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Procéde de blanchiment par le peroxyde d'hydrogène d'une
pâte à papier à haut rendement.
La presente invention concerne le blanchiment
des pâtes à papier à haut rendement par le peroxyde
d'hydrogène.
Pour obtenir une pâte, on soumet des copeaux de
bois à des actions séparées ou associées d'origine
mécanique, chimique ou thermique.
Les pâtes chimiques sont obtenues par defibrage
chimique du bois. Leur rendement est, en general,
inferieur à 50 %.
Par rendement, on entend le poids de la pâte à
l'etat sec rapporté au poids de la matière
lignocellulosique de départ à l'état sec par exemple des
copeaux de bois a l'état sec.
Les pâtes de type mécanique sont fabriquées par
défibrage mécanique des copeaux de bois, par exemple dans
un défibreur a meule ou bien un défibreur ou raffineur à
disques. Le rendement est géneralement egal ou superieur
à 85 %. Cependant, les caractéristiques mecaniques de ces
pâtes, notamment la résistance à la rupture, à la
déchirure et à l'éclatement, sont médiocres.
Pour améliorer ces caractéristiques mécaniques,
on a fait subir aux copeaux de bois, avant défibrage, un
traitement thermique par de la vapeur d'eau à une
température de 100 à 140C. Les pâtes ainsi obtenues
sont appelées pâtes thermomécaniques (TMP). Elles
présentent cependant une blancheur médiocre.
On a aussi traité les copeaux de bois par une
solution de sulfite de sodium à pH acide ou basique selon
la nature du bois. Les pâtes obtenues, appelees aussi
pâtes chimicomecaniques (CMP), presentent de bonnes
caracteristiques mecaniques.
On a pu aussi considerablement augmenter la
resistance des pâtes mécaniques, en faisant subir, aux
copeaux de bois, un traitement à l'aide d'un ou plusieurs
agents chimiques combiné à des operations de chauffage et
~aLLE DE REMPLACEMENT ~REGLE 26)
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de défibrage mécanique. Ces pâtes sont appelées pâtes
chimicothermomécaniques (CTMP).
Ce dernier traitement consiste en une cuisson
de la matière lignocellulosique, réalisée à une
S température égale ou supérieure à 100C, sous pression de
vapeur d'eau saturée, en présence de sulfite de sodium ou
de bisulfite de sodium.
L'intérêt de ces pâtes CTMP est que leur
résistance mécanique est améliorée, le rendement restant
égal ou supérieur à 85 % et le plus souvent, au moins
égal à environ 90 ~ et donc semblable à celui des pâtes
d'origine purement mécanique.
Pour la suite une pâte à papier à haut rendement est
défini comme étant une pâte ayant été obtenue par
défibrage du bois et traitements divers avec un rendement
égal ou supérieur à 85 %.
Ces pâtes hauts rendements ont souvent une
blancheur considérée comme insuffisante pour être
utilisables pour la fabrication de papier à haut niveau
de blancheur.
Il est connu de procéder au blanchiment de ces
pâtes par le peroxyde d'hydrogène en milieu aqueux
alcalin en présence de complexants des métaux comme le
DTPA (Diéthylène tétramine pentacétate de sodium) et de
stabilisant de H22 comme le silicate de sodium. Ce type
de procédé de blanchiment comporte des inconvénients.
Le silicate de sodium entraIne souvent des
dépôts dans les appareillages. La consistance (poids de
matière sèche par rapport au poids total de la pâte) du
milieu de blanchiment doit être relativement élevée de 15
à 20 % et même de 30 % pour obtenir un blanchiment
efficace.
Cette consistance élevée conduit à un milieu
épais qui n'est pas transportable par pompage. De plus,
la température de blanchiment doit être comprise
généralement entre 60C et 80C.
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Cette temperature entra~ne une forte depense
energetique, donc augmente le co~t du blanchiment. A la
fin du blanchiment, se pose le problème des rejets
d'effluents aqueux.
La presente invention permet d'eviter les inconvenients
enonces ci-dessous ou au moins certains d'entre eux.
Elle consiste plus precisement en un procede de
blanchiment d'une pâte à papier à haut rendement par le
peroxyde d'hydrogène, caracterise en ce qu'on forme un
milieu reactionnel heterogène contenant la pâte, un
alcool et du peroxyde d'hydrogène en solution aqueuse, le
rapport en poids de l'eau totale du milieu sur l'alcool
etant de 0,001 à 0,5.
De preference ledit rapport est de o,ol à 0,1.
15 La mise en oeuvre ~'un tel milieu reactionnel permet
d'effectuer le blanchiment sans silicate de sodium.
De même le blanchiment peu être realise sans
complexant de metaux tel le DTPA.
Lorsque le milieu contient très peu d'eau, le
liquide r~siduel de blanchiment recuperable par
filtration de la pâte, peut être purifie par distillation
et le residu de cette distillation peut être incinere
facilement. Ce traitement du liquide residuel evite le
rejet d'efflu~nt aqueux de blanchiment.
2s Avantageusement, le rapport en poids de
l'alcool sur le poids de la pâte considerée à l'état sec
est de 1 à environ 50. Ainsi la consistance peut varier
entre des limites très grandes allant de 50 % à environs
2 %.
A ces faibles consistances de 2 à 3 %, le
blanchiment reste tr~s efficace. Cela permet une mise en
oeuvre facile, et le transport par pompage.
De preference l'alcool est choisi parmi le
methanol et l'ethanol. Ces deux alcools sont disponibles
35 industriellement en grande quantité et facilement
evaporables ou distillables pour leur recuperation.
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Avantageusement, on ajoute au milieu
réactionnel, lors de sa formation ou en cours de
réaction, un activateur du peroxyde d'hydrogène apte à
être oxydé dans le milieu en un peroxydant. Cet
S activateur peut être un nitrile de formule générale R-CN
dans laquelle R est un groupe alkyle ou aryle. Il est
supposé que ce nitrile conduit à un iminoperacide de
formule générale:
,NH
R-C~
OOH
Le groupe alkyle est de préférence, un alkyle
inférieur choisi parmi méthyle, éthyle et propyle.
Le groupe aryle est de préférence un phényle.
L'activateur peut être également un acide
minéral ou organique ou un de ses sels, apte à être oxydé
dans le milieu en un peracide ou un de ses sels.
L'acide est de préférence choisi parmi l'acide
acétique, l'acide borique et l'anhydride borique (B203).
De préférence, le milieu réactionnel contient
de plus un agent alcalin. En effet, le blanchiment est
plus efficace en présence d'un tel agent.
Avantageusement, cet agent est choisi parmi
l'hydroxyde de sodium, le carbonate de sodium, le
carbonate de potassium.
De préférence~ on maintient le milieu
réactionnel à une température de 20C a 80C.
La gamme de température la plus préférée est de
50 à 60C.
A la fin de la réaction de blanchiment qui
habituellement peut être comprise entre 15 minutes et 6
heures, on filtre le milieu réactionnel formé pour
obtenir un solide et un filtrat, puis le solide ainsi
recueilli est lavé à l'eau pour donner une pâte humide
3s blanchie.
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,
De préférence, la pâte ~ papier à haut
rendement est au préalable lavée avec l'alcool pour
diminuer voir éliminer une grande partie de sa teneur en
eau avant d'utiliser cette pate ainsi lavée pour former
S le milieu réactionnel de blanchiment.
Partie experimentale
D'une manière génerale le peroxyde d'hydrogène
mis en oeuvre est une solution de H22 pur dans l'eau à
une teneur allant de 10 à 70 % en poids.
Sauf si autrement indiqué, toutes les quantités
de réactifs sont exprimés en % en poids de réactif pur
par rapport à la pâte à papier considéré à l'état sec.
La solution de soude dans l'eau peut contenir
de 40 g ~ 700 g de NaOR pur par litre.
L'activateur est généralement mis en oeuvre en
une quantité de 1 à 50 ~.
La soude peut être ajoutée en une 1 seule fois
avec les autres réactifs ou bien ajoutée peu à peu
pendant le blanchiment de manière à maintenir le pH
constant.
Le pH apparent est mesuré avec un pH-metre
CHEMTRIX muni d'une électrode en verre INGOLD ref. 9823.
La présente invention sera encore mieux
comprise ~ l'aide des exemples suivants.
Exemple 1
21,5 g de pâte TMP de résineux d'une blancheur
initiale de 60 ISO, contenant 4 g de matière sèche, sont
lavés successivement deux fois avec 50 ml de méthanol.
Cette pâte, dont la teneur en eau a fortement diminuée,
est mise en suspension dans 150 g de méthanol. On ajoute
en tant qu'activateur 0,6 g de benzonitrile, 0,6 ml d'une
solution molaire d'H2NaPO4, puis 0,176 ml d'une solution
d'H202 à 70 %, soit l'équivalent de 0,16 g de H22 à
100%.
On ajoute 5 ml d'une solution NaOH molaire
(soit 0,2 g de NaOH à 100 %). Le pH apparent du milieu
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.
est de l0. Le milieu réactionnel est alors chauffé sous
agitation pendant 4 heures à une température de 50C.
On filtre la pâte et on la lave avec de l'eau.
Les filtrats sont réunis et on dose le peroxyde
d'hydrogène résiduel pour en déterminer la quantité en
poids rapportée à la quantité en poids de pate initiale
considérée à l'état sec: l,4 %.
La pate lavée est neutralisée par de
l'anhydride sulfureux à un pH égal à 5,5 et on mesure la
blancheur de la pate selon la norme ISO, soit 75O ISO.
Le tableau suivant rapporte d'autres exemples
pratiqués de manière analogue ~ l'exemple l, et classés
selon les quantit~s croissantes de H22 consommée. Dans
chacun des ces exemples, on met en oeuvre 2l,5 g de cette
même pâte TMP (4 g de matière sèche) à 60 ISO.
Dans ce tableau:
-l'expression "H202 chargée" représente en % le rapport
de poids de H22 considérée à l'état pur (100%) sur le
poids de la pâte initiale considérée ~ l' état sec,
-l' expression "Agent alcalin chargé" représente en % le
rapport du poids de l'agent alcalin (soude ou carbonate
de sodium) considéré à l'état pur (l00 %) sur le poids de
la pâte considérée à l'état sec,
-l' expression "H202 consommée" représente en % le
rapport du poids de H22 consommée sur le poids de la
- pâte initiale considérée à l'état sec.
Ce tableau montre que la consommation de H22
augmente dans le même sens que le pH apparent mesuré. La
consommation varie également en fonction de la quantité
d'H202 chargée.
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