Brevet FR2556376A1 — publié le 19850614

Procédé pour produire de la pâte de bois broyé affinee. La présente invention concerne un procédé pour produire de la pâte de bois affinée à partir de copeaux, ledit procédé mettant en oeuvre des copeaux de bois tendres ou résineux et des copeaux de bois durs ou feuillus de sorte que la pate de bois affinée résultante contient, mélangées ensemble, des matières provenant à la fois de resineux et de feuillus et, dans ledit procédé, les copeaux de feuillus étant prétraités avant le stade d'affinage en les imprégnant avec une solution alcaline. Il est connu dans l'art antérieur que de petites quantités de feuillus peuvent être ajoutées aux résineux lorsque l'on produit mécaniquement une pâte de bois par la méthode semichimique. L'addiction de feuillus a un effet positif sur les propriétés optiques de la pâte mécanique affinée mals l'utilisation de feuillus a été limitée par le fait que les propriétés de résistance de la pâte mécanique affinée se détériorent rapidement avec une quantité croissante de feuillus. I1 est de plus connu dans l'art antérieur, lorsque des feuillus sont utilisés pour fabriquer la pâte, d'imprégner les copeaux de feuillus avec des produits chimiques avant l'affinage. Une méthode pour obtenir une imprégnation suffisamment uniforme a été d'effectuer le traitement d'une façon suffisamment vigoureuse. Dans le traitement chimique, l'agent efficace est un alcalin, tel que NaOH,qui réagit avec les carbohydrates du bois en gonflant et ramollissant la structure du bois. En même temps, cependant, l'alcalin amène le matériau du bois à devenir plus foncé et réduit la teneur en fines et le coefficient de diffusion de la lumière de la pâte de bois affinée obtenue. Afin d'empêcher le noircissement du bois, on a également utilisé dans le traitement chimique un sulfite par exemple Na2SO3. Le sulfite réduit encore plus la quantité de fines et le coefficient de dispersion de la lumière de la pâte de bois, ce qui détermine l'opacité du papier fabriqué à partir de la pâte. Lorsqu'une pulpe utilisée pour la production du papier d'impression contient, en plus des bois résineux, du bois feuillu traité comme décrit ci-dessus, les facteurs critiques sont, d'une part, l'aptitude å produire de la poussière du papier et, d'autre part, l'opacité du papier. Ces facteurs critiques limitent la proportion de feuillus dans la pâte de bois à 10-15%. Le but de la présente invention est de fournir un procédé qui permet d'accroitre la proportion de feuillus pour qu'elle soit sensiblement plus élevée que précédemment dans la pâte de bois affinée destinée à la fabrication du papier d'imprimerie. L'invention est caractérisée en ce que, pour le pré-traitement du bois feuillu, on utilise une solution d'hydroxyde alcalin dont la concentration est dans la gamme 0,1-0,5 M, en ce que les copeaux de feuillus pré-traités sont mélangés aux copeaux de résineux et en ce qu'ensuite le mélange de copeaux ainsi obtenu est affiné en pâte de bois. La caractéristique essentielle de l'invention est que le prétraitement des copeaux de feuillus avec une solution d'hydroxyde alcalin 0,1-0,5 M est très doux par comparaison avec le procédé par lequel le feuillu a été traité jusqu'ici. Ce type de prétraitement doux est rendu possible par la circonstance que, conformément à la présente invention, les copeaux de feuillus pré-traités sont affinés en pâte de bois en mélange avec les copeaux de résineux. Les fibres de feuillus traitées de manière modérée ont des caractéristiques visco-élastiques qui se rapprochent de celles des fibres de résineux, ce qui assure les conditions requises pour mélanger et affiner simultanément des feuillus et des résineux et la proportion de feuillus dans le mélange peut être accrue jusqu'à 70%. D'une façon encore plus appropriée, la proportion de feuillus dans le mélange qui est soumis à l'affinage est de l'ordre de 30-60%. Dans les procédés de l'art antérieur utilisant des copeaux de feuillus, le feuillu pré-traité vigoureusement était affiné séparément en pâte à papier et seulement alors il était mélangé à la pulpe obtenue à partir de résineux. En association avec le prétraitement modéré de l'invention, un affinage séparé du feuillu provoquerait des difficultés en raison de l'absorption non uniforme de l'hydroxyde alcalin. Aucune difficulté ne sera cependant rencontrée lorsque le feuillu pré-traité de façon modérée est affiné, comme enseigné par l'invention, ensemble avec le résineux: dans ce cas les fibres de résineux qui ont des dimensions plus grandes et qui sont plus élastiques maintiennent le jeu de la lame de l'affineur stable et égalisent les pointes de contrainte agissant sur les fibres de feuillus. Le mélange est ainsi soumis dans son ensemble à un traitement d'affinage uniforme. Un avantage particulier du prétraitement alcalin modéré de l'invention est que les bonnes caractéristiques optiques des fibres de bois feuillus sont préservées et la résistance de liaison des fibres est améliorée. Il est de ce fait possible de produire, par le procédé de l'invention, une pulpe avec une teneur en feuillu élevée qui réponde aux nécessités fixées pour le papier offset en ce qui concerne la force de liaison et l'opacité. Dans le procédé de l'invention, la quantité de matière organique dissolvante est si faible que la pulpe ne nécessite pas d'être lavée. Ceci réduit considérablement les couts d'investissement de l'installation. De plus les quantités de produits chimiques et de vapeurs requises dans le prétraitement sont plus faibles que précédemment, ce qui réduit les couts d'exploitation du procédé. Dans l'ensemble, l'invention fournit un procédé simple et souple dans lequel les proportions de bois feuillus et de bois résineux peuvent être modifiées dans une gamme étendue et dans lequel les coûts d'investissement sont plus faibles que dans les procédés équivalents de l'art antérieur. La solution d'hydroxyde alcalin utilisée dans le prétraitement des copeaux de feuillus peut être, par exemple, une solution d'hydroxyde de sodium avec 5-20g de NaOH par litre. Du fait que la concentration en hydroxyde de sodium est faible, l'addition de sulfite n'est pas absolument nécessaire. Cependant on peut envisager également d'utiliser dans le prétraitement une solution avec, par exemple, 5-50g de Na2SO3 par litre. Pour promouvoir l'absorption de l'alcalin, les copeaux sont traités avec de la vapeur, avant d'être imprégnés. La solution d'alcalin à utiliser pour l'imprégnation est froide. Afin de promouvoir les réactions entre l'alcalin absorbé et le bois, les copeaux imprégnés sont également traités avec de la vapeur chaude. Un tel étuvage suit immédiatement le stade d'imprégnation et, conformément à l'invention, il peut avoir lieu à la pression normale dans une gamme de températures de 60-1000C. I1 est cependant possible que la température d'étuvage soit encore plus élevée, par exemple 100-1300C, et qu'une légère surpression soit utilisée dans le stade d'étuvage. L'invention est décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: ta figure 1 représente sous forme d'un diagramme un procédé de production de la pâte de bois affinée conformément à l'invention et les figures 2 à 5 illustrent sous forme de graphiques cer taines caractéristiques physiques des pulpes de bois affinées, avec différentes valeurs CSF, dans certains cas pris à titre d'exemples Les matériaux de départ du procédé de production de pâte de bois affinée de la figure 1 sont des copeaux de bois feuillus et de résineux (tremble et épicéa) emmagasines dans des silos 1 pour le tremble et 2 pour l'épicéa Les copeaux de feuillus sont conduits du silo 1 à un stade de lavage 3 d1où les copeaux sont transférés pour être prétraités.Dans le pretraitement les copeaux de feuillus sont pre-étuvés (stade 4) puis les copeaux sont imprégnés à la température ambiante avec une solution d'hydroxyde de sodium diluée, contenant de préférence par exemple 109 de NaOH par litre (stade 5). L'imprégnation peut être effectuée par exemple en transportant les copeaux à l'aide d'un transporteur à travers un réservoir contenant la solution d'hydroxyde de sodium de telle manière que la durée de séjour des copeaux dans le réservoir soit d'environ 5 mn. Après le traitement à l'hydroxyde de sodium, les copeaux vont dans une enceinte d'étuvage séparée (stade 6) dans laquelle régnent de façon appropriée une température d'environ 900C et la pression atmosphérique normale. La vapeur nécessaire dans le stade d'étuvage est obtenue à partir du procédé de broyage.A la suite de l'étuvage, les copeaux de feuillus prétraités sont envoyés, ensemble avec les copeaux de résineux qui sont passés à travers la phase de lavage 7, à un réservoir de mélange 8 où les deux types de copeaux sont mélangés par exemple dans la proportion 1:1. La phase de mélange est suivie de l'affinage du mélange de copeaux par la méthode thermo-mécamque pour leur transformation en pulpe, ce stade représentant une technique connue en elle-même dans l'art antérieur. Le mélange de copeaux passe du réservoir de mélange 8 à deux stades d'affinage consécutifs 9 dans lesquels il est affiné, à l'aide d'affineurs à disques, en une pulpe 10. La pulpe achevée est utilisable par exemple comme matériau de départ dans la fabrication du papier d'impression offset. Dans les figures 2 et 5 sont illustrées certaines caractéristiques physiques des pulpes de bois affinées à différents degrés CSF (Canadian Standard Freeness). Les figures 2 et 3 se réfèrent aux indices de résistance à la traction et au déchirage qui illustrent les propriétés de résistance de la pulpe; la figure 4 concerne le coefficient dé diffusion de la lumière de la pâte qui illustre. les propriétés optiques de la pulpe et la figure 5 la proportion des fibres longues dans la pulpe, ce qui illustre la résistance de liaison de la pulpe. Les quatre courbes réunissant les valeurs pointées dans chaque figure représentent quatre types différents de pulpes correspondant au tableau donné ci-après. NaOH Epicéa Tremble Bouleau (g/l) (%) (%) (%) o o 50 50 D 0 50 50 / 5 50 50 10 10 60 20 20 &commat; 10 50 50 10 50 50 La première colonne verticale dans le tableau indique le prétraitement du feuillu utilisé pour préparer la pulpe en indiquant la concentration en NaOH de la solution utilisée pour l'imprégnation des copeaux. La rangée horizontale la plus élevée dans le Tableau dans laquelle la concentration en NaOH est zéro, se réfère à une pulpe de pâte à papier produite sans aucun traitement avec un alcalin et qui, de ce fait, n'est pas une pulpe de pâte à papier conforme à l'invention. Les trois autres pulpes, à contrario, sont des pulpes produites conformément aux enseignements de l'invention. L'examen des figures révèle que les pulpes produites selon les enseignements de l'invention présentent des caractérís- tiques qui sont toutes au moins à un niveau satisfaisant. La pulpe dans le procédé de production de laquelle aucun traitement à l'alcalin n'a été effectué, a un coefficient de diffusion de la lumière plus élevé que les pulpes qui ont été produites comme enseigné par l'invention mais, en ce qui concerne la résistance de liaison et les caractéris- tiques de résistance mécanique, elle est inférieure auxdites pulpes. Dans le Tableau ci-après sont comparées les caractéristiques de pulpes fabriquées par un affinage séparé de copeaux de résineux et de copeaux de feuillus, pré-traités comme indiqué par l'invention, et celle de pulpes obtenues par affinage d'un mélange comme indiqué par l'invention. Mélanges de pulpes CSF Densité Indice Indice Indice de de de traction déchirage résstanceà l'étement 3 2 2 (ml) (kg/m ) (Nm/g) (mNm /g) (kPam /g) Tremble/épicéa 50/50 Broyage en mélange 73 467 45,1 8,7 2,53 Broyages séparés 123+75 450 36,4 6,8 2,12 D:o 123+128 434 36,2 7,8 2,05 Tremble/épicéa 70/30 Broyage en mélange 88 414 34,9 7,0 1,89 Broyages séparés 123+75 453 34,8 6,8 1,96 Broyage en mélange 125 399 31,9 7,1 1,78 Broyages séparés 123+128 414 33,1 6,4 1,77 Pulpes de départ Tremble CTMP 123 452 35,0 4,3 1,64 Epicéa TMP 128 395 38,9 10,1 2,43 75 445 43,2 10,2 2,65 On voit dans le Tableau qu'avec une proportion de feuillus de 70%, on a obtenu sensiblement le même résultat dans le cas de l'affinage en mélange et de l'affinage séparé en ce qui concerne la qualité de la pulpe. A contrario, lorsque la proportion de feuillus est de 50%, on obtient une aptitude au traitement et des propriétés de résistance de la pulpe sensiblement meilleures dans l'affinage en mélange que dans l'affinage séparé. I1 est évident pour l'homme de l'art que les modes de mise en oeuvre de l'invention ne sont pas limités à ce qui a été présenté à titre d'exemple dans ce qui précède et qu'ils peuvent être modifiés sans sortir du cadre des revendications ci-après. Revendications 1. Un procédé pour produire une pulpe de pâte de bois affinée à partir de copeaux dans lequel sont utilisés des copeaux de résineux et des copeaux de feuillus de sorte que la pulpe affinée qui est obtenue contient un mélange à la fois de matière provenant de résineux et de matière provenant de feuillus et dans lequel les copeaux de feuillus sont prétraités préalablement au stade d'affinage en les imprégnant avec une solution alcaline, caractérisé en ce que, dans le prétraitement des feuillus, on utilise une solution d'hydroxyde alcalin dont la concentration se trouve dans la gamme de 0,1-0,5 M, les copeaux de feuillus prétraités étant mélangés avec les copeaux de résineux et le mélange de copeaux ainsi obtenu étant ensuite affiné en une pulpe de pâte de bois. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le prétraitement, on utilise une solution d'hydroxyde de sodium contenant 5-20g de-NaOH par litre. 3. Un procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le prétraitement, on utilise une solution avec 5-20g par litre de NaOH et 5-50g par litre de Na2SO3. 4. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les copeaux de feuillus sont étuvés, en combinaison avec le prétraitement, sous la pression normale à 60-1000C. 5. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les copeaux de feuillus et de résineux sont mélangés ensemble de manière que la proportion de copeaux de feuillus dans le mélange soit de 70% au plus et se situe de préférence dans la gamme de 30 à 60%.