PATES CHIMIQUES

La production de la pâte à papier dite chimique a pris depuis plusieurs années une très grande extension, et dans beaucoup de cas les modes de traitement que nous allons indiquer se sont substitués au râpage mécanique du bois.

Disons tout de suite que la première fabrique de pâte chimique qui fonctionna industriellement en France fut montée à Mios, en 1875, par un industriel distingué, M. Pécarrère.

Dans un autre mémoire (1), nous avons étudié Faction des acides et des alcalis sur les diverses parties constituantes du bois, nous avons parlé des recherches de Payen et des beaux travaux de M. Fremy, nous n’y reviendrons pas; mais, nous basant sur ces considérations, nous dirons avec M. Fronteaux que, pour obtenir des diverses essences de bois des fibres souples propres à la fabrication du papier, il faut :

1° Obtenir la division mécanique des bûches pour faciliter l’action des agents chimiques ;

2° Dissoudre les principes composant la matière incrustante du ligneux, au moyen d’alcalis suffisamment concentrés;

3° Élever la température du liquide alcalin afin d’augmenter son énergie dissolvante;

4° Employer les appareils lessiveurs à haute pression, en usage actuellement dans les papeteries ;

5° Éliminer immédiatement, au sortir des lessiveurs, tous les composés fermentescibles du tissu désagrégé, dont la présence entraîne la formation d'hydrocellulose friable;

6° Laver méthodiquement le ligneux pour régénérer la majeure partie de l’alcali employé, et faire suivre ce lavage d’un second lavage h grande eau pour débarrasser la matière cellulosique de toute substance étrangère soluble;

7° Blanchir dans la pile laveuse elle-même, au moyen du chlorure de chaux, avec élévation de la température pendant Fhiver, sous la réserve que l’opération sera conduite par un ouvrier intelligent et habile;

8° Neutraliser les dernières traces d’acide retenues dans la fibre par capillarité, au moyen de soude caustique étendue d’eau et même d’ammoniaque.

Nous allons voir comment ces diverses prescriptions sont appliquées dans les différents traitements chimiques que nous allons étudier.

Tout d’abord on a essayé l’emploi des acides, et notamment de l’eau régale, soit à froid, soit à chaud.

(1) Voir le Dois , par Paul Charpentier (Encyclopédie chimique).

Dans le traitement à froid, le bain se compose de 94 parties d’acide chlorhydrique du commerce à 21 degrés, additionnées de 6 parties d'acide azotique.

L’immersion des rondelles de bois dure de six à douze heures et se fait dans des vases cylindriques en grès contenant environ 1.000 litres.

Le bois absorbe environ 0,5 de son poids du liquide acide, le surplus de cet acide complété par un bain vierge sert pour une opération suivante.

Une partie des matières colorantes ou résineuses se transforme en acide picrique. La matière incrustante est dissoute ou devient soluble.

Dans le traitement à chaud, les fibres sont mieux ménagées et les substances étrangères plus complètement attaquées. •

Pour 100 parties de bois, l’eau régale est composée de 6 parties d’acide chlorhydrique et de 4 parties d’acide azotique étendues d’un volume d’eau suffisant pour que les rondelles de bois se trouvent complètement immergées (soit environ 25 parties d’eau pour 1 d’eau régale.)

L’opération se fait dans une grande cuve en bois munie d'un fond en granit avec joints en caoutchouc vulcanisé.

On fait barboter pendant douze heures de la vapeur au fond de la cuve, à l'aide d’un conduit en bois, muni à sa partie supérieure d’un petit appareil de sûreté s’opposant à l’absorption du liquide acide dans le générateur.

Après le traitement à chaud ou à froid par l’eau régale, les rondelles sont lavées à l’eau ordinaire renouvelée dans la môme cuve, égouttées, puis extraites et réduites sous des meules verticales en granit, à l’état d’une pulpe brune. Celle-ci est ensuite soumise à de nouveaux lavages, et ce qui peut rester d’acide interposé est saturé à l’aide d’une petite quantité de lait de chaux.

Mais on n’est arrivé à bien fabriquer la pâte chimique qu’après avoir fait agir les alcalis sous une forte pression, et la fibre résistant d’autant plus aux agents de décoloration qu'elle appartient à un végétal dont le tissu est plus lignifié; on s’est adressé de préférence au pin et au sapin.

Nous citerons, parmi les principaux procédés qui doivent nous occuper, ceux qui portent les noms suivants: lloughton, Sinclair, Tessié du Motay, Cattell, Matthieson, Roscnhain, Ungerer, Keegan, Mitscherlich, Pictet, etc.

Le principe sur lequel sont basés actuellement les procédés chimiques est le traitement plus ou moins long de la matière végétale par des lessives alcalines ou par les sulfites et bisulfites alcalins.

Ce traitement se tait dans des conditions particulières, sous une pression de vapeur plus ou moins forte, à une température élevée.

La différence entre les divers procédés consiste surtout dans l’espèce d’alcali employée et dans la variation de la pression de vapeur.

Nous avons dit que le bois le plus avantageux est le pin. On doit commencer par le réduire en menus fragments.

Un appareil souvent employé à cet usage est une puissante varlope agissant verticalement, et à laquelle sont annexés deux cylindres cannelés chargés d’achever la division de la matière.

Cet appareil absorbe une force de 10 chevaux-vapeur environ.

Le bois descend d’un atelier placé à un étage supérieur sous la forme de grandes bûches écorcées de 2*“, 50 de longueur, et vient par son propre poids

ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE

s’appuyer sur la surface extérieure du plateau de la machine. Un copeau se détache, et ce copeau projeté vient tomber entre les cylindres cannelés qui le broient en fragments, dont la grosseur atteint à peine celle d’une noix.

APPA1LEIL HOUGHTOIV

Le bois, préparé comme nous venons de l’indiquer, est amené au lessiveur.

Cet appareil se compose d’une grande chaudière où la lessive et le bois sont échauffés par une circulation d’eau à haute température.

Une chaudière de ce système, mesurant 20 mètres de long sur lm,50 de diamètre, peut renfermer 5.000 kilogrammes de bois et donner, par suite, environ 1 .500 kilogrammes de pâte bonne à être blanchie.

Cet appareil ressemble à celui que l’on emploie dans les systèmes de conservation des bois par injections. A l’intérieur se trouvent, le long de chacune des parois, de légers rails sur lesquels circulent des caisses en fer perforées renfermant le bois.

Plusieurs foyers concourent à chauffer l’appareil qui, calculé pour résister à de très hautes pressions, est essayé généralement à 30 atmosphères pour fonctionner à 14.

Le chargement de ces chaudières se fait très simplement. Les paniers percés de trous et remplis de bois débité en copeaux sont enfournés l’un après l’autre. La chaudière est ensuite hermétiquement fermée; puis on y injecte une lessive de soude caustique à 8 degrés Baumé, de façon que l’on ait 300 kilogrammes d’alcali caustique pour 100 kilogrammes de bois.

On intercepte alors toutes les communications avec l’extérieur, et les foyers sont maintenus en feu pendant six heures. La haute température à laquelle la lessive est élevée, lui permet de produire la désagrégation complète du bois. Celle-ci étant terminée, la lessive est écoulée; cetle dernière, chargée de composés ulmiqnes, est noire. On retire alors les wagonnets dont le contenu, qui constitue le défilé brut du bois, est porté dans les cuviers ordinaires.

De la bonne exécution de ce lessivage dépend la pureté des produits. Lorsque la pression a été trop élevée, lorsqu’elle a duré trop longtemps, la fibre est fatiguée et pour ainsi dire brûlée; les pâtes alors manquent de nerf.

Lorsque l’opération n’a pas été poussée assez loin, les pâtes ne sont pas entièrement débarrassées de la matière incrustante et colorante du bois, et le blanchiment ultérieur sera mal fait et coûtera cher.

Les pâtes brunes obtenues dans ce dernier cas seront de plus belle apparence ; leurs fibres seront plus longues et plus solides, mais alors pour les blanchir on sera forcé d’employer le chlore en excès; de là, diminution dans le rendement et solidité de la fibre compromise.

puocédé suxcLAiit

Ce procédé repose sur les mômes principes que le précédent; la nature des

liqueurs, la pression exercée dans l’appareil sont les memes, mais l’appareil employé est chauffé par la vapeur au lieu de l’être par l’eau chaude.

Dans le système Houghton la lessive se déplace peu, ici elle est constamment mise en mouvement.

La chaudière Sinclair est un cuvier de lessivage à haute pression composé essentiellement d’un cylindre vertical ayant environ 1 mètre de diamètre sur

6 mètres de haut.

Dès que ce cylindre est rempli de bois et de lessive, on le chauffe; la lessive diminuant de densité s’élève verticalement le long des parois; arrivée à la partie supérieure, elle se déverse sur la masse de bois pour redescendre ensuite par le centre où elle trouve une température moins élevée et où sa densité augmente, elle retourne alors à la chaudière, s’y échauffe à nouveau, remonte et continue ainsi ce même mouvement jusqu’à la fin de l’opération.

La chaudière est garnie à l’intérieur d’une enveloppe qui isole la matière des parois; cet espace est rempli par le liquide alcalin qui absorbe d’abord toute la chaleur, circule autour des parois, monte, et, passant par les trous de l’enveloppe, vient saturer la matière.

A la température de 180 degrés, tous les silicates, la pectine, la résine, etc., sont complètement dissous, la matière fibreuse est isolée. L’opération dure environ cinq heures, en y comprenant le remplissage et le déchargement de f appareil.

La pâte ainsi préparée est lavée à l’eau pure, puis blanchie et traitée en dernier lieu sous la presse hydraulique ou dans une essoreuse centrifuge.

La lessive produite est noire, car elle renferme les composés colorés formés pendant l’opération du lessivage par la soude et les acides organiques provenant du bois, acides acétique, oxalique, ulmique, etc.

Cette lessive noire est traitée dans un four spécial qui les évapore et calcine les sirops épais produits par l’évaporation; on reproduit ainsi du carbonate de soude que l’on emploie par la suite pour préparer des lessives neuves.

On peut aussi traiter la lessive par l’appareil reconstituant Sinclair, qui consiste en un large réservoir garni de tubes et rempli de lessive. Ce réservoir est placé au-dessus d’un foyer dont les gaz brûlés circulent entre les tubes avant de sortir par la cheminée.

Les tubes placés dans une position inclinée contiennent la lessive et forment ainsi un courant constant de circulation. L’appareil a 9 mètres de long sur

7 mètres de large; les tubes présentent une surface de chauffe égale à 7o mètres carrés. Il suffit d’une tonne de charbon pour retirer une tonne de soude du liquide lessiveur.

L’ensemble de cette installation est ordinairement complété par l’emploi d’un générateur de vapeur spécial que nous représentons figure 111.

Le principe sur lequel repose la construction de ce générateur de vapeur est de rendre toutes les parties tellement indépendantes les unes des autres que les dilatations et les contractions ne puissent pas amener de fuite.

Chaque élément de chaudière peut être considéré comme étant composé de deux tubes de 0m,250 de diamètre légèrement inclinés et réunis par des tubes de 0m,100 de diamètre.

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Le gros tube d’avant est réuni par une tubulure à un réservoir de vapeur situé au-dessus. Dans la chaudière figurée, les gros tubes sont réunis par neuf petits tubes, et il y a huit séries semblables.

En général, le défaut de ces sortes de générateurs est le peu de capacité des chambres de vapeur et d’eau. Pour éviter cet inconvénient, les deux capacités sont augmentées au moyen :

1° Pour la chambre d’eau, de deux réservoirs ou bouilleurs situés sur les deux côtés et communiquant d’une part avec la partie inférieure des tubes par