Brevet FR2190121A1 — publié le 19740125

i 2190121 La présente invention a pour objet de fabriquer à partir des plantes annuelles (pailles de céréales, bagasses de sucrerie, tiges de ma'is etc ...) des pâtes à papier susceptibles de concurrencer les pâtes de bois et en particulier les pâtes de bois 5 à fibres courtes dans la fabrication d'un très grand nombre de î papiers de grande consommation.- Les ressources fibreuses de cette nature sont considéra- j bles et peuvent contribuer dans une large mesure à approvisionner ' l'industrie papetière tout en mettant un frein à une déforestation 10 mondiale croissante. Mais jusqu'à présent cette source de matières cellulosiques qui se reconstitue chaque année ne contribue aux besoins industriels que dans une proportion presque négligeable. I Cela est dû à ce que les procédés actuellement employés donnent des pâtes à papier trop différentes des pâtes de bois pour pouvoir 15 être utilisées en papeterie d'une manière massive. Leur emploi n'est économiquement possible qu'en mélange, dans certaines sortes de papiers et, de ce fait, limite l'importance des unités de production à des capacités trop réduites pour rendre cette industrie rentable.- 20 II a été constaté que ces difficultés proviennent de ce que les plantes annuelles contiennent non seulement de la cellulose formée, mais aussi des corps intermédiaires en cours de transformation pour devenir des ligno-celluloses achevées. De ce fait, les traitements de lessivage classiques ne permettent pas d'obte-25 nir une pâte présentant une bonne égouttabilité ; les pâtes obtenues sont dites "grasses"; elles contiennent une proportion notable de gommes ou substances pectiques, de sorte que leur viscosité est trop élevée pour qu'elles puissent être traitées, à moins de les mélanger à une forte proportion de pâte de bois, 30 sur des machines à fabriquer le papier à grande vitesse.- Le présent inventeur a constaté qu'il est passible par un lessivage spécial supplémentaire, de dissoudre les acides pectiques et autres acides organiques contenus dans les plantes annuelles telles que la paille, par certaines liqueurs basiques 35 qui sont sans action notable sur la lignine.- La présente invention, résultant de ses travaux, est caractérisée par le fait que ce lessivage supplémentaire ou dégommage peut être obtenu par un lessivage complémentaire du lessivage classique, auquel la matière est soumise, et qui est 2 2190121 opéré à chaud au moyen d'une liqueur contenant un composé soluble de baryum ou de strontium.- Les composés de baryum et de strontium qui dans les essais de l'inventeur ont donné de bons résultats sont l'hydro-5 xyde ou le sulfure. On a constaté avec surprise que le traitement effectué avec ces composés permet d'obtenir des pâtes dites "maigres", c'est-à-dire de faible viscosité, par exemple ayant un degré Schopper Riegler de l'ordre de 15 à 22, alors que si l'on employait la chaux , CatOH)^, la viscosité serait de l'ordre de 35. 10 De préférence, suivant l'invention, un tel dégommage est effectué préalablement au lessivage usuel classique ; mais, sans sortir du cadre de l'invention, il peut aussi être opéré dans une opération ultérieure avant égouttage. Dans ce dernier cas, on obtient des avantages analogues en ce qui concerne la viscosité 15 de la pâte. Mais comme le lessivage principal s'effectue dans des conditions beaucoup moins satisfaisantes sur la matière brute, cette méthode opératoire n'est pas à recommander.- L'opération de dégommage à la baryte ou à la strontiane suivant l'invention est effectuée à chaud à une température infé-20 rieure à 100°C. L'opération dure cinquante minutes environ ; la liqueur dissout les matières pectiques qui sont présentes dans la plante . Sans cette élimination préalable ces gommes ont un rôle néfaste au cours du lessivage principal et donnent aux pâtes une viscosité qui les rend inutilisables en papeterie au delà d'une 25 certaine proportion. Par contre, quand la matière a été préalablement dégommée, comme préconisé plus haut, la pâte produite est maigre et peut être raffinée normalement comme une pâte de bois.- Après un tel prélessivage, la matière a perdu de 15 à 20 % de son poids et est facilement désintégrable. Elle peut alors 30 être lessivée par toute méthode connue de lessivage sous pression, en particulier au moyen de sulfite neutre de sodium, d'ammonium, de magnésium, procédés qui donnent une pâte plus facile à blanchir que les procédés à la soude ou au sulfate. Il est également possible de traiter la matière ainsi prélessivée par une liqueur 35 bisulfitique avec de bons résultats.- La consommation de produit chimique au cours du prélessivage est de l'ordre de 5 % exprimée en BaO calculé sur la matière brute. La baryte, ou la strontiane peut être récupérée des eaux résiduaires par précipitation sous forme de sulfate. Un four à 40 réduction transforme le sulfate en sulfure à utiliser directement 3 2190121 ou à décomposer en hydroxyde et en sulfure acide, ce dernier servant à la production de soufre ou d'antrydride sulfureux utilisable dans la seconde phase du traitement.- L'exemple ci-après montre de quelle manière l'invention 5 peut être appliquée et quels sont les résultats obtenus : 3 kgr. de paille de blé ont été traités pendant une heure avec 18 litres de liqueur barytique à 50grs/Ba0 par litre à une température de 80°C. La matière traitée a été ensuite lavée. On a obtenu après désintégration et lavage une demi-pâte avec un 10 rendement pondéral de 91,7 %. A partir de cette demi-pâte, on a exécuté une série de huit essais, à diverses concentrations en monosulfite de soude et à diverses durées de traitement. Les résultats de ces essais sont consignés dans le tableau ci-après : j N° de 1'essai 1 2 3 4 5 6 7 b ; jPoids sec de "1/2 pâte (gr.) ! Dilution 503Na2 !Concentration JSO^Na^en gr./l '.Durée à 170°C(min.) 174,6 5/1 32 64 □ 174,6 5/1 32 64 40 174,6 5/1 24 48 0 174,6 5/1 24 48 40 174,6 5/1 24 48 80 174,6 5/1 16 32 0 174,6 5/1 16 32 40 174,6! 5/1 ! 16 ! 32 ; 80 ! ' 3 2 J50 Na restant J gr./l 10,6 17,6 12,2 10,6 9,9 5,1 3,8 2,6! !pH des liqueurs 10,1 10,1 10,1 10,1 10,0 10,1 10,0 9,8! !Rendement % 77,5 75,6 76,8 75,2 75,9 77,1 75 ,0 75,6; !% °5R des pâtes !(2gr.) 20°C 1 5 1 5 17 16,5 1 7 1 6 1 8 16 ; jIndice MnO^K 16,7 14,5 16,3 14,9 16,3 14,5 15,3 13,6; J Pho tovo11 42 44 41 45 46,5 40 43 43,5 ; On a ainsi obtenu, en moyenne, dans ces essais, un rendement global de 76,2 avec une blancheur à l'état écru de 43,1 photovolts et une viscosité 5chopper-Riegler de 16,3.- 4 2190121 Le résultat surprenant de ces essais est une remarquable constance dans le rendement, la teinte et la faible viscosité de la pâte, ce qui démontre le rôle essentiel de ce dégommage préalable. En effet, si l'on procède au même traitement mono-5 sulfitique mais sans effectuer un lessivage préalable à la baryte, on obtient à égalité de teinte, un rendement en écru de 50,5 % par rapport à la matière brute avec un dégré Schopper-Riegler dépassant 30. Cette comparaison illustre, par ailleurs, les avantages décisifs d'un prélessivage barytique qui réduisent fortement 10 la dégradation de la cellulose au cours du lessivage principal au sulfite de soude, avantages obtenus tant sur le plan quantitatif que qualitatif.- Le procédé ci-dessus décrit permet d'obtenir à partir des plantes annuelles et notamment des pailles des pâtes d'une 15 bonne égouttabilité avec un bon rendement en poids et des caractéristiques physiques convenables, de telle sorte qu'il devient possible de fabriquer des papiers sans addition de pâtes de bois sur des machines à grande vitesse.- Par ailleurs, notamment en raison du lessivage final, 20 dans le cas du traitement au sulfite, il restera dans la pâte des composés barytiques insolubles (sulfate de baryum) précipités, ce qui n'offre aucun inconvénient pour l'utilisateur et peut même être un avantage.- 2190121 - revendications - 1Procédé de fabrication de pâtes à papier à partir de plantes annuelles, caractérisé par le fait que, en outre du traitement de lessivage principal par l'un quelconque des procédés usuels, la matière première est soumise à une opération complé-5 mentaire de dégommage au moyen d'une liqueur chaude, à une température inférieure à 100°, contenant un composé soiuble de baryum ou de strontium,- 2.- Procédé suivant 1 caractérisé par le fait que le composé soiuble de baryum ou de strontium contenu dans la liqueur 10 de dégommage est un hydroxyde ou un sulfure.- 3.- Procédé suivant 1 caractérisé par le fait que le dégommage est effectué préalablement à l'opération de lessivage principal.- 4.- Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, 15 caractérisé par le fait que la matière traitée est lavée, pour éliminer les substances pectiques dissoutes, avant l'opération de lessivage proprement dit.- 5.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que la consommation de baryte ou de strontiane est de 20 l'ordre de 5 % du poids de la matière brute traitée.- 6.- Procédé de fabrication de pâte à papier à partir de paille suivant les revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que l'opération de lessivage complémentaire est opérée au moyen d'une liqueur barytique à environ 50 grs. de BaO par litre, à une 25 température d'environ 80°C pendant environ une heure, la proportion en poids de liqueur par rapport à la matière traitée étant de l'ordre de 6 pour 1.- 7.- Variante du procédé suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que l'opération de dégommage est effectuée 30 après l'opération de lessivage principal et avant égouttage.- 8.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que la baryte ou strontiane subsistant dans les liqueurs résiduaires du traitement sont récupérées par précipitation sous forme de sulfate lequel, après transformation en sulfure est réuti-35 lise dans le cycle opératoire.- 9.- Matière cellulosique provenant de plantes annuelles, débarrassée des substances pectiques ou gommes.-