EP0592277A1 - Foam process for making paper or non-woven - Google Patents
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- EP0592277A1 EP0592277A1 EP93402357A EP93402357A EP0592277A1 EP 0592277 A1 EP0592277 A1 EP 0592277A1 EP 93402357 A EP93402357 A EP 93402357A EP 93402357 A EP93402357 A EP 93402357A EP 0592277 A1 EP0592277 A1 EP 0592277A1
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- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
- D21H21/22—Agents rendering paper porous, absorbent or bulky
- D21H21/24—Surfactants
Definitions
- the invention generally relates to a process for manufacturing paper or nonwoven in a foam medium.
- the invention finds application in the paper industry and more particularly in the manufacture of household and sanitary papers.
- This process consists in preparing a fiber-based manufacturing composition in the form of a foaming fiber dispersion by mixing a suspension of fibers in water with a foaming liquid comprising a surfactant, forming a fibrous sheet on a paper machine, recovering foaming liquid, recycle part of the foaming liquid recovered for the preparation of the manufacturing composition and treat another part of the foaming liquid recovered by separating the surfactant from the liquid.
- this patent application relates to a process for recovering the surfactant from the foaming liquid which has been recovered during the formation of the fibrous web, by decanting the foaming liquid, thus forming a liquid depleted in surfactant which almost no longer comprises bubbles and a foam enriched in surfactant, and by separating this foam enriched in surfactant from the liquid depleted in surfactant.
- nonionic, anionic and cationic surfactants suitable for the formation of a fibrous web and certain amphoteric surfactants.
- a method using such surfactants requires heavy and costly foaming liquid treatment facilities in order to recover the surfactant, on the one hand, to reject water essentially free of surfactant satisfying the regulations relating to environmental protection and, on the other hand, to reuse the surfactant in the process.
- ⁇ -olefin sulfonates As surfactant in the process for making paper in the foam medium described above, it can be seen that ⁇ -olefin sulfonates have a different behavior depending on the length of their carbon chain.
- the object of the invention is to facilitate the separation of the surfactant from the foaming liquid in the processes for the production of paper or nonwoven in a foam medium, known hitherto, while reducing the size of the installations. foaming liquid treatment and recovery of the surfactant.
- the present invention relates to a process for manufacturing a sheet of paper or nonwoven in a foam medium, characterized in that the surfactant used, forming the foam, is a composition comprising from 40 to 100% by weight of an ⁇ -olefin sulfonate having 16 carbon atoms and from 0 to 60% by weight of one or more other ⁇ -olefin sulfonates having at least 10 carbon atoms.
- the abovementioned composition comprises between approximately 40 and approximately 99% by weight of ⁇ -olefin sulfonate having 16 carbon atoms and between approximately 1 and approximately 60% by weight of ⁇ -olefin- sulfonate having 14 carbon atoms.
- the gas content of the foaming liquid prepared from the above-mentioned surfactant varies in the range of about 55 to 75% by volume.
- foam-based process here means a process for the manufacture of paper or nonwoven by the wet method where the water is replaced by an aqueous solution comprising a surfactant. forming a foam.
- the anionic surfactant used in the invention is provided either in the pure form of ⁇ -olefin sulfonate having 16 carbon atoms, or in the form of a mixture comprising an ⁇ -olefin sulfonate having 16 carbon atoms and one or more other ⁇ -olefin sulfonates having at least 10 carbon atoms in a proportion of 40 to 99% and 1 to 60% by weight respectively.
- AOS ⁇ -olefin sulfonates
- the AOS - C16 an essential component according to the invention, is marketed by WITCO under the name WITCONATE AOS-16.
- This component is a sodium salt and has the formula: C16 H32 O3 S.Na.
- this C16 component does not present any risk of toxicity in effluents, at concentrations of 3 to 5 ppm, and satisfies the required biodegradability conditions.
- the surfactant residual in the paper obtained according to the process according to the invention does not cause irritation of the skin for users. It has been determined that for OSA - C16 contents at most equal to 1700 mg / kg of paper, the product obtained by the process is not irritating to the skin.
- This embodiment of the invention is not limiting and any other implementation of a process for manufacturing paper in a foam medium, may be envisaged.
- the paper machine 10 corresponds to a machine of the "crescent former" type described in US Pat. No. 3,326,745.
- the wet part forming the sheet comprises a felt 11 permeable to liquid and a fabric 12, of the type used in the manufacture of nonwoven.
- the fabric 12 is supported by rollers 18 and 19 which are positioned with the head roller 15 so as to converge the fabric 12 on the felt 11 at the level of the head roller at a precise angle relative to the felt 11.
- the felt 11 and the fabric 12 move in the same direction, at the same speed and in the direction of rotation of the head roller 15.
- the fabric 12 and the felt 11 converge on the upper surface of the head roller 15 to form a spacer or lip inside which a jet of foaming fiber dispersion from the head box 20 is projected.
- a multijet (two or three way) system can also be provided for the production of a laminated product.
- the fabric 12 is stretched so as to pass over the felt 11 on the surface of the head roller 15, the dispersion of foaming fibers is pressed between the fabric 12 and the felt 11 forcing the liquid to pass through the fabric 12 in the Bacholle 22 where the foaming liquid is recovered.
- the sheet formed in the process is transported by the felt 11 to a suction press 16 where it is transferred to the cylinder 26 of a drying cylinder.
- the tablecloth forming the paper is dried, then creped by the knife 27.
- the paper is collected on the receiving cylinder roller 28. Part of the surfactant used to prepare the foaming liquid remains in the manufactured paper.
- the foaming liquid an aqueous solution comprising the surfactant
- the silo 30 is supplied with water via line 31.
- the concentration of surfactant in the foaming liquid at the headbox is preferably in the range of about 100 to about 350 parts per million by weight.
- a gas content here in air of around 55 to 75% by volume for the foam formed from the composition of the surfactant comprising AOS - C16, is provided for the entire process. and in particular at the level of the headbox.
- the paper pulp from tank 36 is fed through line 33 with the foaming liquid in the headbox 20 by means of a positive displacement pump 32.
- the formation of the foam takes place at the time of the projection of the manufacturing composition coming from the headbox at the level of the lip, by the fabric 12 and the felt 11 on the upper surface of the head roller 15.
- the pressure of the fabric 12 on the felt 11 and the force of the sprayed liquid cause the foaming liquid to flow through the fabric 12 in the Bacholle 22.
- the foaming liquid recovered in the Bacholle 22 is reintroduced via line 28 into the silo 30 containing the foaming liquid. And the excess foaming liquid recovered in the Bacholle 22 is brought into a liquid separation unit 45 via the line 42.
- the decantation carried out in the separation unit 45 leads to the recovery of a foam phase enriched in agent surfactant which is separated and recovered by line 47, from the foaming liquid introduced into the liquid separation unit 45.
- a liquid phase depleted in surfactant is then separated from the foam phase enriched in surfactant active and is recovered by line 56.
- the analyzes were performed using a DIONEX 4500 device with pre-column and 10 ⁇ MPIC column.
- Detection is carried out by conductivity after chemical removal of the eluent via a semi-permeable membrane.
- the acetonitrile is used as the concentration gradient.
- an ammonium hydroxide solution is preferably used as eluent.
- the foam phase enriched in AOS - C16, broken in the unit 48 is then recycled in the silo 30 for the preparation of the manufacturing composition.
- the liquid phase depleted in surface-active agent at the outlet of the liquid separation unit 45 is brought via line 56 to a unit for recovering the surface-active agent.
- Foaming liquid is also recovered during the draining which takes place during the manufacture of the fibrous web, at the suction press 16 or else the suction box 84, by means of a collector 82. This foaming liquid is then supplied to the surfactant recovery unit 55 by means of the line 86 which joins the line 56 for supplying foaming liquid already depleted in surfactant, coming from the liquid separation unit 45.
- the unit 55 comprises specific means 60 for introducing gas or air in order to generate foam from the foaming liquid introduced into this separation unit 55.
- the foam formed is recovered by line 64 and is broken in unit 65, then the surfactant is recycled into the silo 30 by line 51.
- the resulting liquid is recovered in line 68 and can be treated again by another recovery unit 69 for surfactant, connected in series with the first unit.
- Two to five recovery units can thus be connected in series.
- the recovery rate (II) in the second column relating to the recovery rate corresponds to the rate of the cumulative units.
- the recovery rate (II) corresponds to the rate calculated for all units A, B and C.
- TABLE II Recovery unit Surfactant Recovery rate I Recovery rate II Enrichment factor AT Mixing Process 25.2 5.5 Fraction C14 12.6 2.7 Fraction C14-C16 28.0 3.3 Fraction C16 41.3 5.1 B Mixing Process 26.3 44.9 14.4 Fraction C14 16.4 26.9 9.1 Fraction C14-C16 29.6 49.3 16.7 Fraction C16 36.5 62.7 15.0 VS Mixing Process 24.4 58.3 24.8 Fraction C14 23.9 44.3 24.1 Fraction C14-C16 37.3 68.3 20.3 Fraction C16 19.9 70.2 16.0 D Mixing Process 28.3 69.3 50.1 Fraction C14 29.4 60.7 74.1 Fraction C14-C16 42.7 81.8 40.7 Fraction C16 28.0 78.5 24.8
- Comparative recovery tests were carried out on a pilot corresponding to the recovery units, using on the one hand as a surfactant a mixture of C14 ⁇ -olefin sulfonate and C16 ⁇ -olefin sulfonate, and on the other hand, a pure C16 ⁇ -olefin sulfonate.
- the concentration of surfactant in the liquid at the outlet of the recovery units is less than 3 ppm for the two surfactants, and the surfactant, ⁇ -olefin- C16 sulfonate, recovered in the foam is 2.5 times more concentrated than the surfactant in the form of a mixture.
- the amount of C16 ⁇ -olefin sulfonate recovered is greater than 65% at the maximum possible on this unit using the surfactant in the form of a mixture.
- the water recovered at the outlet of the recovery units has a very low concentration of AOS - C16, at most equal to around 3 ppm and can then be rejected or reused, no longer having a foaming character.
- AOS - C16 therefore clearly facilitates the treatment of the foaming liquid for the recovery and recycling of the surfactant.
- the method according to the invention was tested on a pilot apparatus at high speed.
- the machine has a "crescent former" configuration.
- the speed of the drying cylinder is 609.6 m / min.
- the paper obtained has a grammage of approximately 30 g / m2.
- Pure OSA - C16 was used as the surfactant.
- Two types of sheets were produced.
- a first type of laminated sheet of heavy grammage comprises external and internal layers of different fibrous composition.
- a second type of lighter weight laminated sheet has a similar structure.
- the air content in the headbox is approximately 62% by volume throughout the test.
- the concentration of AOS - C16 is 210 ppm for an air content of 62% by volume.
- the concentration of AOS - C16 is 151 ppm -
- the concentration of AOS - C16 of the liquid depleted in surfactant is 88 ppm while that of the foam enriched with surfactant is 990 ppm.
- the AOS - C16 concentration of the liquid supplied to the surfactant recovery unit is 29 ppm and finally, the AOS - C16 concentration at the outlet of this last unit is 3.4 ppm.
- a difference can be observed between the AOS - C16 concentration of the headbox and the AOS - C16 concentration of the foaming liquid at the inlet of the liquid separation unit. This difference, combined with the relatively low air content of the recycled surfactant, indicates that the foams formed from OSA - C16 decant more easily and are more easily broken than foams formed from conventional surfactants.
- concentration of AOS - C16 in the foam enriched with surfactant at the outlet of the liquid separation unit is very high.
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Abstract
Description
L'invention concerne généralement un procédé de fabrication de papier ou de non-tissé en milieu mousse.The invention generally relates to a process for manufacturing paper or nonwoven in a foam medium.
L'invention trouve application dans l'industrie papetière et plus particulièrement dans la fabrication des papiers domestiques et sanitaires.The invention finds application in the paper industry and more particularly in the manufacture of household and sanitary papers.
Un procédé de fabrication de papier en milieu mousse est décrit dans la demande de brevet européen N° 0,481,746 au nom de James River Corporation of Virginia.A process for manufacturing paper in a foam medium is described in European patent application No. 0,481,746 in the name of James River Corporation of Virginia.
Ce procédé consiste à préparer une composition de fabrication à base de fibres sous la forme d'une dispersion de fibres moussante en mélangeant une suspension de fibres dans l'eau avec un liquide moussant comprenant un agent tensio-actif, former une nappe fibreuse sur une machine à papier, récupérer du liquide moussant, recycler une partie du liquide moussant récupéré pour la préparation de la composition de fabrication et traiter une autre partie du liquide moussant récupéré en séparant l'agent tensio-actif du liquide.This process consists in preparing a fiber-based manufacturing composition in the form of a foaming fiber dispersion by mixing a suspension of fibers in water with a foaming liquid comprising a surfactant, forming a fibrous sheet on a paper machine, recovering foaming liquid, recycle part of the foaming liquid recovered for the preparation of the manufacturing composition and treat another part of the foaming liquid recovered by separating the surfactant from the liquid.
Plus précisément, cette demande de brevet a pour objet un procédé de récupération de l'agent tensio-actif à partir du liquide moussant qui a été récupéré au cours de la formation de la nappe fibreuse, en faisant décanter le liquide moussant, formant ainsi un liquide appauvri en agent tensio-actif qui ne comprend presque plus de bulles et une mousse enrichie en agent tensio-actif, et en séparant cette mousse enrichie en tensio-actif du liquide appauvri en tensio-actif.More specifically, this patent application relates to a process for recovering the surfactant from the foaming liquid which has been recovered during the formation of the fibrous web, by decanting the foaming liquid, thus forming a liquid depleted in surfactant which almost no longer comprises bubbles and a foam enriched in surfactant, and by separating this foam enriched in surfactant from the liquid depleted in surfactant.
Une large gamme d'agents tensio-actifs peut-être utilisée: des agents tensio-actifs non-ioniques, anioniques et cationiques appropriés pour la formation d'une nappe fibreuse et certains agents tensio-actifs amphotères.A wide range of surfactants can be used: nonionic, anionic and cationic surfactants suitable for the formation of a fibrous web and certain amphoteric surfactants.
Un procédé utilisant de tels agents tensio-actifs nécessite des installations lourdes et coûteuses de traitement du liquide moussant afin de récupérer l'agent tensio-actif pour, d'une part, rejeter une eau essentiellement exempte d'agent tensio-actif satisfaisant les règlements relatifs à la protection de l'environnement et pour, d'autre part, réutiliser l'agent tensio-actif dans le procédé.A method using such surfactants requires heavy and costly foaming liquid treatment facilities in order to recover the surfactant, on the one hand, to reject water essentially free of surfactant satisfying the regulations relating to environmental protection and, on the other hand, to reuse the surfactant in the process.
En utilisant des α-oléfine-sulfonates comme agent tensio-actif dans le procédé de fabrication du papier en milieu mousse décrit précédemment, on constate que les α-oléfine-sulfonates ont un comportement différent en fonction de la longueur de leur chaîne carbonée.By using α-olefin sulfonates as surfactant in the process for making paper in the foam medium described above, it can be seen that α-olefin sulfonates have a different behavior depending on the length of their carbon chain.
On a découvert de ce fait que l'α-oléfine-sulfonate en C₁₆ (AOS - C16) présentait des caractéristiques surprenantes et très avantageuses. Ce composant se concentre beaucoup plus facilement dans la mousse qu'un agent tensio-actif classiquement utilisé, et l'on observe une séparation beaucoup plus rapide du liquide moussant en un liquide appauvri en agent tensio-actif et en une mousse enrichie en agent tensio-actif.It has therefore been discovered that the C₁₆ α-olefin sulfonate (AOS - C16) exhibits surprising and very advantageous characteristics. This component concentrates much more easily in the foam than a conventionally used surfactant, and there is a much faster separation of the foaming liquid into a liquid depleted in surfactant and in a foam enriched in surfactant. -active.
L'invention a pour but de faciliter la séparation de l'agent tensio-actif à partir du liquide moussant dans les procédés de fabrication du papier ou du non-tissé en milieu mousse, connus jusqu'alors, tout en diminuant la taille des installations de traitement du liquide moussant et de récupération de l'agent tensio-actif.The object of the invention is to facilitate the separation of the surfactant from the foaming liquid in the processes for the production of paper or nonwoven in a foam medium, known hitherto, while reducing the size of the installations. foaming liquid treatment and recovery of the surfactant.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une feuille de papier ou de non-tissé en milieu mousse, caractérisé en ce que l'agent tensio-actif utilisé, formant la mousse, est une composition comprenant de 40 à 100 % en poids d'une α-oléfine-sulfonate ayant 16 atomes de carbone et de 0 à 60 % en poids d'une ou plusieurs autres α-oléfine-sulfonates ayant au moins 10 atomes de carbone.The present invention relates to a process for manufacturing a sheet of paper or nonwoven in a foam medium, characterized in that the surfactant used, forming the foam, is a composition comprising from 40 to 100% by weight of an α-olefin sulfonate having 16 carbon atoms and from 0 to 60% by weight of one or more other α-olefin sulfonates having at least 10 carbon atoms.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la composition précitée comprend entre environ 40 et environ 99 % en poids d'α-oléfine-sulfonate ayant 16 atomes de carbone et entre environ 1 et environ 60 % en poids d'α-oléfine-sulfonate ayant 14 atomes de carbone.According to an advantageous characteristic of the invention, the abovementioned composition comprises between approximately 40 and approximately 99% by weight of α-olefin sulfonate having 16 carbon atoms and between approximately 1 and approximately 60% by weight of α-olefin- sulfonate having 14 carbon atoms.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la teneur en gaz du liquide moussant préparé à partir de l'agent tensio-actif précité varie dans un intervalle d'environ 55 à 75 % en volume.According to yet another characteristic of the invention, the gas content of the foaming liquid prepared from the above-mentioned surfactant varies in the range of about 55 to 75% by volume.
Le terme procédé "en milieu mousse" signifie ici un procédé de fabrication de papier ou de non-tissé par voie humide où l'eau est substituée par une solution aqueuse comprenant un agent tensio-actif formant une mousse.The term "foam-based" process here means a process for the manufacture of paper or nonwoven by the wet method where the water is replaced by an aqueous solution comprising a surfactant. forming a foam.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture détaillée de l'invention qui suit, en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure unique représente schématiquement un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention suivant un mode de réalisation, reprenant la figure 1 simplifiée de la demande de brevet européen n° 0,481,746.Other characteristics and advantages of the invention will appear on detailed reading of the invention which follows, with reference to the appended drawing in which:
- The single figure schematically represents a device for implementing the method according to the invention according to one embodiment, using Figure 1 simplified from European patent application No. 0.481.746.
L'agent tensio-actif anionique utilisé dans l'invention est proposé, soit sous la forme pure d'α-oléfine-sulfonate ayant 16 atomes de carbone, soit sous la forme d'un mélange comprenant une α-oléfine-sulfonate ayant 16 atomes de carbone et une ou plusieurs autres α-oléfine-sulfonates ayant au moins 10 atomes de carbone dans une proportion respective de 40 à 99 % et 1 à 60 % en poids.The anionic surfactant used in the invention is provided either in the pure form of α-olefin sulfonate having 16 carbon atoms, or in the form of a mixture comprising an α-olefin sulfonate having 16 carbon atoms and one or more other α-olefin sulfonates having at least 10 carbon atoms in a proportion of 40 to 99% and 1 to 60% by weight respectively.
Les différentes α-oléfine-sulfonates (AOS) utilisables sont disponibles dans le commerce seules ou en mélange, par exemple chez WITCO, Houston, Texas, Etats-Unis et WITCO, Elbeuf, France.The various α-olefin sulfonates (AOS) that can be used are available commercially alone or as a mixture, for example from WITCO, Houston, Texas, United States and WITCO, Elbeuf, France.
L'AOS - C16, composant essentiel selon l'invention, est commercialisé par WITCO sous le nom WITCONATE AOS-16.The AOS - C16, an essential component according to the invention, is marketed by WITCO under the name WITCONATE AOS-16.
Ce composant est un sel de sodium et a pour formule :
C₁₆ H₃₂ O₃ S.Na.
This component is a sodium salt and has the formula:
C₁₆ H₃₂ O₃ S.Na.
Il se présente sous la forme d'un liquide jaune clair de densité 1,01.It is in the form of a light yellow liquid with a density of 1.01.
Par ailleurs, ce composant en C16 ne présente aucun risque de toxicité dans les effluents, aux concentrations de 3 à 5 ppm, et satisfait les conditions de biodégradabilité exigées.Furthermore, this C16 component does not present any risk of toxicity in effluents, at concentrations of 3 to 5 ppm, and satisfies the required biodegradability conditions.
De plus, l'agent tensio-actif résiduel dans le papier obtenu suivant le procédé selon l'invention, n'entraîne pas d'irritation de la peau pour les utilisateurs. Il a été déterminé que pour des teneurs en AOS - C16 au plus égales à 1700 mg/kg de papier, le produit obtenu par le procédé n'est pas irritant pour la peau.In addition, the surfactant residual in the paper obtained according to the process according to the invention does not cause irritation of the skin for users. It has been determined that for OSA - C16 contents at most equal to 1700 mg / kg of paper, the product obtained by the process is not irritating to the skin.
Les avantages techniques et économiques que cet agent tensio-actif procure, ressortiront plus clairement de la description du procédé l'utilisant, en référence à la figure.The technical and economic advantages that this surfactant provides, will emerge more clearly from the description of the process using it, with reference to the figure.
Ce mode de réalisation de l'invention n'est pas limitatif et toute autre mise en oeuvre d'un procédé de fabrication du papier en milieu mousse, peut-être envisagée.This embodiment of the invention is not limiting and any other implementation of a process for manufacturing paper in a foam medium, may be envisaged.
Dans le procédé illustré ici, la machine à papier 10 correspond à une machine du type "crescent former" décrite dans le brevet américain No. 3 326 745. La partie humide formant la nappe comprend un feutre 11 perméable au liquide et une toile 12, du type utilisés dans la fabrication du non-tissé. La toile 12 est supportée par des rouleaux 18 et 19 qui sont positionnés avec le rouleau de tête 15 de manière à faire converger la toile 12 sur le feutre 11 au niveau du rouleau de tête suivant un angle précis par rapport au feutre 11. Le feutre 11 et la toile 12 se déplacent dans la même direction, à la même vitesse et dans la direction de rotation du rouleau de tête 15.In the process illustrated here, the
Dans cette machine, la toile 12 et le feutre 11 convergent à la surface supérieure du rouleau de tête 15 pour former un écartement ou lèvre à l'intérieur duquel on projette un jet d'une dispersion de fibres moussante provenant de la caisse de tête 20. Un système multijets (bi-ou-trijets) peut également être prévu pour la fabrication d'un produit stratifié.In this machine, the
La toile 12 est tendue de manière à passer au dessus du feutre 11 sur la surface du rouleau de tête 15, la dispersion de fibres moussante est pressée entre la toile 12 et le feutre 11 forçant le liquide à passer à travers la toile 12 dans le Bacholle 22 où le liquide moussant est récupéré. La nappe formée dans le procédé est transportée par le feutre 11 vers une presse aspirante 16 où elle est transférée vers le cylindre 26 d'un cylindre sécheur.The
La nappe formant le papier est séchée, puis crépée par le couteau 27.The tablecloth forming the paper is dried, then creped by the
Le papier est récupéré sur le rouleau cylindre récepteur 28. Une partie de l'agent tensio-actif utilisé pour préparer le liquide moussant, reste dans le papier fabriqué.The paper is collected on the
Le liquide moussant, solution aqueuse comprenant l'agent tensio-actif est préparé et stocké dans le silo 30. Pour initier la formation de la mousse, on alimente le silo 30 en eau par la conduite 31. La concentration en agent tensio-actif dans le liquide moussant au niveau de la caisse de tête est de préférence dans l'intervalle d'environ 100 à environ 350 parties par million en poids.The foaming liquid, an aqueous solution comprising the surfactant, is prepared and stored in the
Une teneur en gaz, ici en air d'environ 55 à 75 % en volume pour la mousse formée à partir de la composition de l'agent tensioactif comprenant l'AOS - C16, est prévue pour l'ensemble du procédé et en particulier au niveau de la caisse de tête.A gas content, here in air of around 55 to 75% by volume for the foam formed from the composition of the surfactant comprising AOS - C16, is provided for the entire process. and in particular at the level of the headbox.
La pâte à papier provenant de la cuve 36 est alimentée par la conduite 33 avec le liquide moussant dans la caisse de tête 20 au moyen d'une pompe à déplacement positif 32.The paper pulp from
La formation de la mousse a lieu au moment de la projection de la composition de fabrication provenant de la caisse de tête au niveau de la lèvre, par la toile 12 et le feutre 11 sur la surface supérieure du rouleau de tête 15.The formation of the foam takes place at the time of the projection of the manufacturing composition coming from the headbox at the level of the lip, by the
La pression de la toile 12 sur le feutre 11 et la force du liquide projeté entraînent l'écoulement du liquide moussant à travers la toile 12 dans le Bacholle 22.The pressure of the
Les forces produites par le rapprochement de la toile 12 sur le feutre 11, la vitesse linéaire et la force du jet sur la toile 12 produisent des forces de compression et de cisaillement sur le liquide, suffisantes pour entraîner le transport de l'air dans la toile et ses interstices générant ainsi la mousse contenant de 55 à 75 % en volume d'air.The forces produced by the approximation of the
Le liquide moussant récupéré dans le Bacholle 22, est réintroduit par la conduite 28 dans le silo 30 contenant le liquide moussant. Et l'excès de liquide moussant récupéré dans le Bacholle 22, est amené dans une unité de séparation du liquide 45 par la conduite 42. La décantation réalisée dans l'unité de séparation 45 conduit à la récupération d'une phase mousse enrichie en agent tensio-actif qui est séparée et récupérée par la conduite 47, à partir du liquide moussant introduit dans l'unité de séparation du liquide 45. Une phase liquide appauvrie en agent tensio-actif est alors séparée de la phase mousse enrichie en agent tensio-actif et est récupérée par la conduite 56.The foaming liquid recovered in the Bacholle 22 is reintroduced via
En utilisant dans le procédé comme agent tensio-actif un mélange d'α-oléfine sulfonate en C₁₆ et d'α-oléfine sulfonate en C₁₄ (Mélange procédé), on a pu déterminer des taux de récupération et des facteurs d'enrichissement pour différents composants de l'agent tensio- actif, au niveau de l'unité de séparation du liquide 45. Pour ce faire, on a analysé les mousses et les liquides contenant l'agent tensio-actif, par chromatographie ionique, technique permettant de séparer quantitativement plusieurs fractions dont :
- un isomère d'α-oléfine-sulfonate en C₁₄ (Fraction C₁₄) ;
- un mélange isomère d'α-oléfine-sulfonate en C₁₄ et C₁₆ (Fraction C₁₄-C₁₆)
- un isomère d'α-oléfine-sulfonate en C₁₆ (Fraction C₁₆).
- a C₁₄ α-olefin sulfonate isomer (C₁₄ fraction);
- an isomeric mixture of α-olefin-sulfonate in C₁₄ and C₁₆ (Fraction C₁₄-C₁₆)
- a C₁₆ α-olefin sulfonate isomer (C₁₆ fraction).
Les analyses ont été réalisées au moyen d'un appareil DIONEX 4500 avec pré-colonne et colonne MPIC 10 µ.The analyzes were performed using a DIONEX 4500 device with pre-column and 10 µ MPIC column.
La détection se fait par conductivité après suppression chimique de l'éluant par l'intermédiaire d'une membrane semi-perméable. On utilise comme gradient de concentration, l'acétonitrile. Et comme éluant, on emploie de préférence une solution d'hydroxyde d'ammonium.Detection is carried out by conductivity after chemical removal of the eluent via a semi-permeable membrane. The acetonitrile is used as the concentration gradient. And as eluent, an ammonium hydroxide solution is preferably used.
Le taux de récupération de l'agent tensio-actif dans la mousse est défini par la formule :
- Q2 :
- quantité d'agent tensio-actif récupéré en kg/h
- Q1 :
- quantité d'agent tensio-actif entrant en kg/h
- Q2:
- amount of surfactant recovered in kg / h
- Q1:
- quantity of surfactant entering in kg / h
Le facteur d'enrichissement en agent tensio-actif au niveau de la phase mousse est défini par le rapport :
- C2 :
- concentration d'agent tensio-actif récupéré en ppm
- C1 :
- concentration d'agent tensio-actif entrant en ppm
- C2:
- concentration of surfactant recovered in ppm
- C1:
- surfactant concentration entering ppm
Les résultats sont donnés dans le Tableau I ci-après.
On constate que les taux de récupération et facteur d'enrichissement sont nettement plus élevés pour l'isomère C₁₆ que pour l'isomère C₁₄. On peut donc penser qu'en utilisant comme agent tensio-actif, une composition riche en isomère C₁₆, on pourra diminuer la taille de l'unité de séparation 45.It is found that the recovery rates and enrichment factor are much higher for the C₁₆ isomer than for the C₁₄ isomer. It can therefore be thought that by using a composition rich in the C₁₆ isomer as surfactant, the size of the
A la sortie de l'unité de séparation 45, la phase mousse enrichie en AOS - C16, brisée dans l'unité 48 est ensuite recyclée dans le silo 30 pour la préparation de la composition de fabrication.At the outlet of the
La phase liquide appauvrie en agent tensio-actif à la sortie de l'unité de séparation du liquide 45 est amenée par la conduite 56 à une unité de récupération de l'agent tensio-actif.The liquid phase depleted in surface-active agent at the outlet of the
On récupère également du liquide moussant lors de l'égouttage qui a lieu au cours de la fabrication de la nappe fibreuse, au niveau de la presse aspirante 16 ou encore de la caisse aspirante 84, au moyen d'un collecteur 82. Ce liquide moussant est ensuite alimenté dans l'unité de récupération du tensio-actif 55 au moyen de la conduite 86 qui rejoint la conduite 56 d'amenée de liquide moussant déjà appauvri en tensio-actif, provenant de l'unité de séparation du liquide 45.Foaming liquid is also recovered during the draining which takes place during the manufacture of the fibrous web, at the
L'unité 55 comprend des moyens spécifiques 60 pour introduire du gaz ou de l'air afin de générer de la mousse à partir du liquide moussant introduit dans cette unité de séparation 55.The unit 55 comprises specific means 60 for introducing gas or air in order to generate foam from the foaming liquid introduced into this separation unit 55.
Ces moyens ou aérateurs 60 sont du type de ceux décrits dans la demande de brevet européen N° 0,481,746 au nom de James River Corporation of Virginia.These means or
La mousse formée est récupérée par la conduite 64 et est brisée dans l'unité 65, puis l'agent tensio-actif est recyclé dans le silo 30 par la conduite 51.The foam formed is recovered by line 64 and is broken in unit 65, then the surfactant is recycled into the
Le liquide résultant encore plus appauvri en agent tensioactif est récupéré dans la conduite 68 et peut être à nouveau traité par une autre unité de récupération 69 de l'agent tensioactif, montée en série avec la première unité.The resulting liquid, even more depleted of surfactant, is recovered in
Deux à cinq unités de récupération peuvent être ainsi montées en série.Two to five recovery units can thus be connected in series.
Des analyses ont été réalisées sur une installation industrielle comportant cinq unités de récupération : A, B, C, D et E en série, en utilisant le même agent tensio-actif et la même méthode d'analyse que l'étude effectuée sur l'unité de séparation du liquide 45 et décrite précédemment.Analyzes were carried out on an industrial installation comprising five recovery units: A, B, C, D and E in series, using the same surfactant and the same method of analysis as the study carried out on the
Les résultats sont rapportés dans le tableau II ci-après. Le taux de récupération (I) de la première colonne relative au taux de récupération est donné pour une unité seule A, B, C, D ou E.The results are reported in Table II below. The recovery rate (I) in the first column relating to the recovery rate is given for a single unit A, B, C, D or E.
Et le taux de récupération (II) de la seconde colonne relative au taux de récupération, correspond au taux des unités cumulées. En d'autres termes, par exemple pour l'unité C, le taux de récupération (II) correspond au taux calculé sur l'ensemble des unités A, B et C.
On constate que les taux de récupération et les facteurs d'enrichissement sont plus élevés pour la fraction C₁₆ et la fraction C₁₄-C₁₆, surtout pour les deux premières unités de récupération.It can be seen that the recovery rates and the enrichment factors are higher for the fraction C₁₆ and the fraction C₁₄-C₁₆, especially for the first two recovery units.
On peut aussi observer que le taux de récupération de la fraction C₁₄ devient plus important à partir de l'unité C puis augmente de plus en plus jusqu'à l'unité E. En effet, la fraction C₁₆ a été en grande partie déjà récupérée dans les deux premières unités.We can also observe that the recovery rate of the fraction C₁₄ becomes greater from unit C and then increases more and more to unit E. Indeed, the fraction C₁₆ has been largely already recovered in the first two units.
On peut également remarquer que l'on a un taux de récupération (II) de la fraction C₁₆ d'environ 70 % à la sortie de l'unité C, (70,2 %) alors qu'un taux de récupération (II) de la fraction C₁₄, sensiblement identique, ne se retrouve qu'à la sortie de l'unité E (73,3 %).It can also be noted that there is a recovery rate (II) of the fraction C₁₆ of about 70% at the outlet of unit C, (70.2%) while a recovery rate (II) of the fraction C₁₄, which is substantially identical, is found only at the exit from unit E (73.3%).
On a effectué des essais comparatifs de récupération sur un pilote correspondant aux unités de récupération, en utilisant d'une part comme agent tensio-actif un mélange d'α-oléfine-sulfonate en C₁₄ et d'α-oléfine-sulfonate en C₁₆, et d'autre part, une α-oléfine-sulfonate en C₁₆, pure.Comparative recovery tests were carried out on a pilot corresponding to the recovery units, using on the one hand as a surfactant a mixture of C₁₄ α-olefin sulfonate and C₁₆ α-olefin sulfonate, and on the other hand, a pure C₁₆ α-olefin sulfonate.
Dans des conditions de fonctionnement identiques, la concentration en agent tensio-actif, dans le liquide à la sortie des unités de récupération est pour les deux agents tensio-actifs inférieure à 3 ppm, et l'agent tensio-actif, α-oléfine-sulfonate en C₁₆, récupéré dans la mousse est 2,5 fois plus concentré que l'agent tensio-actif sous forme de mélange.Under identical operating conditions, the concentration of surfactant in the liquid at the outlet of the recovery units is less than 3 ppm for the two surfactants, and the surfactant, α-olefin- C₁₆ sulfonate, recovered in the foam is 2.5 times more concentrated than the surfactant in the form of a mixture.
De plus, la quantité d'α-oléfine-sulfonate en C₁₆ récupérée est supérieure à 65 % au maximum possible sur cette unité en utilisant l'agent tensio-actif sous forme de mélange.In addition, the amount of C₁₆ α-olefin sulfonate recovered is greater than 65% at the maximum possible on this unit using the surfactant in the form of a mixture.
Par conséquent, il est possible de modifier les conditions de fonctionnement de l'ensemble des unités de récupération en utilisant comme agent tensio-actif l'α-oléfine-sulfonate en C₁₆, par exemple en limitant le nombre d'unités de récupération.Consequently, it is possible to modify the operating conditions of all the recovery units by using Cα α-olefin sulfonate as surfactant, for example by limiting the number of recovery units.
On gagne ainsi de l'espace dans les installations industrielles par l'élimination d'unités de récupération de l'agent tensio-actif, ce qui procure un avantage non négligeable dans la fabrication de papier en milieu mousse.Space is thus gained in industrial installations by the elimination of recovery units for the surfactant, which gives a non-negligible advantage in the manufacture of paper in a foam medium.
L'eau récupérée à la sortie des unités de récupération a une concentration en AOS - C16 très faible, au plus égale à environ 3 ppm et peut être alors rejetée ou réutilisée, n'ayant plus aucun caractère moussant.The water recovered at the outlet of the recovery units has a very low concentration of AOS - C16, at most equal to around 3 ppm and can then be rejected or reused, no longer having a foaming character.
L'utilisation de l'AOS - C16 facilite donc nettement le traitement du liquide moussant pour la récupération et le recyclage de l'agent tensio-actif.The use of AOS - C16 therefore clearly facilitates the treatment of the foaming liquid for the recovery and recycling of the surfactant.
Le procédé selon l'invention a été testé sur un appareil pilote à vitesse élevée.The method according to the invention was tested on a pilot apparatus at high speed.
La machine a une configuration "crescent former". La vitesse du cylindre sécheur est de 609,6 m/mn. Et le papier obtenu a un grammage d'environ 30 g/m².The machine has a "crescent former" configuration. The speed of the drying cylinder is 609.6 m / min. And the paper obtained has a grammage of approximately 30 g / m².
De l'AOS - C16 pure a été utilisée comme agent tensio-actif. Deux types de feuille ont été fabriqués. Un premier type de feuille stratifiée de grammage lourd comporte des couches externes et internes de composition fibreuse différente. Un second type de feuille stratifiée de grammage plus léger comporte une structure similaire.Pure OSA - C16 was used as the surfactant. Two types of sheets were produced. A first type of laminated sheet of heavy grammage comprises external and internal layers of different fibrous composition. A second type of lighter weight laminated sheet has a similar structure.
Aucun problème de fonctionnement relatif à l'utilisation de l'AOS - C16, sur l'appareil pilote, a été rencontré.No operational problem relating to the use of the AOS - C16, on the pilot aircraft, was encountered.
La teneur en air dans la caisse de tête est d'environ 62 % en volume tout au long de l'essai.The air content in the headbox is approximately 62% by volume throughout the test.
Les concentrations en AOS ont été relevées.OSA concentrations were noted.
Dans la caisse de tête, la concentration en AOS - C16 est de 210 ppm pour une teneur en air de 62% en volume.In the headbox, the concentration of AOS - C16 is 210 ppm for an air content of 62% by volume.
Dans la conduite d'alimentation en liquide moussant, de l'unité de séparation du liquide, la concentration en AOS - C16 est de 151 ppm - A la sortie de cette unité, la concentration en AOS - C16 du liquide appauvri en tensio-actif est de 88 ppm alors que celle de la mousse enrichie en tensio-actif est de 990 ppm. La concentration en AOS - C16 du liquide alimenté dans l'unité de récupération du tensio-actif, est quant à elle de 29 ppm et enfin, la concentration en AOS - C16 à la sortie de cette dernière unité est de 3,4 ppm.In the foaming liquid supply line, from the liquid separation unit, the concentration of AOS - C16 is 151 ppm - At the outlet of this unit, the concentration of AOS - C16 of the liquid depleted in surfactant is 88 ppm while that of the foam enriched with surfactant is 990 ppm. The AOS - C16 concentration of the liquid supplied to the surfactant recovery unit is 29 ppm and finally, the AOS - C16 concentration at the outlet of this last unit is 3.4 ppm.
On peut observer une différence entre la concentration en AOS - C16 de la caisse de tête et la concentration en AOS - C16 du liquide moussant à l'entrée de l'unité de séparation du liquide. Cette différence, combinée à la relativement faible teneur en air du tensio-actif recyclé, indique que les mousses formées à partir de l'AOS - C16 décantent plus facilement et sont plus facilement brisées que des mousses formées à partir d'agents tensio-actifs classiques.A difference can be observed between the AOS - C16 concentration of the headbox and the AOS - C16 concentration of the foaming liquid at the inlet of the liquid separation unit. This difference, combined with the relatively low air content of the recycled surfactant, indicates that the foams formed from OSA - C16 decant more easily and are more easily broken than foams formed from conventional surfactants.
On peut noter également que la concentration en AOS - C16 de la mousse enrichie en tensio-actif à la sortie de l'unité de séparation du liquide est très importante.It can also be noted that the concentration of AOS - C16 in the foam enriched with surfactant at the outlet of the liquid separation unit is very high.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et comprend tous les équivalents techniques à la portée de l'homme du métier.The present invention is not limited to the embodiments described above and includes all the technical equivalents within the reach of those skilled in the art.
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