Vues: 0 Auteur: Éditeur de site Temps de publication: 2025-02-22 Origine: Site
Comment pouvons-nous atteindre à la fois un rendement élevé et une forte qualité de fibres tout en gardant l'énergie et une consommation de produits chimiques en contrôle? La pulpation semi-chimique offre l'équilibre parfait entre la pulpe mécanique et chimique, ce qui en fait un processus essentiel dans l'industrie du papier.
Cette méthode implique un traitement chimique léger pour adoucir la lignine, suivi d'un raffinage mécanique pour séparer efficacement les fibres. Il est largement utilisé pour le milieu ondulé et les matériaux d'emballage, offrant un rendement plus élevé que la pulpement chimique et les fibres plus fortes que la pulpe mécanique.
Dans cet article, nous explorons son processus, ses avantages, ses méthodes et ses comparaisons de l'industrie, révélant pourquoi elle reste un choix rentable et durable.
La pulpe semi-chimique est une méthode de plipage hybride qui combine des aspects de la pulpe chimique et mécanique. Le processus consiste à décomposer partiellement la lignine dans des copeaux de bois en utilisant un traitement chimique doux, suivi d'un raffinage mécanique pour séparer les fibres. Cette approche améliore la qualité des fibres tout en conservant un rendement relativement élevé par rapport aux méthodes de plipage entièrement chimiques.
Le rendement en pullage semi-chimique varie généralement entre 65% et 85% , significativement plus élevé que la pâte Kraft (40% à 55%) mais inférieure à la pulpement purement mécanique (90% à 95%). Le rendement exact dépend de facteurs tels que:
Concentration chimique et type: une utilisation chimique plus faible entraîne des rendements plus élevés mais peut affecter la qualité de la pulpe.
Temps de cuisson et température: L'optimisation de ces paramètres garantit un ramollissement efficace de la lignine sans dégradation excessive des fibres.
Espèces de bois: les bois tendres et les bois durs se comportent différemment, influençant le rendement global et les caractéristiques des fibres.
La pâte semi-chimique joue un rôle vital dans l'industrie du papier en offrant un équilibre entre la force des fibres, l'efficacité de la production et l'impact environnemental. Il est largement utilisé dans la fabrication du milieu ondulé pour l'emballage en carton, où une résistance élevée et une rigidité sont essentielles.
Par rapport à la pulpe mécanique, il produit des fibres plus fortes et, par rapport à la pulpe chimique, il a un rendement plus élevé (65% à 85%), ce qui le rend rentable. De plus, il consomme moins de produits chimiques et moins d'énergie, réduisant les coûts opérationnels et la pollution de l'environnement. Son adaptabilité permet à Mills de le mélanger avec d'autres pâtes pour les propriétés de papier personnalisées, ce qui en fait un choix polyvalent dans diverses applications.
La pâte semi-chimique est un processus à deux étapes qui combine un traitement chimique léger avec un raffinage mécanique pour produire une pulpe à haut rendement avec une résistance améliorée par les fibres. Le processus implique une sélection minutieuse de matières premières, un prétraitement chimique pour adoucir la lignine, un raffinage mécanique pour séparer les fibres et un lavage et un dépistage ultérieurs pour obtenir une pulpe propre et uniforme.
Le choix des matières premières a un impact significatif sur l'efficacité et la qualité de la pulpe semi-chimique. Le processus est polyvalent, permettant d'utiliser à la fois des matériaux de bois et de non-bois.
Fesure (par exemple, chêne, bouleau, eucalyptus): généralement préféré pour la pulpe semi-chimique en raison de leurs fibres courtes, ce qui améliore la rigidité et les propriétés de surface du produit papier final.
Soux (par exemple, pin, épinette, sapin): utilisé dans certains cas où des fibres plus longues sont nécessaires pour améliorer la résistance et la durabilité, en particulier dans les applications moyennes ondulées.
En plus des sources de bois traditionnelles, la pâte semi-chimique peut utiliser des fibres non boisées pour améliorer la durabilité et la rentabilité:
Bagasse (résidu de canne à sucre): une alternative viable qui fournit des fibres fortes pour la production de carton.
Résidus agricoles (par exemple, paille de blé, tiges de maïs, bambou): offrent une option écologique, bien qu'elles nécessitent un prétraitement supplémentaire en raison de la teneur en silice plus élevée.
Le prétraitement chimique est une étape critique dans la pulpe semi-chimique, car il élimine partiellement la lignine et l'hémicellulose pour faciliter le raffinage mécanique.
Plusieurs produits chimiques peuvent être utilisés pour le stade pré-cuit, selon le processus spécifique et les propriétés de la pulpe souhaitées:
Sulfite de sodium (Na₂so₃): Le choix le plus courant, offrant un ramollissement efficace de la lignine tout en maintenant un rendement élevé en fibres.
Sulfite alcalin: une version modifiée qui offre de meilleures propriétés de résistance.
Sulfite d'ammonium: parfois utilisé pour améliorer la récupération des produits chimiques et réduire l'impact environnemental.
Liquor vert: un sous-produit de la pâte à kraft, utilisé comme alternative chimique rentable et durable.
Température: varie généralement de 140 ° C à 180 ° C , selon la matière première et la composition chimique.
Temps: Des temps de cuisson modérés (10 à 30 minutes) sont utilisés pour assurer un ramollissement suffisant de la lignine tout en minimisant les dommages aux fibres.
Contrôle du pH: Le processus est maintenu dans des conditions alcalines ou neutres (pH 7–10 ) pour optimiser la qualité des fibres.
Pression: La cuisson est effectuée dans des conditions de pression contrôlée (4 à 8 bar) pour améliorer la pénétration chimique et l'uniformité.
Contrairement à la pulpe chimique, où la lignine est presque entièrement éliminée, la pâte semi-chimique réalise une délignification partielle (généralement de 20% à 40%) pour maintenir la résistance aux fibres. L'hémicellulose est également partiellement supprimée, améliorant la liaison et la flexibilité des fibres tout en préservant le rendement.
Une fois que les copeaux de bois sont adoucis par un traitement chimique, ils subissent un raffinage mécanique pour séparer les fibres.
REFINETS DE DISC: L'équipement le plus utilisé, composé de disques rotatifs qui broient et séparent efficacement les fibres.
REFINEURS CONICALES ET CYLINDRIQUES: MÉTHODES DE RAFFINATION D'AFFINATION ALLÉMENTAIRES Selon les caractéristiques de la pulpe et la configuration de l'usine.
Consommation d'énergie: le raffinage mécanique nécessite une entrée d'énergie modérée (200–500 kWh par tonne de pulpe), significativement inférieure à la pulpement purement mécanique mais plus élevée que la pâte chimique.
Séparation des fibres: les puces ramollies sont cisaillées et fibrillées, produisant de longues fibres intactes avec un minimum de dommages, ce qui améliore la résistance au papier.
Après le raffinage, la pulpe subit un lavage et un dépistage pour éliminer les matériaux indésirables et améliorer la qualité.
Étape de lavage: les fragments de produits chimiques, de lignine dissous et d'hémicellulose sont éliminés à l'aide de l'eau ou de la liqueur faible. Cette étape est essentielle pour assurer une pulpe plus propre et améliorer le traitement en aval.
Filtration et sédimentation: utilisé pour séparer les particules fines et les résidus chimiques avant le dépistage de la pâte.
Écrans vibrants et nettoyeurs centrifuges: aider à éliminer les fibres surdimensionnées ou sous-développées, assurant la cohérence.
Réglage final de la pulpe: certains processus comprennent une étape de raffinage secondaire pour améliorer encore l'uniformité des fibres et les propriétés de liaison.
Les méthodes de plipage semi-chimiques varient en fonction du type de produits chimiques utilisés pour le prétraitement. Bien que toutes les méthodes impliquent une délignification partielle suivie d'un raffinage mécanique, différents systèmes chimiques affectent les propriétés de la pâte, la consommation d'énergie et l'impact environnemental. Le processus le plus largement utilisé est la pulpation semi-chimique (NSSC) de sulfite neutre , mais des méthodes alternatives telles que le sulfite alcalin, le bisulfite, l'ammonium et la pâte semi-chimique à la liqueur verte sont également utilisées dans des applications spécifiques.
La pulpation NSSC est la méthode de pâte semi-chimique la plus courante , en particulier favorisée pour la production d'un milieu ondulé utilisé dans les matériaux en carton et en emballage. Il fournit un équilibre optimal entre la résistance à la pulpe, la rentabilité et le rendement.
La pulpe NSSC utilise principalement du sulfite de sodium (Na₂so₃) comme agent chimique actif, qui dissout partiellement la lignine et l'hémicellulose tout en préservant l'intégrité des fibres.
Un système de tampon Na₂So₃ et Nahco₃ est utilisé pour maintenir un pH presque neutre ( pH 7–9 ) pendant le processus de cuisson, empêchant une dégradation excessive des fibres et améliorer la résistance du papier.
La réaction cible principalement la sulfonation de la lignine, ce qui rend la lignine plus soluble dans l'eau sans dégradation excessive de fibres.
Plusieurs paramètres influencent l'efficacité de la pulpe NSSC:
Composition chimique: La concentration de sulfite de sodium et de bicarbonate de sodium affecte le degré d'élimination de la lignine et la flexibilité des fibres.
Température: La cuisson se produit généralement à 160–180 ° C , assurant un ramollissement suffisant de la lignine sans affaiblissement excessif en fibres.
Durée de cuisson: Le processus dure 10 à 30 minutes , selon les espèces de bois et les propriétés de pâte souhaitées.
La pulpe NSSC est très adaptée au milieu ondulé en raison de sa combinaison de résistance élevée, de rigidité et de flexibilité.
Le processus préserve une partie importante de l'hémicellulose, qui améliore la liaison des fibres, améliorant la résistance à la compression du produit final.
Comparé à la pulpement entièrement chimique, le NSSC offre un rendement plus élevé (65% à 85%) , ce qui le rend plus rentable pour les applications d'emballage.
Outre la pâte NSSC, plusieurs méthodes de plipage semi-chimiques alternatives existent, chacune avec des caractéristiques et des applications distinctes.
Utilise du sulfite de sodium (Na₂so₃) et de l'hydroxyde de sodium (NaOH) pour créer un environnement alcalin.
Produit des fibres plus fortes et plus flexibles que la pulpe NSSC, ce qui le rend adapté aux applications nécessitant une meilleure résistance au papier.
Les conditions alcalines facilitent une meilleure élimination de la lignine, améliorant la séparation des fibres tout en préservant l'hémicellulose.
Utilise du bisulfite de sodium (NAHSO₃) ou du bisulfite de calcium (CA (HSO₃) ₂) dans des conditions de pH acides ou presque neutres.
Généralement appliquée dans la pulpe de bois tendre , où l'élimination contrôlée de la lignine améliore les propriétés des fibres.
Produit de la pulpe avec une meilleure luminosité et des propriétés de surface , ce qui le rend adapté aux applications spécialisées d'emballage et d'impression.
Utilise du sulfite d'ammonium (NH₄) ₂so₃ ou du bisulfite d'ammonium (NH₄HSO₃) comme agent chimique.
Réduit l'impact environnemental en abaissant les émissions de soufre et en facilitant la récupération chimique plus facile.
Fournit une résistance modérée en fibres , souvent utilisée dans les applications de niche où les préoccupations environnementales sont une priorité.
Utilise la liqueur verte , un sous-produit de la pulpement de Kraft, composé de carbonate de sodium (Na₂co₃) et de sulfure de sodium (Na₂s).
Offre une alternative rentable et durable en réutilisant les produits chimiques des déchets de Kraft Mills.
Produit de la pâte avec de bonnes propriétés de résistance , bien que son adoption soit limitée en raison des défis de l'intégration des processus.
Chaque méthode de pâte semi-chimique offre des avantages distincts, ce qui les rend adaptés à différentes applications d'utilisation finale. La pâte NSSC reste la plus largement utilisée en raison de son efficacité et de sa rentabilité, tandis que les méthodes alternatives répondent à des besoins spécifiques de l'industrie, tels que la résistance accrue des fibres, la durabilité environnementale ou une récupération chimique améliorée.
Contenu de lignine plus élevé que la pulpe chimique.
Fibres fortes et rigides avec un volume élevé.
Applications:
Carton ondulé et matériaux d'emballage.
Papier journal et papiers spécialisés (papier transparent, papier d'élevage de graisse).
Emballage alimentaire et papier.
La pulpement semi-chimique est une méthode de plipage largement utilisée qui équilibre les avantages de la pâte mécanique et chimique. Il offre un rendement en fibre élevé, une consommation chimique modérée et de fortes propriétés de pâte, ce qui le rend idéal pour l'emballage et la production de planches ondulées. Cependant, il a également certaines limites, en particulier en termes de rétention de lignine, de récupération chimique et d'impact environnemental.
La pâte semi-chimique conserve 65% à 85% de la matière première , tandis que la pâte de kraft et de sulfite a des rendements beaucoup plus faibles ( 40% à 55% ).
La rétention partielle de l'hémicellulose contribue à une résistance et à un volume plus élevés , améliorant les propriétés du papier.
Le rendement élevé réduit les coûts des matières premières et soutient les pratiques forestières durables en maximisant l'utilisation des fibres.
La pâte mécanique consomme une quantité importante d'énergie (800–1 200 kWh par tonne de pâte), tandis que la pulpe semi-chimique nécessite beaucoup moins (200–500 kWh par tonne).
Le prétraitement chimique adoucit les fibres , réduisant le raffinage des besoins énergétiques.
La baisse de la consommation d'énergie contribue aux économies de coûts et à la réduction de l'empreinte carbone de la production de pâte et de papier.
L'élimination partielle de la lignine améliore la flexibilité des fibres et la résistance à la liaison , conduisant à une pulpe plus forte par rapport à la purement purement mécanique.
La rigidité élevée en fibre rend la pulpe semi-chimique idéale pour le milieu ondulé et d'autres applications d'emballage où la résistance est critique.
L'équilibre entre la rétention de lignine et l'intégrité des fibres garantit que la pâte semi-chimique maintient la durabilité tout en restant rentable.
Principalement utilisé pour le milieu ondulé , mais trouve également des applications dans des papiers multicouches, des planches composites et certains papiers d'impression.
Peut être mélangé avec d'autres pâtes (par exemple, kraft pâte) pour améliorer les propriétés spécifiques, telles que l'imprimabilité et la durabilité.
Assez polyvalent pour traiter les bois durs et les boisés , ainsi que des fibres alternatives comme la bagasse et les résidus agricoles.
Étant donné que la pulpe semi-chimique conserve plus de lignine que la pâte à kraft ou au sulfite , la pulpe résultante est plus sombre et nécessite un blanchiment supplémentaire pour les applications exigeant une luminosité élevée.
L'augmentation du contenu de lignine affecte également l'imprimabilité , ce qui le rend moins adapté aux papiers d'impression fine.
Contrairement au processus Kraft, qui a un bien établi système de récupération chimique , la pâte semi-chimique présente des défis dans la récupération de sulfite de sodium ou d'autres agents chimiques.
La viabilité économique de la récupération chimique dépend de l'intégration et de l'optimisation des processus , qui peuvent ne pas être réalisables pour des opérations plus petites.
La pullulation semi-chimique est un processus intermédiaire entre la pâte chimique et la pâte mécanique , combinant des aspects des deux pour atteindre un équilibre entre la résistance, le rendement et l'efficacité de la production des fibres. L'étendue du traitement chimique est inférieure à celle de la pulpement chimique, tandis que le raffinage mécanique est plus doux que dans la pulpe mécanique.
| présente | une pâte chimique (par exemple, Kraft, Sulfite) | Pulping semi-chimique (par exemple, NSSC) | Pulping mécanique (par exemple, TMP, RMP) |
|---|---|---|---|
| Utilisation chimique | Élèvement élevé de la lignine) | Modéré (suppression partielle de la lignine) | Faible (traitement chimique minimal) |
| Consommation d'énergie | Faible (la délimification des produits chimiques réduit l'énergie de raffinage) | Modéré (nécessite à la fois une énergie chimique et mécanique) | Élevé (raffinage mécanique intensif) |
| Rendement | Faible (40% à 55%) | Moyen (65% à 85%) | Élevé (85% à 95%) |
| Résistance aux fibres | Fibres élevées (fortes et longues) | Fibres modérées (rigides et durables) | Faible à modéré (fibres plus faibles) |
| Luminosité | Haut (après le blanchiment) | Moyen (plus sombre en raison de la rétention de lignine) | Faible (contenu de lignine élevé) |
| Récupération chimique | Efficace et bien développé | Difficile, moins efficace | Non applicable |
| Applications typiques | Papier fin, tissu, emballage à haute résistance | Cartes multiples roulantes | Papier journal, journal de magazine, papier d'impression à faible coût |
Comparé à la pâte chimique , la pulpe semi-chimique a un rendement plus élevé mais conserve plus de lignine , ce qui le rend moins brillant et légèrement plus faible. Cependant, il nécessite moins de traitement chimique et fournit une alternative rentable pour les matériaux d'emballage.
Par rapport à la pulpe mécanique , la pulpe semi-chimique produit des fibres plus fortes et plus durables , mais à un rendement inférieur. Cela nécessite également moins d'énergie , ce qui en fait un choix plus équilibré pour les applications où la force et l'efficacité sont des facteurs clés.
Cet équilibre rend la pulpe semi-chimique particulièrement précieuse pour le milieu ondulé et l'emballage , où la résistance est essentielle, mais une pulpe chimique complète n'est pas nécessaire.
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