Brevet FR2197086A1 — publié le 19740322

La présente invention concerne un procédé d'augmentation du volume du papier. Ce procédé est essentiPllement caractérisé en ce que lors de la fabrication du papier,on utilise au moins un composé qui est au moins partiellement transformé dans la feuille en papier en provoquant un dégagement de gaz. En d'autres ryes, l'invention concerne un procédé de fabrication du papier dans lequel la feuille de papier gonfle par suite d'un dégagement de gaz, l'augmentation de volume de la feuille de papier étant ainsi réalisée. Dans ce but, on utilise une substance qui dégage un gaz en se transformant . Pour que le dégagement de gaz s'effectue à l'intérieur de la nappe de papier, la substance dégageant ou formant un gaz doit être introduite dans cette nappe. Ceci peut être réalisé soit dans le cadre de l'introduction de la pâte dans le défibreur soit par application de la substance sur la feuille de papier formée,par exemple par application au rouleau ou par pulvérisation On peut utiliser des composés individuellement ou en combinaisons à titre de substance dégageant des gaz, qui se décomposent spontanément dans la feuille de papier, par exemple par l'humidité de cette dernière ou par l'action de la chaleur assurant le séchage i la feuille de papier, ou encore qui passent à l'état gazeux, mais on utilisera avantageusement des composés qui, par transformation chimique, donc à l'aide d'un agent de réaction particulier, sont transformés en provoquant un dégagement gazeux. Il est dans ce cas avantageux, que le dégagement de gaz s'effectue au cours ou après la fabrication de la feuille de papier et avantageusement uniquement pendant le processus de séchage afin d'éviter les pertes de gaz. Dans un mode de réalisation préféré du procédé conforme à l'invention, la substance dégageant des gaz, que l'on définira par la suite par la dénomination de composé , sera utilisée comme charge ou composant de charge pour le papier. On utilisera essentiellement des composés qui en présence d'un agent de réaction acide, dégagent du gaz carbonique, avantageusement du carbonate de calcium précipité (ou de la craie broyée) , le cas échéant du carbonate de magnésium. Pour le dégagement de gaz, le fluide de réaction est avantageusement utilisé lors de l'encollage de lafeuille de papier, avantageusement à titre de partie composante des produits additionnels formant la colle. Pour l'encollage conventionnel acide à la résine du papier on ajoute à la masse de fibres un lait de colle qui est ensuite précipité avec du sulfate d' aluminium. Le lait de colle est contenu par sapoificatl d'un produit non collant de la colo phane,à partir de résine de pin avec de la soude caustique ou du carbonate de soude , une certaine teneur en résine pouvant être réglée par une quantité insuffisante d'agents de saponification, qui , étant donné qu'elle n'est pas soluble, est répartie de manière colbidale par pulvérisation .Si au moment de l'introduction de la pâte dans le défibreur , on ajoute par exemple du carbonate de calcium à titre de charge de la masse de fibres, la quantité de sulfate d'aluminium en trop, non nécessaire à la charge du résinate de sodium sous Srmebe l's mine acide résineuse dégage du gaz carbonique au cours de la réaction avec le carbonate de calcium. Dans le procédé conforme à l'invention, on peut donc obtenir un dégagement de gaz provoquant le gonflement de la feuille de papier sur un encollage à la résine et au sulfate d'aluminium acide conventionnel,par l'addition d'un carbonate à la masse de fibres ou de pâte. Si l'encollage réalisé sur la feuille de papier fabriquée en utilisant un carbonate comme charge , est neutre ou a'calin, le fluide de réaction conformément à l'invention, donc un acide ou une substance à réaction acide, est appliqué sur la surface de la feuille de papier avantageusement dans la presse à colle après la fabrication de ladite feuille et après réalisation de son encollage Pour cela, il peut être avantageux dans tous les cas de recouvrir la surface de la feuille de papier pour éviter le dégagement libre du gaz développé, par exemple en procédant à une enduction de résine synthétique (colle synthétique), de manière à ce que la feuille de papier ne présente plus de pores. Enfin , le composé au lieu d'être ajouté comme charge à la masse de la pâte peut être appliqué après la fabrication de la feuille de papier sur sa surface . Ceci est particulièrement avantageux pour les papiers avec un encollage acide résine/ aluminium. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, carac téristiques et avantages de celle-ci apparaitront au cours de la description explicative qui va suivre en se référant aux divers exeMples de réalisation décrits. EXEMPLE 1 Papier pour formulaires sans fin ou continu pour le traitement électronique des données , papier poste mince pouvant être traité offset -avec un grammage de 40-50 g/m2 Il conviendrait de fabriquer un papier pour le. but indiqué avec un volume accru , une bonne rigidité et un pH pas trop faible (non inférieur à 5). Introduction de la pâte dans le défibreur 750 kg de pâte (par exemple de la pâte de pin au sulfite à ioo ). 0 à 30 kg de kaolin 40 à 50 kg de carbonate de calcium précipité (ou de carbonate de magnésium) 10 à 16 l de lait de colle à 40 ffi renforcé O à 4 kg de résine urée-formol. lie produit broyé à environ 30 - 40 % (procédé de vérification- du degré de broyage Schopper-Riegler ) dans des raffineurs coniques pour une consistance de pâte d'environ 3 % est acidifié , après dilution à une consistance d'environ 0,8 % avec une solution de sulfate d'aluminium (à environ 30 %) pour obtenir un pH de 4,5. Ceci s'effectue environ en 30 secondes avant le passage de la suspension sur la machine à papier plate. La vitesse de la machine à papier est de 200- 230 m/mn. Enduction sur la presse encolleuse : solution d'amidon à 2 - 5 % + 0,5 - 1,5 ffi (environ 1 g/m2) de colle de résine synthétique (dérivé de l'acide polyacrilique). Un essai parallèle a été réalisé sans addition de carbonate de calcium . Il s'est avéré que la rigidité d'après Taber du papier fabriqué avec addition de carbonate de calcium était de 5 à 10 ffi supérieure à celle du papier de comparaison. Par ailleurs, on a déterminé le pH de surface du papier avec une solution d'un indicateur. Pour le papier fabriqué avec du carbonate de calcium, on a obtenu un pH de 5,0 - 5,5 par rapport à un pH de 4,0 - 4,5 pour la papier de comparaison. EXEMPLE 2. Papier poste dur, pouvant être traité offset avec un bon volume. Il s'agissait de fabriquer un papier du type précité avec un grammage atteignant environ 60 - 90 g/m , présentant un pH non inférieur à 5 et un volume au moins 1,4 fois plus important. On a procédé comme dans l'exemple 1, l'apport en pâte étant composé entre 30 -et 60 % de pâte de hêtre au sulfite et 70 - 40 % de pâte de pin au sulfite. On a nouveau obtenu un pH de 5,0 - 5,5 par rapport à un pH de 4,0 - 4,5 pour le papier de comparaison. lie volume était 1,5 - 1,55 fois plus important par rapport à 1,35 - 1,4 fois . lie volume avait donc augmenté de 11 %. EXEMPLE 3. Papier à copier. Il s'agissait de fabriquer un papier du type précité avec un grammage de 45 - 60 g/m , présentant un volume élevé et une bonne rigidité. On a procédé comme dans l'exemple 1, toutefois l'apport en pâte dans le défibreur était composé de 70 Xo de pâte de sapin au sulfite, de 20- 30 % de pâte de pin au sulfate et de O à 10 % de pâte d'eucalyptus au sulfate que l'on avait ajoutés à 4 kg de résine urée-formol . On avait rendu le mélange acide avec du sulfate d'aluminium pour obtenir un pH de 4,0. EXEMPLE 4. Papier pour impression de livre exempt de bois. Grammage : environ 60 - 70-g/m2 But : volume le plus élevé possible, non inférieur à 1,5 fois pour permettre une bonne impression avec différents procédés. Bonne opacité, bonne compressibilité. Apport en pâte dans le défibreur 600 kg de pâte ( 60-100 % de pâte de sapin au sulfite 0-40 %de pâte de hêtre ) 50 - 150 kg de kaolin 50 - 200 kg de carbonate de calcium précipité, le carbonate de magnésium ou de craie 10 à 12 1 de colle de résine à 40 o renforcée. Tous les autres composants sont les mêmes que ceux de l'exem- ple 1. Le papier encollé à 1/2 - 3/4 présentait un volume de 1,55 fois et se caractérisait par ailleurs par une opacité particulièrement élevée (comparée au papier d'impression pour livres habituel sans addition de carbonate avec la même quantité de charges au total ). pH déterminé à la surface du papier : 5,0 - 5,5. EXEMPLE 5. Papier pour duplicateurs pour reproduction sur écran. Grammage : environ 80g/m2 , but recherché : volume élevé, bonne faculté d'absorption, bonne opacité, grande blancheur. Apport de matières dans le défibreur 300 kg de pâte (80 - 100 % de pâte de pin au sulfite 0- 20 % de pâte de hêtre au sulfite) 20- 70 kg de kaolin 50-100 kg de carbonate de calcium précité (carbonate de magnésium ou craie). 0 à 6 l- de lait de colle à 40 % renforcé.. 2 kg de résine urée-formol (pour obtenir une bonne résistance à l'état mouillé). La matière broyée à 25 - 30 (procédé de vérification du degré de broyage de Schopper-Riegler ) dans des raffineurs côniques et présentant une consistance de 3 % est rendue acide, après dilution à une consistance d'environ 0,8 % avec une solution de sulfate d' aluminium pour présenter un pH de 4 4,5. Ceci a été réalisé environ 30 secondes avant passage de la suspension sur la machine fabriquer le papier. Vitesse-de la machine : 90 - 110 m/mn. la presse encolleuse n'est alimentée qu'avec de l'eau. Ear une addition de carbonate, le volume, la capacité d'absoption, l'opacité et la blancheur ont été considérablement améliorés En modifiant la composition des charges, par suite de la faible usure, on a pu obtenir des temps d'arrêt plus longs de 20 % des rogneuses quadrilatérales lors du finissage du papier. (En cas d'utilisation de carbonate de calcium au lieu de kaolin). Dans le cas du papier fabriqué avec l'utilisation de carbonate de calcium , on a obtenu par rapport au papier de comparaison, une augmentation de la rigidité allant jusqu'à 20 % et une augmentation du volume de 1,3 à 1,5 fois ainsi qu'une augmentation sensible de l'opacité Il s'avére qu'avec le procédé conforme à l'invention nn peut atteindre une augmentation de volume -de 1 ,3 fois améliorée à 1,5 , une augmentation de la rigidité allant jusqu'à 20 % à titre de conséquence de l'augmentation du volume ainsi qu'une augmentation du pH de la surface du papier passant de 4,0 - 4,5 à 5,0 - 5,5. Les papiers totalement encollés ne présentaient aucune déterioration de l'encollage. Avantageusement, la réaction de dégagement de gaz peut être commandée de manière à ne se produire que pendant ou après le frittage de la colle. On parvient ainsi d'une part obtenir des caractéristiques mécaniques et chimiques améliorées pour le papier grâce au procédé conforme à l'invention. Ceci apparaît tout spécialement dans l'exemple du papier encollé de manière acide à la résine, ou le surcroît de sulfate d'aluminium acide est lié par 1,utSiitiond'uncarona-te, si bien qu'il en résulte naturellement l'augmentation du pH. Dans ce cas en plus d'une augmentation du volume, on obtient un papier qui dit "faiblement acide " . Ceci présente une certaine importance en ce qui concerne la technique d'impression. Dans le procédé conforme à l'invention, il est ainsi possible en tenant compte des différents modes d'utilisation du papièr fabriqué, non seulement d'augmenter son volume mais également de régler le pH de la surface du papier. Lorsque le pH doit être réglé sans qu'il ne soit nécessaire ou souhaitable d'obtenir une augmentation du volume et de la rigidité du papier, on peut avantageusement , dans une variante de réalisation du procédé conforme à l'invention , introduire dans la presse encolleuse sur la surface de papier,un composé qui neutralisera le fluide de réaction contenu dans la feuille de papier au moins partiellement sans dégagement de gaz. Pour un papier encollé à la résine et au sulfate d'aluminium on peut ainsi introduire dans la presse encolleuse par exemple de la soude caustique liquide diluée sur la surface du papier. On peut également utiliser d'autres produits alcalins.Bien entendu,la concentration des produits alcalins sera choisie en conséquence. Il est avantageux d'utiliser des lessives fortement dissoutes dans la presse encolleuse. En outre, il convient de tenir compte des composés suivants qui se décomposent à la chaleur en développant des gaz. lies composés de ce type sont avantageusement utilisés comme agent gonflant dans l'industrie du caoutchouc et des matières plastiques. 1. Sulfohydrazide (R-S02-NH-NH2) par exemple diphenylsulfone -3,3'-disulfohydrazide se décompose à environ1500 avec un dégagement de 110 cm3 N2/g. 2. lies composés azolques (R - N=N-R2) par exemple l'acide dinitrilazoisobutrique se décomposai à environ 1000 C en dégageant 130 cm2 de N2/g et en formant de l'acide dinitriltétraméthylsuccinique. 3. lies composés N-nitrosés (R -N (NO)-R2 ) par exemple diméthyldinitrosotéréphtalamide dégage environ 1050 C et environ 135 cm3 de N2/g Au cours d'expériences faites en laboratoire ( fabrication d'une feuille sur un appareil connu sous la dénomination de Rapid-Köthen, composition de la pâte et degrés de broyage correspondants à un papier poste dur ), on a pu par une addition de 10 % d'un sulfohydrazide après séchage au-delà de la température de décomposition du sulfohydrazide , obtenir un accroissement de volume de 7 %. Lorsqu'on parle, dans le texte qui précéde, d'un volume exprimé en x-fois il s'agit du quotient épaisseur d'une feuille de papier en microns Volume spéci 2 - gaz fiue en grammage en g/m cm les avantages techniques pour l'iapression de papiers dont le pH n'est pas inférieur à 5 sont les suivants : au cours de l'impression offset, l'eau de rinçage ne doit être que légèrement acide pour empêcher la coloration par attaque chimique des plaques d'impression (certains emplacements conduisent l'encre alors qu'ils ne devaient pas Ze iSre). Pour un pH de 4,0 - 4,5 du papier, l'eau s'enrichit en acide et entraine fréquemment la coloration par attaque chimique des plaques d'impression. Bien entendu, l!invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens consti- tuant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R s V s N D I C A T I O N S. 1. Procédé d'augmentation du volume du papier, caractérisé en ce que lors de la fabrication du papier, on utilise au moins un composé qui est au moins partiellement transformé dans la feuille de papier en dégageant un gaz. ?. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ,I'on utilise un composé qui est transformé à l'aide d'un fluide de réaction par décomposition. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que le composé. est utilisé sous forme-de charge ou de composant d 'une charge. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise un composé qui en présence d'un fluide de réaction acide dégage du gaz carbonique. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que du carbonate de calcium précipité, le cas échéant du carbonate de magnésium ou de la craie broyée sont utilisés. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide de réaction est utilisé lors de l'encollage de-la feuille de papier. 7. Procédé selon la revendication 6 , caractérisé en ce que.le Shiae de réaction est utilisé à titre de composant des additifs formant la colle , notamment sous forme de sulfate d'aluminium. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide de réaction est avantageusement appliqué sur la presse encolleuse à la surface de la feuille de papier. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface de la feuille de papier est recouverte afin d'éviter le dégagement libre du gaz développé. 10. Procédé selon la revendication 2,caractérisé en ce que le composé est avantageusement appliqué lors de l'encollage à la presse, à la surface de la feuille de papier. 11. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on applique un composé qui neutralise au moins partiellement, sans dégagement de gaz, le fluide de réaction contenu dans la feuille de papier.