CA1072263A - Procede de reticulation de fibres cellulosiques en suspension dans l'air - Google Patents
Procede de reticulation de fibres cellulosiques en suspension dans l'airInfo
- Publication number
- CA1072263A CA1072263A CA263,328A CA263328A CA1072263A CA 1072263 A CA1072263 A CA 1072263A CA 263328 A CA263328 A CA 263328A CA 1072263 A CA1072263 A CA 1072263A
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- fibers
- formaldehyde
- dough
- formic acid
- defibrated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
- D06M13/12—Aldehydes; Ketones
- D06M13/127—Mono-aldehydes, e.g. formaldehyde; Monoketones
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Paper (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
l'invention a pour objet un procédé de réticluation de la cellulose par formation de ponts entre molécules au moyen de formaldéhyde dans lequel la pâte à papier est défibrée, aérée, puis exposée à un mélange réactionnel sous forme de brouillard ou de vapeurs contenant outre de formaldéhyde, un catalyseur, l'acide chlorhydrique au moins à l'état de traces, et un troisième corps, l'acide formique dont le rôle est de servir à la fois d'agent catalytique, de vecteur pour le formaldéhyde sur la fibre, et, enfin, d'agent de gonflement. Ces fibres son ensuite introduities dans un courant d'air chaud aux environs de 180.degree.C pendant quelques secondes et enfin, séparées de effluents gazeux dans un cyclone. Le procédé est mis en oeuvre rapidement et requiert de investissements limités.
Description
~ Z~63 La réticulation des fibres cellulosiques obtenues à partir de pate à papier ou de linters de coton leur apporte des caract~ristiques nouvelles 9 par exemple en ce qui concerne l'absorption d~eau. Les pontages ~.r~és entre les différents :
motifs anhydroglucose de la chatne cellulosique bloquent les po~sibilités de liaisons interfibres, donnent de la rigidité
~ la fibre et accroissent de ce fait la capacité d'absorption d~ea~ par capillarité. L~intér8t est évident pour des produits comme les couches-bebés, les tampons et les serviettes .
périodiques. . : ~
', ,:
~ ;",....
'~......
: ' , ' "' : ` ` ,' .
, . . ' . .
,~ .' ' . ': ,. . : . , ' ~3J ', .' " ' ` .` '
motifs anhydroglucose de la chatne cellulosique bloquent les po~sibilités de liaisons interfibres, donnent de la rigidité
~ la fibre et accroissent de ce fait la capacité d'absorption d~ea~ par capillarité. L~intér8t est évident pour des produits comme les couches-bebés, les tampons et les serviettes .
périodiques. . : ~
', ,:
~ ;",....
'~......
: ' , ' "' : ` ` ,' .
, . . ' . .
,~ .' ' . ': ,. . : . , ' ~3J ', .' " ' ` .` '
2. - ~
Z6'~
Ces fibres inertes peuvent d'autre part, servir en papeterie comme matériau de remplissage dans la fabrication des feuilles de ouate de cellulose et produits analogues. Les liaisons étant moins nombreuses, on obtient un produit moins solide, mais aussi plus souple, plus moelleux et plus 5 épais. Accompagnées de late~, ces fibres pourraient ~tre le produit de base - - -pour la fabrication de non tissé plus soupleJ plus bouffant, plus absorbant.
Les fibres cellulosiques réticulées sont connues depuis très longtemps (voir par exemple le brevet français n~ 892. 799 de Westfalische Zellstoff et le brevet américain n 2. 010. 635 de J. Kantorowicz), mais les problème~ techniques posés par leur fabrication industrielle ont suscité de nombreux travaux (voir par exemple les brevets américains n 3. 224 926 de C. J. Bernardin, n 3. 440.135 de R, Chung et n 3. 700. 549 de Mo Och Domsjo~.
Les brevets américains n 3. 224. 926 et 3, 440 135 décrivent des procédés qui exigent une étape d'imprégnation -soit avec l'agent réticulant, soit a~rec le catalyseur-, une étape de séchage ou de stockage dont la durée est très importante ~une nuit, 16-48 heures), un defibrage et un traitement thermique.
L'emploi du formol, considéré dans 19 brevet américain n 3. 224, 926 (col. 2, l. 23-27) comme l'agent réticulant le moins cher et le plus efficace, est déconseillé dans le brevet américain n 3,440.13'; (col. 7, 1. 55-57) comme ~0 peu pratique parce que trop volatil.
L'utilisation de produit~ plus co~teux que le formol et/ou la durée excebsive des traitemente proposés par ces brevets ont emp8ché toute exploitation industrielle, Il e~t également connu de traiter des papiers ou cartons par du 2 5 formaldéhyde (voir par exemple les brevets américains n 1, 81 6. 97 3 de ~, Kantorowicz, n 3,264, 054 de R, Reinhardt et al,, et n 3, 310, 363 de J, E~ussel et al, ), mai~ ces procédé~ visent uniquement l'amélioration des propriété~ physiques des papiers finis et ne permettent pas de resoudre le problème posé par le traitement de fibres individualisées, ~ -L'invention a pour but un nouveau procéde de réticulation de fibres ~ ;
eelluloaiques à l'aide de formaldéhyde, ne néceflsitant ni étape d1imprégnation,ni vieillisaement. La durée totale de traitement entre le moment o~ la feuille de pate e~t d~fibr~e et ie moment o~ le~ fibre~ r~ticul~es eont r~cup~r~e~ n'excèdepafl une minute, .~ .. , -, .
....
:, .
~L0722~i3 La réticulation de la cellulose est une double éthérification entre les fonctions alcools primaires du ou des motifs anhydroglucoses de la chafne ~ -cellulosique et un agent de réticulation, qui peut être le formaldéhyde ou tout autre corp~ capable de libérer du formaldéhyde, tel que le polyoxyméthylène le trioxane ou les aminopla6tes Ce peut être également un dialdéhyde tel que le glyoxal. Cette réaction chimique est catalysée par les acides (acides de Lewis forts, mais aussi acide~ organiques à bas poids moléculaire). L'agent de réti-culation peut également être l'épichlorhydrine ou tout autre époxyde, auquel cas une catalyse basique est nécessaire, La reaction est également fonction de~ calories apportée6. Ici réside la principale difficulté: en effet, la cellulose est dégradée par la chaleur et par les acides minéraux ain~i que par leurs sels,surtout à chaud. I1 faut donc trouver un délicat compromi~ entre la concentration de l'acide et la température utilisée.
Cette réticulation peut au~si bien s'effectuer en phase liquide qu'en 1 5 phase vapeur.
Dans la phase liquide, on distinguera le procédé à "basse concentra-tion" (peu de fibre~ dan~ beaucoup de liquide) et ].es procédés à "haute concentra-tion" obtenus - soit en pulvérisant sur la fibre la quantité minimum de produits réactifs, - ~oit en exprimant les réactifs super~lux d'une feuille que l'on a préalablement imprégnee en la lai~sant tremper dans le liquide.
Des études montrent qu'avec un produit trè~ bon marché, comme la pâte ~ papier, la réaction en phase liquide basse concentration n'est pas conceva-ble industriellement, Ce procédé a l'avantage d'a~surer une bonne repartition ~ 25 des réactifs et permet de gonfler les fibres cellulosique~, surtout Bi on utilise ;~ l'eau ou l'acide phosphorlque comme solvant (tous deux agents de gonflement de la cellulo~e), La r~action est intralamellaire, mais le produit resultant, à l'aspect feutré, diff~re de ceux obtenus à partir de fibres sèches et plates.
En ef~et, l'eau a une grosse influence sur la réaction: il faut moins de 18% d'eau pour avoir des fibres plates. Le traitement se fait en surface, Leefibres, apr~ séchage papetier (sous pre~sio~, restent individualisées C'e~t pourquoi on pr~ère travailler en milieu solvant (acétone, dioxane, et m~me acide acétique), Ainsi, dans l'ac~tone 80UB reflux, euivant le degré de réticulation désiré, la réaction durera de 30 6econdes à 10 minutes.Cependant, les quantites de solvant à manipuler ~ont considérables.
Les melanges solvant catalyseur impliquent de plus des regénéra$ion~ co~teuses.
A titre indicatif, en laissant des fibres dix minutes sou~ reflux aux concentration~
5 ~ui~ante~:
fibres formol acide HCl eau acétone 5% 4% 4, 9% 9J 5% 76, 6%
on obtient une absorption d'eau de 31g/g de pâte Cette absorption est mesuree ainsi:
- on prépare une formetts de S g de pate que l'on presse deux minutes à 3, 5 Kg/cm Cette formette est ensuite séchée deux heures ~ l'étuve ~105C.
Suivant l'avancement de la réaction, la formette sera plus ou moinæ épaisse: on pourra mesurer le bouîfant.
La formette est alors placee dans un panier cylindrique à fond conique 15 en toile métallique tramée de 6cm de diamètre et de 1 3cm de hauteur. On trempe ce panier, ferm~é, dans un récipient assez haut contenant un litre dleau pendanttrois minutes. On égoutte une minute. On mesure la quantité d'eau manquante.
A titre indicatif, une feuille de papier non traitée absorbe entre 3 et 5 g d'eau par gramme de pâte La phase vapeur est ~galement une excellente méthode de répartition du r~actif dans la matlere ~- -Mais la nature du produit à traiter et le~ temp~ratures mises en jeu - -excluent l'utilisation da l'acide chlorhydrique ou tout autr~e acide fort comme i ~ cataly~eur 26 ~ ~ ~ L'emploi d'acides organiques à bas poids moléculaire devient néces-; ~ saire, Exemple: acide formique, acétique Les réaction~ sont plu~ longues. Les fibres ne sont pa~ détériorées, mais les régénération~ et les pertes en acide sont co~teuse~, On peut, en efeet, penser que l'acide réagit sur la cellulose.
i: ' . .
~ Les absorptions g~néralement enregiætr~es varient entre ~7 et ~9 g/g.
!: 30 ~ Pour que le procédé soit rentable, il faut dec bains de ~ormulation bon marché et une utilisation de rkactifs en quantité~ minimums, afin d' é~iter -le~ r~g~n~rations, Apparemment, la m~thode consistanl: à impr~gner la feuille de pate devrait permettre une Imprégnation des couches interne~ de la fibre, Cependant, ;~
., .
~, ~ .
,.
~ 22~
on a trouvé que l'imprégnation des couches internes n'~tait non seulement pas nécessaire, mais m~me pas favorable.
La vitesse de réaction est grandement accélérée avec -l'élévation de la température, mais la nature même du produit s'oppose à cette élévation rapide. Il est, en effet3 assez mal -~ aisé de réchauffer un produit fibreux tel que la cellulose.
La demanderesse a donc imaginé d'amener ~ chaque fibre séparément les calories nécessaires ~ la réaction. Pour cela, elle a utilisé le dispositif employ~ pour le txansport pneumatique par air chaud. On a, ainsi, constaté que les réactions pouvaient ; être extr~mement rapides (de l'ordre de 1 à 10 sPcondes). La cellulose se déplaçant dans l'air ~ 200~C pendant une dizaine de secondes ne dépasse guère 50C en surface et nlest pas de ce fait altér~e.
Dans son aspect le plus large, le proc~dé selon l'in-vention est caractérisé en ce, que le3 fibxes brutes individuali-~ées sont exposées à un mélange r~actif 7 SOU~ forme de vapeur ou de brouillard, constitué de formaldéhyde, d'acide chlorhy-drique at d~acide formiqueJ puis traitées par un courant d~air chaud et enfin séparées des effluents gazeux. ~ -Le procédé selon l'invention est aussi caract~ris~
en ce que la pate ~ papier est défibrée, aér~e puis exposée a un m~lange r~actif sous forme de brouillard ou de vapeur contenant du formaldéh~de en proportion de 1 à 6% par rapport au poids de pate, un catalyseur, l'acide chlorhydrique au moins ~ tat ~1 de traces, jusqu'à ~O rapporté au poids de p~te, et un troisième j corps, l'acide formique, puis les fibres sont introduitas ~ana un courant d'air chaud de température comprise entre 80~C et 250C ~ ;~
pendant quelques secondes, et, enfin, s~parées des effluents gazeux, la dur~e totale du traitement entre le moment o~ la pâte est défibrée et les fibres récupére~es ~tant inférieure ~ une minute .
r ~
10~2Z~3 Selon une caractéristique de l'invention, le mélange réactif comporte de 1'acide ~ormique dans une proportion.
inférieure ~ 50% du total. La réaction est possible sans acide formique, ~ ~ , ' :' -..
'. " '.
~ ~ - 5 a- ~ .
l~''lZ~63 mais on constate, en pratique 9 que pour obtenir une réticulation correcte, il faut employer davantage d'acide chlorhydrique et de formaldéhyde. L'on court ainsi un risque de dégradation plus important de la fibre9 ce qui lui confère une coloration marron ou grise. De plus, en absence d'acide formique, le formaldéhyde est plus volatil et la réaction plus difficile à conduire.
Il convient donc de doser la quantité de catalyseur, très agressif sur la cellulose à ces températures. En combinant une répartition fine et uniforme du réactif et un séchage pneumatique, on peut donc réaliser une réticulation à bon marché, très rapide, puisque de l'ordre de quelques secondes, de mise en oeuvre facile. Selon les conditions de départ, et pour accro~tre encore la vitesse de réaction, les fibres peuvent 8tre préchauffées avant de recevoir le réactif. On peut, en particu-lier, profiter du dégagement de chaleur provoqué
. ' ' : ~' . ' b ~ .
. .
.. . . . . . ... . . . ... . .
i3 6--par le défibrage. Selon ce procedé, la réticulation est très poussée, puisque l'on atteint des absorptions de 33 g/g, Pour ce faire, on a employé un mélange de formol à 33%, d'acide formique à 80%, d'acide chlorhydrique à 37% et d'eau, Chaque étape du procédé a une grosse importance sur l'état final.
On défibre ~ sec de la p~te à papier, cette pate pourra contenir des tensio-actifs pour aider le défibrage, Il faut obtenir des fibres bien indivi-dualisées, exemptes de mâtons, de 1 à 3 mm de long, de 8 à 10~ d'épaisseur.
Si ces fibres sont amalgamées ou peu aérées, on les enverra dans un violent courant d'air de façon à gonfler artificiellement leur volume, ~ -Sur ces fibres aérée~, on provoque le dépat trè6 uniforme d'un mélange réactionnel (par exemple, on condense les réactifs gazeux ou on les pulvérise) jusqu'à amener la fibre à des valeurR de siccité comprises entre 70 et 80%. De l'aération des fibres au moment de la pulvérisation, dépendra la répartition la plus uniforme possible du réactif La grosseur des ~outtelette~ du brouillard influence la vitesse et la qualité de la r~ticulation. Les quantité~ retenues pour le m~élange ~e situent formaldéhyde 1 à 6% en poidq/pate acide chlorhydrique de trace~ ~ 2% "
acide formique ou acétique 0 ~12~o ~
eau 2 à l 9yo "
Le~ fibre~ mouillées sont alor~ repriæe~ dans un ~échoir pneumatique, où la température de l'air peut être comprise entre 80 et 250C, Cee fibr0s sontde nouveau cyclonéeq à la sortie pour les séparer de~ emuents gazeux, Il peut ~tre néces~aire de ies reprendre dan~ un courant d'air chaud pour ies laver des traces de produits restants, La quantité d'aclde chlorhydrique est très importante. IJn exces ~e manifeste par un jaunis~ement des fibre~, entra~nant une dégradation, A 180~C une quantité minime devra être employée (entre 0,1 et 0,2%
~ .
par rapport au poids de p~te), Sa présence est cependant indispensable pour 30 ~ obtenir une réactlon rapid~, (On pourra le remplacer par un de se~ sel~, tel que le chlorure d'ammonium). ~-Inversement, l'acide forrnique n'est pas indispensable à la réaction, mai~ la~qualit~ de produit n'est plu~ la même, notamment pour l'absorption. ;
C'e8t an pré~ence d'acide formique que l'on obtient le~ absorptions le~ plu~ ~levées. p Son rale para~t être de servir à la fois d'agent catalytique faible, de vecteur pour le formaldéhyde sur la fibre, et enfin d'agent de gonflement.
On constate également qu'il est possible de diluer le mélange avec de l'eau, Les quantités seront cependant assez limitées, sous peine de voir chuter les propriétés recherchéee. ~ -La figure unique du de~sin ci-joint montre schématiquement, à titre d'e3~emple, les éléments d'une installation permettant la mise en oeuvre du .: - .
procédé selon l' invention.
Le rouleau de pate 1 se déroule, et la pâte est admise dans le nuffer 2 pour y ~tre défibrée, passe danæ le cyclone 3 pour y être s~chée et aérée et éventuellement réchauffée, puis entre dans la chambre de pulvérisation 4 où
elle est aspergée d'un mélange de réactifs liquides. De là, elle est introduite dans la chambre tubulaire de réaction 5, en même temps qu'un courant d'air chaud 6. Enfin, la p~te est séparée dans le cyclone de séparation 7 et sort en 8tandis que l'air et les effluents sortent en 9, Dans cet exemple, on part de la pate en rouleau, mais cette forme n'ect évidemment pas la seule possible. On utilisera avantageusement une pate prétraitée par de~ ten~io actifs pour le défibrage, si nécessaire.
: ' .
:. .: ~: -' ~
: ~ ' `'.:', : ~ , ' : ~ :
..
~.
' :::
~ILl)~Z~263 8,_ EXEMPLES, Tous les séchages ilash ont été faits ~ 180C pendant 2, 5 ~econde6, _ _ . . _ Produit pulv~risé Couleur de la pàte Absorption Observation~ , : -(le mélange pulvérisé après traitement -:
représente 20 à 25%
5 du poid~ de la p~te) , __ _~= . _ .
mélange formaldéhyde 20% brun foncé . . ' acide chlorhydrique 12% mame noiratre2~ g/g eau 68% .
. . ~ . _ ~
mélange, formaldéhyde l9,~o fibres blanches 15 g/g I1 reste du acide formi~ue 28% . produit réac-eau 52,9~ tionnel sur la . fibre, proba - : ' blement un formate , _ _ ,. _ _ _ ~_ . . . ..
mélange formaldéhyde 19% fibre~ blanche3 33 g/g ' acide formique , Z7,7% ~: , acide chlorhydrique 0,8~/o eau 2,9~/o : . . .
. _ . _ ~ _ _ mélange formol aqueux fibres lég~re- 30 à 31 g/g acide chlorhydrique ment aaunes . ;.
(mame quantités que . : -2 5 précédemment, sans l'acide formiquej ~ : .~.~ . - .
.: . ~, ': .' _ _ . _ . _ . . .
formol aqueux 18% fibres jaunes ~ 31 g/g en optimisant ~, .
acide formique: 27,910 la quantité de '',':: ' .
NH4Cl : 4,4% . : catalyseur, on .':
eau 50,1% . doit obtenir : . des fibres .,,. -. . blanche s : ~ . ~. ., _ ~ .'"~'., ':" ', ,'~, :. .
Z6'~
Ces fibres inertes peuvent d'autre part, servir en papeterie comme matériau de remplissage dans la fabrication des feuilles de ouate de cellulose et produits analogues. Les liaisons étant moins nombreuses, on obtient un produit moins solide, mais aussi plus souple, plus moelleux et plus 5 épais. Accompagnées de late~, ces fibres pourraient ~tre le produit de base - - -pour la fabrication de non tissé plus soupleJ plus bouffant, plus absorbant.
Les fibres cellulosiques réticulées sont connues depuis très longtemps (voir par exemple le brevet français n~ 892. 799 de Westfalische Zellstoff et le brevet américain n 2. 010. 635 de J. Kantorowicz), mais les problème~ techniques posés par leur fabrication industrielle ont suscité de nombreux travaux (voir par exemple les brevets américains n 3. 224 926 de C. J. Bernardin, n 3. 440.135 de R, Chung et n 3. 700. 549 de Mo Och Domsjo~.
Les brevets américains n 3. 224. 926 et 3, 440 135 décrivent des procédés qui exigent une étape d'imprégnation -soit avec l'agent réticulant, soit a~rec le catalyseur-, une étape de séchage ou de stockage dont la durée est très importante ~une nuit, 16-48 heures), un defibrage et un traitement thermique.
L'emploi du formol, considéré dans 19 brevet américain n 3. 224, 926 (col. 2, l. 23-27) comme l'agent réticulant le moins cher et le plus efficace, est déconseillé dans le brevet américain n 3,440.13'; (col. 7, 1. 55-57) comme ~0 peu pratique parce que trop volatil.
L'utilisation de produit~ plus co~teux que le formol et/ou la durée excebsive des traitemente proposés par ces brevets ont emp8ché toute exploitation industrielle, Il e~t également connu de traiter des papiers ou cartons par du 2 5 formaldéhyde (voir par exemple les brevets américains n 1, 81 6. 97 3 de ~, Kantorowicz, n 3,264, 054 de R, Reinhardt et al,, et n 3, 310, 363 de J, E~ussel et al, ), mai~ ces procédé~ visent uniquement l'amélioration des propriété~ physiques des papiers finis et ne permettent pas de resoudre le problème posé par le traitement de fibres individualisées, ~ -L'invention a pour but un nouveau procéde de réticulation de fibres ~ ;
eelluloaiques à l'aide de formaldéhyde, ne néceflsitant ni étape d1imprégnation,ni vieillisaement. La durée totale de traitement entre le moment o~ la feuille de pate e~t d~fibr~e et ie moment o~ le~ fibre~ r~ticul~es eont r~cup~r~e~ n'excèdepafl une minute, .~ .. , -, .
....
:, .
~L0722~i3 La réticulation de la cellulose est une double éthérification entre les fonctions alcools primaires du ou des motifs anhydroglucoses de la chafne ~ -cellulosique et un agent de réticulation, qui peut être le formaldéhyde ou tout autre corp~ capable de libérer du formaldéhyde, tel que le polyoxyméthylène le trioxane ou les aminopla6tes Ce peut être également un dialdéhyde tel que le glyoxal. Cette réaction chimique est catalysée par les acides (acides de Lewis forts, mais aussi acide~ organiques à bas poids moléculaire). L'agent de réti-culation peut également être l'épichlorhydrine ou tout autre époxyde, auquel cas une catalyse basique est nécessaire, La reaction est également fonction de~ calories apportée6. Ici réside la principale difficulté: en effet, la cellulose est dégradée par la chaleur et par les acides minéraux ain~i que par leurs sels,surtout à chaud. I1 faut donc trouver un délicat compromi~ entre la concentration de l'acide et la température utilisée.
Cette réticulation peut au~si bien s'effectuer en phase liquide qu'en 1 5 phase vapeur.
Dans la phase liquide, on distinguera le procédé à "basse concentra-tion" (peu de fibre~ dan~ beaucoup de liquide) et ].es procédés à "haute concentra-tion" obtenus - soit en pulvérisant sur la fibre la quantité minimum de produits réactifs, - ~oit en exprimant les réactifs super~lux d'une feuille que l'on a préalablement imprégnee en la lai~sant tremper dans le liquide.
Des études montrent qu'avec un produit trè~ bon marché, comme la pâte ~ papier, la réaction en phase liquide basse concentration n'est pas conceva-ble industriellement, Ce procédé a l'avantage d'a~surer une bonne repartition ~ 25 des réactifs et permet de gonfler les fibres cellulosique~, surtout Bi on utilise ;~ l'eau ou l'acide phosphorlque comme solvant (tous deux agents de gonflement de la cellulo~e), La r~action est intralamellaire, mais le produit resultant, à l'aspect feutré, diff~re de ceux obtenus à partir de fibres sèches et plates.
En ef~et, l'eau a une grosse influence sur la réaction: il faut moins de 18% d'eau pour avoir des fibres plates. Le traitement se fait en surface, Leefibres, apr~ séchage papetier (sous pre~sio~, restent individualisées C'e~t pourquoi on pr~ère travailler en milieu solvant (acétone, dioxane, et m~me acide acétique), Ainsi, dans l'ac~tone 80UB reflux, euivant le degré de réticulation désiré, la réaction durera de 30 6econdes à 10 minutes.Cependant, les quantites de solvant à manipuler ~ont considérables.
Les melanges solvant catalyseur impliquent de plus des regénéra$ion~ co~teuses.
A titre indicatif, en laissant des fibres dix minutes sou~ reflux aux concentration~
5 ~ui~ante~:
fibres formol acide HCl eau acétone 5% 4% 4, 9% 9J 5% 76, 6%
on obtient une absorption d'eau de 31g/g de pâte Cette absorption est mesuree ainsi:
- on prépare une formetts de S g de pate que l'on presse deux minutes à 3, 5 Kg/cm Cette formette est ensuite séchée deux heures ~ l'étuve ~105C.
Suivant l'avancement de la réaction, la formette sera plus ou moinæ épaisse: on pourra mesurer le bouîfant.
La formette est alors placee dans un panier cylindrique à fond conique 15 en toile métallique tramée de 6cm de diamètre et de 1 3cm de hauteur. On trempe ce panier, ferm~é, dans un récipient assez haut contenant un litre dleau pendanttrois minutes. On égoutte une minute. On mesure la quantité d'eau manquante.
A titre indicatif, une feuille de papier non traitée absorbe entre 3 et 5 g d'eau par gramme de pâte La phase vapeur est ~galement une excellente méthode de répartition du r~actif dans la matlere ~- -Mais la nature du produit à traiter et le~ temp~ratures mises en jeu - -excluent l'utilisation da l'acide chlorhydrique ou tout autr~e acide fort comme i ~ cataly~eur 26 ~ ~ ~ L'emploi d'acides organiques à bas poids moléculaire devient néces-; ~ saire, Exemple: acide formique, acétique Les réaction~ sont plu~ longues. Les fibres ne sont pa~ détériorées, mais les régénération~ et les pertes en acide sont co~teuse~, On peut, en efeet, penser que l'acide réagit sur la cellulose.
i: ' . .
~ Les absorptions g~néralement enregiætr~es varient entre ~7 et ~9 g/g.
!: 30 ~ Pour que le procédé soit rentable, il faut dec bains de ~ormulation bon marché et une utilisation de rkactifs en quantité~ minimums, afin d' é~iter -le~ r~g~n~rations, Apparemment, la m~thode consistanl: à impr~gner la feuille de pate devrait permettre une Imprégnation des couches interne~ de la fibre, Cependant, ;~
., .
~, ~ .
,.
~ 22~
on a trouvé que l'imprégnation des couches internes n'~tait non seulement pas nécessaire, mais m~me pas favorable.
La vitesse de réaction est grandement accélérée avec -l'élévation de la température, mais la nature même du produit s'oppose à cette élévation rapide. Il est, en effet3 assez mal -~ aisé de réchauffer un produit fibreux tel que la cellulose.
La demanderesse a donc imaginé d'amener ~ chaque fibre séparément les calories nécessaires ~ la réaction. Pour cela, elle a utilisé le dispositif employ~ pour le txansport pneumatique par air chaud. On a, ainsi, constaté que les réactions pouvaient ; être extr~mement rapides (de l'ordre de 1 à 10 sPcondes). La cellulose se déplaçant dans l'air ~ 200~C pendant une dizaine de secondes ne dépasse guère 50C en surface et nlest pas de ce fait altér~e.
Dans son aspect le plus large, le proc~dé selon l'in-vention est caractérisé en ce, que le3 fibxes brutes individuali-~ées sont exposées à un mélange r~actif 7 SOU~ forme de vapeur ou de brouillard, constitué de formaldéhyde, d'acide chlorhy-drique at d~acide formiqueJ puis traitées par un courant d~air chaud et enfin séparées des effluents gazeux. ~ -Le procédé selon l'invention est aussi caract~ris~
en ce que la pate ~ papier est défibrée, aér~e puis exposée a un m~lange r~actif sous forme de brouillard ou de vapeur contenant du formaldéh~de en proportion de 1 à 6% par rapport au poids de pate, un catalyseur, l'acide chlorhydrique au moins ~ tat ~1 de traces, jusqu'à ~O rapporté au poids de p~te, et un troisième j corps, l'acide formique, puis les fibres sont introduitas ~ana un courant d'air chaud de température comprise entre 80~C et 250C ~ ;~
pendant quelques secondes, et, enfin, s~parées des effluents gazeux, la dur~e totale du traitement entre le moment o~ la pâte est défibrée et les fibres récupére~es ~tant inférieure ~ une minute .
r ~
10~2Z~3 Selon une caractéristique de l'invention, le mélange réactif comporte de 1'acide ~ormique dans une proportion.
inférieure ~ 50% du total. La réaction est possible sans acide formique, ~ ~ , ' :' -..
'. " '.
~ ~ - 5 a- ~ .
l~''lZ~63 mais on constate, en pratique 9 que pour obtenir une réticulation correcte, il faut employer davantage d'acide chlorhydrique et de formaldéhyde. L'on court ainsi un risque de dégradation plus important de la fibre9 ce qui lui confère une coloration marron ou grise. De plus, en absence d'acide formique, le formaldéhyde est plus volatil et la réaction plus difficile à conduire.
Il convient donc de doser la quantité de catalyseur, très agressif sur la cellulose à ces températures. En combinant une répartition fine et uniforme du réactif et un séchage pneumatique, on peut donc réaliser une réticulation à bon marché, très rapide, puisque de l'ordre de quelques secondes, de mise en oeuvre facile. Selon les conditions de départ, et pour accro~tre encore la vitesse de réaction, les fibres peuvent 8tre préchauffées avant de recevoir le réactif. On peut, en particu-lier, profiter du dégagement de chaleur provoqué
. ' ' : ~' . ' b ~ .
. .
.. . . . . . ... . . . ... . .
i3 6--par le défibrage. Selon ce procedé, la réticulation est très poussée, puisque l'on atteint des absorptions de 33 g/g, Pour ce faire, on a employé un mélange de formol à 33%, d'acide formique à 80%, d'acide chlorhydrique à 37% et d'eau, Chaque étape du procédé a une grosse importance sur l'état final.
On défibre ~ sec de la p~te à papier, cette pate pourra contenir des tensio-actifs pour aider le défibrage, Il faut obtenir des fibres bien indivi-dualisées, exemptes de mâtons, de 1 à 3 mm de long, de 8 à 10~ d'épaisseur.
Si ces fibres sont amalgamées ou peu aérées, on les enverra dans un violent courant d'air de façon à gonfler artificiellement leur volume, ~ -Sur ces fibres aérée~, on provoque le dépat trè6 uniforme d'un mélange réactionnel (par exemple, on condense les réactifs gazeux ou on les pulvérise) jusqu'à amener la fibre à des valeurR de siccité comprises entre 70 et 80%. De l'aération des fibres au moment de la pulvérisation, dépendra la répartition la plus uniforme possible du réactif La grosseur des ~outtelette~ du brouillard influence la vitesse et la qualité de la r~ticulation. Les quantité~ retenues pour le m~élange ~e situent formaldéhyde 1 à 6% en poidq/pate acide chlorhydrique de trace~ ~ 2% "
acide formique ou acétique 0 ~12~o ~
eau 2 à l 9yo "
Le~ fibre~ mouillées sont alor~ repriæe~ dans un ~échoir pneumatique, où la température de l'air peut être comprise entre 80 et 250C, Cee fibr0s sontde nouveau cyclonéeq à la sortie pour les séparer de~ emuents gazeux, Il peut ~tre néces~aire de ies reprendre dan~ un courant d'air chaud pour ies laver des traces de produits restants, La quantité d'aclde chlorhydrique est très importante. IJn exces ~e manifeste par un jaunis~ement des fibre~, entra~nant une dégradation, A 180~C une quantité minime devra être employée (entre 0,1 et 0,2%
~ .
par rapport au poids de p~te), Sa présence est cependant indispensable pour 30 ~ obtenir une réactlon rapid~, (On pourra le remplacer par un de se~ sel~, tel que le chlorure d'ammonium). ~-Inversement, l'acide forrnique n'est pas indispensable à la réaction, mai~ la~qualit~ de produit n'est plu~ la même, notamment pour l'absorption. ;
C'e8t an pré~ence d'acide formique que l'on obtient le~ absorptions le~ plu~ ~levées. p Son rale para~t être de servir à la fois d'agent catalytique faible, de vecteur pour le formaldéhyde sur la fibre, et enfin d'agent de gonflement.
On constate également qu'il est possible de diluer le mélange avec de l'eau, Les quantités seront cependant assez limitées, sous peine de voir chuter les propriétés recherchéee. ~ -La figure unique du de~sin ci-joint montre schématiquement, à titre d'e3~emple, les éléments d'une installation permettant la mise en oeuvre du .: - .
procédé selon l' invention.
Le rouleau de pate 1 se déroule, et la pâte est admise dans le nuffer 2 pour y ~tre défibrée, passe danæ le cyclone 3 pour y être s~chée et aérée et éventuellement réchauffée, puis entre dans la chambre de pulvérisation 4 où
elle est aspergée d'un mélange de réactifs liquides. De là, elle est introduite dans la chambre tubulaire de réaction 5, en même temps qu'un courant d'air chaud 6. Enfin, la p~te est séparée dans le cyclone de séparation 7 et sort en 8tandis que l'air et les effluents sortent en 9, Dans cet exemple, on part de la pate en rouleau, mais cette forme n'ect évidemment pas la seule possible. On utilisera avantageusement une pate prétraitée par de~ ten~io actifs pour le défibrage, si nécessaire.
: ' .
:. .: ~: -' ~
: ~ ' `'.:', : ~ , ' : ~ :
..
~.
' :::
~ILl)~Z~263 8,_ EXEMPLES, Tous les séchages ilash ont été faits ~ 180C pendant 2, 5 ~econde6, _ _ . . _ Produit pulv~risé Couleur de la pàte Absorption Observation~ , : -(le mélange pulvérisé après traitement -:
représente 20 à 25%
5 du poid~ de la p~te) , __ _~= . _ .
mélange formaldéhyde 20% brun foncé . . ' acide chlorhydrique 12% mame noiratre2~ g/g eau 68% .
. . ~ . _ ~
mélange, formaldéhyde l9,~o fibres blanches 15 g/g I1 reste du acide formi~ue 28% . produit réac-eau 52,9~ tionnel sur la . fibre, proba - : ' blement un formate , _ _ ,. _ _ _ ~_ . . . ..
mélange formaldéhyde 19% fibre~ blanche3 33 g/g ' acide formique , Z7,7% ~: , acide chlorhydrique 0,8~/o eau 2,9~/o : . . .
. _ . _ ~ _ _ mélange formol aqueux fibres lég~re- 30 à 31 g/g acide chlorhydrique ment aaunes . ;.
(mame quantités que . : -2 5 précédemment, sans l'acide formiquej ~ : .~.~ . - .
.: . ~, ': .' _ _ . _ . _ . . .
formol aqueux 18% fibres jaunes ~ 31 g/g en optimisant ~, .
acide formique: 27,910 la quantité de '',':: ' .
NH4Cl : 4,4% . : catalyseur, on .':
eau 50,1% . doit obtenir : . des fibres .,,. -. . blanche s : ~ . ~. ., _ ~ .'"~'., ':" ', ,'~, :. .
Claims (7)
1. Procédé de réticulation de la cellulose par formation de ponts entre molécules au moyen de formaldéhyde, caractérisé
en ce que de la pâte à papier est défibrée, aérée puis exposée à un mélange réactif sous forme de brouillard ou de vapeur contenant du formaldéhyde en proportion de 1 à 6% par rapport au poids de pâte, un catalyseur, l'acide chlorhydrique au moins l'état de traces, jusqu'à 2% rapporté au poids de pâte, et un troisième corps, l'acide formique, puis les fibres sont intro-duites dans un courant d'air chaud de température comprise entre 80°C et 250°C pendant quelques secondes, et enfin, séparées des effluents gazeux la durée totale du traitement entre le moment où la pâte est défibrée et les fibres récupérées étant inférieure à une minute.
en ce que de la pâte à papier est défibrée, aérée puis exposée à un mélange réactif sous forme de brouillard ou de vapeur contenant du formaldéhyde en proportion de 1 à 6% par rapport au poids de pâte, un catalyseur, l'acide chlorhydrique au moins l'état de traces, jusqu'à 2% rapporté au poids de pâte, et un troisième corps, l'acide formique, puis les fibres sont intro-duites dans un courant d'air chaud de température comprise entre 80°C et 250°C pendant quelques secondes, et enfin, séparées des effluents gazeux la durée totale du traitement entre le moment où la pâte est défibrée et les fibres récupérées étant inférieure à une minute.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'individualisation des fibres est obtenue par défibrage à sec d'une feuille de pâte non traitée.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange réactif comporte de l'acide formique dans une proportion inférieure à 50% du total.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mélange réactif comporte de l'acide formique dans une proportion inférieure à 12% rapportée au poids de pâte.
5. Procédé selon une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les conditions de la réaction sont maintenues de 1 à 10 secondes.
6. Procédé selon une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la pâte défibrée est préchauffée.
7. Procédé selon une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la température du courant d'air est.
voisine de 180°C.
voisine de 180°C.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7531965A FR2328796A1 (fr) | 1975-10-20 | 1975-10-20 | Procede de reticulation de fibres cellulosiques en suspension dans l'air |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1072263A true CA1072263A (fr) | 1980-02-26 |
Family
ID=9161374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA263,328A Expired CA1072263A (fr) | 1975-10-20 | 1976-10-13 | Procede de reticulation de fibres cellulosiques en suspension dans l'air |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4113936A (fr) |
| AT (1) | AT353603B (fr) |
| BE (1) | BE847172A (fr) |
| BR (1) | BR7607023A (fr) |
| CA (1) | CA1072263A (fr) |
| CH (1) | CH616438A5 (fr) |
| DE (1) | DE2646317C3 (fr) |
| DK (1) | DK148183C (fr) |
| ES (1) | ES452541A1 (fr) |
| FI (1) | FI60220C (fr) |
| FR (1) | FR2328796A1 (fr) |
| GB (1) | GB1511595A (fr) |
| IT (1) | IT1071458B (fr) |
| LU (1) | LU76032A1 (fr) |
| NL (1) | NL178895C (fr) |
| NO (1) | NO146399C (fr) |
| PT (1) | PT65732B (fr) |
| SE (1) | SE432938B (fr) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4464224A (en) * | 1982-06-30 | 1984-08-07 | Cip Inc. | Process for manufacture of high bulk paper |
| US5376144A (en) * | 1991-01-23 | 1994-12-27 | American Laundry Machinery, Inc. | Process for treating cellulosic fiber-containing fabric |
| US6748671B1 (en) * | 2001-10-30 | 2004-06-15 | Weyerhaeuser Company | Process to produce dried singulated cellulose pulp fibers |
| US7018508B2 (en) * | 2001-10-30 | 2006-03-28 | Weyerhaeuser Company | Process for producing dried singulated crosslinked cellulose pulp fibers |
| US20030192659A1 (en) * | 2001-10-30 | 2003-10-16 | Yancey Michael J. | Dried singulated crosslinked cellulose pulp fibers |
| US6782637B2 (en) * | 2001-10-30 | 2004-08-31 | Weyerhaeuser Company | System for making dried singulated crosslinked cellulose pulp fibers |
| US6769199B2 (en) * | 2001-10-30 | 2004-08-03 | Weyerhaeuser Company | Process for producing dried singulated cellulose pulp fibers using a jet drier and injected steam and the product resulting therefrom |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1816973A (en) * | 1926-10-30 | 1931-08-04 | Kantorowicz Julius | Process of increasing the strength and resistibility against moisture of high molecular carbohydrates |
| US2010635A (en) * | 1930-09-20 | 1935-08-06 | Kantorowicz Julius | Method of manufacturing wetproof cellulose products |
| US2311080A (en) * | 1940-11-08 | 1943-02-16 | Du Pont | Textile treatment |
| US3046079A (en) * | 1960-05-24 | 1962-07-24 | Wilson A Reeves | Process of reacting partially swollen cotton textiles with aqueous solutions of specific aldehydes containing acid catalysts to produce wet and dry crease resistance |
| US3287083A (en) * | 1961-06-30 | 1966-11-22 | Bancroft & Sons Co J | Formaldehyde modification of cellulose catalyzed by a lewis acid salt and formic acid generated in situ by a peroxide |
| NL285530A (fr) * | 1961-11-24 | |||
| US3224926A (en) * | 1962-06-22 | 1965-12-21 | Kimberly Clark Co | Method of forming cross-linked cellulosic fibers and product thereof |
| US3264054A (en) * | 1963-02-08 | 1966-08-02 | Robert M Reinhardt | Process for crosslinking cellulosic textile and paper materials with gaseous formaldehyde |
| US3310363A (en) * | 1963-05-24 | 1967-03-21 | St Regis Paper Co | Process of reacting cellulose paper of low water content with gaseous formaldehyde |
| SE313241C (fr) * | 1965-12-01 | 1975-05-29 | Mo Och Domsjoe Ab | |
| US3440135A (en) * | 1965-12-13 | 1969-04-22 | Kimberly Clark Co | Process for crosslinking cellulosic fibers during gas suspension of fibers |
-
1975
- 1975-10-20 FR FR7531965A patent/FR2328796A1/fr active Granted
-
1976
- 1976-10-12 BE BE1007689A patent/BE847172A/fr not_active IP Right Cessation
- 1976-10-13 US US05/731,895 patent/US4113936A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-10-13 CA CA263,328A patent/CA1072263A/fr not_active Expired
- 1976-10-14 AT AT763476A patent/AT353603B/de not_active IP Right Cessation
- 1976-10-14 DE DE2646317A patent/DE2646317C3/de not_active Expired
- 1976-10-15 GB GB43023/76A patent/GB1511595A/en not_active Expired
- 1976-10-19 NO NO763562A patent/NO146399C/no unknown
- 1976-10-19 DK DK471176A patent/DK148183C/da active
- 1976-10-19 IT IT28493/76A patent/IT1071458B/it active
- 1976-10-19 SE SE7611605A patent/SE432938B/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-10-19 PT PT65732A patent/PT65732B/fr unknown
- 1976-10-19 CH CH1323076A patent/CH616438A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1976-10-20 BR BR7607023A patent/BR7607023A/pt unknown
- 1976-10-20 LU LU76032A patent/LU76032A1/xx unknown
- 1976-10-20 NL NLAANVRAGE7611621,A patent/NL178895C/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-10-20 FI FI762991A patent/FI60220C/fi not_active IP Right Cessation
- 1976-10-20 ES ES452541A patent/ES452541A1/es not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI762991A (fr) | 1977-04-21 |
| US4113936A (en) | 1978-09-12 |
| DE2646317A1 (de) | 1977-06-23 |
| DE2646317B2 (de) | 1979-07-05 |
| DK148183B (da) | 1985-04-22 |
| BR7607023A (pt) | 1977-09-06 |
| ES452541A1 (es) | 1977-11-01 |
| DE2646317C3 (de) | 1980-03-06 |
| BE847172A (fr) | 1977-04-12 |
| DK471176A (da) | 1977-04-21 |
| FR2328796A1 (fr) | 1977-05-20 |
| LU76032A1 (fr) | 1977-05-31 |
| NO763562L (fr) | 1977-04-21 |
| IT1071458B (it) | 1985-04-10 |
| SE7611605L (sv) | 1977-04-21 |
| AT353603B (de) | 1979-11-26 |
| NO146399B (no) | 1982-06-14 |
| PT65732B (fr) | 1978-04-18 |
| CH616438A5 (fr) | 1980-03-31 |
| FR2328796B1 (fr) | 1982-08-06 |
| GB1511595A (en) | 1978-05-24 |
| NL7611621A (nl) | 1977-04-22 |
| DK148183C (da) | 1985-12-02 |
| NL178895B (nl) | 1986-01-02 |
| NO146399C (no) | 1982-09-22 |
| ATA763476A (de) | 1979-04-15 |
| FI60220B (fi) | 1981-08-31 |
| NL178895C (nl) | 1986-06-02 |
| PT65732A (fr) | 1976-11-01 |
| FI60220C (fi) | 1981-12-10 |
| SE432938B (sv) | 1984-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6752944B2 (en) | Method for making crosslinked fibers having high wet bulk | |
| CA1072263A (fr) | Procede de reticulation de fibres cellulosiques en suspension dans l'air | |
| JP6782639B2 (ja) | 改質された繊維、方法、およびシステム | |
| FI67562C (fi) | Foerfarande foer framstaellning av cellulosakarbamat | |
| CA2953702A1 (fr) | Procedes de traitement d'une matiere lignocellulosique | |
| US4204055A (en) | Cross-linked cellulose fibers | |
| US11725339B2 (en) | Reduced furfural content in polyacrylic acid crosslinked cellulose fibers | |
| FI63973B (fi) | Nytt foerfarande foer spinning eller formning av cellulosaloesningar | |
| FI94435C (fi) | Verkkoutetut, kierretyt ja kiharretut erillisselluloosakuidut ja menetelmä niiden valmistamiseksi | |
| US2159643A (en) | Method for producing cellulose esters | |
| US20050019563A1 (en) | Glyoxal crosslinked cellulosic fibers having high bulk | |
| FI90678C (fi) | Menetelmä kosteana kokoonpantujen, yksittäisiä, kovetettuja kuituja sisältävien koostumusten valmistamiseksi | |
| RU2435641C1 (ru) | Способ получения сорбента | |
| US20050016699A1 (en) | Glyoxal crosslinked cellulosic fibers having high bulk | |
| BE600610A (fr) | ||
| Kim et al. | Degradation mechanism of paper by UV treatment | |
| RU2428530C1 (ru) | Способ получения волокнистого материала | |
| NO750652L (fr) | ||
| FR2628764A1 (fr) | Procede de fabrication de produits fibreux a base de cellulose modifiee presentant des proprietes absorbantes ameliorees et produits obtenus | |
| BE374339A (fr) | ||
| BE892006A (fr) | Procede de traitement de produits cellulosiques et produits ainsi obtenus | |
| GB145611A (en) | Improved process for the treatment of cellulose and products manufactured therefrom | |
| BE453220A (fr) | ||
| BE403090A (fr) | ||
| CH143721A (fr) | Procédé de fabrication de nitrocellulose. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |