Brevet FR2026984A1 — publié le 19700925

i 2026984 La présente invention a pour objet un papier de grande porosité, perméable aux gaz et aux liquides, résistant à l'état humide, et son procédé de fabrication. On sait que pour de certains emplois il est utile de dispo-5 ser d'un papier très poreux, ayant une bonne résistance à sec et à l'état humide. Ces types de papier peuvent être utilisés par exemple dans la fabrication de draps de lit, de filtres, de supports destinés à âtre imprégnés de matières plastiques, comme matériaux à usage clinique, sacs pour l'aspiration de poussière, serviettes et essuie-mains par exemple, 10 On connaît des papiers et des tissus non tissés constitués de fibres synthétiques ou de mélanges de fibres synthétiques et fibres végétales, liées l'une l'autre par des liants spéciaux. Ces types de papier ou de tissus non tissés constitués soit & 100 % de fibres synthétiques, soit d'un mélange de fibres synthétiques et 15 de fibres végétales, tant à l'état sec qu'à l'état humide, possèdent une bonne résistance mécanique conjointement à d'autres caractéristiques recherchées, telles que la résistance à la corrosion pour les agents réactifs chimiques ou microbiologiques, une bonne stabilité dimensionelle, une bonne aptitude à l'impression, etcvvi 20 L'inconvénient principal de ces papiers et tissus non tissés réside dans le fait que leur prix de revient est très élevé, ceci étant partiellement dû au fait que ces papiers et tissus non tissés sont fabriqués par des procédés qui ne permettent qu'une faible production horaire. Il est connu toutefois, pour la fabrication des papiers usuels, d'employer des machines 25 permettant une production horaire très élevée, En cherchant à reproduire par une machine à papier classique, en continu, un tissu non tissé en employant soit des fibres synthétiques à 100 %, soit un mélange de celles-ci avec des fibres végétales naturelles, certaines modifications mécaniques d'une telle machine ou du procédé de fabrication pourront s'avérer nécessaires. Un des 30 problèmes les plus graves' est celui d'une bonne dispersion des fibres synthétiques dans l'eau en vue d'obtenir une distribution fcemogëE® dans la masse de pâte, et d'assurer de cette façon la réalisation d'une feuille de papier uniforme. En outre pour obtenir une bonne liaison entre les fibres de la feuille et en conséquence une bonne résistance œéeaaique d» produit îical, il 35 faut employer des additifs chimiques ou effectuer des traitements complémentaires au moyen de résines synthétiques. Pour réduire considérablement les frais de fabrication, il faudrait trouver un liant cMsique à ajouter à la BAD ORIGINAL 69 06148 2 2026984 suspension aqueuse de la pâte, utiliser la quantité continuellement croissante de déchets de fibres provenant de l'industrie textile. Parmi les fibres artificielles, celles de rayonne sont les moins chères et en outre, du fait de leur nature cellulosique, sont particu-5 lièrement compatibles avec les fibres végétales naturelles. Le but principal de la présente invention est la réalisation d'un papier de porosité élevée ayant une bonne résistance à l'état hunide, de prix de revient relativement bas, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel papier, simple et rapide. 10 Le papier de ce type, de grande porosité et ayant une bonne résistance à l'état humide, est constitué de fibres liées par des liants et est caractérisé en ce que ces fibres sont constituées d'un mélange composé à Maison de 20 à 80 % en poids de fibres végétales naturelles et de 80 à 20 % en poids de fibres synthétiques et/ou artificielles, lesdits liants comprenant 15 au moins deux liants constitués l'un de 2 à 4 % en poids de carboxy-méthyl— cellulose ayant un degré de substitution compris entre 0,4 et 0,8 et l'autre de 2 à 4 % en poids d'une résine apte à conférer au papier une bonne résistance & l'état humide, les pourcentages des liants étant rapportés au poids total des fibres. L'ordre de succession des additions d'additifs a une influ-20 ence sur les caractéristiques finales recherchées. Par l'introduction de fibres synthétiques, en particulier de rayonne dans la pâte on obtient une feuille de papier de structure plus ouverte, ainsi qu'une résistance à la déchirure plus élevée et le produit final prend un aspect analogue à celui des tissus proprement dits. 25 Le carboxy-méthyl-cellulose joue un double r8le î il aug mente la résistance mécanique de la feuille finie et en se déposant sur les fibres de rayonne ou au moins sur une partie de celles-ci, il leur confère un léger caractère ionique en facilitant leur faculté de dispersion dans la suspension aqueuse. 30 La résine synthétique, en particulier une résine polyamidi- oue soluble dans l'eau, non seulement confère au papier une bonne résistance à l'état humide, mais agit également comme agent de dispersion en ce sens qu'elle empêche l'agglomération des fibres de rayonne les unes aux autres* On a constaté en outre que c'est seulement par la combinai— 35 son des deux additifs chimiques ci~dessus mentionnés qu'on obtient une résistance à l'état humide égale ou mêae supérieure a KO % cle la résistance initiale à l'état sec. f "OPY 69 06148 3 2026984 Le procédé de fabrication desdits papiers, dans ses lignes essentielles, consiste à ajouterà une suspension aqueuse de fibres végétales naturelles (représentant de 20 à 80 % du. poids total des fibres, préalablement raffinées ou non), de 2 à 4 % de carboxy-méthyl-cellulose de degré de 5 substitution compris entre 0,4 et 0,8, de préférence entre 0,5 et 0,7 par rapport au poids total des fibres. On ajoute alors des fibres synthétiques ou artificielles, en particulier de la rayonne, en quantité correspondant à 80 à 20 % par rapport au poids total des fibres et on agite pendant le temps nécessaire pour obtenir une bonne distribution tant des fibres de rayonne que 10 de la carboxy-méthyl-cellulose. La densité de la pâte ainsi obtenue peut varier dans les limites correspondant à 0,1 à 3 grammes de fibres pour 100 cm3 HO. A la fin on ajoute, toujours en agitant énergiquément, de la résine synthétique, de préférence une résine polyamidique soluble dans 15 l'eau. La suspension fibreuse ainsi obtenue en proportion variant de 2 à 4 % du poids total des fibres est prête pour être transformée en papier sur une machine classique quelconque pour la fabrication en continu du papier. Afin de faciliter la compréhension de l'invention on décrira ci-après simplement à titre illustratif et de façon non limitative, quel-20 ques exemples de réalisation de papiers présentant les caractéristiques ci-dessus mentionnées. EXEMPLE 1 A 7 gr de cellulose (égoutfcage 680 C.S.F. "Canadian Standard Freeness" et -cellulose 90 %) en suspension dans 50Q0cm3 d'eau, on ajoute 25 sous forte agitation o,3 gr de carboxy-méthyl-cellulose ayant un degré de substitution de 0,5, préalablement dissous dans 10 cm3 d'eau. Après 5 minutes d'agitation on ajoute 3 gr de fibres de rayonne (1,5 deniers, 5-6 mm de longueur). On agite à nouveau pendant 5 minutes et on ajoute 2,5 cm3 d'une résine polyamidique du type connu dans le commerce sous la marque "Kymene 557" — 30 Hercules Powder Co. Après encore 5 minutes d'agitation on prépare des feuilles de laboratoire d'un poids de 20 gr/m2. Un papier de ce type présente des caractéristiques de grande porosité et de perméabilité aux liquides, une longueur de rupture à l'état sec de 5000 m et à l'état humide de 2500 m. Ce tjrpe de papier pourrait remplacer un tissu non tissé du type connu, constitué à 35 100 % de fibres de rayonne liées entre d.les par un liant spécial, connu sous la dénomination commerciale de *MUSLIN" pour la fabrication de matériel hygiénique tel que des langes pour enfants, serviettes hygiéniques, etc... copy j 69 06148 4 2026984 Ce tissu non tissé de type connu possède une bonne résistance à l'état sec et à l'état humide dans le sens longitudinal (5600 à 2900 m) et une faible résistance dans le sens transversal (1000 - 600 m). Le temps nécessaire à absorber 0,01 cm3 d'eau dans le cas du papier décrit audit 5 exemple est de 460 secondes et pour le "MUSLIN" de 470 sec. Dans les deux cas la perméabilité à l'eau est totale si le produit est en contact avec une matière absorbante. Ceci met en lumière la possibilité de mettre sur le dessus une couche de papier du type décrit, fortement perméable aux liquides qui 10 sont absorbés par les couches inférieures en matière absorbante, par exemple de l'ouate de cellulose, tandis que la couche superficielle est maintenue sensiblement sèche. Le produit obtenu selon cet exemple coûte environ le tiers du prix du tissu non tissé avec ÎOO % de fibres de rayonne, EXEMPLE 2 15 On procède à une préparation sensiblement identique à celle décrite à l'exemple 1 avec comme seule variante le fait que la préparation de la pâte est effectuée à une densité correspondant à une concentration de 3 gr de fibres pour 100 cm3 HgO, Les caractéristiques des feuilles obtenues à partir de cette pâte sont analogues à celles décrites à l'exemple 1, 20 Cet exemple montre que l'emploi de carboxy-«iéthyl-cellulose et de résine polyamidique agit favorablement sur la qualité de dispersion des fibres de rayonne (1,5 den. 5,6 mm de longueur) même en opérant avec une pâte de densité supérieure à celle qui convient quand on emploie des fibres synthétiques ou artificielles. EXEMPLE 3 25 On utilise un procédé dans lequel l'addition des divers composants de la pâte est semblable à celle décrite à l'exemple 1, et dans lequel les proportions entre la cellulose et la rayonne et les proportions d'additifs restent constantes. La densité de la pâte correspond à une concentration de 30 0,4 gr de fibres pour 100 cm3 HgO. On prépare des feuilles de laboratoire ayant un poids de 200 gr/m2, qui présentent les caractéristiques suivantes t longueur de rupture à sec 5000 m, à l'état humide 220 m, porosité Gurley 9 sec, indice de k CQPY ' 69 06148 s 2026984 déchirure 190, capacité d'absorption 209 gr/m2 d'eau. Ledit papier peut être employé ccrame support pour imprégnation. EXEMPLE 4 On utilise un procédé analogue à celui de l'exemple 1 5 mais avec des fibres composites constituées à raison de 80 % d'acétate de cellulose et de 20 % de Nylon. On prépare des feuilles de laboratoire d'un poids de 20 gr/m2 présentant les caractéristiques suivantes : longueur de rupture à sec 2900 m, à l'état humide 1000 m. Les fibres employées Hnna cet exemple sont obtenues à partir, des déchets de l'industrie textile. EXEMPLE 5 10 On utilise un procédé analogue à celui de l'exemple 1 mais avec des fibres de polypropylène à la place des fibres de rayonne. Pour des feuilles d'un poids de 20 gr/m2 on a obtenu une longueur de rupture à sec de 2500 m et à l'état humide de 900 m. EXEMPLE 6 15 A une suspension de 3 gr de cellulose au sulfite, blanchie et raffinée à 280 C„S.F. dans 5000 c*3d'eau on ajoute 0,3 gr de carboxy-méthyl-cellulose et on agite pendant 5 minutes. On ajouté alors 7 gr de fibres de rayonne (1,5 den. 5-6 mm de longueur et après avoir agité pendant 5 minutes on ajoute 2,5 ca3 de "Kymene 557" et on prépare des feuilles en labora- 20 toire d'un poids de 20 gr/m2 ayant les caractéristiques mécaniques suivantes : longueur de rupture à sec 2400 m et à l'état humide 900 m» Ce type de papier est comparable dans son aspect esthétique à un tissu non tissé proprement dit. EXEMPLE 7 25 A une suspension de 8 gr de cellulose au sulfite, blanchie et raffinée à 400 C.S.F. dans 2500 cm3 d'eau on ajoute 0,3 gr de carboxy-méthyl-cellulose et oa agite pendant 5 minutes. On ajoute 2 gr de fibres de rayonne (1,5 den. 6-7 mm de longueur) et, après 10 minutas d'agitation, 2,5 cm3 de "Kymene 557". On prépare des feuilles en laboratoire (50 gr/a2) 30 ayant les caractéristiques suivantes : longueur de rupture à sec 8000 se, à l'état humide 3000 m, porosité Gurley 4 sec, indice de déchirur e 90 ; COPY 69 06148 6 2026984 l'absorption est 42 gr/k2 d'eau. Ce type de papier peut Stre employé pour la labrioation d'essuie-mains, nappes et serviettes^ 69 06148 2026984 REVENDICATIONS 1, Papier de grande porosité et de grande résistance à l'état humide, constitué de fibres unies les unes aux autres par des liants, caractérisé en ce que lesdites fibres sont constituées d'un mélange composé 5 à raison de 20 à 80 % en poids de fibres végétales naturelles et de 80 à 20 % en poids de fibres synthétiques et/ou artificielles, ces liants étant au moins au nombre de deux constitués l'un de 2 à 4 % de carboxy-méthyl-cellulose et ayant un degré de substitution de 0,4 à 0,8, et l'autre de 2 à 4 % d'une résine apte à donner au papier une résistance à l'état humide, 10 les pourcentages des liants étant proportionnels au poids total des fibres, 2, Papier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de substitution de la carboxy-méthyl-celluiose varie entre 0,5 et 0,7, 3, Papier suivant les revendications 1 et 2, caractérisé 15 en ce que lesdites fibres artifidelles sont constituées de Rayonne. 4* Papier suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites fibres de rayonne sont des fibres à 1,5 deniers et d'une longueur comprise entre 3 et 10 mm. 5, Papier suivant les revendications 1 à 4, caractérisé 20 en ce que ladite résine est une résine synthétique de type polyamidique, 6, Procédé pour la fabrication d'un papier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on additionne à une suspension aqueuse de fibres naturelles végétales, une quantité de carboxyméthyl-cellulose d'un poids variant entre 2,5 et 20 % du poids désdites fibres végétales,qu'on 25 ajoute ensuite des fibres synthétiques et/ou artificielles en quantité correspondant en poids à 80 à 20 % du poids total des fibres en suspension et qu'on agite jusqu'à obtenir une bonne répartition dans la suspension tant des fibres synthétiques et/ou artificielles que de la carboxy-«éthyl-cellulose et enfin qu'on ajoute, en agitant vigoureusement, une résine capable 30 de donner au papier une résistance à l'état humide, de manière à obtenir une suspension fibreuse pouvant être transformée en papier sur une machine à papier quelconque* 69 06148 s 2026984 7. Procédé suivant la revendication 6t caractérisé en ce que la densité de ladite suspension fibreuse correspond à une concentration de 0,1 à 3 gr de fibres pour 100 cm3 d'eau.