Brevet FR2613388A1 — publié le 19881007

PROCEDE DE BLANCHIMENT DE PATES La Drésente invention concerne le blanchiment à L'aide de Deroxyde d'hydrocène de Dâtes mécaniques, thermomécaniques, chimicomécanicues, chimicothermomecaniaues dans le domaine DaDetier et connexe. Ces Dates sont désignées dans tout ce oui suit Dar l'exoression oDtes d'origine mécanique. Elles sont obtenues dans l'industrie, le Dlus souvent à oartir de bois gcénéralement sous forme de coDeaux, Par défibrage mécanique de La matière lionocelLulosiaue, Dar exemDle dans un defibreur à meule ou un defibreur ou raffineur à disques, associé ou non, selon la Date visée, à un traitement oréalable à l'aide de vaDeur d'eau et/ou d'un réactif chimique comme le sulfite de sodium. Le rendement en matière sèche d'une telle opération est toujours très élevé et Deut atteindre et même déDasser %. Les Dates d'origine mécaniques, dénommées encore Dctes à haut rendement doivent être blanchies efficacement et avec une perte minimale de matière Dour due la fabrication des produits oui en dérivent Duisse réoondre aux exigences de Qualité et d'économie dans l'industrie. Il est connu de réaliser le blanchiment des Dâtes d'origine mécanique à l'aide d'un agent oxydant comme le Deroxyde d'hydrogène en milieu alcalin IL est communément admis eue La température oDtimale de réalisation d'un tel blanchiment traditionnel au moyen ce Deroxvoe d'hvdroaène est de 60'C70'C comme L'indiouent Par exemole C.W. DENCE et S. OMORI, TaoDDi Journal, Octobre 1986, DD.120O--125, et le brevet français Dublié sous le numéro 2371544. Un blanchiment efficace est impossible à réaliser à 100'C et au-delà. Au-dessus de 100'C, l'effet de blanchiment Deut même etre annulé à cause à la fois de la décomposition extrêmement raDide du Deroxyde d'hydrogène et de l'effet néfaste sDécifioue de la vaDeur d'eau, comme le mentionnent Par exemDle le brevet français déjà cité et W.E. LUNAN, KB.MILES et W.D. MAY, Proceedings TaDDi, 1983 PulDing Conference, (Book 1), oo.239-253. Encore d'aorès Le brevet français cité plus haut un blanchiment acceptable ne peut être obtenu à une température comPrise entre 100C -et 150C en atmosphère de vapeur d'eau au moyen de peroxyde d'hydrogène en présence d'un agent alcalin que si L'action du peroxyde d'hydrogène s'exerce sur la matière à blanchir conjointement à une action de désagrégation des fibres par défibraae mécanique ou raffinage pendant une durée de l'ordre seulement de la fraction de o10 seconde. Le procédé de la Présente invention procure un blanchiment efficace bien ou'il inclue des conditions connues pour s'opposer à l'obtention d'un tel résultat. C'est un procédé de blanchiment de oàtes d'origine mécanique dans lequel te peroxyde d'hydrogène agit en présence d'un agent alcalin et de vapeur d'eau saturée à une température supérieure à 100'C, caractérisé en ce que la Dte est traitée à l'aide d'un agent complexant ou seéauestrant des métaux à un PH inférieur ou éaal à 9, puis lavée avec une efficacité suéDerieure à 95 % et enfin soumise à l'action du peroxyde d'hydrogène à une température inférieure ou,égale à 250'C à la pression de la vaDeur d'eau saturée à Ladite température pendant une-durée comprise entre 1 et 30 minutes indépendamment d'une action de défibrage mécanioue. Dans le traitement à l'aide de l'agent complexant ou séquestrant, ce dernier est mis en oeuvre à raison d'environ 0,1 à 1 % en poids du poids de DAte sèche. Sauf précision ou évidence c'est aussi en Dour cent en poids du poids de pàte sèche que sont exDrimees les ouantités de produits dans tout ce qui suit. L'agent complexant ou séquestrant est le plus souvent choisi parmi le tripolyphosDhate de sodium, le tétrapyrophosphate de sodium, les sels de sodium des acides citrique, nitrilotriacétique, éthylènediaminetétraacetioue, diéthylènetriaminepentaacétique. Le traitement au moyen de l'aaent complexant ou séquestrant est le plus généralement effectué à une valeur de pH comprise entre 4 et 8, le résultat de l'invention ne dépendant alors bas d'une telle valeur. IL est naturellement réalisé à une température de préférence inférieure à 100'C mais en général supérieure à 'C, par exemple entre environ 50'C et 95'C, pour garder une vitesse de complexation ou séquestration raDide sans obligation de pression. La consistance, pourcentage pondérai de pâte à l'état sec dans le milieu de traitement, peut, dans le présent traitement à l'aide d'un agent complexant ou séquestrant, varier dans d'assez larges limites, environ 5 X à 30 %. Elle est le olus souvent comprise entre environ 10 % et 15 % pour concilier au mieux économie et efficacité du lavage subséquent. La durée du traitement au moyen d'un agent complexant ou séquestrant dépend des autres paramètres. Elle est généralement comprise entre environ 5 minutes et 2 heures. Par lavage on entend l'opération oui consiste à éliminer plus ou moins complètement et ici efficacement le liquide présent dans la pâte. Cette élimination est réalisée par exemple grâce au pressage de la pâte sur filtre ou grâce à une séquence dilution-pressage de la pâte, répétée ou non, dans laquelle la dilution est très généralement assurée par de l'eau. Le lavage qui suit le traitement'au moyen d'un agent complexant ou séquestrant est le plus souvent réalisé à une température généralement comprise entre environ 20'C et %C, souvent entre 20'C et 60'C pour des raisons essentiellement économiqoues. Par efficacité on entend, exDrimé en Pour cent, le degré d'élimination de la phase liquide présente avant lavage dans la pâte. Pour des raisons d'économie encore, mais aussi pour des raisons de meilleures garantie de l'efficacité de blanchiment, l'action du peroxyde d'hydrogène s'exerce dans le procédé de l'invention de préférence à une température supérieure à 120'C. La quantité de peroxyde d'hydrogène engagé est celle communément admise dans le blanchiment traditionnel des pâtes d'origine mécanique et elle est par conséquent comprise entre environ 0,5 X et 10 X, le PLus souvent pas inférieure à 2 % environ. L'agent alcatin présent avec te peroxyde d'hydrogène qui convient bien à La réalisation de l'invention est L'hydroxyde de sodium employé à raison le plus souvent d'environ 0,25 X à 5 X avec un rapport pondéraL hydroxyde de sodium/peroxyde d'hydrogène compris de préférence entre 0,2 et 1. L'invention permet une durée d'action du peroxyde d'hydrogène à la fois suffisamment longue pour permettre à ce produit de développer pleinement son efficacité, et avantageusement réduite par rapport à celle d'un blanchiment traditionnel. Elle n'excède généralement pas 15 minutes et même souvent 5 minutes environ. Comme déjà indioué, le peroxyde d'hydrogène exerce son action dans un milieu à une pression égale pratiquement à la pression de la vapeur d'eau saturée à la température choisie. Cette pression est comprise le plus souvent entre 2 bars absolus et 40 bars absolus. La consistance de la pâte telle que mise en présence du peroxyde d'hydrogène est choisie de préférence la plus élevée possible restant compatible avec la réalisation d'un mélange d'homogénéité satisfaisante de la pâte avec les autres produits présents. Cette qualité du mélange fait que la consistance est généralement limitée à une valeur non supérieure à environ 30 %, voire 25 %. Elle n'est par contre rarement inférieure de préférence à 10 % environ. La présente invention conduit à des résultats élevés de blanchiment de pâtes d'origine mécanioue sans Que la présence de composés à effet stabilisant pour le peroxyde d'hydrogène soit essentielle à l'efficacité de son action. Celle-ci peut être cependant améliorée par la présence de tels composés comme par exemple, le silicate de sodium engagé à raison le plus souvent de 2 X à 6 % environ, les sels de magnésium tel que le sulfate de magnésium engagé en quantité généralement comprise entre 0,05 % et 0,5 %, des dérivés de l'acide poly(ol.-hydroxyacrylique) employés à raison d'environ 0,05 % à 2 %, tels aue les produits Clarène Le procédé de l'invention peut être réalise en discontinu ou en continu dans toute installation comportant principalement des équipements mélangeurs, généralement du type malaxeurs, dans lesquels peuvent être effectués le traitement à L'aide du complexant ou séquestrant et le mélange de la pàte initiale ou lavée avec le peroxyde d'hydrogène et tL'eagent alcalin, des équipements de lavage comme, par exempte, des filtres, des presses, enfin, pour le stade d'action du peroxyde d'hydrogène, des équipements résistant à la pression et étanches à la vapeur d'eau, comme un réacteur tubulaire muni par exemple d'un système de progression de la pote du type vis ou un autoclave. Les exemples suivants, donnés à titre indicatif mais non limitatif, permettent de juger de l'intérêt de l'invention. Certains d'entre eux sont donnés à titre de comparaison. Dans ces exemples: - les quantités de réactifs sont données comme indiqué plus haut en % en poids -par rapport à la pâte à l'état sec, - l'acide diétylenetriaminepentaacetique (DTPA) est utilise sous forme de sel de sodium en solution aqueuse à X en poids et la quantité indiquée est celle de cette solution, - le terme de silicate désigne une solution aqueuse de silicate de sodium de sodium de densité égale à 1,33 et la quantité indiauée est celle de cette solution, L'abréviation LS désigne le Clarène - le peroxyde d'hydrogène est engagé sous forme de solution aqueuse à 35 X en poids de peroxyde et la quantité indiquée est cettlle de peroxyde d'hydrogène comDté en 100 % comme l'est aussi la quantité de peroxvde d'hydrogène consommé, - la Dpte à blanchir subit ou non le traitement complexant - lavage avant action du peroxyde d'hydrogène. Dans la négative l'exemple est donné à titre de comparaison et son numéro est indice C. Dans le premier cas, correspondant à la réalisation du procédé selon l'invention, le traitement de la pàte s'effectue en malaxeur au moyen de 0,5 X de DTPA, durant 15 minutes, à 60'C dans le cas des exemples 1 à 11, à 90'C dans le cas des exemples 12 à 14, à un pH compris chaque fois entre 4 et 8 et qui est le même dans un exemple donné et dans l'exemple fourni à titre de comparaison, avec une consistance éaale à 10 X. Le lavage Qui suit, d'efficacité chaque fois supérieure à 95 %, est réalisé à 60'C par dilution à L'eau - pressage sur filtre de la pâte traitée au moyen de DTPA, - La pàte initiale ou la pâte lav.ée après traitement au DTPA est mélangée avec le peroxyde d'hydrogène, l'hydroxyde de sodium NaOH, la quantité d'eau suffisante pour assurer la consistance voulue éaale ici à 20 %, et le cas échéant le silicate ou le Claréne > par malaxage durant moins de 5 minutes à 20-25'C avant d'être soumise à l'action du peroxyde d'hydrogène dans un réacteur du type autoclave résistant à la pression, muni d'un sas d'introduction de la pate, et étanche à la vapeur d'eau saturée qui assure la pression à la température T choisie, - le degré de blanc de la pate recueillie après décompression de l'autoclave et refroidissement rapide est mesuré (457 nm) en % à l'aide d'un spectrophotomètre CARL ZEISS du type ELREPHO. EXEMPLES 1 à 11: Chacun des exemples concerne le blanchiment de 100g de pâte de meule de bois de résineux de degré de blanc égal à 53,7 % et de poids à l'état sec éaal à 38,2 g. Pour chaque exemple les conditions dans lequesles s'exerce l'action du peroxyde d'hydroaène dans un procédé selon l'invention ou dans un procédé donné à titre de comparaison, de même que les résultats obtenus, sont regroupés dans le tableau I ci-après UO L UaAUL.1 ? sawJoLuoD saldwaxa sal suep oas 4e;.] e a;,d ap SpLOa ap alq.suas UOL4eLJeA aunone eou e4 e. u 1I aup ojpX4.p apXxoJad ap allaL;ue;sqns alwouoe 01o aun aaAeiuLaie isa, uuop ouelq ap eJdSp Ufl À O3-aella3 ap uoLjeuawBne aunone luawanbL4eJd auieJlUau 'sULOw al Jnod no auaoJpAq.p apAxoJad ap uoeLewWosuoD el ap alue;jodwt uo.LnuLuwLp aunp apubedwoooe 4sa uoL4eJoLltwe a4:a3 UOL.es. lleJ ap saasLJOAe, SUOL;IpUO0 sal suep JnaleA a4aD zuawalqeiou jasseodp awuw ia % 0g JauLsLoAe iueAnod 'eJo.lIUWe saj ouelq ap Jôap un aJpuLa;$e. p,awjad uoL;uaAULl uOlas apeoJo al anD 4JossaJ 1 snssap-.i saldwaxa sa] iSZ'ú i 62. iS'Oi i s i Si1.i S Zi LL i iSO'ú i S'Z..i i i Z i Si S Zi OL i - i S' i 'Z8 i S'Oi i V7 OL i 01 i Z i 081 6i i 9i 6 i i i i O i Z i ii 8 i i V i S'S, i i i Z i OL i Z i ZM i 081 i i 7 i 5'8_ i i i i01 i i01 i. i i 7'Z i 2.i i i Z i S i i i 0 1Li 9 i iS7'Zi 0Z i i i Z i ú i Z i Osli OS i i i S's8'i i i Z i i z i OZ i S i i- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - i i ú i ú.. i i i Zi S i SL iS I71i + i i Z'ú i Ls iS'Oi i V i S i S iS!Li ú i i ú'Z i i i i8 S Li i7 i i S i S iS71 i Z i iSS'Z i S'2. i ii i 2 iSS i S ii i i- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - i -i u q i ia- i uelqi i i i iwOSUO2i ap i i i ii uLUi 3. U. Z Z Z Z i 0 H i,JDa] i SI1 iae2LLSiHOeNi 0 H i aJfn(i 1 i.ess3i Iài I nVa-i8V. 88úú, 9Z EXEMPLES 12 à 14: Chacun des exemples concerne le blanchiment de 100g de pàte chimicothermomécanique au sulfite de degré de blanc égal à 59,6 X et de poids à l'état sec égal à 40 g. Pour chaque exemple les conditions dans lesquelles s'exerce l'action du peroxyde d'hydrogène dans un procédé selon l'invention ou dans un procédé donné à titre de comparaison, de mnme que les résultats obtenus, sont regroupés dans le tableau II ci-après TABLEAU II - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -à - - - - - - - - - - - - - - - - - - !Essai! T! Durée! H o!NaOH! LS! Degré! H 0 i 22 22 ! n'! 'C! min.!! ! de!consom! !!!! !!! blanc!-mé! !----.-- I -..!-!-!---!- ---!---iI à 12 150! 2 5!4!0,5 78! 3 ! 13! 180 2! 5!4!0,5 79 3,3! 13C! 180 2! 5! 4!0,5! 74,5! 4 !--------------------------------------------------- Les observations faites à propos des essais 1 à 11 restent valables. REVENDICATIONS 1. Procédé de blanchiment de potes d'origine mécanique dans lequel le peroxyde d'hydrogène agit en présence d'un agent alcalin et de vapeur d'eau saturée à une température supérieure à 100'C, caractérisé en ce que la pàte est traitée à L'aide d'un agent complexant ou séquestrant des métaux à un pH inférieur ou egal à 9, puis lavée avec une efficacité supérieure à 95 X et enfin soumise à L'action du peroxyde d'hydrogène à une température inférieure ou égale à 250'C à la pression de la vapeur d'eau saturée à ladite température pendant une durée comprise entre 1 et 30 minutes indépendamment d'une action de défibrage mécanique. 2. Procédé selon La revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'agent complexant ou séquestrant est comprise entre 0,1 X et 1 X. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement au moyen de l'agent complexant ou séquestrant est effectué à un pH compris entre 6 et 8. 4. Procédé selon L'une dés revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement au moyen de l'agent complexant ou séquestrant est effectué à une température comprise entre 50'C et 95'C. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce aue le lavage est effectué à une température comprise entre 20'C et 90'C. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce oue le peroxyde d'hydrogène agit à une température suDérieure à 120'C. 7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la quantité de peroxyde d'hydrogène est comprise entre 2 X et 10 %. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'agent alcalin présent quand le peroxyde d'hydrogène agit est l'hydroxyde de sodium employé à raison de 0,25 % à 5 X avec un rapport pondéraL par rapport au peroxyde d'hydrogène compris entre 0,2 et 1. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caracérisé en ce que la durée pendant laquelle le peroxyde d'hydrogène agit est inférieure ou égale à 15 minutes. 10. Procédé selon L'une des revendications I à 9, caractérise en ce que te peroxyde d'hydrogène agit en présence d'un composé qui a sur lui un effet stabilisant. 11. Revendication selon la revendication 10, caractérisé en ce que le compose à effet stabilisant est choisi parmi le silicate de sodium, les sels de magnésium, les dérivés de L'acide poly (t-hydroxyacrylique).