Brevet FR2514044A1 — publié le 19830408

Jusqu'à présent les végétaux annuels et en particulier les sous-produits agricoles (pailles de céréales, bagasses de sucrerie de cannes, tiges de maïs) n'ont jamais fait l'objet d'une exploitation massive à usage papetier. Cela tient à ce que les procédés employés jusqu'ici donnent des pattes difficilement egouttables et des papiers vitreux, cassants, et de peu d'opacite. De telles pates sont utilisées comme pâtes d'appoint et leur emploi limite ne permet pas l'installation d'importantes unités de fabrication ; ces circonstances ne leur permettent pas de concurrencer valablement l'industrie des pètes de bois. La présente invention permet d'obtenir à partir de végétaux annuels, des pâtes susceptibles d'être employées en toutes proportions dans la fabrication d'un grand nombre de papiers et même de constituer la matiere premiere unique dans la fabrication des papiers de grande consommation en particulier pour le papier journal. L'utilisation dans un tel but des végétaux annuels est rendue très difficile du fait de la presence d'une grande proportion de pectocellulose qui se transforme par gélatinisation pendant la délignification en pectine et ses dérivés dont la présence est un obstacle à l'êgouttage et est cause, en raison de leur nature collante, de multiples difficultes de fabrication ; de plus, les pâtes obtenues restent colores, lors du blanchiment par les procédés usuels, le chlore n'ayant que peu d'action sur la pectine et ses dérivés. Suivant le procédé objet de l'invention, la matière traitée est soumise, avant délignification, à une préhydrolyse destinée à éliminer par dissolution les pectocelluloses et autres produits cellulosiques sans valeur papetière, en la traitant par une solution suffisamment diluée d'un acide tel que l'acide sulfurique n'ayant pas dans ces conditions d'action spécifique sur la fibre, l'opération étant conduite à une température de 1200 à 1700C et de préférence d'environ 1500, maintenue pendant une durée de l'ordre de 30 à 40 mn. L'expérience a montré que dans ces conditions l'egout- tage est satisfaisant et que la délignification peut être réalisée sans difficulté par un traitement, en lui-même connu, par le sulfite de sodium neutre, ou monosulfite Na2So3. Suivant l'invention, la matière traitée, après avoir été soumise aux traitements mécaniques usuels de hachage ou broyage est traitée à chaud par une solution tres diluée d'acide sulfurique ou de tout autre acide n'ayant pas d'action spécifique sur la fibre. Dans le cas de l'acide sulfu rique la concentration doit être de 0,1 à 0 > 2 % ? clest- - dire de 1 à 2 grammes par litre, De préférence, on adopte une concentration de 1,6 gr. par litre avec une tolerance de 10 % en plus ou en moins. Avec une telle concentration et en maintenant la température à 1500C pendant 30 à 40 minutes, la réaction est pratiquement terminée. La perte de poids de la matière varie en fonction inverse de sa teneur en lignine. Elle peut varier de 22 % pour une matiere très lignifiiez à 32 % pour des matières à faible teneur en lignine et où par conséquent le pourcentage de cellulose non lignifiée est élevé. En fait, la liqueur se colore et devient trouble à cause de la mise en solution colloidale des composes pectiques Si la reaction est menée trop loin, cette liqueur devient transparente et la matière est attaque, ce qui représentera par la suite une perte notable de rendement et de solidité, Pour déterminer la consommation d'acide, qui peut varier suivant la matière traitée, on fait bouillir pendant quelques minutes une quantité déterminée de cendres du végétal à traiter dans une solution titré d'acide sulfurique et on mesure la perte d'acidite de la solution, ce qui donne la quantité d'acide à utiliser par kilo de matière sèche. Les acides qui peuvent être substituées à l'acide sulfurique sont en l'état actuel des connaissances de 1 'in- venter, l'acide chlorhydrique et l'acide acetique. A la sortie du lessiveur la matière est pressée, elle est ensuite lavée avec une quantite limitée d'eau claire et redressée. L'eau de lavage apres remontage en acidite peut être réutilisee dans le circuit. La liqueur usée peut être soumise avant rejet à un traitement biologique par exemple une fermentation methanique source d'une notable recu pération d'énergie. La matière,ainsi debarrassee des pectocelluloses et de tous dérives de la pectine, est ensuite traitée par une solution de sulfite neutre de sodium et on obtient une pâte presque totalement délignifiée. A une température de 1700C. l'opération est terminée en 1 heure 1/2. La consommation de sulfite rapportee au poids de lignine à dissoudre est d'environ 65 % ce qui suppose llemploi d'une quantité de ce sel légèrement superieure. La pâte obtenue est très homogène, s'égoutte facilement et sa blancheur dépasse 50 photovol ts. La liqueur résiduaire est filtrée, concentrée et brûlée ; les cendres sodiques obtenues peuvent servir ainsi qu'il est connu à reconstituer la liqueur initiale du traitement. Apres lavage, il suffit d'un traitement simple à l'hypochlorite de sodium pour atteindre la blancheur désirée : 2 % de chlore actif suffisent pour dépasser la blancheur habituelle du papier journal. Les chiffres donnés au cours de cet exposé constituent des paramètres dont la valeur peut varier l'un en fonction des autres dans les limites indiquées. Des chiffres différents peuvent être adoptés, en conséquence,sans sortir du cadre de la presente invention. EXEMPLE. L'exemple suivant, réalise avec de la paille de la région parisienne, permet de préciser les conditions favorables a l'exécution du present procédé. Caractéristiques de la paille Extrait alcool/benzène ... 9 % Cendres , o 9 f 5 9,5 % Pentosanes .*. 27,5 % Lignine ............ 20,7 % Les cendres traitées comme indiqué plus haut ont donné une consommation de 12,4 grs. d'acide sulfurique par kilo de paille. 2 kilos de matières premières ont été hydrolysés dans un lessiveur rotatif de 50 litres de capacité. La quantite d'acide utilisé a éte de 28,8-grs. pour une dilution solide/liquide de 1/9 soit une teneur en acide de 1,6 gr. S04 H2 par litre. La montée en pression jusqu'à 1500 a duré lu30, La duree de l'hydrolyse en palier a été de 30 mn. La liqueur résiduaire avait un PH de 3,3 et une acidité exprimée en S04-H2 de 2,9 grs. par litre, rés-ultant des acides organiques formés pendant l'opération. Le rendement pondéral de l'opération a été de 75 %. Le poids obtenu de matière est 1,5 kg, Cette matière a ensuite été lessivée selon les conditions suivantes Température 1700C pendant lh30. Rapport solide/liquide 1/6 Quantité de sulfite neutre mise en oeuvre 432 grs. Quantité consommée 286 grs, ce qui montre que la quantite utilisée était beaucoup trop forte. Le rendement en pâte de l'opération a été de 46,6 % calculé sur le poids de la paille originelle. La blancheur atteignait 51 photovolts. Cette pâte a été blanchie avec une solution d'hypochlorite representant 2 % de chlore actif par rapport au poids de la pâte écrue. La pâte blanchie atteignait 64 photovolts, le rendement pondéral définitif étant de 46,1 %. Les caractéristiques de cette pâte sont indiquées dans le tableau suivant, etabli suivant les critères usuels: TEMPS DE RAFFINAGE (appareil JOKRO de raffinage O 2' 31 6'30" It' conique ; feuille 60gr/m2) O S R Degré Schopper 19 29 33 42 49,5 LONGUEUR DE RUPTURE 2585 m 3810 4890 5240 5965 (en metres) INDICE D'ECLATEMENT 13,9 23,8 26 30,7 33,4 (en kilos) ALLONGEMENT en % 2 2,5 2,9 3 3,5 INDICE de DECHIRURE 55 60 60 57 53 DOUBLE PLI 3 5 9 10 15 (nombre de pliages jusqu'à cassure) POROSITE (traversée du 11,4 4,1 1,5 1,3 0,9 papier par l'eau) MAIN 1,74 1,54 1,37 1,32 1,28 BLANCHEUR 64 62,5 60,5 59,5 58,5 OPACITE 86 83 80 79 81 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pâtes à papier à partir de végétaux annuels comportant une délignification au moyen d'une solution de sulfite neutre de sodium, caractérise par le fait qu'avant la délignification, la matière traitee est soumise à une préhydrolyse consistant à la traiter par une solution très diluée d'un acide n'ayant pas, à la concentration adoptée d'action specifique sur la fibre, à une température de 1200C à 1700C, pour éliminer par dissolution les pectocelluloses et autres produits cellulosiques sans valeur papetière ; 2. Procéde suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la préhydrolyse est opérée par une solution d'acide sulfurique à une concentration comprise entre 1 gr et 2 gr. d'acide par litre ;; 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérise par le fait que la concentration de l'acide est comprise entre 1,6 gr. + 10 % d'acide par litre, l'opération étant effectuée à une temperature de 1500C environ maintenue pendant une durée de 30 - 40 minutes ; 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'après la préhydrolyse la matière est lavée puis soumise à une cuisson par une solution de sulfite neutre de sodium à une température comprise entre 1600C et 1800C pendant la durée nécessaire à la dissolution de la lignine qui est séparée par lavage de la pâte ; 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la cuisson est effectuée à une température d'environ 1700C maintenue pendant une durée de l'ordre de lh30 , 6. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la matière est soumise à un lavage et à un traitement de blanchiment usuel à l'hypochlorite de sodium.