Brevet FR2295165A1 — publié le 19760716

La présente invention est relative à un procédé de fabrication de pâtes cellulosiques utilisables dans l'industrie du papier. Pour la fabrication de papiers pour cannelure, on utilise géné- ralement un traitement de bois feuillus par un procédé de cuisson au sulfite neutre de sodium. Ce procédé permet d'obtenir des papiers ayant les caractéris- tiques habituellement exigées, c'est-à-dire essentiellement des propriétés de~rigidité, à savoir 1 ) une bonne résistance à l'écrasement à plat, qui est mesurée a) sur la cannelure au moyen du test normalise des E.U.A dénommé "Concora Medium Test" décrit dans a norme TAPPI T 809 SU 66. b) sur le carton ondulé au moyen du test classique d'écrasement à plat (Flat-Crush) - (Norme AFNOR NF Q 03.033). 20) une bonne résistance à ltécrasement annuaire (Ring-Crush) qui est lui-meme représentatif de l'écrasement sur chant dit "compression de colonne" du carton ondulé (norme TAPPI T 472 SU 68). Le procédé connu précité présente le grave inconvénient d provoquer une pollution importante que l'on détermine sous la forme de la Demande Biologique en Oxygène (DBO). C'est ainsi que la pollution provoquée par ce procédé, telle que mesurée sous forme de DBO/5 (norme française AFNOR T. 90103), est supérieure à 100 kg DB0/5 par tonne de pâte commerciale (siccité : 90 9). La présente invention a pour but de fournir ur; procédé de fabrication de pâtes cellulosiques au sulfite permettant d'obtenir des tes ayant les propriétés requises avec une pollution nettement inférieure à celle qui est provoquée par le procédé classique précité. L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication au sulfite de, pâtes cellulosiques, caractérisE en ce qu'on soumet des copeaux de bois résineux à un lessivage avec une solution aqueuse d'un sulfite dé métal alcalin contenant éventuellement un carbonate de métal alcalin, les concentrations en sulfite et en carbonate étant comprises respectivement entre 8 et 15 % en poids de sulfite (calculé en sulfite de sodium) et entre 0 et 3 % en poids de carbonate (calculé en carbonate de sodium)-par rapport au poids du bois anhydre et on effectue la cuisson pendant au moins 40 minutes sous une pression de vapeur comprise entre 4 et 10 kg/cm2. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre L'une des caractéristiques du~ÉSotSedé de l'invention est l'utilisation de copeaux de bois résineux (sapin, épicéa, etc.) et non pas de bois feuillus comme dans les procédés classiques. Ces copeaux sont soumis, dans un lessiveur en continu ou en discontinu, à un lessivage au moyen d'une solution aqueuse d'un sulfite de métal alcalin, de préférence le sulfite de sodium. Cette solution peut contenir également, suivant le pH du bois utilisé, un carbonate de métal alcalin, par exemple du carbonate de sodium. Ce carbonate peut d'ailleurs provenir en partie du sulfite technique utilisé pour préparer la solution. Suivant l'invention, les. concentrations du sulfite et du carbonate dans la solution de lessivage doivent être telles qu'il y ait de 8 à 15 %, de préférence de 8 à 1Z %, en poids de sulfite (calculé en sulfite de sodium) et de 0 à 3 t en poids de carbonate (habituellement moins de 1 %) par rapport au bois résineux, calculé à l'état anhydre. Si on utilise un mode opératoire de lessivage continu, la concentration initiale en sulfite sera avantageusement comprise entre 140 et 180 g de sulfite par litre de liqueur blanche, et en lessivage discontinu elle sera de préférence comprise entre 25 g et 60 g de sulfite par litre de liquide introduit dans le lessiveur, le sulfite étant calculé en sulfite de sodium. Conformément à l'invention, la cuisson-est effectue soit en phase liquide, soit en phase vapeur, pendant un temps d'au moins 40 minutes, de préférence de 45 à 90 minutes. La pression de vapeur dans l'appareil doit être comprise entre 4 et 10 kg/cm2, de préférence entre 4 et 9 kg/cm2, suivant le type de pâte que l'on désire obtenir. C'est ainsi que la pression de vapeur sera par exemple a) de 4 à 6 kg/cm2 pour la production d'une pâte destinée à rempla cer la pâte mécanique ou thermomécanique b) de 5 à 7 kg/cm2 pour la production d'une pâte pour cannelure c) de 6 à 9 kg/cm2 pour la production d'une pâte pour couverture duplex. La pâte cuite est ensuite retirée du lessiveur et traitée de la manière habituelle. Le rendement "pâte sèche/bois sec", obtenu par le procédé, est compris entre 84 et 90 % suivant la variante et la qualité de bois résineux utilisés. Par le procédé de l'@@v@@tion, on peut obtenir des pâtes ayant les propriétés habituellement requises pour le papier cannelure ou le papier couverture de caisses duplex, dit "linerboard". Les pâtes obtenues suivant l'invention peuvent remplacer les pâtes mécaniques de copeaux ou les pâtes thermomécaniques dans certaines sortes de papiers et cartons. Un des avantages iinportants du procédé de ltinvention est d'être considérablement moins polluant que le procédé classique au sulfite avec des bois feuillus. En effet, la pollution est toujours inférieure à 60 kg DBO/S/T de pâte commerciale (siccité 90 t) et elle peut même descendre audes sous de 30 kg DBO/S/T de pâte pour les qualités minimales suivantes, mesurées sur feuilles de laboratoire (formette Rapid Köthen) après raffinage à 400SR (Schopper) en pile Valley - Indice d'éclatement = 40 (sur feuille de 100 g/m2) (Norme AFNOR NF Q 03.054) ou - Rigidité Concora = 24 kg/10 cm2 (sur feuille de 140 g/m2) (NOrme TAPPI T 809 SU 66) 18 kg/10 cm2 (sur feuille de 120 g/m2) ou - Main = 2,0 (sur feuille de 100 g/m2) (Norme AFNOR Q 03.016). Un autre avantage important du procédé de l'invention réside dans une faible consommation d'énergie de défibrage qui est de 300 à 500 KWh/T de pâte commerciale pour obtenir un degré SR voisin de 15. De plus, la pâte obtenue s'égoutte de façon r@marquable, même à un degré Schopper relativement élevé Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de l'invention. Exemple 1 - Production de pâte pour couverture de caisses dulex linerboard) Dans-un lessiveur de type discontinu, on traite des copeaux de sapin/épicéa avec une solution aqueuse de lessivage contenant en poids 12 eO de sulfite dc sodium et 1 % de carbonate de sodium par rapport au bois anhydre. La cuisson dure 90 minutes sous une pression de vapeur de 9 kg/cm2. Le rendement "pâte sèche/bois sec" est de 85 % et la consommation d'énergie de défibrage est de 450 KWh/Tonnc de pâte à 90 t0 de siccité pour un degré Schopper après défibrage de 14-17 . La pollution engendrée est de 55 kg DBO/5 par tonne de pâte. Les caractéristiques de la pâte sont les suivantes - Indice d'éclatement de la p@@e @@tenue = 40 pour 40 SR sur formettes de laboratoire (Norme AFNOR NF Q 03.054) - Rigidité Ring-Crush de la pâte obtenue = 20 kg/10 cm à 40 SR sur formettes de 120 g/m2 (Norme TAPPI T 472 SU 68) Exemple 2 - Procluction dc pâte pour cannelure Dans un lessiveur cie type continu, on traite des copeaux de sapin/épicéa avec une solution aqueuse de lessivage contenant en poids 10 t de sulfite de sodium et 0,5 t de carbonate de sodium par rapport au bois anhydre. La cuisson dure 90 minutes sous une pression de vapeur de 6 kg/cm2. Le rendement "pâte sèche/bois sec" est de 86,5 t et la consommation d'énergie de défibrage est de 350 KWh/Tonne de pâte à 90 t de siccité pour un degré Schopper après défibrage de 14-17, La pollution engendrée est de 30-40 kg DBO/5 par tonne de pâte. Les caractéristiques de la pâte sont les suivantes - Rigidité Concora = 19 kg/10 cm2 à 40 SR sur formettes de 120 g/m2 (Norme TAPPI T 809 SU 6G) Rigidité Ring-Crush = 16 kg/10 cm à 400SR sur formettes de 120 g/m2 (Norme TAPPI T 472 SU 68) Exemple 3 - Production de pâte pour remplacement de pâte mécanique Dans un lessiveur de type discontinu, on traite des copeaux de sapin/épicéa avec une solution aqueuse de lessivage contenant en poids 10 5 de sulfite de sodium sans addition de carbonate. La cuisson dure 90 minutes sous une pression de vapeur de 5 kg/cm2. Le rendement "pâte seche/bois sec" est de 87 t et la consommation d'énergie de défibrage est de 320 KWh/Tonne de pâte à 90 t de siccité pour un degré Schopper après défibrage de 14-17. La pollution engendrée est de 30 kg DBO/5 par tonne de pâte. Après raffinage à 40 SR, on obtient les caracteristiques suivantes - longueur de rupture 6000 m (AFNOR NF Q 03.004) - indice a'cltcct......... 35 (AFNOR NF Q G3.054) main ........................ 2,0 (AFNOR NF Q 03.016) - résistance au pliage l000 doubles plis (AFNOR NF Q 03.001) (appareil Kohler Mollin) @EVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication au sulfite de pâtes cellulosiques à très haut rendement par lessivage de copeaux de b@is avec une solution agueuse d'un sulfite de mital @lcalin contenant, éventue' lement, un carbonate de métal al@alin, et cuisson en phase liquide sous relativement faible pression de van@ur, cargetérisé en ce qu'on traite des copeaux de bois résireux, à l'exclusion de tous bois feuillus et plantes à @roissance rapide, sous une pression de vapeur n'excédant pas 10 kg/cm@, pendant une durée su@érieure à 60 minutes. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce due la concentration de sulfite (caloulée en sulfite de sodium) est comprise entre 8 et la @ du poids du b@is anhydre. 3 - Procédé suivant la revendi@ation 1 ou 2, caractérisé en ce due la concentration du carb@nate (calou] ée e@ @arbonste de sodium) est inférieure à l @ du poids du bois anhydre. 4 - Procédé suivant la reverdication 1, caractérisé en ce @u'on effectue le traitement dans un lessiveur à fonctionnement continu et la concentration initiale en sulfite est comprise entre l@@ g et 180 g de sulfite (calculé @n sulfite de sodium@ par litre de liqueur blanche. 5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en @e @u'on effectue le traitement dans un lessiveur è @onctionnement discontinu et la concentration initiale en sulfite est comprise entre 25 g et 60 g de sulfite par @itre de li@uide introduit dans le lessiveur. 6 - Procédé suivant l'une duelcon@ue des revendications précédentes, caractérisé en due le temns de @uisson est compris entre 60 et @0 minutes. 7 - Procédé suivant l'une @uel@@n@ue des revendications précé dentes, carctérisé en @e que la @@e@sion de v@peur est comprise entre @ et @ kg/cm2. 8 - Procédé suivant l'une @uel@cnque des r@ve@@i@ations précé dentes, caractérisé en de que le bois résinaux ext du sa@in ou de l'épicéa.