Brevet FR2610648A1 — publié le 19880812

PROCEDE DE TRAITEMENT DE COPEAUX AVANT LESSIVAGE La présente invention concerne un procédé de traitement de copeaux de bois avant le lessivage, lors de la fabrication de pâtes à papier chimiques, le lessivage étant l'opération qui consiste à libérer les fibres par dissolution de la lignine du bois. I1 a été montré que I'hétérogénéité de dimension des copeaux était souvent la cause d'une surconsommation des réactifs de cuisson et d'une baisse du rendement en pate. Par ailleurs, de trop grandes dimensions moyennes, même dans le cas d'un lot de copeaux homogène, provoquent les mêmes effets. L'enjeu économique est important puisqu'on estime qu'avec des copeaux bien calibrés et de dimensions optimales, il est possible de réduire de 10 % la consommation d'alcali dans une cuisson kraft et d'augmenter le rendement en pate de un à deux points par rapport à la situation couramment rencontrée dans les opérations industrielles. De même, les temps de cuisson peuvent être considérablement raccourcis. La dimension dont l'effet est préponderant est l'épaisseur des copeaux. Elle détermine davantage que les autres dimensions (longueur, largeur), le taux d'incuits en fin de cuisson. Ce taux d'incuits est un excellent critère pour juger de la qualité d'un lot de copeaux et de l'adaptation des conditions de cuisson. Il est admis, qu'une épaisseur moyenne de copeaux de 2 à 3 mm donne les résultats les meilleurs. C'est la raison pour laquelle se sont récemment développés des procédés de classage des copeaux par épaisseur permettant de séparer les copeaux d'épaisseur acceptable de ceux beaucoup plus épais. Dans ces systèmes, généralement à disques, les copeaux les plus épais ne passent pas au travers des fentes situees entre les disques, dont la largeur est fixée par construction (par exemple à 7 mm).Ils sont alors envoyés dans une recoupeuse où ils sont réduits en fragments de plus faible dimension. Ces fragments sont enfin mélangés aux copeaux classés avant cuisson. La mise en oeuvre de ces systèmes s'est effectivement accompagnée, dans pratiquement tous les cas, d'une amélioration significative de l'homogénéité de la cuisson. Cependant, ces systèmes présentent un certain nombre d'inconvénients qui motivent la recherche de procédés encore plus performants et plus fiables. Par exemple, la recoupeuse dont les couteaux sont fragiles produit, outre les fragments de dimensions acceptables, des particules (éclats, sciure et poussières) qui peuvent nuire au bon déroulement de la cuisson (dans les lessiveurs continus par exemple) et btre une source de perte de matière ou de surconsommation de réactif. Ainsi, le taux de particules fines (passant au travers d'un tamis à trous de diamètre 7 mm) est après recoupage de 13 t contre 0,5 t avant recoupage soit une augmentation considérable. Une autre technique de traitement des copeaux a été proposée. Elle consiste à faire passer les copeaux dans une presse à cylindres dont l'entrefer (distance minimale entre les surfaces des cylindres) est fixé à une valeur inférieure à l'épaisseur moyenne des copeaux. Il se produit alors un laminage des copeaux qui a pour effet de créer une multitude de fissures ou microfissures à l'intérieur des copeaux par où la liqueur de cuisson pénètrera facilement. Des résultats spectaculaires ont été obtenus dans des essais de cuisson de ces copeaux effectués à l'échelle du laboratoire et dans des essais ponctuels réalisés à l'échelle industrielle. Le procédé ne s'est pas encore développé pour deux raisons principales La première, et la plus importante, est qu'il est difficile d'imaginer un système à presses capable de traiter l'ensemble des copeaux d'une usine de pâte chimique. La seconde résulte du risque de dégradation des fibres de bois résineux lors du pressage entre les cyclindres ainsi qu'indiqué dans la conférence présentée par D. LACHENAL et collaborateurs au Congrès TAPPI ALCALINE PULPING tenu à San Francisco en 1984 (Proceedings pp 13-17 vol.l). Afin de limiter cette dégradation qui se traduit par une baisse de la résistance la déchirure, il a été proposé dans le même texte d'augmenter l'entrefer de façon à ce qu'il soit supérieur à la moitié de l'épaisseur moyenne des copeaux. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle propose un procédé de traitement des copeaux de bois avant le lessivage, lors de la fabrication de pates à papier chimiques, dans lequel les copeaux sont classés par épaisseur, caractérisé en ce que les copeaux refusés sont destructurés dans une presse à cylindres, en une ou plusieurs étapes, l'une au moins de ces étapes de destructuration s'effectuant entre 2 cylindres dont l'entrefer est inférieur au quart de l'épaisseur moyenne em desdits copeaux refusés. L'épaisseur moyenne em des copeaux est définie comme étant le rapport#eimi/#mi, ei étant l'épaisseur du copeau de masse mi. En pratique, le classage des copeaux par épaisseur est effectué par n'importe quel dispositif classique, réglé de telle sorte que 5 à 30 % des copeaux, et de préférence 10 à 15 %, soient refusés à cause de leur trop grande épaisseur. Dans un mode préféré de l'invention, la destructuration est réalise en deux étapes La première est effectuée avec un entrefer inférieur à la moitié mais supérieur au quart de l'épaisseur moyenne em des copeaux. La deuxième est effectuée avec un entrefer inférieur au quart de l'épaisseur moyenne em des copeaux. Après ces opérations de destructuration, les copeaux épais traités sont mélangés avec les copeaux classés par épaisseur. De préférence, la destructuration des copeaux est effectuée dans une presse du type de celle représentée à la figure 1. Les copeaux (1) sont introduits entre les cylindres (2) et (3), puis passent entre les cylindres (3),et (4). On obtient en sortie des copeaux destructurés (5). Les cylindres (2), (3) et (4) sont en acier chromé. Avantageusement, les cylindres (3) et (4) ont le même diamètre, et le diamètre du cylindre (2) est inférieur au diamètre du cylindre (3) généralement compris entre 1/4 et 3/4 du diamètre du cylindre (3), de préférence sensiblement égal à deux tiers du diamètre du cylindre (3), afin d'augmenter l'angle d'ouverture entre les cylindres (2) et (3), et par là faciliter la prise des copeaux (1) dans la presse. L'entrefer (6) des cylindres (2) et (3) a une valeur comprise entre le quart et la moitié de l'épaisseur moyenne des copeaux (1). L'entrefer (7) des cylindres (3) et (4) a une valeur inférieure au quart de l'épaisseur moyenne des copeaux (1). Les exemples donnés ci-dessous à titre indicatif et résumés dans le tableau 1 font ressortir les principaux avantages du procédé. ExemPle 1 Des copeaux industriels de pin maritime ayant subi au préalable un classage par épaisseur dans un dispositif équipé de disques séparés de 7 mm et d'épaisseur moyenne 3,5 mm sont destructurés dans une presse à cylindres. Les copeaux subissent dans cette presse deux opérations de destructuration, l'une entre des cylindres dont l'entrefer est fixé à 4 mm et l'autre entre des cylindres dont l'entrefer est fixé à 1,5 mm, c'est à dire inférieur à la moitié de l'épaisseur moyenne des copeaux. Après destructuration, les copeaux sont soumis à une cuisson kraft dans les conditions suivantes - 22 % alcali actif - 25 % de sulfidité - température de cuisson 170 C - temps de montée à 170 'C : 90 min - temps de cuisson à 170 'C : 60 min - rapport liqueur/végétal : 4 Après cuisson, l'indice kappa de la pate est de 35,0 et le taux d'incuits de 0,01 % (déterminé au classeur Weverk équipé de fentes de 0,2 mm de large). L'indice de déchirure de la pate après raffinage en pile Valley jusqu't 30 'SR et mesuré suivant la norme AFNOR NFQ 03011 est de 105. La même cuisson réalisée sur les mêmes copeaux industriels classés par épaisseur mais non destructurés conduit à une pâte d'indice kappa 38,0 ayant un taux d'incuits de 2,1 % et un indice de déchirure de 115. Cet exemple illustre l'effet bénéfique de la destructuration sur le taux d'incuits et son effet néfaste sur la résistance à la déchirure de la pâte lorsque l'entrefer est inférieur à la moitié de l'épaisseur moyenne des copeaux. Dans l'exemple 2 ont été rajoutés aux copeaux industriels de pin maritime classés 15 % en poids de copeaux rejetés dans l'opération de classage par épaisseur et ayant une épaisseur théoriquement supérieure ou égale à 7 mm. Le mélange obtenu a été destructuré dans les conditions précédentes puis soumis à la même cuisson. La pâte obtenue à un indice kappa de 35,0, un taux d'incuits de 0,05 % et un indice de déchirure de 100. Le résultat est donc sensiblement identique à celui obtenu à l'exemple 1. En l'absence de destructuration, la cuisson conduit à une pâte d'indice kappa 45 ayant un taux d'incuits de 6,5 t et un indice de déchirure de 108. Cet exemple illustre l'effet des copeaux épais sur le taux d'incuits de la pâte et à nouveau les effets bénéfiques et néfastes de la destructuration. Dans l'exemple 3 les 15 t de copeaux épais dont l'épaisseur moyenne est de 12 mm ont été destructurés avec des entrefers de 4 mm et 2 mm respectivement, ce qui correspond å des entrefers respectivement inférieurs à la moitié et au quart de l'épaisseur moyenne des copeaux, puis mélangés aux copeaux classés d'épaisseur moyenne 3,5 mm et cuits dans les conditions de l'exemple 1. La pâte obtenue a un indice kappa de 38,0, un taux d'incuits de 1,5 et un indice de déchirure de 120.Ainsi, il apparait que contrairement à ce qui était attendu, la destructuration des copeaux épais conduit à une pâte possédant une meilleure résistance à la déchirure que lorsque ces copeaux épais ne sont pas destructurés et cela malgré l'effet néfaste connu de la destructuration sur la qualité de la pâte à un entrefer si faible par rapport à l'épaisseur des copeaux. Par ailleurs, cet exemple montre que la destructuration annule complètement l'effet négatif des copeaux épais sur le taux d'incuits. Dans l'exemple 4 ont été répetées les opérations de l'exemple 3 en fixant les valeurs des entrefers à 5 et 4,5 mm respectivement, c'est à dire à des valeurs supérieures au quart de l'épaisseur moyenne des copeaux. La môme cuisson que précédemment a conduit à une pate d'indice kappa 40,0 avec un taux d'incuits de 5,2 % et présentant un indice de déchirure de 109. I1 apparait que dans ce cas la destructuration des copeaux épais n'apporte plus d'amélioration notable de la résistance à la déchirure comme dans le procédé selon l'invention et a un effet mediocre sur le taux d'incuits. Exemple 5 L'essai de l'exemple 3 a été repris en remplaçant le traitement de destructuration par une fragmentation dans une recoupeuse industrielle. Après cuisson, la pâte obtenue a un indice kappa de 38,0, un taux d'incuits de 3,4 % et un indice de déchirure de 115 soit un résultat inférieur à celui obtenu à l'exemple 3 en appliquant le procédé selon l'invention. TABLEAU 1 EXEMPLE 1 EXEMPLE 2 EXEMPLE 3 EXEMPLE 4 EXEMPLE 5 Type de copeaux copeaux classés copeaux classés copeaux classés copeaux classés copeaux classés em 3,5 mm em = 3,5 mm em = 3,5 mm em = 3,5 mm em = 3,5 mm +15 % de rejets +15 % de rejets +15 % de rejets +15 % de rejets de classage de classage de classage de classage em > =7 mm em =12 mm em = 12 mm recoupés Destructuration oui non oui non uniquement uniquement non des rejets des rejets de classage de classage Entrefer, mm 4 puis - 4 puis - 4 puis 2 5 puis 4, 5 1,5 1,5 Indice Kappa 35,0 38,0 35,0 45,0 38,0 40,0 38,0 Taux d'incuits,% 0,01 2,1 0,05 6,5 1,5 5,2 3,4 Indice de déchirure à 30 SR 105 115 100 108 120 109 115 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de copeaux de bois avant le lessivage lors de la fabrication de pates à papier chimiques, dans lequel les copeaux sont classés par épaisseur, caractérisé en ce que les copeaux refusés (1) sont destructurés dans une presse à cylindres, en une ou plusieurs étapes, l'une au moins de ces étapes de destructuration s'effectuant entre 2 cylindres (3) et (4) dont l'entrefer (7) est inférieur au quart de l'épaisseur moyenne desdits copeaux refusés (1). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les copeaux refusés (1) sont dans une première étape destructurés entre des cylindres (2) et (3) ayant un entrefer (6) inférieur à la moitié de l'épaisseur moyenne des copeaux refusés (1) puis dans une deuxième étape entre des cylindres (3) et (4) ayant un entrefer (7) inférieur au quart de l'épaisseur moyenne des copeaux refusés (1). 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que dans la première étape de destructuration, le diamètre du cylindre (3) est supérieur au diamOtre du cylindre (2). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que dans la deuxième étape de destructuration, les cylindres (3) et (4) ont le même diamètre. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que dans la première étape de destructuration, le cylindre (2) a un diamètre représentant entre 1/4 et 3/4 du diamètre du cylindre (3), et de préférence 2/3. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la fraction de copeaux refusés (1) représente de 5 à 30 % des copeaux et de préférence 10 à 15 %. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les copeaux refusés et destructurés (5) sont mélangés avec les copeaux classés avant lessivage.