Brevet FR2467259A1 — publié le 19810417

La présente invention a trait à un procédé de fabrication de papier imperméable à la graisse ou de pâte imperméable à la graisse par raffinage dtune pSte à base de sulfate décolorée. Le papier imperméable à la graisse, qui est un papier spécial pour emballer des produits gras, est traditionnellement fabriqué à partir d'une pâte chimique à base de sulfite. Afin d'obtenir la qualité recherchée pour le papier, la pâte chimique doit etre raffinee jusqu'à ce qu'on obtienne les propriétés requises pour une pâte imperméable à la graisse. La pSte chimique doit par conséquent entre facile à raffiner et de plus doit être pure et ne contenir que de faibles quantités d'ingrédients odorants et ayant un doit. Comme les entreprises petites et moyennes de fabrication de pâte à base de sulfite ont été fermees à cause de problèmes de pollution, on a essayé d'utiliser une pâte chimique à base de sulfite décolorée dans la fabrication de papier imperméable à la graisse. Etant donné que la pdte à base de sulfate ordinaire est diffacile à raffiner, elle consomme considerablement plus d'énergie de raffinage et de plus exige des adjuvants chimiques coûteux pour obtenir approximativement les mêmes propriétés d'imperméabilité à la graisse que la pâte à base de sulfite. La présente invention a pour but de proposer un procédé de fabrication d'un papier imperméable à la grais- se satisfaisant à partir d'une pâte à base de sulfate tout en obtenant des avantages en comparaison à la fois des pâtes à se de sulfite et des pâtes à base de sulfate anterieurenent utilisées. Dans le procédé selon l'invention, une pâte à base de sulfate à haut rendement délignifiée à l'oxygène et à l'alcali est décolorée à l'aide de chlore, d'alcali et d'hypochlorite et la pâte décolorée est raffinée. En d'alaires termes, l'invention consiste dans l'utilisation d'une pâte à base de sulfate à haut rendement délignifiée pour la faerication de papier imperméable à la graisse après décoloration au chlore, à l'alcali et à l'hypochlo- rite et raffinage de la pâte. La p te à base de sulfate utilisée comme substance initiale pour la fabrication de la pgte imperméable à la graisse selon l'invention, est une pate à base de sulfate à haut rendement connue qui a été délignifiée telle que décrite dans le brevet américain N 4.093.511 et TAPPI 59 (11): 77 (1976). Cette pgte à base de sulfate est fabriquée avec une liqueur de cuisson ménageant l'hémicellulose, de préférence une liqueur à base de polysulfure ayant une teneur en polysulfure de 2 à 12 grammes par litre et fabriquée selon le procédé Moxy, à une teneur en lignine relativement élevée correspondant à un coefficient kappa d'environ 60, cf. TAPPI 58 (8):172 (1972).Après un lavage partiel, la pâte est encore délignifiée pour obtenir un coefficient kappa d'environ 30 avec de l'oxygène et de l'alcali à environ 110 C dans un réacteur approprié. La påte est ensuite à nouveau décolorée en trois étapes avec du chlore, de l'alcali et de l'hypochlorite de sodium, respectivement, pour une luminosité de 80 à 85 SCAN. Si la décoloration de la pSte à base de sulfite au cours de l'opération de décoloration par l'hvpochlorite est effectuée de sorte que la valeur de pH de la pâte à la fin de cette opération soit comprise entre 7,0 et 8,5, on s'aperçoit que la påte obtenue est particulièrement facile à raffiner pour obtenir des propriétés d'imperméabilité à la graisse.La valeur de pH à la fin de l'opération de décoloration à l'hypochlorite doit de préférence se trouver dans la plage entre 7,0 et 8,0 et en particulier entre 7,0 et 7,5. Ce sont des valeurs exceptionnellement basses. Par ailleurs, on préfère raffiner la pâte dans un environnement alcalin, c'est-à-dire à une valeur de pH d'au moins 7,0 et eventuellement aussi élevé que 10,0. Une vérification de cette pâte au laboratoire a montré qu'elle convenait considérablement mieux pour la fabrication de papier imperméable à la graisse qu'une påte à base de sulfate ordinaire commercialément disponible dans ce but. En comparaison d'un papier imperméable à la graisse provenant d'une patte à base de sulfate, la patte à base de sulfate à haut rendement a donné un produit plus pur ayant des propriétés d'imperméabilité à la graisse satisfaisantes Le papier présentait en outre de mellleures propriétés de résistance au mouillage que la patte à base de sulfite, et ainsi provoquait moins de ruptures dans la machine à papier avec une production de papier plus élevée en conséquence. La consommation en énergie de raffinage était approximativement la même que pour une patte à base de sulfite, c'est-à-dire sensiblement plus faible que pour la pâte à base de sulfate actuellement vendue sur le marché pour obtenir des propriétés d'imperméabilité à la graisse. Les propriétés de résistance du produit fini étaient également considérablement meilleures qu'il n'est habituel avec une pate à base de sulfite en tant que substance initiale. La résistance élevée se traduisait par une meilleure convertibilité du papier fabriqué durant la période pilote. La convertibilité est une propriété qui prend de plus en plus d'importance par suite des demandes actuelles pour des pressions élevées et des machines d'emballage à vitesse élevée. La teneur en ingrédients odorants et ayant un goflt et en résine dans la patte à base de sulfate utilisée est d'un faible niveau en comparaison de la patte à base de sulfite, si bien qu'elles ne cause aucun problème. Au contraire, la pdte à base de sulfite provenant de bois de pin peut provoquer des inconvénients en ce qui concerne le goût et l'odeur conférés au produit et également des problèmes aigus de résine, mais également la pâte à base de sulfite provenant de bois de sapin peut causer des problèmes sous ce rapport. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre etdes revendications. L'invention sera encore illustrée au moyen d'exemples. Exemple 1 Une pâte à base de sulfate à haut rendement est fabriquée dans un digesteur Kamyr en phase vapeur opérant en continu à partir d'un mélange de copeaux de sapin et de pin. La production est d'environ 350 tonnes par jour. 79,5 d'alcali actif calculés à partir de NaOH sont ajou- tés par tonne de copeaux secs. La liqueur blanche présente une teneur d'environ 6 à 8 grammes de soufre polysulfure par litre et est fabriquée selon le procédé Moxy. La sulfuration de la liqueur blanche est environ 40% avant l'oxydation dans le réacteur Moxy. Pour une description plus détaillée du procédé Moxy, voir le brevet américain NO 4.093.511. La température dans la zone de cuisson est d'environ 1600C et le temps de cuisson est d'environ 2,5 heures. Un écoulement de pâte d'environ 70 tonnes par åour provenant de la canalisation de sortie du digesteur est prélevé et. transféré à un réacteur par l'intermédiaire d'un appareil de purification. De l'oxygène et de la valeur sont ajolltés à la liqueur de l'appareil de purification. L'adjonction d'oxygène et d'alcali correspond à 35 kg 02 et à 50 kg NaOH, respectivement pour chaque tonne de pute. La consommation en vapeur correspond à une augmentation de température d'environ 850C à 1100C pour une consistance de pate de 100/5. Le temps de séjour de la pate dans le réacteur est d'environ 30 minutes à une pression de 5 atmosphères avant que la pâte soit diluée et soufflée dans un réservoir. La délignification à l'oxygène et à l'alcali se traduit par une réduction du coefficient kappa de la pSte d'environ 60 à environ 30. Un échantillon de cette pute est en outre décoloré dans le laboratoire en trois étapes avec du chlore, de l'alcali et de l'hypochlorite de sodium (65,5% de chlore, 2,5% de NaOH et 2,7% dthypo- chlorite + 0,2 S de NaOH, la valeur de pH étant d'environ 7 à la fin de l'opération de traitement à l'hypochlorite) pour donner une luminosité de 83% SCANo La pâte ainsi obtenue est comparée à une pâte à base de sulfate classitue pour la fabrication de papier imperméable à la graisse. Le résultat de cette comparaison est consigné au Tableau 1. Il ressort du Tableau 1 que la pâte à base de sulfate à haut rendement délignifiée à l'oxygène et à l'alcali est considérablement plus facile à raffineur pour obtenir des propriétés d'imperméabilité à la grais- se et de qualité de pdte maigre que la pSte à base de sulfate classique vendue à différents fabricants de papier impérméable à la graisse. La pSte à base de sulfate classique est difficile à raffiner de sorte que le papier exige une adjonction de produits chimiques cot- teux telle que de la carboxy méthyl cellulose afin de donner des propriétés satisfaisantes d'imperméabilité à la graisse. Exemple 2 De la canalisation de sortie d'un digesteur Kamyr opérant en continu, dans lequel est fabriquée une pâte à base de sulfate à haut rendement telle que décrite dans l'Exemple 1, un écoulement d'environ 50 tonnes est prélevé de la pâte quotidiennement. Au total environ 400 tonnes d'une telle pâte sont décolorés dans le réacteur à oxygène dans les mêmes conditions que celles dé crites dans l'exemple 1, et ensuite comprimés dans une presse à vis pour obtenir environ 27% de matière sèche. La pSte pénétrant dans le réacteur possède un coefficient kappa moven de 51,1, tandis que le coefficient kappa à la sortie du réacteur est de 30,7. La pate est ensuite expédiée à une usine de sulfite. Là, la fabrication de pate chimique est interrompue, et l'installation de décoloration et l'usine de papier sont toutes deux alimentées en pâte décolorée à l'oxygène pendant environ 5 jours. Dans l'installation de décoloration, environ 6,5% de chlore sont aJoutés à la pate dans le premier stade, environ 2,5% de NaOH sont ajoutés dans le second stade, et environ 3% de chlore actif sous la forme d'hypochlorite de sodium sont ajoutés dans le troisième stade à une température de 40 à 42 C. La valeur de pH est d'environ 7,0 à la fin de la troisième opération. TABLEAU 1 pâte selon l'Exemple 1 tte à base de sulfate | chlassique (décolorée) Temps de raf finage sur purificateur PFI 7000 9000 10500 0500 1 13500 15000 OSR 77 82 86 60 74 77 Qualité de pate maigre,s 74 118 244 17 37 47 Indice d'usu re Nm/g 120,5 124,5 121,5 123,5 122,5 125,5 Perméabilité à l'air,nm/Pa 14,6 4,6 0,94 206 45,4 37,9 Formation de I bulles Traces Traces Impor- Aucune Aucune Aucune tantes Avant raffinage, la ptte est mélangée à un mélange de bicarbonate de soude et de NaOH, de sorte que la ptte après raffinage possède une valeur de pH d'au moins 7,0. Les produits imperméables à la graisse ordinaire de l'usine sont fabriqués avec des résultats quantitatifs et qualitatifs excellents. Comme exemple des résultats obtenus, le tableau 2 indique des résultats pour la p & e imperméable à la graisse selon l'invention en comparaison des exigences imposées à une pâte imperméable à la graisse ayant un poids spécifique de 34 (55 g/m2) et une qualité élevée. Le papier décrit dans l'exemple 2 a été contrôlé en ce qui concerne l'odeur et le goût au Sentralinstitutt for industriell forskning, Oslo, et au Verpackungslabor fUr Lebensmittel und Getranke, Vienne. Au SI, le papier a été analysé sur un chromatographe en phase gazeuse et comparé à une analyse correspondante d'un papier ordinaire imperméable à la graisse à partir de pate à base de sulfate. L'analyse met en évidence une surface sensiblement moindre au-dessous de la courbe chromatographique pour le produit selon linvention, ce qui signifie qu'il n'y a pas de risque de problèmes d'odeur et de goût. Au laboratoire de Vienne, un tableau d'évaluation de goût compare un papier parcheminé végétal et un papier imperméable à la graisse fabriqué selon l'invention.La conclusion est qu'après recouvrement d'une surface de beurre avec les deux types de papier, aucune différence de goût du beurre n'a pu être constatée, de sorte que les deux papiers peuvent être considérés comme équivalents en ce qui concerne un transfert de goût à des produits gras. Le papier parcheminé végétal est le matériau qui est actuellement utilisé comme papier d'embal- lage pour le beurre dans la plupart des pays. TABLEAU 2 Exigences imposées Données d'analy à une pâte imperméa- se pour une pâte ble à la graisse ayant imperméable à la un poids spécifique graisse ayant un de 34 (55 g/m2) et une poids spécifique qualité élevée de 34, fabriquée selon l ' invention Opacité, phV # 60 61 Coefficient de Tappi, s # 1800 1800 Perméabilité à l'air # O Résistance à l'éclatement 26 26 31 Résistance au déchirement longitudinal # 19 22 Résistance au déchirement transversal # 22 25 Bentzen > 300 500 Résistance au mouillage, % # 30 34 Nombre de points # 20 4 Surface de points, mm2 4 1 0,18 Le papier selon l'invention décrit dans cet exemple fut également envoyée à trois clients différents en vue d'une conversion sur les machines à papier de leurs usines. Tous les clients ont trouvé le papier facilement convertible. On voit ainsi que selon l'invention, un papier imDerméable à la graisse ayant une qualité très élevée peut être fabriqué à partir de la pâte à base de sulfate avec une consommation d'énergie sensiblement réduite pour l'opération de raffinage en comparaison de pâtes à base de sulfate antérieurement utilisées, et sans adjonction de produits chimiques coûteux. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une pâte imperméable à la graisse, caractérisé par une décoloration d'une pt- te à base de sulfate à rendement élevé, délignifiée à l'oxygène-alcali, par du chlore, de l'alcali et de l'hypochlorite et nar un raffinage de la pâte décolorée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte à base de sulfate est fabriquée en réalisant une ptte avec une liqueur de cuisson ménageant l'hémicellulose, de préférence une liqueur de polysulfure ayant une teneur en polysulfure de 2 à 12 grammes par litre. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liqueur de polysulfure est produite selon le procédé Moxy. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ptte à base de sulfate a été digérée jusqu'à obtenir un coefficient kappa de 40 à 100 et délignifiée à l'oxygène et à l'alcali pour présenter un coefficient kappa de 15 à 40. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la décoloration de la ptte à base de sulfate au cours de l'opération à l'hypochlo- rite est effectuée de sorte que la valeur de pH de la pâte à la fin de cette opération soit de 7,0 à 8,5, de préférence 7,0 à 8,0 et en particulier de 7,0 à 7,5. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la patte à base de sulfate décolorée est raffinée jusqu'à obtenir une valeur de pH de 7,0 à 10,0, de préférence 7,5 à 10,0.