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Mercredi 19 décembre 2018

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Composer avec les résines de force humide

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Avec les prix de la pâte à la hausse, le coût des fibres recyclées semble aussi subir le même sort. Lorsque l'offre en fibres recyclées diminue, sa qualité fait souvent de même, ce qui fait qu'on peut se retrouver avec des fibres moins désirables : celles contenant des résines résistantes à l'état humide, communément appelées résines de force humide. Comment faire pour les utiliser sans trop de problèmes dans nos procédés... ??

Réutilisation de fibres ayant de la force humide

J'ai récemment eu une discussion avec un papetier qui me faisait part de ses problèmes lorsque se retrouvent dans son fourni un ou des ballots de papiers recyclés contenant du papier à force humide (« wet strength »). À prime abord, j'ai été un peu surpris car avec les technologies disponibles sur le marché, je croyais (à tort, il semble bien) que ces problèmes étaient résolus. J'ai donc décidé de vous entretenir ici de ce qui est connu comme solution pour tout au moins alléger le problème...

On doit d'abord savoir que les technologies chimiques qui confèrent la force humide au papier sont principalement incluses dans les catégories suivantes : (amis fournisseurs, vous me le direz si j'en oublie...)

  • Résines urée-formaldéhyde (UF)
  • Résines mélamine-formaldéhyde (MF)
  • Résines poly-aminoamide epichlorhydrine (PAE)
  • Résines epoxydes (E)
  • Résines polyacrylamide-glyoxal (PAM-G)

beaulieu6-photo2L'utilisation des deux premiers types de résine était assez répandue au début des années '80, puis avec l'impopularité de la formaldéhyde, elles ont pratiquement disparu du marché par la suite, étant remplacées principalement par les deux technologies suivantes. On retrouve en effet les résines PAE dans la plupart des grades ayant de la force humide (essuie-tout, cartons-caisses, cartons de lait, filtres à café, sacs kraft, etc.). Les époxydes sont surtout utilisées dans les grades requérant un très haut niveau de force humide, comme les serviettes essuie-mains mouillées et le papier sécurité (papier-monnaie). Les résines PAM-G confèrent de la force sèche et ce qu'on pourrait qualifier de force humide « temporaire », qui fait que le triturage du cassé contenant ces résines est beaucoup moins problématique. La plupart des fibres recyclées que nous sommes susceptibles de rencontrer ayant de la force humide permanente sont donc fabriquées avec des résines PAE.

Pour défibrer et recycler ces papiers et cartons, on doit compter sur quatre facteurs :

1. Cisaillement mécanique
2. Haute température
3. Traitement chimique approprié
4. Équipement pour enlever les flocons (« flakes ») non-défaits.

1. Cisaillement mécanique : On doit premièrement utiliser un triturateur permettant de donner beaucoup de cisaillement (énergie et design de l'agitateur appropriés). De plus, une consistance élevée aidera à améliorer le cisaillement inter-fibres.
2. Haute température : Une température supérieure à 140°F favorise le bris des liens inter-fibres et résine-fibre.
3. Traitement chimique : Il existe ici trois technologies principales aidant à défaire le cassé contenant des résines PAE :

  • Soude caustique : augmenter le pH à plus de 10 aide à briser le lien entre la résine et la fibre grâce, entre autre, au gonflement de celle-ci. On doit cependant réajuster le pH de la pâte avec un acide pour la ramener dans des conditions d'opération normales par la suite...
  • Hypochlorite de sodium ou de calcium : de loin la méthode la plus efficace car elle s'attaque directement à la résine. Méthode à utiliser avec précaution en raison du danger d'émission de Cl2 gazeux en conditions acides; il faut donc s'assurer d'avoir un pH au moins neutre (pensez à l'eau de votre piscine...). Certaines usines n'aiment pas les odeurs de chlore dégagées non plus...
  • Persulfate : que ce soit d'ammonium ou de sodium, cette chimie fonctionne aussi relativement bien pour briser le lien résine-fibre.

4. Équipement pour enlever les flocons : finalement, pour les petits morceaux que les trois étapes précédentes n'auront pas réussi à défaire, il est préférable d'avoir un endroit dans le procédé, soit pour enlever lesdits flocons (tamis ou autres), mais ils sont alors perdus... ou bien un « deflaker » pour les briser davantage, mais mécaniquement cette fois-ci.

Et voilà, vous savez maintenant tout ce que vous vouliez savoir sur le cassé à force humide sans oser le demander...

Bon défibrage !!

Vous avez des expériences qui corroborent nos dires ? Vous avez des précisions ou des corrections à apporter ? N'hésitez pas... Notre but est toujours le même : aider les papetiers à améliorer la qualité de leur produits ou bien à en réduire les coûts de fabrication. Alors, fournisseurs, gens de la R&D et consultants, faites-nous part de vos idées... et papetiers, faites-nous part de vos défis !!


Gilles-Beaulieu
Collaboration spéciale de Gilles Beaulieu, Directeur technique,
chimie de la partie humide, Pâtes et papiers, chez Quadra Chimie, Québec, QC.

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