CA2117799A1

CA2117799A1 - Method for producing chemi-thermomechanical pulps (ctmp)

Info

Publication number: CA2117799A1
Application number: CA002117799A
Authority: CA
Inventors: Christain De Choudens; Michel Petit-Contil; Jean-Pierre Zumbrunn
Original assignee: Individual
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1994-02-07
Publication date: 1994-08-18
Also published as: FI944696A; NZ261328A; DE4490578T1; FR2701274A1; FR2701274B1; JPH07505930A; BR9404036A; SE9403227D0; SE9403227L; FI944696A0; WO1994018382A1

Abstract

A method for producing chemi-thermomechanical pulps (CTMPs), wherein wood chips are dipped in chemical reagents; the chips are mechanically defiberized (primary refining) in a pressurised steam atmosphere to give a raw pulp; and said pulp is refined (secondary refining). The method is characterized in that oxygen is fed into the reaction medium containing said chips or said raw pulp during at least one of the two refining steps.

Description

W0 94/1838~ 7 7 9 9 PCT/~94100138 Procédé de fabrication de pâtes à papier chimicothermo-mécaniques (CTMP) L'invention eoncerne un procédé perfectionné pour la fabrication de pâtes à papier chimicothermomécanique; (CTMP).
5Comme on le sait, il existe essentiellement trois principaux . types de pâtes à papier, qui tiennent compte de la manière dont les fibres sont libérées à l'état individuel.
Dans les pâtes dites chimiques, on dissout des copeaux de bois dans un milieu aqueux renfermant des réactifs appropriés, tels lO que le sulfure de sodium en présence de soude, le bisulfite de sodium, pour éliminer la lignine et les hémicelluloses.
Dans les pâtes dites mécaniques, les copeaux sont broyés en l'absence de réactifs chimiques.
Depuis quelques années, on a développé un procédé appelé
5 "chimicothermomécanique", désigné par l'abréviation "CTMP", qui consiste, à étuver des copeaux de bois à une température supérieure à
100C, notamment par de la vapeur d'eau. Une fois étuvés, ces copeaux sont soumis à une imprégnation ou trempage chimique effectué(e) sous pression de vapeur d'eau. Cette imprégnation a pour but principal de 20 ramollir les copeaux et modifier la lignine en vue de conférer des propriétés chimiques et mécaniques à la pâte ultérieurement obtenue.
Elle n'a notamment pas pour but la délignification ou le défibrage des copeaux. Ce dernier est effectué mécaniquement, lors d'un raffinage primaire qui conduit à l'obtention d'une pâte brute. Enfin, après un 25 éventuel lavage, la pâte brute est soumise à un raffinage secondaire qui permet de compléter le défibrage mécanique du raffinage primaire.
Les pâtes CTMP ainsi obtenues présentent des propriétés intermédiaires entre la pâte chimique et la pâte mécanique. Ces pâtes sont généralement plus résistantes et possèdent une meilleure blancheur que 30 les pâtes mécaniques. En outre, elles présentent une opacité
supérieure et un me;lleur coefficient de diffusion de la lumière que f les pâtes chimiques.
Toutefois, ces pâtes CTMP présentent l'inconvénient de jaunir lorsqu'elles sont exposées à la lumière. De la sorte, elles 35 sont essentiellement utilisees dans les applications où l'on requiert un bon pouvoir absorbant, telles que par exemple les couch s pour bébé
ou pour incontinent ou pour la fabrication de papiers à impression ou à écriture, et de cartons~

WO 94/1838 W0 94/1838 ~ 7 7 9 9 PCT / ~ 94100138 Process for the production of chemical thermal pulp mechanical (CTMP) The invention relates to an improved process for manufacture of chemical-thermal mechanical pulp; (CTMP).
5As we know, there are essentially three main . types of pulp, which take into account how fibers are released individually.
In so-called chemical pulps, we dissolve shavings of wood in an aqueous medium containing suitable reagents, such as lO that sodium sulfide in the presence of soda, sodium bisulfite, to eliminate lignin and hemicelluloses.
In so-called mechanical pulp, the chips are ground into the absence of chemical reagents.
In recent years, we have developed a process called 5 "chemothermal mechanics", designated by the abbreviation "CTMP", which consists in baking wood chips at a temperature above 100C, in particular by steam. Once steamed, these shavings are subjected to a chemical impregnation or soaking carried out under water vapor pressure. The main purpose of this impregnation is to 20 soften the shavings and modify the lignin to impart chemical and mechanical properties to the dough subsequently obtained.
In particular, it does not aim to delignify or defibrate shavings. The latter is carried out mechanically, during a refining primary which leads to obtaining a raw paste. Finally, after a 25 possible washing, the raw dough is subjected to a secondary refining which completes the mechanical defibration of the primary refining.
The CTMP pastes thus obtained have intermediate properties between chemical pulp and mechanical pulp. These pastas are generally more resistant and have better whiteness than 30 mechanical pasta. In addition, they have an opacity superior and a me; their light diffusion coefficient that f chemical pulps.
However, these CTMP pastes have the disadvantage of turn yellow when exposed to light. In this way, they 35 are mainly used in applications where good absorbency, such as baby diapers or for incontinent or for the manufacture of printing papers or writing, and boxes ~

WO 94/1838

2 ~ 7199 PCT/FR94100138 Le brevet US 4.288.288 décrit un procédé selon lequel l'on digère par traitement chimique des copeaux de sorte à les délignifier.
Un défibrage complémentaire peut alars être effectué dans deux raffineurs successifs. Uans le second de ces raffineurs, il est 5 possible d'ajouter de l'oxygène à la pâte obtenue.
Il est également connu par le brevet US 4.534.397, un procédé de préparation de pâte chimicomécanique selon lequel on traite - chimiquement des copeaux de bois par imprégnation avec de la soude en présence d'oxygène. Ce traitement a pour conséquence une délignification partielle desdits copeaux. Ceux-ci sont alors défibrés mécaniquement en présence d'oxygene. Ce prGcédé est. réputé permettre l'obtention d'un rendement de pâte supérieur à 80 %.
Les procédés décrits dans les deux brevets américains 4.288.288 et 4.534.397 ne sont pas des procédés CTMP tels que définis ci-dessus. Ils ne peuvent donc être mis en oeuvre dans les usines de pâtes CTMP existantes, sauf à transformer de manière importante les installations de ces usines, notamment de sorte à prévoir des - dispositifs de délignification chimique des copeaux.
L'invention vise un procédé pour améliorer la qualité des ~20 pâtes CTMP, notamment leur blancheur, tout en évitant la consommation excessi~e des produits réactifs, et pour reduire la consommation d'énergie. Selon le procédé de l'invention, ces avantages peuvent être obtenus sans avoir à`modifier les installations existantes dans les usines produisant des pâtes CTMP.
: ~ ~25 Ce procédé de fabrication de la pâte à papier chimicothermo-mécanique CTMP qui consiste :
- tout d'abord, à tremper des copeaux de bois dans des réactifs chimiques ;
- puis à défibrer mécaniquement (raffinage primaire) ces ! ' 30 copeaux sous atmosphère de vapeur d'eau sous pression, de sorte à
¦ obtenir une pâte brute ; et ! enfin~ à raffiner ladite p~te brute (raffinage secondaire), pour obtenir la pâte CTMP, se caractérise en ce que, pendant au moins l'une des phases de raffinage, on introduit de : ~35 l'oxygène dans le milieu réactionnel comprenant lesdits copeaux ou ~ ladite pâte brute.
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WO 9~/18382 ~ 1 1 7 ~ ~ 9 PCTIFR94/00138 En d'autres termes, l'invention consiste lors d'une des deux phases de raffinage, primaire ou secondaire, voire pendant ces deux ! phases, à introduire de l'oxygène dans le milieu réactionnel. De préferenc~, on introduit l'oxygène lors de la phase de défibrage, c'est-à-dire lors du raffinage primaire pendant que le milieu réactionnel se trouve sous atmosphère de vapeur d'eau sous pression, puis on effectue alors le raffinage secondaire de manière connue, notamment à pression atmosphérique.
L'addition d'oxygène dans le milieu réactionnel est connue o dans la fabrication de pâtes chimiques L'invention vise toutefois à
introduire cet oxygène dans la fabrication des pâtes CTMP, à un stade précis, à savoir lors de l'une des phases de raffinage et, de préférence, lors du raffinage primaire, et seulement à ce stade.
De manière inattendue, l'introduction d'oxygène, au stade 15 précis de l'opération de défibrage ou de raffinage primaire, en l'absence substantielle d'air, sur des copeaux encore imprégnés de produits chimiques, augmente l'effet de synergie de ces produits et permet d'une part, d'ameliorer la blancheur et, d'autre part et ~j~ surtout, d'économiser de manière appréciable l'énergie nécessaire au défibrage, tout en s'accompagnant d'une réduction du taux de réactifs chimiques, lors des phases de blanchiment des pâtes ultérieures.
Comme on le sait, dans le procédé de fabrication des pâtes CTMP, on part le plus généralement de bois sous forme de copeaux. On ~i ~peut utiliser aussi bien des bois résineux que des bois feuillus. Ces ~25 copeaux sont ensuite étuvés, notamment par de la vapeur d'eau, pour :.permettre d'homogénéiser l'humidité et la température, et chasser l'air. En pratique, cette étape d'etuvage est effectuée de manière connue à une température inférieure à 200-C, de préférence entre 110 et 160C.
;, Une fois étuvés, ces copeaux sont soumis à une imprégnation chimique, notamment par trempage ou imprégnation, de réactifs ligno-cellulosiques destinés à modifier la lignine. De manière classique, on fait appel à des réactifs chimiques, en particulier des agents réducteurs, tels que le sulfite de sodium (Na2S03), le bisulfite de i 35 sodium (Na2HS03) ou le dithionite de sodium ~Na2S204). Ces composés peuvent être utilisés seuls ou en combinaison avec de la soude ou du WO 94tl8382 ~ 9~ PCT/FR94/00138 carbonate de sodium. A titre de réactifs chimiques, on peut également citer des agents oxydants, comme le peroxyde d'hydrogène, de préférence en milieu alcalin, ou les percarbonates. Cette imprégnation est effectuée également de manière connue sous pression do vapeur d'eau saturée, à une température comprise entre 80 et 140-C, de préférence au voisinage de 120-C. Les pâtes CTMP ainsi obtenues sont ensuite lavées, puis classées pour éliminer les réactifs chimiques résiduels ainsi que les particules grossières de matière lignocellulosique.
Ces pâtes traitées selon le procédé de l'invention peuvent être ultérieurement blanchies par exemple par du peroxyde d'hydrogène en milieu alcalin en un ou plusieurs stades en présence de soude et/ou d'hydrosulfite de sodium et d'agents complexants et stabilisants pour atteindre des niveaux de blancheur élevés.
; ~ 15 ~ Avantageusement, en pratique :
l'oxygène est de l'oxygène pur industriel, à une pression supérieure à la pression qui règne dans le défibreur, et pré~érentiel-~: ~ lement à une pression inférieure à 10 bar, de préférence à une pression de 2 à 5 bar, et le plus généralement au voisinage de 3 bar ;
- l'oxygène est introduit dans l'oeil du défibreur, c'est-à-dire juste en amont du point où la vis qui amène les copeaux pénètre ,~ ~ dans le stator ;
- la quantit`é d'oxygène introduite est comprise entre 1 et 5 %? de préférence entre 1,5 et 2,5 % du poids de la pâte (exprimee en matière sèche).
~-~` ~ De manière inattendue, les pâtes C~MP traitées de la sorte, présentent de bonnes caractéristiques physiques et optiques ainsi qu'une blancheur améliorée (de deux à cinq points selon la matière de base utilisée et les réactifs chimiques employés lors de l'imprégnation. En outre, la consommation de peroxyde d'hydrogène lors I de l'étape ultérieure de blanchiment de la pâte est, de manière `I inattendue, réduite jusqu'à 15 X. Enfin, l'incorporation d'oxygène à
ce stade du défibrage, entra~ne une réduction de la consommation ! d'énergie nécessaire pour entra~ner les disques du défibreur, de 2 ~ 7199 PCT / FR94100138 US Patent 4,288,288 describes a process by which digests by chemical treatment of the chips so as to delignify them.
Additional defibration can then be carried out in two successive refiners. In the second of these refiners, it is 5 possible to add oxygen to the dough obtained.
It is also known from US Patent 4,534,397, a chemical-mechanical pulp preparation process in which it is treated - chemically wood chips by impregnation with sodium hydroxide presence of oxygen. This processing results in a partial delignification of said chips. These are then defibrated mechanically in the presence of oxygen. This method is. deemed to allow obtaining a pulp yield greater than 80%.
The processes described in the two American patents 4,288,288 and 4,534,397 are not CTMP processes as defined above. They cannot therefore be implemented in the factories of existing CTMP pastes, except to significantly transform the installations of these factories, in particular so as to provide - chemical delignification devices for chips.
The invention relates to a method for improving the quality of ~ 20 CTMP pastes, especially their whiteness, while avoiding consumption excessive reactive products, and to reduce consumption of energy. According to the process of the invention, these advantages can be obtained without having to modify the existing installations in the factories producing CTMP pasta.
: ~ ~ 25 This process for making chemo-thermal paper pulp CTMP mechanics which consists of:
- first of all, soaking wood chips in chemical reagents;
- then to mechanically defibrate (primary refining) these ! '' 30 chips under pressurized steam atmosphere, so that ¦ obtain a raw paste; and ! finally ~ to refine said raw p ~ te (refining secondary), to obtain the CTMP paste, is characterized in that, during at least one of the refining phases, we introduce : ~ 35 oxygen in the reaction medium comprising said chips or ~ said raw dough.
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WO 9 ~ / 18382 ~ 1 1 7 ~ ~ 9 PCTIFR94 / 00138 In other words, the invention consists in one of the two refining phases, primary or secondary, or even during these two ! phases, to introduce oxygen into the reaction medium. Of Préferenc ~, oxygen is introduced during the defibration phase, i.e. during primary refining while the medium reaction is under an atmosphere of pressurized steam, then the secondary refining is then carried out in a known manner, especially at atmospheric pressure.
The addition of oxygen to the reaction medium is known o in the manufacture of chemical pulps The invention however aims to introduce this oxygen in the manufacture of CTMP pasta, at a stage precise, namely during one of the refining phases and, preferably during primary refining, and only at this stage.
Unexpectedly, the introduction of oxygen, at the stage 15 of the defibration or primary refining operation, in the substantial absence of air, on shavings still impregnated with chemicals, increases the synergistic effect of these products and on the one hand, improves whiteness and, on the other hand and ~ j ~ above all, to significantly save the energy required for defibration, while being accompanied by a reduction in the rate of reagents chemicals, during subsequent pulp bleaching phases.
As we know, in the pasta manufacturing process CTMP, we generally start with wood in the form of chips. We ~ i ~ can use both softwoods and hardwoods. These ~ 25 shavings are then steamed, in particular by steam, to :. allow homogenization of humidity and temperature, and flush the air. In practice, this baking step is carried out so known at a temperature below 200-C, preferably between 110 and 160C.
;, Once baked, these shavings are subjected to impregnation chemical, in particular by dipping or impregnation, of ligno-cellulosics intended to modify lignin. Conventionally, we uses chemical reagents, especially agents reducing agents, such as sodium sulfite (Na2SO3), bisulfite i 35 sodium (Na2HS03) or sodium dithionite ~ Na2S204). These compounds can be used alone or in combination with soda or WO 94tl8382 ~ 9 ~ PCT / FR94 / 00138 sodium carbonate. As chemical reagents, one can also cite oxidizing agents, such as hydrogen peroxide, preferably in an alkaline medium, or percarbonates. This impregnation is also carried out in a known manner under vapor pressure saturated water, at a temperature between 80 and 140-C, preferably near 120-C. The CTMP pastes thus obtained are then washed, then classified to remove chemical reagents residual as well as coarse particles of matter lignocellulosic.
These pastes treated according to the process of the invention can be subsequently bleached, for example with hydrogen peroxide in an alkaline medium in one or more stages in the presence of sodium hydroxide and / or sodium hydrosulfite and complexing and stabilizing agents for achieve high whiteness levels.
; Advantageously, in practice:
oxygen is pure industrial oxygen at a pressure higher than the pressure in the shredder, and pre ~ erential-~: ~ LEMENT at a pressure below 10 bar, preferably at a pressure from 2 to 5 bar, and most generally in the vicinity of 3 bar;
- oxygen is introduced into the eye of the defibrator, i.e.
say just upstream of the point where the screw that brings the chips enters , ~ ~ in the stator;
- the quantity of oxygen introduced is between 1 and 5%? preferably between 1.5 and 2.5% of the weight of the dough (expressed as dry matter).
~ - ~ `~ Unexpectedly, pasta C ~ MP treated in this way, have good physical and optical characteristics as well improved whiteness (two to five points depending on the material base used and the chemical reagents used during impregnation. In addition, consumption of hydrogen peroxide during I of the subsequent pulp bleaching step is, so `I unexpected, reduced up to 15 X. Finally, the incorporation of oxygen to this stage of defibration leads to a reduction in consumption ! of energy required to drive the defibrator discs,

3~ l'ordre de 10 à 25 %, ce qui se traduit par un gain appréciable, puisque au plan industriel, la consommation électrique d'un tel - défibreur est fréquemmPnt de l'ordre de lQ00 à 1500 kwh/tonne~ Enfin, WO 94/18382 ~ ~ 1 7 7 9 9 PCT/I~R94100138 le rendement en pate est amélioré, ce qui se traduit par une diminution de la charge polluante et les fibres présentent un meilleur état de surface.
¦ ~ La manière dont l'inventlon peut être réalisée et les 5 avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent à l'appui des figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un défibreur classique dit défibreur ou raffineur primaire, pour la fabrication des pâtes CTMP.
o Les figures 2 à 5 illustrent la variation de différentes propriétés des pâtes traitées selon l'invention Dans les exemples, les caractéristiques ci-après sont mesurées comme suit :
- longueur de rupture LR en mètres (m)selon norme NF Q03-002 15 - indice de résistance : lR
Eclatement x déchirure selon normes NF Q03-053 u~ - blancheur Bl de la pâte écrue en % ISOselon norme NF Q03-039- ~ ~
~ `~ - rendement en pâte (R en %)rapport du poids de la ~: : ~
pâte sèche sur le poids de bois sec en %
Sauf indication contraire, ces pourcentages en poids sont exprimés par rapport à la pâte sèche.
~ ~ Exemple 1 :
:~: 25 On pré-étuve à llO-C pendant vingt secondes des copeaux de bois résineux (épicéa), que l'on étuve ensuite puis que l'on imprègne ~- ~ avec une solution de sulfite de sodium à 100 g/l à 125-C pendant dix minutes. Ces copeaux sont ensuite défibrés dans un défibreur à disques sous une pression relative de 1,7 bar d'usage courant pour la fabrication des pâtes CTMP montré à la figure 1. Ce défibreur comprend ~j essentiellement un premier corps 1 éventuellement chauffé, dans lequel I on introduit les copeaux 2 qui avancent sous l'effet d'une vis ;, hélicoidale rotative 3, pour pénétrer dans l'oeil 4 du défibreur proprement dit 5, comprenant un stator fixe 6 et un rotor 7 solidaire : 35 d'un arbre 8 accouplé à un moteur 10. La pâte défibrée P sort par l'ouverture (11 ) .

FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGL- ~&~

WO 94/18382 PCTtFR94/00138 ca~ 9~ 6 Cette pâte P est ensuite lavée puis raffinée à l'indice ¦ d'égouttage de 100 ml CSF (norme CPPA - C1:62 ou SCAN-C21:65).
Les caractér;stiques de la pâte obtenue sont les suivantes :
- ~ : 4190 - IR : 48,8 - Bl : 58,8 - R : 92,8 Exemple 2 :
~¦ On modifie le défibreur de ~/a figure 1 en y incorporant une 1 10 tubulure (12) disposée au voisinage de l'oeil 4, fermée par une vanne 13 reliée à une source d'oxygène 14 sous pression~ La pâte traitée avec une quantité d'oxygène environ 2,5 % par rapport à la pâte et ¦ sous une pression de 5 bar, présente les caractéristiques suivantes :
- LR : 3900 (contre 4190) : ~ 1 5 - IR : 47,3 (contre 48,8) Bl : 59,7 (contre 58,8) - R : 93,7 (contre 92,8).
~ ~ En outre, on observe que la consommation énergétique du `~ moteur 10 est réduite de près d'un quart, soit environ 250 kwh/tonne.
Exemple 3 :
De manière connue, on blanchit les deux pâtes des exemples 1 ~ ~ à 2 avec 3 % de peroxyde d'hydrogène, 3 % de soude, 3 % de silicate de --` ;~ ` ~ sodium, 0,3 % de DTPA` (acide diéthylène triamine penta-acétique), et ;~ 0,1 X de sulfate de magnésium. Ce blanchiment est effectué à une , 25 concentration de pâte de 16 % pendant trois heures à 70-C.
Avec la pâte de l'exemple 1, on obtient une blancheur de ~`~! 75,5 et avec la pâte de l~exemple 2, une blancheur de 77,0.
Le gain de blancheur observé à l'exemple 2, est accru par un t;; stade ultérieur de blanchiment au peroxyde d'hydrogène. Ainsi, pour ', ' 30 atteindre la même blancheur de 75,5 avec la pâte de l'exemple traitée au peroxyde d'hydrogène, mais avec une pâte traitée avec de i l'oxygène conformément à l'exemple 2, on économise 8,7 % de peroxyde d'hydrogène, ce qui se traduit par une économie appréciable.
Exemple 4 :
On répète l'exemple 1, avec des copeaux de peuplier en imprégnant ces copeaux dans un mélange de dithionite de sodium à
64,2 g/l et de soude à 20 g/l. La pâte CTMP o~tenue présente les ~ wo 94/18382 21 177 9 3 PCT/FR94/00138 caractéristiques suivantes :
- LR : 4460 ! - IR : 27,2 - Bl : 60,4 - R : 90,4 Exemple 5 :
On répète l'exemple 4 en incorporant de l'oxygène sous pression, conformément à l'exemple 2 ci-dessus. On obtient les caractéristiques suivantes :
- LR : 4260 (contre 4460) - IR : 29,7 (contre 27,2) - Bl : 62 (contre 60,4) - R : 91,5 (contre 90,4) Le procédé selon l'invention permet donc d'améliorer la blancheur de deux points, d'augmenter le rendement de un point et de réaliser une réduction de consommation d'énergie de défibrage de 15 %
envlron.
Après blanchiment au peroxyde d'hydrogène, dans les mêmes conditions qu'aux exemples 3 et 4, on observe une blancheur de :
; 20 - sans oxygène : 79,4 - avec oxygène : 80,0.
, A blancheur égale, le gain de peroxyde d'hydrogène serait de l'ordre de 3 % .
Exemple 6 :
On répète l'exemple 1, mais en remplaçant les 100 g/l de sulfite de sodium par 82 g/l de bisulfite de sodium. On obtient les résultats suivants :
sans oxygène avec oxygène IR 35,9 35,3 Bl 54~2 59,0 R 91,7 92,2 On constate ainsi un gain de blancheur de cinq points avec : un rendement supérieur de 0,5 point et une réduction de consommation 35 d'énergie du dé~ibrage en présence d'oxygène de 18 %.
Après blanchiment, en un seul stade avec 3 % de peroxyde, la blancheur passe de 75,6 à 78,0, soit un gain en peroxyde d'hydrogène de 12 %.

~,~.. ... ... .

WO 94/18382 ~ 3 ~ PCT/FR94100138 Exemple 7 :
On introduit dans l'oeil du défibreur 4, non seulement de l'oxygène, mais également une solution de peroxyde d'hydrogène comprenant 3 % de peroxyde et 2 % de carbonate de sodium, 2 % de 5 silicate de sodium et 0,2 % de DTPA. On laisse les cinétiques de réaction se développer pendant trente minutes environ après défibrage.
Qn obtient un gain de blancheur de 0,5 point, une augmentation du rendement de un point et une amélioration notable de la longueur de rupture LR (3800 contre 3130) et de l'indice d'éclatement IR (32,7 contre 31,4J.
: On observe en outre une réduction de la consommation d'énergie de 20 %.
~: Après un blanchiment en un stade au peroxyde d'hydrogène, on observe une amélioration de la blancheur de 1,6 point par incorporation d'oxygène, ce qui se traduit pour le meme niveau de blancheur, par l'économie de 10,7 % de peroxyde d'hydrogène.
~: Exemple 8 :
`~ On répète l'exemple 7, en imprégnant toutefois les copeaux ~ : d'épicéa par une solution comprenant :
:~: 20 - peroxyde d'hydrogène : 2 % par rapport aux copeaux secs - carbonate de soude : 2 % par rapport aux copeaux secs au lieu de 2 % de carbonate de sodium : ' - silicate de sodium : 2 % par rapport aux copeaux secs - DTPA : 0,2 % par rapport aux copeaux secs.
On obtient les caractéristiques suivan~es :
sans oxygène avec oxygène IR 33,9 34,1 Bl 58,8 59,9 R 95,1 95,5 On observe donc un gain de blancheur de un point, un rendement amélioré de 0,5 point, pour des propriétés de pâtes identiques.
Après blanchiment au peroxyde d'hydrogène, la blancheur Bl passe de 75,5 en procédé sans oxygène à 77,5 en procédé avec oxygène, ce qui pour un niveau de blancheur de 75,5, permet une économie de 11,4 % en peroxyde d'hydrogène.

FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26 .

WO 94/18382 211 7 79 9 PCT/l;lV4/00138 Exemple 9 :
On répète l'exemple 6, en utilisant des quantités variables d'oxygène ; le blanchiment au peroxyde n'est cependant pas répété.
jLes résultats obtenus sont rassemblés sur les figures 2 à 5, 5 dans lesquelles on a porté en abscisses la quantité d'nxygène introduite en pourcentage en poids et en portant en ordonnées, respectivement :
- à la figure 2, la blancheur Bl, - à la figure 3, l'énergie de défibrage en kwh/tonne, - à la figure 4, l'indice de résistance Ir, - à la figure 5, la longueur de rupture LR en mètre.
La blancheur augmente avec le pourcentage d'oxygène introduit. Au delà de 2,5 % d'oxygène, le gain de blancheur se ;stabilise, mais le surplus d'oxygène a une influence bénéfique sur la : 15 consommation d'énergie au stade de défibrage (les valeurs ~-~ ~ correspondent à l'énergie consommée par un raffineur primaire de 30 cm -~ I de diamètre). La longueur de rupture et l'indice de résistance ont une ; décroissance linéaire avec la charge en oxygène. La longueur de rupture diminue plus vite que l'indice de résistance.
~; ~ 20Comme déjà dit, le procédé selon l'invention qui consiste à
introduire sélectivement de l'oxygène sous pression lors du défibrage mécanique sous atmosphère de vapeur d'eau sous pression, présente de ;^' nombreux avantages par rapport aux procédés de fabrication de pâtes à
papier C~MP connus à ce jour. On peut citer :
:: 25- le fait qu'il n'est pas nécessaire de modifier les installations existantes ;
- un gain de blancheur Bl pouvant atteindre jusqu'à cinq points ;
- un gain appréciable d'énergie de défibrage ou raffinage 30 primaire de l'ordre de 10 à 25 % selon la nature des réactifs ~ chimiques et des copeaux de bois mis en oeuvre ;
! - une réduction appréciable du taux des réactifs chimiques, notamment du peraxyde d'hydrogène dans les stades ultérieurs de ! traitement. 3 ~ around 10 to 25%, which translates into a significant gain, since at the industrial level, the electrical consumption of such - shredder is frequently in the range of lQ00 to 1500 kwh / ton ~ Finally, WO 94/18382 ~ ~ 1 7 7 9 9 PCT / I ~ R94100138 the paste yield is improved, which results in a decrease in the pollutant load and the fibers have a better surface condition.
¦ ~ The way in which the inventlon can be carried out and the 5 advantages which ensue from it, will emerge better from the examples of embodiments which follow in support of the appended figures.
Figure 1 is a schematic sectional representation of a classic shredder called primary shredder or refiner, for the manufacture of CTMP pasta.
o Figures 2 to 5 illustrate the variation of different properties of the doughs treated according to the invention In the examples, the following characteristics are measured as follows:
- rupture length LR in meters (m) according to standard NF Q03-002 15 - resistance index: lR
Burst x tear according to NF Q03-053 standards u ~ - whiteness Bl of the unbleached dough in% ISO according to standard NF Q03-039- ~ ~
~ `~ - paste yield (R in%) weight ratio of the ~:: ~
dry dough on the dry wood weight in%
Unless otherwise indicated, these weight percentages are expressed in relation to the dry dough.
~ ~ Example 1:
: ~: 25 Shavings of 11O-C are pre-oven for twenty seconds softwood (spruce), which is then steamed and then impregnated ~ - ~ with a solution of sodium sulfite at 100 g / l at 125-C for ten minutes. These chips are then defibrated in a disc shredder under a relative pressure of 1.7 bar in common use for the making CTMP pasta shown in Figure 1. This shredder includes ~ j essentially a first body 1 possibly heated, in which I we introduce the chips 2 which advance under the effect of a screw ;, rotary helical 3, to enter the eye 4 of the shredder proper 5, comprising a fixed stator 6 and an integral rotor 7 : 35 from a shaft 8 coupled to a motor 10. The defibrated dough P leaves by the opening (11).

SUBSTITUTE SHEET (REGL- ~ & ~

WO 94/18382 PCTtFR94 / 00138 ca ~ 9 ~ 6 This paste P is then washed and then refined to the index ¦ 100 ml CSF drip (CPPA standard - C1: 62 or SCAN-C21: 65).
The characteristics of the dough obtained are as follows:
- ~: 4190 - IR: 48.8 - Bl: 58.8 - R: 92.8 Example 2:
~ ¦ We modify the defibrator of ~ / a Figure 1 by incorporating a 1 10 tubing (12) disposed in the vicinity of the eye 4, closed by a valve 13 connected to a source of oxygen 14 under pressure ~ The treated dough with an amount of oxygen approximately 2.5% relative to the dough and ¦ under a pressure of 5 bar, has the following characteristics:
- LR: 3900 (against 4190) : ~ 1 5 - IR: 47.3 (versus 48.8) Bl: 59.7 (versus 58.8) - R: 93.7 (against 92.8).
~ ~ In addition, we observe that the energy consumption of `~ engine 10 is reduced by almost a quarter, or approximately 250 kWh / ton.
Example 3:
In a known manner, the two pastes of Examples 1 are bleached ~ ~ 2 with 3% hydrogen peroxide, 3% soda, 3% silicate --`; ~ `~ sodium, 0.3% DTPA` (diethylene triamine penta-acetic acid), and ; ~ 0.1 X magnesium sulfate. This bleaching is carried out at a , 16% paste concentration for three hours at 70 ° C.
With the paste of Example 1, a whiteness of ~ `~! 75.5 and with the paste of Example 2, a whiteness of 77.0.
The gain in whiteness observed in Example 2 is increased by a t ;; subsequent stage of bleaching with hydrogen peroxide. So, for ',' 30 reach the same whiteness of 75.5 with the dough from the example treated with hydrogen peroxide, but with a paste treated with i oxygen according to example 2, 8.7% peroxide is saved hydrogen, which translates into significant savings.
Example 4:
Example 1 is repeated, with poplar shavings in impregnating these chips in a mixture of sodium dithionite to 64.2 g / l and 20 g / l soda. CTMP o ~ held paste presents the ~ wo 94/18382 21 177 9 3 PCT / FR94 / 00138 following features:
- LR: 4460 ! - IR: 27.2 - Bl: 60.4 - R: 90.4 Example 5:
Example 4 is repeated, incorporating oxygen under pressure, in accordance with Example 2 above. We get the following features:
- LR: 4260 (against 4460) - IR: 29.7 (against 27.2) - Bl: 62 (against 60.4) - R: 91.5 (against 90.4) The method according to the invention therefore makes it possible to improve the whiteness of two points, increase the yield by one point and achieve a 15% reduction in defibration energy consumption envlron.
After bleaching with hydrogen peroxide, in the same conditions that in examples 3 and 4, a whiteness of:
; 20 - without oxygen: 79.4 - with oxygen: 80.0.
, For equal whiteness, the gain of hydrogen peroxide would be around 3%.
Example 6:
Example 1 is repeated, but replacing the 100 g / l of sodium sulfite per 82 g / l sodium bisulfite. We get the following results:
without oxygen with oxygen IR 35.9 35.3 Bl 54 ~ 2 59.0 R 91.7 92.2 There is thus a gain in whiteness of five points with : 0.5 point higher yield and reduced consumption 35 of energy of the ~ ibrage in the presence of oxygen of 18%.
After bleaching, in a single stage with 3% peroxide, the whiteness goes from 75.6 to 78.0, i.e. a gain in hydrogen peroxide 12%.

~, ~ .. ... ....

WO 94/18382 ~ 3 ~ PCT / FR94100138 Example 7:
We introduce into the eye of defibrator 4, not only oxygen, but also a solution of hydrogen peroxide comprising 3% peroxide and 2% sodium carbonate, 2%
5 sodium silicate and 0.2% DTPA. We let the kinetics of reaction develop for approximately thirty minutes after defibration.
Qn obtains a whiteness gain of 0.5 point, an increase in point yield and a noticeable improvement in the length of LR rupture (3800 against 3130) and the IR burst index (32.7 against 31.4J.
: There is also a reduction in consumption 20% energy.
~: After bleaching in one stage with hydrogen peroxide, we observes an improvement in whiteness of 1.6 points per incorporation of oxygen, which translates to the same level of whiteness, by saving 10.7% hydrogen peroxide.
~: Example 8:
`` We repeat Example 7, however impregnating the shavings ~: spruce with a solution comprising:
: ~: 20 - hydrogen peroxide: 2% compared to dry shavings - soda ash: 2% compared to dry shavings instead of 2% sodium carbonate : '- sodium silicate: 2% compared to dry shavings - DTPA: 0.2% compared to dry chips.
We obtain the following characteristics:
without oxygen with oxygen IR 33.9 34.1 Bl 58.8 59.9 R 95.1 95.5 There is therefore a gain in whiteness of one point, one 0.5 point improved yield, for pasta properties identical.
After bleaching with hydrogen peroxide, the whiteness Bl goes from 75.5 in the oxygen-free process to 77.5 in the oxygen process, which for a level of whiteness of 75.5, allows a saving of 11.4% hydrogen peroxide.

SUBSTITUTE SHEET (RULE 26 .

WO 94/18382 211 7 79 9 PCT / l; lV4 / 00138 Example 9:
Example 6 is repeated, using variable quantities oxygen; however, peroxide bleaching is not repeated.
jThe results obtained are collated in FIGS. 2 to 5, 5 in which the quantity of oxygen has been plotted on the abscissa entered as a percentage by weight and bearing on the ordinate, respectively :
in FIG. 2, the whiteness Bl, - in FIG. 3, the defibration energy in kWh / ton, in FIG. 4, the resistance index Ir, - in Figure 5, the rupture length LR in meters.
Whiteness increases with percentage of oxygen introduced. Above 2.5% oxygen, the whiteness gain is ; stabilizes, but the excess oxygen has a beneficial influence on the : 15 energy consumption at the defibration stage (the values ~ - ~ ~ correspond to the energy consumed by a 30 cm primary refiner - ~ I in diameter). The breaking length and the strength index have a ; linear decrease with oxygen load. The length of rupture decreases faster than the resistance index.
~; ~ 20As already said, the method according to the invention which consists in selectively introduce pressurized oxygen during defibration mechanical under pressurized water vapor atmosphere, ; ^ 'many advantages over pasta manufacturing processes C ~ MP paper known to date. We can cite :
:: 25- the fact that it is not necessary to modify the existing facilities;
- a gain in whiteness Bl of up to five points;
- an appreciable gain in defibration or refining energy 30 primary in the range of 10 to 25% depending on the nature of the reactants ~ chemicals and wood chips used;
! - a significant reduction in the rate of chemical reactants, especially hydrogen peraxyde in the later stages of ! treatment.

Claims

1. Process for the manufacture of chemical-thermal paper pulp mechanical CTMP, which consists of:
- first of all, dipping wood shavings in chemical reagents;
- then to mechanically defibrate these chips (refining primary) under an atmosphere of pressurized water vapour, so as to obtain a raw paste; and - finally, in refining said crude paste (refining secondary), to obtain the CTMP paste, characterized in that during at least one of the two phases refining, oxygen is introduced into the reaction medium comprising said shavings or said raw paste.

2. Method according to claim 1, characterized in that introduces oxygen during the primary refining phase (defibration mechanical).

3. Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the oxygen is introduced at a pressure comprised between 2 and 5 bar.

4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that oxygen is introduced into the eye of the shredder.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the quantity of oxygen introduced is between 1 and 5%
by weight relative to the dough (expressed in dry matter)/

6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the chemical reagents are reducing agents such as sodium sulphite, sodium bisulphite and sodium dithionite, alone or mixed with soda or sodium carbonate.

7. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the chemical reagents are oxidizing agents such as hydrogen peroxide, preferably in an alkaline medium, or the per-carbonates.

8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that after the secondary refining the CTMP pulp is bleached.

9. CTMP paper pulp obtained by the implementation of the Process according to one of Claims 1 to 8.