Brevet FR2753713A1 — publié le 19980327

COMPOSITION LIQUIDE DE DESENCRAGE ET SON UTILISATION POUR LE DESENCRAGE DU PAPIER La présente invention concerne une composition liquide de désencrage de papier, employée dans la régénération de pulpe issue de vieux papiers imprimés de journaux, magazines, photocopies et papiers d'ordinateur, et son procédé de préparation ainsi que son utilisation pour le désencrage du papier. Principalement, la présente invention a pour objet une composition liquide de désencrage ainsi que son utilisation, adaptées pour le désencrage du papier par flottation et/ou lavage, permettant d'obtenir une pulpe régénérée de grande qualité ayant un indice élevé de blancheur et une teneur résiduelle en encre très faible et assurant un procédé de désencrage stable et fiable. L'opération de désencrage est très importante car elle représente l'une des étapes fondamentales pour le recyclage de vieux papiers. De nombreuses méthodes de désencrage de vieux papiers sont connues. Le recyclage de vieux papiers est devenu une industrie très importante dans laquelle on souhaite développer et mettre au point de nouvelles compositions de désencrage et leurs procédés les utilisant qui soient peu consommatrices d'énergie et de ressources naturelles et ayant peu d'impact sur l'environnement, tout en fournissant de la pulpe régénérée de grande qualité. Les procédés classiques et habituels de désencrage de vieux papiers pour donner de la matière de base pour la fabrication de papier, se divisent en deux catégories; la première est un procédé de désencrage par flottation et la deuxième est un procédé de désencrage par lavage. Ces procédés de désencrage essentiellement comprennent deux phases. La première consiste à défibrer les vieux papiers, opération appelée aussi pulpage, et la seconde à éliminer l'encre par flottation ou lavage. La première phase est effectuée en mettant en contact, sous agitation, de vieux papiers avec de l'eau et un système chimique comprenant généralement un silicate, un agent basique, un savon ou un tensioactif et un agent de blanchiment, introduits séparément. Une fois que les papiers ont été défibrés, selon une première alternative, la pulpe est diluée et transférée dans une cellule de flottation où l'on injecte de l'air par le fond de la cuve. II se produit alors une mousse qui entraîne les particules d'encre, soit par débordement de la cuve dans laquelle se trouve la pulpe, soit par aspiration. Selon une deuxième alternative, la pulpe est diluée et lavée dans de l'eau, puis séparée des particules d'encre dispersées dans l'eau par filtration ou centrifugation, cette étape étant répétée autant que nécessaire afin d'obtenir une pulpe dont les qualités sont adéquates à sa réutilisation. Une troisième alternative consiste à combiner les étapes de lavage et de flottation pour séparer l'encre de la pulpe. Les systèmes chimiques utilisés en désencrage sont sélectionnés généralement en fonction du mode de séparation de la pulpe et des particules d'encre. Pour les procédés de séparation par lavage, le système chimique doit être quasiment non moussant en conditions opérationnelles afin de limiter tout problème mécanique au niveau des dispositifs utilisés. De plus, les particules d'encre à extraire de la pulpe doivent être fines et bien dispersées en présence du système chimique pour augmenter l'efficacité de la séparation desdites particules et obtenir une pulpe de grande qualité. Pour les procédés de séparation par flottation, le système chimique doit posséder des propriétés de moussage plus importantes que celui des procédés par lavage. En effet, les particules d'encre dans ce cas adhèrent sur la mousse générée au sein de la cellule de flottation, ce qui permet ainsi leur séparation de la pulpe. D'autre part, les particules d'encre doivent être en mesure de s'agglomérer afin de former des agrégats de taille importante, facilitant et augmentant également leur séparation de la pulpe et leur élimination par des bulles d'air. La demanderesse a mis au point une nouvelle composition liquide de désencrage de papier pouvant être utilisée aussi bien dans les procédés de désencrage par flottation, et les procédés de désencrage par flottation et lavage. La nouvelle composition liquide selon l'invention procure une pulpe régénérée de haute qualité avec un indice de blancheur élevé et une teneur résiduelle en encre très faible, tout en assurant une grande performance et fiabilité au procédé industriel utilisant la dite composition. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre. La nouvelle composition mise au point par la demanderesse comprend au moins un premier tensioactif non-ionique (A) et au moins un deuxième tensioactif non-ionique choisi parmi (B) et (C). Le tensioactif non-ionique (A) est composé d'au moins un alcool gras aliphatique polyoxyéthoxylé et polyoxypropoxylé de formule générale suivante: R1 -O-kCH2CH2O)x (C (CH2-CH(CH3)0)y]-H. dans laquelle: - R1 est un radical alkyle comprenant entre 16 et 22 atomes de carbone, - la valeur moyenne de x est comprise entre 5 et 30, - la valeur moyenne de y est comprise 2 et 20; Le second tensioactif non-ionique (B) est composé d'au moins un alcool gras aliphatique polyoxyéthoxylé de formule générale suivante: R2-O-(CH2CH2O)z -H dans laquelle: - R2 est un radical alkyle comprenant entre 10 et 16 atomes de carbone, - la valeur moyenne z est choisie telle que la proportion pondérale de motifs oxyéthylènes soit comprise entre 55 et 75% par rapport au poids du tensioactif (B). Par exemple, quand le radical R2 contient 14 atomes de carbone, z est compris entre 6 et 13. Le troisième type de tensioactif non-ionique (C) est composé d'au moins un alcool gras aliphatique polyoxyéthoxylés correspondant à la formule générale suivante: R3-o-(CH2CH2o)w-H dans laquelle: - R3 est un radical alkyle comprenant entre 10 et 22 atomes de carbone, - la valeur moyenne de w est choisie telle que la proportion pondérale de motifs oxyéthylènes est comprise entre 35 et 45% par rapport au poids du tensioactif (C). En général, la valeur moyenne de w est comprise entre 1 et 10. Par exemple, quand le radical R3 contient 13 atomes de carbone, w est compris entre 1 et 4. En général, le rapport pondéral tensioactif (B)/tensioactif (A) est compris entre 0,02 et 1, et le rapport pondéral tensioactif (B)/tensioactif (A) est compris entre 0,02 et 1. En général, le rapport pondéral tensioactif (B)/tensioactif (A) est compris entre 0,02 et 1, et le rapport pondéral tensioactif (B)/tensioactif (A) est compris entre 0,02 et 1. Ces compositions sont soit préparées au sein même du milieu opérationnel lors de la mise en oeuvre du procédé industriel de désencrage des papiers ou, de préférence, soit préparées à l'avance. Dans le cas de préparation à l'avance, les compositions sont stables dans le temps et ne nécessitent pas particulièrement la présence d'additifs de stabilité. D'autres composés peuvent être ajoutés dans la préparation des compositions ou lors de leur emploi dans le procédé de désencrage. On peut notamment ajouter de la soude, du silicate de sodium et du peroxyde d'hydrogène. De préférence, le tensioactif non-ionique (A) est un mélange d'alcools gras dont le radical R1 est un alkyle linéaire de 16 à 20 atomes de carbone avec 7 à 13 motifs oxyéthylènes et 3 à 10 motifs oxypropylènes et plus particulièrement avec 1 1 motifs oxyéthylènes et 4 motifs oxypropylènes . A titre d'exemple, des alcools gras appropriés comme tensioactif (A) sont l'alcool gras de coco, L'alcool gras de suif, L'alcool gras palmitique, myristique, lauréique et oléique. Les tensioactifs de type (A) qui peuvent être utilisés en relation avec la présente invention sont disponibles de différentes provenances commerciales. Notamment, les produits RHODITEKE 1000 et RHODITEK1200, commercialisés par Rhône-Poulenc, donnent de bons résultats en accord avec les préparations selon l'invention. De préférence, le tensioactif non-ionique (B) est un mélange d'alcools gras dont le radical R2 est un alkyle linéaire de 12 à 16 atomes de carbone avec une proportion pondérale de motifs oxyéthylènes comprise entre 55 et 65% par rapport au poids du tensioactif (B). Plus particulièrement, le tensioactif (B) contient 6 à 10 motifs oxyéthylènes. Les tensioactifs de type (B) qui peuvent être utilisés en relation avec la présente invention sont disponibles de différentes provenances commerciales. Notamment, le produit Symperonic A7 commercialisé par ICI donne de bons résultats en accord avec les préparations selon l'invention. De préférence, le tensioactif non-ionique (C) est un mélange d'alcools gras dont le radical R3 est un alkyle linéaire de 12 à 14 atomes de carbone avec une proportion pondérale de motifs oxyéthylènes comprise entre 38 et 42% par rapport au poids du LA 30 commercialisé par Rhône-Poulenc donnent de bons résultats en accord avec les préparations selon l'invention. La composition liquide selon l'invention peut être conditionnée sous différentes formes et permet son utilisation dans tous les types de dispositifs industriels utilisés pour désencrer les vieux papiers encrés. Ainsi, la composition liquide est préparée sous forme de solution, d'émulsion ou de dispersion sans que l'on note de modifications sensibles de ses performances. Toutefois, selon une variante de l'invention, la composition liquide se trouve sous une forme de solution aqueuse. Dans ce cas, la quantité d'eau est comprise entre 0,05 et 30% en poids. Le pourcentage en poids de tensioactifs présent dans la composition liquide varie en fonction des types de tensioactifs et, est compris généralement entre 70 et 100 par rapport au poids total de la composition liquide. Les tensioactifs utilisés dans le cadre de l'invention sont préparés selon des procédés connus par l'homme du métier. A titre d'exemple, les tensioactifs sont préparés par pulvérisation d'oxyde d'éthylène ou pulvérisations successives d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène sur l'alcool gras de base; la réaction s'effectue à une température de l'ordre de 1 600C en présence d'une catalyse basique. Les compositions liquides selon l'invention peuvent être mises en oeuvre selon les procédés de l'art antérieur. Toutefois, la demanderesse a mis au point un procédé de désencrage, particulièrement performant, comportant au moins une étape de flottation. Le procédé de désencrage utilisant la composition liquide selon l'invention est peu consommateur d'énergie et de ressources naturelles; en outre, il a peu d'impact sur l'environnement, tout en fournissant de la pulpe à papier régénérée de grande qualité. Ce procédé original dans lequel est mis en oeuvre la composition liquide selon l'invention comporte deux phases. La première phase est l'étape de pulpage où les papiers encrés sont mis en contact avec ladite composition et de l'eau dans un pulpeur pour transformer les papiers en pulpe. La seconde phase comporte au moins une étape de flottation où la pulpe est diluée dans de l'eau. Dans cette étape le pH est soit non modifié soit ajusté avantageusement à pH basique. Le pH basique est de préférence compris entre 8,5 et 9. Au cours de la première phase, sont ajoutés, le cas échéant, les additifs usuels non contenus dans la composition liquide. En général, la composition selon l'invention est employée avantageusement avec une concentration en tensioactif de l'ordre de 0,01% en poids dans le milieu de la première phase, bien que des concentrations supérieures ou inférieures ne soient pas exclues. La teneur en vieux papiers encrés à traiter représente 5 à 20% en poids, et plus particulièrement entre 10 et 15% en poids dans le milieu. Cette opération de mise en contact peut être effectuée à température ambiante, mais plus particulièrement elle est réalisée à une température comprise entre 30 et 70"C. Elle a lieu dans tout type d'appareillage de pulpage connu muni de moyens d'agitation et de défibration. Une fois l'opération d'imprégnation du vieux papier avec le mélange de la composition liquide et des additifs optionnels, la pulpe peut-être laissée au repos pendant 0,5 à 4 heures. En général, avant la seconde phase comportant au moins une étape de flottation, on procède à une dilution de la pulpe de manière à obtenir une concentration de la pulpe dans l'eau de 1 à 3% en poids. On procède ensuite à la seconde phase, dite de flottation. Celle-ci est effectuée en injectant de l'air par le fond de la cuve. La mousse qui se forme entraîne les particules d'encre et la sépare de la pulpe. La mousse est entraînée hors de la cuve par débordement ou bien par aspiration. La pulpe débarrassée des particules d'encre peut ensuite être employée dans la préparation de papiers. A titre de variante selon l'invention, on peut ajouter au moins un tensioactif (B) ou (C) après le pulpage et avant la phase de flottation. Les exemples et tests suivants, à caractère non limitatif, illustrent la préparation et la mise en oeuvre des compositions selon l'invention. EXEMPLES L'exemple 1 illustre l'utilisation d'une composition de désencrage selon l'art antérieur. Les autres exemples illustrent des préparations de désencrage selon l'invention. Ces préparations sont préparées au sein même du milieu dans lequel se trouve le papier à désencrer, à l'exception de l'exemple 5 où le produit Rhodasurf LA 30 est introduit après l'étape de pulpage. L'efficacité du traitement de désencrage est effectuée par mesure de la blancheur ISO d'une feuille de papier formée à partir de la pulpe issue des traitements de pulpage et de flottation. Cette efficacité se traduit pour les exemples selon notre invention par une augmentation de la blancheur par rapport à celle obtenue avec les préparations de l'art antérieur. Les compositions des exemples 1 et 2 ont les même quantités de composants à l'exception de la composition de l'exemple 2 contenant en plus le produit Symperonic A7. La nature du mélange 50/50 de vieux journaux et vieux magazines est identique pour les exemples 1 et 2. Les compositions 3, 4 et 5 ont les même quantités de composants à l'exception des compositions des exemples 4 et 5 contenant de plus du produit Rhodasurf LA 30. La nature du mélange 50/50 de vieux journaux et vieux magazines est identique pour les exemples 2, 3 et 5. Exemplel La première étape correspondant au pulpage est effectuée dans un pulpeur de 25 litres muni d'une turbine hélico et d'une cellule de flottation de 15 litres (appareillage LAMORT). On introduit dans le pulpeur le mélange suivant: mélange 50/50 de vieux journaux et de vieux magazines 1500 g soude (25%): 60 g peroxyde d'hydrogène (30%): 50 g Rhoditek 1000: 3.37 g silicate de sodium (33,8%, Rm SiO2/Na20 = 3,3) 1 1 1g eau à450C: 10 litres L'eau présente une dureté contrôlée, soit: [Ca2+] = 3.10-3 mol/l et [Mg2+] = 1.10 mol/l. Le pulpage est effectué pendant 12 minutes avec une vitesse de rotation de l'hélice de 1500 trîmin environ. La pulpe est ensuite laissée au repos pendant 30 minutes. La seconde étape, correspondant à la flottation est mise en oeuvre dans une cellule de flottation de 15 litres. La pulpe précédemment obtenue est diluée avec de l'eau à dureté contrôlée telle que définie ci-dessus, de manière à obtenir une suspension solide à 1,2% de matières solides qui est portée à la température de 45"C. L'étape de flottation est effectuée à pH naturel pendant 6 minutes par injection d'air. La suspension flottée est ensuite filtrée sur une tireuse de formettes. La formette est ensuite séchée et sa blancheur ISO (facteur de réflectance diffuse dans le bleu), mesurée selon la norme NF Q 03-039, est de 59,7. Exemple2 La première étape correspondant au pulpage est effectuée dans un pulpeur de 25 litres muni d'une turbine hélico et d'une cellule de flottation de 15 litres (appareillage LAMORT). On introduit dans le pulpeur le mélange suivant: mélange 50/50 de vieux journaux et de vieux magazines 1500 g soude (25%): 60 g peroxyde d'hydrogène (30%): 50 g Rhoditek 1000: 3.37g Symperonic A7 0,27g silicate de sodium (33,8%, Rm SiO2/Na2O = 3,3) 111 g eau à 45"C : 10 litres L'eau présente une dureté contrôlée, soit: [Ca2+] = 3.10-3 mol/l et [Mg2+] = 1.10 ~3 mol/l. Le pulpage et la flottation sont effectués dans les même conditions que précédemment. La suspension flottée est ensuite filtrée sur une tireuse de formettes. La formette est ensuite séchée et sa blancheur ISO (facteur de réflectance diffuse dans le bleu), mesurée selon la norme NF Q 03-039, est de 60,4. Exemple3 La première étape correspondant au pulpage est effectuée dans un pulpeur de 25 litres muni d'une turbine hélico et d'une cellule de flottation de 15 litres (appareillage LAMORT). On introduit dans le pulpeur le mélange suivant: mélange 50/50 de vieux journaux et de vieux magazines 1500 g soude (25%): 60 g peroxyde d'hydrogène (30%): 50 g Rhoditek 1000: 3.37g Symperonic A7 0,189 silicate de sodium (33,8%, Rm SiO2/Na2O = 3,3) 44,40 g eau à 45"C : 10 litres L'eau présente une dureté contrôlée, soit: [Ca2+] = 3.10-3 mollI et [Mg2+] = 1.10'3 mol/l. Le pulpage et la flottation sont effectués dans les même conditions que précédemment. La suspension flottée est ensuite filtrée sur une tireuse de formettes. La formette est ensuite séchée et sa blancheur ISO (facteur de réflectance diffuse dans le bleu), mesurée selon la norme NF Q 03-039, est de 51,7. Exemple4 La première étape correspondant au pulpage est effectuée dans un pulpeur de 25 litres muni d'une turbine hélico et d'une cellule de flottation de 15 litres (appareillage LAMORT). On introduit dans le pulpeur le mélange suivant: mélange 50/50 de vieux journaux et de vieux magazines 1500 g soude (25%): 60 g peroxyde d'hydrogène (30%): 50 g Rhoditek 1000: 3.37g Symperonic A7 0,18g Rhodasurf LA 30 0,75g silicate de sodium (33,8%, Rm SiO2/Na2O = 3,3) 44,40 g eau à450C: 10 litres L'eau présente une dureté contrôlée, soit: [Ca2+] = 3.10-3 mol/l et [Mg2+] = 1.10'3 mol/l. Le pulpage et la flottation sont effectués dans les même conditions que précédemment. La suspension flottée est ensuite filtrée sur une tireuse de formettes. La formette est ensuite séchée et sa blancheur ISO (facteur de réflectance diffuse dans le bleu), mesurée selon la norme NF Q 03-039, est de 53,5. Exemple 5 La première étape correspondant au pulpage est effectuée dans un pulpeur de 25 litres muni d'une turbine hélico et d'une cellule de flottation de 15 litres (appareillage LAMORT). On introduit dans le pulpeur le mélange suivant: mélange 50/50 de vieux journaux et de vieux magazines 1500 g soude (25%): 60 g peroxyde d'hydrogène (30%): 50 g Rhoditek 1000: 3.37g Symperonic A7 0,18g Rhodasurf LA 30 0,75g silicate de sodium (33,8%, Rm SiO2/Na2O = 3,3) 44,40 g eau à450C: 10 litres L'eau présente une dureté contrôlée, soit: [Ca2+] = 3.10-3 molli et [Mg2+] = 1.10 -3 mol/l. Le pulpage et la flottation sont effectués dans les même conditions que précédemment, à l'exception du produit Rhodasurf LA 30 qui est introduit après l'étape de pulpage. La suspension flottée est ensuite filtrée sur une tireuse de formettes. La formette est ensuite séchée et sa blancheur ISO (facteur de réflectance diffuse dans le bleu), mesurée selon la norme NF Q 03-039, est de 53,6. REVENDICATIONS 1. Composition liquide de désencrage comprenant au moins un premier tensioactif (A) et au moins un deuxième tensioactif choisi parmi (B) et/ou (C): . le tensioactif non-ionique (A) étant composé d'au moins un alcool gras aliphatique polyoxyéthoxylé et polyoxypropoxylé de formule générale suivante: R1 -O-[(CH2CH2O)x . (CH2-CH O)y]-H. dans laquelle: - R1 est un radical alkyle comprenant entre 16 et 22 atomes de carbone, - la valeur moyenne de x est compris entre 5 et 30, et - la valeur moyenne de y est compris 2 et 20. . le tensioactif non-ionique (B) étant composé d'au moins un alcool gras polyoxyéthoxylé de formule générale suivante: R2-O-(CH2CH2O)z -H dans laquelle: - R2 est un radical alkyle comprenant entre 10 et 16 atomes de carbone, - la valeur moyenne z est choisie telle que la proportion pondérale de motifs oxyéthylènes soit compris entre 55 et 75% par rapport au poids du tensioactif (B). . le tensioactif non-ionique (C) étant composé d'au moins un alcool gras aliphatique polyoxyéthoxylé correspondant à la formule générale suivante: R3-0-(CH2CH20)w-H dans laquelle: - R3 est un radical alkyle comprenant entre 10 et 22 atomes de carbone, - la valeur moyenne de w est choisie telle que la proportion pondérale de motifs oxyéthylènes est comprise entre 35 et 45% par rapport au poids du tensioactif (C), 2. Composition liquide de désencrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition liquide comprend au moins un tensioactif (A), au moins un tensioactif (B) et au moins un tensioactif (C). 3. Composition liquide de désencrage selon la revendication 1 à 2, caractérisée en ce que le rapport pondéral tensioactif (B)/ tensioactif (A) est compris entre 0,02 et 1. 4. Composition liquide de désencrage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le rapport pondéral tensioactif (C)/tensioactif (A) est compris entre 0,02 et 1. 5. Composition liquide de désencrage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le tensioactif non-ionique (A) est un mélange d'alcool gras dont le radical R1 est un aikyle linéaire de 16 à 20 atomes de carbone avec 1 1 motifs oxyéthylènes et 4 motifs oxypropylènes. 6. Composition liquide de désencrage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le tensioactif non-ionique (B) est un mélange d'alcools gras dont le radical R2 est un alkyle linéaire de 12 à 16 atomes de carbone avec 7 à 9. motifs oxyéthylènes. 7. Composition liquide de désencrage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le tensioactif non-ionique (C) est un mélange d'alcools gras dont le radical R3 est un alkyle linéaire de 12 à 14 atomes de carbone avec 3 motifs oxyéthylènes. 8. Solution aqueuse de désencrage de composition liquide selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle contient entre 0,05 et 30% en poids d'eau par rapport au poids total de la solution aqueuse. 9. Utilisation d'une composition liquide selon l'une des revendications 1 à 7 pour le désencrage du papier. 10. Utilisation d'une solution aqueuse selon la revendication 8 pour le désencrage du papier. 11. Procédé de désencrage de vieux papiers encrés en présence d'une composition liquide selon l'une des revendications 1 à 8 comprenant deux phases: - la première phase consistant en une étape de pulpage où les vieux papiers encrés sont mis en contact avec ladite composition et de l'eau dans un pulpeur pour transformer les papiers en pulpe. - la seconde phase comprenant au moins une étape de flottation où la pulpe est diluée dans de l'eau à pH non modifié dans le milieu ou à pH modifié basique compris entre environ 8,5 et 9. 12. Procédé de désencrage de vieux papiers encrés selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins un tensioactif (B) ou (C) est ajouté après la première phase et avant la seconde phase.