Brevet FR2599398A1 — publié le 19871204

PROCEDE DE PREBLANCHIMENT DE PATES CHIMIQUES DE CELLULOSE La présente invention concerne un procédé de préblanchiment de pâtes chimiques de cellulose. Le préblanchiment classique des pâtes de cellulose comprend un traitement avec du chlore gazeux. Cependant on ne sait pas récupérer et utiliser efficacement les composés du chlore qui sont produits dans l'opération de blanchiment et par conséquent le chlore est inévitablement rejeté comme résidu dans l'environnement. On s'efforce donc évidemment de remplacer le blanchiment par le chlore par d'autres procédés moins nuisibles à l'environnement. Les procédés connus de remplacement comprennent le blanchiment à l'oxygène qui présente l'inconvénient d'une forte consommation d'oxygène et le blanchiment à l'azote qui a pour inconvénient de rejeter des composés azotés dans 1' environnement. L'invention repose sur la découverte inattendue que le traitement par le chlore, constituant le premier stade du procédé de blanchiment des pâtes chimiques, peut être remplacé par un traitement par le phénol. Le traitement par le phénol presente de nombreux avantages par rapport à l'emploi du chlore. Tout d'abord le phénol peut etre récupéré et réutilisé, si bien qu'il n'y a pas de rejet de résidu de blanchiment nuisible à l'environnement. Le procédé de l'invention permet également de récupérer en plus du phénol la lignine résiduelle qui a été séparée de la cellulose dans l'opération de blanchiment. L'emploi du phénol confère de plus à la pâte de cellulose des propriétés complémentaires utiles. Aucun de ces avantages ne peut être obtenu lorsqu'on utilise le préblanchiment classique au chlore. L'emploi du phénol pour traiter des substances contenant de la cellulose n'est pas nouveau en soi. Par exemple on a préparé de la pâte de cellulose à partir du bois par traitement de copeaux de bois avec une solution de phénol contenant un acide fort, par exemple l'acide chlorhydrique, comme catalyseur. On peut par exemple mentionner les brevets DE 2 229 673 et 326 705. Cependant, ces brevets concernent la solubilisation d'une lignocellulose, telle que le bois, mais non le blanchiment de la cellulose. L'emploi de phénol dans le préblanchiment de cellulose fabriquée selon des procédés chimiques est inconnu dans l'art.En revanche, on a découvert par examen de RNN que, lorsqu'on traite le bois avec un mélange de phénol et d'acide chlorhydrique, il se produit une condensation entre la lignine native du bois et le phénol et par conséquent un noircissement de la pâte ; cela suggère que le phénol ne conviendrait absolument pas comme agent chimique de blanchiment de la cellulose. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que ladite pâte de cellulose est traitée par le phénol à une température élevée, après quoi ladite pâte -de cellulose, éventuellement après lavage, est blanchie selon un blanchiment en un ou plusieurs stades connu en soi dans l'art. D'autres caractéristiques du procédé de l'invention figurent dans les revendications 2 à 6. Dans le procédé de l'invention, on applique un traitement par le phénol au préblanchiment de la pâte chimique. Dans ce cas la pâte traitée a préalablement été défibrée et la lignine résiduelle qui y est présente a été transformée sous l'effet d'agents chimiques de digestion, si bien qu'une condensation avec le phénol ne se produit plus. Donc, une teneur en catalyseur nettement plus faible et une température plus basse suffisent à séparer la lignine de la cellulose défibrée. De plus, le procédé de digestion proprement dit, par exemple un procédé au sulfate, peut être interrompu plus tot qu'il n'est habituel sans altération des caractéristiques de qualité de la pâte finale, si bien que la capacité de digestion peut etre notablement accrue. Un autre avantage du procédé de préblanchiment de l'invention est que le phénol dissout les substances extractibles contenues dans la pâte de cellulose. Cela est important, en particulier en ce qui concerne la qualité de la cellulose de bois dur, car les substances extractibles provoquent une coloration jaune de la cellulose et une altération de l'absorptivité, ce qui est important pour le caractère duveteux de la pâte, et une-altération de la qualité de la cellulose soluble. Le procédé de l'invention peut être appliqué au préblanchiment de pâtes chimiques de cellulose. Les pâtes chimiques sont les pâtes qui ont été obtenues selon des procédés de digestion chimique. Ces procédés comprennent par exemple le procédé au sulfate, divers procédés au sulfite et le procédé à la soude. En pratique, le préblanchiment selon l'invention est réalisé de façon simplepar traitement de la pâte chimique de cellulose provenant de l'opération de digestion avec une solution de phénol pendant un temps suffisant et à une température suffisamment élevée, puis la pâte, après élimination du liquide de traitement, est soumise aux stades ultérieurs de blanchiment. La teneur en phénol de la solution aqueuse peut varier pour que le rapport eau/phénol soit dans la gamme de 3/7 à 1/1. La solution de phénol contient également de préférence une petite quantité d'un acide, de façon avantageuse de l'acide chlorhydrique, dont la quantité peut varier dans la gamme de 0,1 à 1,0 X, de préférence de 0,2 à 0,5 , relativement à la quantité d'eau de la solution. Une quantité excessive d'acide provoque une hydrolyse de la cellulose et des hémicelluloses. La température de traitement n'a pas de limite stricte dans l'invention, mais comme le phénol forme avec l'eau un azéotrope ayant un point d'ébullition d'environ 100'C, il est avantageux d'effectuer le traitement à cette température. La température appropriée de traitement est donc par exemple de 98-102-C. La durée de traitement dépend naturellement de la concentration des agents chimiques et de la température employée, mais il suffit normalement de porter à la température de traitement en 30 à 60 minutes et la durée de traitement à la température normale peut varier entre 1 et 60 minutes. Selon un mode opératoire avantageux de l'invention, la solution de traitement par le phénol est éliminée de la pâte de cellulose après que celle-ci ait été portée à la température de traitement et est remplacée par une solution fraiche. Le préblanchiment est ainsi amélioré, car une plus grande quantité de lignine peut être éliminée sans altération notable des caractéristiques de viscosité. Le procédé de l'invention s'applique aux cas des celluloses de bois dur et de bois tendre. En particulier, dans le cas de la cellulose de bois dur, le procédé de l'invention est avantageux car il supprime les problèmes liés à la qualité de la cellulose que posent les substances extractibles. Après le traitement, on lave la céllulose de façon classique pour la débarrasser des composés phénoliques qui sont renvoyés au début de l'opération pour être réutilisés. La cellulose est de plus soumise, éventuellement après lavage, à des stades ultérieurs de blanchiment qui ne sont pas nécessairement des opérations de blanchiment par le chlore ou l'hypochlorite et qui peuvent consister par exemple en des procédés de blanchiment par le bioxyde de chlore ou par un peroxyde. Le lavage est de façon avantageuse effectué- avec de l'eau contenant du phénol et avec de l'eau chaude. L'invention est illustrée ci-après par des exemples. Exemple 1 On traite avec du phénol, dans les conditions suivantes, de la cellulose non blanchie de bouleau ayant les caractéristiques qui figurent dans le Tableau I. Cellulose/liquide 1/8 Eau/phénol 3/7 HCl dans l'eau (*) 0,2 Température de traitement ('C) 98-100 Portée à la température de traitement en min 45 Durée de traitement (min) 10 Le Tableau I établit une comparaison entre les caractéristiques de la cellulose avant et après le traitement par le phénol mentionné ci-dessus. Tableau I Cellulose Cellulose initiale traitée Indice de chlore (KC1) 4,57 2,46 Viscosité (SCAN), dm3/kg 1 190 1 180 Extrait DKM (t) 0,46 0,03 Teneur en cendres (t) 0,90 0,55 Rendement (t) 94,9 Rendement à partir du bois (t > 52,8 50,1 Lignine éliminée dans le préblanchiment (t) - 46,6 Longueur moyenne des fibres (mm) 0,93 0,86 Le Tableau I montre entre autres que la viscosité de la cellulose est presque inchangée, ce qui implique que l'hénicellulose de bas poids moléculaire n'a pas été dissoute et que les chaînes de la cellulose n'ont pas été clivées. La longueur moyenne des fibres est inchangée, ce qui indique qu'une hydrolyse acide n'a pas clivé les fibres. Exemple 2 On reprend l'exemple 1, mais on porte la teneur en acide chlorhydrique à 1,0 t. La quantité de lignine éliminée s'élève à 79 t, mais la viscosité s'abaisse à 480 ce qui indique un clivage notable des hydrates de carbone. Exemple 3 On répète l'exemple len portant le rapport eau/phénol à 1/1. On ne peut éliminer de la pâte que32 t de la lignine. Cela indique qu'une quantité plus importante d'eau gêne la solubilisation de la lignine et l'efficacité du préblanchiment. La viscosité de la cellulose demeure à 1 330. Exemple 4 On répète l'exemple 1 si ce n'est- que la teneur en acide est de 0,12 t par rapport à l'eau. On obtient une cellulose ayant un indice de chlore de 3,27 et une viscosité de 1 330. La quantité de lignine éliminée m'est que de 29 t. Exemple 5 On traite avec du phénol dans les conditions suivantes de la cellulose de bouleau au sulfate non blanchie ayant les caractéristiques indiquées dans le Tableau II. Cellulose/liquide 1/12 Eau/phénol 3/7 HCl dans l'eau (t) 0,2 Température de traitement ('C) 98-100 Portée à la température de traitement en min 45 Durée de traitement (min) 60 Après le traitement on compare les caractéristiques de la cellulose à celles de la cellulose initiale Les résultats figurent dans le Tableau II. Tableau II Cellulose Cellulose initiale traitée Indice de chlore (KCl) 5,23 ' 3,31 Viscosité (SCAfl), dm3/kg 1 340 1 330 Extrait DRM (t) 0,41 Rendement (t) 96,6 Rendement à partir du bois (t) 53,2 51,4 Lignine éliminée dans le préblanchiment (t) - 37 Longueur moyenne des fibres (mm) 0,92 0,90 Exemple 6 On répète l'exemple 5 en remplaçant la solution de traitement par du solvant frais après avoir porté à la température de traitement. Lorsque la durée de traitement est de 30 minutes, l'indice de chlore est de 2,46, la viscosité de 1 030 et la quantité de lignine éliminée de 52 t.Lorsqu'on répète la même expérience avec une durée de traitement de 60 min, on obtient un indice de chlore de 1,85, une viscosité de 910 et une quantité de lignine éliminée de 65 t. Les résultats indiquent qu'il est avantageux de remplacer la solution de traitement. Exemple 7 On traite avec une solution de phénol, dans les conditions suivantes, de la cellulose de pin au sulfate ayant les caractéristiques indiquées dans le Tableau III. Cellulose/liquide 1/10 Eau/phénol 3/7 HC1 dans l'eau (t) 0,16 Température de traitement ('C) 98-100 Portée å la température de traitement en min 45 Après traitement, on compare les caractéristiques de la cellulose à celles de la cellulose initiale. Les résultats figurent dans le Tableau III Tableau III Cellulose Cellulose initiale traitée Indice de chlore (KC1) 6,2 4,50 Viscosité (SCAN), dm3/kg 1 070 850 Rendement (t) 97,8 Rendement à partir du bois (t) 46,5 45,5 Lignine éliminée dans le préblanchiment (t) - 24,5 Longueur moyenne des fibres (mm) 1,94 1,97 Cet exemple indique que le procédé de l'invention convient également à l'emploi dans le préblanchiment d'une cellulose de bois tendre. REVEMDICATIONS 1 - Procédé de préblanchiment de pâte de cellulose obtenue selon un procédé chimique, caractérisé en ce que ladite pâte de cellulose est traitée avec une solution de phénol à température élevée, après quoi ladite pâte de cellulose est, éventuellement après lavage, blanchie selon un blanchiment en un ou plusieurs stades connu en soi dans l'art. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, comme solution de phénol, on utilise une solution aqueuse contenant de plus un acide catalytique , de façon avantageuse l'acide chlorhydrique, à la concentration de 0,2 à 0,5% relativement à l'eau. 3 - Procédé selon lune des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le traitement avec-la solution de phénol est effectué à une température de 98 à 102" C. 4 - Procédé selon lune quelconque des revendications précédantes, caractérisé en ce que la solution de phénol est remplacée par une solution fraîche de phénol après que sa température ait été portée à la température de traitement. 5 - Procédé selon lune quelconque des revendications précédantes, caractérisé en ce que le lavage est effectué avec une solution aqueuse contenant du phénol et avec de l'eau chaude. 6 - Procédé selon lune quelconque des revendications précédantes, caractérisé en ce que, comme cellulose, on utilise de la cellulose soumise à une digestion selon le procédé au sulfate, au sulfite ou à la soude.