WO1992015752A1 - Procede pour le blanchiment d'une pate a papier chimique et application de ce procede au blanchiment d'une pate kraft - Google Patents

Procede pour le blanchiment d'une pate a papier chimique et application de ce procede au blanchiment d'une pate kraft Download PDF

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WO1992015752A1
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bleaching
acid
pulp
treatment
chlorine
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PCT/EP1992/000469
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Nicholas Troughton
Marc Hoyos
Marcel Robberechts
Gilbert Vrambout
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Interox International S.A.
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
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    • D21C9/16—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds
    • D21C9/166—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds with peracids
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21C9/16—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds
    • D21C9/163—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds with peroxides

Definitions

  • the invention relates to a process for bleaching cellulosic paper pulps belonging to the chemical pulp category.
  • the first step of a conventional chemical pulp bleaching sequence aims to complete the delignification of the unbleached pulp as it occurs after the cooking operation.
  • This first significant step is traditionally carried out by treating the unbleached pulp with chlorine in an acid medium or by a chlorine-chlorine dioxide association, in mixture or in sequence, so as to react with the residual lignin of the pulp and give rise to chloro-lignins which can be extracted from the pulp by solubilization of these chlorolignins in an alkaline medium in a subsequent treatment step.
  • the invention remedies these drawbacks of known methods by providing a new method for delignification and / or bleaching of chemical paper pulps which makes it possible to achieve high levels of whiteness without degrading the cellulose too much.
  • the invention relates to a process for bleaching a chemical paper pulp which does not include a preliminary delignification step with chlorine in an acid medium or by the combination of chlorine and chlorine dioxide in an acid medium.
  • the dough is subjected to a treatment in two successive stages comprising, in order: treatment with peroxymonosulfuric acid and treatment with alkaline hydrogen peroxide, the step with peroxymonosulfuric acid being carried out at a temperature included between 75 and 100 ° C, for a period of between 70 and 150 minutes and at a paste consistency of between 12 and 25% of dry matter.
  • chemical paper pulp the pulps having undergone a delignifying treatment in the presence of chemical reagents such as sodium sulfide in alkaline medium (kraft or sulfate cooking), sulfur dioxide or a salt metal of sulfurous acid in an acid medium (cooking with sulfite).
  • chemical reagents such as sodium sulfide in alkaline medium (kraft or sulfate cooking), sulfur dioxide or a salt metal of sulfurous acid in an acid medium (cooking with sulfite).
  • Semi-chemical pastes such as those where cooking has been carried out using a sulfurous acid salt in a neutral medium (cooking with neutral sulfite also called NSSC cooking) can also be bleached by the process according to the invention.
  • a preliminary stage of delignification by the association of chlorine and chlorine dioxide in an acid medium relates to a delignifying treatment by a mixture of an aqueous solution of chlorine gas and an aqueous solution of chlorine dioxide at a pH below 4 or even to a sequential treatment with an aqueous solution of chlorine and then with an aqueous solution of chlorine dioxide or with the same reagents applied in reverse order, the pH being in each case less than 4.
  • the first stage of treatment of the pulp paper according to the invention consists of a treatment with peroxymono ⁇ sulfuric acid.
  • peroxymonosulfuric acid also called Caro acid
  • inorganic acid corresponding to the formula H2SO5 or one of its alkali, alkaline-earth or ammonium salts, or a mixture of several of these salts or peroxymonosulfuric acid with one or more of these salts.
  • the peroxymonosulfuric acid or the salts used may, in an advantageous variant of the process according to the invention, have been prepared immediately before their use by reaction of a concentrated aqueous solution of sulfuric acid or its salts with an aqueous solution concentrate of a peroxidized compound, for example, hydrogen peroxide.
  • concentration solutions is intended to denote solutions of H2SO4 of concentration greater than 10 moles per liter and of I_2 ⁇ 2 of concentration greater than 20% by weight.
  • the first step of the process according to the invention can be carried out in the presence of a stabilizing agent.
  • the known stabilizers of peroxygenated products are very suitable.
  • Such stabilizers are the alkaline earth metal salts, in particular the soluble magnesium salts, the soluble inorganic phosphates and polyphosphates such as the pyrophosphates and the etaphosphates of alkali metals, the organic polycarboxylates such as the tartaric, citric acids, gluconic, diethylenetriaminepentaacetic, cyclohexanedia inetetraacetic and their soluble salts, poly- ⁇ -hydroxyaerylic acids and their soluble salts and organic polyphosphonates such as ethylenediamine-tetramethylenephosphonic acid, diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid), cycloethylenethephosphonic acid).
  • the organic polycarboxylates such as the tartaric, citric acids, gluconic, diethylenetriaminepentaacetic, cyclohexanedia inetetraacetic and their soluble salts
  • organic polyphosphonates such as ethylenediamine-tetram
  • organic polycarboxylates or polyphosphonates give good results, in particular when they are combined with a soluble salt of magnesium.
  • a soluble magnesium salt such as MgS ⁇ and diethylenetriamine-pentaacetic acid (DTPA) is preferred at respective concentrations of 0.02 to 0.2 g MgS ⁇ 4 / 100 g of dry paste and 0 0.05 to 0.3 g DTPA / 100 g dry dough.
  • the step for treating paper pulp with peroxymonosulfuric acid is generally carried out under atmospheric pressure conditions and at a temperature sufficient to ensure efficient consumption of peroxymonosulfuric acid and, at the same time, not too high for not to degrade the cellulose and not to burden the energy cost of the heating means used in said step.
  • the temperature range between 85 and 95 ⁇ C is preferred. The best results have been obtained at 90 ° C.
  • the duration of the treatment step with peroxymono ⁇ sulfuric acid must be sufficient to ensure a complete reaction. Although longer durations have no influence on the degree of delignification of the dough as well as on its intrinsic resistance qualities, it is not advisable to extend the reaction time beyond that necessary for the completion of the reaction so as to limit the investment costs and the energy costs of heating the dough.
  • the duration of the reaction is linked to those of the chosen temperature, the highest temperatures allowing the lowest durations. Times between 85 and 130 minutes are preferred and are generally sufficient. The durations of 90 and 120 minutes have given excellent results.
  • the step of treatment with peroxymonosulfuric acid is carried out at a paste consistency of between 12 and 25% of dry matter. It is advantageous that this consistency is between 14 and 20% of dry matter. The consistency of 15% dry matter has given excellent results.
  • the second stage of treatment of the process according to the invention consists of a stage with alkaline hydrogen peroxide.
  • This step is carried out in a similar manner to a traditional alkaline extraction step in which an aqueous solution of hydrogen peroxide is added to the alkaline reagent.
  • the quantities of hydrogen peroxide to be used at this stage depend on the residual lignin content present in the pulp as well as on the nature of the wood used to manufacture it. As a general rule, these amounts will be between 0.3 and 3.0 g H2O2 IOO g of dry paste and, preferably, between 0.5 and 2.0 g H2O2 IOO g of dry paste.
  • the nature of the alkali used must be such that it exhibits good efficacy at the same time as good solubility.
  • alkali sodium hydroxide in aqueous solution.
  • the alkali content must be adjusted to ensure complete consumption of peroxide at the end of the reaction.
  • Alkali contents between 1 and 3 g alkali expressed as NaOH per 100 g of dry paste are very suitable.
  • Amounts of H2O2 of 1 g H2O2 / 100 g of dry paste and NaOH of 2 g NaOH / 100 g of dry paste have given excellent results.
  • steps are the following: chlorine dioxide, sodium hypochlorite, extractions with caustic soda in the presence or not of hydrogen peroxide. It is possible, for example, to follow the third step of the method according to the invention by the sequence of the two additional steps of chlorine dioxide - alkaline hydrogen peroxide. The addition of a sixth step in which chlorine dioxide is used makes it possible to easily reach the whiteness of 90 ° ISO.
  • Another variant of the process according to the invention consists in preceding the first step of treatment of the chemical paper pulp with a treatment with oxygen.
  • This oxygen treatment is carried out by bringing the unbleached pulp into contact with gaseous oxygen under a pressure of between 20 and 1000 kPa in the presence of an alkaline compound in an amount such as the weight of alkaline compound relative to by weight of dry pulp is between 0.5 and 4.0 X.
  • the temperature of the first step must be adjusted in the range between 70 and 130 ⁇ C and, preferably between 80 and 120 ° C.
  • the duration of the oxygen treatment must be sufficient for the reaction of the oxygen with the lignin contained in the paste to be complete. However, it cannot exceed this reaction time too strongly, otherwise it will cause damage to the structure of the cellulose chains in the pulp.
  • the method according to the invention finds an application for the bleaching of chemical pulps of the kraft or sulphite type, or of high quality semi-chemical, especially those which are intended for food packaging. It is equally suitable for pasta from softwood or hardwood.
  • a sample of chemical pulp from pine having undergone kraft baking (initial whiteness 29.3 ° ISO measured according to standard ISO 2470, kappa index 27.6 measured according to standard SCAN Cl: 59 and degree of polymerization of cellulose 1350 measured according to SCAN 15:62) was mixed with 1.4 X by weight of H2SO4 relative to the dry paste and was placed in a polyethylene bag. Demineralized water was then introduced into the sachet to bring the consistency of the dough to 15% of dry matter, then the sa ⁇ chet was kneaded and carefully closed. This was then placed in a thermostatic water bath at 90 ° C and the reaction was allowed to proceed for 90 minutes. At the end of this first processing step, the pH of the paste was 2.2.
  • the sachet was removed from the thermostat, then it was opened and the dough was washed in a volume of demineralized water corresponding to 40 times its dry weight.
  • the dough was then filtered through a buchner filter, then placed in a polyethylene bag and mixed with 1.0 X by weight of hydrogen peroxide and 2.7 X by weight of NaOH compared to dry dough and demineralized water in a quantity adjusted to bring its consistency to 15% dry matter.
  • the polyethylene bag containing the sample and the reagents was then immersed, after having carefully kneaded, in a bath of thermostatic water at 90 ° C.
  • the paste was washed in a volume of demineralized water corresponding to 40 times its dry weight and filtered through a buchner filter.
  • the whiteness of the treated pulp was then determined by conforming to the procedure described in standard ISO 2470 and the kappa index (residual lignin content) in accordance with the SCAN Cl standard: 59.
  • the measurement results were 42.9 ° ISO for whiteness and 14.4 ° for the kappa index.
  • step D- ⁇ amount of CIO2: 4 X by weight relative to the dry paste consistency: 12% of dry matter duration: 150 minutes temperature: 70 ⁇ C
  • step P2 amount of H2O2: 0.15 X by weight relative to the dry paste amount of NaOH: 0.5 X by weight relative to the dry paste consistency: 12% of dry matter duration: 120 minutes temperature: 70 ° C.
  • step D2 amount of CIO2: 1 X by weight relative to the dry paste consistency: 12 X dry matter duration: 120 minutes temperature: 70 ° C.
  • step D ⁇ whiteness: 52.9 ° ISO b
  • step P2 whiteness: 64.1 ° ISO c
  • step D2 whiteness : 79.8 ° ISO kappa index: 1.6 degree of cellulose polymerization: 1020
  • Example 2R (not in accordance with the invention) Example 1R was reproduced by adding hydrogen peroxide in the first acid step at a rate of 0.15 X relative to the dry paste, all the other conditions remaining equal. The results were as follows: a) after step P j : whiteness: 44.2 ° ISO kappa index: 13.3 b) after step Dj: whiteness: 59.6 ° ISO c) after step P2: whiteness: ISO 66.4 ° d) after step D2: whiteness: ISO 82.0 ° kappa index: 1.4 degree of cellulose polymerization: 860
  • Example 1R was reproduced by replacing the first sulfuric acid step with a step with peroxymonosulfuric acid where 0.5 X by weight of Caro acid was used relative to the dry paste, all other conditions remaining equal.
  • Example 4 the following products were also added in the first step to peroxymonosulfuric acid, as stabilizers 0.2 X by weight of diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and 0.1 X by weight of MgS0 compared to the dry paste.
  • DTPA diethylenetriaminepentaacetic acid
  • the same sample of pine kraft pulp was mixed with 3.0 X by weight of NaOH and 0.1 X by weight of HgS ⁇ relative to the dry pulp and was placed in an autoclave equipped with a stirring system mechanical. Demineralized water was then introduced into the autoclave to bring the consistency of the dough to 15% dry matter and oxygen gas under a pressure of 600 kPa. The temperature was brought to 110 ° C and allowed to react with stirring for 60 minutes. After reaction, the autoclave was opened and the paste was washed in a volume of demineralized water corresponding to 40 times its dry weight.
  • the dough was then filtered on a buchner filter, then it was subjected to bleaching according to the sequence Ca P- D ⁇ P2 D2 under conditions identical to those of Example 4 except the amount of CIO2 in step Dj which has been reduced to 3.0 g CIO2 / IOO g of dry paste.

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Abstract

Procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique ne comportant pas d'étape préliminaire de délignification par le chlore en milieu acide ou par l'association de chlore et de dioxyde de chlore en milieu acide, selon lequel on soumet la pâte à un traitement en deux étapes successives comprenant, dans l'ordre: traitement par l'acide peroxymonosulfurique et traitement par le peroxyde d'hydrogène alcalin.

Description

Procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique et application de ce procédé au blanchiment d'une pâte kraft.
L'invention concerne un procédé pour le blanchiment de pâtes à papier cellulosiques appartenant à la catégorie des pâtes chimiques.
Il est connu de traiter les pâtes à papier chimiques écrues obtenues par cuisson de matières lignocellulosiques au moyen d'une séquence d'étapes de traitement délignifiant et/ou blanchissant impliquant la mise en oeuvre de produits chimiques oxydants. La première étape d'une séquence classique de blanchiment de pâte chimique a pour objectif de parfaire la délignification de la pâte écrue telle qu'elle se présente après l'opération de cuisson. Cette première étape délignifiante est traditionnellement réalisée en traitant la pâte écrue par du chlore en milieu acide ou par une association chlore - dioxyde de chlore, en mélange ou en séquence, de façon à réagir avec la lignine résiduelle de la pâte et donner naissance à des chloro¬ lignines qui pourront être extraites de la pâte par solubili- sation de ces chlorolignines en milieu alcalin dans une étape de traitement ultérieure.
Pour des raisons diverses, il s'avère utile, dans certaines situations, de pouvoir remplacer cette première étape déligni¬ fiante par un traitement qui ne fasse plus appel à un réactif chloré.
Depuis environ une dizaine d'années, on a proposé le remplacement, tout au moins partiel, de la première étape de traitement au moyen de chlore ou de l'association chlore - dioxyde de chlore par une étape à l'oxygène gazeux en milieu alcalin. (KIRK-OTHHER Encyclopedia of Chemical Technology Third Edition Vol. 19, New-York 1982, * page 415, 3e paragraphe et page 416, 1er et 2e paragraphes *). Le taux de délignification que l'on obtient par ce traitement à l'oxygène n'est cependant pas suffisant si l'on vise à produire des pâtes chimiques de haute blancheur.
Dans la demande de brevet internationale WO-7900637 au nom de Ho Och Domsjô, on a proposé de blanchir de la pâte à papier chimique au moyen de peroxyde d'hydrogène en milieu acide en présence d'un agent co plexant. La blancheur obtenue par cette technique connue est cependant peu élevée. Par ailleurs, la cellulose subit une dégradation sensible.
L'invention remédie à ces inconvénients des procédés connus, en fournissant un procédé nouveau de délignification et/ou de blanchiment de pâtes à papier chimiques qui permette d'atteindre des niveaux élevés de blancheur sans dégrader trop fortement la cellulose.
A cet effet, l'invention concerne un procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique ne comportant pas d'étape préliminaire de délignification par le chlore en milieu acide ou par l'association de chlore et de dioxyde de chlore en milieu acide selon lequel on soumet la pâte à un traitement en deux étapes successives comprenant, dans l'ordre : traitement par l'acide peroxymonosulfurique et traitement par le peroxyde d'hydrogène alcalin, l'étape à l'acide peroxymonosulfurique étant effectuée à une température comprise entre 75 et 100°C, pendant une durée comprise entre 70 et 150 minutes et à une consistance en pâte comprise entre 12 et 25 X de matières sèches. Selon l'invention, par pâte à papier chimique, on entend désigner les pâtes ayant subi un traitement délignifiant en présence de réactifs chimiques tels que le sulfure de sodium en milieu alcalin (cuisson kraft ou au sulfate), l'anhydride sulfureux ou un sel métallique de l'acide sulfureux en milieu acide (cuisson au sulfite). Les pâtes semi-chimiques telles que celles où la cuisson a été réalisée à l'aide d'un sel de l'acide sulfureux en milieu neutre (cuisson au sulfite neutre encore appelée cuisson NSSC) peuvent aussi être blanchies par le procédé selon l'invention. Celle-ci s'adresse particulièrement aux pâtes ayant subi une cuisson kraft et dont la teneur en lignine résiduelle après cuisson se situe dans la plage d'indices kappa compris entre 8 et 35 selon le type d'essence de bois dont elles proviennent et l'efficacité du processus de cuisson. Tous les types de bois utilisés pour la production de pâtes chimiques conviennent pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention et, en particulier ceux utilisés pour les pâtes kraft, à savoir les bois résineux comme, par exemple, les diverses espèces de pins et de sapins et les bois feuillus comme, par exemple, le hêtre, le chêne et le charme. Par étape préliminaire de délignification par le chlore en milieu acide, on entend désigner la première étape d'une séquence de blanchiment dans laquelle on met en oeuvre une solution aqueuse de chlore gazeux à pH inférieur à 4. De même, une étape préliminaire de délignification par l'association de chlore et de dioxyde de chlore en milieu acide se rapporte à un traitement délignifiant par un mélange d'une solution aqueuse de chlore gazeux et d'une solution aqueuse de dioxyde de chlore à pH inférieur à 4 ou encore à un traitement séquentiel par une solution aqueuse de chlore et ensuite par une solution aqueuse de dioxyde de chlore ou par les mêmes réactifs appliqués dans l'ordre inverse, le pH étant dans chacun des cas inférieur à 4. La première étape de traitement de la pâte à papier selon l'invention consiste en un traitement par l'acide peroxymono¬ sulfurique. Par acide peroxymonosulfurique (encore appelé acide de Caro), on entend désigner l'acide inorganique répondant à la formule H2SO5 ou l'un de ses sels alcalins, alcalino-terreux ou d'ammonium, ou encore un mélange de plusieurs de ces sels ou d'acide peroxymonosulfurique avec un ou plusieurs de ces sels. L'acide peroxymonosulfurique ou les sels mis en oeuvre peuvent, dans une variante intéressante au procédé selon l'invention, avoir été préparés immédiatement avant leur emploi par réaction d'une solution aqueuse concentrée d'acide sulfurique ou de ses sels avec une solution aqueuse concentrée d'un composé peroxy- géné, par exemple, le peroxyde d'hydrogène. Par solutions concentrées, on entend désigner des solutions d'H2S04 de concentration supérieure à 10 moles par litre et d'I_2θ2 de concentration supérieure à 20 % en poids. De manière préférée, la première étape du procédé selon l'invention peut être effectuée en présence d'un agent stabilisant. Les stabilisants connus des produits peroxygénés conviennent bien. Des exemples de tels stabilisants sont les sels de métaux alcalino-terreux, en particulier les sels solubles de magnésium, les phosphates et polyphosphates inorganiques solubles tels que les pyrophosphates et les étaphosphates de métaux alcalins, les polycarboxylates organiques tels que les acides tartrique, citrique, gluconique, diéthylènetriaminepentaacétique, cyclohexanedia inetétraacétique et leurs sels solubles, les acides poly-α-hydroxyaeryliques et leurs sels solubles et les polyphosphonates organiques tels que les acides éthylènediamine- tétraméthylènephosphonique, diéthylènetriaminepenta(méthylène- phosphonique), cyclohexanediaminetétra éthylènephosphonique et leurs sels solubles. Il est également possible d'associer plusieurs de ces agents stabilisants en mélange. En règle générale, les polycarboxylates ou les polyphosphonates organiques donnent de bons résultats, en particulier lorsqu'ils sont associés à un sel soluble de magnésium. L'association d'un sel soluble de magnésium tel que MgSθ et d'acide diéthylènetriamine- pentaacétique (DTPA) est préférée à des concentrations respec¬ tives de 0,02 à 0,2 g MgSθ4/100 g de pâte sèche et de 0,05 à 0,3 g DTPA/100 g de pâte sèche.
L'étape de traitement de la pâte à papier avec l'acide peroxymonosulfurique s'effectue généralement dans des conditions de pression atmosphérique et à une température suffisante pour assurer une consommation efficace de l'acide peroxymonosulfurique et, dans le même temps pas trop élevée pour ne pas dégrader la cellulose et ne pas grever le coût énergétique des moyens de chauffage mis en oeuvre dans ladite étape. La plage de températures comprises entre 85 et 95βC est préférée. Les meilleurs résultats ont été obtenus à 90°C.
La durée de l'étape de traitement avec l'acide peroxymono¬ sulfurique doit être suffisante pour assurer une réaction complète. Bien que des durées plus longues soient sans influence sur le taux de délignification de la pâte ainsi que sur ses qualités de résistance intrinsèques, il n'est pas conseillé de prolonger la durée de la réaction au-delà de celle nécessaire à l'achèvement de la réaction de façon à limiter les coûts d'inves¬ tissement et les coûts énergétiques de chauffage de la pâte. En pratique, la durée de la réaction est liée à celles de la température choisie, les températures les plus hautes permettant les durées les plus basses. Des durées comprises entre 85 et 130 minutes sont préférées et sont en général suffisantes. Les durées de 90 et de 120 minutes ont donné d'excellents résultats. Selon l'invention, l'étape de traitement à l'acide peroxymonosulfurique s'effectue à une consistance en pâte comprise entre 12 et 25 X de matières sèches. Il est avantageux que cette consistance soit comprise entre 14 et 20 X de matières sèches. La consistance de 15 X de matières sèches a donné d'excellents résultats.
La deuxième étape de traitement du procédé selon l'invention consiste en une étape au peroxyde d'hydrogène alcalin. Cette étape s'effectue de manière semblable à une étape traditionnelle d'extraction alcaline dans laquelle on additionne une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène au réactif alcalin. Les quantités de peroxyde d'hydrogène à mettre en oeuvre à cette étape dépendent de la teneur en lignine résiduelle présente dans la pâte ainsi que de la nature du bois ayant servi à la fabriquer. En règle générale, ces quantités seront comprises entre 0,3 et 3,0 g H2O2 IOO g de pâte sèche et, de préférence entre 0,5 et 2,0 g H2O2 IOO g de pâte sèche. La nature de l'alcali utilisé doit être telle qu'il présente une bonne efficacité en même temps qu'une bonne solubilité. Un exemple d'un tel alcali est l'hydroxyde de sodium en solution aqueuse. La teneur en alcali doit être ajustée pour assurer une consommation complète en peroxyde à la fin de la réaction. Des teneurs en alcali comprises entre 1 et 3 g alcali exprimé en NaOH par 100 g de pâte sèche conviennent bien. Des quantités de H2O2 de 1 g H2O2/IOO g de pâte sèche et de NaOH de 2 g NaOH/100 g de pâte sèche ont donné d'excellents résultats. Dans une variante au procédé selon l'invention, on peut, si l'on désire obtenir de hauts niveaux de blancheur, faire suivre la deuxième étape de traitement par une séquence d'étapes de blanchiment traditionnelles impliquant ou non des réactifs chlorés. Des exemples de telles étapes sont les suivantes : bioxyde de chlore, hypochlorite de sodium, extractions à la soude caustique en présence ou non de peroxyde d'hydrogène. On peut, par exemple faire suivre la troisième étape du procédé selon l'invention par la séquence des deux étapes supplémentaires dioxyde de chlore - peroxyde d'hydrogène alcalin. L'adjonction d'une sixième étape dans laquelle on met en oeuvre du dioxyde de chlore permet d'atteindre aisément la blancheur de 90° ISO.
Une autre variante du procédé selon l'invention consiste à faire précéder la première étape de traitement de la pâte à papier chimique par un traitement par l'oxygène. Ce traitement par l'oxygène s'effectue par mise en contact de la pâte écrue avec de l'oxygène gazeux sous une pression comprise entre 20 et 1000 kPa en présence d'un composé alcalin en quantité telle que le poids de composé alcalin par rapport au poids de pâte sèche est compris entre 0,5 et 4,0 X. La température de la première étape doit être ajustée dans la plage comprise entre 70 et 130βC et, de préférence entre 80 et 120°C. La durée du traitement par l'oxygène doit être suffisante pour que la réaction de l'oxygène avec la lignine contenue dans la pâte soit complète. Elle ne peut cependant pas excéder trop fortement ce temps de réaction sous peine d'induire des dégradations dans la structure des chaînes cellulosiques de la pâte. En pratique, elle sera fixée à une valeur comprise entre 30 et 120 minutes et, de préférence, entre 40 et 80 minutes. Une combinaison des conditions de température et de durée de 90°C et de 60 minutes a donné de bons résultats. Il est aussi possible de combiner le prétraitement à l'oxygène avec les deux étapes de traitement selon l'invention et avec des étapes ultérieures de blanchiment classiques.
Le procédé selon l'invention trouve une application pour le blanchiment de pâtes chimiques de type kraft ou au sulfite, ou semi-chimiques de haute qualité, notamment celles qui sont destinées aux emballages alimentaires. Il convient indifféremment pour les pâtes provenant de bois résineux ou de bois feuillus.
Les exemples suivants sont donnés pour illustrer l'invention, sans pour autant en limiter la portée. Les exemples 1R et 2R ne sont pas conformes à l'invention et ont été donnés à titre de référence. Les exemples 3 à 5 sont conformes à l'invention. Exemple 1R (non conforme à l'invention)
Un échantillon de pâte chimique de pin ayant subi une cuisson kraft (blancheur initiale 29,3° ISO mesurée selon la norme ISO 2470, indice kappa 27,6 mesuré selon la norme SCAN Cl:59 et degré de polymérisation de la cellulose 1350 mesuré selon la norme SCAN 15:62) a été mélangé avec 1,4 X en poids de H2SO4 par rapport à la pâte sèche et a été placé dans un sachet en polyéthylène. On a ensuite introduit dans le sachet de l'eau déminéralisée pour amener la consistance de la pâte à 15 X de matières sèches puis on a malaxé et fermé soigneusement le sa¬ chet. Celui-ci a été ensuite placé dans un bain d'eau thermo- statisée à 90°C et on a laissé la réaction se dérouler pendant 90 minutes. A la fin de cette première étape de traitement, le pH de la pâte était de 2,2.
Après réaction, on a retiré le sachet du thermostat, puis on l'a ouvert et on a lavé la pâte dans un volume d'eau déminéra¬ lisée correspondant à 40 fois son poids sec. On a ensuite filtré la pâte sur un filtre buchner, puis on l'a placée dans un sac en polyéthylène et on l'a mélangée avec 1,0 X en poids de peroxyde d'hydrogène et 2,7 X en poids de NaOH par rapport à la pâte sèche et de l'eau déminéralisée en quantité réglée pour porter sa consistance à 15 % de matières sèches. On a ensuite immergé le sac en polyéthylène contenant l'échantillon et les réactifs, après l'avoir malaxé soigneusement, dans un bain d'eau thermosta- tisée à 90°C. Après 120 minutes de réaction, la pâte a été lavée dans un volume d'eau déminéralisée correspondant à 40 fois son poids sec et filtrée sur un filtre buchner. On a ensuite procédé à la détermination de la blancheur de la pâte traitée en se conformant au mode opératoire décrit dans la norme ISO 2470 et de l'indice kappa (teneur en lignine résiduelle) en accord avec la norme SCAN Cl: 59.
Le résultat des mesures a été de 42,9° ISO pour la blancheur et de 14,4 pour l'indice kappa.
On a ensuite effectué selon la même technique opératoire trois étapes de blanchiment classiques au dioxyde de chlore, au peroxyde d'hydrogène et au dioxyde de chlore de façon à réaliser la séquence de blanchiment globale A P*£ D-[ P2 D2 dans les conditions suivantes : a) étape D-^ : quantité de CIO2 : 4 X en poids par rapport à la pâte sèche consistance : 12 % de matières sèches durée : 150 minutes température : 70βC b) étape P2 : quantité de H2O2 : 0,15 X en poids par rapport à la pâte sèche quantité de NaOH : 0,5 X en poids par rapport à la pâte sèche consistance : 12 % de matières sèches durée : 120 minutes température : 70°C c) étape D2 : quantité de CIO2 : 1 X en poids par rapport à la pâte sèche consistance : 12 X de matières sèches durée : 120 minutes température : 70°C On a mesuré les résultats suivants : a) après l'étape D^ : blancheur : 52,9° ISO b) après l'étape P2 : blancheur : 64,1° ISO c) après l'étape D2 : blancheur : 79,8° ISO indice kappa : 1,6 degré de polymérisation de la cellulose : 1020
Exemple 2R (non conforme à l'invention) On a reproduit l'exemple 1R en ajoutant du peroxyde d'hydrogène dans la première étape acide à raison de 0,15 X par rapport à la pâte sèche, toutes les autres conditions restant égales. Les résultats ont été les suivants : a) après l'étape Pj : blancheur : 44,2° ISO indice kappa : 13,3 b) après l'étape Dj : blancheur : 59,6° ISO c) après l'étape P2 : blancheur : 66,4° ISO d) après l'étape D2 : blancheur : 82,0° ISO indice kappa : 1,4 degré de polymérisation de la cellulose : 860
Exemples 3 et 4 (conformes à l'invention)
On a reproduit l'exemple 1R en remplaçant la première étape acide sulfurique par une étape à l'acide peroxymonosulfurique où l'on a mis en oeuvre 0,5 X en poids d'acide de Caro par rapport à la pâte sèche, toutes les autres conditions restant égales. Dans l'exemple 4, on a en outre ajouté dans la première étape à l'acide peroxymonosulfurique les produits suivants, à titre de stabilisants 0,2 X en poids d'acide diéthylènetriaminepenta- acétique (DTPA) et 0,1 X en poids de MgS0 par rapport à la pâte sèche.
Les résultats ont été les suivants :
a) après l'étape Pj : blancheur,0 ISO : indice kappa : b) après l'étape D- : blancheur,0 ISO : c) après l'étape P2 : blancheur,0 ISO : d) après l'étape D2 : blancheur,0 ISO : indice kappa :
Figure imgf000011_0001
degré de polymérisation de la cellulose : 910 1020 Exemple 5 (conforme à l'invention)
Le même échantillon de pâte kraft de pin a été mélangé avec 3,0 X en poids de NaOH et 0,1 X en poids de HgSθ par rapport à la pâte sèche et a été placé dans un autoclave muni d'un système d'agitation mécanique. On a ensuite introduit dans l'autoclave de l'eau déminéralisée pour amener la consistance de la pâte à 15 X de matières sèches et de l'oxygène gazeux sous une pression de 600 kPa. On a porté la température à 110°C et on a laissé réagir sous agitation pendant 60 minutes. Après réaction, on a ouvert l'autoclave et lavé la pâte dans un volume d'eau déminéralisée correspondant à 40 fois son poids sec. On a ensuite filtré la pâte sur un filtre buchner, puis on lui a fait subir un blanchiment selon la séquence Ca P- D^ P2 D2 dans des conditions identiques à celles de l'exemple 4 excepté la quantité de CIO2 dans l'étape Dj qui a été réduite à 3,0 g CIO2/IOO g de pâte sèche.
Les résultats ont été les suivants : a) après l'étape 0 :
Figure imgf000012_0001

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Procédé pour le blanchiment d'une pâte à papier chimique ne comportant pas d'étape préliminaire de délignification par le chlore en milieu acide ou par l'association de chlore et de dioxyde de chlore en milieu acide, caractérisé en ce que l'on soumet la pâte à un traitement en deux étapes successives compre¬ nant, dans l'ordre : traitement par l'acide peroxymonosulfurique et traitement par le peroxyde d'hydrogène alcalin, l'étape à l'acide peroxymonosulfurique étant effectuée à une température comprise entre 75 et 100°C, pendant une durée comprise entre 70 et 150 minutes et à une consistance en pâte comprise entre 12 et 25 X de matières sèches.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape à l'acide peroxymonosulfurique est effectuée en présence d'un agent stabilisant.
3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le stabilisant est constitué d'un mélange de sel soluble de magnésium et d'acide diéthylènetriaminepentaacétique.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape à l'acide peroxymonosulfurique se fait à une température comprise entre 85 et 95°C, pendant une durée comprise entre 85 et 130 minutes et à une consistance en pâte comprise entre 14 et 20 X de matières sèches.
5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape à l'acide peroxymonosulfurique se fait à une température de 90°C, pendant une durée de 90 minutes et à une consistance en pâte de 15 X de matières sèches.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans l'étape au peroxyde d'hydrogène alcalin, on met en oeuvre une quantité de peroxyde d'hydrogène comprise entre 0,3 et 3,0 g H2O2/IOO g de pâte sèche et, de préférence entre 0,5 et 2,0 g H2O2 IOO g de pâte sèche. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on effectue trois étapes complémentaires de blanchiment consistant, dans l'ordre, à traiter la pâte avec du dioxyde de chlore, avec du peroxyde d'hydrogène en milieu alcalin et avec du dioxyde de chlore.
8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on fait précéder la séquence de blanchiment par une étape de délignification préliminaire par l'oxygène.
9 - Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 au blanchiment des pâtes kraft.
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