FR2641803A1 - Procede pour delivrer de la pate a papier sur la toile metallique d'une machine a papier - Google Patents
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Abstract
Procédé pour délivrer de la pâte à papier sur la toile métallique 11 d'une machine à papier selon lequel la pâte à papier est mise en suspension dans de l'eau blanche, cette suspension étant ensuite délivrée sur la toile métallique et l'eau blanche drainée à partir de la feuille en formation au travers de la toile étant recyclée dans le processus de mise en suspension, caractérisé en ce que l'on ajoute une enzyme à l'eau blanche afin de désintégrer les constituants tels que l'hémicellulose dissous ou dispersés à partir de la pâte.
Description
26 41803
-1- La présente invention est relative à un procédé pour délivrer de la pulpe ou pàte à papier brute sur la toile métallique d'une machine à papier selon lequel la pate à papier est mise en suspension dans de l'eau blanche, cette suspensiLon ttant ensuite délivrée sur la toile métallique et l'eau blanche drainée & partir de la feuille en formation, au travers de la toile métallique
étant ensuite recyclée vers le processus de mise en suspension.
Dans le processus de la fabrication du papier, une étape essentielle réside dans le procédé de formation de la feuille dont la mise en oeuvre est réalisée par dilution de la pâte brute épaisse, provenant du processus de fabrication de la pàte à papier brute, afin d'obtenir une suspension présentant une faible consistance et par pompage de cette suspension par l'intermédiaire d'épurateurs centrifuges et des aérations, pour amener la suspension à la caisse d'arrivée de pàte de la machine à papier et ensuite sur une toile métallique, perméable à l'eau, sur laquelle est formée une feuille homogène lors du drainage de l'eau. La feuille ainsi formée est ensuite traitée lors d'étapes ultérieures
de manière à obtenir le papier fini.
Les exigences économiques du procédé de fabrication du papier nécessitent une rétention maximale, ce qui signifie que des fibres transportées en même temps que la suspension de pate brute doivent être retenues aussi efficacement que possible dans la feuille en cours de formation sur la toile métallique. Dans ce but, on réalise une circulation de l'eau utilisée dans le procédé qui s'effectue en circuit fermé en réalisant un recyclage de l'eau blanche drainée à partir de la feuille au travers de la toile métallique vers la phase de préparation de la pâte travaillée, de façon que les fibres aient, de manière répétitive, la possibilité d'adhérer à la feuille en cours de formation. En outre,. une circulation en circuit fermé de l'eau est importante pour réduire les effluents
d'eaux usées.
Cependant, il existe un problème dans la mise en oeuvre d'une circulation en circuit fermé de l'eau dans la fabricatioin du papier qui résulte du fait qu'une concentration continuellement croissante de constituants dissouts ou dispersés à partir de la pâte travaillée en cours d'élaboration se développe dans l'eau blanche recyclée. Ces constituants perturbent la fabrication du papier en nuisant à la rétention, en empêchant l'action des additifs, en provoquant des accumulations dans l'installation de fabrication du papier, ce qui se traduit par )5 la présence d'impuretés qui sont transférées dans le papier en cours de
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-2 - production. Une partie importante des matières dissoutes dans l'eau blanche est constituée d'hydrates de carbone, en particulier d'hémicellulose, présentant un poids moléculaire de l'ordre de 10 000... 100 000. Par ailleurs, l'eau blanche contient de la lignine et des constituants extraits qui, compte tenu de leur plus faible solubilité et de leur plus importante aptitude à l'adsorption, ont tendance à précipiter sur les fibres, ce qui évite un enrichissement de l'eau
blanche de la même manière que les hydrates de carbone.
En conséquence, la présente invention se propose d'apporter un procédé permettant de réduire et même d'éliminer les inconvénients dus aux problèmes mentionnés ci-dessus rencontrés dans la fabrication du papier lors d'une circulation de l'eau en circuit fermé, Le procédé selon cette invention est essentiellement caractérisé en ce que l'on ajoute à l'eau blanche une enzyme afin de désintégrer des constituants tels que l'hémicellulose dissoute ou dispersée à
partir de la pate brute.
Lorsque les subtances dissoutes ou dispersées dans l'eau blanche sont avantageusement désintégrées en très petits fragments conformément à l'invention, on améliore le drainage de l'eau à partir de la feuille de papier en formation sur la toile métallique. Par ailleurs, on a vu que la désintégration de l'hémicellulose provoquait la rétention des fibres. Sans que cela puisse constituer une quelconque limitation de la portée de l'invention, on peut donner une explication à ce phénomène: on pense que cet effet est dû à ce que l'hémicellulose, qui- par son adhérence aux fibres leur communique des caractéristiques anioniques provoquant ainsi leur rejet mutuel, perd son aptitude adsorbante durant la désintégration, ce qui fait que les fibres peuvent conserver
leur nature neutre, ce qui améliore leur rétention dans la feuille en formation.
L'état antérieur de la technique tel que décrit dans la demande de brevet finlandaise Y' 87 4113 décrit des perfectionnements apportés au drainage de l'eau
à partir de la feuille en formation qui consiste à utiliser des enzymes.
Cependant un tel procédé connu concerne l'addition d'enzymes dans la pâte brute à consistance élevée, si bien que l'effet des enzymes sur les fibres se fait sentir avant la remise en suspension de la pate brute épaisse qui doit être délivrée sur la toile métallique de la machine à papier sous la forme d'une suspension. Au contraire, le procédé selon la présente invention concerne l'addition d'enzymes dans le système d'eau blanche de façon que ces enzymes soient utilisées dans l'eau blanche pour réaliser la désintégration des constituants dissouts ot
dispersés, notamment de l'hémicellulose dissoute.
-3- Parmi les enzymes qui peuvent être utilisées lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on peut citer notamment l'hémicellulase, la cellulase, l'estérase et la pectinase ainsi que leurs mélanges combinés. La cellulase, par
exemple une activité CXC (carboxy-méthyl-cellulose) de 5000 U/ml ou la g-
xylosidase présentant une activité de 2000 nmat/ul convient parfaitement. La quantité d'enzymes utilisée peut être mesurée. à 0,01... 1 1/m par rapport à l'eau blanche en utilisant un procédé de mesure préféré selon lequel l'enzyme pure est tout d'abord diluée dans une très petite quantité d'eau, dans laquelle elle est ensuite mesurée dans l'eau blanche. Pour obtenir un fonctionnement de l'enzyme la température de l'eau doit être de l'ordre de 10... 90 C, de préférence de 40 à 70 C et son pH doit être de l'ordre de 3,0... 8,5 de
préférence de 4,0 à 6,0.
Selon le procédé objet de l'invention l'enzyme est tout d'abord ajoutée.
au circuit court de circulation de l'eau blanche riche dans lequel l'eau blanche est recyclée à partir de la formation de la feuille sur la toile métallique, vers la dilution de la pate travaillée délivrée. Les problèmes résultant de la présence de constituants dissouts dans l'eau blanche sont typiquement évidents dans cette zone. Etant donné, que l'on peut supposer que la consistance des fibres dans l'eau blanche riche est faible typiquement de l'ordre de 0,4 % au 0o maximum, l'enzyme a la possibilité d'attaquer les substances dissoutes dans l'eau blanche, de façon efficace sans interférer avec les fibres, ce qui remplit bien l'objectif visé par la-présente invention. Un emplacement approprié pour réaliser l'addition des enzymes se situe dans la fosse sous la toile métallique, dans laquelle l'eau blanche recueillie ou drainée à partir de la feuille en formation est entrainée pour être mélangée dans la pate brute à haute consistance devant
être diluée.
Selon le procédé objet de l'invention il est également possible d'effectuer l'addition des enzymes vers ce qu'il est convenu d'appeler le circuit long de circulation de l'eau blanche appauvrie, dans lequel l'eau blanche drainée I0 à partir de la feuille en formation est recyclée de manière à être réutilisée en des emplacements qui sont situés à proximité de l'extrémité de départ du processus de fabrication du papier. Aini, par exemple, un emplacement approprié pour effectuer l'addition des enzymes est constitué par la fosse sous la presse humide qui agit en temps que puits de recueil de l'eau blanche drainée par t5 aspiration à partir de la feuille de papier en formation. Une partie de l'eau blanche recueillie dans la boite d'aspiration peut être évacuée de la fosse sous
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- 4 - la presse humide avec le circuit court de circulation vers la fosse sous la toile métallique, alors que le reste de cette eau blanche est ajouté à l'eau blanche appauvrie du circuit long de circulation décrit cidessus. Un avantage particulier de cette application réside dans le fait que l'eau blanche qui pénètre dans la fosse sous la toile métallique présente une consistance relativement plus faible que celle de l'eau blanche qui pénètre dans la fosse
sous la toile métallique.
Le procédé selon la présente invention présente un intérêt maximal lorsqu'il est mis en oeuvre dans des machines à papier utilisant de la pate brute obtenue par voie mécanique telle que des pâtes mécaniques TMP (pâtes thermomécaniques) ou CTXP (pates chimico-thermomécaniques). Ceci est dû au fait que la quantité des substances nuisibles dissoutes ou dispersées dans l'eau blanche provenant de pâtes mécaniques est particulièrement élevée. Néanmoins, on obtient également des résultats avantageux en réalisant une addition d'enzymes, selon le procédé objet de l'invention, dans des procédés de fabrication du papier
à partir de pates chimiques.
Par ailleurs, l'invention concerne l'utilisation d'enzymes dans la désintégration des matières organiques dissoutes ou dispersées à partir de la pate à papier brute dans l'eau blanche de la machine à papier. Comme on l'a indiqué ci-dessus, les enzymes préférées sont l'hémicellulase, la cellulase,
l'estérase et la pectinase ainsi que leurs mélanges combinés. -
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
ressortiront de la description faite ci-après en référence à la figure unique du
dessin annexé qui représente de façon schématique la mise en oeuvre du procédé de formation de feuilles de papier selon l'invention sur laquelle on a représenté
dans son ensemble le circuit court de circulation de l'eau blanche riche.
Comme on peut le voir sur le dessin, la pate travaillée épaisse provenant de la préparation de la pate brute ou pulpe, avec une consistance en fibres d'approximativement 5 % est pompée par l'intermédiaire d'une canalisation 1 vers le fond d'une fosse 2 sous la toile métallique o elle se mélange avec l'eau blanche. La suspension ainsi obtenue est entraînée par l'intermédiaire d'une pompe à turbine 3 vers un épurateur centrifuge 4 et la fraction acceptée de cette suspension poursuit son trajet vers une enceinte de désaération 5. La fraction rejetée par l'épurateur centrifuge 4 poursuit son déplacement vers les unités d'épuration centrifuge 6 (une seule a été représentée sur le dessin), le nombre de telles unités pouvant en pratique être très élevé dans un mode de liaison dit
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--5-- en cascade. La fraction collective acceptée à partir ces épurateurs est ramenée par l'intermédiaire d'une canalisation 7 vers la fosse 2 alors que la fraction rejetée à partir de la dernière unité d'épuration est éliminée du processus grâce à une canalisation 8. La suspension de pate brute épurée à partir de l'enceinte de désairation 5 est pompée par l'intermédiaire d'une pompe d'alimentation 9 pour être délivrée à la caisse d'arrivée de pate 10 de la machine à papier, la règle de cette caisse délivrant la pate sur une toile métallique sans fin 11 circulant
de façon continue afin de former une feuille homogène sur cette toile métallique.
Une partie importante de l'eau blanche contenue dans la pate brute est drainée au travers de la toile métallique 11, dans la section horizontale de cette toile faisant suite à la caisse d'arrivée de pate 10 et cette fraction d'eau blanche est recueillie le long d'une conduite 12, directement dans la fosse 2 sous la toile métallique. On prévoit une toile métallique supérieure qui est disposée après la section de toile métallique décrite ci-dessus et contre une toile métallique 11, l'eau blanche drainée à partir de cette toile métallique 13 étant également acheminée vers la fosse 2. Des boîtes d'aspiration 14 sont également disposées après la section de toile métallique décrite ci-dessus et l'eau blanche drainée à partir de ces boites d'aspiration 14 circule le long d'une ligne 15 pour être délivrée à une fosse 16 sous la presse humide. Une partie de l'eau blanche recueillie dans cette fosse est pompée en mème temps que le circuit court de circulation de l'eau blanche enrichie, de la manière nécessaire pour compléter l'eau blanche de la fosse 2 dans la suspension de pate brute alors que le reste de cette eau blanche circule le long d'une conduite 17 vers le circuit long de
circulation de l'eau blanche appauvrie dans la machine à papier.
La caractéristique essentielle du procédé objet de la présente invention réside dans l'addition d'enzymes dans l'eau blanche de manière que la désintégration induite par cette addition d'enzymes des substances dissoutes et dispersées dans l'eau blanche provoque un drainage de l'eau. blanche à partir de la feuille formée sur la toile métallique 11 et améliore la rétention des fibres dans la feuille et, ce qui est particulièrement important, élimine l'influence des substances nuisibles à la rétention des fibres. Selon l'invention l'enzyme peut être ajoutée au circuit court de circulation de l'eau blanche riche décrit ci-dessus auquel cas la conduite de recyclage 18 peut être connectée à la fosse 2 sous la toile métallique comme on l'a représenté sur le dessin. Au lieu de cette disposition, ou en complément, la fosse 16 sous la presse humide peut être munie d'une conduite 19 assurant l'alimentation des enzymes de telle manière que l'eau
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-6- blanche traitee par les enzymes soit disponible dans les écoulements qui se produisent à la sortie de la fosse vers le circuit de circulation court et
également vers le circuit long de circulation de la machine à papier.
Les effets de l'addition d'enzymes sur la formation de la feuille de papier ainsi que les caractéristiques du papier obtenu ont été déterminés lors
d'essais expérimentaux qui sont décrits dans les exemples mentionnés ciaprès.
KIBIPLE 1
Une enzyme du type hémicellulase présentant une activité de 2 000 U/ml a eté ajoutée à un échantillon de 1 200 ml d'eau blanche riche du circuit court de circulation de la machine à papier et à un échantillon de 1 200 ml d'eau blanche appauvrie du circuit long de circulation. On a mesuré l'enzyme de façon à obtenir des doses de O plM (essai de référence), 3 pl et 30 pl par litre d'eau blanche. Le pH de l'eau était d'approximativement 5,0 et sa température de 50 C et, dans chaque échantillon on a laissé l'enzyme agir pendant trois heures en mélangeant par intermittence. Après réaction de l'enzyme, un volume de 300 ml de pâte brute thermomécanique non traitée (pâte T]P) a été mélangé à chaque échantillon d'eau blanche et les suspensions ainsi obtenues ont été immédiatement soumises à des mesures d'égouttage (conformément à la méthode standard scandinave 'Scan X 4:65", utilisée pour mesurer l'égouttage), qui caractérisent le drainage de l'eau de la p-te brute. On a également effectué des mesures de concentration d'anions (conformément au procédé Neimo tel que spécifiée dans la circulaire KCL N' 18,
1983). Les résultats sont consignés dans le tableau 1 ci-après.
- 7-
TABLEAU 1
Eau circulant Dosage de l'enzyme Egouttage Concentration anion (41/1) (ml) (mekv/1) Eau blanche 0 49 0.418 appauvrie
3 55 0.037
57 0.032
Eau blanche 0 40 0.133 riche
3 40 0.070
49 0
La pate thermomécanique mélangée avec les échantillons d'eau blanche riche provenant du circuit court de circulation a été conformée en feuilles répondant au standard scandinave Scan X 45:76, c'est-à-dire présentant un grammage de 100 g/m=. On a réalisé des essais sur les feuilles ainsi obtenues conformément à la norme scandinave Scan X 8:76. Les résultats sont consignés dans
le tableau 2 ci-après.
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-8-
TABLEAU 2
Dosage Grammage Porosité Résistance Elongation Facteur d'enzyme de la à la rupture de déchirage feuille par traction (pl/l) (g/m2) (s/100 ml) (<m/g) (%) (Nm/Ikg)
0 99.1 287 36.3 2.31 6.16
0.3 101.0 345 37.4 2.33 5.54
3 102.9 306 36.7 2.18 5.78
Les résultats du tableau 1 montrent que le traitement par enzyme de l'eau blanche riche et de l'eau blanche appauvrie, respectivement dans le circuit de circulation court et dans le circuit de circulation long, provoque une augmentation du taux d'égouttage, ce qui indique un drainage amélioré de l'eau et une réduction significative de la concentration en antons, ce qui fournit une indication de la rétention améliorée des fibres et des économies dans l'utilisation d'additifs permettant d'améliorer cette rétention. Par ailleurs, le tableau 2 fait ressortir que le traitement par enzyme ne nuit pas aux propriétés
de résistance du papier obtenu à partir des échantillons de pâte brute.
EXEPLE 2
Une enzyme hémicellulase conformément à l'exemple 1 a été ajoutée selon des concentrations de O, 0,3 et 3 1l/l a un échantillon de 1 800 ml d'eau blanche riche du circuit court de circulation. Le pH de l'eau était sensiblement de 5,0 et sa température de 50 C et, dans chaque échatillon, on a laissé l'enzyme agir
pendant trois heures en effectuant un mélange par intermittence.
Après la réaction de l'enzyme, un volume de pate thermomécanique non traité de 300 ml a été mélangé à chaque échantillon d'eau blanche et les suspensions ainsi obtenues ont été immédiatement soumises en effectuant des mesures de rétention de fibres (en utilisant le dispositif dit DDJ). Les résultats soat cousignes dans le tableau 3 cl-aprés.
TABLEAU 3
Dosage d'enzyme Rétention (pl/1) (X)
0 84.3
3 88.6
85.9
Les résultats obtenus font ressortir les perfectionnements apportés par
le traitement par enzyme.
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitee aux exemples de aise en oeuvre et de réalisation décrits et mentionnés cidessus mais
qu'elle en englobe toutes les variantes.
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-10-
REVE DICATIONS
1. Procédé pour délivrer de la pate & papier sur la toile métallique (11) d'une machine à papier selon lequel la pate à papier est vise en suspension dans de l'eau blanche, cette suspension étant ensuite délivrée sur la toile métallique et l'eau blanche drainée à partir de la feuille en formation au travers de la toile étant recyclée dans le processus de mise en suspension, caractérisé en ce que l'on ajoute une enzyme à l'eau blanche afin de désintégrer les constituants
tels que l'hémicellulose dissouts ou dispersés à partir de la pate.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute l'enzyme au circuit court de la machine à papier selon lequel l'eau blanche est ramenée de l'étape de formation de la feuille au processus de mise en suspension
de la pâte.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enzyme est ajoutée à l'eau blanche dans un puits <2) sous la toile métallique dans lequel on
collecte l'eau blanche drainée de la feuille en formation.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enzyme est ajoutée au circuit de circulation long de la machine à papier dans une fosse (16) sous la presse humide dans laquelle on recueille l'eau blanche drainée par
aspiration à partir de la feuille en formation.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'enzyme est ajoutée à l'eau blanche ayant une consistance
de fibres maximales de l'ordre de 0,4 %.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'enzyme est ajoutée selon une proportion de 0,01 à 1
litre/m3 d'eau blanche.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'enzyme est l'hémicellulase, la cellulase, l'estérase, le
pectinase ou un mélange combiné de ces enzymes.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la pâte à papier utilisée est une pate mécanique telle que
notamment une pate thermomécanique ou une pate chimicothermomécanique.
9. Application d'une enzyme pour désintégrer des matières organiques dissoutes ou dispersées à partir de la pate à papier dans l'eau blanche d'une machine à papier; -11- 10. Application d'une hémicellulase, d'une cellulase, d'une estérase, d'une pectinase ou d'un mélange combiné de ces enzymes, selon la revendication 9, pour effectuer la désintégration des matières organiques dissoutes ou dispersées
à partir de la pàte à papier dans l'eau blanche de la machine à papier.
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