Brevet FR2373637A1 — publié le 19780707

La présente invention concerne un procédé de production de pAte à papier. Plus particulièrement, elle se rapporte à un procédé pour la production de pate à partir de matériaux lignocellulosiques , en effectuant la cuisson en présence d'une faible quantité d'un nouveau type d'auxiliaire de cuisson, choisi dans le groupe consistant en hydroxyanthracènes et leurs dérivés. L'auxiliaire de cuisson peut entre ajouté à une liqueur de cuisson dans l'un. des procédés de cuisson alcaline ou au sulfite et analogue. Le terme "procédé de cuisson alcaline" ou simplement "procédé alcalin" utilisé ici comprend divers procédés de cuisson alcaline comme un procédé kraft, un procédé à la soude, un procédé au carbonate de sodium et analogue.De même, le terme " procédé de cuisson au sulfite" ou simplement "procédé au sulfite utilisé ici comprend divers procédés de cuisson au sulfite comme un procédé au sulfite alcalin, un procédé au sulfite neutre et un procédé au bisulfite, et analogue. Dans le domaine de la production de pâte à papier à partir de matériaux lignocellulosiques comme le-bois, la bqEe,le dMzNre,et analogue, un certain nombre de tentatives ont été répétées depuis longtemps pour améliorer le rendement de cuisson, le taux de cuisson et la qualité de la pate produite, en ayant pour but la production économique d'une pate de bonne qualité, avec une consommation diminuée de matière première et d'énergie.Par exemple, au lieu d'un procédé kraft ordinaire, dans lequel la matière ligriocellulosique comme le bois est soumise à un traitement par une liqueur de cuisson comprenant essentiellement de l'hydrate de sodium et du sulfure de sodium, on emploie maintenant plus fréquemment un procédé modifié qui est habituellement appelé un "procédé au polysul fure", et dans lequel la matière est soumise à un traitement avec une liqueur de cuisson comprenant un polysulfure de sodium. Diverses autres modifications, par exemple l'addition de borohydrure, d'hydrazine, d'hydroxylamine ou analogues ont également été proposées et essayées. La plupart de ces procédés modifiés, cependant, ne peuvent s'adapter à une utilisation pratique, parce que dans certains cas il faut un changement total ou partiel de l'équipement de traitement, en d'autres cas il y -a une augmentation importante du prix de production, et dans d'autres cas le procédé ntest pas applicable au bois tendre ou au bois dur ou aux deux. Ainsi, à l'exception du procédé au polysulfure, aucun des procédés selon l'art antérieur ci-dessus mentionnés n?est autre chose qu'un modèle de laboratoire. En conséquence, la présente invention a pour jet de procurer un nouveau procédé pour la production de pate à papier, qui ne présente aucun des inconvénients ci-dessus mentionnés. Dans le procédé selon l'invention, on fait une utilisation sélective d'un type spécifique d'auxiliaire de cuisson, comprenant au moins un élément choisi dans le groupe consistant en hydroxyanthracènes et leurs dérivés. Plus particulièrement, dans un aspect de la présente invention, on prévoit un procédé de production de pâte à papier ou pulpe alcaline, en effectuant la cuisson des matières lignocellulosiques comme du bois, de la bagasse, du chanvre et analogue, dans une liqueur de cuisson alcaline en présence d'une faible quantité dthydroxy- anthracène ou d'un de ses dérivés, qui est ajouté comme un nouveau type d'auxiliaire de cuisson.Dans d'autres aspects de la présente invention, on prévoit un procédé de production de pulpe ou pate au sulfite, en effectuant la -cuisson des matières lignocellulosiques dans une liqueur de cuisson comprenant du sulfite en présence d'une faible quantité du meme auxiliaire ci-dessus mentionné. En effectuant la cuisson de ces-matières lignocellulosiques comme on 11a mentionné cidessus, en présence d'une quantité spécifique du nouvel auxiliaire selon la présente invention, la vitesse de formation de solution de lignine à partir des matières lignocellulosiques est sensiblement accrue, et à son tour, le taux de cuisson est sensiblement accru également.Le rendement de cuisson dans la production de la pulpe ou pate est également sensiblement amélioré, en comparaison avec un procédé selon l'art antérieur utilisant le meme degré de cuisson. Cela est du au fait que lthydroxyanthracène ou son dérivé qui est ajouté à la liqueur de cuisson sert d'auxiliaire de cuisson pour améliorer la dissolution de la lignine dans la liqueur de cuisson, ainsi que pour empêcher la dégradation de la cellulose et de l'hémicellulose pendant tout le traitement de cuisson. En utilisant ce nouvel auxiliaire de cuisson, le rendement de cuisson ainsi que la qualité de la pulpe ou pate résultante sont améliorés, et le taux de cuisson est accru. En plus du taux de cuisson accru, les quantités de produits chimiques de cuisson et de vapeur qui sont réquises pour chauffer sont également sensiblement réduites. Des composés typiques que l'on peut avantageusement employer comme auxiliaires de cuisson dans la mise en pratique de la présente invention comprennent les hydroxyanthracènes et leurs dérivés ayant la formule générale qui suit dans laquelle R représente H, COOX où X est H ou Na, ou S03Y ou Y est H ou Na; A représente H ou Na; m représente 0, 1 ou 2; et n représente 1 ou 2. Le cas oh R représente H dans la formule générale ci-dessus indique un cas où au moins un atome de carbone du noyau anthracène perd sa double liaison pour changer de CH à CH2 dans la même position. En effet, les composés définis par la formule générale ci-dessus (1) comprennent ceux pouvant titre obtenus par addition d'au moins un atome d'hydrogène à l'atome de carbone dans le noyau anthracène pour qu'il perde sa double liaison, et passe de la forme CHàla-ffrme CH2 à la mEme position, et comprennent, par exemple, les composés représentés par les formules générales ou R, A, m et n ont les mêmes significations que ci-dessus. Parmi ces composés, on peut très avantageusement employer dans la mise en pratique de la présente invention, le dihydroxy- anthracène, le dihydroxydihydroanthracène, le carboxydihydro- anthracène ainsi que des acides dihydroxyanthracènesulfoniques comprenant leurs sels de sodium et des acides dihydroxyanthra cènecarboxyliques comprenant leurs sels de sodium. Ces nouveaux composés auxiliaires de cuisson sont de préférence utilisés en une quantité de l'ordre de 0,005-3 % en poids en se basant sur le poids sec à llabsolu des copeaux de matière prémière des matières lignocellulosiques ajoutées à la liqueur de cuisson0 Si le composé est utilisé en une quantité de l'ordre de 0,01-0,1 % en poids en se basant sur la méme norme, on obtiendra les meilleurs résultats. Parmi les composés représentés par les formules générales (1)-(3), le dihydrodihydroxyanthracène peut facilement étire synthétisé à partir de la naphtoquinone et du butadiène en utilisant une réaction de Diels-Alder. Par exemple, -si l'on fait réagir la naphtoquinone et le butadiène D'un avec l'autre dans un solvant hydrophobe comme du chloronaphtalène dans la réaction connue de Diels-Alder comme cela est révélé, par exemple, dans le brevet U.S. NO 2 938 913, on obtient de la tétrahydroanthraquinone selon l'équation indiquée ci-dessous.Ce produit change, lorsqutil est dissous dans une solution alcaline aqueuse comme une solutionsqueuse de soude en un sel alcalin de dihydrodihydroxyanthracène, qui peut étire traité avec un acide tel que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique ou analogue, pour précipiter du dihydrodihydroxyanthracène.La tétrahydroanthraquinone peut également btre directement traitée avec une solution aqueuse d1un acide comme l'acide sulfurique pour obtenir du dihydroxydihydroanthracène comme précité comme cela est révélé dans le brevet US. N0 1 890 040, page 2, colonne de droite. o dans un solvant À hydrophobe $1 N.Q. B.D. T.H.A.Q. (Type céto) à å dissoudre dans une solution aqueuse de NaOH OH 'J ONa H O a D.H,D.H.A. (Type énol) N.Q. = naphtoquinone ; B.D. = butadiène T,H.A.Q. = tétrahydroanthraquinone ; D.H.D.H.A. = dihydrodihydroxyanthracène. L'auxiliaire de cuisson utilisé dans la présente invention est facile à dissoudre dans la liqueur de cuisson. Pour effectuer le procédé selon l'invention, il ne faut aucun changement spécial des conditions de cuisson, à l'exception que l'on ajoute simplement une quantité spécifiée de cet auxiliaire de cuisson dans une liqueur de cuisson ordinaire. Les exemples qui suivent illustreront les modes de réalisation préférés de la présente invention. EXEMPLE 1 600 g de copeaux de bois tendre furent placés dans un autoclave ayant une capacité de 4 litres, auquel on ajouta une liqueur de cuisson de procédé kraft ayant 17 % d'alcalin actif et 25 % de sulfiditéç On ajouta alors du dihydroxydihydroanthracène préparé par le procédé expliqué ci-dessus en une quantité de 0,05 % en poids en se basant sur le poids sec à l'absolu des copeaux, dans la m8me liqueur de cuisson et l'on effectua la cuisson à 1650C pendant 75 minutes. Dans -des buts de comparaison , on répéta la meme expérience mais en omettant le dibydroxydihydroanthracène. Les résultats de ces expériences sont tels qu'indiqués au Tableau 1 ci-dessous. Tableau I. Cuisson selon le pro- Cuisson selon -le procé cédé kraft avec du dé kraft sans dihydroxy dihydroxydihydroan- dihydroanthracène (art thracène (présente antérieur) invention Rendement de cuisson 48,6 46,5 Indice kappa 42 51 Indice d'écla tement * 6,9 6,2 Longueur de rupture (km) 8,2 7,0 Facteur de déchirure 170 170 * Déterminé par la norme japonaise JIS P-8210 (méthode d'essai de la résistance de la pâte à papier) EXEMPLE 2. 700 g de copeaux de bois dur furent placés dans un autoclave ayant une capacité de 4 litres, auquel on ajouta une liqueur de cuisson de procédé à la soude ayant une teneur de 15,5 ,' en soude caustique (sous forme de Na20), et du dihydroxyanthracène en une quantité de 0,02 % en poids en se basant sur le poids sec à l'absolu des copeaux, et la cuisson fut effectuée à 1550C pendant 75 minutes. Ensuite, dans des buts de comparaison, on répéta la même expérience mais en omettant le dihydroxyanthracène. Les résultats de ces expériences sont indiqués au Tableau 2 qui suit. Tableau 2. Procédé de cuisson à la Procédé de cuisson à la soude avec du dihydroxy soude sans dihydroxy anthracène (présente anthracène (art anté invention) rieur) Rendement de cuisson % 53,9 53,0 Indice kappa - 50 78 Indice d'écala tement * 4,3 3,0 Longueur de rupture (km) 6,1 4,5 Facteur de déchirure 110 100 * déterminé par la norme japonaise JIS P-8210 (méthode d'essai de la résistance de la pate à papier). E3HlDELE 3. 700 g de copeaux de bois dur furent placés dans un autoclave d'une capacité de 4 litres, ou l'on ajouta une liqueur de cuisson au carbonate de sodium contenant 10 96 de carbonate de sodium et 0,1 96 en poids, en se basant sur le poids sec à l'absolu des copeaux, de dihydroxyanthracènecarboxylate de sodium, et on effectua la cuisson à 1800C pendant 20 minutes. Alors, les copeaux cuits furent battus par un raffineur à disques jusqu'à une libération de 450 cm3. Pour une comparaison, la même expérience fure répétée en omettant le dihydroxyanthracènecarboxylate de sodium. Les résultats de ces expériences sont indiqués au Tableau 3 qui suit. Tableau 3. Procédé de cuisson au Procédé de cuisson au carbonate de sodium avec arbonate de sodiumssns lu dihydroxyanthracène- lihydroxyanthracènecar- arboxylate de sodium oxalate de sodium (art présente invention) antérieur) Rendement de cuisson 96 82,0 78,9 Indice d'é clatement * 1,8 1,7 Longueur de rupture (km) 3,2 2,5 Replis, double 20 14 Résistance à l'écrasement 14,2 13,5 annulaire Résistance à l'écrasement concora 19,5 19,0 * déterminé par la norme japonaise JIS P-8210 (méthode d'essai de la résistance de la pâte à papier). EXEMPLE 4. 400 g de lin furent placés dans un autoclave d'une capacité de 4 litres, auquel on ajouta une liqueur de cuisson contenant 18 96 de sulfite de sodium et 3 % de soude caustique, ces deux quantités étant basées sur le poids de la matière première, et du dihydroxyanthracène-sulfonate de sodium en une quantité de 0,05 96 en se basant sur le poids sec à l'absolu de la matière première, et la cuisson fut effectuée à 18O0C pendant 4 heures. Séparément, dans des buts de comparaison, on répéta la meme expérience mais en omettant le dihydroxyanthracènesulfonate de sodium. Les résultats de ces expériences sont indiqués au Tableau 4 qui suit Tableau 4. Cuisson au sulfite avec Cuisson au sulfite avec du dihydroxyanthra- sans dihydroxyanthra cène sulfonate de sodium cène sulfonate de (présente invention) sodium (art antérieur Rendement de cuisson 46 62,5 58,5 Indice kappa 8 12 Longueur de rupture (km) 8,9 7,6 Facteur de déchirure 190 170 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de pate à papier à partir de matières lignocellulosiques caractérisé en ce qu'on soumet lesdites matières lignocellulosiques à une cuisson en présence d'un auxiliaire comprenant au moins un élément choisi dans le groupe consistant en hydroxyanthracènes et leurs dérivés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'auxiliaire de cuisson précité est au moins un élément choisi dans le groupe consistant en composés ayant pour formule générale où R représente H, COOL où X représente H ou Na, ou S03Y ou Y représente H ou Na; A représente H ou Na; m représente 0,1 ou 2; et n représente 1 ou 2, et quand R représente H, cela indique le cas où un atome de carbone dans le noyau anthracène prend la forme de CH2 au lieu de CH en perdant sa double liaison. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'auxiliaire de cuisson précité est au moins un élément choisi dans le groupe consistant en dihydroxyanthracène, dihydroxydihydroanthracène, carboxyhydroanthracène et sulfonate de dihydroxyanthracène. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'auxiliaire de cuisson . précité est du dihydroxydihydroanthracène ou son sel alcalin obtenu par réaction de Diels-Alder de la naphtoquinone et du butadiène. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'auxiliaire précité. est utilisé en une quantité de l'ordre de 0,005-3 96 en poids en se basant sur le poids sec à l'absolu de la matière lignocellulosique précitée. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'auxiliaire de cuisson précité est utilisé en une quantite de l'ordre de 0,01-0,1 96 en poids en se basant sur le poids sec à l'absolu de la matière lignocellulosique précitée. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuisson précitée est effectuée dans un procédé de cuisson alcaline. 8. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que la cuisson précitée est effectuée dans un procédé de cuisson au sulfite. 9. Pâte à papier caractérisée en ce qurelle -est produite par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes0