SC
ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE
il faut pour que l’opération soit terminée que les alcalis soient transformés en hyposul fîtes ; la matière est alors complètement lavée et réduite en pâte par les procédés ordinaires, c’est la fin de la seconde opération.
On peut dans la première partie du procédé remplacer les borates et les phosphates par des tungstates, des silicates et des carbonates des mêmes hases, mais le traitement est moins bon et moins économique.
Lorsque l’on traite des essences de bois qui ne sont pas résineuses, on peut supprimer l’emploi du dissolvant carburé. La quantité d’eau nécessaire est variable, mais, dans tous les cas, elle doit être suffisante pour que le bois soit toujours immergé complètement.
Lorsque l’on veut employer la pâle ainsi fabriquée, seule et sans mélange, on doit la soumettre à l’action d’une solution claire d’un hypochlorite pendant qu’elle est encore dans la pile, puis on la lave à l’eau et on la traite ensuite par un sulfite, un bisulfite ou un hyposulfite alcalin; cette dernière opération est répétée autant de fois que cela est nécessaire pour arriver à un traitement parfait.
SYSTEME UXGEKER
Dans ce système on commence par râper le bois comme cela se fait en teinture, puis on l'expose sous une forte pression de vapeur qui va en augmentant à l’action d’une lessive caustique de soude chauffée séparément, renouvelée plusieurs fois pendant l’opération.
Les substances qui, d’abord se sont dissoutes à basse température, se séparent de l’humus dès qu’elles sont exposées à l’action d’une température élevée.
Ces substances une fois dissoutes sont entraînées avec la lessive au fur et à mesure de son renouvellement, avant que l’influence de la chaleur ait opéré la séparation des matières analogues à l’humus.
La durée de l’opération du lessivage, la pression de la vapeur, ainsi que la concentration de la lessive, dépendent de la nature du bois et du degré de décoloration que l’on veut obtenir.
Pour le bois en feuille, il faut une lessive contenant 3 à 4 p. 100 de soude, une pression de vapeur de 3 à 4 atmosphères et l'opération dure environ six heures.
Pour le bois en épingle, il faut une lessive renfermant de 5 à 6 p. 100 de soude et la pression doit atteindre 6 atmosphères. En général, le bois vert est préférable au bois sec.
L’appareil employé est représenté figure 112. 11 se compose d’un nombre plus ou moins grand de réservoirs reliés entre eux, de façon que le fluide puisse passer successivement de l’un à l’autre par en haut ou par en bas.
IJn système de neuf cuves est suffisant dans tous les cas. Pour le bois dur il en faut moins.
Après avoir chargé tous les réservoirs de bois râpé, on fait entrer la lessive dans le réservoir M, puis on continue l’infusion jusqu’à ce que les six premiers réservoirs réunis entre eux soient remplis.
On règle les robinets de telle sorte que la pression dans le réservoir M soit de G atmosphères et qu’elle diminue progressivement pour arriver en R à un demi-atmosphère seulement.
On laisse alors écouler par le robinet du réservoir Pt autant de lessive qu’il en faut pour remplir un réservoir, et, en même temps, on expulse du réservoir
M au moyen d’air comprimé toute la lessive qu’il contenait en la dirigeant vers N. De sorte que les cinq cuves N, O, P, Q, R sont seules remplies de lessive.
La lessive écoulée du réservoir R est reçue dans un appareil d’évaporation et transformée en lessive caustique.
On interrompt la communication de M à N, puis on établit celle de R à S. On fait entrer de la nouvelle lessive en N pour terminer le remplissage des six cuves N, O, P, Q, R, S.
-206 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE
La cuve M qui contient de l’eau est de nouveau soumise à la pression de l’air comprimé, pendant qu’on laisse écouler par S la lessive qui s’y trouve contenue. L’eau de M passe en N ; M étant remplie d’eau nouvelle.
On continue ainsi jusqu’à ce que le bois contenu dans M ait été lavé trois fois; on le retire alors pour le remplacer par du bois râpé.
On voit que l’opération ainsi conduite est continue. 11 passe par chaque réservoir cinq lessives ayant déjà servi et une fraîche; en outre, deux parties d'eau ayant déjà servi et une nouvelle.
La matière après le traitement que nous venons d’indiquer est soumise aux opérations ordinaires du blanchiment.
SYSTEME KEEttxiX
Ce procédé consiste à introduire à froid une lessive alcaline dans les pores du bois, au moyen d’une pression hydraulique.
Après la décantation de la lessive en excès, il ne reste plus dans les pores de liquide inutile, parce que la matière est soumise après cette décantation à l'action de la chaleur, dont l’effet est de produire la séparation des fibres et la saponification des matières résineuses renfermées dans les intervalles qui séparent les fibres. Il suffit ensuite d’un simple lavage pour détacher les fibres les unes des autres sans le moindre effort et produire immédiatement une demipâle à papier. Le bois n’étant soumis que peu de temps à l’action de l’alcali, la ténacité des fibres n’est pas amoindrie.
La transformation du bois en pâte à papier se fait de la façon suivante :
On prend du bois tendre comme le pin ou le sapin. On le scie en tablettes minces de 1 centimètre d’épaisseur sur 20 centimètres environ de longueur. En généra], l’opération marche d’autant plus vite que les morceaux sont plus petits.
Les morceaux de bois ainsi débités sont mis dans une chaudière cylindrique dont l’axe est horizontal et qui tourne lentement pendant l’opération.
Dans une autre chaudière voisine, on prépare une solution de soude caustique marquant 20 degrés Baumé. Cette solution est introduite dans la chaudière renfermant le bois au moyen d’un tuyau spécial. On ferme ensuite hermétiquement la chaudière, puis une pompe injecte complètement le liquide dans tous les pores du bois.
Si les morceaux de bois ont l’épaisseur que nous avons indiquée, une pression de 5 atmosphères maintenue pendant une demi-heure suffit.
Lorsque le bois est bien imbibé, le liquide en excédent est écoulé hors du lessiveur et repompé dans la cuve à lessive.
Le lessiveur est pourvu d’une double enveloppe et quand l’excès de lessive a été enlevé, on fait arriver la vapeur entre les deux enveloppes. La température du bois se trouve ainsi portée à 150 degrés centigrades. Ce chauffage dure deux heures. Au bout de ce temps, un lavage suffit pour désagréger complètement le bois.
L’opération du lavage peut se faire dans une pile-laveuse ordinaire, elle est poursuivie jusqu’à ce que l’eau s’écoule parfaitement limpide. La demi-pâte qui
en résulte peut ensuite être convertie en pâte pour la fabrication du papier, et cette opération peut se faire avant ou après le blanchiment, suivant la qualité que l’on veut fabriquer.
Les pâtes chimiques sont expédiés aux fabricants de papier en rouleaux, soit à l’état humide, soit à l’état sec. Il paraît plus avantageux et souvent plus facile d’employer des pâtes humides, n’ayant pas été séchées artificiellement et se désagrégeant sans difficulté, malgré les frais de transport qui viennent augmenter les prix de revient.
Le meilleur mode d’emploi de ces pâtes, en effet, consiste à déchirer la feuille de pâte en morceaux dans la pile raffineuse elle-même; cette dernière contient le chiffon qui doit être mélangé à la pâte de bois. Lorsque cette pâte a été expédiée humide, l’adjonction a lieu seulement quelques heures avant que le mélange ne soit envoyé à la machine à papier; ce temps est suffisant pour que la pâte soit parfaitement divisée par la raffineuse et pour'que son mélange avec le chiffon soit opéré d'une façon uniforme et très intime.
Si, au contraire, Ja pâte est sèche, elle se dilue difficilement; il faut la tremper assez long-temps dans l’eau en la soumettant en meme temps à l’agitation et à un effleurement, toutes opérations entraînant une perte sensible de temps et de force.
En outre, l’expérience a montré que la pâte de bois séchée artificiellement, reprenait très difficilement la quantité d’humidité qu’elle pouvait retenir avant la dessiccation; cette dernière opération a pour effet d’opérer une sorte de contraction des fibres qui les rend très cassantes, de souples qu’elles étaient auparavant, de plus, elle les empêche de se désagréger complètement, il s’ensuit finalement que le mélange avec le chiffon reste imparfait.
D’un autre côté, il faut dire aussi que les pâtes humides se moisissent assez rapidement lorsqu’on les tient enfermées dans un endroit clos.
Comme appareils spéciaux à l’industrie que nous venons d’étudier, nous pouvons ajouter à ceux déjà décrits deux machines récemment appliquées et qui donnent de bons résultats.
La première est un lessiveur à pâte de bois chimique qui est représenté figure 113.
Cet appareil a pour but de permettre de faire circuler le liquide caustique sur la matière première de la pâte en égalisant la pression de vapeur dans le lessiveur.
Le lessiveur cylindrique M est percé de deux ouvertures N et 0.
P est une plaque perforée par laquelle passe un tuyau vertical Q fileté inférieurement.
Au-dessus de ce tuyau est suspendu un disque d’arrosage R muni d’orifices'S. A l’autre extrémité du tuyau Q est vissée une boîte T munie d’orifices à sa partie inférieure.
A la partie supérieure de la boîte T est un épaulement Y à ouverture verticale W, muni d’un orifice horizontal X. A ces deux ouvertures sont vissés deux tuyaux Z.
Des tiges verticales B traversent la plaque perforée et les tuyaux Z. Leurs
extrémités sont filetées, elles sont munies d’écrous G supportant la boîte T et le tuyau Q.
I) est un tuyau vertical traversant la plaque perforée P et qui est vissé à l’extrémité supérieure de l’épaulement W.
II est un tuyau de vapeur muni d’un bec d’injection G communiquant par le bas avec le tuyau Q.
I est une soupape à ressort empêchant la vapeur de s’échapper du lessiveur.
Pour faire fonctionner ce lessiveur, on place dans la partie inférieure du réservoir une quantité considérable de liquide caustique, et au-dessus de la plaque perforée, on emmagasine les morceaux de bois qui doivent être réduits en pâte.
Ce remplissage se fait par le trou N. La vapeur arrive en II, puis pénètre en G et enfin dans le tuyau Q. Un vide partiel se fait en T et le liquide est entraîné à la partie supérieure du tuyau Q.
La liqueur qui sort du tuyau vient frapper le disque et retombe en pluie sur les copeaux placés dans le lessiveur.
La vapeur non condensée passe par les trous de E dans le tube D, puis arrive en Z pour parvenir enfin sous la plaque perforée.
On maintient ainsi l’uniformité de la pression au-dessus et au-dessous des copeaux. Le liquide filtre au travers de ces derniers, atteint la plaque P et tombe dans la partie inférieure du lessiveur.
Quand l’opération est terminée, on retire la pâte par l’orifice de décharge O.
Enfin, les figures 114, 115 représentent un pulp engine défibreur spécial, très analogue à la machine de la ligure 45.
Lorsque l’on utilise de grosses sciures ou des copeaux de bois n’ayant subi
qu'une faible préparation mécanique, on se sert avec avantage de cet appareil muni seulement de deux meules ; il remplace le pulp engine raffineur qui est sujet à s’engorger.
Fig. 114.
Le bois arrive par le tube M; il est broyé par la meule N. Une vis A sert à rapprocher la meule N du fond fixe de l’appareil.
Enfin, la figure 116 montre l'épurateur Wandel, pour épurer les pâtes chimiques.
i Courtier
Fig. 115.
C’est un cylindre garni d’une paroi en laiton dans laquelle sont pratiquées <les rainures analogues à celles des épurateurs ordinaires. Les fentes sont très fines, ce qui permet d’obtenir une épuration beaucoup plus complète. Le cylindre en bronze rouge, très dur, est difficilement attaqué parles acides.
ENCYCLOP. CH : M. 15
ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE
Le débit de cet appareil est considérable, car le cylindre est complètement immergé dans la pâte que renferme le bac; il travaille ainsi avec toute sa surface. Son prix varie suivant les dimensions de 2.000 à 2.500 francs.
Avant d’aborder les nouveaux procédés dans lesquels sont employés les sulfites et les bisulfites, nous donnons dans le tableau suivant le poids de pâte sèche que l’on peut obtenir au maximum pour 100 kilogrammes de matière brute traitée, bois ou végétaux herbacés :
Bois :
KIL
KIL
Marronnier .
Bouleau .
Tilleul .
Frêne .
Saule .
Sapin rouge .
Peuplier du Canada . . .
Orme. .
Peuplier d’Italie .
Noisetier .
Peuplier blanc .
Sapin pitchpin .
Sapin de Campine .
Hêtre .
Tremble .
OO
Osier .
Bambou .
Rotin .
Sapin blanc .
Chêne .
Aulne .
Noyer .
Acacia .
Végétaux herbacés :
KII>.
KIL
Fromenteau . -
Tige de houblon .
Alpeste des Canaries .
Lin de la Nouvelle-Zélande .
Seigle . . •
Tige d’asperge .
Froment .
Genêt sauvage .
Rpirnp. rlp.^ marais. . . . - . ^ .
Bananier .
BnsAmiY .
Canne a sucre .
Maïs .
Chiendent .
Orge .
Grande ortie .
Avoine .
Si nous résumons les diverses opérations qui se succèdent dans la fabrication
des pâtes chimiques et les plus
récents
perfectionnements mis en œuvre dans
cette industrie, nous voyons
que ces
opérations consistent à laver
ou lessiver
dans clés appareils spéciaux les matières bouillies, pour les soumettre ensuite à l’action de piles hollandaises, de batteries de meules, de raffineuses, etc..., les fonctions de ces divers appareils sont de briser, d'écraser ou de moudre.
Pour enlever ensuite les impuretés réduites en une multitude de petits fragments qui sont le plus souvent de nature minérale, on opère le nettoyage à l’aide d’épurateurs, de tamis ou de machines à classer.
A la suite des derniers perfectionnements, la pâte bouillie, sommairement lavée dans les lessiveurs ou les récipients affectés à ce service et dans un état d'humidité particulier du, soit à l'eau non exprimée par l’égouttage, soit à de l’eau ajoutée, est dirigée au moyen d’une trémie et d’une vis vers un agitateur qui va en grossissant de l’avant à l’arrière et fait environ trois cents tours par minute.
L’agitateur tourne dans une boîte hermétiquement close, s’élargissant également de l’avant à l’arrière et dont la coupe est un carré. Les angles supérieurs de cette boite sont ouverts et les angles inférieurs sont arrondis. Les dents ou bras de l’agitateur sont disposés en hélice sur son axe. Ces bras transforment alors la pâte humide ou à moitié mouillée en flocons ou en bouillie. Au cours de cette opération, les parties imparfaitement cuites ou dures sont dépourvues de leurs bonnes fibres.
La disposition hélicoïdale des bras et l’élargissement de la boîte provoquent un mouvement lent de la pâte amenée par la vis vers la partie la plus large de la caisse, où se trouve un orifice par lequel la pâte s’écoule avec les impuretés. La pâte est alors conduite à l’appareil laveur et nettoyeur.
En sortant de ce dernier engin, la pâte humide et floconneuse ou en bouillie est délayée par de l’eau ajoutée en abondance. Elle est ensuite soumise à l’action d’un agitateur noyé dans l’eau qui la défibre sans briser les impuretés.
Les impuretés tombent au fond de profondes rigoles où un courant d’eau les sépare des filaments qui pourraient encore y adhérer; un mécanisme semblable à celui des pompes à chapelets les jette dans des boîtes latérales. Les matières étrangères légères et flottantes sont retenues par des planches.
Les parties lourdes entraînées accidentellement par le mouvement et par le courant se déposent plus loin.
La pâte devenue très aqueuse est énergiquement lavée sur un sablier, puis, épaissie dans un ou plusieurs tambours laveurs. Elle passe enfin dans un cylindre armé de dents en bois ou en métal fixées en hélice sur sa surface latérale. Les dents ont une section ronde ou anguleuse suivant la nature de la pâte à travailler.
A la sortie de ce cylindre la pâte est rendue plus liquide par un courant d’eau, puis elle arrive sur un sablier, ensuite dans plusieurs canaux où de l’eau prQpro parvient sans interruption. Les parties lourdes non encore entraînées tombent au fond des rigoles, tandis que les fibres saines coulent plus loin, rencontrent un nouveau sablier, en sortent pour subir un deuxième lavage énergique et atteignent finalement les caisses de décantation ou les piles à blanchir.
212 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE
EMPLOI DES SULFITES ET BISULFITES
L’emploi des alcalis concentrés est coûteux, surtout en France; on a donc cherché à leur substituer un produit chimique d’un prix moins élevé.
Dans ces dernières années, l’emploi des sulfites et bisulfites de chaux, de soude et de magnésie s’est beaucoup répandu. Les dissolutions bouillantes de ces différents sels ont la propriété de dissoudre facilement les matières incrustantes du bois, les gommes, les résines en laissant la cellulose intacte.
Divers procédés ont été imaginés pour utiliser les sels que nous venons d’énumérer, un grand nombre de brevets ont été pris, mais l’idée première appartient à la France.
Tous les procédés se résument en un lessivage à température généralement élevée, de la pâte dans un bain de bisulfite. Ce lessivage est suivi d'un lavage énergique ayant pour objet de débarrasser complètement la pâte de l’excès d’acide qu’elle peut encore renfermer.
Une petite quantité d’acide chlorhydrique ajoutée dans la pile laveuse accélère le dégagement d’acide sulfureux qui vient concourir au blanchiment de la pâte, de façon que cette dernière peut être utilisée immédiatement pour la fabrication des papiers communs lorsque l’opération a été bien conduite. On peut ainsi supprimer le blanchiment.
Pour préparer le bisulfite de chaux, on recueille dans une tour remplie de morceaux de calcaire l'acide sulfureux produit par le grillage des pyrites. Une pluie fine qui tombe au sommet de cette tour dissout le sulfite formé et l'entraîne dans un récipient convenable.
On peut aussi préparer les bisulfites de chaux ou de soude en dirigeant un courant d’acide sulfureux dans un lait de chaux ou sur du sel de soude légèrement trempé dans l’eau.
Le bisulfite de chaux a pour formule Ca02S09. On peut le fabriquer facilement à raison de 8 à 10 francs les 100 kilogrammes, pouvant produire même poids de cellulose sèche.
Il s’ensuit que son emploi constitue une économie considérable dans la fabrication de la pâte chimique, dont le prix de revient dans une usine employant ce procédé pourrait s’établir ainsi en supposant une fabrication de 3.000 kilogrammes par jour.
FRANCS
20 stères de bois à 7 fr. 50 . 150
Produits chimiques, 3 tonnes à 1Ü0 francs . 300
Chauffage 2.000 kilogrammes de houille a 25 francs . 50
Main-d’œuvre . 150
Frais généraux. Entretien . 200
Intérêt et amortissement capital . 150
Ce qui donne pour 100 kilogrammes de cellulose sèche un prix de revient de 33 francs.
Les lessiveurs employés dans cette fabrication présentent des dispositions particulières. Un des plus récents est représenté figure 117.
Cet appareil est composé de plusieurs parties réunies par des boulons avec interposition de joints en plomb. Les différentes sections, anneaux et fonds, sont en tôle de fer ou d’acier, émaillées à l’intérieur. L’émail remplace les garnitures de plomb et sert à protéger le métal contre l’action des acides.
Cet émail est appliqué à l’état liquide sur les parties des lessiveurs qui sont terminées. Quand il est sec, les pièces sont placées dans un four à moufle et chauffées de façon à ce que l’émail entre en fusion. On obtient ainsi une couverte qui résiste aux acides aussi bien que le verre.
L’émaillage n’est pas seulement applicable aux lessiveuses, mais également à tous les récipients qui sont destinés à recevoir les lessives acides.
Pour recevoir l’émail, les pièces métalliques doivent être décapées à l’acide et bien rincées. On les plonge ensuite dans un bain chaud de lait de chaux et l’on sèche.
Après avoir soigneusement nettoyé avec une éponge les surfaces à couvrir, on applique une couche d’émail qui doit être rapidement séchée [pour éviter toute oxydation, puis on porte les pièces au four.
ENCYCLOPEDIE CHIMIQUE
Après la fusion de cette première couche d'émail, le refroidissement de la pièce, on applique une seconde couche que l’on traite comme la première.
Une composition convenable pour la première couche est la suivante :
Cli aux . 6
Spath-fluor .... 10
Sel de soude . 5
Sable blanc . 50
Litharge . 50
Borax . 20
Ces matières sont bien mélangées, fondues ensemble, et après le réfroidissement, réduites en poudre fine et délayées dans l’eau pour être employées sous
forme de peinture.
Pour la seconde couche, on ajoute aux ingrédients qui précèdent :
Noir animal . 10
Talc . 5
Krvolithe . 4
Le mélange, fondu à haute température, est versé liquide dans l’eau froide, repris ensuite et pulvérisé pour être appliqué à l’état de peinture.
Dans le lessiveur qui nous occupe, l’émail couvre non seulement la surface intérieure, mais aussi les brides, en sorte que le joint en plomb porte sur des faces émaillées.
Le contenu du lessiveur peut être chauffé de différentes manières. Dans notre figure, un tuyau A, recourbé, amène la vapeur de chauffage. Ce tuyau, également émaillé à l'extérieur, est terminé par des renflements qui servent de brides pour sa jonction avec le lessiveur au moyen de joints en plomb; il est réuni aux conduites de vapeur et d’eau par les robinets B et C.
En D se trouve le trou d’homme dont le couvercle est également émaillé.
On a cherché à déterminer par l’analyse les compositions des solutions de sulfites de chaux acides employées actuellement en Allemagne, compositions que l’on cherche à tenir secrètes.
Quatre solutions, provenant de différentes fabriques, travaillant avec ce procédé, contenaient :
