV

Epicéa 1

Procédé selon l'invention (avec silicate) Exemple 6

Kraft

Soude-oxygène en deux stades

Procédé selon l'invention

(avec carbonate) Exemple 7

Indice Kappa

77

70

78

76

Rendement (%)

49

51

49

Longueur de rupture à 20° SR (m)

5650

6100

6200

Indice d'éclatement à 20° SR

4,1

5,1

4,4

4,1

Indice de déchirure à 20° SR

1000

950

930

1050

Exemple 7:

On répète l'exemple 6, à l'exception des conditions suivantes:

— pour le premier stade de cuisson:

hydroxyde de sodium: 23%

— pour le deuxième stade de cuisson:

on remplace le silicate de sodium par du carbonate de sodium. Les quantités de réactifs sont les suivantes (en poids par rapport au poids de la matière sèche traitée) :

— peroxyde d'hydrogène: 2%

— hydroxyde de sodium: 4%

— carbonate de sodium: 4%

On obtient une pâte pour liners dont les caractéristiques mécaniques figurent dans le tableau IV.

Exemple 8:

On répète l'exemple 1 avec des copeaux industriels de pin maritime, à l'exception des conditions suivantes:

— pour le premier stade de cuisson :

55 hydroxyde de sodium: 23%

— pour le deuxième stade de cuisson:

hydroxyde de sodium: 4%

température de cuisson : 80° C durée de cuisson : 90 min

60 On obtient une pâte pour liners dont les caractéristiques mécaniques, mesurées à 20° SR, sont données dans le tableau V et comparées aux caractéristiques mécaniques de pâtes soude-oxygène et kraft.

( Tableau en tête de la page suivante)

65 Exemple 9:

On traite 400 g de copeaux industriels de pin maritime dans des conditions rigoureusement identiques à celles de l'exemple 1, mais avec les quantités de réactifs suivantes:

7 634 362

Tableau V

Pin maritime

Procédé selon

Cuisson soude-oxygène

l'invention Exemple 8

Cuisson kraft

Indice Kappa

60

65

60

Rendement (%)

48,5

49

48,5

Longueur de rupture à 20° SR (m)

6700

5700

6800

Indice d'éclatement à 20° SR

4,6

5,0

Indice de déchirure à 20° SR

1160

1000

1140

1" stade: hydroxyde de sodium: 19,5%

anthraquinone: 0,08% 20

2e stade : hydroxyde de sodium : 3 %

peroxyde d'hydrogène 100% : 0,5%

sulfate de magnésium: 0,5%

Il faut signaler également que le défibrage de la matière entre les 25 deux stades peut être effectué dans un appareil consommant relativement peu d'énergie, étant donné l'action bien connue de l'anthraqui-none dans la délignification.

Les caractéristiques de la pâte obtenue sont résumées dans le tableau VI. 30

Cette pâte est ensuite blanchie par une séquence de blanchiment en cinq stades traditionnelle avec les quantités de réactifs suivantes (en poids par rapport au poids de pâte sèche) :

1. chlore: 6,3%

2. soude: 3,1%

3. bioxyde de chlore : 1 %

4. peroxyde d'hydrogène H 202:0,5%

NaOH: 1%

silicate de sodium: 3%

5. bioxyde de chlore: 0,5%

Les caractéristiques de la pâte blanchie, mesurées selon les mêmes normes AFNOR, sont résumées dans le tableau VI.

Tableau VI

Exemple 9

Fin 1er stade

Fin 2e stade

Après blanchiment

Indice Kappa

50,7

32

—

Rendement (%)

45,3

44

—

Blancheur

—

88

Longueur de rupture (m)

—

7020

8410

Indice d'éclatement

—

5,35

5,54

Indice de déchirure

—

904

1045

On voit que le blanchiment appliqué à des pâtes chimiques obtenues selon cette variante du procédé de l'invention procure,

outre un degré de blancheur élevé, une augmentation particulière- 50 ment importante des caractéristiques mécaniques, y compris de l'indice de déchirure.

Pour atteindre des caractéristiques mécaniques équivalentes pour une pâte blanchie obtenue à partir du même végétal de départ par un procédé de cuisson à la soude en un seul stade, il faudrait ajouter aux 55 19,5% d'hydroxyde de sodium une quantité d'anthraquinone d'environ 1,28%. Dans de telles conditions, le degré de blancheur atteint serait inférieur d'environ 4 points.

Il a déjà été proposé de soumettre des matériaux ligno-cellulosiques à un premier stade de cuisson à l'hydroxyde de sodium 60 additionné d'anthraquinone, suivi d'un second stade de cuisson à l'oxygène.

Par ce moyen, on atteint, après blanchiment, un niveau de blancheur et des caractéristiques mécaniques élevées. Toutefois,

l'indice de déchirure reste très inférieur à celui que l'on obtient avec 65 un second stade au peroxyde, comme cela a été montré dans les exemples 1 à 8. Cela présente un inconvénient important, notamment pour l'utilisation de ces pâtes dans les papiers d'emballage.

Exemple 10:

On traite 400 g de copeaux de pin maritime dans des conditions rigoureusement identiques à celles de l'exemple 1, à l'exception des quantités de réactifs utilisées dans le 2e stade, qui sont maintenant les suivantes:

— peroxyde d'hydrogène: 0,3%

— hydroxyde de sodium: 4,5%

On obtient une pâte d'indice Kappa 35, qui présente une très bonne aptitude au blanchiment. Le rendement est de 45%.

On voit donc que le procédé selon l'invention permet d'obtenir dans des temps relativement courts, à partir de toute matière ligno-cellulosique et sans consommation excessive de réactifs chimiques, des pâtes chimiques écrues homogènes avec un rendement satisfaisant, présentant des propriétés mécaniques au moins aussi bonnes que celles des pâtes kraft, et ce en supprimant complètement les problèmes de pollution associés aux procédés de fabrication des pâtes chimiques traditionnels, sans apporter des problèmes nouveaux de pollution.

Il présente, sur les procédés non polluants proposés jusqu'ici, l'avantage d'être parfaitement adapté au traitement des bois résineux

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pour le remplacement des pâtes kraft destinées aux papiers d'emballage, ce qui n'était pas le cas, notamment pour les procédés utilisant l'oxygène au deuxième stade de cuisson.

Son efficacité est également remarquable dans le traitement des bois jeunes non écorcés, grâce à l'action oxydante particulière du peroxyde sur les constituants des écorcês.

De plus, sa mise en œuvre présente, par rapport aux procédés soude-oxygène, des avantages considérables.

En effet, le procédé selon l'invention, ne comportant qu'un seul stade de cuisson sous pression, peut être mis en œuvre avec des équipements classiques, comprenant essentiellement un lessiveur, un dispositif pour réaliser le défibrage mécanique et une simple tour dans laquelle sera effectué le stade de cuisson au peroxyde.

Par ailleurs, l'emploi de l'agent oxydant sous forme de solution allège la conduite de l'installation en supprimant les risques d'explosion, les dégagements importants de CO et de C02 et la nécessité de travailler avec un réactif en excès qui entraîne une certaine perte dudit réactif.

Ces avantages permettent d'envisager l'exploitation industrielle du procédé, aussi bien en remplacement des procédés traditionnels de production de pâtes chimiques, notamment du procédé kraft, sans investissements prohibitifs, que pour l'implantation de nouvelles s unités de petites ou moyennes dimensions adaptées à l'utilisation de ressources naturelles locales en matières premières ligno-cellulosiques dans des conditions économiques favorables.

Cette exploitation est particulièrement intéressante lors de l'emploi de la variante du procédé où, au premier stade, l'hydroxyde de 10 sodium est additionné d'adjuvants tels que l'anthraquinone. Aux avantages indiqués ci-dessus s'ajoutent ceux qui ressortent plus particulièrement de cette variante de mise en œuvre, à savoir:

— faible consommation d'énergie de défibrage

— emploi de faibles quantités de peroxyde

15 — prix de revient avantageux grâce à une faible consommation de réactifs chers (peroxyde, anthraquinone)

— obtention de pâtes chimiques qui, après blanchiment, présentent un ensemble de caractéristiques optiques et mécaniques de haut niveau qui leur permettent de remplacer les pâtes kraft blanchies.

Claims

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1. Procédé de fabrication de pâtes papetières chimiques par délignification des matériaux ligno-cellulosiques, dans lequel on effectue successivement un premier stade de cuisson en présence d'hydroxyde de sodium, un défibrage intermédiaire suivi d'un second stade de cuisson, caractérisé en ce que le second stade de cuisson, s'effectue en présence d'une solution alcaline de peroxyde.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le peroxyde est choisi dans le groupe constitué par le peroxyde d'hydrogène et les peroxydes alcalins.

2

REVENDICATIONS

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution alcaline du premier stade contient une quantité d'alcali de 0,1 à 10%, de préférence de 2 à 5%, compté en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids de la matière sèche défibrée.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la solution alcaline utilisée pour la deuxième cuisson contient de 0,5 à 10%, avantageusement 1 à 5% en poids de peroxyde par rapport au poids de la matière sèche défibrée et, de préférence, un agent stabilisant du peroxyde.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la solution alcaline utilisée pour la deuxième cuisson contient de 0,1 à 1 %, de préférence de 0,3 à 0,7% en poids de peroxyde par rapport au poids de la matière sèche défibrée et en ce que la solution d'hydroxyde de sodium du premier stade de cuisson contient un adjuvant pris dans le groupe constitué par les dérivés nitrés aromatiques, les composés hétérocycliques azotés du groupe de la phénazine et les cétones cycliques du groupe de l'anthraquinone.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'adjuvant utilisé au premier stade de la cuisson est une cétone cyclique.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la solution d'hydroxyde de sodium contient de 0,01 à 0,2% d'anthra-quinone par rapport au poids du matériel végétal sec de départ.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la deuxième cuisson est réalisée à une température comprise entre 20 et 120°C, de préférence de 60 à 80° C, pendant 0,5 à 5 h, de préférence en 1 à 3 h.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on opère à pression atmosphérique.

10. Pâte papetière préparée par le procédé selon la revendication 1.