CA1310797C

CA1310797C - Procede de blanchiment de pates

Info

Publication number: CA1310797C
Application number: CA000563118A
Authority: CA
Inventors: Jean-Pierre Schirmann; Michel Devic; Jacques Kervennal
Original assignee: Atochem SA
Current assignee: Arkema France SA
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1992-12-01
Anticipated expiration: 2009-12-01
Also published as: NO881404D0; ES2004846A4; DE3877403T2; EP0285530A1; AU1406788A; DE285530T1; EP0285530B1; ATE84581T1; JPH0156197B2; ES2004846T3; NZ224144A; NO173886B; AU606930B2; DE3877403D1; FR2613388A1; JPS63256786A; NO881404L; FI93749C; NO173886C; FI881544A0

Abstract

L'invention concerne un procédé de blanchiment de pâtes d'origine 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 d'eau saturée à une température supérieure à 100.degree.C, caractérisé en ce que la pâte est traitée à l'aide d'un agent complexant ou séquestrant des métaux à un pH inférieur ou égal à 9, puis lavée avec une efficacité supérieure à 95% et enfin soumise à l'action du peroxyde d'hydrogène à une température comprise entre 145 et 245.degree.C à la pression de la vapeur d'eau saturée à ladite température pendant une durée comprise entre 1 et 30 minutes. Ce procédé selon l'invention procure un blanchiment efficace bien qu'il inclue des conditions connues pour s'opposer à l'obtention d'un tel résultat.

Description

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~

.

:: ::

4 1 31 07q7 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 ~

.

- . . , - , . .. . .

1 3 1 07q7 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 .;~

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.

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~ - 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 ~ ~
',' . ,, : ~' :' :: ~

,, , . ~ ~ ,, : - : ,, :

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 ,~
~' ,~

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.

.,, , . ~ .. . , , : -.. . .

Claims

1. Procédé de blanchiment de pâtes d'origine 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 d'eau saturée à
une température supérieure à 100°C, caractérisé en ce que la pâte est traitée à l'aide d'un agent complexant ou séquestrant des métaux à un pH inférieur ou égal à 9, puis lavée avec une efficacité supérieure à 95% et enfin soumise à 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.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la quantité d'agent complexant ou séquestrant est comprise entre 0,1% et 1%.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'agent complexant ou séquestrant est choisi dans le groupe constitué par le tripolyphosphate de sodium, le tétrapyrophosphate de sodium et les sels de sodium des acides citrique, nitrilotriacétique, éthylènediaminetétraacétique et diéthylènetriaminepentaacétique.

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le traitement au moyen de l'agent complexant ou séquestrant est effectué à un pH compris entre 6 et 8.

5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 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.

6. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le lavage est effectué à une température comprise entre 20° C et 90° C.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le peroxyde d'hydrogène agit à une température allant de 120 à 245°C.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la quantité de peroxyde d'hydrogène est comprise entre 2% et 10%.

9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'agent alcalin qui est présent quand le peroxyde d'hydrogène agit, est l'hydroxyde de sodium employé à raison de 0,25% à 5% avec un rapport pondéral par rapport au peroxyde d'hydrogène compris entre 0,2 et 1.

10. Procédé selon la revendication 1, 7 ou 8, caractérisé en ce que la durée pendant laquelle le peroxyde d'hydrogène agit est inférieure ou égale à 15 minutes.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le peroxyde d'hydrogène agit en présence d'un composé qui a sur lui un effet stabilisant.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé
en ce que le composé à effet stabilisant est choisi dans le groupe constitué par le silicate de sodium, les sels de magnésium, les dérivés de l'acide poly (~-hydroxyacrylique).