Brevet FR2004007A1 — publié le 19691114

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de produits constituant de forts cartons en fibre, contenant des matières caoutchouteuses et résineuses, qui peuvent entre formés sur un équipement classique de fabrication de papier0 Avant la présente invention, il y avait de nombreux produits constituant de forts cartons en fibre synthétique, préparés par un grand nombre de procédés différents.Le procédé normal de fabrication de forts cartons en fibre contenant des matières cellulosiques consistait à -placer des matières de substrat telles que des fibres cellulosiques, par exemple des fibres de papier et de coton et analogues, en solution aqueuse pour former une boue et ensuite b ajouter un produit chimique tel qu'un alun et 4 déposer un liant formé de résine ou de caoutchouc synthdtiçue sur les fibres alors qu'elles sont dans la boue0 Peut-&num;;tre le procédé le plus classique de fabrication de produits formant de forts cartons en fibre cellulosique en déposant un liant en caoutchouc sur les fibres est présenté dans le brevet américain o 2.375.245. Des variantes apportées au procédé d'application de matières résineuses et de liants en caoutchouc à des fibres dans une boue sont décrites dans les brevets américains N 2.868.641 et N 2.786.759. les procédés antérieurs de formation de forts cartons en fibre saturés. avec des niveaux élevés de résine ont rencontré de nombreux problèmes, parmi lesquels il y avait la tendance à boucher les machines de fabrication de papier par suite de l'agglo- mération des particules de résine ou de latex dans l'eau blanche ou le manque de dépôt de la résine sur les fibres. Peut-Otre le plus sérieux problème rencontré dans l'utilisation des procédé. antérieurs pour obtenir des niveaux élevés de matières résineuse. dans les feuilles était la distribution inégale des matières résineuses parmi les fibres lorsqu'elles étaient en cours de formation en feuilles sur la machine de fabrication de papier0 Dans certains des procédés de la technique antérieure, il était dga- lement très difficile d'obtenir un pourcentage élevd d'adhérence des résines en poudre sur les fibres et ceci entraSnait une quantité limitée de résine pouvant titre ajoutée aux feuilles en fi brie, Avant la présente invention, on avait reconnu que les fibres cellulosiques étaient chargées de manière anionique lorsqu'elles étaient dispersées dans l'eau et, ainsi, on avait proposé que la charge anionique soit transforme e en charge cationique par divers procédés, comprenant l'addition d'une dispersion d'une résine hydrophile cationique d la boue pour provoquer un dépôt uniforme de l'agent d'imprégnation formé de latex caoutchouteux ajouté ultérieurement aux fibres, Ce procédé fournissait des masses feutrées ou de forts cartons en fibre saturés avec une uniformi- té de distribution des agents d'imprégnation de latex. Egalement, ce procédé a entrainé une très faible quantité de la matière d'im- prégnation perdue dans l'eau blanche. Un tel procédé est décrit dans le brevet américain n 2.769.711. La présente invention est dirigée vers un procédé d'addition de quantités substantielles de matières résineuses à des boues de fibres et sers les produits formés de forts cartons de construction en fibre ainsi formés0 A titre de description,les fibres utilisées dans la présente invention sont celles qui ont une charge anionique dans une dispersion aqueuse, c'esst-à-dire une boue, et sont caractérisées par des fibres telles que du papier kraft, le produit connu sous la marque déposée Nylon, la rayonne, le coton, la plupart des formes de l'amiante et analogues. Le procédé selon des caractéristiques de la présente invention est un perfectionnement apporté aux procédés de la technique antérieure pour la fabrication de forts cartons en fibre eynth6- tique, du fait que l'on peut aJouter à la boue aqueuse jusqu'à 1.000 ss de matière résineuse, an se basant sur le poids sec de la fibre présente dans la boue, sans boucher l'équipement de fa- brication de papier, tout en conservant la flaculation des fibres, la résistance des feuilles et la distribution régulière de la résine dans les fibres0 En outre, les matières formées de fort3 cartons en fibre-peuvent être fabriquées en eontinu, sans avoir à attendre qu'une charge donnée soit produite sur les fibre pour provoquer l'adhérence des matières résineuses qui y sont ajoutées. Dans la rdalisation du procédé de fabrication d'un produit constitué par un fort carton en fibre selon des caractéristiques de la présente invention, une boue aqueuse d'environ 0,5 % à environ 5 ss en fibre dans l'eau t préparée et ensuite, on ajoute du sulfate d'aluminium (alun) pour donner une charge positive aux fibres normalement à charge négative dans la boue. Le sulfate d'aluminium abaisse également le PH de la solution à un état acide0 Un hydroxyde est ajouté pour élever le pH de la boue jus- qu'à une valeur supérieure à 7 et on ajoute 5 à environ 20 % en poids d'un latex caoutchouteux à la boue à charge cationique, à réglage basique de pH.Le latex est chargé de manière anionique et, en conséquence, attiré vers les fibres de la boue et est distribué de manière uniforme dessus, L'addition des particules caoutchouteuses amène la boue de fibre à floculer et fournit les caractéristiques convenables de drainage et de résistance à l'é- tat humide durant l'opération de formation de feuilles. Une résine qui a été traitée en ajoutant un savon anionique est ajoutée à la boue.La résine est à charge négative par suite du traitement anionique du savon et est attirée sur les fibres et sur le caoutchouc dans la boue. De cette manière, jusqu'à 1000 parties en poids de résine pour 100 parties en poids de fibre peuvent être déposées sur les fibres et la résine est distribuée uniformément et régulièrement dans toutes les fibres0 La résine adhérera aux fibres et au caoutchouc déposé. Le produit fibreux ainsi fermé peut être transformé en feuille et séché sur une machine standard de fabrication de papier sans bouchage des feutres. Le produit tensio-actif ou savon spécifique qui est ajouté à la résine n'est pas critique jais, cependant, il est important que le produit tensio-actif fournisse une charge anionique aux matières résineuses. Des sels de sodium d'alkylsulfates ou d'alkylsulfonates à poids moléculaire élevé ont été trouvés utiles. Les latex caoutchouteux ajoutés à la boue pour former les produits constitués par de forts cartons en fibre sont normalement ajoutés en quantité allant d'environ 5 à environ 30 * en poids de la fibre dans la boue. Les latex caoutchouteux spécifiques qui peuvent être ajoutés à la boue sont des polymères caoutchouteux de diènes conjugués, tels que ceux de butadiène, de butadiène et de styrène, de styrène et d'acrylate d'éthyle, de butadiène et d'acrylonitrile, d'acétate de vinyle et d'acrylate d'éthyle et d'esters d'acide acrylique et d'isobutylène. Ces latex de caoutchouc synthétique sont vendus sous forme de caoutchoucs synthéti- ques connus sous la marque déposée GR-S, BUNA-N, BUNA-S, HYCAR, GR-N, AMERIPOL et analogues. Les résines qui peuvent être ajoutées auxproduitsconstitués par de forts cartons en fibre selon des caractéristiques de la présente invention peuvent être ajoutées en quantité d'environ 5 % en poids à environ 1000 % en poids de la teneur en fibre dans la boue sans perdre la résine dans l'eau blanche. Les résines spécifiques qui peuvent être utilisées sont caractérisées par le fait qu'elles comprennent des résines styrène-butadiène, de. résines de polymbre greffé telles que du polybutadibne sur lequel sont greffés du styrène et de l'acrylonitrile ; des résines vinyliques telles que le chlorure de polyvinyle t des résines acryliques, des résines de polyester telles que des esters de glycol, d'acide téréphtalique t des polyamides ; des polyacétals, les résines phénoliques et analogues. Dans la préparstion de la boue squeuse da fibre telde qu'indiquée ci-dessus, on peut utiliser un grand nombre de matières cellulosiques, telles que dea fibres de coton et de bois. On peut employer n'importe quelle fibre à charge négative ; des fibres utiles autres que la cellulose comprennent la plupart des formes de l'amiante (c'est-à-dire toute forme qui est à charge négative, telle que la crocidolite), des fibres de polyester, des fibres do polyamide, des fibres de rayonne, des fibres d'acrylate et analogues. La teneur de la fibre est normalement d'approxixativenent 1 ss de fibre dans la boue mais, cependant, on pert en utiliser moins, c'est- à-dire environ 0,5 %, et plus, c'est-à-dire jusqu'à environ 5 % de la teneur en fibre. L'addition du sulfate d'aluminium donne un charge positive aux fibres dans la boue0 On peut utiliser, pour amener les fibres dans la boue à obtenir une charge positive, d'autres sels de mé- taux polyvalents tels que le chlorure d'aluminiun et le nitrate d'aluminium ou des acides organiques faibles tals que l'acide acétique et l'acide propionique, ou le formaldéhyde. Virtuellement, n'im- porte quel bon ao@@pteur d'électron, tel que ceux indiqué ci-dessus, fonctionnera bien dans la présente invention. L'hydroxyde de neutralisation utilisé dans la présente invention peut être n'importe lequel parmi un grand nombre d'hydroxydes tels que la soude, la potasse, etc 1 cependant, l'ammoniaque a été trouvé utile par suite de sa faible teneur en cendre dans le produit fini. Aprèe que le produit fibreux ait été formé, il est normalement soumis à la chaleur et à la pression pour rendre com- pacte la feuille et former le fort carton.On a trouvd que des pressions allant de 3,5 kg/cm à 2800 kg/cm avec une température de plaque de 37,8C à 204 C fournissent un fort carton en fibre fini, bien rendu compact, à surface lisse. La période do compres sion est d'ordinaire maintenue entre environ 1 et environ 5 minutes. La présente invention sera mieux comprise d'après les exon- ples suivants dans lesquels on présente plusieurs mises en oeuvre de la présente invention0 Toutes les parties sont en poids sauf indication contraire, Dans tous les exemples présentés dans le tableau ci-dessous, la formulation de résine a été broyée dans un broyeur à boulet jusqu'à ce qu'elle soit lisse et non granulaire au toucher, La formulation de résine contenait un produit tensio-actif choisi dans le groupe comprenant le laurylsulfate de sodium, un alkylbenzènesulfonate de sodium, le dioctylsulfosucoinate de sodium et des sulfates d'alcoolamines grasses pour stabiliser la résine, Un latex de caoutchouc synthétique a été également ajouté. Les latex de caoutchouc qui ont été ajoutés à la fibre étaient choisis dans les latex de caoutchouc synthétique bien connus tels que des copolymères de butadiène et de styrène (contenant plus de 50 % de butadiène), des copolymères de butadiène et d'acrylonitrile (contenant plus de 50 s de butadiène), par exemple celui connu sous la marque déposée Hycar, le polychloroprène, qu'on appèle généralement néoprène, des homopolymères de diènes tels que du polybutadiène , du polyisoprène et analogues. Egalement, on peut aussi utiliser des latex de caoutchouc nitrile tels que celui connu sous la marque déposée buna-N,- ainsi que des latex de caoutchoucs carboxyliques -et des caoutchoucs naturels. Dans la majorité des exemples, 15g de pulpe kraft blanchie ont été battus jusqu'd un Degré de Liberté Canadien de 250-400cm3 pour une consistance de 1 k, Du sulfate d'aluminium en quantité égale à environ 10 ffi du poids des fibres (en se basant sur le poids sec des fibres) a été agité dans 1500g d'eau pour former une boue. Dans chaque exemple, la matière a été réglée à un pH d'environ 8-9, c'est-à-dire supérieur à 7, par addition d'ammoniaque. Immédiatement après, 50 % en poids de latex (en se basant sur le poids sec de la fibre) ont été ajoutés à la matière, Une résine stabilisée, en quantité égale au moins à un équivalent en poids, en se basant sur le poids de la fibre cellulosique, a été ajoutée à la boue.Lorsque la feuille a été retirée de la machine de fabrication de papier, elle a été placée dans une presse chauf-fée à environ 2040C, sous une pression de 2800 kg/cm2 Blle a été comprimée pendant approximativement 5 minutes et l'aspect général de la feuille était un fort carton de fibre, dur et résistant. On notera que les exemples illustrent des pourcentage. divers de résine Jusqu'd un excès de 1000 X de la teneur en fibre utilisée dans la fabrication du fort carton en fibre. TABLEAU Eremple Contreplaqué 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Fibres anioniques contrôle Cellulose (pulpe kraft) 15 15 15 15 15 15 15 15 Nylon (polyamide) 5 Rayonne (Acétate de oellulose) 5 Amiante (crocidolite) 15 Sulfate d'aluminium 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Latex SBR (50/50 S/B) 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Polybutadiène 7,5 Caoutohouc nitrile (75/25 B/A) 7,5 Polychloroprène 7,5 Latex carborylique*** 7,5 Sol de sodium d'alkyl (linéaire) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 benzèneaulfonate Réeines Copolymère greffé ABS*** 15 30 45 150 45 160** 45 45 Chlorure de polyvinyle 45 45 Rézine phénolique (phénolformaldéhyde, 6 % de nonylphénol) 45 Tests sur des spécimene préparés en stratifiant des feuilles de 0,254mm sur du contrsplaqué de 2,27mm* Pénétration d'encre (20mn) 90sec 20mn NS NS NS NS NS NS NS - 2mn 4mn NP NP NP NP NP NP NP Pénétration d'eau (20mn) 60sec 15mn NS NS NS NS NS NS NS - 2mn 3mn NP NP NP NP NP NP NP Pénétration d4e moutarde (5mn) ST SS NS NS NS NS NS NS NS - NS NS NP NP NP NP NP NP NP NP NP Pénétration de oafé (5mn) ST RS NS NS NS NS NS NS NS - NS NS NP NP NP NP NP NP NP NP NP Aiguillon tombant, kg/cm 0,544 0,707 0,707 0,707 0,707 0,707 0,707 0,86 - - - *ST Tache Ns Pas de tache ** Ne Se déposerait pas complètement aur la callulose. *** Terpolymère butadiène-styrène-acide itaconique (45/50/5) SS Légère tache NP Pas de pénétration **** 20% de polybutadiène, 30% d'aorylonitrile, 50% de styrène La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaftront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS - - Procédé de fabrication d'un fort carton en fibre, carac térisé en ce qu'il consiste à ajouter des fibres anioniques à une solution aqueuse pour fournir une boue de fibre à charge anioni- que, à ajouter à la boue au moins 10 % en poids (en se basant sur le poids sec des fibres) d'une matière choisie dans le groupe comprenant le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide acétique, l'acide propionique, le formaldehyde et d'autres accepteurs d'électrons qui peuvent donnez une charge positive à une fibre à charge négative dans une boue, à ajouter un hydroxyde à la boue pour régler le pH de la boue à une valeur supérieure à 7, à ajouter un latex à la boue en quan- tité d'au moins 5 76 en poids des fibres dans la boue, à ajouter une résine stabilisée à la boue, cette résine ayant été stabili sée par l'addition d'un produit tensio-actif à charge anionique, età mélanger la boue contenant le latex et la résine et à former la boue de fibre en une feuille. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute à la boue jusqu' 1 000% en poids de résine (en se basant sur le poids sec des fibres présentes dans la boue). 3 - Procédé selon la revendication it caractérisé en ce que la feuille fibreuse est comprimée à une température comprise entre 1000C et 3000C sous une pression de 3,5 kg/cm à environ 2800 kg/cm2 pendant une période d'environ 2 minutes à environ 30 minutes. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le latex de caoutchouc est choisi dans le groupe comprenant des latex de caoutchouc naturel, des latex de copolymères de diènes conjugués et des latex d'homopolymères de diènes conjugués et en ce que les latex de caoutchouc sont présents en quantité allant d'environ 5 à 30 % en poids, en se basant sur le poids sec des fibres présentes dans la boue. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine stabilisée est choisie dans le groupe comprenant des résines styrène-butadiène, des résines de polymères greffés en ABS, des résines vinyliques, des résines acryliques, des résines de polyester, des polyamides, des polyacétale, des re- sines phénoliques et analogues, et est ce que cas résines sont ajoutées en quantité comprises entre environ 5 % en poids à environ 1000 % en poids en se basant sur le poids sec des fibres présentes dans la boue, la résine stabilisée en y ajoutant un savon anionique0 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres à charge anionique sont choisies dans le groupe comprenant le papier kraft, le nylon, la rayonne, le coton, l'amiante et analogues0 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le savon anionique utilisé pour stabiliser la résine est un sel de sodium d'un alkylsulfate ou d'un alkylsulfonate à poids mnlé- culaire élevé. 8 - Forts cartons en fibre contenant des matières résineuses et caoutchouteuses, ainsi obtenus à titre de produits industriels nouveaux.