Brevet FR2027202A1 — publié le 19700925

la présente invention concerne un procédé de fabrication de cellulose à haut pouvoir absorbant. Il est connu de préparer de la cellulose fortement absorbante à l'état pelucheux, ou ouate de cellulose, par défibrage à sec 5 de pulpe desséchée, sous forme de feuilles ou bandes continues. Pour être transformable en ouate, il faut que la pulpe ait une texture telle qu'on puisse séparer les fibres les unes des autres sans les raccourcir sensiblement5 d'autre part, il est bon de pou voir opérer cette séparation des fibres moyennant une consomma-10 tion d'énergie faible. De plus, la ouate résultante doit avoir- cer taines propriétés d'importance décisive pour son emploi en articles hygiéniques, notamment un fort volume apparent, une bonne élasticité, un pouvoir d'absorption élevé et une grande vitesse d'absorption. 15 Pour rendre la pulpe facile à défibrer, il faut prendre des mesures pour réduire la tendance naturelle des fibres à adhérer les unes aux autres pendant dessiccation. Pour réduire cette tendance à l'adhérence, on a déjà proposé d'ajouter un agent organique cationique à la pulpe, dans la machine à cellulose qui précè-20 de immédiatement ou surmonte la machine à pâte. Par addition de composés neutres, tels que substances non io niques ou anioniques, on peut limiter de manière efficace et sûre l'adhérence entre fibres, indépendamment du caractère substantiel de la substance utilisée. La force d'adhérence entre des substan-25 ces organiques à grosses molécules et des fibres cellulosiques est déterminée par des effets chimiques colloïdaux qu'on va brièvement exposer. En suspension aqueuse, une fibre cellulosique naturelle, pure, acquiert une charge électrique négative localisée sur sa surface, dans la couche limite présente entre la fibre et 30 l'eau. Dans la zone immédiatement voisine de la phase aqueuse, cette charge fixe une couche, immobile et nettement définie, à charge positive qui fait elle-même apparaître par induction dans l'eau environnante une couche à charge négative diffuse, mobile, accompagnant les mouvements éventuels imprimés à l'eau. La diffé-35 rence de potentiel entre la couche à charge diffuse et la masse d'eau de suspension est dite potentiel Z et l'on peut la déterminer par méthodes de mesure électrocinétique. Le potentiel Z, de même nature que la charge de surface des fibres, augmente et diminue numériquement avec cette charge quand celle-ci est modifiée 40 par apport de particules chargées (ions). Le potentiel Z et la BAD ORIGINAL, 69 44856 2 2027202 ' charge de fibre atteignent simultanément une valeur nulle, de aor te que le potentiel Z fournit une indication précieuse sur l'état de charge de la fibre. Or, on a découvert qu'on peut réduire la charge éleotrosta- -5 tique superficielle, négative, de la fibre, la supprimer complètement ou la transformer en charge positive, de manière à faciliter le défibrage de la pulpe sèche et à obtenir line ouate de cellulose fortement absorbante. Oe nouveau procédé consiste à ajouter à la pulpe deux substances de types différentes immédiatement 10 en amont ou au niveau de la machine à'pâte, puis à dessécher la pulpe et à défibrer la pulpe desséchée d'une manière connue en soi. L'une de ces substances est line substance organique à gros s* molécule, finement dispersée, non ionique ou anionique, dont la structure moléculaire comporte des parties hydrophebes et 1'autre 15 substance est un agent de rétention cationique qu'on ajoute à la dose voulue pour que le potentiel Z de la pulpe approche d'une valeur nulle. Si l'on ajoute l'agent de rétention à la dose voulue, il modifie -l'état de charge des fibres, de sorte que celles-ci sont 20 capables de retenir sur leurs surfaces des substances non. ioniques et anioniques. Pour que la substance non ionique ou anionique soit retenue sur la surface des fibres dans la mesure voulu* pour qu'on obtienne l'effet désiré, il faut doseï l'agent de détention de manière à ce que la charge des fibres et, ainsi, le 25 potentiel Z prennent une valeur très faible, c'est-à-dire à peu près nulle. Ainsi, en réglant le potentiel Z des fibres, on peut faire en sorte que des molécules suffisamment grosses de nature nettement hydrophobes adhèrent aux parois des fibres de manière à réduire le degré d'adhérence apparaissant entre fibres lora de la. 30 dessiccation de la pulpe. Le potentiel Z peut être déterminé paa? mesure électrocinétique connue en soi. Un certain nombre de substances sont connues comme jouant à d'autres fins le rôle d'agents de rétention. A titre d'exemple de tels agents, on peut citer divers sels métalliques à catioas pc-35 lyvalents, par exemple Al^+, Ce^+, La^+, Tïl**, Zr^*, certains minéraux finement divisés tels qu'asbeste de chrysotile et que certaines substances organiques azotées telles qu' alfcyl-amines, ai-kyl-diamin.es, polyimines, leurs dérivés alcoxylés et d'autres. Les exemples ci-dessous illustrent le procédé suivant l'ix.-40 vention. g AD GRUMNW- 6# 44856 3 2027202 tttkmpt.TÏ: 1 On. ajoute sous agitation une émulsion de paraffine Mobileer HM non ionique (neutre), contenant 0,4 g de paraffine, à 5 litres de suspension aqueuse d'une pulpe de pin au sulfate blanchie (con 5 centration 2 %). Ausbout de 10 minutes, et en continuant à agiter, on ajoute par fractions une solution à 10 g/1 de sulfate d'aluminium Alg (SO^)^, jusqu'à ce qu'un échantillon prélevé montre que le potentiel Z a pris une valeur nulle. Il faut à cette fin 50 ml de solution de sulfate d'aluminium, c'est-à-dire un pourcentage 10 de 0,5 % de sulfate d'aluminium, rapporté au poids de pulpe ramené à sec. On détermine le potentiel Z à l'aide d'un "détecteur de courant à ruissellement" vendu par la ffaters Associâte Inc., Fra-ainghaa, Massachussets, Etats-Unis d'Amérique. On esfpre la suspension de pulpe sur filtre aspirant pour 15 former un certain nombre de nappes fibreuses contenant environ 700 g de pulpe sèche au mètre carré. On essore les nappes en les comprimant jusqu'à leur conférer une teneur en solides à 35 %» qu'on, porte ensuite par dessiccation à 93 %• A partir d'une autre fraction de la même pulpe au sulfate blanchie, non additionnée de 20 produits chimiques, on forme de la même manière des nappes de fibres dont on porte par dessiccation la teneur en solides à 93 On défibre à sec les nappes des deux; types dans un déchiqueteur de laboratoire, muni d'un moyen propre à mesurer l'énergie consom mée pendant défibrage à sec. Le tableau ci-dessous permet de com-25 parer les consommations d'énergie et les densités apparentes des peluches ou ouates résultantes. TABLEAU • 4 4 Sans addition Avec addition Consommation d'énergie pendant défibrage à sec de la nappe de pulpe dans un appareil de laboratoire du type a rouleau hérissé de pointes (kffh/t) 230 170 Volume spécifique de la ouate (cm3/g) 89 94 Pouvoir absorbant (g d'eau/g de ouate) 12,1 12,7 69 44856 4 2027202 TfinaiPLE 2 On ajoute sous agitation 0,06 g de l'agent de rétention rendu sous le nom commercial de "Diaminacetat BG" par la Liljehol-mens Stearinfabriks AB à 5 litres de suspension aqueuse de pulpe 5 au sulfite blanchie (concentration 2 %), puis, au bout de 10 minutes, 0,45 g de "Tergitol Anionic 4" (Union Carbide Corp.), en continuant à agiter. On a précédemment établi par essai préliminaire que le potentiel Z est devenu nul lors de l'addition d'un pourcentage de 0,06 % de l'agent de rétention, rapporté au poids 10 de pulpe ramené à sec. On prépare en laboratoire, comme décrit dans l'exemple 1, des nappes de fibres, qu'on transfoime en ouate dans un déchique-teur de laboratoire* Le tableau ci-dessous indique l'énergie consommée pour le défibrage à sec et les propriétés du produit résul 15 tant et, en regard, les données correspondantes pour la même pulpe non additionnée de produit chimique. On détermine le "nombre de noeuds" en faisant traverser à une suspension aqueuse« contenant une quantité de ouate définie, un compteur électronique, ftans lequel on compte les particules de grosseur dépassant une certai-20 ne valeur, à l'aide d'une photocellule reliée à un calculateur. v ATKÏBA1T 25 30 ' Sans \ addition t Avec addition Energie consommée pour le défibrsge à sec de la nappe de pulpe dans un appareil de laboratoire à rouleau hérissé de pointes (kWh/t) t - : 200 j . 130 Nombre de noeuds, non déchiquetés, par gramme de ouate 15Ô : 20 Volume spécifique de la ouate (cm3/g) t 80 • | 85 Pouvoir absorbant (g d'eau/g de ouate) 10,9 : 11,4 Temps d'absorption, sec. . S,0 J : : 2,5 BAD ORIGINAL 69 44856 5 2027202 TOTEMPT.TS 3 Dans la cuve à pulpe de la machine à pulpe précédant immédia tement la machine à pâte, on ajoute à une pulpe au sulfate "blanchie, à une concentration de 2 %, 0,4- % (rapportés au poids de 5 pulpe ramené à sec) d'éther nonyl-phénoxy-polyglycolique ("Berol îîfU-04-") émulsifié dans de l'eau et 0,05 % (rapportés au poids de pulpe ramené à sec) d'un agent de rétention formé d'alkyl-amine éthoxylée ("Berol HStlT-3021'). D'après des déterminations de potentiel Z faites sur des échantillons témoins, on dose 1'aminé de 10 manière à rendre nul le potentiel Z de là pulpe. Le tableau ci-dessous indique les'énergies consommées pour le défibrage à sec et les propriétés des produits résultants pour des pulpes additionnées et non additionnées de produits ehimiquea TABLEAU 15 20 25 Sans addition Energie consommée au défibrage : à sec de la nappe de pulpe dans : un appareil de laboratoire à s rouleau hérissé de pointes s (kfh/t) : • Nombre de noeuds non déchique- j tés par gramme de ouate * Pourcentage de fibres longues ï (retenues sur un tamis à maillest de 1 u dans un appareil Bauer- : McNett de groupement de fibres) î Pouvoir d'absorption (g d'eau/ î g de ouate) * 230 230 25 12,0 Avec addition 180 120 39 12,2 69 44856 6 2027202 ' REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de cellulose à haut pouvoir absar bant sous forme de ouate, caractérisé en. ce qu"on ajoute à de la. pulpe, immédiatement en amont ou au niveau de la machine à pâté, 5 une substance organique à grosses molécules, non ionique ou «Bionique, finement dispersée, à structure moléculaire^ comportant des parties hydrophobes, ainsi qu'un agent de rétention, cationique â la dose voulue pour rendre le potentiel Z de la pulpe sensiblement nul, en ce qu'on dessèche la pulpe, pois eu ce qu'on défila* 10 la pulpe sèche d'une main ère connue en soi. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce ça* on ajoute la substance non ionique ou anioaaiqae à raisonde 0%t& à 5 % du poids de pulpe ramené à sec. 3•- Procédé selon la revendication 1, caractérisé «n ce gam 15 l'agent de rétention cationique est une substance or®aai grosses molécules qu'on ajoute à raison de 0,01 â 0,10 % âa y**— de pulpe ramené à sec. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en «4» on ajoute comme agent cationique un sel soluble 5.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en a» on ajoute comme agent de rétention cationique une substance organique à grosses molécules à raison de 0,01 à 0,10 %, du goiMm 25 de pulpe ramené à sec, ainsi qu'un sel soluble dans l'eau &e wm~ tal polyvalent, représentant^ en sel anhydre, de 0,01 à 5 % âs. poids de pulpe ramené à sec. BAD ORIGINAL