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La présente invention concerne un procédé pour le traitement
des matières cellulosiques et plus particulièrement des pâtes à
papier, des copeaux de bois et des fibres textiles cellulosiques
par des agents oxydant.
Les matières cellulosiques destinées à la fabrication de paies
à papier sont soumises à un grand nombre de traitements dont certains
sont réalisés en présence d'agents oxydant notamment en vue damé-
livrer leur blancheur ou de réduire leur teneur en lignite. Les
procèdes connus à ce jour ne permettent cependant pas d'obtenir des
gains de blancheur très élevés ni une délignification très poussée
en un seul traitement. Aussi a-t-on fréquemment recours à des
traitements séquentiels gui comportent en général un très grand
nombre de stades. En outre, la durée de chaque stade particulier
est souvent fort longue.
De même les fibres cellulosiques destinées à des applications
textiles sont également soumises à certains traitements qui peuvent
être réalisés en présence d'agents oxydant tels que le blanchiment,
le débouillissage pour en éliminer les impuretés, le mercerisage
pour en améliorer l'aspect et la solidité et réduire la tendance au
rétrécissement ou le vaporisage pour les imprégner de réactifs
avant maturation. Toutes ces techniques nécessitent des durées de
traitement assez longues.
La présente invention vise à fournir un procédé pour le traitement
des matières cellulosiques par des agents oxydant qui permet
d'augmenter l'efficacité de l'agent oxydant et notamment d'améliorer
la blancheur du produit fini. Le procédé selon l'invention permet
en outre de réduire sensiblement la durée du traitement par l'agent
oxydant. Le procédé selon l'invention permet également de mettre
en oeuvre nettement moins de solvant que les procédés connus ce qui
y`
hé 5~2
-- 2
simplifie les étapes de séchage ultérieures et réduit les
rejets d'effluents et la consommation de solvant. Enfin le
procédé selon l'invention permet de réduire, voire de suppri-
mer, toute agitation mécanique dans les traitements qui en
nécessitaient. Il en es-t ainsi notamment lors du traitement
des fibres textiles et des produits manufacturés qui en dé-
rivent. On peut ainsi éviter les effets néfastes de l'agi-
talion mécanique sur des textiles fragiles -tels que les
jerseys, les tulles, etc.
Là Ira présente invention concerne un procédé pour le
traitement des matières cellulosiques par des agents oxydant
selon lequel on soumet les matières cellulosiques à faction
conjointe de micro-ondeset d'au moins un agent oxydant.
Les micro ondes sont des ondes élec-tromagné-tiques
qui ont une longueur d'onde d'environ 0,1 à environ 100 cm,
soit une fréquence d'environ 300 000 à environ 300 MHz.
De bons résultats on-t été obtenus avec des micro-ondes d'une
fréquence de 100 000 à 500 MHz.
Divers agents oxydant peuvent être mis en oeuvre.
En général, ils son-t choisis dans le groupe constitué par
les composés peroxydes, l'oxygène, l'ozone, le permanganate
ainsi que les composés capables de libérer du chlore actif
tels que le chlore moléculaire, le dioxyde de chlore, l'acide
hypochloreux, les hypochlorites, les chlorites e-t les substan-
ces organiques capables de libérer du chlore actif. Les composés peroxydes et les composés capables de libérer du
chlore actif conviennent bien. De huons résultats ont été
obtenus avec les composés peroxydes. Les composés peroxydes
peuvent être choisis dans le groupe constitué par le peroxyde
d'hydrocJène, les peroxydes métalliques et plus particulière-
ment les peroxydes de métaux alcalins ou alcalino-terreux
tels que le peroxyde de sodium, les persils inorganiques
tels que les perborates, les percarbona-tes et les persulEates,
les peracides inorganiques tels que l'acide persulfurique,
- fa -
les peracldes organiques et plus particulièrement ceux con-
tenant de 2 7 atomes de carbone tels que les acides percé-
tique e-t perpropionique ainsi que leurs sels et les hydre-
peroxydes et peroxydes organiques. De bons résultats ont
été obtenus avec le peroxyde d'hydrogène, le peroxyde de
sodium, l'acide persulEurique, les persulfates tels que
le persulfate de sodium, l'acide peracétique et les peracétates
tels que le peracétate de sodium. Les meilleurs résultats ont été
obtenus avec le peroxyde d'hydrogène. On peut mettre en oeuvre un
ou plusieurs agents oxydant de mêmes types ou de types différents.
Les doses d'agents oxydant peuvent varier dans de très larges
limites. En général ils sont mis en oeuvre à des doses de 0,001 à
du poids de matières cellulosiques sèches (MIS.) et le plus
souvent de 0,1 a 5 % du poids de matières cellulosiques sèches.
Dans le cas de composés peroxydes, on met en général en oeuvre de
0,1 à 3 de composés peroxydes calculés en équivalents peroxyde
d'hydrogène par rapport au poids de matières cellulosiques sèches.
Lors de la mise en oeuvre d'oxygène, la pression partielle en
oxygène est en général d'au moins 100 kPa et le plus souvent d'au
moins 300 kPa. En général, la pression ne dépasse pas 20 000 kPa
et en général pas 10 000 kPa. Dans le cas des composés capables de
libérer du chlore actif, ceux-ci sont mis en oeuvre à des doses de
0,1 à 8 % du poids de matières cellulosiques sèches.
Diverses matières cellulosiques peuvent être traitées selon le
procédé de l'invention. En général, il s'agit de matières cellule- `
situes contenant à moins 30 et le plus souvent au moins 50 % en
poids de composés choisis parmi les polysaccharides et leurs dérivés.
Ceux-ci comprennent les celluloses et les hémicelluloses ainsi que
leurs dérivés obtenus par divers traitements chimiques tels que le
procédé à l'acétate, le procédé à la viscose, le procédé au cuivre
ammoniacal, etc. On peut ainsi appliquer le procédé selon l'inven-
lion au traitement des pâtes à papier de tous types telles que les
pâtes mécaniques, thermomécaniques, semi-chimiques, chimiques et
mécano chimiques ainsi qu'aux pâtes de récupération, à un stade
quelconque de leur fabrication, en ce compris les stades de mise en
pâte, de blanchiment et les traitements préalables à la fabrication
de la feuille de papier ou de carton. On peut également l'appliquer
au bois, ou à toutes les particules de bois telles que les copeaux de
bois. Le procédé convient ainsi pour le traitement du bois ainsi
que des copeaux de bois ou des autres particules de bois destinées
à être utilisés pour la fabrication de pâtes à papier telles que
34~
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des pâtes mécaniques, thermomécaniques ou mécano chimiques. On peut
également l'appliquer au traitement de matières cellulosiques
autres que le bois destinées à la fabrication de paies à papier
telles que la paille, les roseaux, la bavasse et le bambou.
Les matières cellulosiques selon l'invention peuvent également
cire choisies parmi les fibres textiles naturelles cellulosiques
telles que le lin, le coton, le chanvres la ramiez le jute et le
slsal et les fibres textiles artificielles -telles que la rayonne,
la rayonne viscose, la rayonne cuproammoniacale et l'acétate de
là cellulose ainsi que les textiles manufacturés.
Le procédé selon l'invention convient particulièrement bien
pour le traitement des pâtes à papier et plus spécialement pour le
traitement des pâtes chimiques telles que les pâtes au sulfate, au
sulfate ou au bisulfite. Il convient également bien pour le traitement
là des particules de bois et plus particulièrement des copeaux de bois
notamment pour leur pré traitement avant un procédé mécanique de
mise en pâte. De bons résultats ont été obtenus lors du traitement
des pâtes au sulfate éventuellement semi-blanchies.
Le procédé selon l'invention est réalisé en général en présence
20 d'un solvant. Le solvant est le plus souvent l'eau. La quantité
de solvant au début du traitement selon l'invention peut varier
dans de larges limites. Elle est le plus souvent d'au moins 0,1 %
et ne dépasse en général pas 99,5 % du poids total du mélange
soumis à l'action des micro ondes et qui comprend essentiellement
25 les matières cellulosiques, le solvant, les agents oxydant et les
additifs éventuels. Lorsque le solvant est l'eau, la quanti-té
d'eau au début du traitement selon l'invention est en général d'au
moins 0,5 % et le plus souvent d'au moins 1 % du poids total du
mélange; elle ne dépasse en général pas 95 % le plus souvent pas
30 90 %, et de préférence pas 85 % du poids total du mélange.
Lors du traitement de pâtes à papier de toutes origines,
vierges ou de recyclage, la densité au début du traitement selon
l'invention est en général d'au moins 5 % et le plus souvent d'au
moins 8 %. Elle ne dépasse en général pas 99 % et le plus souvent
5%
pas 98 %.
Le procédé selon l'lnvention peut être réalisé en présence
d'autres additifs. Ainsi lorsque l'agent oxydant n'est pas lui-même
capable de conférer au mélange le pH adéquat, on peut ajouter des
S composés à caractère alcalin c'est-à-dire capables de conférer à
l'eau un pH égal ou supérieur à 7 ou des composés à caractère acide
c'est-à-dire capable de conférer à l'eau un pH inférieur à 7 ou
encore des régulateurs de pH tels que des tampons. Les composés à
caractère alcalin peuvent être des hydroxydes ou carbonates de
là métaux alcalins ou d'ammonium, et plus particulièrement de l'hydroxyde
de sodium, ou du silicate de sodium Les bicarbonates de métaux
alcalins ou d'ammonium peuvent être choisis comme régulateurs de
pH. L'acide sulfurique peut être choisi comme composé à caractère
acide. Le procédé selon l'invention est en général réalisé en
présence d'un composé à caractère alcalin. La dose de composé à
caractère alcalin est en général de 0,1 à 20 % du poids de matières
cellulosiques sèches.
Dans le cas du traitement des copeaux de bois, du blanchiment
des pâtes à papier ou des fibres textiles, notamment par des composés
peroxydes ou par des composés capables de libérer du chlore actif
et de préférence par des composés peroxydes tels que le peroxyde
d'hydrogène, le pH est en général égal ou supérieur à 7 plus particu-
fièrement de 7 à 13 et le plus souvent de 8 à 12.
On peut également mettre en oeuvre des stabilisant de l'agent
oxydant lorsque ce dernier est susceptible de se désactiver au
cours du traitement. Tel est le cas notamment lorsque l'agent
oxydant est un composé peroxyde. En général, ils sont mis en
oeuvre en quantités de 0,01 à 5 % du poids de matières cellulosiques
sèches.
On peut également mettre en oeuvre divers autres additifs
selon les applications particulières. Parmi ceux-ci figurent des
agents séquestraient, des agents tensioactifs, des agents capables
de protéger les chaînes cellulosiques pour éviter leur dépolymé-
rlsation, des agents moulin, des agents actlvants, des agents
y %
anticorrosion, des agents antistatiques, des agents de désensimage,
des airain optiques, des agents dispersant, des agents antiincrus-
lents, des agents moussant et des agents collecteurs. Ces additifs
sont en général mis en oeuvre à des doses de 0,01 a 10 % du poids
de matières cellulosiques sèches.
Les matières cellulosiques soumises au traitement selon l'in-
mention peuvent avoir, avant ce traitement, des températures très
diverses. Rites peuvent ainsi avoir, avant le traitement selon
l'invention, des températures allant de la température ambiante,
c'est-à-dire environ 10 à QUE, jusqu'à des températures de QUE.
En général, la température des matières cellulosiques avant le
traitement selon l'invention dépend de l'existence ou non d'un
traitement antérieur. Le plus souvent la température des matières
cellulosiques avant le traitement selon l'inventlon est la température
ambiante ou celle qu'elles ont acquises lors de l'éven~uel traitement
précédent. Dans la plupart des cas, la température des matières
cellulosiques avant le traitement selon l'invention est de 10 à
QUE .
La durée du traitement selon l'invention est variable. En
général, elle est de 0,1 à 120 minutes et le plus souvent de 0,2 a
30 minutes. Elle est en général plus courte que celle des traitements
correspondants au moyen d'agents oxydant sans l'intervention de
micro ondes.
Le procédé selon l'invention peut être réalisé en continu ou
en discontinu.
Les conditions précises de réalisation du procédé selon l'in-
mention ainsi que la nature des autres additifs éventuels mis en
oeuvre, peuvent varier dans de larges limites selon le type de
matières cellulosiques à traiter et le but particulier du traitement
concerné. En général ces traitements sont réalisés en faisant
tremper les matières cellulosiques dans des solutions aqueuses
d'agents oxydant ou en les imprégnant au moyen de telles solutions.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre dans
diverses industries et notamment dans l'industrie papetière et dans
l'-lndustrie -textile.
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Ainsi, lors de la fabrication de pâtes à papier mécaniques, on
peut traiter, selon le procédé de l'invention, des particules de
bois telles que des copeaux au moyen dlagents oxydant tels que les
composés peroxydes, avant leur mise en pâte dans des appareils tels
5 que des raffineurs. Cet-te opération peut se faire en même temps
que ou après le "presteaming". Le procédé selon l'invention peut
également prendre place après le passage en raffiner ou entre deux
passages en raffineurs.
Le procédé selon l'invention convient également bien pour le
10 blanchiment de pâtes à papier de tous types déjà formées. Il peut
ainsi être appliqué à divers stades de blanchiment consécutifs à la
mise en pâte ou à la cuisson. Il convient particulièrement bien
pour le traitement des pâtes écrues notamment les pâtes alcalines
recueillies après les lavages consécutifs à la cuisson principalement
15 dans le cas de pâtes chimiques telles que les pâtes kraft, ou pour
le traitement des pâtes avant l'entrée dans les tours d'extraction.
Il convient également bien pour le blanchiment des paies semi-blanchies.
Le procède selon l'invention convient bien pour le traitement
de pâtes pressées ou séchées. Les pâtes peuvent être pressées ou
20 séchées au moyen de divers appareils convenant pour ces usages et
connus par eux-mêmes. On peut ainsi utiliser des presses à cylindres,
à vis ou à bande ou des séchoirs classiques ou des "flash~dryérs".
Les pâtes peuvent se présenter sous des formes diverses telles que
des feuilles ou des "flocks" (flocons).
Le procédé selon l'invention peut s'appliquer également aux
divers traitements par des agents oxydant auxquels sont soumises
les fibres textiles cellulosiques. Il en est ainsi du débouillissage,
du mercerisage, du blanchiment et des imprégnations telles que le
vaporisage avant maturation. Ces impregnatlons peuvent se faire
dans divers appareils connus par eux-mêmes fonctionnant soit en
continu tels que les "pad-steam", les "J-box" et les "U-box" et les
vaporisateurs continus sous pression, soit en semi-continu tels que
les "pad-roll", soi-t enfin en discontinu tels que les barques à
tourniquet, les autoclaves, les tournâtes, les "jigger" et les
LEZ
8--
"Kiev". Le procédé selon l'invention convient bief pour le prétrai-
te ment des fibres avant qu'elles ne soient envoyées à l'un ou
l'autre des traitements précisés.
Afin d'illustrer l'invention sans pour autant en limiter la
portée, on donne ci-après des exemples pratiques de réalisation.
L'exemple OR a été réalisé à titre de comparaison.
pie 1 et OR
Une pâte kraft de résineux semi-blanchie selon la séquence CE
de blancheur initiale 63,6 IPSO (norme IPSO 2470) a été utilisée.
La pâte a été au préalable "bluffée" (réduite en peluches) dans un
malaxeur ménager.
La pâte sèche est introduite dans un sac en polyéthylène où
elle est humidifiée par pulvérisation d'une solution aqueuse de
peroxyde d'hydrogène. Elle est ensuite exposée à un faisceau de
micro ondes d'une fréquence d'environ 2.450 MHz dans un four à
micro ondes ménager de marque TOSHIBA modèle ES ET-S avec table
tournante mis en position "DE FROST" pendant cinq minutes (essai l)
ou dans une étuve maintenue à QUE pendant cinq minutes (essai OR).
La blancheur de la pâte a été mesurée par rapport à la blancheur
de BaS04 mesurée au moyen d'un réflectomètre ELREPHO WEISS équipe
du filtre R457 et d'un piège à brillante (norme IPSO 2470).
La consommation de peroxyde d'hydrogène a été mesurée par
dosage du peroxyde d'hydrogène résidu aire en présence de pâte.
Les conditions opératoires et les résultats obtenus sont
donnés au tableau I ci-après
* (marque de commerce)
~2~3~5~
Tableau I
Essai 1 OR
H22, g/100 g matière 1,2 1,2
sèche
pH 8,5 8,5
température, QUE 100 100
durée, min 5 5
densité, %
initiale 81 81
finale 95 95
______________ ________ __________ ________
blancheur, HI 66,8
consommation H202, % 45 L________
Exemples 3 à 5
Trois essais ont oie réalisés à différents pH acides (essais 3
et 4) et basique (essai 5) dans des conditions voisines de celles
de l'exemple 1,
La même pâte semi-blanchie que celle utilisée pour la réalisa-
lion des exemples 1 et y a oie soumise à un défibrage préalable en
présence d'acide sulfurique (essais 3 et 4) ou d'hydroxyde de
sodium (essai 5) de manière à ajuster le pH respectivement aux
valeurs 5, 7 e-t 9.
La tâte est ensuite essorée, "fluffee" et séchée en étuve
ventilée à QUE. La pâte sèche est ensuite soumise au même irai-
te ment ut l'exemple 1.
Les conditions opératoires e-t les résultats obtenus sont
donnés au tableau II ci-après.
~L22~ 2
--10--
Tableau II
Essai 3 5
. . _ . .
H20 , g/100 g1,2 1,2 1,2
mateur sèche 5 7 9
température, QUE -100 -100
durée , min 5 5 5
densité , %
initiale 81 81 81
finale 95 95 95
___________________ _________. .________ __________
blancheur, HI 72,2 72,6
consommation
Hou, % 5 29 23
Exemples 6 et OR
La même pâte kraft semi-blanchie que celle utilisée pour la
réalisation des exemples 1 et OR a oie traitée par le peroxyde
d'hydrogène dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1 (essai 6) et
à l'exemple OR (essai OR) excepte toutefois y densité qui a oie
réglée à 15 %.
Les conditions opératoires et les résultats obtenus sont
donnes au tableau III ci-après.
Tableau III
Essai 6 OR
H20 , g/lOOg 1,5 1,5
mateur sèche
pH 11,5 11,5
température, OC en 100 100
durée min 6 6
densité, %
initiale 15 15
finale hâve 15
blancheur, ISO 79,2 77,3
consommation H702, % 99 67
Exemples 8? OR, 10 et 11R :
On a traite la même paie semi-blanchie qu'aux exemples 1 et OR
avec de l'hypochlorite de sodium. Les essais 8 et 10 ont oie
réalisés dans les mêmes conditions que l'essai 6, les essais OR et
1lR, dans les mêmes conditions que blessai OR.
Les conditions opératoires et les résultats obtenus son
donnes au tableau IV ci-après.
Su
TABLEAU IV
Essai 8 OR 11R
Nec (chlore actif), g/lOOg 0,5 0,5 2 2
matière sèche
pH 11,6 11,6 11,7 12,1
température, OC en 100 100 en 100 100
durée, min 5 5 5 5
densité,
initiale 15 15 15 15
finale 15 en 15 15
blancheur, ISO 78,8 77,2 85,0 82,4
consommation Nec, ~96 7Z 86 60
Exemples 12 et 13R :
On a traité la même pâte semi-blanchie qu'aux exemples 1 et OR
avec du dioxyde de chlore. On a réalisé l'essai 12 dans les mêmes
conditions que l'essai 6, l'essai 13R dans les mêmes conditions que
l'essai OR.
Les conditions opératoires et les résultats obtenus sont
donnés au tableau V ci-après.
3122~
13-
Tableau V
_ _
Essai ________ 13R
Col (chlore actif),
go g matière sèche 4 4
pH 3,1 3,1
température,C en 100 100
durée, min 5 5
densité, %
initiale 15 15
finale en 15 15
blancheur, ISO 84,4 81,6
consommation Clou, % _ _ 88
