Brevet FR2482145A1 — publié le 19811113

L'invention concerne un procédé pour préparer la cellulose à partir de végétaux annuels, en particulier la paille, par désintégration dans une solution aqueuse alcaline en présence d'oxygène en un seul stade opératoire. On nta jamais décrit antérieurement la réalisation en un seul stade opératoire de la désintégration alcaline par l'oxygène conduisant-à une cellulose entièrement désintégrée et apte au blanchiment. Certes, on a décrit la désintégration de la paille par utilisa- tion du carbonate de sodium comme agent désintégrant, en présence d'oxygène (Revue A.T.T.P. Paris 31, (1977) 4, pages 131-135). Toutefois, ce procédé donne des cel- luloses très dures, à caractère dthémicellulose. Par suite, on a proposé de désintégrer la paille en présence d'oxygène dans une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et de carbonate de sodium. Avant ltopération de désintégration, on introduit dans le cuiseur de l'oxygène pur jusqu'à une pression partielle de 0,8 MPa (demande de brevet de la République Démocratique Allemande nO lZp D 21 C/209 744). Ce procédé a permis d'obtenir une cellulose parfaitement désintégrée, apte au blanchiment et possédant de bonnes propriétés de résistance mécanique. Mais il présente également des inconvénients. Ainsi l'utilisation de l'oxygène pur exige des mesures de sécurité particulières, d'où des investissements accrus en appareillages.En outre, il a fallu porter l'hydromodule dans le cuiseur à un niveau de 4 à 5, ce qui conduit à des frais accrus d'énergie, d'eau et de produits chimiques. La présente invention vise à diminuer la consommation d'énergie, d'eau et de produits chimiques et les investissements en appareillag pour la désintégration alcaline à l'oxygène des vegétaux annuels, La demanderesse a cherché à abaisser à un niveau inférieur à 2,5 l'hydromodu].e lors de la désintégration alcaline par l'oxygène en un seul stade opératoire. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après. Ces buts et avantages ont été atteints conformément à l'invention en introduisant dans le récipient de désintégration, avant le début de la désintégration, de l'air, de préférence jusqu ' à une surpression de 1,0 à 1,4 NPa, et en procédant ensuite la désintégration dans les conditions habituelles. La quantité totale d'alcali mis en oeuvre est de préférence de 10 à 169o de Na20 par rapport à la masse sèche de la matière première mise en oeuvre. La désintégration est de préférence effectuée à une température de 413 à 4330K. Dans un mode de réalisation particulier, on utilise en tant qu'alcali un mélange d'hydroxyde de sodium et de carbonate de sodium dans des proportions relatives de 1:3 à 3:1.En dehors du fait que l'abaissement de l'hydromodule à des valeurs inférieures à 2,5 conformément à l'invention conduit à une économie importante d'énergie, d'eau et de produits chimiques et à une diminution des investissements en appareils, on a également constaté que contre toute atteinte et compara vivement aux procédés de désintégration par l'oxygène connus antérieurement, on pouvait encore diminuer dans une nesure importante la pression partielle d'oxygène, ce qui apporte de grands avantages économiques. En outre, les mesures de précaution particulières nécessaires lorsqu'on utilise l'oxygène deviennent inutiles. Le plus faible hydromodule conduit également à une diminution de la quantité de lessives résiduaires. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter ; dans ces exemples, les indications de parties et de : s'entendent en poids sauf mention contraire; Les exemples co-aratifs décrivent des opérations effectuées selon des techniques antérieures et sont présentés pour mettre en évidence les avantages de l'invention Les valeurs mesurées sur les celluloses obtenues sont rapportées dans le tableau annexe. Exemple 1 A de la paille de blé hâchée, provenant de la République Démocratique Allemande, on ajoute une solu tion aqueuse consistant en 10% de Na20 à ltétat de NaOH et 1% de Mg S04 en tant que colloïde protecteur, en quantité suffisante pour régler à une densité de ma- tière de 25%. Après addition d'air jusqu'à une pres- sion partielle de 1,0 MPa, on porte le mélange de dé- sintégration en 60 -an à une température de 4230K et on procède à la désintégration en une durée de cuisson d'1 heure à la suite.Après séparation de la lessive résiduaire, on obtient une cellulose entièrement dé sintégrée. Les propriétés de la cellulose sont rapportées, avec celles des celluloses obtenues dans les exemples qui suivent, dans le tableau annexé. Exemple 2 On ajoute à de la paille de blé hâchée provenant de République Démocratique Allemande une solution aqueu -se consistant en 12% de Na20 à l'état de NaOH et on désintègre dans les mimes conditions que dans l'exemple 1. Exemple 3 A de la paille de blé hâchée provenant de la République Démocratique Allemande, on ajoute une solu tion aqueuse consistant en 16% de Na20 à l'étant de NaOH et on désintègre dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1. Exemple 4 A de la Daille de blé hachée provenant de la République Démocratique Allemande, on ajoute une solu tion aqueuse consistant en 12% de Na20 à l'état de NaOH, en ouantité suffisante pour régler à une densité de matitre de 40% et on désintègre dans les conditions de l'exemple 1. Exemple 5 A de la paille de blé huchée provenant de la République Démocratique Allemande, on ajoute une solution aqueuse consistant en 16% de Na20 à l'état de NaOH en quantité suffisante pour régler à une densité de matière de 40 S et on désintègre dans les conditions de l'exemple 1. Exemple 6 A de la paille de blé hachée provenant de la République Démocratique Allemande, on ajoute une solution aqueuse consistant en 12% de Na20 à l'état de NaOH et 1 s de MgS04 en tant que colloïde protecteur, en quantité suffisante pour régler à une densité de matière de 33%.Après addition d'air à une pression partielle de 0,9 MPa et d'oxygène à une pression partielle de 0,1 MPa, la pression partielle totale d'oxygène correspondant alors à une pression d'air de 1,4 MPa, on réchauffe le mélange d'attaque en 1 heure à 4130K et on procède à la désintégration en une durée de cuisson d'1 heu- re à la suite Exemple 7 A de la paille de blé huchée provenant de la République Démocratique Allemande, on ajoute une solution aqueuse consistant en 16% de Na2O à l'état de NaOH en quantité suffisante pour régler à une densité de matière de 40% et on désintègre dans les conditions de l'exemple 6 mais à ùne température de désintégration de 4230K. Exemple 8 A de la paille de blé hâchée provenant de République Démocratique Allemande, on ajoute une solution aqueuse consistant en 11,89-; de Na20 à l'état de NaOH et 11,8% de Na20 à l'état de Na2C03 en quantité suffisante pour régler à une densité de matière de 25% et on désintègre dans les conditions de l'exemple 1. Exempleonog~-tif 1 A de la paille de blé hâchée provenant de République Démocratique Allemande, on ajoute selon un procédé connu une solution aqueuse consistant en 12% de Na20 à l'état de NaOH et 1% de MgS04 en tant que colloïde protecteur, en quantité suffisante pour régler à une densité de matière de 25%. Après addition d'oxygène jusqu'à une pression partielle de 0,8 MPa, on chauffe le mélange de désintégration en 1 heure à 4230K et on désintègre ensuite en une durée de cuisson de 40 mn. Exemple comparatif 2 On désintègre de la paille de blé huchée provenant de République Démocratique Allemande dans des conditions identiques à celles de l'exemple comparatif 1 par une solution aqueuse consistant en 6% de Na20 à l'état de NaOH et 6% de Na20 à l'état de Na2C03. Exemple comparatif 3 On désintègre de la paille de blé hâchée provenant de République Démocratique Allemande dans des conditions identiques à celles de l'exemple comparatif 1 par une solution aqueuse consistant en 16% de Na20 à l'état de NaOH et Na2C03 dans des proportions relatives de 1:3. Exemple comparatif 4 On désintègre de la paille de blé hachée provenant de République Démocratique Allemande dans des conditions identiques à celles de l'exemple comparatif 1 nar une solution aqueuse consistant en 16% de Na20 à l'état de NaOH et de Na2C03 dans des proportions relatives de 3:1. TABLEAU Exemple Indice Kappa Degré de polymérisation Rendement Longueur de rupture moyen (unités de glucose) (%) (m) 1 35,7 1173 46,8 7276 2 26,9 1171 46,5 7329 3 17,9 929 42,1 6390 4 28,3 985 50,9 6585 5 26,9 930 37,7 6740 6 34,5 973 51,9 6910 7 26,4 868 42,3 6320 8 42,7 1042 46,0 6500 Exemple comparatif 1 23,5 662 37,8 4815 2 22,7 969 49,0 6370 3 29,2 911 47,5 5880 4 17,1 923 45,6 6200 TABLEAU (Suite) Exemple Allongement % Résistance au pliage Résistance à CSV (pliage double) l'éclatement (gO2/1) (MPa) 1 3,60 715 0,262 126,6 2 3,80 1399 0,279 134,6 3 3,10 298 0,249 152,2 4 3,20 624 0,260 181,5 5 2,63 282 0,262 167,0 6 3,13 593 0,282 118,0 7 2,76 177 0,263 162,6 8 3,03 540 0,270 136,2 Exemple comparatif 1 2,30 10 0,145 135,7 2 3,60 795 0,258 106,3 3 4,41 738 0,216 116,7 4 3,51 540 0,252 104,5 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de la cellulose à partir de plantes annuelles, en particulier à partir de la paille, par désintégration dans une solution aqueuse alcaline en présence d'oxygène en un seul stade opératoire, caractérisé en ce que, avant le début de la désintégration, on introduit de l'air dans le récipient de désintégration, de préférence jusqu'à une surpression de 1,0 à 1,4 MPa, après quoi on procède à la désintégration dans les conditions usuelles. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité totale d'alcali mise en oeuvre est de 10 à 16 % de Na20, par rapport à la masse sèche de la matière première mise en oeuvre. 3. Procédé selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que la désintégration est effectuée à une température.de 413 à 4330K. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que l'alcali utilisé est un mélange d'hydroxyde de sodium et de carbonate de sodium dans des proportions relatives de 1:3 à 3:1.