FR2552792A1 - Procede perfectionne pour la production de pate de bois utilisant un additif derive de la s-triazine et pate de bois et papier ameliores contenant une s-triazine - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ADDITIF ET UN PROCEDE POUR LE TRAITEMENT DU BOIS OU DE LA PATE DE BOIS. LE PROCEDE DE L'INVENTION CONSISTE A AJOUTER AU COURS DE LA REDUCTION EN PATE UN DERIVE DE S-TRIAZINE AYANT AU MOINS DEUX GROUPES NH. APPLICATION : LE PAPIER FABRIQUE AVEC LA PATE AINSI TRAITEE A DES CARACTERISTIQUES AMELIOREES COMPRENANT LA RESISTANCE AU MOUILLE ET A SEC, LA RETENTION DES ENCRES ET DES PIGMENTS, LA COULEUR ET LA BRILLANCE AMELIOREES, LA RESISTANCE A LA SALISSURE ET A LA GRAISSE ET L'APTITUDE A LA TEINTURE.

Description

La présente invention concerne le papier et les produits de papier et en

particulier des procédés perfectionnés pour la production de pâte de bois pour l'utilisation dans la fabrication du papier, une pâte de bois améliorée et le papier final obtenu Plus 5 particulièrement, la présente invention a pour objet l'utilisation d'un additif sélectionné dérivé de la s-triazine, comme la mélamine, dans la production de pâte de bois pour l'utilisation dans la fabrication de papiers; la pâte de bois contenant cet additif;et un

papier amélioré fabriqué avec la pâte de bois contenant une 10 s-triazine.

La fabrication du papier, y compris les procédés de

production de la pâte de bois, est une technique bien établie.

Ainsi, il existe des procédés bien connus pour la production de pâte de bois à partir des arbres par des traitements, soit thermo15 mécaniques, soit chimiques, soit semi-chimiques Ces traitements sont largement décrits dans la littérature, par exemple dans Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology, par James P. Casey, Editeur; 3 e édition, 1980- 1983 publié en 4 volumes par John Wiley & Sons, Inc, New-York, introduit ici comme référence. 20 De manière classique, les grumes de bois obtenues à partir des arbres qui poussent sont d'abord découpées en petits rondins et ensuite en copeaux dans le premier stade du procédé de réduction en pâte Les copeaux sont ensuite cuits ou digérés dans une opération semichimique ou chimique pour séparer la lignine, qui main25 tient ensemble les fibres de bois, de la cellulose et de l'hémicellulose La lignine est jetée et la matière cellulosique est traitée ultérieurement pour l'utilisation dans la fabrication du papier. Dans le procédé thermomécanique (TMP), la réduction en 30 pâte est effectuée par préchauffage des copeaux de bois, de préférence sous pression, pour ramollir la lignine contenue dans le

bois afin de permettre la séparation des fibres qui le constituent.

Ensuite, la lignine est partiellement séparée des produits cellulosiques dans des opérations de blanchiment Dans un procédé chimique, 35 les copeaux de bois sont cuits, normalement dans un cuiseur fermé, en présence d'un réactif chimique convenable Dans le procédé au sulfite, le réactif chimique est un sel bisulfite Dans le procédé au sulfate ou procédé kraft, le réactif chimique est la soude caustique ou le sulfure de sodium Dans le procédé à la soude, on utilise la soude caustique comme réactif chimique Tous les procédés chimiques sont semblables,en ce sens que le réactif chimique est utilisé pour digérer ou cuire la lignine qui maintient ensemble les fibres de cellulose ou hémi-cellulosiques Les pates résultant des procédés chimiques sont connues sous le nom de pteschimiques. 10 De manière caractéristique, après le stade initial de réduction en pâte, qu'il s'agisse d'un procédé thermomécanique, semi- chimique ou chimique, les pâtes sont soumises à un certain nombre d'opérations subséquentes Dans l'une de ces opérations, la pâte de bois est blanchie avec un agent de blanchiment comme 15 le chlore ou une substance contenant de l'oxygène, par exemple le peroxyde d'hydrogène, l'oxygène gazeux ou l'ozone, le blanchiment étant suivi de diverses étapes de lavage Dans une autre opération après réduction en pâte, la pâte est manipulée mécaniquement ou battue pour fibrilleret séparer les fibres de bois de manière 20 que la liaison des fibres dans un procédé ultérieur de fabrication du papier puisse avoir lieu Le but de ces opérations après réduction en pâte est de donner des pâtes de bois convenables pour la fabrication ultérieure du papier, le papier final ainsi produit ayant les caractéristiques désirées pour une application donnée, par exemple couleur, brillance, réceptivité des encres et réceptivité des pigments appropriées et diverses autres propriétés telles que résistance au mouillé et à sec, résistance à la graisse et/ou

caractéristiques électriques, en fonction de l'application finale.

Dans les diverses opérations après réduction en pâte, 30 on a constaté que l'on peut ajouter des additifs pour favoriser les opérations Par exemple, dans l'étape de raffinage, on sait que l'utilisation comme additifs de colorants comme le rouge congo accélère le procédé de raffinage et réduit les besoins en énergie du procédé Bien que le rouge congo soit avantageux, l'utilisation 35 du colorant provoque une coloration rouge de la pâte de bois et, à moins d'éliminer la coloration, celle-ci est conservée dans le

papier fabriqué à partir de la pâte.

En conséquence, bien que l'on connaisse des pâtes de bois ayant d'excellentes caractéristiques, il existe un besoin reconnu de perfectionnements dans la préparation des pâtes de bois pour l'utilisation dans la fabrication du papier, à la fois 5 du point de vue économique et en ce qui concerne l'obtention de produits finis de papier ayant les caractéristiques désirées pour

une application particulière.

En conséquence, la présente invention a principalement pour objet de proposer un additif amélioré pour l'utilisation dans 10 la fabrication du papier, et en particulier pour l'utilisation dans la production de pâte de bois, y compris la pâte recyclée, qui est

utilisée ultérieurement dans la fabrication du papier.

Un autre objet de la présente invention est de proposer un additif pour l'utilisation dans la fabrication du papier, et en 15 particulier dans la production de pâte de bois, qui soit relativement économique et qui apporte une économie supplémentaire dans le

procédé de réduction en pâte.

Un autre objet de la présente invention est de proposer un additif pour l'utilisation dans la fabrication du papier, et en 20 particulier dans la production de pâte de bois pour l'utilisation ultérieure dans la fabrication du papier, cet additif, lorsqu'il

est retenu dans la pâte, donnant une pâte de bois améliorée.

Un autre objet de la présente invention est encore de proposer un additif amélioré pour l'utilisation dans la production 25 de la pâte de bois à utiliser dans la fabrication du papier, cet additif,lorsqu'il est retenu dans la pâte de bois, donnant dans le papier produit avec cette pâte de bois des caractéristiques améliorées telles que résistance, réceptivité des encres, brillance,

compatibilité et rétention des pigments accrues et accumulation 30 réduite des charges d'électricité statique.

Les objets ci-dessus et d'autres objets de l'invention

apparaîtront à la lecture de la description générale qui va suivre

et des modes de mise en oeuvre préférés.

Les buts de l'invention précédemment mentionnés sont 35 réalisés selon la présente invention par addition d'un additif

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dérivé de la s-triazinecomme la mélamine,à un stade convenable dans le procédé de réduction du bois en pâte On a initialement découvert que, lorsque l'on ajoute de la mélamine à la pâte de bois avant de soumettre la pâte de bois aux techniques classiques de blanchiment comme le blanchiment par le chlore ou l'oxygène, non seulement la mélamine fonctionne comme agent protecteur ou stabilisant de la viscosité au cours du processus de blanchiment, mais elle donne également à la pâte de bois blanchie une couleur, une brillance et une résistance améliorées On a ensuite trouvé 10 que la présence de mélamine dans le stade de raffinage du procédé de réduction en pâte diminue les besoins en temps et en énergie du procédé de raffinage (ou battage) et donne une pâte de bois ayant des caractéristiques de fibres améliorées, y compris la

flexibilité, assurant ainsi une liaison améliorée des fibres 15 lorsque la pâte est utilisée dans la fabrication du papier.

On a maintenant découvert que la pâte de bois retient l'additif dérivé de s-triazine après le procédé de réduction en pâte de bois et que la composition s-triazine retenue-celluloselignine donne un papier ayant des caractéristiques supérieures 20 indépendamment du procédé de fabrication de la pâte, qu'il soit thermomécanique, chimique ou semi-chimique La fabrication du papier à partir de la pâte de bois contenant la composition de s-triazine donne un papier ayant une excellente compatibilité et rétention du pigment, une réceptivité des encres améliorée, une résistance mécanique fortement accrue,y compris les résistances à l'éclatement, à la rupture et au déchirement, et une conductivité électrique accrue La composition de s-triazine permet également un désencrage rapide et complet du papier pendant un procédé de recyclage du papier On a donc trouvé que la s-triazine améliore 30 la transformation du bois en pâte de bois convenant pour la fabrication du papier et que la composition de s-triazine, lorsqu'elle est retenue dans la pâte de bois au moment de la fabrication du

papier, donne un papier fini ayant des caractéristiques améliorées.

En conséquence, non seulement la découverte de la présente invention 35 supprime la nécessité d'éliminer l'additif de réduction du bois en

pâte avant de transformer la pâte en papier, mais elle propose également un papier amélioré Dans la présente description, on entend

par "papier" une feuille, un blanchet ou un mat de fibres séparées de cellulose dérivées du bois Les fibres peuvent être tissées ou non tissées et elles sont normalement non tissées On entend par "pâte" une masse de fibres de cellulose sous forme d'une charge, 5 à partir de laquelle on fabrique le papier ou d'autres produits de pâte On entend par "réduction en pâte du bois" le procédé de

conversion des copeaux de bois en une suspension de fibres de cellulose dans un milieu aqueux.

Les additifs qui peuvent être utilisés selon la présente 10 invention sont certains dérivés de s-triazine contenant au moins deux groupes NH 2 et répondant à la formule: N\

NH 2-C C-NH 2

N N

C

t X dans laquelle X est un groupe NH 2 ou OH, ou leurs sels Le composé préféré est la mélamine dans laquelle X est un groupe NH 2, ou un de ses sels tels que sulfamate de mélamine, sulfite de mélamine, 20 chlorure de mélamine, sulfate de mélamine, phosphate de mélamine, hypochlorite de mélamine, chlorate de mélamine, chlorite de mélamine, perchlorate de mélamine, nitrate de mélamine, peracétate de mélamine et bisulfite de mélamine On a également trouvé que la mélamine fabriquée selon le procédé décrit par Thomas et Best dans la demande 25 de brevet des Etats-Unis d'Amérique Serial n 568 408,déposée le janvier 1984 par la demanderesse et introduite ici comme référence, peut être efficacement utilisée Le produit du procédé défini dans ladite demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique contient jusqu'à environ 4 % de dérivés substitués autres que la mélamine comprenant le mélam, C 6 H 9 N 11, le mélem, C 6 H 6 N 10; l'amméline, C 3 N 50 H 5, l'ammélide, C 3 N 402 H 4 et l'urée Le produit de la demande de brevet ci-dessus est couramment dénommé "Mélamine II", nom de marque de la société demanderesse On a également trouvé que les sels de Mélamine II mentionnés ci-dessus en définissant les sels de mélamine sont des 35 additifs efficaces Un autre additif sélectionné dérivé de la s-triazine qui peut être utilisé selon la présente invention consiste en amméline de formule H 2 w-c I \ C-NH 2

N N

XC/ OH

qui est de caractère basique.

Les additifs de s-triazine peuvent être utilisés pour 10 améliorer la réduction en pâte du bois qui, lorsqu'on le soumet à une opération de cuisson pour éliminer la lignine ou d'autres matières résineuses, fournit un produit cellulosique ou hémi-cellulosique sous forme de fibres Les matériaux les plus courants et préférés sont les arbres à bois dur et à bois tendre tels que les divers types de pin, sapin, 15 spruce, peuplier, chêne, érable, acajou, frêne et les analogues Les additifs peuvent également être utilisés efficacement lorsque l'on recycle le papier et la pâte pour former un nouveau papier ou une nouvelle pâte On entend ici par "bois" un mélange de lignine et de fibres de cellulose dérivé d'arbres ou de plantes semblables comme 20 on les trouve couramment dans les forêts Le terme "additif dérivé d e s-triazine" s'entend pour désigner la striazine telle qu'elle est ajoutée dans le traitement du bois L'expression "composition de s-triazine" s'entend pour désigner la composition de l'additif dérivé de s-triazine agissant réciproquement avec la cellulose et la lignine. 25 La quantité d'additif à utiliser en combinaison avec le bois ou la pâte de bois varie selon le stade de l'addition et la fonction de l'additif Donc, si l'additif de s-triazine choisi doit être ajouté dans le procédé de réduction en pâte du bois, la quantité utilisée doit de préférence être d'environ 0,05 à 20 parties pour 100 parties de bois L'addition de l'additif dérivé de s-triazine dans un procédé au sulfure ou au sulfite est de préférence dans l'intervalle d'environ 0,5 à 10 parties pour 100 parties de bois L'addition de l'additif de s-triazine choisi dans un procédé thermomécanique ou chimicomécanique de réduction en pâte de bois doit de préférence être dans la gamme d'environ 0,05 à 5 parties pour 100 parties de bois Normalement, une partie de l'additif dérivé de s-triazine est perdue dans les conditions de transformation du bois et il peut être souhaitable d'ajouter un supplément d'additif dans une opération de recyclage en état de régime La composition additif dérivé de s-triazine- cellulose-lignine a des effets bénéfiques sur le traitement ultérieur de la pâte conformes aux conditions de réduction en pâte et à la composition résultante retenue, par 10 rapport à la pâte Si l'additif dérivé de s- triazine doit être ajouté pendant le procédé de blanchiment, la quantité utilisée doit être d'environ 0,05 à 3 parties par 100 parties de pâte de bois Normalement, une partie de l'additif est perdue pendant le blanchiment et les étapes de lavage subséquentes; et en conséquence, 15 il peut être souhaitable d'ajouter un supplément d'additif à la fin du processus de blanchiment en vue d'avoir une quantité efficace de l'additif dans une étape ultérieure de traitement, par exemple dans l'étape de raffinage dans un procédé thermomécanique ou dans le battage ou raffinage d'un procédé chimique ou thermo20 mécanique On a trouvé en outre que si la quantité de composition choisie de s-triazine est maintenue au-dessus d'environ 0,05 partie par 100 parties dans la pâte de bois, le papier final fabriqué à partir de la pâte aura des caractéristiques accrues de résistance; rétention des encres et des pigments; résistance à la salissure et 25 à la graisse; et des propriétés électriques améliorées Il est en particulier souhaitable,si le papier doit être efficace reprographie (ce qui nécessite que le papier accepte les dépôts d'encre par charge électrique)> que la quantité d'additif présente soit voisine de la limite supérieure de la gamme ci-dessus Sur la base des indications 30 ci-dessus, ainsi que des modes de mise en oeuvre actuellement préférés indiqués ci-après, l'homme de l'art est capable de choisir une quantité efficace de l'additif dérivé de s- triazine pour

atteindre les buts recherchés.

On ne sait pas actuellement avec certitude comment ou pour35 quoi l'additif dérivé de s-triazine exerce son effet avantageux

dans les différents stades du procédé de réduction en pâte.

On pense toutefois que l'additif dérivé de s-triazine agit pendant le procédé de réduction en pâte et le procédé de raffinage sur la structure cellulaire du bois en provoquant la séparation des faisceaux de fibres en fibres de cellulose et composants ligneux pour donner une pâte contenant la composition de s-triazine On pense que dans le procédé de blanchiment ou de recyclage, o les fibres ont déjà été isolées, l'additif dérivé de s-triazine réagit avec la lignine ou la cellulose revêtue de lignine par liaison hydrogène ou liaison de covalence avec les fibres séparées En 10 tout cas, la mélamine ou le dérivé de mélamine n'ont pas besoin d'être séparés des fibres de cellulose traitées, ce qui donne un effet amélioré sur les propriétés physiques, qui ne peut être obtenu avec un additif qui est simplement mélangé physiquement avec les

fibres cellulosiques.

Les exemples ci-après décrivent des modes de mise en oeuvre actuellement préférés illustrant la présente invention Les exemples 1 à 3 illustrent l'addition de l'additif choisi dérivé de s-triazine pendant le stade de blanchiment de la préparation de la pâte Les exemples 4 et 5 illustrent l'addition de l'additif dérivé de s-triazine pendant le stade de raffinage du procédé thermomécanique de réduction en pâte L'exemple 6 illustre l'addition de l'additif dérivé de s-triazine dans un stade de raffinage après réduction en pâte L'exemple 7 illustre l'addition de la s- triazine dans un procédé de recyclage L'exemple 8 illustre un essai effectué 25 dans une machine industrielle de fabrication du papier Dans les exemples suivants, les divers paramètres sont mesurés selon les techniques normalisées de la TAP Pl (Technical Association of the Pulp and Paper Industry, Atlanta, Géorgie EUA), les tests utilisés étant désignés de manière suivante Tests et normes TAP Pl TAP Pl NORME ( 1) Traitement de la pâte en laboratoire (Pile raffineuse) (Broyeuse ou moulin PFI) ( 2) Indice d'égouttage, norme canadienne ( 3) Formation de feuilles à la main pour essais physiques ( 4) Brillance

T 200 T 248 T 227 T 205 T 205 T 452 T 452 T 425 T 233

os-70 pm-74 os-58 om-80 om-81 os-72 os-77 om-81 os-75 ( 5) ( 6) ( 7) ( 8)

( 9) ( 10) ( 11)

Coefficient d'éparpillement Classage des fibres (Bauer-McNett) Essais Dhysiques sur feuilles à la main Calibre Indice d'éclatement Indice de rupture Indice de déchirure Endurance au pliage Indice Kappa Viscosité (m Pa s) Indice d'égouttage Bdchettes Sommerville T 220 T 220 T 220 T 220 T 220 T 236 T 230 T 227 TAP Pl 57 ( 6),87 os-71 os-71 os-71 os-71 os-71 os76 os-76 os-58 ( 1974)

Exemple 1

Mélamine comme stabilisant de la viscosité dans le stade de blanchiment de préparation de la pâte.

On traite une pâte kraft non blanchie ayant un indice kappa de 38,7 par l'acide sulfamique, l'urée ou la mélamine à divers pourcentages,rapportés à la pâte, selon la technique suivante de blanchiment Les lettres majuscules isolées C, E, D sont utilisées pour décrire des stades particuliers de blanchiment comme décrits dans Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology, par James P Casey, Editeur; 3 e édition volume 1, 1980, page 669, John Wiley & Sons, Inc, New York L'élimination de la lignine pendant le stade

de blanchiment est exprimée par une diminution de l'indice kappa.

Les stades de délignification-blanchiment sont effectués de manière suivante: On ajoute les agents protecteurs au pourcentages indiqués, rapportés à la pâte, et on effectue la chloration par l'eau de chlore (stade C) à 9,66 % de chlore par rapport à la pâte, à la température

ambiante pendant 1 heure à une consistance de la pâte de 3 %.

L'extraction par la soude caustique (stade E) est effectuée 20 à 4 % de Na OH par rapport à la pâte à 70 C pendant 1 heure à une consistance de la pâte de 12 % Le blanchiment par le dioxyde de chlore (stade D) s'effectue à 1,5 % de Cl O 2 par rapport à la pâte

à 70 C pendant 2 h 1/2 à une consistance de la pâte de 12 %.

Le tableau I représente les propriétés de la pâte après 25 les stades C et E et après les stades C, E et D lorsque l'on ajoute divers agents protecteurs à la pâte kraft Une proportion d'environ 0,25 % de mélamine par rapport à la pâte est aussi efficace après les stades C et E que 0,50 % d'acide sulfamique En poursuivant le blanchiment par le stade au dioxyde de chlore (stade D), les données 30 du tableau indiquent que dans deux expériences o l'on mesure la viscosité ( 28,6 et 29,2), la viscosité est notablement plus élevée que la valeur témoin de 17,1 dans le cas o l'on n'utilise pas de

mélamine (cf tableau I ci-après).

Exemple 2

Mélamine comme stabilisant de la viscosité, utilisée à diverses

températures dans le stade de chloration.

On blanchit une pâte de spruce de procédé kraft non blanchie ayant un indice kappa de 38,7 dans la série de stades C-E-D avec et sans utilisation de mélamine et d'acide sulfamique dans le stade de chloration à différentes températures Le tableau II ci-après résume les propriétés comparatives de la pâte après les stades C-E et le tableau III les propriétés comparatives après les 10 stades C-E-D On peut voir d'après ces chiffres que la mélamine

est aussi efficace à une teneur réduite ( 0,25 %) que l'acide sulfamique ( 0,5 %) même à des températures élevées de chloration.

En conclusion, à chaque température l'effet de la mélamine sur la viscosité est comparable à celui de l'acide sulfamique 15 mais à une dose plus faible ( 0,25 % de mélamine au lieu de 0,5 %

d'acide sulfamique) et l'indice kappa est plus faible.

Exemple 3

Mélamine comme stabilisant de la viscosité dans le stade de blanchiment à l'hypochlorite de la préparation de la pâte.

On blanchit une pâte de spruce du procédé kraft non blanchie ayant un indice kappa de 38,7 dans la série de stades C-E-H avec utilisation d'acide sulfamique ( 0,5 %) ou de mélamine ( 0,25 %) dans le stade à l'hypochlorite (stade H) dans deux expériences séparées On effectue une troisième expérience sans additif comme témoin Les résultats comparatifs indiqués dans le tableau IV montre

l'effet de la mélamine comme stabilisant de la viscosité dans le stade de blanchiment à l'hypochlorite (cf tableau IV ci-après).

En conclusion les résultats indiquent des viscosités

comparables pour la mélamine par rapport à celles obtenues pour l'acide 30 sulfamique à des doses plus élevées.

L'exemple 4 illustre l'utilisation de mélamine dans le premier stade de raffinage sous pression et dans le second stade de raffinage atmosphérique d'une opération thermomécanique de réduction

en pâte.

Exemple 4

On effectue un essai en usine pilote en utilisant du pinus taeda qui a été d'abord écorcé puis réduit en copeaux qui ont été classés Le produit a un poids spécifique de 0,461 g/cm 3 et une teneur en humidité de 41,1 % L'analyse des copeaux par tamisage

donne le résultat indiqué dans le tableau V ci-après.

Les copeaux sont pré-vaporisés dans le cuiseur pendant 3 minutes avec de la vapeur à une pression manométrique de 2,1 bars et raffinés dans une pile raffineuse primaire sous une pression 10 de 2,1 bars (manométrique) La raffineuse primaire utilisée est une raffineuse sous pression à double disque C-E Bauer,"modèle 418 " munie de plaques'" 3104/7 R 0869 MC"(société C-E Bauer, Springfield, Ohio,EUA) Dans l'essai témoin, on n'ajoute pas de substance chimique,tandis que dans l'expérience la mélamine est ajoutée sous la forme d'une solution à raison de 1,4 parties en poids de mélamine par 100 parties en poids de bois sec au niveau de l'essuie-c Sne de

la raffineuse primaire ("plug wiper").

La pâte du stade primaire est divisée en deux lots différents et raffinée dans une raffineuse atmosphérique de second 20 stade avec des énergies spécifiques fournies variables La raffineuse de second stade est une raffineuse atmosphérique à double disque"modèle 401 "de la société C-E Bauer munie de plaques" 3610 X' On prélève des échantillons des pâtes résultantes selon les techniques normalisées TAP Pl et on détermine l'indice d'égouttage 25 norme canadienne, les bûchettes Somerville et les classages BauerMcNett et les propriétés physiques et optiques selon les techniques TAP Pl énumérées ci-dessus Les résultats sont indiqués dans le

tableau VI ci-après.

Selon les résultats du tableau VI, le raffinage semble 30 se dérouler mieux et plus rapidement en présence de mélamine Une quantité d'énergie inférieure est nécessaire pour atteindre un degré ou indice d'égouttage équivalent Dans cet essai, l'énergie spécifique (puissance au frein x jours) par tonne séchée à l'air est de 7440 MJ (= 117 BHPD ou "Brake Horsepower Days") pour obtenir un degré d'égouttage de 200 sans mélamine, tandis qu'elle est seulement de 6549 MJ (= 103 BHPD) avec utilisation de mélamine comme additif de raffinage dans la

raffineuse primaire Il se produit moins de bûchettes non digérées.

Les résistances au déchirement, à l'éclatement et à la rupture sont maintenues pour l'énergie spécifique fournie inférieure, ce qui est un résultat significatif Il n'y a pas d'effet sur les propriétés optiques des pâtes L'on n'observe pas de variations

remarquables d'opacité ou de brillance.

Exemple 5

On utilise dans cet essai les pâtes thermomécaniques 10 produites selon l'exemple 4 pour vérifier l'effet de la mélamine

dans un post-traitement tel que le blanchiment.

Les échantillons de pâte témoins(sans mélamine) et expérimentaux (avec 1, 4 % de mélamine dans l'essuie-c Sne de la raffineuse primaire) sont blanchis en deux expériences 15 indépendantes par H 202 ( 1 % en poids par rapport à la pâte) en présence de silicate de sodium ( 5 %,par rapport à la pâte,d'une solution de silicate à 40 %), de sulfate de magnésium ( 0,05 % par rapport à la pâte)et d'hydroxyde de sodium ( 1,25 % par rapport à la pâte) On laisse la réaction se poursuivre pendant 2 heures 20 à 60 + 2 C à une consistance de la pâte de 10 % Le p H initial

de la pâte est de 10,0 et au bout de 2 heures il est de 9,6.

La brillance atteinte dans le cas de la pâte témoin est de 51,5 avec un coefficient de dispersion de 38,9 m 2/kg, tandis que dans le cas de la pâte traitée à la mélamine les

chiffres correspondants sont de 55,8 et de 47,9 m 2 /kg,respectivement.

Ces chiffres indiquent que la présence de mélamine dans

la pâte améliore l'effet de blanchiment d'un traitement ultérieur.

Dans l'exemple 6 ci-après, on compare divers additifs 30 de raffinage en utilisant la broyeuse ou moulin PFI qui est l'un des nombreux instruments de laboratoire utilisés dans la détermination des caractéristiques de raffinage des pâtes de bois Dans cet essai, on enregistre le nombre de tours de la raffineuse et

on mesure l'indice d'égouttage de la pâte obtenu à ce nombre total 35 de tours.

Exemple 6

On raffine de la pâte kraft de spruce non blanchie et de la pâte kraft de spruce blanchie dans une raffineuse à pâte de laboratoire (moulin PFI, Paperindustriens Forskninginstitutt, Oslo, Norvège, norme TAP Pl 248 pm74) On raffine les pâtes sans additif (témoin), avec 1,7,partie en poids de Rouge Congo pour parties en poids de pâte; avec 1,5 partie en poids de mélamine pour 100 parties en poids de pâte; ou avec 6,7 parties en poids de colorant réactif pour fibres "Procion Yellow M-RS'(ICI Americas, 10 Inc, Wilmington, Delaware) pour 100 parties en poids de pâte Le traitement de teinture dans le cas du colorant réactif pour fibres s'effectue à p H 10,5 et avec une teneur élevée en Na Cl, que l'on utilise à poids égal par rapport à la pâte Le moulin PFI utilise g de pâte ajustée à un poids total de la suspension de 250 g 15 (c'està-dire une consistance de 10 %) Le tableau VII ci-après indique l'effet des divers additifs sur l'indice d'égouttage CSF (norme canadienne),l'indice de rupture, l'indice d'éclatement, l'indice de déchirure et le pliage MIT (nombre de doubles plis)

dans le raffinage d'une pâte kraft de spruce non blanchie dans le 20 moulin PFI. L'examen de l'indice d'égouttage CSF à chaque nombre total de tours dans

le tableau VII montre que, en présence de mélamine, un nombre de tours plus faiblesest nécessaire pour atteindre

un indice d'égouttage désiré quelconque, que celui-ci soit par 25 exemple de 500, 400 ou 300 ml.

L'examen des propriétés de résistance indiquées dans le tableau VII (indice de rupture, indice d'éclatement, indice de déchirure et nombre de doublesplis MIT ou endurance au pliage)

montre qu'à n'importe quel degré de raffinage l'addition de méla30 mine entraîne une plus grande résistance.

Le tableau VIII ci-après indique l'effet des divers additifs sur l'indice d'égouttage canadien, l'indice de rupture, l'indice d'éclatement, l'indice de déchirure et le nombre de doubles

plis MIT dans le raffinage de la pâte kraft de spruce blanchie 35 dans le moulin PFI.

L'examen de l'indice d'égouttage CSF à chaque nombre total de tours dans le tableau VIII montre que, en présence de mélamine, un nombre de tours plus faible est nécessaire pour atteindre un indice d'égouttage quelconque désiré, que celui-ci 5 soit par exemple de 500, 400 ou 300 ml L'examen des propriétés de résistance indiquées dans le tableau VIII montre qu'à n'importe quel degré de raffinage donné l'addition de mélamine conduit à

des résistances plus grandes.

Exemple 7

On recycle un papier préalablement utilisé On forme une suspension aqueuse de pâte de papier en utilisant de la soude caustique avec addition de Mélamine II à la pâte sous forme d'une suspension aqueuse de la Mélamine II La pâte à papier est ensuite raffinée dans une opération discontinue de réduction en pâte en 15 utilisant de la soude caustique et la mélamine comme additif dans des conditions telles que l'encre et les agents de charge soient sélectivement séparés des fibres de la pâte de cellulose L'addition à la pâte à la soude caustique de mélamine comme additif

conduit à une pâte de qualité plus élevée ayant une plus faible 20 dégradation de la résistance des fibres.

Exemple 8

Pour démontrer les possibilités d'utilisation de l'additif dérivé de striazine à l'échelle industrielle, on utilise la mélamine II dans un essai en usine Dans cet essai, la Mélamine II 25 est ajoutée en quantité de 0,25 partie par 100 parties de pâte pendant le stade de blanchiment par chloration Les résultats

obtenus sont indiqués dans le tableau IX ci-après.

Les résultats du tableau IX établissent que,lorsque l'on utilise la mélamine comme additif, la pâte a des résistances accrues 30 à la rupture, au déchirement et à l'éclatement De manière très surprenante, les résistances au déchirement et à l'éclatement sont toutes deux nettement améliorées Ceci est un avantage distinct,car on s'attend normalement à n'obtenir une résistance améliorée au

déchirement que par suite d'une diminution de la résistance à l'écla35 tement, ou vice versa.

Dans les modes de mise en oeuvre préférés décrits cidessus, la mélamine qui a été utilisée dans les exemples peut être remplacée par les sels de mélamine et les sels de Mélamine Il avec sensiblement les mêmes résultats De plus, la mélamine peut être remplacée par l'amméline Cependant, les résultats améliorés obtenus dans le traitement de la pâte de bois par l'amméline peuvent être un peu moins efficacesqu'avec la mélamine ou la iélamine II De plus, l'additif peut être employé de manière efficace dans d'autres

procédés de réduction en pâte du bois,y compris tous les types de 10 traitement chimique et de traitement thermomécanique-chimique.

On a déterminé que les papiers et produits de papier fabriqués avec la pâte de bois contenant les additifs dérivés de s-triazine définis cidessus présentent une couleur et une brillance améliorées etpossèdent des caractéristiques améliorées concernant 15 le désencrage du papier à recycler, l'impression, la rétention des encres et des pigments, la résistance au mouillé et à sec, la résistance à la salissure et à la graisse, l'aptitude à la teinture et les propriétés électriques permettant l'utilisation du papier en reprographie. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustration et que l'homme de l'art peut y apporter diverses modifications et divers changements sns toutefois s'écarter du cadre et de l'esprit

de l'invention.

TABLEAU I

EFFET D'AGENTS PROTECTEURS DE LA CELLULOSE DANS LA DELIGNIFICATION PAR LE CHLORE

PROPRIETES DE LA PATE

STADES C-E STADES C-E-D

% par Agents rapport à Indice Viscosité Brillance Viscosité protecteurs la pâte Kappa (m Pa s) % (m Pa s) Néant Acide sulfamique Urée

8,6; 930

0,5 l'1 M 6 lamine

0,10 0 15 0,20

0,26 0 > 30 0,50 0 > 80 1720 1; 43

8,2

8,8; 9,1 9,6 8,6 9,0

,3 10,4

9,7 9,7 907; 9,4

24,5; 23,7

,8 33 8

27; 27 > 2 29,9

32 ? 8 37 7 38,0 40 O 41,0 41,6 41 Y 6; 42; 41,2

72; 71,3 71 X 3 71,0

71; 5; 72)5

72,0 73 O 70,5 71 5

71 > 8 71,7 71.8 72; 71 > 5

1771 23)7 22,0

-J

28,6 29,2

f-n 1 %O -'I no

2552792 18

TABLEAU II

Effet de la mnlamine à différentes températures de chloration (Propriétés de la pâte après les stades C-E) Agent protecteur Néant Acide sulfamique Mélamine Propriétés (témoin) ( 0,5 % par rap ( 0,25 % par rapport à la pâte) port à la pâte) Temp 30 C Indice Kappa 8,5 7,7 7 5 Viscosité (m Pa s) 2398 36,7 34,7 Temp 400 C Indice Kappa 8 2 8,7 6 2 Viscosité (m Pa s) 23)2 34,2 34,0 Temp 50 C Indice Kappa 876 7,7 6,5 Viscosité (m Pa s) 22, 2 3235 32,8

TABLEAU III

Effet de la mélamine à différentes températures de chloration (Propriétés de la pâte après les stades C-E-D) Agent protecteur, rapporté à la pâte Néant Acide sulfamique Mélamine Propriétés (témoin) ( 0,5 %) ( 0,25 %) Temp 30 C Indide Kappa 3 2 2 5 1,8 Viscosité (m Pa s) 17)5 24,5 24 y O Brillance % 7 71)0 70,5 71 O Temp 40 C Indice Kappa 3,1 298 2 2 Viscosité (m Pa s) 16 8 23,7 235 Brillance % 7015 71 O 7025

; 5 7035

Temp 50 C Indice Kappa 2; 3 3 2 2 5 Viscosité (m Pa s) 16,3 21,3 21; 5 Brillance % 70)0 70 O 70 5

TABLEAU IV

Effet de la mélamine dans le stade à l 'hypochlorite Agents protecteurs Après les stades Après les stades C-E-H dans les stades C-E tae chloration/hypo chloration/hypo Indice Vtscosi é Indice Viscosité Brillance chlorite Kappa Pa S Kappa (m Pa s) (%) Néant/Néant 6,0 18 3 1,7 7,5 75,3 (témoin) Néant/Acide sulfamique ( 0,5 % 7) 6,0 1873 1)3 9,4 76 5 Néant/mélamine 6,0 18 3 1,5 9,2 75)1

( 0,25 %)

TABLEAU V

Classage des copeaux 7 o réel % cumulatif 1 Refus au tamis de 25,4 mm O 2 Refus au tamis de 19,05 mm 7 Pl 7,1 3 Refus au tamis de 15,875 mm 14,7 21; 8 4 Refus au tamis de 12,7 mm 20,3 42,1 Refus au tamis de 6,35 nn 48,3 90,4 6 Refus au tamis de 3,175 mm 8,4 98,8 7 Passant au tamis de 3,175 mm 1,2 100,0

TABLEAU VI

Résultats dérivés d'essais sur la pâte TMP de pinustaeda raffinée avec et sans mélamine comme additif Energie appliquée pendant l'étape de raffinage secondaire Energie cumula CSF( 2) Energie calculée (MJ/tonne) Bûchettes tive ( 1) MJ/tonne pour CSF = 200 Témoin, pas de t 5271,6 596 7440 3,16 Mélamine I 5735,9 475 " 1,46

I 6867,8 226 " 0,48

t 7332 210 " 0,80 l Melamine, 1 4 % I 4445 644 6549 3,06 à la raffineuse I 5290,7 413 " 0,79 primaire seulement I 6327,2 240 " O > 36 o

I 7828 99 " 0,16

Mélamine, 1 5 % I 4934,6 622 6931 3,23 à la raffineuse | 5615 475 " 1 32 secondaire seulement I 6867,8 232 " O 37

I 7109,4 158 " 0,71

Mêlamine, 1,4 % à I 4419,5 630 6359 2,66 la raffineuse primaire| 5341,6 455 " 0,72 et 0,7 % à la raffi I 6378,1 210 " 0,35 neuse secondaire 7611, 8 108 " 0,21 (C 1) Puissance au frein x jours/tonne séchée à l'air ( 2) Indice d'égouttage canadien (m L)

TABLEAU VII

Effet des additifs de raffinage sur le raffinage de la pête kraft de spruce non blanchie au moulin PFI Nombre de Indice Indice de Indice Indice de Double tours au d'égouttage rupture d'éclat ment déchirure plis moulin PFI CSF, m L Nm/g k Pam /g m Nm 2/g MIT Témoin

7700 600 52,0 4 > 74 17 38 412

10000 515 56,9 5,25 17,05 522

12500 450 62,6 5,38 16,90 608

15000 390 62 1 5,54 16 80 425

19000 320 60; 9 5,60 16,32 405

Melamine à 1,5 %

7500 570 58,8 5512 19,04 314

10000 495 60,8 5,42 18 48 430

12500 435 63,4 5,54 18,10 535

15000 380 63 > 2 5,74 17,70 638

18000 310 62,2 5,94 17,36 522

Rouge Congo direct à 1,7 %

8000 545 54,4 4,91 19,0 397

10000 500 58 4 5,24 18,64 410

12700 440 61,7 5 36 18,40 486

15000 385 6258 5,52 17 95 542

18000 320 62 1 5,74 17, 92 590

Colorant réactif pour fibres "Procion Yellow M-RS" à 6,7 %

7500 625 44,8 4,02 13530 65

10000 540 47,5 4,22 13,15 100

12500 475 52,0 4,29 12,96 122

15000 405 53 y 1 4,27 12 72 114

18000 330 54,0 4,26 12,64 110

TABLEAU VIII

Effet de divers additifs sur le raffinage de la pâte kraft de spruce blanchie au moulin PFI Nombre de Indice Indice de Indice Indice de Doubles tours au d'égouttage rupture d'écla ement déchirure plis moulin PFI CSF, m L Nmig k Pam /g m Nm 2/g MIT Témoin

3000 630 59 7 5 36 20 9 470

5000 550 61 5 5 94 19 66 525

7500 430 63 6 6 20 19 3 665

10000 355 66 1 6 42 18 7 740

12000 330 57 3 6 72 18 4 610

Mélamine à 1,5 %

3500 615 63 5 5 40 21 64 485

6500 455 65 0 6 10 19 93 690

9500 1035

10000 325 68 7 6 56 19 38 980

12000 290 70 8 6 82 19 12 810

Rouge Congo direct à 1,7 %

3400 610 62 4 5 50 21 0 445

5000 515 62 8 6 04 20 16 560

8000 405 67 8 6 38 725

10000 345 68 7 6 52 19 46 770

12000 290 69 6 6 77 19 48 780

Colorant réactif pour fibres "Procion Yellow M-RS" à 6,7 %

3000 635 31 7 3 15 17 70 22

5200 535 38 6 3 86 15 16 45

8000 395 46 4 4 30 13 54 80

10000 320 46 3 4 42 13 50 85

12000 255 44 5 4 50 13 35 100

23 2552792

TABLEAU IX

Essai en usine, addition de MHélamine II au stade de chloration Propriétés Essai témoin Essai expérimental C.S, Indice d;égouttage, m L 5 00 300 500 300 d'égouttage, m L Endurance au pliage 179 204 166 174 Indice de rupture 94,0 95,2 95,3 96,3 Nm/g Indice de déchirure 1012 986 993 947 mn Nm 2/Ig M Nm 2/g 107912 9 76 9993 9 Y 47Indice d'éclatement 7, 07 7,31 6,96 7,27 k Pam 2/g Pute C-E Pate C-E sans mélamine II avec mélamine II Endurance au pliage 131 161 200 164

( 7372) ( 78,9) ( 120,5)* ( 94)3)*

Indice de rupture 91,8 92,1 97,7 93,6 Nm/g ( 97,7) ( 96,7) ( 102 > 5)* ( 97,2) Indice de déchirure 8,41 8,04 10)11 9,69 m Nm 2/g ( 83,1) ( 81,5) ( 101,8)* ( 10203)* Indice d'éclatement 6,60 7,16 7,20 7,40 k Pam 2/g ( 93, 4) ( 97,9) ( 103,4)* ( 101 18)* Pate C-E-H-D Pate C-E-H-D Endurance au pliage 110 112 127 129 *

( 61,5) ( 54,9) ( 76,5)* ( 7471)*

Indice de rupture 89,8 88,6 93)0 96,7 Nm/g ( 95,5) ( 93,1) ( 97 6)* ( 100, 4)* Indice de déchirure 7,21 7 34 8 > 12 7,52 m Nm 2/g ( 71,2) ( 74,4) ( 81,8)* ( 79,4)* Indice d'éclatement 6,09 6,15 642 6,64 k Pam 2/g ( 86 1) ( 84 1) ( 912)* ( 91 3)*

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 'Procédé pour le traitement du bois et la pâte de bois, caractérisé en ce que l'on ajoute un dérivé de s-triazine de formule NH

NH -C N C-NH

21 Il

N N

XC/ X dans laquelle X est NH 2 ou OH au bois ou à la pâte de bois pendant un stade du traitement de ladite pâte de bois, et ensuite on continue ledit traitement, ladite s-triazine étant ajoutée en quantité efficace pour améliorer la réduction en

pâte du bois ou ladite pâte de bois.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dérivé de s-triazine est present en quantité efficace pour 15 améliorer la réduction en pâte du bois et pour donner une pâte de bois contenant ladite s-triazine en quantité efficace pour améliorer

les caractéristiques du papier fabriqué avec ladite pâte.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

ledit dérivé de s-triazine est ajouté pendant le stade de blanchiment 20 du traitement de ladite pâte de bois.

4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit traitement de la pâte de bois est une opération thermomécanique de réduction en pâte et en ce que ledit dérivé de s-triazine est

ajouté pendant le stade de raffinage.

5 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

ledit procédé de réduction en pâte est un procédé chimique ou semichimique.

6 Pâte de bois caractérisée en ce qu'elle est transformée pour être efficace dans la fabrication du papier et contient un dérivé 30 de striazine de formule N NH 2-C l-NH 2 N N C

X

dans laquelle X est un groupe -NH 2 ou -OH ledit dérivé de s-triazine étant présent dans ladite pâte de bois

en quantité efficace pour améliorer les caractéristiques de ladite O 10 pâte de bois.

7 Papier,caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir d'une pâte de bois contenant un dérivé de s-triazine de formule / N\

NH 2-C -NH 2

NN

C x dans laquelle X est un groupe -NH 2 ou -OH,

ledit dérivé de s-triazine étant présent dans ledit papier en quantité 20 efficace pour améliorer les caractéristiques desdits papiers.

8 Composition,caractérisée en ce qu'elle comprend le produit formé par la réaction mutuelle du bois ou de la pâte de bois et d'un dérivé de striazine de formule N

NH 2 C-NH 2

1 t Xc/ X

dans laquelle X est un groupe -NH 2 ou -OH.

9 Composition,caractérisée en ce qu'elle comprend un composé celluloselignine-dérivé de s-triazine, ledit dérivé de s-triazine répondant à la formule /N

NH -C C-NH

N N

x dans laquelle X est un groupe -NH 2 ou -OH, ladite cellulose étant présente en quantité d'environ 70 à 99,9 %, ladite lignine en quantité d'environ 0,1 à 30 % et ledit dérivé de

s-triazine en quantité d'environ 0,015 à 5 %.

Composition caractérisée en ce qu'elle comprend un composé lignine-dérivé de s-triazine, ledit dérivé de s-triazine répondant à la formule NH 2-{C l C-NH 2

N N

x X dans laquelle X est un groupe -NH 2 ou -OH, ledit dérivé de striazine étant présent en quantité d'environ 0,1 à %. 11 Composition caractériséeen ce qu'elle comprend un composé cellulose-dérivé de striazine, ledit dérivé de s-triazine répondant à la formule

NH 2 C-NH 2

N N

C X

27 2 2552792

dans laquelle X est un groupe -NH 2 ou -OH, ledit dérivé de s-triazine étant présent en quantité d'environ 0,01 à 5 %.