FR2836938A1 - Perfectionnement aux procedes de fabrication de produits papetiers par amelioration du comportement physico-chimique de la pate a papier - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de papier à partir de fibres cellulosiques dispersées dans un milieu aqueux, procédé dans lequel du dioxyde de carbone est introduit dans la pâte directement ou via un véhicule aqueux préalablement à un ajout d'additifs chimiques de manière à contrôler la demande ionique et le potentiel zêta en aval, et notamment au niveau de l'étape d'ajout des additifs.En particulier, les additifs sont ajoutés dans le cuvier de mélange (2), et du dioxyde de carbone est ajouté dans les eaux blanches en sortie du pulpeur à cassés (15) ou dans le circuit court (9).

Description

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La présente invention concerne un perfectionnement aux procédés de fabrication de papier.

Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé de fabrication d'un produit papetier à partir de pâte à papier contenant des fibres cellulosiques dispersées dans un milieu aqueux, pâte pouvant provenir d'origines diverses.

Dans la description, les termes papier et produit papetier sont employés indifféremment, il peut s'agir, et de façon non limitative de : papier à usage graphique, papier d'emballage, papier domestique, papiers spéciaux divers, ainsi que de cartons et autres, on y inclut aussi des produits intermédiaires de type pâte cellulosique séchée.

La fabrication de produit papetier comprend généralement plusieurs étapes successives ; dans un premier temps, on fabrique la pâte à papier à partir de matériaux fibreux divers contenant de la cellulose (bois et/ou plantes annuelles), d'eau, et d'agents chimiques. Cette pâte à papier, suspension de fibres dans l'eau est le produit de départ de nouvelles étapes durant lesquelles elle est traitée. Les fibres dispersées dans l'eau sont travaillées pour obtenir les caractéristiques papetières désirées pour le produit final, elles sont notamment blanchies, raffinées, lavées, enchevêtrées. Elles sont ensuite égouttées et séchées. Lors de l'égouttage, les fibres ont la propriété d'adhérer naturellement entre elles, formant ainsi un matelas fibreux.

On peut en outre, en cours de fabrication, fixer sur les fibres diverses matières non fibreuses, telles que des charges, des colorants, des amidons et d'autres produits auxiliaires. Ces différents additifs peuvent être ajoutés dans la suspension de fibres avant égouttage, ils seront ainsi présents dans le matelas fibreux ; ils peuvent aussi être ajoutés par dépôt sur la surface de la feuille de papier après l'étape d'égouttage. Cette incorporation d'additifs chimiques au matelas fibreux et/ou sur la feuille a pour but de conférer au produit final des propriétés particulières propres à son usage ; on peut citer les agents de collage, les produits d'égouttage et de rétention, les amidons, les charges, les colorants, les produits anti-mousse, les produits dits résistant humide ou REH, etc...

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L'invention s'applique de façon large aux différents procédés de fabrication de produits papetiers, et notamment à ceux dans lesquels un ou des véhicules aqueux sont totalement ou partiellement recyclés au sein de l'installation papetière où ils circulent dans des circuits fermés ou semi-fermés ainsi qu'à ceux dans lesquels des cassés sont incorporés.

On appelle cassés les déchets papetiers issus du procédé, notamment récupérés lors de la formation de la feuille de papier, provenant par exemple des ruptures de feuille ou rognures de bord de feuille ; on pourra y trouver aussi des papiers de provenances diverses, papiers couchés, non couchés provenant d'une ou plusieurs machines à papier ainsi que des déchets papetiers d'origines diverses.
Avant d'être réincorporés dans le circuit papetier, ils sont traités dans un circuit particulier appelé circuit des cassés.

On appelle circuit semi-fermé (ou semi-ouvert) tout circuit dans lequel une partie du véhicule aqueux circulant est recyclé ; on appelle circuit fermé tout circuit dans lequel la totalité du véhicule aqueux y circulant est recyclé, seule de l'eau d'appoint est ajoutée pour compenser l'évaporation.

Le terme véhicule aqueux désigne quant à lui tout milieu aqueux et notamment des eaux de dilution, la pâte cellulosique lorsque sa teneur en eau est telle qu'elle se comporte comme un fluide (consistance de l'ordre de 15% de fibres en poids ou moins), des effluents issus du processus papetier ou tout autre fluide aqueux circulant dans ses circuits.

De nombreux circuits existent au sein d'une installation de fabrication de produits papetiers, ils donnent lieu à recyclage de tout ou partie des véhicules aqueux y circulant. Parmi ces circuits, on pourra citer : 1) le circuit court ou circuit primaire, la pâte à papier y est notamment diluée et nettoyée avant d'entrer dans la machine à papier pour être égouttée puis séchée, 2) le circuit secondaire qui collecte les eaux blanches et les distribue vers les opérations de dilution. Pour la dilution, on utilise en effet notamment les eaux blanches, c'est à dire des eaux de récupération, issues de l'égouttage de la pâte dans la première partie de la machine à papier, dite section humide. Ces eaux blanches représentent de façon classique au moins 80% en volume et de préférence au moins 90% des eaux de dilution ; le

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complément est constitué notamment d'eaux de procédé autres et/ou d'eau fraîche.
Dans la description qui suit, les termes eaux blanches et eaux de dilution sont indifféremment utilisés ; le contexte permet sans ambiguïté à l'homme du métier de savoir la signification à accorder à ce terme lorsque la distinction s'avère nécessaire.

On sait que les machines à papier dont les vitesses de fonctionnement ont considérablement augmenté ces dernières années sont soumises à des perturbations. Ces perturbations peuvent être d'origine mécanique, hydraulique mais également chimique ; elles conduisent à des disfonctionnements au niveau de la machine pouvant aller jusqu'à des ruptures de la feuille et donc des arrêts de la machine, et de manière générale à des consommations excessives d'additifs. Il s'en suit une augmentation sensible des coûts de traitement ainsi que de maintenance dus notamment à l'encrassement des échangeurs, toiles, feutres, pompes à vide, et autres éléments constitutifs de la machine à papier.

Comme évoqué précédemment, certains de ces problèmes sont d'origine chimique. Ils proviennent notamment du fait que lors de la fabrication du papier, de nombreux mélanges de pâtes provenant de différentes sources sont réalisés : pâtes vierges et cassés de fabrication, pâtes chimiques et pâtes mécaniques, pâtes vierges et pâtes recyclées notamment. Ces pâtes d'origines diverses présentent des caractéristiques variées, notamment en ce qui concerne la nature et la quantité d'additifs tels que cités précédemment, ceux-ci possédant leurs propres caractéristiques physico-chimiques (pH, potentiel ionique notamment).

La re-circulation des véhicules aqueux dans les circuits semi-fermés ou fermés des installations papetières est de plus en plus importante de nos jours, cette re-circulation implique la présence de grandes quantités d'ions dissous. Afin de réduire sensiblement la consommation d'eau, on fait en effet de plus en plus appel au recyclage des eaux de dilution, il en résulte un enrichissement des véhicules aqueux en espèces dissoutes et en colloïdes provenant des additifs mis en jeu. La diversité des pâtes cellulosiques utilisées dans un même procédé accentue encore le problème.

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On sait que le comportement des différents constituants de la pâte à papier est fonction notamment des charges électriques portées par les espèces présentes : fibres et espèces chargées présentes dans le milieu. La présence en quantité excessive de ces espèces électriquement chargées nuit au bon déroulement du procédé, il est donc essentiel, pour améliorer le fonctionnement du procédé papetier, et notamment la rétention des additifs et la formation de la feuille de maîtriser le comportement de l'ensemble de ces charges électriques.

Cherchant à améliorer le comportement de la feuille sur la machine à papier ainsi que la rétention des additifs pour, par là même supprimer ou tout au moins diminuer la fréquence des ruptures de feuille, casses de machine, consommation excessive d'additifs, l'homme du métier s'est intéressé à l'influence du potentiel zêta des fibres ou charges ainsi qu'à celle de la demande ionique du milieu sur le comportement de la feuille sur la machine à papier.

Le potentiel zêta, exprimé en millivolt (mV), est une caractéristique électrique des particules solides, fibres ou charges présentes dans l'eau de la pâte à papier, elle est reliée à la distribution des charges électriques à la surface des particules considérées. Le potentiel zêta des fibres est soumis à des variations dues à la présence des différents produits chimiques générateurs d'ions qui, ajoutés lors de la fabrication du papier, influent sur la distribution des charges présentes à leur surface.

Si le potentiel zêta a une influence indubitable sur les mécanismes de rétention et de drainage, et donc sur la formation de la feuille de papier, un autre paramètre aussi est important, il s'agit de la demande ionique. Celle-ci caractérise la charge des particules présentes en solution. Elle se mesure par l'intermédiaire d'une titration à l'aide d'un électrolyte. Une quantité spécifique d'un filtrat est neutralisée par un électrolyte ; au point de neutralisation, la quantité d'électrolyte utilisé fait figure de valeur de la demande ionique. Par exemple, si cinq millilitres (5 ml) de polyélectrolyte cationique sont requis pour neutraliser la demande anionique essentiellement due aux colloïdes anioniques mieux connus par l'homme du métier sous le terme anionic trash d'une quantité spécifique d'un filtrat, alors la demande cationique est de-5 ml.

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La publication New approach for chemicals control from stock prep to wet end de M. M. Denaud, Olsson, Berger, Bley, Burkey A TIP conference,
Grenoble, 9-11 Octobre 2001 décrit l'utilisation conjointe de la demande ionique et du potentiel zêta pour contrôler le déroulement des additions d'additifs lors du processus papetier. Les mesures sont notamment effectuées en ligne, de manière à adapter la quantité d'aditifs aux besoins réels aux différents points où ils sont incorporés, en évitant les surdosages qui compromettraient le bon déroulement de la suite du procédé. n est connu du brevet WO 99/54741 de contrôler la formation en continu de la feuille de papier par mesure du potentiel zêta des fibres d'une dispersion fibreuse et ajustement de la quantité d'additifs chimiques ajoutés en fonction de sa valeur mesurée. Plus précisément, dans un premier temps, les paramètres procédé de la machine à papier sont ajustés de sorte à obtenir un papier de la qualité requise. Le potentiel zêta est alors mesuré en différents points du procédé. Le profil de potentiel zêta ainsi déterminé est dit profil optimal de potentiel zêta. L'objectif lors de la production en continu est alors de conserver ce profil de potentiel zêta optimal. Lorsque le profil de potentiel s'écarte de ce profil optimal, les paramètres de procédé, et notamment la quantité d'additifs chimiques, sont adaptés afin de se rapprocher du profil optimal tel qu'il a été déterminé.

Cependant, les solutions de l'art antérieur présentées ci-dessus consistent en interventions destinées à adapter les quantités d'additifs à ajouter à une valeur donnée des paramètres mesurés. Ainsi, dans le cas du brevet WO 99/54741, il s'agit de rétablir un potentiel zêta prédéterminé optimal qui conduit à des ajouts supplémentaires de certains additifs. Combiné au recyclage croissant des eaux blanches, cet ajout supplémentaire d'additifs contribue à accentuer l'excès d'ions déjà présents dans les circuits et à augmenter les problèmes en découlant. Dans le cas de la publication Mutek/ATIP, l'ajout d'additifs est lié à la mesure, mais si cela permet d'éviter les surdosages, cela ne permet cependant pas de diminuer la quantité d'additifs nécessaires.

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La présente invention a pour objet d'agir sur les sites chargés présents dans la pâte, en amont des points d'introduction des additifs, en procédant à un traitement préalable du milieu aqueux à l'aide de dioxyde de carbone.

La présente invention a ainsi pour objet 1) de diminuer la quantité d'additifs à ajouter initialement, 2) de proposer un autre moyen d'action sur le potentiel zêta que l'ajout à posteriori d'additifs chimiques. Au lieu de remédier à l'altération du potentiel zêta de la fibre par l'ajout d'additifs en quantité plus importante, l'invention consiste à agir préventivement sur les éléments perturbateurs du système électrochimique global de l'ensemble formé par le milieu aqueux et les fibres de telle sorte que les additifs se fixent sur les fibres au lieu d'interagir avec les composés ioniques présents dans le milieu aqueux.

Afin de s'assurer que les éléments perturbateurs n'influent pas, ou influent moins sur l'action des additifs sur la fibre, l'invention consiste aussi à contrôler la demande ionique du milieu.

Afin d'établir dans la pâte à papier les conditions nécessaires à l'action efficace des additifs, quelle que soit la composition de la pâte, l'invention procède à l'apport de dioxyde de carbone au flux de pâte, et ceci préalablement à l'incorporation des additifs. Cet apport de dioxyde de carbone peut se faire par introduction directe dans le flux de pâte, ou par introduction indirecte via un véhicule aqueux qui alimentera ce flux. Le dioxyde de carbone ainsi ajouté modifie le comportement physico-chimique de l'ensemble fibres-charges et milieu aqueux. n a notamment été constaté que de façon surprenante, lorsque l'on introduit du dioxyde de carbone dans le flux papetier, en amont des points d'ajout des additifs, on induit une modification de la demande ionique par rapport à ce qu'elle serait en l'absence de dioxyde de carbone. Cette modification de comportement se traduit notamment par une stabilisation de cette demande sur l'ensemble des véhicules aqueux traités au dioxyde de carbone, que ce soit directement ou indirectement. Le milieu se comporte par exemple comme si la quantité de colloïdes anioniques disponibles était diminuée, ceci permettant aux additifs cationiques de se fixer préférentiellement sur la fibre lors de leur incorporation.

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Une rétention élevée est primordiale pour la fabrication du papier.

Cette rétention diminue de façon importante s'il y a trop de charges dans les eaux blanches. Les charges colloïdales stabilisant le milieu, un excès de charges affaiblit la floculation ce qui conduit à une rétention faible ou entraîne un surdosage de produits de rétention.

Selon une de ses caractéristiques essentielles, le procédé selon/ l'invention est un procédé de fabrication d'un produit papetier à partir de pâte à papier contenant des fibres cellulosiques dispersées dans un milieu aqueux, procédé comprenant : - au moins une étape d'ajout d'additifs chimiques, - une étape de formation du produit papetier à partir de la pâte par séparation mécanique des fibres et du milieu aqueux pour former un matelas fibreux, et, au moins une étape d'introduction de dioxyde de carbone dans la pâte à papier, caractérisé en ce que au moins du dioxyde de carbone est introduit dans la pâte en amont d'au moins une étape d'ajout d'additifs chimiques de manière à contrôler la demande ionique du milieu aqueux en aval du point d'introduction du dioxyde de carbone.

Lorsque les additifs, généralement des additifs cationiques, sont ajoutés dans la pâte à papier en présence d'ions en solution, et notamment de colloïdes anioniques ils ne se fixent pas, ou se fixent en moins grand nombre sur les fibres parce que les colloïdes anioniques perturbent leur action : il y a compétition entre les sites anioniques des fibres et du milieu. Le dioxyde de carbone introduit en amont du point d'ajout des additifs agit sur les colloïdes anioniques, non seulement au point d'introduction du dioxyde de carbone, mais aussi dans l'ensemble du (des) circuits communicants. Ceci est mis en évidence par une demande cationique du circuit moins négative et plus stable quand on compare la situation avec et sans ajout de dioxyde de carbone.

De préférence, l'introduction de dioxyde de carbone en amont d'une étape d'ajout d'additifs chimique permet en outre de stabiliser le potentiel zêta des fibres au niveau de l'étape d'ajout des additifs chimiques. Ainsi, lorsque le dioxyde de carbone est introduit en quantité suffisante pour contrôler la demande

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cationique, on observe que tant que les ions en solution n'ont pas réagi, le potentiel zêta mesuré évolue peu. Après que les colloïdes anioniques aient réagi, les adjuvants agissent sur la fibre : le potentiel zêta évolue alors.

Des essais réalisés ont ainsi montré, grâce au suivi de la demande cationique du circuit et du potentiel zêta, que l'addition de dioxyde de carbone au véhicule aqueux permettait une diminution rapide de la concentration en colloïdes anioniques responsables de la demande cationique du circuit. L'action du dioxyde de carbone sur les colloïdes anioniques permet ainsi une meilleure utilisation des adjuvants cationiques, lesquels forment l'essentiel des adjuvants utilisés. L'utilisation des adjuvants est donc optimisée, c'est notamment le cas de l'amidon cationique. Le rôle de l'amidon cationique est double : il diminue la demande cationique et améliore les propriétés physiques du papier. Le dioxyde de carbone ajouté en amont va renforcer l'efficacité de l'amidon à quantité égale, ou diminuer les besoins en amidon à propriétés du papier équivalentes, et dans ce cas diminuer les coûts.

Le dioxyde de carbone peut être introduit en différents points du circuit papetier, tout particulièrement lorsque des mélanges de pâtes sont réalisés.

C'est ainsi que de façon avantageuse, le (s) flux de pâte circulant dans le circuit de fabrication du produit papetier sont alimentés au moins en partie à partir de véhicules aqueux circulant dans les circuits fermés ou semi-ouverts faisant partie du circuit de fabrication du produit papetier et du dioxyde de carbone est introduit dans au moins un véhicule aqueux alimentant au moins un flux de pâte. Lorsque du dioxyde de carbone est introduit en plusieurs points, on observe en outre une plus grande stabilité de la demande cationique ainsi que du potentiel zêta, ce qui permet une meilleure maîtrise du procédé.

De préférence, le procédé comprend au moins une étape de dilution de la pâte à l'aide d'eau de dilution contenant des eaux blanches évacuées du matelas fibreux lors de l'étape de formation du produit papetier et du dioxyde de carbone est introduit dans l'eau de dilution en amont de l'étape de dilution.

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De façon avantageuse, des additifs chimiques sont ajoutés à la pâte dans le cuvier de mélange 2 en amont du circuit court, et du dioxyde de carbone est introduit dans au moins un flux de pâte alimentant le cuvier de mélange 2.

H est à noter qu'il n'est pas nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé que les étapes d'introduction de dioxyde de carbone et d'ajouts des additifs soient consécutives, ni même proches, ni que les véhicules aqueux mis en jeu lors des différentes étapes soient les mêmes. n suffit qu'une fraction du flux de pâte soit traité au dioxyde de carbone avant l'ajout des additifs, directement ou par l'intermédiaire d'eau de dilution pour que le procédé de l'invention s'applique.

De préférence, de la pâte issue de cassés entre dans la composition de la pâte à papier et du dioxyde de carbone est introduit dans le circuit des cassés.

De manière tout à fait préférentielle, du dioxyde de carbone est introduit dans l'eau de dilution en sortie du pulpeur à cassés 15 et avant raffinage.

De manière particulièrement avantageuse, on introduit au moins une partie du dioxyde de carbone dans l'eau de dilution servant à la dilution de la pâte dans le circuit court de l'installation papetière et/ou directement dans la pâte diluée en amont de la machine à papier. Ainsi la pâte entrant dans la machine est traitée, ainsi que les eaux blanches sortant de la machine et les flux de pâte dans lesquels elles seront réincorporées.

D est ainsi possible par une ou des introductions judicieuses de dioxyde de carbone dans le circuit court d'optimiser l'action des additifs qui sont ajoutés au flux de pâte dilué par les eaux blanches traitées, ou qui sont ajoutés ultérieurement sur la machine.

Avantageusement, au moins une partie du dioxyde de carbone est introduit dans un effluent à traiter de l'installation, préalablement au traitement, et en ce que, après traitement, l'effluent est réintroduit, au moins en partie, dans un circuit de l'installation de fabrication du produit papetier. Cette partie d'effluent traité réintroduite dans l'installation l'est généralement sous forme d'eau de dilution, mais il peut aussi s'agir de fibres récupérées lors du traitement de l'effluent et réincorporées dans un flux de pâte.

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Selon une variante particulièrement préférée de l'invention, le procédé est mis en oeuvre en asservissant l'introduction de dioxyde de carbone à la mesure de la valeur du potentiel zêta et/ou de la demande ionique. Cette mesure est préférentiellement réalisée en continu sur la pâte diluée.

Le dioxyde de carbone peut être introduit sous forme liquide. n peut être introduit sous forme gazeuse, notamment dans le cas d'une introduction de dioxyde de carbone dans le circuit court. n peut être introduit partiellement sous forme liquide, partiellement sous forme gazeuse.

La quantité de dioxyde de carbone introduite peut être de 0,5 à 15 kg de dioxyde de carbone par tonne de produit papetier, et de préférence de 0,5 à 3 kg de dioxyde de carbone par tonne de produit papetier.

De nombreux avantages sont liés à la mise en oeuvre du procédé de l'invention, ils découlent notamment de la diminution des quantités d'additifs devant être utilisés pour donner au papier les qualités requises pour son utilisation ; on notera ainsi que le procédé de l'invention parmi d'autres avantages permet de : - limiter l'encrassement des feutres et toiles - limiter le colmatage et l'entartrage des pompes à vide, échangeurs...

- diminuer la présence de dépôts divers dans le produit papetier, - augmenter le taux des charges fixées dans le papier, - diminuer la corrosion des outils de production, - diminuer le nombre de casses machine, - augmenter la productivité de la machine à papier, - diminuer la DCO (demande chimique en oxygène) du circuit.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre non limitatif, conjointement avec la figure 1.

La figure 1 reprend certaines opérations essentielles du processus de fabrication d'une feuille de papier.

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C'est ainsi que la pâte est raffinée dans le raffineur 1, introduite dans le cuvier de mélange 2 dans lequel sont aussi introduites en 3, différentes matières additionnelles dont des additifs cationiques ainsi que des cassés, s'il y a lieu.

La pâte issue du cuvier de mélange rejoint, via 4 le château de pâte 5 où elle est stockée avant d'être introduite dans le circuit court. Ce circuit court comprend classiquement, mais pas nécessairement, une étape d'épuration faisant appel à au moins un des dispositifs suivants ou à des dispositifs équivalents : - des dispositifs d'épuration cyclonique 6, généralement de type hydrocyclone, - des dispositifs 7 destinés à éliminer le gaz contenu dans la pâte diluée pour améliorer l'homogénéité de la pâte introduite dans la caisse de tête de la machine à papier, de façon à ne pas perturber la formation de la feuille.

- un dispositif 8 destiné à réaliser une étape d'épuration supplémentaire en vue d'éliminer les dernières particules. Ce dispositif est généralement désigné par"classeur".

Ces trois types de dispositif forment avec la canalisation 9 d'amenée des eaux blanches-élément constitutif du circuit secondaire, mais que l'on considère ici par extension comme appartenant au circuit court-les éléments du circuit court dans lequel la pâte préalablement préparée et éventuellement stockée dans le château de pâte se trouve à la fois épurée et diluée convenablement avant son introduction dans la machine à papier 10.

L'élément de tête de la machine à papier 11, appelé caisse de tête, délivre un jet de suspension fibreuse identique sur la largeur d'une toile. L'eau libre et les fibres sont alors mécaniquement séparées, la pâte est égouttée, la feuille de papier est alors formée par dépôt des fibres, constituant ainsi le matelas fibreux. L'eau libre, évacuée à travers la toile par gravité et éventuellement à l'aide de pompes à vide, forme les eaux blanches. Celles-ci sont utilisées notamment dans le circuit court, dans le circuit des cassés, mais sont aussi transportées via des canalisations non représentées du circuit secondaire vers d'autres circuits semiouverts de l'installation papetière.

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A la sortie de la caisse de tête, la feuille pénètre dans la section 12 de 1 1. la machine à papier, dite section des presses où elle se trouve essorée jusqu'à une siccité de l'ordre de 40 %. Elle quitte alors la section humide de la machine et pénètre dans la section de sécherie 13 de la machine à papier où l'eau restante est éliminée par évaporation. La feuille atteint à ce moment une siccité supérieure à
90 %, de préférence supérieure à 95%.

La surface de la feuille est alors traitée par lissage et calandrage. Puis, pour améliorer l'état de la surface de la feuille, on y dépose différents éléments, en particulier des pigments fins et des adhésifs contenus dans une composition dite sauce de couchage. Bien entendu, cette opération de couchage n'est effectuée que pour certaines applications du papier, par exemple pour la fabrication de papiers destinés à l'écriture ou l'impression. Elle n'est pas nécessairement réalisée sur la machine à papier elle-même ; elle peut l'être en dehors de la machine, après les opérations de lissage.

Lorsque des cassés sont récupérés, il peut être nécessaire de leur faire subir un traitement avant de les réincorporer dans le circuit papetier ; il peuvent ainsi être remis en pulpe dans un pulpeur 15, soumis à différentes opérations d'épurage, non représentées sur la figure, dilués par adjonction d'eaux blanches à différents stades du traitement avant d'être stockés puis réincorporés à la pâte dans le cuvier de mélange 2 notamment.

Les exemples de mise en oeuvre de l'invention qui suivent illustrent son intérêt ; ils ont été réalisés sur des installations industrielles.

Exemple 1 :
L'essai est mis en oeuvre sur de la pâte vierge blanchie, à fibres longues et courtes. Des charges constituées de carbonate de calcium naturel sont apportées dans le but d'augmenter la blancheur et l'opacité du papier.

L'introduction du dioxyde de carbone est réalisée dans le circuit des eaux blanches 9 du circuit court au niveau la pompe de reprise du cuvier de

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récupération des eaux blanches (non indexée sur la figure 1) ; la quantité de CO2 introduite est de 2,5 Kg par tonne de papier produit.

On a mesuré la demande cationique (mesure effectuée sur filtrat par appareil Mutek de type PCD ) en différents points sans ajout de dioxyde de carbone et avec ajout de dioxyde de carbone dans les conditions indiquées cidessus. Le résultat est exprimé en ml.

Les résultats obtenus sont repris dans le tableau ci-après.

Tableau 1

<tb>
<tb> Résultats <SEP> sans <SEP> C02 <SEP> Résultats <SEP> avec <SEP> Cor
<tb> Triturateur <SEP> (en <SEP> amont <SEP> Demande <SEP> cationique-8-9
<tb> du <SEP> process, <SEP> n'apparaît <SEP> (ml)
<tb> pas <SEP> sur <SEP> la <SEP> figure)
<tb> Cuvier <SEP> de <SEP> mélange <SEP> 2 <SEP> Demande <SEP> cationique-6-8
<tb> (ml)
<tb> Caisse <SEP> de <SEP> tête <SEP> (de <SEP> Demande <SEP> cationique-4-8
<tb> machine <SEP> à <SEP> papier) <SEP> (ml)
<tb>

On observe que lors de l'ajout de polymères fortement cationiques : en l'absence de dioxyde de carbone la demande cationique tend à évoluer, - lorsque du dioxyde de carbone est introduit dans le circuit court cette même demande reste stable. La demande ionique du milieu reste stable et n'est plus perturbée par l'ajout d'additifs. L'action de ces derniers s'est portée sur les

fibres et non sur les ions du circuit.

Exemple H :
L'essai qui suit correspond à de la pâte vierge composée d'un mélange de fibres courtes et de fibres longues en proportion de 50/50 à laquelle on incorpore des cassés de type REH (résistants à l'état humide). On injecte du dioxyde de carbone dans le flux de pâte des cassés avant le cuvier de mélange 2

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puis également au niveau de la pâte diluée en circuit court, avant la caisse de tête 11.

Le flux de cassés représente environ 20 % du flux total de pâte.

Les quantités de dioxyde de carbone sont respectivement de 5 et 3 kg par tonne de pâte sèche. Les additions de polymères cationiques de type agents REH et amidons se font dans le cuvier de mélange et au niveau de la pompe de mélange avant la caisse de tête.

On a mesuré : - la demande cationique (mesure effectuée sur filtrat par appareil PCD et résultat exprimé en ml) sans ajout de dioxyde de carbone et avec ajout de dioxyde de carbone dans les conditions indiquées ci-dessus.

- Le potentiel zêta de la fibre cellulosique (mesure effectuée par appareil de mesure de type zêtamètre et résultat exprimé en mv).

Les résultats obtenus sont repris dans le tableau 2 ci-après.

Tableau 2

<tb>
<tb> Paramètres <SEP> Résultats <SEP> sans <SEP> CO2 <SEP> Résultats <SEP> avec <SEP> CO2
<tb> Pulpeur <SEP> à <SEP> cassés <SEP> Potentiel <SEP> zêta <SEP> (mv) <SEP> +22-10
<tb> de <SEP> la <SEP> fibre
<tb> Demande <SEP> cationique-1 <SEP> +5
<tb> (ml)
<tb> cuvier <SEP> de <SEP> mélange <SEP> des <SEP> Potentiel <SEP> zêta <SEP> (mv) <SEP> +150 <SEP> +50
<tb> pâtes <SEP> de <SEP> la <SEP> fibre
<tb> Demande <SEP> cationique <SEP> +100 <SEP> +40
<tb> (ml) <SEP> du <SEP> filtrat
<tb> circuit <SEP> court <SEP> Potentiel <SEP> zêta <SEP> (mv) <SEP> +100 <SEP> +40
<tb> de <SEP> la <SEP> fibre
<tb> Demande <SEP> cationique <SEP> +50 <SEP> +38
<tb> (ml) <SEP> du <SEP> filtrat
<tb>

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On observe que l'ajout de dioxyde de carbone dans les différents flux limite les variations de la demande ionique. L'évolution du potentiel zêta est elle aussi moindre. Cette diminution des fluctuations est essentielle pour le papetier qui dispose ainsi d'un système plus fiable, ce qui lui permet de mieux doser les adjuvants tout en conservant la maîtrise de son procédé. D fait ainsi de réelles économies sur les adjuvants.

Le gain sur les adjuvants type amidon cationique, colorants, et agents de collages est de l'ordre de 15 à 20 % selon le type de pâte utilisée et le type de papier produit. La fixation des charges rajoutées à la pâte cellulosique est améliorée de 5 %.

On observe en outre une meilleure tenue de couleur du papier. En effet, lorsque le potentiel zêta est positif, la fixation des pigments est moins efficace ; l'introduction du dioxyde de carbone modérant le potentiel zêta, les pigments se fixent mieux.

La diminution de la fréquence des casses de la feuille de papier sur la machine conduit à une diminution des arrêts de la machine de l'ordre de 25%, donc à une amélioration sensible de la productivité de la machine à papier.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un produit papetier à partir de pâte à papier contenant des fibres cellulosiques dispersées dans un milieu aqueux, procédé comprenant : au moins une étape d'ajout d'additifs chimiques, - une étape de formation du produit papetier à partir de la pâte par séparation mécanique des fibres et du milieu aqueux pour former un matelas fibreux, et, - au moins une étape d'introduction de dioxyde de carbone dans la pâte à papier, caractérisé en ce que du dioxyde de carbone est introduit en au moins un point dans la pâte en amont d'au moins une étape d'ajout d'additifs chimiques de manière à contrôler la demande ionique du milieu aqueux en aval du point d'introduction du dioxyde de carbone.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'introduction de dioxyde de carbone en amont d'une étape d'ajout d'additifs chimique permet en outre de stabiliser le potentiel zêta des fibres au niveau de l'étape d'ajout des additifs chimiques.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le (s) flux de pâte (s) circulant dans le circuit de fabrication du produit papetier sont alimenté (s) au moins en partie à partir de véhicules aqueux circulant dans les circuits fermés ou semi-ouverts faisant partie du circuit de fabrication du produit papetier et en ce que du dioxyde de carbone est introduit dans au moins un véhicule aqueux alimentant au moins un flux de pâte.

4. Procédé selon une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de dilution de la pâte à l'aide d'eau de dilution contenant des eaux blanches évacuées du matelas fibreux lors de l'étape de formation du produit papetier et en ce que du dioxyde de carbone est introduit dans l'eau de dilution en amont de l'étape de dilution.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que des additifs chimiques sont ajoutés dans le cuvier de mélange (2) en amont du circuit court et en ce que du dioxyde de carbone est introduit dans au moins un flux de pâte alimentant le cuvier de mélange (2).

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6. Procédé selon l'une des revendications à 5 caractérisé en ce que de la pâte issue de cassés entre dans la composition de la pâte à papier et en ce que du dioxyde de carbone est introduit dans le circuit des cassés.

7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que du dioxyde de carbone est introduit dans l'eau de dilution après le pulpeur à cassés (15) et avant raffinage.

8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que au moins une partie du dioxyde de carbone est introduite dans l'eau de dilution servant à la dilution de la pâte du circuit court de l'installation papetière et/ou directement dans la pâte diluée en amont de la machine à papier.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que au moins une partie du dioxyde de carbone est introduite dans un effluent à traiter de l'installation, préalablement au traitement, et en ce que, après traitement, l'effluent est réintroduit, au moins en partie dans un circuit de l'installation de fabrication du produit papetier.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le procédé est mis en oeuvre en asservissant l'introduction du dioxyde de carbone à la mesure de la valeur du potentiel zêta et/ou de la demande ionique.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le dioxyde de carbone est introduit sous forme liquide.

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le dioxyde de carbone est introduit sous forme gazeuse.

13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le dioxyde de carbone est introduit partiellement sous forme liquide et partiellement sous forme gazeuse.

14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que l'on introduit de 0,5 à 15 kg de dioxyde de carbone par tonne de produit papetier, et de préférence de 0,5 à 3 kg de dioxyde de carbone par tonne de produit papetier.