Brevet FR2283990A1 — publié le 19760402

La présente invention est relative à des enduits de couchage servant à améliorer la surface du papier et qui contiennent un liant synthétique, des pigments, des azurants optiques et d'autres adjuvants usuels en dispersion aqueuse. On utilise des enduits de couchage pour améliorer les propriétés de surface du papier. Le liant contenu dans ces enduits est souvent formé de deux constituants, à savoir un produit synthétique de polymérisation en émulsion et un liant naturel. L'inconvénient des liants naturels utilisés est qu'ils sont souvent peu accessibles et qu'en tant que produit naturel, ils présentent une qualité non uniforme. C'est pourquoi les techni ci ens se sont occupés de mettre au point des enduits de couchage contenant exclusivement des liants synthétiques. Les enduits de couchage pour papier à base de liants synthétiques ont une série d'inconvénients. Par exemple, l'action des azurants optiques et la rétention d'eau des couches ainsi réalisées ne sont pas entièrement satisfaisantes. L'invention a pour but de trouver un additif pour enduits de couchage qui permette de fabriquer des enduits de couchage sans addition de liants naturels. I1 agit d'obtenir des propriétés générales aussi bonnes qu'en ajoutant des liants naturels. Le problème est résolu par le fait que l'on ajoute aux enduits de couchage 2 à 30 % en poids de polyoxyéthylènes ayant un poids moléculaire de 6000 à 50 000, la proportion étant relative au total du polyoxyéthylène et des solides du liant. Dans un mode d'exécution préférentiel, on introduit les polyo yéthylèng selon l'invention à raison de 5 à 20 % du poids total de polyoxyéthylène et des solides du liant. En particulier, on utilise des polyoxyéthylènes qui ont un poids moléculaire de 15 000 à 20 000. On peut utiliser des produits commer ciaux. Comme liants synthétiques, on peut utiliser des dispersions de produits de polymérisation usuelles à cet effet, par exemple d'acétate de polyvinyle ou de produits de copolymérisation de butadiène, d'esters méthacryliques ou encore de copolymères d'acide acrylique et d'acétate de vinyle. On utilise de préférence comme liants des produits de copolymérisation de butadiène et de styrène qui peuvent aussi éventuellement être carboxylés. Les enduits de couchage de composition usuelle contiennent généralement des pigments, charges et liants qui ont pour rôle de lier les pigments à la surface du papier. Les pigments les plus importants sont le kaolin, le dioxyde de titane, le sulfate de baryum, le blanc satin (sulfate-aluminate de calcium), la craie, le talc. Pour obtenir les propriétés rhéologiques ou optiques désirées des enduits, on peut encore ajouter des agents de distribution de pigment, agents antimousse, azurants optiques. On peut appliquer les enduits de couchage à l'aide de lames d'air, de rouleaux à enduire ou de racles. Les papiers fabriqués par ces procédés peuvent servir à l'impression en creux, typographique et en offset, aussi bien en feuilles qu'en bobines. Les couches réalisées sur le papier avec les enduits de couchage selon l'invention présentent une excellente rétention d'eau. En outre, les couches sont très blanches, elles ont un éclat notablement amélioré relativement aux papiers couchés dont la couche ne contient pas de polyoxyéthylènes. Bien que les polyoxyéthylènes aient des propriétés hydrophiles, il apparaît de fanon surprenante que les liants synthétiques qui en sont additionnés ne présentent pas de propriétés notablement diminuées quant à la résistance à l'eau, même lorsque jusqu'à 20 % du liant sont remplacés par du polyoxyéthylène. L'adhérence des couches n'est pas non plus modifiée notablement. EXEMPLE 1 Pour toutes les expériences, on utilise un liant commercial à base d'un produit de copolymérisation de styrène et de butadiène carboxylé (rapport styrène/butadiène : 70/30, teneur en acide carboxylique: environ 1 %). On indique ci-après ses propriétés les plus importantes. On indique pour la comparaison un mélange de liant et de polyoxyéthylène (poids moléculaire 20 000) en un rapport de poids de 85 : 15. TABLEAU I Liant Liant + poly oxyéthylène teneur en solides, Vo 50 50 pH 6,4 6,3 tension superficielle, [dynes/cm-] 46,8 46,7 distribution des particules (trouble h dans une disper sion à 0,0125 %) 14,0 10,0 viscosité, mPas à D = 75 s temps d'agitation 1 h 200 300 Avec un liant, on fabrique un enduit de couchage de papier de la composition suivante (indications quantitatives en parties en poids) "Euroclay K" 100,00 liant (solide) 14,00 "Sterocoll D" 0,90 "Calgon PTH" 0,20 polysel 0,15 "Blancophor PSR" 0,20 L'enduit de couchage ainsi obtenu a les propriétés suivantes TABLEAU II 1 2 3 4 5 rapport de poids liant/poly oxyéthylène (poids moléculaire 12 000) 100/0 95,5 90/10 - rapport de poids liant/poly oxyéthylène (poids moléculaire 20 000 - - - 95,5 90/10 viscosité,(mPas à D = 78 s temps d'agitation : 1 h) 646 547 491 526 494 pH 7,8 7,9 7,8 7,8 7,8 teneur en solides, % 55,7 55,7 55,7 55,7 55,7 rétention d'eau (*), secondes 37 46 57 51 59 On applique chacun des enduits de couchage préparés selon les expériences 1 à 5, à raison de 12 g/m2, sur un papier brut ayant les propriétés suivantes poids brut 58 g/m2 teneur en cendres 18 0% essai de Cobb 60 g/m2 On effectue l'application dans une installation pilote de couchage, avec coucheuse à lame entraînée à une vitesse de 100 m/mn.On sèche la couche appliquée jusqu'à une humidité résiduelle de 8 % et ensuite, on satine à une pression linéaire de 100 kg/cm avec une passe à la calandre à trois cylindres. Après climatisation à 55 Vo d'humidité relative et 230 C, on essaie les papiers (tableau III). TABLEAU III 1 2 3 4 5 résistance à l'arrachage (*) (**) cm/s 100 100 100 100 90 essai de Cobb(*), g/m2 56 56 55 56 55 essai K4N ), perte de blancheur, %, au bout de 27/30 31/34 30/34 31/33 29/31 30/60 secondes degré de blancheur (*) 79,2 81,2 81,8 81,6 82,2 usure à l'état humide (*), trouble % 40 42 43 40 41 éclat (*) 31 29 32 36 38 (**) huile d'arrachage IGT L, vitesse d'impression augmentant jusqu'à 2 m/s EXEMPLE 2 Avec le même liant que dans l'exemple 1, on prépare les enduits de couchage suivants (quantités en parties en poids) Expérience n 6 7 8 Euroclay K 100 100 100 liant (solides) 9,9 8,8 7,7 polyoxyéthylène (poids moléculaire 20 000) 1,1 2,2 3,3 "Sterocoll D" 0,3 0,3 0,3 "Blancophor P" 1,7 1,7 1,7 Un papier brut couché selon les conditions de l'exemple 1 présente les propriétés suivantes TABLEAU IV 6 @ 7 8 résistance à l'arrachage (*) (**) cm/s 25 25 25 essai de Cobb (*), g/m2 53 56 54 essai K+N * , perte de blancheur, %, au bout de 25/29 29/32 29/33 30/60 secondes degré de blancheur (r) 85,0 86,6 86,9 usure à 11 état humide (*), trouble % 34 39 50 éclat (*) 32 38 39 (**) huile d'arrachage IGT X, vitesse d'impression augmentant jusqutà 1 m/s. EXEMPLE 3 Avec le liant de l'exemple 1, on prépare les enduits de couchage ci-après (quantités en parties en poids) Expérience n 9 A (*) kaolin SPS 100 100 liant 11 11 caséine - 3,3 polyoxyéthylène (poids moléculaire 20 000) 3,3 - "Sterocoll D" 0,3 0,3 "Blancophor Pt, 1,7 1,7 NaOH 0,125 0,125 "Calgon" 0,2 0,2 polysel 0,15 0,15 (*) expérience comparative Ces enduits ont les propriétés suivantes TABLEAU V 9 A teneur en solides, % 55 55 pH 8,2 9,3 rétention d'eau (*), secondes 57 55 viscosité, mPas à D = 78 temps d'agitation 1 h 948 4152 Un papier brut couché dans les conditions de l'exemple 1 présente les propriétés suivantes TABLEAU VI 9 A résistance à l'arrachage (*) (**) cm/s 25 25 essai K*N ( ), perte de blancheur %, au bout de 38,5 39,1 120 secondes degré de blancheur (x) 80,8 80,6 usure a l'etat humide (*), trouble % 56 55 éclat (*) 67 66 (**) huile d'arrachage IGT N, vitesse d'impression augmentant jusqu'à 0,5 m/s. (*) on applique les méthodes d'essai suivantes Résistance à l'arrachage : détermination selon norme Tappi T 499 avec l'appareil IGG, type AC 2 et une tension d'impression de 35 kg/cm2. Essai K+N : Détermination de 11 absorption d'encre de papiers couchés selon la méthode d'essai courant Tappi RC 19. Appareil de mesure : voir degré de blancheur. Degré de blancheur : on effectue la mesure avec un photomètre photo-électrique à luminance "Elrepho" (filtre R 457) de la firme Carl Zeiss. Usure à l'état humide : "Wochenblatt für Papierfabrik." 15, 618 (1971). Durée d'essai : 60 secondes. Eclat : On effectue la détermination à l'aide d'un goniophotomitre GP 2 (angle de réflexion 450) de la firme Carl Zeiss. Les éprouvettes ont une surface de mesure de 15 x 3 cm. On détermine une valeur mesurée en tant que moyenne de 6 mesures. Diaphragme 0,5. Capacité de rétention d'eau : on mesure le temps de pénétration de l'enduit de couchage à travers un papier normal (papier spécial de la firme Schleicher et Schüll lavé à l'acide), à l'aide de deux électrodes. Augmentation de l'intensité jusqu'à 1 mA. Essai de Cobb : on mesure l'absorption d'eau d'un échantillon de papier de 100 cm2 avec une durée d'essai de 60 secondes. REVENDICATIONS 1. Enduit de couchage pour l'amélioration de la surface du papier, contenant un liant synthétique, des pigments, des azurants optiques et d'autres adjuvants usuels en dispersion aqueuse et caractérisé par le fait qu'il contient des polyoxyéthylènes d'un poids moléculaire de 6000 à 50 000 à raison de 2 à 30 % du poids total de polyoxyéthylène et de solides du liant. 2. Enduit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les poîyoxyéthylènes introduits ont un poids moléculaire de 15 000 à 20 000. 3. Enduit selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il contient des polyoxyéthylènes à raison de 5 à 20 % du poids total de polyoxyéthylène et de solides du liant.