Brevet FR2223507A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne un procédé pour réaliser un papier mural présentant un embossage profond et permanent. Le papier mural commercialisé Jusqu'a présent est généralement réalisé, par voie papetière, à partir d1un mélange comprenant environ 35 % de pâte chimique ou mi-chimique et environ 65 % de pâte mécanique, les pourcentages étant exprimés en poids de pâte sèche. La première pâte est indispensable pour obtenir un papier mural ayant des propriétés mécaniques acceptables tandis que la seconde pâte apporte de la main et une certaine inertie. En vue d'améliorer certaines caractéristiques de ce type de papier, on incorpore généralement dans la pâte environ 1,5 % en poids sec par rapport au poids de la pâte sèche d'un agent d'encollage i1 que, par exemple, la colophane. On ajoute en outre, un agent "wet strenght" à raison de 1 % sec tel que l'Urée Formol. Enfin, on peut également introduire dans la composition des matières de charge telles que du talc et du kaolin qui ont notamment pour effet d'améliorer la blancheur, l'opacité et l'inertie du produit fini. On considère généralement qu t un papier peut convenir comme papier mural lorsqu'il présente une longueur de rupture moyenne de tordre de 2000 m, un indice de résistance moyen au déchirement supérieur à 50, une absorption d'eau suivant le test de COBB 60 sec. donnant des valeurs de 77 à 24 et une résistance à l'état humide suffisante pour que la pose reste possible 45 à 60 minutes après le traitement d'encollage. Enfin, il convient également que le papier présente une bonne stabilité dimensionnelle notamment lors de son humidification. il existe actuellement deux types de papiers muraux. Le premier, dépourvu d'adhésif, doit être revêtu d'une composition aqueuse d'encollage avant sa pose tandis que le second, dénommé papier mural préencollé, est vendu revêtu d'une couche d'adhésif sec activable à l'eau. Enfin, on fabrique actuellement du papier mural pourvu d'une decoration en relief qui lui est conférée par un traitement d'embossage. L'intérêt rencontre par ce dernier type de papier mural risque toutefois d'être compromis car on constate généralement que le relief de la décoration de ces papiers est fortement réduit, sinon complètement éliminé, par la rétraction de la colle lors du séchage du papier posé sur un support quelconque. On a maintenant mis au point un procédé pour réaliser un papier mural présentant un embossage profond et permanent qui n'est nullement affecté par l'humidification, lors de la pose. Ce papier mural obtenu par ce procédé présente également des propriétés sensiblement améliorées par rapport å celles des papiers muraux actuellement connus et notamment une stabilité dimensionnelle remarquable lors de l'humidi- fication ce qui facilite fortement la pose correcte. Le procédé de réalisation du papier mural conforme b l'invention comprend les étapes suivantes J Préparation d'une feuille, par voie papetière, à partir d'un mélange com prenant de O à 90 % d'une pâte cellulosique et au moins 10 % de fibrilles discontinues en polymère synthétique, les pourcentages étant exprimés en poids de matière sèche. 2 - Conditionnement thermique de la feuille ainsi formée de manière à atteindre en surface une temperature au moins égale à la température de plasticité du polymère synthétique. 3 - Embossage de la feuille préchauffée. La pâte cellulosique mise en oeuvre dans la première étape peut être une pâte chimique ou mi-chimique, soit une pâte mécanique. On préfère toutefois que la patte cellulosique mise en oeuvre soit un mélange de pâte chimique ou mi-chimique et de pâte mécanique. Ainsi, on a trouvé que des mélanges contenant 20 à 40 % de pate chimique, 20 à 40 % de pâte mécanique et 20 à 40 % de fibrilles discontinues en polymère aynthétique, les pourcentages étant exprimés en poids de matière sèche, conviennent particulièrement bien pour la réalisation du procédé conforme à l'invention. Par fibrilles discontinues en polymère synthétique, on entend désigner des structures fibrilleuses en polymère synthétique constituées de filaments très ténus, d'épaisseur de l'ordre du micron, connectes entre eux pour former un réseau tridimensionnel, la surface spécifique de ces produits étant supérieure à 7 m2/g et de préférence supérieure à 5 m2/g et leur longueur étant de préférence comprise entre 1 et 25 mm. Ces fibrilles discontinues en polymère synthétique peuvent notamment être préparées à partir d'un polymère choisi dans le groupe formé par les polyoléfines, les polyamides, les polyesters, les polyuréthes, les polycarbonates, les résines vinyliques et acryliques en utilisant par exemple les procédés décrits dans les demandes de brevets luxembourgeois nO 63673 et nO 63680 déposées le 6.8.1971. On préfère toutefois utiliser des fibrilles discontinues constituées en un polymère contenant au moins 50 % molaires d'unités dérivées d'une alpha-oléfine comprenant de 2 à 6 atomes de carbone. En particulier, les meilleurs résultats sont obtenus à partir de fibrilles discontinues en polyéthylène à haute densité. Il est toutefois bien évident que les fibrilles utilisées peuvent etre préparées par d'autres procédés. Ainsi, par exemple, les fibrilles peuvent être également obtenues suivant les procédés ddcrits dans les brevets français nO 1 214 157 et nO 1 472 989 détenus par E.I. du Pont de Nemours and Co. Dans ce dernier cas, toutefois, on obtient des mèches fibrilles continues qui doivent être déchiquetées, par exemple par broyage, pour donner des fibrilles de longueur adéquate pour pouvoir être utilisées dans le procédé suivant la présente invention.Le procédé de réalisation du papier mural est donc indépen- dant de la technique utilisée pour la réalisation des fibrilles mises en oeuvre et il en résulte que toutes les fibrilles ou structures fibrillés en polymère synthétique répondant aux critères susmentionnés peuvent convenir quél que soit leur mode de production. La composition mise en oeuvre pour la réalisation du papier mural conforme à l'invention peut également contenir d'autres additifs usuels comme un agent d'encollage tl que la colophane et des matières de charge usuelles telles que le talc, le kaolin, etc. Pour réaliser la feuille suivant la première étape du procédé, il est préférable d'incorporer la pâte cellulosique dans une suspension de fibrilles discontinues en polymère synthétique, de soumettre 1' ensemble à un raffinage et éventuellement à un dépastillage dans tout appareil susceptible d'assurer leur mélange intime et de préférence dans un raffineur à cane grand angle ou dans un dépastilleur à disques perforés ou dentés, puis de former la feuille par voie papetière classique. En général on travaille avec une pâte dans laquelle la concsntration en matière sèche est de l'ordre de 4 %. On a également constaté qu'il peut être utile de soumettre la suspension aqueuse de fibrilles discontinues à un passage dans un hydropulpeur puis éventuellement dans un dépastilleur avant introduction de la pâte cellulosique de façon à éviter la présence dans cette suspension d'aggrégats de fibrilles. Lorsque la composition mise en oeuvre implique l'utilisation d'une zeste méca- nique, celle-ci peut etre incorporée dans la suspension de fibrilles discontinues de façon à subir le même traitement qu'elle. On peut éventuellement introduire des agents mouillants dans la pâte pour favoriser la mise en suspension des constituants, mais il convient d'être très prudent dans le choix de ces agents et de la dose à laquelle on les emploie, car on constate généralement que l'introduction de ces agents provoque une chute sérieuse des propriétés mécaniques des feuilles produites. La feuille sortant de la chaîne papetière est alors soumise aux étapes suivantes du procédé. Il est toutefois bien entendu que la feuille peut éventuellement être bobinée et stockée durant un certain laps de temps avant de subir les étapes suivantes du procédé. Pour etre transformée en un papier mural présentant un embossage profond et permanent, la feuille produite dans la première étape du procédé conforme à l'invention doit être préchaufree jusqu'à une température au moins égale en surface à la température de plasticité des fibrilles utilisées pour sa réalisation. Par température de plasticité, la Demanderesse entend désigner laem- pérature à laquelle le polymère synthétique dont les fibrilles sont constituées commence à pouvoir etre déformé plastiquement.De préférence, cette température est au moins égale à la température de fusion, les meilleurs résultats étant atteints lorsqu'elle est au moins égale à la température de fusion augmentée de 400C. Lorsqu'on utilise des fibrilles discontinues en polyéthylène à haute densité, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la température atteint ou dépasse, en surface, 1650C. Bien entendu, il convient de ne pas dépasser la température à laquelle la feuille commence à se dégrader. Ce préchauffage peut etre réalisé par tout moyen tel que par exemple un passage sur un cylindre chauffé,dans un four ou sous une rampe de générateurs infrarouges. Le quantité de chaleur à fournir à la feuille est naturellement fonction de la nature du polymère constituant les fibrilles entrant dans sa composition. La température superficielle de la feuille peut etre contrôle par exemple au moyen de pyromètres optiques. L'embossage permanent de la feuille préchauffée est de préférence réalisé au moyen d'un cylindre gravé,refroidi,équipé d'une contrepartie dure ou élastique.la contrepartie peut etre soit gravée soit lisse et la pression exercée par celle-ci sur la feuille doit de préférence être supérieure à 30 kg/cmlinéaire, les meilleurs résultats étant obtenus avec des pressions supérieures à 60kg/cm. Par embossage permanent, on entend le fait que le relief imprimé dans le papier reste aussi apparent après la rétraction de la colle lors du séchage du papier posé qu avant l'humidification du papier par la colle. Le procédé conforme à l'invention peut dès lors êere très aisément rendu continu moyennant un certain nombre de réglages qui sont à la portée de l'homme de l'art. Le papier mural obtenu selon le procédé peut évidemment etre décoré ou imprimé suivant les techniques usuelles telles que la flexographie, I'héliogra- vure, etc. De plus, on peut le pourvoir-sur son envers d'une couche de colle activable à l'eau de manière å en faire un papier préencollé. On a constaté que le papier mural obtenu suivant le procédé conforme à l'invention présente un retrait inférieur à 1,5 % et généralement compris entre 0,5 et 0,8 % lorsqu'il est plongé dans de l'eau durant 8 minutes et que ce traitement n'affecte nullement son embossage. Le papier mural conforme à la présente invention est en outre illustré par les exemples de réalisation pratique qui vont suivre et qui mettent en évidence ses-avantages et ses propriétés. Il est toutefois bien entendu que ces exemples ne limitent en rien la portée de la présente invention. Exemple 1 On réalise un papier mural à partir d'un mélange comprenant 35 % d'une pâte au bisulfite, 35 % d'une pâte mécanique et 30 % de fibrilles de polyéthylène à haute densité, les pourcentages étant donnes en poids de matière sèche. Les fibrilles qui ont une longueur de 5 à 15 mm et une surface spécifique de 25 m2/g ont été obtenues par détente brusque d'une solution biphasique d'ELTEX E 4009 (Polyéthylène de haute densité et d'indice de fusion 1 vendu par SOLVAY & Cie) et d'hexane de qualité technique suivant le procédé décrit dans la demande de brevet luxembourgeois nO 63673. Pour réaliser la feuille, on procède comme suit. On désintègre le mélange de pâte mécanique et de fibrilles de polyéthylène par passage dans un hydropulpeur puis dans un depastilleur de façon à désintégrer tous les aggrégats. On incorpore ensuite dans ce mélange la pâte au bisulfite qui a été préalablement raffinée jusqu'a un degré SCHOPPER 22 sur une ligne classique telle que par exemple une pile HOLLANDE. Le mélange de trois ingrédients est ensuite soumis à deux passages dans un raffineur à c8ne grand angle. Enfin, la feuille est formée sur une machine continue du type utilisé en papeterie telle qu'une machine à table plate horizontale.L'agent d'encollage, la colophane,aaoutée à raison del,5%en poidssec par rapport au poids de la pâte sèche, est introduit dans le mélange sous agitation dans le cuvier d'attente prévu entre la dernière opération de raffinage et la caisse de tête de la machine à papier. La feuille obtenue passe ensuite sur un frictionneur du type YANKEE chauf fé à 1300C. Au sortir de la chaîne papetière, la feuille obtenue a un poids de 96 g/m2 et une main de 0,177. Son épaisseur et son volume massique déterminés suivant la norme française Q 03-016 sont respectivement de 0,17 mm et de 1,77 cm3/g. Cette feuille présente les propriétés mécaniques suivantes - Charge de rupture sens de la longueur 4,39 kg (norme française Q 03-004) sens transversal 2,49 kg valeur moyenne 3,44 kg - Longueur de rupture sens de la longueur 3050 m sens transversal 1730 m valeur moyenne 2390 m - Allongement à la rupture sens de la longueur 2,02 % (norme française Q 03-004) sens transversal 3,26 % valeur moyenne 2,64 % - Indice de déchirement sens de la longueur 77 (norme française Q 03-01 i) sens transversal 85 valeur moyenne 81 - Indice d'éclatement 11 (norme française Q 03-014) - Opacité (norme ASOM D 589-44) 96 % - Retrait dans l'eau après 8 minutes o,6 % - Test de COBB face frictionnée 11 (norme française Q 03-035, face mate 11,5 1 minute) Il convient de noter ltexcellentestabilité dimensionnelle de la feuille (retrait très faible sous l'action de l'eau) et la bonne opacité découlant de l'utilisation de fibrilles (opacité égale à 98,3 % de MgO). La feuille est ensuite chauffée superficiellement à une température de 1680C par passage sous des générateurs infrarouges tandis qu'elle est suppor tée par un transporteur métallique. La température superficielle de la feuille est contrôlée au moyen d'une lunette IRCON réglée a-la sensibilité maximum. La feuille pré chauffée passe ensuite sur un cylindre de gaufrage équipé d'une contrepartie en caoutchouc d'une dureté Shore de 70 , qui applique sur la feuille une pression de 120 kg/cm linéaire. Le cylindre gaufreur est maintenu à température ambiante par une circulation d'eau froide. La feuille obtenue présente un embossage qui reproduit fidèlement le dessin du cylindre gaufreur. Cet embossage est en outre permanent. Par comparaison, un papier normal n'est nullement gaufré par passage dans le même installation et de plus il a tendance à se déchirer. Exemple 2 Suivant la technique décrite à l'exemple 1, on réalise une feuille à partir d'un mélange comprenant 15 % d'une p te au bisulfite, 65 % d'une pâte mécanique et 20 % de fibrilles de polyéthylène identiques à celles de l'exemple 1. La feuille obtenue et qui présente une longueur de rupture moyenne de 3090 m est portée à une température superficielle de 1740C par passage sur un tambour chauffé puis sous une rampe de générateurs infrarouges. La feuille est alors embossée profondément par passage sur un cylindre de gaufrage équipé d'une contrepartie métallique dont le relief est complémentaire de celui du cylindre. La pression exercée par la contrepartie est de 60 kg/cm linéaire. Le cylindre de gaufrage est maintenu à température ambiante par une circulation d'eau. On constate que la feuille obtenue présente un embossage qui reproduit fidèlement les moindres détails du dessin du.cylindre de gaufrage et que cet embossage est permanent. Exemple 3 En suivant le mode opératoire de l'exemple 1, on réalise une feuille de papier à partir d'un mélange comprenant 70 % de pâte à papier traitée au bisulfite et 30 % de fibrilles de polyéthylène identiques à celles décrites å l'exem- ple 1, les pourcentages étant exprimés en poids de matière sèche. La feuille obtenue à la sortie de la chaîne papetière présente les propriétés suivantes - Longueur de rupture moyenne 3500 m - Indice de déchirement (norme française Q 03-011) 140 - Opacité (norme ASTM D 589-44) 72 % - Blancheur (norme ASTM D 985-50 - D 986-50) 66 % de MgO On suit la technique décrite à 1 'exemple 2, mis à part le fait que la contrepartie est en carton-pierre et possède un relief complémentaire de celui du cylindre et que la pression exercée par la contrepartie est de 120 kg/cm linéaire. En outre, on refroidit par l'extérieur le cylindre de contrepartie de façon à limiter l'échauffement de ce dernier. On réalise ainsi une feuille dotée d'un embossage profond et permanent. Exemple 4 En suivant le mode opératoire de l'exemple 1, on réalise une feuille à partir d'un mélange comprenant en poids sec, 70 % de pâte à papier mécanique et 30 % de fibrilles de polyéthylène du même type que celles décrites à l'exem- ple 1. La feuille obtenue à la sortie de la chaîne papetière présente les propriétés suivantes évaluées suivant les normes signalées à l'exemple 3. - Longueur de rupture moyenne 2400 m - Indice de déchirement 105 - Opacité 80 % - Blancheur 65 % de.MgO La feuille obtenue est préchauffée superficiellement à une température de 1600C puis dotée d'un embossage profond permanent par passage sur un cylindre de gaufrage refroidi dont le relief de la contrepartie métallique est complémentaire de celui du cylindre et qui applique sur la feuille une pression de 70 kg/cm linéaire. Exemple 5 Suivant la technique décrite à l'exemple 1, on réalise une feuille à partir d'un mélange comprenant, en poids sec, 35 % de pate au bisulfite, 35 % de pate mécanique et 30 % de fibrilles de polychlorure de vinyle. Les fibrilles qui ont une longueur moyenne de 5 mm et une surface spécifique de 10 m /g ont été obtenues à partir de SOLVIC 239 (polychlorure de vinyle du type suspension vendu par SOLVIC S.A.) en utilisant le procédé décrit dans la demande de brevet luxembourgeois nO 63673. Le frictionnage de la feuille est effectué à 1280C. La feuille obtenue en fin de chaîne papetière présente les propriétés suivantes - Longueur de rupture moyenne 3920 m - Indice de déchirement (norme française Q 03-011) 56 - Test de COBB (norme française Q 03-005, 1 min.) 14 - Retrait dans l'eau après 8 minutes 0,7 % La feuille est ensuite préchauffée superficiellement à 1600Cpar passage sous une rampe de générateurs infrarouges puis embossée de façon permanente par passage sur un cylindre de gaufrage refroidi équipé d'une contrepartie élastique exerçant une pression de 70 kg/cm linéaire. Exemple 6 Suivant la technique décrite à l'exemple 1, on réalise une feuille à partir d'un mélange comprenant, en poids sec, 35 % d'une pâte au bisulfite, 35 % de pâte mécanique et 30 % de fibrilles de polyfluorure de vinylidène. Les fibrilles qui ont une longueur de 4 à 5 mm et une surface spécifique de l'ordre de 15 m2/g ont été obtenues à partir de polyfluorure de vinylidène grade 1000 vendu par MURERA CEEM. IND. CO. LTD et en suivant le procédé décrit dans la demande de brevet luxembourgeois nO 63673 déjà citée. Le frictionnage est effectué à 1300C. La feuille obtenue à la sortie de la chaîne papetière présente les propriétés suivantes - Longueur de rupture moyenne 3685 m - Indice de déchirement (norme française Q 03-011) 52 - Test de COBB (norme française Q 03-035, 1 min) 16 - Retrait dans l'eau après 8 minutes 0,65 % -La feuille est ensuite préchauffée superficiellement à une température de 1900C par passage sur un cylindre chauffant et sous une rampe de générateurs infrarouges puis est dotée d'un embossage profond par passage sur un cylindre gaufreur refroidi équipé d'une contrepartie élastique exerçant une pression de 60 kg/cm linéaire. Ce gaufrage est permanent. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour réaliser un papier mural présentant un embossage profond et permanent caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes 1) préparation d'une feuille par voie papetière à partir d'un mélange comprenant de O à 90 % d'une pâte cellulosique et au moins 10 % de fibrilles disconti- nues en polymère synthétique, les pourcentages étant exprimés en poids de matière sèche ; 2) conditionnement thermique de la feuille ainsi formée de manière à atteindre en surface une température au moins égale à la température de plasticité du polymère synthétique; 3) embossage de la feuille préchauffée. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte cellulosique contient de la pâte chimique ou mi-chimique. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte cellulosique contient de la pâte mécanique. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte cellulosique est constituée par un mélange de péte chimique ou mi-chimique et de pâte mécanique. 5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille est préparée à partir d'un mélange comprenant de 20 à 40 % de patte chimique ou mi-chimique, de 20 à 40 % de pâte mécanique et de 20 à 40 % de fibrilles discontinues en polymère synthétique, les pourcentages étant exprimés en poids de matière sèche. 6 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fibrilles discontinues en polymère synthétique présentent une surface spécifique supérieure à 1 m2/g. 7 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fibrilles discontinues en polymère synthétique présentent une longueur comprise entre 1 et 25 mm. 8 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fibrilles discontinues en polymère synthétique sont fabriquées à partir d'un polymère choisi dans le groupe formé par les polyoléfines, les polyamides, les polyesters, les polyuréthanes, les polycarbonates, les résines vinyliques et acryliques. 9 - Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les fibrilles discontinues en polymère synthétique sont réalisées à partir de polyéthylène de haute densité. 10 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température de conditionnement thermique est au moins égale à la température de fusion du polymère synthétique. 11 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'embossa- ge est réalisé par passage de la feuille entre un cylindre de gaufrage et une contrepartie élastique. 12 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'embossage est réalisé par passage de la feuille entre un cylindre de gaufrage et une contrepartie dure. 13 - Procédé tel que décrit avec référence aux exemples. 14 - A titre de produit industriel nouveau le papier mural présentant un embossage profond et permanent obtenu suivant le procédé faisant l'objet d'unequelconque des revendications psécédentes.