PT96951B

PT96951B - Processo para a preparacao de pastas de rendimento elevado branqueadas

Info

Publication number: PT96951B
Application number: PT96951A
Authority: PT
Inventors: Michel Devic
Original assignee: Atochem
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1991-03-06
Publication date: 1998-10-30
Also published as: DE69111098T2; CA2037678A1; AU641478B2; NO910865D0; NO178899B; NO910865L; ATE125013T1; PT96951A; US5143581A; EP0446110A1; JPH0660474B2; FI98840B; FI911118A; EP0446110B1; DE69111098D1; CA2037678C; JPH04214491A; NO178899C; FR2659363B1; FI911118A0

Description

PROCESSO PARA A PREPARAÇAO DE PASTAS DE RENDIMENTO ELEVADO

BRANQUEADAS

A presente invenção diz respeito a um processo para a preparação de pastas de rendimento elevado branqueadas.

As pastas de rendimento elevado são preparadas submetendo o material lignocelulósico inicial, tal como a madeira sob a forma de aparas, a uma acção de tipo mecânica, comb_i nada ou não com acções de tipo químico e térmico.

As pastas de rendimento elevado apresentam um grande interesse para a indústria porque constituem um compromisso válido entre as pastas mecânicas e as pastas químicas propriamente ditas.

Por rendimento elevado entende-se um rendimento, pe_ so de.pasta no estado seco referido ao peso de matéria inicial no estado seco, garalmente igual a pelo menos 85% e muitas vezes mesmo a 90%.

branqueamento das pastas de rendimento elevado, re querido pela qualidade pretendida neste domínio no papel e pro dutos similares, é conseguido com o auxilio de peróxido de hidrogénio em meio alcalino. Este branqueamento constitui ainda um problema tanto técnico como económico.

Com efeito, para reduzir a perda de eficácia do peró_ xido de hidrogénio devida à sua instabilidade em meio alcalino utiliza-se silicato de sódio em quantidade tal que origina inconvenientes múltiplos e graves no decurso da fabricação da pasta e da fabricação do papel, como, por exemplo, a formação de depósitos sólidos nos equipamentos e na fibra lignoceluló-

sica, ou a produção de um papel de toque áspero. Sobre este assunto,consultar, por exemplo, C.W. KUTNEY, Pulp & Paper Canada, Q6_ (12) (1985) 182-189.

Além disso, a quantidade de lilicato de sódio não pode ser reduzida sem afectar o resultado do branqueamento de maneira inaceitável.

Para que este resultado seja suficientemente aceitável pode ainda submeter-se o material a branquear, por exein pio a dois passos de branqueamento por peráxido de hidrógenio em vez de um passo, substituindo o silicato por um agente de eficácia análoga, tal como o ácido dietilenotriaminopentametilenofosfónico (DTMPA) cuja equivalência com o silicato de sódio se verifica apenas em casos particulares, de acordo com Robert W. Allison, Appita, Vol. 36, NSS^Março de 1983, 362-370. Estas soluções nem sempre são satisfatórias sob o ponto de vista económico.

processo de acordo com a presente invenção permite utilizar apenas um passo de branqueamento com o auxilio de peróxido de hidrogénio em meio alcalino, eliminar os inconvenientes devidos ao silicato de sódio, não agravar a economia da operação, proporcionando simultaneamente à pasta branqueada um grau de brancura e qualidades mecânicas elevadas.

A presente invenção consiste num processo para a pre^ paração de pastas de rendimento elevado branqueadas com o auxílio de peróxido de hidrogénio em meio alcalino que consiste em submeter a pasta a branquear sucessivamente a:

- um pré-tratamento com o auxílio de um agente sequestrante de iões metálicos, seguido de uma lavagem:

- um tratamento com sulfito e um agente redutor mais

electronegativo do que o ião sulfito, que actuam conjuntamente e num meio com um pH inicial compreendido entre 7 e 12,5, seguido de uma lavagem para eliminar os iões sulfito e o ageri te redutor:

- um tratamento de branqueamento com o auxílio de peróxido de hidrogénio em meio alcalino, na presença de uma quantidade de silicato compreendida entre 0 e 1%.

Na definição do processo da presente invenção apresentada antes, bem como em tudo o que se segue, a quantidade de um composto é, salvo precisão ou evidência, expressa em % em peso em relação ao peso de pasta no estado seco.

Na definição do processo da presente invenção apresentada antes, bem como na descrição que se segue, entende-se:

- por pastas: as pastas tal como definidas no início deste texto e também o material lignocelulósico sob a forma de pedaços de madeira. Para realizar na totalidade ou em parte o processo da presente invenção a partir de qualquer pasta, tal como aqui se considera, pode utilizar-se uma máquina de tipo impregnador mecânico, tal como a descrita, por exemplo, na patente de invenção francesa n^a 2319737, no certificado de adição francês a esta patente de invenção n^a 2436844, nas patentes de invenção francesas n^a 2418295 e 2451963, ou do tipo

Impressafiner^ descrito, por exemplo, em Pulp & Paper Manufacture, vol. 2, Mechanical pulpinq, 3^§ edição, páginas 98 e 99. Além disso, o processo da presente invenção pode ser realizado em qualquer equipamento que associe aparelhagens conhecidas na indústria papeleira para efectuar as operações de pré-tratamento, lavagem, de tratamento de branqueamento, tais como, entre outros, malaxadores, filtros, prensas, torres de branqua mento .

- por pré-tratamento da pasta por meio de um agente sequestrante de iões metálicos: a operação que consiste em submeter a referida pasta à acção de um composto como, por exemplo, o tripolifosfato de sódio, o tetrapirofosfato de sódio, os sais de sódio dos ácidos acético, nitrilotriacético, etilenodiaminotetraacético, dietilenotriaminopentaacético (DTPA) agente seguestrante é utilizado em uma quantidade compreendida entre cerca de 0,1% e 1%.

pré-tratamento pelo agente sequestrante é normalmente realizado a uma temperatura compreendida entre cerca de 20° e 100°C, de preferência entre 50° e 95°C, para evitar trabalhar sob pressão. A consistência, teor da pasta em matéria lignocelulósica no estado seco, pode ser escolhida entre limites afastados, por exemplo entre cerca de 5 e 50%.

- por lavagem: a operação que permite eliminar da pasta, de modo mais ou menos completo, a fase liquida nela pre^ sente, por exemplo mediante concentração da pasta por prensagem num filtro, ou por meio de uma sequência repetida ou não, de diluição da pasta normalmente com água seguida de concentração da pasta, por exemplo, por prensagem num filtro; a eficiência da lavagem traduz-se pelo grau de eliminação, expresso em percentagem, da fase líquida presente antes da lavagem.

A lavagem que se segue ao pré-tratamento por um agejn te sequestrante, tal como a lavagem para eliminar os iões sulfito e o agente redutor, são normalmente realizadas por meio de uma sequência de diluição-concentração, a uma temperatura geralmente compreendida entre cerca de 20 e 90 C, de preferência entre 20° e 60°C por razões económicas. A eficiência destas la-

vagens é de preferência superior a 90%.

- por sulfito: o sulfito de sódio, NA₂SO₃, ou o hi drogenossulfito de sódio, NaHSOg, ou mais geralmente uma mistura de dióxido de enxofre S0₂ e de hidróxido de sódio; a quan tidade de sulfito utilizada é habitualmente utilizada nos processos que não estão de acordo com a presente invenção mas que são conhecidos como satisfatórios para a preparação de pastas químico-termomecanicas (pastas CTMP), estando esta quantidade, expressa em S0₂, compreendida portanto na maior parte dos casos entre cerca de 0,5% e 67».

- por agente redutor mais electronegativo do que o ião sulfito SOgH: um composto, designado no texto que se segue por agente redutor, escolhido normalmente entre o dióxido de tioureia ou ácido formamidinossulfínico, o boro-hidreto de sódio, o hidrossulfito de sódio ou ditionito de sódio.

A quantidade de agente redutor utilizada pode variar em função da sua natureza. Está geralmente compreendida entre 0,1 e 5% no caso do dióxido de tioureia ou do ditionito. 0 boro-hidreto de sódio é utilizado em uma quantidade de cerca de 0,01% a 0,5%. Este redutor é facilmente utilizado sob a forma de uma solução aquosa como, por exemplo, a solução que contém 12% em peso de boro-hidreto de sódio comercializada sob o nome de BOROL^^pela sociedade VENTRON Corporation.

A acção conjunta do sulfito e do agente redutor na pasta, estando o sulfito e o agente redutor conjuntamente presentes em contacto com a pasta, exerce-se a uma temperatura com preendida entre cerca de 20° e 200°C. Esta temperatura estã de preferencia compreendida entre 60° e 140°C. Quando a temperatura é maior ou igual a 100°C, a acção conjunta do sulfito e do

agente redutor exerce-se sob pressão de vapor de água saturado .

Por vezes, pode haver vantagem em utilizar um agente sequestrante, com a mesma natureza e quantidade do pré-tratamento, juntamente com o sulfito e o agente redutor.

A consistência durante a acção conjunta do sulfito e do agente redutor está comprendida normalmente entre cerca de 5% e 50%, de acordo com o modo de realização da operação e geralmente entre 10% e 30%. A duração da operação depende dos outros parâmetros de trabalho, incluindo o tipo de equipamento utilizado. Não excede normalmente 1 hora e está geralmente com preendida entre algumas dezenas de segundos e 30 minutos. Uma duração muito curta corresponde à realização da operação numa máquina de tratamento de pedaços de madeira a que se fez referência anteriormente.

- por tratamento de branqueamento com auxílio de pe_ róxido de hidrogénio em meio alcalino: a operação realizada uti_ lizando uma quantidade de peróxido de hidrogénio compreendida entre cerca de 0,5% e 10%, de preferência entre 2% e 6%, na pre_ sença de cerca de 0% a 1% e de preferência menos de 1% de silicato, a um pH compreendido entre cerca de 9 e 11, a uma temperatura compreendida entre 40° e 100°C, durante cerca de meia hora a 6 horas, com uma consistência compreendida entre 10% e 30%. A solução de branqueamento pode conter aditivos, tais como, essencialmente, um ou mais agentes sequestrantes tais como, por exemplo, os ácidos dietilenotriaminopentaacético e etilenodiami natetraacético sob a forma de sais de sódio, em uma quantidade geralmente compreendida entre.cerca de 0,1% e 1%.

A quantidade de hidróxido de sódio presente com o pe-7

róxido de hidrogénio no tratamento de branqueamento está geral^ mente compreendida entre 1% e 6% e mais frequentemente entre 2% e 3%. A quantidade óptima depende essencialmente da natureza da madeira.

- por silicato: uma solução aquosa de silicato de só^ dio de densidade igual a 1,33.

Os exemplos seguintes, apresentados a título indicativo mas não limitativo, ilustram a invenção. Os exemplos são apresentados a título de comparação do processo da invenção com os processos já conhecidos.

Em todos os exemplos:

- a pasta de rendimento elevado branqueada com o auxilio de peróxido de hidrogénio foi obtida submetendo ao proces^ so da invenção ou a um processo conhecido, a mesma pasta mecânica de moagem; Esta pasta de origem contém em mistura madeira de resinosas e madeira de folhosas numa proporção de 75/25 e o seu grau de brancura, medido por refractometria a 457 nm de acor do com a norma ISO, é igual a 60,6° ISO.

- as quantidades de matéria são expressas, como antes, salvo precisão ou evidência, em percentagem em peso em relação ao peso de pasta no estado seco.

- o DTPA é utilizado sob a forma de sal de sódio em

Solução aquosa a 40% em peso e a quantidade indicada é a desta solução,

- o boro-hidreto de sódio é aplicado sob a forma de ΒΟΡΟΙλ^ é a quantidade indicada é a desta apresentação,

- o silicato de sódio é utilizado como se referiu sob a forma de uma solução aquosa de silicato de sódio de densidade 1,33 e a quantidade indicada é a desta solução.

-8c

- o magnésio é utilizado sob a forma de sulfato de magnésio e a sua quantidade é expressa em Mg,

- o peróxido de hidrogénio é considerado a 100%, como anteriormente,

- a eficiência das lavagens após o pré-tratamento por um agente sequestrante e após a acção do sulfito com o agente redutor é superior a 90%,

- a quantidade de hidróxido de sódio presente no tratamento de branqueamento por peróxido de hidrogénio em meio alcalino é tal que, tomando em consideração os restantes parâmetros, conduz ao grau de brancura mais elevado,

- o grau de brancura é medido na pasta branqueada levada a pH 6 com o auxilio de S0₂, por refractometria a 457 nm de acordo com a norma ISO e exprime-se em graus ISO (°1SO).

Exemplo 1

A pasta de origem é submetida primeiro a um tratamento com o auxílio de 0,5% de DTPA durante 15 minutos à temperatura de 90°C, a uma consistência igual a 10%, e depois lavada e em seguida submetida à acção conjunta de 5% de Na^SO^ e 1% de BOROL® durante 30 minutos à temperatura de 90°C a uma con sistência igual a 20%.

A pasta obtida após esta sequência de operações de pré-tratamento com o auxílio do agente sequestrante de iões ne tálicos, de lavagem e de tratamento com o ião sulfito juntameni te com o agente redutor, é lavada e finalmente submetida a um tratamento de branqueamento com o auxílio de peróxido de hidrogénio em meio alcalino durante 5 horas à temperatura de 60°C, a uma consistência igual a 20% com 4% de 4% de NaOH, 0,5% de DTPA, na ausência portanto de silicato.

-9ς

A pasta branqueada assim obtida tem um grau de brarj cura igual a 83,9° ISO.

Exemplo 2

Repete-se o procedimento do exemplo 1 com a difererj ça de se efectuar o tratamento de branqueamento com o auxílio de peróxido de hidrogénio em meio alcalino, na presença de 1% de silicato.

A pasta branqueada obtida tem um grau de brancura igual a 84,7° ISO.

Exemplos 3 e 4 (comparativos)

Repete-se o procedimento do exemplo 1 com a difererj ça de se realizar o tratamento de branqueamento com o auxílio de peróxido de hidrogénio em meio alcalino, na presença de 2% de silicato no exemplo 3 e de 4% de silicato no exemplo 4.

Verifica-se que a pasta branqueada obtida nestes dois ensaios tem um grau de brancura igual a 84,9° ISO e é portanto praticamente igual ao do exemplo 2.

Exemplo 5, 6, 7, 8 (comparativos)

Repete-se o procedimento do exemplo 1 suprimindo o tratamento da pasta com sulfito e agente redutor em conjunto e mantendo apenas o pré-tratamento do agente sequestrante, a lavagem após o referido pré-tratamento e o tratamento de branqueja mento com peróxido de hidrogénio em meio alcalino.

Neste óltimo tratamento, o silicato está ausente no exemplo 5 e existe em uma quantidade de l?ó no exemplo 6, 2% no exemplo 7, 4% no exemplo 8.

A pasta tem um grau de brancura igual, para o exemplo 5 a 76° ISO, para o exemplo 6 a 78,2° ISO, para o exemplo 7 a 80,5° ISO, para o exemplo 8 a 82,5° ISO.

Exemplo 9 (comparativo)

Após o pré-tratamento com o agente sequestrante e a lavagem que se lhe segue realizados de acordo com o exemplo 1, submete-se a pasta lavada a um primeiro tratamento de branquea_ mento com peróxido de hidrogénio em meio alcalino, na ausência de silicato, à temperatura de 60°C e a uma consistência de 20% como no exemplo 1, mas durante 1,5 horas com 1,44% de e

1,5% de NaOH seguido de uma lavagem e, finalmente, de um segura do tratamento de branqueamento com H₂0₂ em meio alcalino nas mesmas condições de temperatura e de consistência que no primeiro mas com 2,56% de H₂0₂, 3,1% de NaOH e 0,05% de Mg.

A pasta branqueada obtida tem um grau de brancura igual a 82,5° ISO.

Os exemplos anteriores realçam a vantagem do processo de acordo com a presente invenção em relação a um tratamento de branqueamento ónico pelo peróxido de hidrogénio em meio alcalino realizado com uma quantidade de silicato correspondente ao teor óptimo de silicato (4%), e em relação a dois tratamentos sucessivos de branqueamento com peróxido de hidrogénio em meio alcalino em silicato.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1.- Processo para a preparação de pastas de rendimento elevado branqueadas com o auxilio de peróxido de hidrogénio em meio alcalino, caracterizado pelo facto de se submeter a pasta a branquear, sucessivamente, a:

- um pré-tratamento com o auxílio de um agente sequestrante de iões metálicos, seguido de uma lavagem;

- um tratamento com sulfito e um redutor mais electrone gativo do que o ião sulfito, que actuam conjuntamente e num meio com um pH inicial compreendido entre 7 e 12,5, seguido de uma la vagem para eliminar os iões sulfito e o agente redutor;

- um tratamento de branqueamento com o auxílio de perõxido de hidrogénio em meio alcalino, na presença de uma quan ti. dade de silicato compreendida entre 0% e 1%.

.-122.Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado pelo facto de se escolher o agente sequestrante entre tripolifosfato de sódio, tetrapirofosfato de sódio, sais de sódio dos ãcidos acético, nitrilotriacético, etilenodiaminotetracético, dietilenotriaminopentacético.
3. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracte rizado pelo facto de se realizar o pré-tratamento a uma tempera tura compreendida entre 20° e 100°C, a uma consistência compreendida entre 5% e 50%, com o auxílio de uma quantidade de agente sequestrante compreendida entre 0,1% e 1%.
4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de o sulfito e o agente redutor mais electronegativo do que o ião sulfito actuarem conjuntamente a uma temperatura compreendida entre 20° e 200°C.
5. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracte rizado pelo facto de o sulfito e o agente redutor actuarem conjuntamente a uma temperatura compreendida entre 60° e 140°C.
6. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de se utilizar uma quantidade de sulfito, expressa em dióxido de enxofre SC^, compreen dida entre 0,5% e 6%.

13.%
7.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de se escolher o agente redutor mais electronegativo do que o ião sulfito entre dióxido de tioureia, hidroçenossulfito de sódio e boro-hidreto de sódio.
8. - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracte rizado pelo facto de se utilizar uma quantidade de dióxido de tioureia ou de hidroçenossulfito, em relação ã quantidade de sulfito, compreendida entre 0,1% e 5%.
9. - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracte rizado pelo facto de se utilizar uma quantidade de boro-hidreto de sódio, em rela.ção ao sulfito, compreendida entre 0,01% e 0,51.
10. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindi cações 1 a 9, caracterizado pelo facto de se efectuar o branquea mento com peróxido de hidrogénio em meio alcalino com uma quantidade do referido peróxido compreendida entre 0,5% e 10%, a pH compreendido entre 9 e 11, a uma temperatura compreendida entre 40° e 100°C, a uma consistência compreendida entre 10% e 30%.
11·- Processo de acordo com uma qualquer das reivindi cações 1 a 10, caracterizado pelo facto de se utilizar uma quan tidade de silicato inferior a 1%.