CA1128260A - Procede de fabrication de pates papetieres chimiques - Google Patents

Abstract

Procédé de fabrication de pâtes papetières chimiques par délignification des matériaux ligno-cellulosiques du type dans lequel on effectue successivement un premier stade de cuisson en présence d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium contenant 10 à 30 % en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids végétal sec initialement mis en oeuvre, à une température comprise entre 150 et 180.degree.C, un défibrage intermédiaire et un second stade de cuisson, caractérisé en ce que le second stade de cuisson s'effectue en présence d'une solution alcaline de peroxyde contenant 1 à 10 % en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids de la matière sèche défibrée. Ce procédé présente les qualités d'efficacité et de simplicité désirées et peut être mis en oeuvre avec des équipements industriels existants relativement 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.

Description

8~

L'invention concerne un nouveau procédé de fabrica-tion 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 règlementation fran-çaise en matière de protection de l'environnement ont incite 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 pâtes 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 oeuvre du procédé kraft est génératrice de pollution atmosphérique par rejet de composée soufrés malodorants (mercaptans, 502, ~2S, etc). De plus, les pâtes obtenues nécessitent pour atteindre le niveau de blandheur 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 déligni-fiants non polluants par eux-mêmes et ne générant 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, séparées par un défibrage intermédiaire, comportant successive-ment une cuisson alcaline sous pression, un défibrage intermé-- 1 - ~

~L~L282~;(3 diaire dans un appareil à disques, et en~in une cuisson sous pression d'oxygène en présence d'une solution alcaline. Un tel procédé est décrit, par exemple, dans le brevet canadian ~ -numéro 895 756~
Bien que donnant des pates 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 néces-site, 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 huit (8) à
dix (10) bars, mais pouvant atteinclre jusqu'à
vingt (20) bars qui ne peuvent être mises en oeuvre que dans des appareillages spéciaux onéreu~ et différents de ceux utilisés par le procédé kra~t conventionnel. Cel~ 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'une part,la qualité des pâtes obtenues par ces procédés à l'oxygène est légèrement inférieure à
celles de la pâte kraft, notamment en raison de l'action dépolymérisante de l'oxygène sur la céllu-- lose; la plupart des études publiées sur ce sujet s'accordent à reconnaître ce plus fai~le niveau des caractéristiques mécaniques et en particulier de l'indice de déchirure. (On peut citer ~ ce propos les pùblications de A.G. JAMIESON, O. SA~VELSON, L.A. SMEDMAN dans TAPPI, volume 58, N. 2, pages 68 à 71; M. SAVI~KONEN et I. PALENI~S dans TAPPI, volume 58, N 7, pages 117 à 120, H.M. C~NG, J.S.

Z~

GRATZL, W.T. MC KEAN, R.H. ~EEVES et V.E.STOCKMAN
dans TAPPI, volume 59, N 8, pages 72 a 75).
Dans leurs formes les plus recentes, les procedes cites plus haut admettent des pressions d'oxygene plus faibles et un allegement de la technologie: suppression du defibrage intermediaire (brevet français 2,256,283), amelioration du transfert de l'oxygene (brevet francais 2,220,620).
Il n'en reste pas moins que les investissements nécessaires à leur mise en oeuvre restent ne-ttement superieurs à ceux du procedé kraft, sans pour au-tant que les,caracteristi-ques des pâtes en soint augmentees. En outre, le plus faible niveau de l'indice de dechirure est particulièrement désavanta-geux pour l'utilisation de ces pâtes dans le domaine des papiers d'emballage.
Ces différents inconvénients expliquent qu'a l'heure actuelle très peu de ces procédés aient donné lieu à une realisation industrielle.
L'invention se propose de resoudre ces problemes tant en ce qui concerne la mise en oeuvre du procede que les caracteristiques des pâtes obtenues.
La presente invention concerne un procedé de fabri-cation de pâtes papetieres chimiques par delignification des matériaux ligno-cellulos~ques du -type dans lequel on effec-tue successivement un premier stade de cuisson en presence d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium con-tenant 10 a 30 %
en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids vegetal sec initialement mis en oeuvre, a une temperature comprise entre 150 et 180 C, un défibrage intermediaire et un second stade de cuisson, caracterise en ce que le second stade de cuisson s'effectue en présence d'une solution alcaline de peroxyde contenant 1 à 10 % en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids de la ma-tière sèche defibree. .

~2~160 L'invention consiste donc en un procedé non polluant -de culsson en deux stades de matieres li~no-cellulosiques au~
moyen d'hydroxyde de sodium et de peroxyde. Ce procédé pré-sente les qualites d'efficacité et de simplicité désirées et peut être mis en oeuvre avec des equipements industriels exis-tants relativement simples. Il permet d'obtenir des pâtes ayant~
des propriété mécaniques élevées, possédant une bonne aptitude au blanchlment, et avec un rendement aussi eleve que celui obtenu par les procedes classiques utilises jusqu'à ce jour.
Le procede selon l'invention consiste de maniare connue à soumettre la matière cellulosique à un premier stade de cuisson en présence d'hydroxyde de sodium éventuellement .. ... . . . , _ .. . . . ... . .... . . . .. _ _ .. . .

~IL215 Z~iO

additioné d'adjuvants, puis à défibrer le matériau ainsi traité, et enfin à soumettre ce matériau défibré à un second stade de cuisson, et se caractérise en ce que ledit second stade de cuisson est réalisé en présence d'une solution alcaline de peroxyde. Avantageusement, le traitement s'effectue à pression . atmosphérique et de préférence à une température inférieure à 100C.
Ce procédé peut être appliqué ~ toute matière première lignocellulosique: bois feuillus ou résineux, bagasse, canne de provence, paille, kénaf, etc.
Pour réaliser le premier stade de.cuisson, de manière en soi connue, 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 vé~etal sec initialement mis en oeuvre, à une température élevée comprise entre 150 et 180C.
Le demandeur a constaté que l'on obtenait des résultats particulièrement avantageux et dans des conditions elles-mêmes 20 particulièrement avantegeuses 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 nitres-aromatiques, certains composés à hétérocycle azoté du type phénazine,...les cétones cycliques du type anthraquinone. Les doses d'adjuvants à utiliser sont particulièrement limitées par exemple de 0,01 % à 0,2 % d'anthra-quinone par rapport au poids du vég~tal sec de départ.
La durée de cette premiere cuisson varie avec les valeurs choisies pour les autres paramètres, ainsi qu'avec la nature du bois ou du végétal mis en oeuvre.

Elle doit être suffisante pour que les copeaux cuits ~ lL2~3~6~ `

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 délignifi-cation ne doit pas etre poussée au point que les fibres se désolidarisent par simple agitation mécanique.
Pour ce faire, on arrête la cuisson à la soude quand le rendement se situe entre 50 et 60 % par rapport au végétal initial. Le temps nécessaire pour atteindre ce résultat se situe entre environ 1 et environ 4 heures 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 desolidarisation des ~ibres par action mécanique, dans les conditions qui ménagent leur intégrité.
La matière ainsi défibrée est alors soumise à un deuxième stade de cuisson afin d'acl~ever sa délignification dans des conditions particulièrement avantageuses et efficaces.
Pour la mise en oeuvre de cette seconde cuisson, on choislt comme agent délignifiant une solution aqueuse alcaline de peroxyde. Comme on le sait, les peroxydes sont des composés de formule générale:
R 0-0-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 péracétique, l'acide perpropionique, l'acide perbutyrique, perglutarique, persuccinique, permaléique. Dans un mode d'exécu-tion préféré, on utilise le peroxyde d'hydrogène ou le peroxyde de sodium. La quantité de péroxyde utilisée est avantageusement 9 ~2~Z6~ `

comprise entre 0,1 et 10 % de préférence entre 1 et 5 % comptée en poids de peroxyde d'hydrogène pur par rappor-t à la pâte sèche traitée, c'est-à-dire à 100 % de peroxyde d'hydrogène.
La liqueur de cuisson contient également de 1 à 10 %
en poids de préférence de 2 ~ 5 %, d'hydrox~de de sodium par rapport au poids de la pâte sèche.
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 120C, de préférence entre 60 et 90C, pendant 0,5 ~ 5 heures, de préférence de 1 à 3 heures.
Comrne déjà dit, avantageusement on opère à pression atmosphérique.
Ce second stade de cuisso]n 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 dili-gnifiant car les peroxydes exercent sur la lignine une action oxydante, homogène et particulièrement douce, qui ne s'accompa-gne pas d'une dépolymérisation della cellulose comme cela se produit avec l'oxygène.
Les peroxydes ont été jusqu'ici employés dans les traitements de pâtes papetières chimiques comrne agents de blanchiment~ Leur faible pouvoir délignifiant et leur instabi-lité les avaient écartés du domaine de la fabrication des pâtes ~213~6(~ `

papetières, notamment des pâtes chimiques.
Or de manière inattendue, le procédé selon l'inven-tion, a révélé qu'ils constituent des agents de cuisson particu-lièrement avantageux pour l'obtention dè pâtes comparables aux pâtes kraft, car il s'est avéré que leur instabilité n'est pas un obstacle à la délignification des matériaux ligno-cellulosi-ques: en effet, leur décomposition produit des espèces oxydantes qui agissent à leur tour sur la lignine. Tou-tefois, pour bénéficier de cet avantage, il faut dans les meilleurs conditions, que cette décomposition ne se produise pas trop rapidement.
Les conditions de mise en oeuvre 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 blanchirnent 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 oeuvre efficacement en utilisant la solution alcaline de peroxyde telle qu~ décrite plus haut, sans autre additif.
Toutefois, pour que la réalisation industrielle soit plus fiable et conduise aux résultats optimum il pourra etre 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 commues des peroxydes.
On peut employer dans ce but tous les composés connus pour leur effet stabilisant~ Le plus connu de ces \

~2~ ;0 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 tampon, carbonate de sodium, phosphate de sodium, certains composés organiques parmi lesquels la pyrimidinetrione, l'acide barbiturique, l'acéta-linide, le pyrazole, l'imidazole, l'acridone, etc. De nombreuses substances arganiques ont été proposées comme stabilisants des peroxydes et certains particulièrement efficaces sont actuelle-ment en cours de commercialisation.
L'augmentation d'efficacité des stabilisants mis sur le marché permettre d'améliorer encore les conditions énonomiques de mise en oeuvre du procédé en permettant par exemple de travailler a plus haute température en employan~
des quantités plus faibles de péroxyde.
Dans le cas ou le végétal initial est relativement riche en cations métalliques, les réactions de décomposition des peroxydes sont accélérées par les traces dlions de métaux de transition présents da~s 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 péroxyde, soit à un lavage acide quelconque, par exemple, au moyen d'une solution diluée d'anhydride sulfureux, de chlore, de bioxyde de chlore, d'acidè sulfurique,chlarhydrique, oxalique, gluconi-que, 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 i-3 diamino-2-Z8,26~

propanoltétracétique ou nitrilotriacétique, ce qui peut être avantageusement réalisé dans le cadre de la présente invention.
Il est toutefois souvent préférable de complèter l'effet de ce prétraitement en introduisant égalemen-t des agents stabilisants des peroxydes dans la liqueur de cuisson.
Dans la variante ou dans le premier stade de cuisson, on utilise comme adjuvant de l'hydroxyde de sodium des dérivés nitrés aromatiques ou des composés à hétérocycle azote du type phénazine ou des cétones`cycliques du type anthraquinone, les quantités de perox~de mise en oeuvre au deuxième stade sont particuIièrement faibles de 0,1 à 1 %, de préférence de 0,3 à
Or7 %, 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 qui sont, bien entendu, non limitatifs, réalisés sur piusieurs 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 4 litres, on immerge 400 grammes de copeaux industriels de hêtre dans environ 4 ~ois 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 chau~fage est assuré par la circulation d'un thermo~luide dont la température est régulée.
L'autoclave est ainsi porté à une température de 170C en 90 minutes et maintenu à cette température pendant 90 minutes. A la fin de cette période, l'autoclave est refroidi et les copeaux sont égouttés~ Les copeaux sont alors défibrés _ g _ ~ gL2~ZÇj~

par un passage dans un défibreur à 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 ~F
T 12018) est de 50.
La matière défibrée est ensuite mélangée avec une liqueur contenant les réactifs de cuisson au peroxyde d'hydro~
gène puis concentrée jusqu'à une consistance de 20 % en poids.
Le composition de la liqueur est telle qu'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 ~é) : 5 %
- peroxyde d'hydrogène 100 % : 5 %
(ces pourcentages de réactifs étant exprimés en poids de réac-tif par rapport au poids de matière sèche traitée).
La matière ainsi imprégnée des réactifs est placée dans un récipient où la cuisson est achevée pendan-t deux heures à pression atmosphérique ~ une température de 90C.
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 WEVE~ de laboratoire (fentes de 0,15 mm) et raffinée au moulin JOKRO jus~u'à ~0 SR et résumées dans le tableau I ou 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, sont pratiquement équivalentes aux pâtes kraft classiques avec un degré de blancheur amélloré.
Exemple 2 Des copeaux industriels de chêne sont traités comme décrit dans l'exemple 1, à l'exception des conditions suivantes:

~L~28~i(~

- pour le premier stade de cuisson :
hydroxyde de sodium 19 %
TABLEAU I

I~TRE
Procédé selon Procédé Procédé soude-.l'invention ICraft oxygène en ~ EX 1 _ deux stades Indice Kappa .

. Rendement par rap- %
port au poids du végétal sec 49,5 49 50 Blancheur de la pâte écrue % 38 22 40 Longueur de rupture, .
à 40 SR m Indice d'éclatement ~ 40 SR .
AFNOR NF Q 03 014 4,Q 4,1 4,1 Indice de déchirure à 40 SR
AF~OR Q 01 011 750 780 670 - pour le deuxième stade de cuisson ~
peroxyde d'hydrogène 4 %
sulfate de magnésium 0,05 %

température de cuisson 80C.
On détermine le rendement et l'indice Kappa~ La pâte obtenue est classée comme précédemment puis blanchie par la séquence de blanchiment en cinq stades conventionnelle dans les conditions suivantes :
quantité de réactifs par rapport au poids de pâte - sèche 1 - chlore 5,5 %

2 - soude 2,7 %

liZ8~6~

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 AENOR et résumées dans le tableau II où figurent également à titre cGmparatif les caractéristiques d'une pâte Kraft blanchie conventionnelle.
On voit qu'à degré égal, la pâte ob-tenue selon 1'invention est équivalente à la pâte kraf, qu'elle peut donc 10remplacer sans inconvénient, par exemple, dans les papiers -impression-écriture.
TABLEAU II !

C~IENE C~RME
Pâte écrue Procédé P.rocédé Procédé Procédé
selon .~, selon kraft l'inven- l'inven~
tion tion EX 2 EX 3 _ Indice Kappa 27 28 25 22 rendement % 47,5 46 48 47 Pâte blanch.ie .
blancheur % 88,2 88,3 88,5 88,4 :~

lon~ueur de rupture ,~
à 40 SR m 5800 5600 6500 7000 indice d'éclatement 3,6 3,6 4,4 4,7 :
à 40 SR .

indice de déchirure à 40 SR 960 95~ 10~ 850 Exemple 3 On rép~te 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 :

~Z~

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 copeauxindustriels de petits bois de charme non écorcés, 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 tras supérieurs à ceux obtenus par cuisson kraft soude-oxygène en deux stades, ce qui résulte vraisemblablement de l'action spécifique connue du péroxyde d'hydro~ane sur les constituants des écorces responsables 20 - de la diminution de l'indice de déchirure généralement observée avec les procédés antérieurs. Ceci 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 écorcés.
Exemple 5 - 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 %
- pour le deuximème stade de cuisson :
hydroxyde de sodium 4 %

- pour la séquence de blanchiment en 5 stades :

131 282~ `

1 - chlore 6 %
2 - soude 3 %
3 - bioxyde de chlore 1,5 %
4 - soude 1 %
5 - bioxyde de chlore 0,7 %
Les résultats figurant dans le tableau III~ On constate:les mêmes avantages que dans l'exemple 4.
. TABLEAU III

_ Charme 12 % d'écorces Chêne 16 % d'écorces . _ _ .

l'inven-~ kraft ~en deux l9 lven ~ kraft Pâte écrue . . .
Indice Kappa 28 27 21 30 . 28 :
Rendement % 44 43 44 42,5 41,5 Pâte blanchie . . ' : Blancheur % 90 88 88 89 88 Longueur de . .
rupture à 40 a .
. SR m 6400 7000 6500 4600 4900 . Indice d'ecla-tement ~ 40.
. SR 4,5 4,3 4, 4,3 3,6 Indice de dé-chirure à .
40 SR 950 7ao 830 . 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 sat,isfaisantes, en raison de leur indice de déchirure insuffisant. Il s'agit principale-ment des pâtes de résineux pour liners.
Dans les exemples 6 et 8 ci-dessous, le procédë
selon l'invention a été réalisé avec des copeaux dlépicéa et ~2~

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 :
hydroxyde de sodium 22 %
- pour le deuxième stade de cuisson :
température de cuisson : 80C
durée de cuisson : 90 mn La pâte obtenue est classée dans un classeur WERERK
de laboratoire (fentes de 0,30 mm) et raffinée au moulin JOI~RO
jusqu'à 20 SR. Les caractéristiques mécaniques de la pâte figurent dans le tableau IV. Elles sont comparées aux caracté-ristiques mécaniques de la pate kraft et.soude oxygène en deux stades. La comparaison montre que le procédé selon l'invention est bien adapté à la fabrication de pàte pour liners.
TABLEAU IV

IPICEA
Procédé Procédé
selon . Soude selon . l'inven- kraft oxygène l'invention .
tion en deux (avec car-(avec stades bonate) . EX 6 . EX 7 Indice Kappa 77 70 78 76 Rendement % 49 49 51 49 Longueur de rupture à 20 SR m 56506100 6200 6200 Indice d'éclatement .
à 20 SR 4,15,1 4,4 4,1 Indice de déchirure . .
à 20 SR 1000950 930 1050 Exemple 7 On répète l'exemple 6, à l'exception des conditions ~L~28260 suivantes :
- pour le premier stade de cuisson :
hydroxyde de sodium 23 %
- pour le deuxi~me stade de cuisson :
On remplace le silicate de sodium par du carbonate de sodium.
Les quantités de réactifs étant les suivantes (en poids par rapport au poids de la matière sèche traitée) :
peroxyde d'hydrog~ne 2 %
hydroxyde de sodlum 4 %
carbonate de sodium 4 %
On obtient une pâte pour liners dont les caractéristi-ques mécaniques figurent dans le tableau IV.
Exemple 8 On répate l'exemple 1 avec des copeaux lndustriels de pin maritime, à l'exception des conditions suivantes :
- pour le premier stade de cuisson :
hydroxyde de sodium 23 %
- pour le deuxième stade de cuisson : ~ ~
hydroxyde de sodium 4 % ~:
température de cuisson 80C
durée de cuisson90 mn On obtient une pâte pour liners dont les caractéristi-- ques mécaniques mesurées à 20 SR, sont données dans le tableau V et comparées aux caractéristiques mécaniques de pâtes soude-oxygène ei kraft.

.

TABLEAU V

.. _ _ PI~ ~ ~ ITIME

_ Procédé cuisson cuisson selon soude- ` kraft . 1' nvention .

Indice Kappa 60 65 60 Rendement % 48,5 49 48,5 Longueur de rupture . à 20 SR 6700 5700 6800 Indice d'éclatement à 20 SR 4,6 ~j6 5,0 Indice de déchirure .
a 20 SR 1160 1000 1140 .

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 lès quantités de réactifs suivan-tes :
ler stade : hydroxyde de sodium 19,5 %
anthraquinone ` 0,08 %
2~me 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 matiare entre les deux stades peut être effectué dans un appa-reil consommant relativement peu d'énergie étant donné l'action bien connue de l'anthraquinone dans la déligni~ication.
Les caractéristiques de la pâte obtenue, sont résumées dans le tableau VI.

30Cette pâte est ensuite blanchie par une séquence de blanchiment en cinq stades conventionnelle avec les quantités de réactifs suivantes (en poids par rapport au poids de pâte - 17 ~

sèche) 1. chlore 6,3 %
2. soude 3,1 /O
3. bioxyde de chlore 1 %
4. peroxyde d'hydrogane H 2020,5 %
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

_ - . FIN FIN APRES
EXEMPLE 9 ler STADE 2ème STADE 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 déchirur~ _ 904 1045 On voit que le blanchiment appliqué à des pates chimiques obtenues selon cette variante du procédé de l'inven-tion procure, outre ùn degré de blancheur élevé, une augmenta-tion particulièrement importante des caractéristiques mécaniques, y compris de l'indice de déchirure.
Pour atteindre des caractéristiques mécaniques équi-valentes pour une pâte blanchie obtenue à partir du même végétal de départ par un procédé de cuisson ~ la soude en un seul stade, il faudrait ajouter aux 19,5 % d'hydroxyde de sodium une quanti~

té d'anthraquinone d'environ 1,2`8 %. Dans de telles conditions le degré de blancheur atteint serait inférieur d'environ 4 ~2~ 60 points.
Il a déjà été proposé de soumettre des matériaux lignocellulosiques à un premier stade de cuisson à l'hydroxyde de sodium 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 élevés.
Toutefois, l'indice de déchirure reste très inférieur à celui que l'on obtient avec un second stade au peroxyde, comme cela a été montré dans les exemples 1 ~ 8. Ceci présente un -~
inconvénient important notamment pour l'utilisation de ces pâtes dans les papiers d'emballage.
Exemple 10 On traite 400 ~ 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 2~me stade qui sont maintenant les suivantes péroxyde d'hydrogène . 0,3 %
hydroxyde de sodium 4,5 %
On obtient une pâte d'indice Kappa 35, qui présente une très bonne aptiqude 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 ecrues 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 associé aux procédés de abrication des pates chimiques conven-tionnels, sans apporter des problèmes de pollution nouveaux.

Il présente, sur les procédés non polluants, proposés 1~2~3Z6~

jusqu'ici, l'avantage d'être parfai-tement adapté au traitement des bois résineux pour le remplacement des pâtes kraft desti-nées 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 écorces.
De plus, sa mise en oeuvre présente, par rapport aux procédés soude-oxygène, des avantages considérables.
En effe-t, le procédé selon l'invention, ne comportant qu'un seul stade de cuisson sous pression, peut être mis en oeuvre avec des équipements classiques, comprenant essentielle-ment 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 C0 et de C02 et la nécessité de travailler ayec 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 conventionnels de production de pâtes chimiques, notamment du procédé kraft, sans investissements prohibitifs, que pour l'implantation de nouvelles unités de pe~ite ou moyenne 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 ou au premier stade ~ 3L28Z6~1 ~

l'hydroxyde de sodium est additionné d'adjuvants tels l'an-thra-quinone. Aux avantages indiqués ci-dessus s'ajoutent ceux qui ressortent plus particulièrement de cette variante de mise en oeuvre, à savoir:
- faible consommation d'énergie de défibrage - emploi de faibles quantités de peroxyde - prix de revient avantageux grace à une faible consommation de réactifs chers (peroxyde, anthra-quinone)' - 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 (14)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme suit:

1. Procédé de fabrication de pâtes papetières chi-miques par délignification des matériaux ligno-cellulosiques du type dans lequel on effectue successivement un premier stade de cuisson en présence d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium contenant 10 à 30 % en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids végétal sec initialement mis en oeuvre, à une température comprise entre 150 et 180 ° C, un défibrage intermédiaire et un second stade de cuisson, caractérisé
en ce que le second stade de cuisson s'effectue en présence d'une solution alcaline de peroxyde contenant 1 à 10% en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids de la matière sèche défibrée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la solution alcaline de peroxyde contient un stabili-sant du peroxyde.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce que le stabilisant du peroxyde est le silicate de sodium.

4. 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.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la solution alcaline du second stade contient une quantité d'alcali de 2 à 5% compté en poids d'hydroxyde de sodium par rapport au poids de la matière sèche défibrée.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la solution alcaline utilisée pour la deuxième .

cuisson contient de 0,5 à 10 % en poids de peroxyde par rapport au poids de la matière sache défibrée.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé
en ce que la solution alcaline utilisée pour la deuxième cuisson contient de 1 à 5 % en poids de peroxyde par rapport au poids de la matière sèche défibrée.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la solution alcaline utilisée pour la deuxième cuisson contient de 0,1 à 1 % en poids de peroxyde par rapport au poids de la matière sèche défibrée et en ce que la solution d'hydroxy-de de sodium du premier stade de cuisson contient un adjuvant pris dans le groupe constitué par les dérivés nitrés aromatique, les composés hétérocycle azotés du type phénazine et les cétones cycliques du type anthraquinone.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé
en ce que la solution alcaline utilisée pour la deuxième cuisson contient de 0,3 à 0,7 % en poids de peroxyde par rapport au poids de la matière sèche défibrée.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé
en ce que l'adjuvant utilisé au premier stade de la cuisson est une cétone cyclique du type anthraquinone.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé
en ce que la solution d'hydroxyde de sodium contient de 0,01 à 0,2 % d'anthraquinone par rapport au poids du végétal sec de départ.

12. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé
en ce que la deuxième cuisson est réalisée à une température comprise entre 20 et 120°C, pendant 0,5 à 5 heures.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé
en ce que la deuxième cuisson est réalisée à une température comprise entre 60 et 80°C, pendant 1 à 3 heures.

14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé
en ce que l'on opère à pression atmosphérique.