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La Dr~sente invention concerne ~e blanchiment à
~'aide de Deroxvde d'hvdroaène de Dates mécaniaues,
thermomecaniaues, chimicom~can;aues, chimicothermomécaniùues
dans ~e domaine Daoetier et connexe
5Ces D~tes sont desian~es dans tout ce qui suit Dar
~'exDression p~tes d'oriaine mecaniaue
ElLes sont obtenues dans ~'industrie, le plus
souvent ~ partir de bo;s QenéraLement sous forme de copeaux,
ar défibraae mecaniaue de ~a mati~re ~ianocel-u~osinue, par
10 exemDle dans un défibreur à meu~e ou un defibreur ou
raffineur ~ disques, associé ou non, selon ~a D~te vis~e, à
un traitement préa~ab~e à l'aide de vaueur d'eau et/ou d'un
reactif chimiaue comme le su~fite de sodium
Le rendement en matière seche d'une te~e oD~ration
est tou~ours tres é~evé et peut atte;ndre et m~me deDasser
90 %
Les D~tes d'oriaine mécaniaues, dénommees encore
D~tes ~ haut rendement doivent etre blanchies efficacement
et aveG une Derte minima~e de mati~re Dour aue ~a fabrica~ion
des produits qui en dérivent Duisse réDondre aux exiaences de
aualit~ et d'économ;e dans l'industrie
Il est connu de rea~iser ~e blanchiment des Dates
d'oriaine mécaniaue à ~'aide d'un aaent oxvdant comme ~e
Deroxvde d'hv~roaene en milieu alca~in
25I~ est communement admis aue ~a temDerature
oDtimale de réa~isation d'un te~ planchiment traditionnel au
moven de Deroxv~e d'hvdrogene est de 60'C-70 C comme
~'indiauen~ Dar exemD~e C W DENCE et S OMORI, TaDoi
Journal, Octo~re 1986, rJD 1~0--125, et ~e brevet franç3is
30Dub~ié sous ~e numéro 2371544 Un blanchiment efficace est
imDossib~e à r~a~iser à 10~ C et au-delà
Au-dessus de 100'~, l'effet de b~anch;ment peut
m~me etre annulé à cause à la fois de la decomDosition
extr~mement raDide du peroxvde d'hvdroaène et de l'effet
.
néfaste spécifiaue de ~a va~eur d'eau, comme ~e mentionnent
.. . .
oar exemDle le brevet français déjà cité et W E LUNAN,
KB MILES et W D MAY, Proceedinas Tap~i, 19~3 Pulp;na
~ .
.. ~, , .
- 2 - 1 31 0797
Conference, (sook 1), pp. 239-253.
Encore d'après le brevet francais cité plus haut
un blanchiment acceptable ne peut être obtenu à une
température comprise entre 100~C et 150~C 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 défibrage mécanique
ou raffinage pendant une durée de l'ordre seulement de la
~raction de seconde.
Le procédé de la présente invention procure un
hlanchiment efficace bien qu'il inclue des conditions
-~ connues pour s'opposer à l'obtention d'un tel résultat.
C'est un procédé de blanchiment de pâtes d'origine
; 15 mécaniques, thermomécaniques, chimicomécaniques ou
chimicothermomécaniques, non conjointement à une action de
défibrage mécanique dans lequel le peroxyde d'hydrogène agit
en présence d'un agent alcalin et de vapeur dreau saturée à
' une température supérieure ~ 100~C, caractérisé en ce que la
pâte est traitée à l'aide d'un agent complexant ou
; séquestrant des métaux à un pH in~érieur ou égal à 9, puis
lavée avec une efficacité supérieure à 95% et enfin soumise
l'action du peroxyde d'hydrogène à une température
comprise entre 145 et 245~C à la pression de la vapeur d'eau
saturée à ladite température pendant une durée comprise
~ entre 1 et 30 minutes.
-~- Dans le traitement à l'aide de l'agent complexant
; .
- ou séquestrant, ce dernier est mis en oe~vre à raison
d'environ 0,1~ à 1% en poids du poids de pâte sèche. Sauf
préclsion ou évidence c'est aussi en pourcPnt en poids du
poids de pâte s~che que sont exprim~es les quantit~s de
; produits dans tout ce qui suit.
- - L'agent complexant ou séquestrant est le plus
souvent choisi parmi le tripolyphosphate de sodium, le
'~
- ,
.. .
- 2a - I 3 1 0797
tétrapyrophosphate de sodium et les sels de sodium des
acides citrique, nitrilotriacetique, éthylènediaminetétra-
acétique ou diéthylènetriaminepentaacétique.
Le traitement au moyen de l'agent complexant ou
S séquestrant est le plus généralement effectué à une valeur
de pH comprise entre 4 et 8 (de preférence entxe 6 et 8), le
résultat de l'invention ne dépendant alors pas d'une tell~
valeur.
. Il est naturellement réalisé à une température de
:
. -,,, "
~ "
1310~/q7
preference inferieure a 100-C mais en general superieure a
20 C, par exemple entre environ 50-C et 95-C, pour garder une
vitesse de complexation ou sequestration rapide sans
obligation de pression
La consistance~ pourcentage ponderal de p3te a
l'etat sec dans le milieu de traitement, peut, dans le
present traitement a l'aide d'un agent complexant ou
sequestran~, varier dans d'assez Larges limites, environ 5 %
a 30 X Elle est le plus souvent comprise entre environ 10 X
10 et 15 X pour concilier au mieux economie et efficacite du
lavage subsequent.
La durée du traitement au moyen d'un agent
complexant ou sequestrant depend des autres parametres. El~e
est generalement comprise entre environ 5 minutes et 2
heures
Par lavage on entend l'opleration qui consiste a
eliminer plus ou moins completement et ici efficacement le
liquide present dans la pate. Ce~te elimination est realisée
par exemple grace au pressage de ~a pate sur fi~tre ou grace
~o à une sequence dilution-pressage de la pate, repetee ou non,
dans laquelle la dilution est ~res géneralement assuree par
' de l'eau.
" ie lavage qui suit le traitement au moyen d'un
agent complexant ou sequestrant est le plus s~uvent realise a
une temperature genéralement comprise entre environ 20-C et
90-C, souvent entre 20-C et ~O C pour des raisons essentiel-
lement eco~omiques.
Par efficacite or, entend~ exprime en pour cent, le
degre d'elimination de ~a phase liquide presente avant lavage
o dans la pate.
Ainsi~ passer d'une consistance de 10 X a 20 % par
pressage de la pâte correspond a une efficacite de lavage de
55.5 X, passer ensuite a une consistance de 10 X par dilution
- pour revenir a une consistance de 20 X par pressage~ corres-
pond a une efficacite de lavage de la pate d'origine de 80 %.
Pour des raisons d'economie encore, mais aussi pour
des raisons de meilleure garantie de l'efficacite de
blanchi~ent, l'action du peroxyde d'hydrogene s'exerce dans
le procéde de l'invention de preference a une tempera~ure
superieure a 120-C, par exemple 140-C et plus~
.
:: ::
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La quantite de pero%yde d'hydrogene engagé est
ce~le com~unement admise dans le blanchiment ~raditionnel des
-pâtes d'origine mecanique et elLe est par consequent avantageu-
sement comprise entre environ 0,5~ et 10~, le plus souvent pas
inférieure à 2~ environ.
L'agent alcalin present avec le peroxyde d'hydrogene
qui convient bien a la realisation de l'invention est
l~hydroxyde de sodium employe a raison le plus souvent
d'environ 0,Z5 X a 5 % avec un rappor~ pondbraL hydroxyde de
sodium/peroxyde d'hydrogene compris de preference entre 0,2
et 1.
L'invention permet une duree d'action du peroxyde
d'hydrogene a la fois suffisamment longue pour permettre à ce
produit de développer p~einement son efficacite~ et
avantageusement reduite par rapport a celle d'un blanchiment
tradit10nnel. Elle n'excede generalement pas 15 minutes et
meme souvent 5 minutes environ.
~'Comme deia indiqué, le peroxyde d'hydrogene exerce
son action dans un miLieu a une pression egale pratiquement a
~a pression de la vapeur d'eau saturée a La temperature
choisie. Ce~te pression est comprise le plus souven~ entre 2
bars absolus et 40 bars absolus.
La consistance de La pate telle que mise en
~-presence du peroxyde d'hydrogene est choisie de preference la
plus elevée possible restant compatible avec la realisa~ion
d'un melange d'homogeneite satisfaisante de la p3~e avec les
autres produits presents~ Cette qua~ite du melange fait que
la consistance est generalemen~ limitee a une valeur non
superieure a environ 30 Z, voire 25 Z. Elle n'est par contre
3~ rarement inferieure de preference a 10 X environ.
La presente invention conduit a des resultats ele-
ves de blanchiment de pates cl'origine mécanique sans que la
presence de composes a effet stabilisant pour le peroxyde
d'hydrogene soit essentielLe a l'efficacite de son action.
Celle-si peut être cependane ameiioree par la presence de
tels composes comme par exemp-eO Le silicate de sodium engage
a raison le plus souvent de 2 X a 6 % environf les sels de
magnesium tel que Le suLfate de magnesiu~ engage en quantite
generalement comprise ~entre 0,05 Z et 0,5 %~ des derives de
l'acide poly(~ -hydroxyacrylique) enployes a rais~n d'environ
0,05 X a 2 X, tels que ~es prod~its Clarene(m~e de ~
.
- . . , - , . .. . .
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Le procede de l'invention peut etre realise en dis-
continu ou en continu dans toute installation comportant
principalement des equipements me~angeurs, géneraLement du
type malaxeurs, dans lesquels peuvent être effectues le trai-
5 tement a l'aide du complexant ou sequestrant et le melange dela pate initiale ou lavee avec le peroxyde d'hydrogene et
l'agent alcalin, des equipements de lavage comme, par
exemple, des filtres, des presses, enfin, pour le stade
d'action du peroxyde d'hydrogbne, des equipements résis~ant a
10 la pression et etanches ~. la vapeur d'eau, comme un reacteur
tubulaire nuni par exemple d'un systeme de progression de la
pâte du type vis ou un autoclave.
Les exemples suivants, donnes a titre indicatif
mais non limitatif, permettent de juger de l'interet de
l'invention. Certains d'entre eux sont donnes à titre de
comparaison.
Dans ces exemples :
- les quanti~es de reactifs sont donnees comme
indique plus haut en ~X en poids par rapport a la pate ~a
2U l'etat sec,
- l'acide di~tylenetriaminepentaacétique (DTPA)
est utilise sous forme de sel de sodium en solution aqueuse a
40 % en poids et la quantite indiquee est celle de cette
solu~ion~
- le terme de silicate designe une solution aqueuse
de silicate de sodium de sodium de densite egale a 1~33 et la
quantite indiquee est ceLle de cette solution,
- l'abreviation LS designe le Clarene*,
- le peroxyde d'hydrogene est engagé sous forme de
3~ solution aqueuse a 35 % en po;ds de peroxyde et la quan~ite
indiquee est celle de peroxyde d'hydrogene compte en 100 X
comme l'est aussi la quantite de peroxyde d'hydrogene
consomme,
- la pâte a blanchir subit ou non le traitement
complexant - lavage avant action du peroxyde d'hydrogene.
Dans la negative l'exemple est donne a titre de comparaison
et son numero est indice C. Dans le premier cas,
correspondant a la realisation du procede selon l'invention~
* (ITarq~a de .;~
: . :
.
., ' ,: ' ' ' ' '
.
~ - 6 1 3 1 0797
l~ traitement de la pate s'e~ectue en malaxeur au moyen de
0,5 X de DTPA, dura'nt 15 minutes, ~ 60 C dans le cas des
exemp~es 1 à 11, a 90-C dans le cas des exemples 12 a 14, ~
un pH compris chaque fois entre ~ et 8 et qui est le meme
5 clans un exemple donne et dans l'exemple fourni a titre de
compara;son, avec une consistance egale à 10 Z. Le lavage qui
suit, d'efficacite chaque fois sup~r~eure a 95 X, est realise
a 60-C par dilut;on ~ l'eau - pressàge sur tiltre de la p~e
traitee au moyen de D~PA,
- la pâte ~nlt;aLe ou la pate lavee apres
traitement au DTPA est me~angee avec le peroxyde dlhydrogene,
l'hydroxyde de sodium NaO~, la quantité d'eau suffisante pour
assurer la cons;s~ance voulue egale ic~ a 2~ X, et le cas
~cheant le silicate ou le Clarène* par malaxage durant moins
15 de 5 mlnutes a 20-Z5'C avant d'être soumise a l'action clu
peroxyde d'hydrogène dans un reac~eur du type autoclave
rbsistant ~ l3 presslon, mun~ d'un sas d'1ntroduction de la
pate, et etanche a la vapeur d'eau saturee qul assure la
pression a la temp~rature T choisie,
- le degre de blanc de la pâte recueillie a~rès
decompression de l'a~toclave et refroidissemene rapide est ?
mesure (457 nm) en % a l'aide d'un spectrophotometre CARL
ZEISS du type ELREPHO*
EXEMPLES 1 a 11 :
Chacun des exemples concerne le blanchiment de 1009
de pâte de meule de bois de résineux de degre de blanc egal a
53,7 % et de poids a l'~tat sec bgal a ~8,Z g.
Pour chaque exemple les conditions dans lesquelles
~ s'exerc~ l'action du peroxyde d'hydrogene dans un procecl~
- ~o selon l'invention ou dans un proc~de donne a titre de
- comparaison~ de meme que les resultats obtenus, sont
regroupes dans le tableau I ci-apr~s :
* rnarques de commerce
'
:
,~ ,, ,~1 ;; : .
-: ~r~
.
.
- ~ ,. .
.. , . , .. ' . :
1 3 ~ 0797
TABLEAU I
!Essai! T !Durée ! H ~2 !NaOH!Si~icate! LS ! De~r~ ! Hz02 !
! n- ! ~C ! min ! ! ! ! ! de !consom!
! ! ! ! ! ! ! !blanc ! -mé
!-----------------------------------------------------------!
! 1 ! 145 ! S ! S ! 2 ! ! ! 78,5 ! 2,55 !
! 2 ! 145 ! 5 ! 5 ! 2 ! 4 ! ! 80 ! 2,3
! 3 ! 145 ! S ! 5 ! 4 ! !O,S ! 81 ! 3,2
! 4 ! 145 ! 15 ! 5 1 2 ! ! ! 77 ! 3
! 5 ! 180 ! 2 ! 3 ! 2 ! ! ! 75,5 ! 1,8
! 5c ! 180 ! ~ ! 3 ! 2 ! ! ! 70 ! 2,45 !
! 6 ! 180 ! 2 ! 5 ! 2 ! ! ! 71 ! 2,4
! 7 ! 180 ! 2 !10 ! 2 ! ! ! 78t5 ! 4
! 7c ! 180 ! 2 !10 ! 2 ! ~ ! 75,5 ! 4
! 8 ! 180 ! 2 ! 10 ! 4 ! ! ! 79 ! 8
! 9 ! 180 ! 2 ! 10 ! 4 ! !0,5 ! 82,5 ! 4,7
! 10 ! 245 ! 1 ! 5 ! 2 ! ! ! 77,5 ! 3,05 !
! 11 ! 245 ! 1 ! S ! 4 ! !0,5 ! 79 ! 3,ZS !
. ~ ~
Des exemoles ci-dessus il ressort aue le procéd~
se~on l'invention permet d'atteindre un degré de blanc tr~s
~ amél;oré, pouvant avoisiner 80 % et meme dé~asser notab~ement
-~ cette va~eur dans les conditions favorisées de réalisation
Cette améliorat;on est accompagnée d'une diminution
importante de ~a consommation de peroxyde d'hvdrog~ne ou,
pour le moins, n'entra~ne pratiquement aucune augmentation de
ce~le-ci
:,
Un d~gré de ~lanc donné est atteint avec une
économie substantiel~e de peroxyde d'hvdrog~ne
Il n'a ~té noté aucune variation sensib~e de r,o;ds
de p~te ~ ~'etat sec dans Les exemp~es conformes
l'invention ~ ~
',' . ,, : ~'
:' :: ~
,, , . ~ ~ ,, : - : ,, :
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EXEMPLES 12 3 14 :
Chacun des exemp~es concerne ~e b~anchiment de 100a
~e pate chimicothermomécanique au su~fite de degre de blanc
éga~ à 59,6 X et de poids ~ ~'état sec éga~ ~ 40 9
Pour chaque exemp~e les conditions dans ~esquelles
s'exerce ('action du peroxyde d'hydrog~ne dans un proc~d~
se~on l'invention ou dans un procédé donné ~ titre de
comparaison, de meme que les r~su~tats obtenus, sont
regroupés dans ~e tableau II ci-après :
'.~
TABLEAU II
!Essai! T ! Dur~e ! H O !NaOH! LS ! Degr~ ! H20z !
! n- ! ~C ! min ! ! ! ! de !consom!
! ! ! ! ! ! ! b~anc ! -mé
!-----!-----!-------!------!----!----!-------!------!
! 1Z ! 150 ! 2 ! 5 1 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 ~ propos des essais 1 à 11
restent va~ables
,~
~'
,~
,:
:~
.
.,, , . ~ .. . , , : -
.. . .
