EP0726979A1 - Procede pour le blanchiment d'une pate a papier chimique - Google Patents

Procede pour le blanchiment d'une pate a papier chimique

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EP0726979A1
EP0726979A1 EP94931026A EP94931026A EP0726979A1 EP 0726979 A1 EP0726979 A1 EP 0726979A1 EP 94931026 A EP94931026 A EP 94931026A EP 94931026 A EP94931026 A EP 94931026A EP 0726979 A1 EP0726979 A1 EP 0726979A1
Authority
EP
European Patent Office
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sequence
steps
acid
content
treatment
Prior art date
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EP94931026A
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German (de)
English (en)
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EP0726979B1 (fr
Inventor
François Desprez
Nicholas A. Troughton
Johan Devenyns
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Solvay Chimie SA
Original Assignee
Solvay Interox SA
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Publication date
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Application filed by Solvay Interox SA filed Critical Solvay Interox SA
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Revoked legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/1057—Multistage, with compounds cited in more than one sub-group D21C9/10, D21C9/12, D21C9/16
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
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    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/1026—Other features in bleaching processes
    • D21C9/1042—Use of chelating agents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/16—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds
    • D21C9/163—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds with peroxides

Definitions

  • the invention relates to a process for bleaching a chemical pulp.
  • the first step of a conventional chemical pulp bleaching sequence aims to complete the delignification of the unbleached pulp as it occurs after the cooking operation.
  • This first delignifying step is traditionally carried out by treating the unbleached pulp with chlorine in an acid medium or by a chlorine-chlorine dioxide association, in mixture or in sequence, so as to react with the residual lignin of the pulp and give rise to chlorolignins which can be extracted from the pulp by dissolving these chlorolignins in an alkaline medium in a subsequent treatment step.
  • the invention remedies these drawbacks of known methods by providing a new method for delignification and / or bleaching of chemical paper pulps which makes it possible to achieve high levels of whiteness without degrading the cellulose too strongly and without using chlorinated reagents.
  • the invention relates to a process for bleaching a chemical paper pulp by means of a sequence of treatment steps comprising at least the following steps, carried out in order: QPA where the acronym Q represents a step of decontaminating the paste into its transition metals, the acronym A represents a step with a non-peroxygenated acid and the acronyms P represent a step with alkaline hydrogen peroxide.
  • QPA represents a step of decontaminating the paste into its transition metals
  • the acronym A represents a step with a non-peroxygenated acid
  • the acronyms P represent a step with alkaline hydrogen peroxide.
  • the invention relates to a process for bleaching a chemical pulp by means of a sequence of steps according to which the processing steps are free of chlorinated reagents and the sequence comprises the following steps, carried out in order: QPAP
  • chemical paper pulp By chemical paper pulp is meant the pulp having undergone a delignifying treatment in the presence of chemical reagents such as sodium sulfide in alkaline medium (kraft or sulfate cooking), sulfur dioxide or a metal salt of sulfurous acid in an acid medium (cooking with sulfite or bisulfite).
  • chemical reagents such as sodium sulfide in alkaline medium (kraft or sulfate cooking), sulfur dioxide or a metal salt of sulfurous acid in an acid medium (cooking with sulfite or bisulfite).
  • the invention is particularly intended for pasta which has undergone kraft cooking or sulphite cooking.
  • All types of wood used for the production of chemical pulp are suitable for implementing the process of the invention and, in particular those used for kraft and sulfite pulp, namely resinous woods, for example, various species of pines and firs and deciduous woods such as, for example, beech, oak, eucalyptus and hornbeam.
  • the first step is a step of decontaminating the pulp into its transition metals (step Q).
  • step Q consists in treating the pulp with at least one sequestering agent such as an inorganic phosphate or polyphosphate, such as, for example, a pyrophosphate or an alkali metal metaphosphate, a poly- carboxylate or an organic aminopolycarboxylate such as, for example, tartaric, citric, gluconic, ethylene-diaminetetraacetic, diethylenetriaminepentaacetic, cyclohexanediaminetetraacetic and their salts, poly- ⁇ -hydroxy-acrylic acid and its salts or an organic polyphosphonate ethylenediaminetetramethylenephosphonic acids, diethylene-triaminepenta (methylenephosphonic), cyclohexanediaminetetra-methylenephosphonic and their salts.
  • the sequestrant is generally used in step Q in an amount of at most 1.5 g of sequestrant per 100 g of dry pulp. Most often, this amount is at most 1.0 g of sequestering agent for 100 g of dry dough. It is often at least 0.01 g / 100 g of dry paste.
  • step Q it is also possible, according to this first variant, to add a small amount of acid in step Q.
  • the amount of acid used to do this will generally be adjusted to impose on the medium a pH of approximately 5.
  • Step Q can also, according to a second variant, consist of a treatment with an acid free of a sequestrant, followed by an addition of soluble magnesium salt in an amount such that the weight ratio of the amount of Mg to that of Mn present in the dough is at least 30. It is also generally not useful that the amount of Mg exceeds that for which the weight ratio Mg / Mn is equal to 10 ⁇ .
  • the term “acid” is intended to denote the anhydrides or inorganic acids such as sulfur dioxide and sulfuric, sulfurous, hydrochloric, phosphoric and nitric acids or their acid salts, as well as organic acids such as carboxylic or phosphonic acids or their salts acids.
  • Sulfur dioxide or alkali or alkaline earth metal bisulfites are well suited.
  • bisulfite is intended to denote the acid salts of sulfurous acid corresponding to the formula Me (HS03) n, in which Me symbolizes a metal atom of valence n, n being an integer having the value 1 or 2.
  • the amount of acid to be used will depend on the type of wood and the amount of metallic impurities it contains. In general, an amount of acid will be used such that the pH of the dough is at least about 5 and, preferably, about 5.5. Likewise, the amount of acid will often be adjusted so that the pH does not exceed 7 and preferably not 6.5.
  • the pH will be adjusted so as to make the medium appreciably more acidic, that is to say, of pH at most equal to 5 and, preferably, at most equal to 4, 5.
  • Stage Q is generally carried out at a pressure close to atmospheric pressure and at a temperature sufficient to ensure efficient consumption of the acid and / or sequestering agent and, at the same time, not too high so as not to degrade the cellulose and not to burden the energy cost of the heating means used work in said step.
  • a temperature of at least 40 ° C and preferably at least 50 ° C is suitable.
  • it is advantageous that the temperature does not exceed 100 ° C and preferably not 95 ° C. The best results have been obtained at 50-55 ° C.
  • step Q The duration of step Q must be sufficient to ensure a complete reaction. Although longer durations have no influence on the delignification rate of the dough as well as on its intrinsic strength qualities, it is not advisable to extend the reaction time beyond that necessary for the completion of the reaction so as to limit the investment costs and the energy costs of heating the dough.
  • the duration of the pretreatment can vary within wide limits depending on the type of equipment used, the choice of acid, the temperature and the pressure, for example from approximately 15 minutes to several hours. Times of at least 10 minutes and preferably at least 15 minutes are generally sufficient. Likewise, the pretreatment times generally do not exceed 90 minutes and preferably not 60 minutes. A duration of about 30 minutes has given excellent results.
  • Step Q is generally carried out at a paste consistency of at least 2% dry matter and, preferably, at least 2.5% dry matter. Most often, this consistency does not exceed 15 X and preferably not 10%. The consistency of about 3% dry matter has given excellent results.
  • the preferred sequence is a sequence
  • step P denote steps using alkaline hydrogen peroxide.
  • the nature of the alkali must be such that it has good extraction efficiency for the oxidized lignin at the same time as good solubility.
  • An example of such an alkali is sodium hydroxide in an aqueous solution.
  • the quantity of alkali to be used must be sufficient to maintain the pH at a value of at least 10 and preferably at least 11.
  • the amount of alkali must also be adjusted to ensure sufficient consumption of the peroxide at the end of the reaction.
  • step P is carried out in the absence of stabilizer, or when sodium silicate is present as stabilizer, amounts of alkali of at least 1 and at most 3 g of alkali per 100 g of dry dough is fine.
  • the quantities of alkali will be increased to maintain a pH of at least 10. In this case, quantities of alkali which can go up to the maximum 8 g / 100 g dry paste can be used.
  • an amount of hydrogen peroxide of at least 0.3 g H2O2 / 100 g of dry paste and preferably at least 0.5 g / 100 g of dry dough is also generally suitable that the amounts of hydrogen peroxide do not exceed 5.0 g H2O2 / 100 g of dry paste and, preferably, do not exceed 4.0 g / 100 g of dry paste.
  • steps P must be adjusted so as to remain at least equal to 50 ° C. and preferably to 70 ° C. It must also not exceed 150 ° C and, preferably, not exceed 135 ° C. A temperature of 90 ° C has given excellent results.
  • An advantageous variant of the process according to the invention consists in carrying out at least one of the steps P of the sequence at a high temperature of at least 100 ° C.
  • the temperature of this step P is preferably at least 110 ° C. It generally does not exceed 140 ° C and preferably not 135 ° C.
  • the duration of steps P must be sufficient for the bleaching reaction to be as complete as possible. However, it cannot exceed this reaction time too strongly, otherwise the demotion of the whiteness of the dough will be reduced. In practice, it will be set at a value of at least 60 minutes and, preferably, at least 90 minutes. It should also most often not exceed 600 and, preferably, 500 minutes.
  • steps P is generally chosen to be less than or equal to 50% by weight of dry matter and, preferably, 40% of dry matter. It will often not be less than 5% and preferably not less than 8 SI. A consistency of 10% has given good results.
  • the consistency of the last step P can, as a variant, be advantageously chosen from high values of at least 25% by weight of dry matter and, preferably, 30% or more.
  • the consistency of the other steps P will generally be at most 20 X. It will also be most often necessary for the consistency of the other steps P to be at least 8 X.
  • step A is a step of treatment with a non-peroxygenated acid.
  • non-peroxygenated acid is intended to denote any inorganic or organic acid whose molecule does not contain the peroxy group -0-0-. All the usual inorganic or organic acids used in aqueous solution, alone or as a mixture are suitable. Strong inorganic acids such as, for example, sulfuric, phosphoric, nitric or hydrochloric acid are well suited. Sulfuric acid in aqueous solution has given excellent results.
  • step A The operating conditions of step A must be determined in each particular case depending on the type of pulp and the type of wood used.
  • Especially advantageous pHs are those of at least about 2.5 and at most about 5.5.
  • Temperature and pressure are not critical, atmospheric pressure and temperatures of at least 10 ° C to at most 100 ° C generally suitable.
  • the duration of the pretreatment can vary within wide limits depending on the type of equipment used, the choice of acid, the temperature and the pressure, for example from approximately 30 minutes to several hours.
  • the amount of magnesium that can be added does not exceed 0.4 g of magnesium per 100 g of dry paste and, preferably, 0.1 g / 100 g of dry paste.
  • an Mg salt When an Mg salt is introduced, its amount is at least 0.005 g / 100 g of dry paste.
  • step A can consist of a simple washing of the dough using an acidic aqueous solution.
  • this acidic washing can be inserted between the two steps P.
  • Another variant of the process according to the invention consists in repeating steps P and A a second time so as to achieve the complete sequence Q P A P A P.
  • the sequence can be preceded by an oxygen step (step 0).
  • This oxygen step is carried out by bringing the paste into contact with gaseous oxygen under a pressure of at least 20 kPa and at most 1000 kPa in the presence of an alkaline compound in an amount such as weight of alkaline compound relative to the weight of dry pulp, ie at least 0.5 and at most 5 X.
  • a particular embodiment of the method consists in recycling all or part of the effluents from the second and / or third step P to a step P located earlier in the sequence.
  • a similar recycling of the effluents from the second acid step, when it is present, to the first acid step of the sequence can also be carried out. It is also possible to combine, in the same sequence, the recycling of the effluents from steps P to a preceding step P and that of the effluents from an acid step to an preceding acid step. This recycling has the advantage of saving the chemicals used by recovering the unused reagent.
  • the temperature of the oxygen step should generally be 70 ° C or more and preferably at least 80 ° C. This temperature should also not exceed 130 ° C and preferably should not exceed 120 ° C.
  • the duration of the oxygen treatment must be sufficient for the reaction of the oxygen with the lignin contained in the paste to be complete. However, it cannot exceed this reaction time too strongly, otherwise it will cause deterioration in the structure of the cellulose chains of the pulp. In practice, it will be 30 minutes or more and, preferably, at least 40 minutes. Usually it will not exceed 120 minutes and preferably will not exceed 80 minutes.
  • the treatment of the pulp with oxygen can also be done in the presence of a cellulose protective agent such as the soluble magnesium salts, organic sequestering agents such as polycarboxylic or phosphonic acids.
  • a cellulose protective agent such as the soluble magnesium salts, organic sequestering agents such as polycarboxylic or phosphonic acids.
  • Magnesium salts are preferred, in particular, magnesium sulfate heptahydrate used in an amount of 0.02 to 1% by weight relative to the dry paste.
  • the consistency of the paste in step 0 is generally not less than 8% by weight of dry matter and, preferably, not less than 10 X. This consistency usually does not exceed 30 X by weight of dry matter and preferably 25 X.
  • step 0 can also be carried out in the presence of hydrogen peroxide (step Op).
  • the amount of hydrogen peroxide which can be incorporated in step 0 is generally not less than 0.2 g H2O2 per 100 g of dry paste and, most often, not less than 0.5 g. Likewise, we will usually not exceed 2.5 g H2O2 per 100 g of dry paste and, most often, not 2 g.
  • the first step P can also be reinforced by the presence of gaseous oxygen (step Eop).
  • the oxygen pressure used will most often be at least 20 kPa and at most 1000 kPa.
  • an additional enzymatic step consisting in treating the dough with at least one enzyme can be incorporated at any point in the sequence of treatment steps.
  • This enzymatic treatment can also be carried out before or after the stage of oxygen pretreatment.
  • enzyme is intended to denote any enzyme capable of facilitating the delignification, by the treatment steps subsequent to the treatment step with the enzyme, of an unbleached chemical paper pulp originating from the cooking operation or from a chemical paper pulp that has already been subjected to an oxygen treatment step.
  • an alkalophilic enzyme will be used, that is to say an enzyme whose maximum efficiency is located in a zone of alkaline pH, and very particularly at a pH of 7.5 and above.
  • a category of enzymes well suited to the process according to the invention are hemicellulases. These enzymes are capable of reacting with hemicelluloses on which the lignin present in the dough is fixed.
  • the hemicellulases used in the process according to the invention are xylanases, that is to say heicellololytic enzymes capable of cutting the xylan bonds which constitute a major part of the interface between lignin and rest of the carbohydrates.
  • xylanase in accordance with the process according to the invention is 1, - ⁇ -D-xylane xylanohydrolase, EC 3.2.1.8.
  • the xylanases preferred in the methods according to the invention can be of various origins. In particular, they may have been secreted by a wide range of bacteria and fungi.
  • Xylanases of bacterial origin are particularly interesting.
  • the xylanases secreted by bacteria of the genus Bacillus have given good results.
  • Xylanases derived from bacteria of the genus Bacillus and of the species pumilus have given excellent results. Of these, xylanases from Bacillus pumilus PRL B12 are particularly interesting.
  • the xylanases of Bacillus pumilus PRL B12 according to the invention can come directly from a strain of Bacillus pumilus PRL B12 or a host strain of a different microorganism which has previously been genetically engineered to express the genes coding for the degradation of xylans from Bacillus pumilus PRL B12.
  • a purified xylanase will be used which does not contain other enzymes.
  • the xylanase according to the process according to the invention does not contain cellulase so as not to destroy the polymeric cellulose chains of the pulp.
  • An interesting variant of the process according to the invention consists in carrying out the enzymatic step X in the presence of at least one sequestering agent of metal ions.
  • the metal ion sequestrants can advantageously be chosen from the sequestrants suitable for step Q which are described above.
  • the process according to the invention applies to the bleaching of all kinds of chemical pulp. It is well suited for deli ⁇ gnifying kraft and sulfite pastes. It is particularly well suited for processing kraft pasta.
  • step Q step with DTPA (step Q): DTPA content, g / lOOg paste dry: 0.2 temperature, degrees C: 90 duration, min: 60 consistency, X by weight of dry matter: 4
  • 2nd stage hydrogen peroxide stage (stage P): H2O2 content, g / 100g dry paste: 5 NaOH content, g / 100g dry paste: 4 DTMPANay content, g / lOOg of dry paste 0 to 1 MgS ⁇ -7H2 ⁇ content, g / lOOg dry paste at 0.5 temperature, degrees C: 90 and 120 duration, min: 120 consistency, X by weight of dry matter 10 where DTMPANay represents the heptasodium salt of diethylene triaminepenta acid (methylene phosphonic).
  • the contents of DTMPANa and the temperatures used in each of the examples IR to 8R were as follows:
  • the paste was washed with demineralized water at room temperature.
  • Example 9 (in accordance with the invention) The same dough sample as in Examples IR to 8R was bleached according to the QPA P sequence. The operating conditions carried out were as follows: step: step with DTPA (step Q) :
  • H2SO4 (for pH 5): 0.54 DTPA content, g / lOOg dry paste: 0.2 temperature, degrees C: 90 duration, min: 60 consistency, X by weight of dry matter: 4
  • 2nd stage hydrogen peroxide stage (stage P): H2O2 content, g / lOOg dry paste: 3 NaOH content, g / lOOg dry paste: 4 DTMPANay content, g / lOOg dry paste: 0.25 temperature, degrees C: 120 duration, min: 120 consistency, X by weight of dry matter: 10 3rd step: sulfuric acid step (step A):
  • step P step with hydrogen peroxide (step P): H2O2 content, g / lOOg dry paste: 2 NaOH content, g / lOOg dry paste: 1.7 Na silicate content 38 ° Bé, g / lOOg dry paste: 3 MgS ⁇ 4.7H2 ⁇ content, g / lOOg dry paste: 1 temperature, degrees C: 120 duration, min: 180 consistency, X by weight of dry matter: 30
  • the paste was washed with demineralized water at room temperature.
  • the kappa index and the whiteness of the dough were determined.
  • step 0 step with oxygen
  • step 0 pressure, bar: 6 content in NaOH
  • g / lOOg dry paste 4 MgS ⁇ 4.7H2 ⁇ content
  • g / lOOg dry paste 0.5 temperature, degrees C: 120 duration, min: 60 consistency
  • step DTPA step Q: DTPA content, g / lOOg dry paste: 0.12 temperature, degrees C: 55 duration, min: 30 consistency, X by weight of dry matter: 3
  • step P step with hydrogen peroxide (step P) H2O2 content, g / lOOg dry paste: 3 NaOH content, g / lOOg dry paste: 4 DTMPANay content, g / lOOg dry paste: 0.25 content in MgSO4.7H2 ⁇ , g / 100g dry paste: 1 temperature, degrees C: 120 duration, min: 120 consistency, X by weight of dry matter: 10 where DTMPANay represents the heptasodium salt of diethylene triaminepenta acid (methylenephosphonic acid).
  • stage P hydrogen peroxide stage
  • stage P hydrogen peroxide stage
  • g / lOOg dry paste 1 NaOH content
  • g / lOOg dry paste 1.5 M
  • S en -7H2 ⁇ content g / lOOg dry paste
  • Temperature 1 temperature
  • degrees C 120 duration
  • min 180 consistency
  • X by weight of dry matter 30
  • the paste was washed with demineralized water at room temperature.
  • step 0 oxygen step (step 0): pressure, bar: 6 NaOH content, g / 100g dry paste: 4 MgS ⁇ 4-7H2 ⁇ content, g / lOOg dry paste: 0.5 temperature, degrees C: 120 duration, min: 60 consistency, X by weight of dry matter: 12
  • DTPA stage (stage Q): DTPA content, g / lOOg dry paste: 0.12 temperature, degrees C: 55 duration, min: 30 consistency, X by weight of dry matter: 3
  • 3rd stage hydrogen peroxide stage (stage P): H2O2 content ,. g / lOOg dry paste: 3 NaOH content, g / lOOg dry paste: 4 DTMPANay content, g / lOOg dry paste: 0.25 MgS ⁇ 4-7H2 ⁇ content, g / lOOg dry paste: 1 temperature, degrees C: 120 duration, min: 120 consistency, X by weight of dry matter: 10 where DTMPANay represents the heptasodium salt of diethylene triaminepenta acid (methylene phosphonic).
  • step A step with an acid
  • step A H2SO4 content, g / 100g dry paste:
  • step A H2SO4 content, g / 100g dry paste:
  • step A H2SO4 content, g / 100g dry paste:
  • step A H2SO4 content, g / 100g dry paste:
  • step A H2SO4 content, g / 100g dry paste:
  • step A H2SO4 content, g / 100g dry paste:
  • step B H2SO4 content, g / 100g dry paste:
  • Example 11 1.08 (pH 3)
  • Example 12 0.52 (pH 5)
  • step P step with hydrogen peroxide (step P): H2O2 content, g / lOOg dry paste: 1 NaOH content, g / lOOg dry paste: 1.5 Na silicate content 38 ° Bé, g / lOOg of dry paste: 3 MgS ⁇ 4-7H2 ⁇ content, g / lOOg dry paste: 1 temperature, degrees C: 120 duration, min: 180 consistency, X by weight of dry matter: 30
  • the paste was washed with demineralized water at room temperature.
  • the kappa index and the whiteness of the dough were determined.
  • the same pulp sample as in Examples IR to 14 was bleached using the sequence 0 XQPAP by using in step X an amount of xylanase derived from Bacillus pumilus PRL B12 corresponding to 10 XU / g of dry pulp .
  • the XU Xylanase Unit
  • the XU is defined as being the quantity of xylanase which, under the conditions of the test, catalyzes the release of reducing sugars equivalent, in reducing power, to 1 micromole of glucose per minute.
  • step 0 oxygen step
  • step 0 pressure
  • bar 6 NaOH content
  • g / 100g dry paste 4 MgS ⁇ .7H2 ⁇ content
  • g / lOOg dry paste 0
  • 5 temperature, degrees C 120 duration
  • min 60 consistency
  • X by weight of dry matter 12
  • step X enzyme step
  • step P step with hydrogen peroxide (step P): H2O2 content, g / lOOg dry paste: 4 NaOH content, g / lOOg dry paste: 4 DTMPANay content, g / 100g dry paste: 0.25 MgS ⁇ 4.7H2 ⁇ content, g / 100g dry paste : 1 temperature, degrees C: 120 duration, min: 120 consistency, X by weight of dry matter: 10 where DTMPANay represents the heptasodium salt of diethylene triaminepenta (methylene phosphonic) acid.
  • stage A sulfuric acid stage
  • stage B hydrogen peroxide stage
  • step P hydrogen peroxide stage
  • step P H2O2 content
  • g / lOOg dry paste 1 (Ex. 15) and 2 (Ex.
  • the kappa index and the whiteness of the dough were determined.

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Description

Procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique
L'invention concerne un procédé de blanchiment d'une pâte à papier chimique.
Il est connu de traiter les pâtes à papier chimiques écrues obtenues par cuisson de matières cellulosiques en présence de réactifs chimiques au moyen d'une séquence d'étapes de traitement délignifiant et blanchissant impliquant la mise en oeuvre de produits chimiques oxydants. La première étape d'une séquence classique de blanchiment de pâte chimique a pour objectif de parfaire la délignification de la pâte écrue telle qu'elle se présente après l'opération de cuisson. Cette première étape délignifiante est traditionnellement réalisée en traitant la pâte écrue par du chlore en milieu acide ou par une association chlore - dioxyde de chlore, en mélange ou en séquence, de façon à réagir avec la lignine résiduelle de la pâte et donner naissance à des chlorolignines qui pourront être extraites de la pâte par solubi- lisation de ces chlorolignines en milieu alcalin dans une étape de traitement ultérieure.
Pour des raisons diverses, il s'avère utile, dans certaines situations, de pouvoir remplacer cette première étape déligni- fiante par un traitement qui ne fasse plus appel à un réactif chloré.
Depuis environ une vingtaine d'années, on a proposé de faire précéder la première étape de traitement au moyen de chlore ou de l'association chlore - dioxyde de chlore par une étape à l'oxygène gazeux en milieu alcalin. (KIRK-OTHMER Encyclopedia of Chemical Technology Third Edition Vol. 19, New-York. 1982, page 415, 3e paragraphe et page 416, 1er et 2e paragraphes). Le taux de délignification que l'on obtient par ce traitement à l'oxygène n'est cependant pas suffisant si l'on vise à produire des pâtes chimiques de haute blancheur dont les propriétés mécaniques ne sont pas dégradées.
Il a été proposé (demande de brevet EP-A1-0456626) de blanchir des pâtes kraft au moyen de peroxyde d'hydrogène selon une séquence Q P ou 0 Q P (le sigle Q représentant une étape avec un séquestrant des ions métalliques, le sigle P une étape au peroxyde d'hydrogène et le sigle 0 une étape à l'oxygène). Il est cependant difficile avec ce procédé d'obtenir une blancheur finale supérieure à 85 βIS0, sans recourir à des étapes supplé¬ mentaires mettant en oeuvre des réactifs chlorés tels que le dioxyde de chlore.
L'invention remédie à ces inconvénients des procédés connus, en fournissant un procédé nouveau de délignification et/ou de blanchiment de pâtes à papier chimiques qui permet d'atteindre des niveaux élevés de blancheur sans dégrader trop fortement la cellulose et sans mettre en oeuvre de réactifs chlorés.
A cet effet, l'invention concerne un procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique au moyen d'une séquence d'étapes de traitement comprenant au moins les étapes suivantes, effectuées dans l'ordre : Q P A où le sigle Q représente une étape de décontamination de la pâte en ses métaux de transition, le sigle A représente une étape avec un acide non peroxygéné et les sigles P représentent une étape avec du peroxyde d'hydrogène alcalin. De façon préférée, l'invention concerne un procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique au moyen d'une séquence d'étapes selon lequel les étapes de traitement sont exemptes de réactifs chlorés et la séquence comprend les étapes suivantes, effectuées dans l'ordre : Q P A P
Par pâte à papier chimique on entend désigner les pâtes ayant subi un traitement délignifiant en présence de réactifs chimiques tels que le sulfure de sodium en milieu alcalin (cuisson kraft ou au sulfate), l'anhydride sulfureux ou un sel métallique de l'acide sulfureux en milieu acide (cuisson au sulfite ou au bisulfite). On entend également désigner ainsi les pâtes chimico-mécaniques et les pâtes semi-chimiques, par exemple celles où la cuisson a été réalisée à l'aide d'un sel de l'acide sulfureux en milieu neutre (cuisson au sulfite neutre encore appelée cuisson NSSC) qui peuvent aussi être blanchies par le procédé selon l'invention, de même que les pâtes obtenues par des procédés utilisant des solvants, comme, par exemple, les pâtes 0RG.AN0S0LV, ALCELL <R>, ORGANOCELL <R> et ASAM décrites dans Ullmann's Encyclopédie of Industriel Chemistry, 5th Edition, Vol A18, 1991, pages 568 et 569.
L'invention s'adresse particulièrement aux pâtes ayant subi une cuisson kraft ou une cuisson au sulfite. Tous les types de bois utilisés pour la production de pâtes chimiques conviennent pour la mise en oeuvré du procédé de l'invention et, en parti¬ culier ceux utilisés pour les pâtes kraft et au sulfite, à savoir les bois résineux comme, par exemple, les diverses espèces de pins et de sapins et les bois feuillus comme, par exemple, le hêtre, le chêne, l'eucalyptus et le charme.
Selon l'invention, la première étape est une étape de décontamination de la pâte en ses métaux de transition (étape Q). Selon une première variante de l'invention, l'étape Q consiste à traiter la pâte par au moins un agent séquestrant tel qu'un phosphate ou polyphosphate inorganique, comme, par exemple, un pyrophosphate ou un métaphosphate de métal alcalin, un poly- carboxylate ou un aminopolycarboxylate organique comme, par exemple, les acides tartrique, citrique, gluconique, éthylène- diaminetétraacétique, diéthylènetriaminepentaacétique, cyclo- hexanediaminetétraacétique et leurs sels, l'acide poly-α-hydroxy- acrylique et ses sels ou un polyphosphonate organique comme les acides éthylènediaminetétraméthylènephosphonique, diéthylène- triaminepenta(méthylènephosphonique), cyclohexanediaminetétra- méthylènephosphonique et leurs sels. Les acides éthylène- diaminetétraacétique (EDTA) et diéthylènetriaminepentaacétique (DTPA) ont donné d'excellents résultats.
Le séquestrant est généralement mis en oeuvre à l'étape Q en quantité d'au plus 1,5 g de séquestrant pour 100 g de pâte sèche. Le plus souvent, cette quantité est au plus de 1,0 g de séquestrant pour 100 g de pâte sèche. Elle est souvent d'au moins 0,01 g/100 g de pâte sèche.
En plus du séquestrant, on peut aussi, selon cette première variante, ajouter une faible quantité d'acide à l'étape Q. La quantité d'acide mise en oeuvre pour ce faire sera généralement réglée pour imposer au milieu un pH d'environ 5.
L'étape Q peut aussi, selon une deuxième variante, consister en un traitement par un acide exempt d'un séquestrant, suivi d'une addition de sel soluble de magnésium en quantité telle que le rapport pondéral de la quantité de Mg à celle de Mn présents dans la pâte soit d'au moins 30. Il n'est en outre généralement pas utile que la quantité de Mg dépasse celle pour laquelle le rapport pondéral Mg/Mn est égal à 10^.
Par acide, on entend désigner les anhydrides ou les acides inorganiques tels que l'anhydride sulfureux et les acides sulfurique, sulfureux, chlorhydrique, phosphorique et nitrique ou leurs sels acides, ainsi que les acides organiques tels que les acides carboxyliques ou phosphoniques ou leurs sels acides. L'anhydride sulfureux ou les bisulfites de métal alcalin ou alcalino-terreux conviennent bien. Par bisulfite on entend désigner les sels acides de l'acide sulfureux répondant à la formule Me(HS03)n, dans laquelle Me symbolise un atome de métal de valence n, n étant un nombre entier valant 1 ou 2.
Selon cette deuxième variante, la quantité d'acide à mettre en oeuvre dépendra du type de bois et de la quantité d'impuretés métalliques qu'il contient. En général, on mettra en oeuvre une quantité d'acide telle que le pH de la pâte soit d'au moins environ 5 et, de préférence, environ 5,5. De même, on ajustera souvent la quantité d'acide pour que le pH ne dépasse pas 7 et, de préférence, pas 6,5. Lorsque l'étape Q est exempte de séquestrant, le pH sera réglé de manière à rendre le milieu sensiblement plus acide, c'est-à-dire, de pH au plus égal à 5 et, de préférence, au plus égal à 4,5. Généralement, on évitera, afin de ne pas dégrader la pâte, de descendre en dessous de pH 2,0 et, de préférence, en dessous de pH 2,5.
L'étape Q s'effectue généralement à une pression voisine de la pression atmosphérique et à une température suffisante pour assurer une consommation efficace de l'acide et/ou du séquestrant et, dans le même temps pas trop élevée pour ne pas dégrader la cellulose et ne pas grever le coût énergétique des moyens de chauffage mis en oeuvre dans ladite étape. En pratique, une température d'au moins 40 °C et, de préférence, d'au moins 50 °C convient bien. De même, il est avantageux que la température ne dépasse pas 100 °C et, de préférence pas 95 °C. Les meilleurs résultats ont été obtenus à 50-55 °C.
La durée de l'étape Q doit être suffisante pour assurer une réaction complète. Bien que des durées plus longues soient sans influence sur le taux de délignification de la pâte ainsi que sur ses qualités de résistance intrinsèques, il n'est pas conseillé de prolonger la durée de la réaction au-delà de celle nécessaire à l'achèvement de la réaction de façon à limiter les coûts d'investissement et les coûts énergétiques de chauffage de la pâte. En pratique, la durée du prétraitement peut varier dans de larges proportions selon le type d'équipement utilisé, le choix de l'acide, la température et la pression, par exemple de 15 minutes environ à plusieurs heures. Des durées d'au moins 10 minutes et, de préférence, d'au moins 15 minutes sont en général suffisantes. De même, les durées de prétraitement ne dépassent généralement pas 90 minutes et, de préférence pas 60 minutes. Une durée d'environ 30 minutes a donné d'excellents résultats. L'étape Q s'effectue généralement à une consistance en pâte d'au moins 2 % de matières sèches et, de préférence, d'au moins 2,5 % de matières sèches. Le plus souvent, cette consistance ne dépasse pas 15 X et, de préférence pas 10 % . La consistance d'environ 3 % de matières sèches a donné d'excellents résultats. Selon l'invention, la séquence préférée est une séquence
QPAP. Dans cette séquence, les symboles P désignent des étapes au peroxyde d'hydrogène alcalin. La nature de l'alcali doit être telle que celui-ci présente une bonne efficacité d'extraction de la lignine oxydée en même temps qu'une bonne solubilité. Un exemple d'un tel alcali est l'hydroxyde de sodium en solution a- queuse. La quantité d'alcali à mettre en oeuvre doit être suffisante pour maintenir le pH à une valeur d'au moins 10 et, de préférence d'au moins 11. La quantité d'alcali doit aussi être ajustée pour assurer une consommation suffisante du peroxyde à la fin de la réaction. En pratique, lorsque l'étape P est effectuée en l'absence de stabilisant, ou lorsque du silicate de sodium est présent à titre de stabilisant, des quantités d'alcali d'au moins 1 et d'au plus 3 g d'alcali pour 100 g de pâte sèche conviennent bien. Dans le cas où un stabilisant donnant lieu à une réaction acide en solution aqueuse est employé, on augmentera les quantités d'alcali pour maintenir un pH d'au moins 10. Dans ce cas, des quantités d'alcali pouvant aller jusqu'au plus 8 g/100 g pâte sèche peuvent être employées.
On utilisera, en plus de ces quantités d'alcali une quantité de peroxyde d'hydrogène d'au moins 0,3 g H2O2/IOO g de pâte sèche et, de préférence, d'au moins 0,5 g/100 g de pâte sèche. Il convient aussi généralement que les quantités de peroxyde d'hydrogène ne dépassent pas 5,0 g H2O2/IOO g de pâte sèche et, de préférence, ne dépassent pas 4,0 g/100 g de pâte sèche.
La température des étapes P doit être ajustée de façon à rester au moins égale à 50 °C et, de préférence à 70 °C. Elle doit aussi ne pas dépasser 150 °C et, de préférence, ne pas dépasser 135 °C. Une température de 90 °C a donné d'excellents résultats.
Une variante intéressante du procédé selon l'invention consiste à effectuer au moins une des étapes P de la séquence à une température élevée d'au moins 100 °C. Selon cette variante, la température de cette étape P est de préférence d'au moins 110 °C. Elle ne dépasse généralement pas 140 °C et, de préférence, pas 135 °C. La durée des étapes P doit être suffisante pour que la réaction de blanchiment soit aussi complète que possible. Elle ne peut cependant pas excéder trop fortement ce temps de réaction sous peine d'induire une rétrogradation de la blancheur de la pâte. En pratique, elle sera fixée à une valeur d'au moins 60 minutes et, de préférence, d'au moins 90 minutes. Elle devra aussi le plus souvent ne pas dépasser 600 et, de préférence, 500 minutes.
La consistance des étapes P est généralement choisie infé¬ rieure ou égale à 50 % en poids de matières sèches et, de préfé¬ rence, à 40 % de matières sèches. Elle ne sera souvent pas inférieure à 5 % et, de préférence, pas inférieure à 8 SI. Une consistance de 10 % a donné de bons résultats.
La consistance de la dernière étape P peut, en variante, être avantageusement choisie parmi les valeurs élevées d'au moins 25 X en poids de matières sèches et, de préférence de 30 X ou plus. Dans cette variante, la consistance des autres étapes P seront généralement au plus de 20 X. Il conviendra aussi, le plus souvent, que la consistance des autres étapes P soient d'au moins 8 X.
Selon l'invention, l'étape A est une étape de traitement avec un acide non peroxygéné. Par acide non peroxygéné, on entend désigner tout acide inorganique ou organique dont la molécule ne contient pas le groupe peroxy -0-0-. Tous les acides inorganiques ou organiques usuels utilisés en solution aqueuse, seuls ou en mélange conviennent. Les acides forts inorganiques tels que, par exemple, l'acide sulfurique, phosphorique, nitrique ou l'acide chlorhydrique conviennent bien. L'acide sulfurique, en solution aqueuse a donné d'excellents résultats.
Les conditions opératoires de l'étape A doivent être déterminées dans chaque cas particulier en fonction du type de pâte à papier et de l'essence de bois utilisés. D'une manière générale, il convient de fixer le choix de l'acide et la quantité mise en oeuvre pour imposer au milieu un pH substantiellement inférieur à 7, par exemple d'au moins environ 1 à au plus environ 6,5. Des pH spécialement avantageux sont ceux d'au moins environ 2,5 et d'au plus environ 5,5. La température et la pression ne sont pas critiques, la pression atmosphérique et des températures d'au moins 10 °C à au plus 100 °C convenant généralement bien. La durée du prétraitement peut varier dans de larges proportions selon le type d'équipement utilisé, le choix de l'acide, la température et la pression, par exemple de 30 minutes environ à plusieurs heures. Dans l'étape A, on peut introduire, en plus de l'acide un sel de magnésium soluble en milieu acide aqueux. Généralement la quantité de magnésium que l'on peut ajouter ne dépasse pas 0,4 g de magnésium pour 100 g de pâte sèche et, de préférence, 0,1 g / 100 g pâte sèche. Lorsqu'un sel de Mg est introduit, sa quantité est d'au moins 0,005 g/100 g de pâte sèche.
Selon une autre variante de l'invention, l'étape A peut consister en un simple lavage de la pâte au moyen d'une solution aqueuse acide. Dans le cas d'une séquence QPAP, ce lavage acide peut être intercalé entre les deux étapes P.
Une autre variante du procédé selon l'invention consiste à répéter une deuxième fois les étapes P et A de façon à réaliser la séquence complète Q P A P A P.
Dans une autre variante au procédé selon l'invention, on peut faire précéder la séquence par une étape à l'oxygène (étape 0). Cette étape à l'oxygène s'effectue par mise en contact de la pâte avec de l'oxygène gazeux sous une pression d'au moins 20 kPa et d'au plus 1000 kPa en présence d'un composé alcalin en quantité telle que le poids de composé alcalin par rapport au poids de pâte sèche soit d'au moins 0,5 et d'au plus 5 X.
Une forme de réalisation particulière du procédé consiste à recycler tout ou partie des effluents de la deuxième et/ou de la troisième étape P vers une étape P située plus tôt dans la séquence. Un recyclage analogue des effluents de la deuxième étape acide, lorsqu'elle est présente, vers la première étape acide de la séquence peut aussi être réalisé. On peut aussi combiner dans une même séquence les recyclages des effluents des étapes P vers une étape P qui précède et celui des effluents d'une étape acide vers une étape acide qui précède. Ces recyclages présentent l'avantage d'économiser les produits chimiques mis en oeuvre via la récupération du réactif non consommé.
La température de l'étape à l'oxygène doit généralement être de 70 °C ou plus et, de préférence, d'au moins 80 °C. Il convient aussi que cette température ne dépasse pas 130 °C et, de préférence, ne dépasse pas 120 °C. La durée du traitement par l'oxygène doit être suffisante pour que la réaction de l'oxygène avec la lignine contenue dans la pâte soit complète. Elle ne peut cependant pas excéder trop fortement ce temps de réaction sous peine d'induire des dégra- dations dans la structure des chaînes cellulosiques de la pâte. En pratique, elle sera de 30 minutes ou plus et, de préférence, d'au moins 40 minutes. Habituellement, elle ne dépassera pas 120 minutes et, de préférence, ne dépassera pas 80 minutes.
Le traitement de la pâte par l'oxygène peut aussi se faire en présence d'un agent protecteur de la cellulose tel que les sels solubles de magnésium, les agents séquestrants organiques comme les acides polycarboxyliques ou phosphoniques. Les sels de magnésium sont préférés, en particulier, le sulfate de magnésium heptahydraté employé à raison de 0,02 à 1 % en poids par rapport à la pâte sèche.
La consistance en pâte lors de l'étape 0 n'est généralement pas inférieure à 8 % en poids de matières sèches et, de préfé¬ rence, pas inférieure à 10 X. Cette consistance ne dépasse habi¬ tuellement pas 30 X en poids de matières sèches et, de préfé- rence, 25 X.
En variante, l'étape 0 peut aussi être effectuée en présence de peroxyde d'hydrogène (étape Op). La quantité de peroxyde d'hydrogène que l'on peut incorporer à l'étape 0 n'est généra¬ lement pas inférieure à 0,2 g H2O2 pour 100 g de pâte sèche et, le plus souvent, pas inférieure à 0,5 g. De même on ne dépassera habituellement pas 2,5 g H2O2 pour 100 g de pâte sèche et, le plus souvent, pas 2 g.
D'une manière analogue, la première étape P peut aussi être renforcée par la présence d'oxygène gazeux (étape Eop). Dans ce cas, la pression d'oxygène mise en oeuvre sera le plus souvent d'au moins 20 kPa et d'au plus 1000 kPa.
Dans une autre variante du procédé selon l'invention, on peut incorporer en un point quelconque de la séquence d'étapes de traitement une étape supplémentaire enzymatique consistant à traiter la pâte avec au moins une enzyme (étape X). Ce traitement enzymatique peut aussi être réalisé avant ou après l'étape de prétraitement à l'oxygène.
Par enzyme, on entend désigner toute enzyme capable de faciliter la délignification, par les étapes de traitement ultérieures à l'étape de traitement avec l'enzyme, d'une pâte à papier chimique écrue provenant de l'opération de cuisson ou d'une pâte à papier chimique ayant déjà été soumise à une étape de traitement par de l'oxygène.
De préférence, on utilisera une enzyme alcalophile, c'est-à-dire une enzyme dont l'efficacité maximale se situe dans ιa zone de pH alcalins, et tout particulièrement à un pH de 7.5 et plus.
Une catégorie d'enzymes bien adaptées au procédé selon l'invention sont les hémicellulases. Ces enzymes sont aptes à réagir avec les hémicelluloses sur lesquelles est fixée la lignine présente dans la pâte.
De préférence, les hémicellulases mises en oeuvre dans le procédé selon l'invention sont des xylanases, c'est-à-dire des enzymes hé icellulolytiques capables de couper les liens xylane qui constituent une partie majeure de l'interface entre la lignine et le reste des carbohydrates. Un exemple de xylanase conforme au procédé selon l'invention est la 1, -β-D-xylane xylanohydrolase, EC 3.2.1.8.
Les xylanases préférées dans les procédés selon l'invention peuvent être d'origines diverses. Elles peuvent en particulier avoir été sécrétées par une large gamme de bactéries et de champignons.
Les xylanases d'origine bactérienne sont particulièrement intéressantes. Parmi les xylanases d'origine bactérienne, les xylanases sécrétées par les bactéries du genre Bacillus ont donné de bons résultats.
Les xylanases dérivées de bactéries du genre Bacillus et de l'espèce pumilus ont donné d'excellents résultats. Parmi celles-ci, les xylanases provenant de Bacillus pumilus PRL B12 sont tout particulièrement intéressantes. Les xylanases de Bacillus pumilus PRL B12 conformes à l'invention peuvent provenir directement d'une souche de Bacillus pumilus PRL B12 ou encore d'une souche hôte d'un microorganisme différent qui a préalablement été manipulé génétiquement pour exprimer les gènes codant pour la dégradation des xylanes du Bacillus pumilus PRL B12.
De préférence, on utilisera une xylanase purifiée qui ne contient pas d'autres enzymes. En particulier, il est préféré que la xylanase conforme au procédé selon l'invention ne contienne pas de cellulase afin de ne pas détruire les chaînes polymériques de cellulose de la pâte.
Une variante intéressante du procédé selon l'invention consiste à effectuer l'étape enzymatique X en présence d'au moins un séquestrant des ions métalliques. Les séquestrants des ions métalliques peuvent avantageusement être choisis parmi les séquestrants convenant pour l'étape Q qui sont décrits plus haut. Le procédé conforme à l'invention s'applique au blanchiment de toute espèce de pâte chimique. Il convient bien pour déli¬ gnifier les pâtes kraft et au sulfite. Il est particulièrement bien adapté au traitement des pâtes kraft.
Les exemples qui suivent sont donnés dans le but d'illustrer l'invention, sans pour autant en limiter la portée. Exemples 1R à 8R (non conformes à l'invention)
Un échantillon de pâte de résineux ayant subi une cuisson kraft (blancheur initiale 27,9 °IS0 mesurée selon la norme ISO 2470-1977(F), indice kappa 26,7 mesuré selon la norme SCAN Cl-59 et degré de polymérisation 1680 exprimé en nombre d'unités glucosiques et mesuré selon la norme SCAN C15-62) a été traité suivant une séquence de 2 étapes Q P dans les conditions suivantes : le étape : étape au DTPA (étape Q) : teneur en DTPA, g/lOOg pâte sèche : 0,2 température, degrés C : 90 durée, min : 60 consistance, X en poids de matière sèche : 4
2e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) : teneur en H2O2, g/100g pâte sèche : 5 teneur en NaOH, g/100g pâte sèche : 4 teneur en DTMPANay, g/lOOg de pâte sèche 0 à 1 teneur en MgSθ -7H2θ, g/lOOg pâte sèche i 0,5 température, degrés C : 90 et 120 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche 10 où DTMPANay représente le sel heptasodique de l'acide diéthylène- triaminepenta(méthylènephosphonique). Les teneurs en DTMPANa et les températures mises en oeuvre dans chacun des exemples IR à 8R ont été les suivants :
Exemple No. DTMPANa7 Température g/100g étape P m.s. °C
IR 0 90
2R 0,25 90
3R 0,50 90
4R 1,00 90
5R 0 120
6R 0,25 120
7R 0,50 120
8R 1,00 120
A l'issue de chaque étape de traitement, la pâte a subi un lavage à l'eau déminéralisée à température ambiante.
Après traitement, on a déterminé l'indice kappa et la blancheur de la pâte. Les résultats figurent au tableau qui suit. Exemple No Blancheur Indice finale kappa
°IS0 final
IR 66,5 11,3
2R 68,2 11,2
3R 68,7 11,2
4R 68,2 11,6
5R 71,2 8,1
6R 77,1 7,6
7R 75,5 7,8
8R 72,9 8,1
On voit que malgré la quantité importante de peroxyde d'hydrogène mise en oeuvre, il n'a pas été possible de dépasser 78 °IS0 de blancheur. Exemple 9 : (conforme à l'invention) Le même échantillon de pâte qu'aux exemples IR à 8R a été blanchi selon la séquence Q P A P. Les conditions opératoires réalisées ont été les suivantes : le étape : étape au DTPA (étape Q) :
H2SO4 (pour pH 5) : 0,54 teneur en DTPA, g/lOOg pâte sèche : 0,2 température, degrés C : 90 durée, min : 60 consistance, X en poids de matière sèche : 4
2e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) : teneur en H2O2, g/lOOg pâte sèche : 3 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 4 teneur en DTMPANay, g/lOOg de pâte sèche : 0,25 température, degrés C : 120 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche : 10 3e étape : étape à l'acide sulfurique (étape A) :
H2SO4, quantité nécessaire pour atteindre pH : 3 température, degrés C : 90 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche : 10 4e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) : teneur en H2O2, g/lOOg pâte sèche : 2 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 1,7 teneur en silicate de Na 38 °Bé, g/lOOg de pâte sèche : 3 teneur en MgSθ4.7H2θ, g/lOOg pâte sèche : 1 température, degrés C : 120 durée, min : 180 consistance, X en poids de matière sèche : 30
A l'issue de chaque étape de traitement, la pâte a subi un lavage à l'eau déminéralisée à température ambiante.
En fin de séquence, après traitement, on a déterminé l'indice kappa et la blancheur de la pâte.
Les résultats obtenus ont été :
Exemple No Blancheur Indice finale kappa
°IS0 final
9 84,4 4,4
Exemple 10R : (non conforme à l'invention)
Le même échantillon de pâte qu'aux exemples IR à 9 a été blanchi selon la séquence 0 Q P P. Les conditions opératoires réalisées ont été les suivantes : le étape : étape à l'oxygène (étape 0) : pression, bar : 6 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 4 teneur en MgSθ4.7H2θ, g/lOOg pâte sèche : 0,5 température, degrés C : 120 durée, min : 60 consistance, X en poids de matière sèche : 12 2e étape : étape au DTPA (étape Q) : teneur en DTPA, g/lOOg pâte sèche : 0,12 température, degrés C : 55 durée, min : 30 consistance, X en poids de matière sèche : 3
3e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) teneur en H2O2, g/lOOg pâte sèche : 3 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 4 teneur en DTMPANay, g/lOOg de pâte sèche : 0,25 teneur en MgSÛ4.7H2θ, g/100g pâte sèche : 1 température, degrés C : 120 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche : 10 où DTMPANay représente le sel heptasodique de l'acide diéthylène- triaminepenta(méthylènephosphonique).
4e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) : teneur en H2O2, g/lOOg pâte sèche : 1 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 1,5 teneur en M Sθ -7H2θ, g/lOOg pâte sèche : 1 température, degrés C : 120 durée, min : 180 consistance, X en poids de matière sèche : 30
A l'issue de chaque étape de traitement, la pâte a subi un lavage à l'eau déminéralisée à température ambiante.
En fin de séquence, après traitement, on a déterminé l'indice kappa et la blancheur de la pâte. Les résultats obtenus ont été les suivants :
Exemple No Blancheur Indice finale kappa
°IS0 final
10R 82,6 5,1
Exemples 11 à 14 : (conformes à l'invention)
Le même échantillon de pâte qu'aux exemples IR à 10R a été blanchi selon la séquence 0 Q P A P. Les conditions opératoires réalisées ont été les suivantes : le étape : étape à l'oxygène (étape 0) : pression, bar : 6 teneur en NaOH, g/100g pâte sèche : 4 teneur en MgSθ4-7H2θ, g/lOOg pâte sèche : 0,5 température, degrés C : 120 durée, min : 60 consistance, X en poids de matière sèche : 12
2e étape : étape au DTPA (étape Q) : teneur en DTPA, g/lOOg pâte sèche : 0,12 température, degrés C : 55 durée, min : 30 consistance, X en poids de matière sèche : 3
3e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) : teneur en H2O2,. g/lOOg pâte sèche : 3 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 4 teneur en DTMPANay, g/lOOg de pâte sèche : 0,25 teneur en MgSθ4-7H2θ, g/lOOg pâte sèche : 1 température, degrés C : 120 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche : 10 où DTMPANay représente le sel heptasodique de l'acide diéthylène- triaminepenta(méthylènephosphonique).
4e étape : étape avec un acide (étape A) : teneur en H2SO4, g/lOOg pâte sèche : Ex. 11 : 1,08 (pH 3) Ex. 12 : 0,52 (pH 5)
Ex. 13 et 14 : 0 teneur en SO2, g/100g pâte sèche : Ex. 11 et 12 : 0
Ex. 13 : 1,06 (pH 3)
Ex. 14 : 0,45 (pH 5) teneur en MgSθ4-7H2θ, g/lOOg de pâte sèche : 1 température, degrés C : 90 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche : 10
5e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) : teneur en H2O2, g/lOOg pâte sèche : 1 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 1,5 teneur en silicate de Na 38 °Bé, g/lOOg de pâte sèche : 3 teneur en MgSθ4-7H2θ, g/lOOg pâte sèche : 1 température, degrés C : 120 durée, min : 180 consistance, X en poids de matière sèche : 30
A l'issue de chaque étape de traitement, la pâte a subi un lavage à l'eau déminéralisée à température ambiante.
En fin de séquence, après traitement, on a déterminé l'indice kappa et la blancheur de la pâte.
Les résultats obtenus ont été les suivants :
Exemple No Blancheur Indice finale kappa
°IS0 final
11 87,5 3,6
12 86,4 4,6
13 87,8 3,4
14 86,1 4,7
Exemples 15 et 16 : (conformes à l'invention)
Le même échantillon de pâte qu'aux exemples IR à 14 a été blanchi au moyen de la séquence 0 X Q P A P en mettant en oeuvre à l'étape X une quantité de xylanase dérivée de Bacillus pumilus PRL B12 correspondant à 10 XU/g de pâte sèche. L'unité XU (Xylanase Unit) est définie comme étant la quantité de xylanase qui, dans les conditions de l'essai, catalyse la libération de sucres réducteurs équivalant, en pouvoir réducteur, à 1 micromole de glucose par minute.
Les conditions opératoires ont été les suivantes : le étape : étape à l'oxygène (étape 0) : pression, bar : 6 teneur en NaOH, g/100g pâte sèche : 4 teneur en MgSÛ .7H2θ, g/lOOg pâte sèche : 0,5 température, degrés C : 120 durée, min : 60 consistance, X en poids de matière sèche : 12 2e étape : étape à l'enzyme (étape X) :
H2SO pour pH : 7 teneur en xylanase, XU/g pâte sèche : 10 température, degrés C : 50 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche : 3 3e étape : étape à l'EDTA (étape Q) :
H2SO pour pH : 5 teneur en EDTA, g/lOOg pâte sèche : 0,4 température, degrés C : 50 durée, min : 30 consistance, X en poids de matière sèche : 3 4e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) : teneur en H2O2, g/lOOg pâte sèche : 4 teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 4 teneur en DTMPANay, g/100g de pâte sèche : 0,25 teneur en MgSθ4.7H2θ, g/100g pâte sèche : 1 température, degrés C : 120 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche : 10 où DTMPANay représente le sel heptasodique de l'acide diéthylène- triaminepenta(méthylènephosphonique). 4e étape : étape à l'acide sulfurique (étape A) : H2SO4, pour pH 3 température, degrés C : 90 durée, min : 120 consistance, X en poids de matière sèche : 10 5e étape : étape au peroxyde d'hydrogène (étape P) : teneur en H2O2, g/lOOg pâte sèche : 1 (Ex. 15) et 2 (Ex. 16) teneur en NaOH, g/lOOg pâte sèche : 1,5 teneur en silicate de Na 38 °Bé, g/lOOg de pâte sèche : 3 teneur en MgSθ4.7H2θ, g/lOOg pâte sèche : 1 température, degrés C : 120 durée, min : 180 consistance, X en poids de matière sèche : 30 A l'issue de chaque étape de traitement, la pâte a subi un lavage à l'eau déminéralisée à température ambiante, excepté entre les étapes X et Q qui ont été effectuées par simple acidi¬ fication à pH 5 au moyen d'acide sulfurique et par incorporation d'EDTA à la pâte récoltée à l'issue de l'étape X, sans dilution ni reconcentration.
En fin de séquence, après traitement, on a déterminé l'indice kappa et la blancheur de la pâte.
Les résultats obtenus ont été les suivants :
Exemple No Blancheur Indice finale kappa
°IS0 final
15 89,6 3,0 16 91,7 2,6

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique au moyen d'une séquence d'étapes de traitement comprenant au moins les étapes suivantes, effectuées dans l'ordre
Q P A où le sigle Q représente une étape de décontamination de la pâte en ses métaux de transition, le sigle A représente une étape avec un acide non peroxygéné et le sigle P représente une étape avec du peroxyde d'hydrogène alcalin.
2 - Procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique au moyen d'une séquence d'étapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes de traitement sont exemptes de réactifs chlorés et la séquence comprend les étapes suivantes, effectuées dans l'ordre : Q P A P
3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en que l'étape Q consiste en un traitement par un acide exempt d'un séquestrant, suivi d'une addition de sel soluble de magnésium en quantité telle que le rapport pondéral de la quantité de Mg à celle de Mn présentes dans la pâte soit d'au moins 30.
4 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape Q consiste en un traitement par un agent séquestrant.
5 _ Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une des étapes P de la séquence est réalisée à une température de 100 °C ou plus.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une étape à l'oxygène gazeux précède la séquence.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la dernière étape P est réalisée à une consistance en pâte d'au moins 25 X en poids de matières sèches.
8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les deux dernières étapes A P sont répétées une deuxième fois à la fin de la séquence.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'étape A est un simple lavage acide séparant les étapes P.
10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à
9, caractérisé en ce que l'on recycle tout ou partie des effluents d'au moins une étape P ou A vers une étape mettant en oeuvre le même réactif et qui est située plus tôt dans la séquence.
11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
10, caractérisé en ce que l'on incorpore une étape supplémentaire avec une enzyme en un point quelconque de la séquence.
12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
11, caractérisé en ce que la première étape P est renforcée par de l'oxygène.
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