Brevet FR2327361A1 — publié le 19770506

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un papier renforcé. Elle vise également le matériau ainsi obtenu. Dans l'industrie de l'emballage, il est courant d'utiliser un matériau lamifié comprenant une couche de papier et des couches d'autres matériaux tels que matière plastique, feuille de métal ou analogues, combinées à la couche de papier, qui confèrent au matériau lamifié certaines caractéristiques d'imperméabilité aux liquides, aux gaz, de résistance aux graisses, de soudabilité etc.. Ces matériaux de lamifiage reniorcent également la couche de papier pour lui donner une meilleure résistance à l'arrachement. Dans certains cas, l'imperméabilité aux liquides, la soudabilité ou autres caractéristique6aiogues ne sont pas indispensables au matériau, qui doit seulement présenter une bonne résistance méCanique i l'arrachement, par exemple lorsque le matériau à base de papier doit être utilisé pour fabriquer des sacs non réutilisables ou des emballages destinés à supporter une pression des matériaux qu'ils contiennent, etc.. Dane de tels cas, il n'est pas nécessaire de munir la couche de papier d d'un renfort continu tel qu'une pellicule de matière plastique qui, par ailleurs, n liore généralement pas beaucoup la résistance à l'arrachement.On peut au contraire renforcer le papier au moyen de fils ou filaments d'un matériau qui d'une part ait un faible coefficient d'allongement et qui, d'autre part, ait une grande résistance à la rupture. Un matériau à base de papier ainsi renforcé a également été fabriqué par application de fils, après fabrication du papier, sur le papier au moyen de colle ou autres adhésifs. Toutefois, on stestaperçu qu'un papier renforcé de cette manière devient rigide et qu'il tend à se plisser lorsque la couche de colle s'effrite. La face renforcée du papier prend ainsi un aspect irrégulier et inesthétique. Le procédé selon l'invention évite ces inconvénients. I1 consiste à combiner le matériau de renfort constitué par des fils avec la pâte à papier sur la toile de la machine à papier, et à faire progresser les fils fournis en continu avec le papier dans la machine à papier de façon qu'ils soient noyés dans le papier et combinés avec lui avec une bonne adhésion mécanique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés, qui représentent, à titre d'esazpl2s non limItatifs, deux modes de réalisation de l'invention. La fig. la représente une feuille de papier pourvue d'un renfort de fils parallèles en fibre de verre. La fig. lb représente une feuille de papier renforcée de fibres de verre, dont les fils sont disposés en spires. La fig. lc est une vue en coupe d'une feuille de papier renforcée suivant 1'invention. La fig. 2 représente schématiquement une partie d'une machine à papier comprenant la toile sur laquelle est déversée la pâte à papier. Sur la figure 2, on a représenté une partie d'une machine à papier qui comprend une cuve à pâte 1 contenant la pâte à papier qui sort par un orifice de sortie 2 sur un tamis 3, constituée par une bande sans fin en toile métallique ou grillage pour laisser passer l'eau. A la sortie 2 de la cuve à patte 1, des fils de renfort 4 sont déroulés à partir de rouleaux d'alimentation 5 et sont introduits dans la cette. fle tamis 3 est supporté par des rouleaux 10 et au niveau de la sortie 2 de la cuve 1, il passe sur un rouleau de tête 7. Le papier est fabriqué de façon classique ; la ptte à papier contenue dans la cuve 1 est répartie sur le tamis 3 par l'orifice de sortie 2, des guides latéraux 6 empêchant la pâte très humide de déborder de chaque c8té du tamis. En meme temps que la pâte, plusieurs fils de renfort 4 sont déroulés du rouleau 5 et sont déposés sur le tamis en synchronisme avec celui-ci, de façon à éviter un déplacement mutuel des fils et de la pâte lorsque les fils sont noyés dans la pte,le tamis 3 se déplace en continu et la pâte étalée sur le tamis perd la majeure partie de l'eau qu'elle contient pendant l'avancement du tamis, l'eau s'égouttant à travers les mailles du tamis.Dans la partie aval du tamis sont disposées des caisses aspirantes 8 qui réduisent encore la teneur en eau de la pâte. Au niveau d'un rouleau coucheur 9, autour duquel se déplace le tamis, la pâte à papier est devenue une couche compacte et cohérente qui peut être transférée aux postes de séchage, de calandrage et autres de la machine à papier. Pendant tout le processus de fabrication du papier, les fils de renfort 4 sont noyés dans le papier et, si, par exemple, ils sont enrobés d'une matière thermoplastique, ils adhèrent très facilement aux fibres adjacentes du fait que leur revttement thermoplastique tond lorsque le papier passe sur les cylindres chauds de séchage. On peut également traiter la surface des fils en fibre de verre avec un agent tensio-actif bipolaire, par exemple avec un chlorosilane, un chlorosiloxane ou des complexes métalliques organiques , tels que les volanes. Un autre moyen utilisable pour améliorer l'adhésion des fils de verre au matériau fibreux peut consister à appliquer des oxydes métalliques sur la fibre de verre par exemple par vaporisation. Pour favoriser encore l'adhésion entre la pâte à papier et les fils de renfort, on peut ajouter à la pâte à papier une certaine quantité de matière plastique, par exemple du type des mélanges de matière plastique et de cires vendus sous la dénomination commerciale de "Rot Meut", et qui sont caractérisés par un point de fusion relativement bas et une bonne adhésivité. Comme indiqué ci-dessus, il est primordial qu'une très bonne adhésion lie le matériaux fibreux et les fils de renfort, car l'effet de renforcement mécanique des fils n'est obtenu que s'ils sont bien ancrés dans le matériau fibreux. Les fils de renfort peuvent titre appliqués comme représenté sur la figure la, parallèlement les uns aux autres et répartis ré gulièrement sur la largeur de la bande de papier, mais pour améliorer la résistance à l'arrachement du papier dans le sens longitudinal, on peut également appliquer les fils de renfort suivant des spires ou selon un tracé en forme de vague (fig. lb) de façon qu' ils se recouvrent partiellement et forment une structure réti oculaire. la figure lc illustre la façon dont les fils sont noyés dans la structure fibreuse du papier et non appliqués superficiellement dans le papier. Le dépôt des fils suivant le tracé de la figure la ne présente aucune difficulté, car les fils 4 peuvent être déroulés en continu de leurs rouleaux 5- et accompagner le déplacement du tamis. On peut éventuellement imprimer au tamis un mouvement latéral de manière à secouer la couche de pate étalée uniformément et dans ce cas, les fils 4 se déposent automatiquement sous la forme d'ondulations ou en vagues. On peut également imprimer aux rouleaux d'alimentation 5 ou à des guide-fils spéciaux non représentés un mouvement latéral périodique, le mouvement des différents guidefils pouvant entre modifié individuellement ou par groupes en vue d'obtenir le tracé en vague représenté schématiquement sur la figure lb . Il est important que les fils de renfort soient fournis de façon telle qu'une fois déposés dans la pâte il ne se produise pas de mouvement relatif entre les fibres de la pate et les fils. I1 est également possible de disposer les fils de renfort suivant un quadrillage. A cet effet, on applique d'abord un certain nombre de fils parallèles dans le sens d'avancement de la toile comme indiqué plus haut , en même temps que des fils de renfort transversal sont déroulés d'un deuxième rouleau disposé au-dessus du tamis et sont déposés transversalement sur le tamis, après quoi ils sont coupés et le cycle opératoire se répète sur la partie suivante du tamis qui n'a pas encore reçu de fils transversaux.Le dépôt des fils de renfort transversal peut être effectué de nombreusee.façons diiférentes. On peut envisager par exemple que pendant l'opération de dépôt, le rouleau d'ait mentation en fils suive le déplacement du tamis, de façon qu'après avoir achevé un dépôt de fils, il revienne à sa position initiale pour répéter l'opération sur une autre partie du tamis du lieu de fils, on peut également utiliser un filet, fabriqué au préalable, par exemple en fibres de verre, ce filet pouvant ttre déroulé en continu d'un rouleau d'alimentation et déposé sur le tamis.L'avantage d'un tel procédé réside dans le fait que le matériau de renfort est réparti uniformément sur le tamis et que les fils de renfort, du fait de leur liaison aux noeuds du filet forment une plus grande surface d'ancrage puisqu'ils sont reliés entre eux par le filet. L'inuonvénient de ce procédé est que le prix de revient d'un filet de renfort préfabriqué est plus élevé que le prix de revient correspondant de fils de renfort séparés. Conne fils de renfort appropriés, on peut citer les fils en fibre de verre, soit sous forme homogène, soit sous forme de fils filés à partir d'un grand nombre de filaments plus minces. Ces fils en fibre de verre sont relativement bon marché, ils ont un faible coefficient d'allongement et ils sont mécaniquement très robustes, La section des fils peut varier bien entendu avec l'épaisseur du papier, mais cette section est généralement comprise entre 0,01 mm et 0,5 mm, alors que la distance relative entre les fils peut varier d'un cas à l'autre, en fonction de l'application envisagée et de la robustesse désirée du matériau. 1l peut dtre également avantageux d'aplatir chaque fil de fibre de verre de manière à obtenir un fil présentant une largeur supérieure à son épaisseur.Outre les fils en fibre de verre on peut utiliser des fils en polyéthylène ou en polypropylène. Toutefois, il est nécessaire d'orienter ces fils dans le sens longitudinal pour réduire leur coefficient d'allongement. On peut également employer un filet préfabriqué en natière plastique. Le papier renforcé fabriqué suivant l'invention peut être utilisé avantageusement pour fabriquer des sacs et emballages pour articles lourds, qui sont généralement soumis à de grands efforts mécaniques i nécessaire, on peut éventuellement, en plus du renfort précité, imprégner le papier de façon à le rendre résistant à l'humidité. Le matériau suivant l'invention est bon marché à fabriquer et répond à des impératifs de robustesse et d'esthétique élevés. Les fils de verre, ou le filet de fils de verre, peuvent outre déroulés de rouleaux contenant une quantité relativement grande de fibres de verre. L'inconvénient, lorsqu'on utilise des rou leaux de fils de verre est qu'-il faut surveiller ces rouleaux et si nécessaire les remplacer ou les rabouter. Un procédé meilleur marché, qui peut s'appliquer au moins pour les fabrications en grande série, consiste à fabriquer des fils de verre en continu, à partir de verre fondu disposé au-dessus du tamis et duquel sont extrudés de minces fils de verre par des buses disposées à cet effet. Pour la fabrication de papier "Duples" qui est constitué par deux ou plusieurs couches de matériau fibreux de qualités différentes, on peut insérer les fils de verre de renfort entre les couches qui constituent le papier Duplex. Pion entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisa$ées, et sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de l'invention. - REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la fabrication de papier renforcé, caractérisé en ce qu'il consiste à combiner le matériau de renfort constitué par des fils avec la p & e à papier sur le tamis d'une machine à papier, et à faire accompagner la patte à papier dans la machine à papier par les fils fournis en continu afin de les noyer dans le papier et les combiner avec lui, avec une bonne adhésion mécanique. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de renfort est constitué par de minces fils en fibre de verre parallèles entre eux qui sont régulièrement-réparti# sur toute la largeur du tamis. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant leur dépôt sur le tamis, les fils sont déplacés latéralement de sorte qu'ils forment un tracé ondulé à la manière de vagues sur le tamis et dans le matériau terminé. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les fils sont appliqués au moyen de dispositifs qui sont agencés transversalement au-dessus du tamis. 5.- Procédé suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les mêmes dispositifs d'application , ou an groupe de tels dispositifs, sont animés de mouvements de translation transversaux décalés entre eux de manière à produire un croisement des fils suivant un tracé réticulaire. 6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de renfort et/ou la patte à papier reçoivent un adhésif ou un agent favorisant l'adhésion pour établir une bonne adhésion entre le papier et les fils de renfort. 7.- Papier renforcé fabriqué suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de fibres du papier comporte des fils de renfort qui s'étendent dans le sens longitudinal du papier et sont fixées aux fibres adjacentes du papier avec une bonne force d'adhésion. 8.- Papier suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les fils de renfort sont en fibre de verre. 9.- Papier suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chaque fil de fibre de verre est filé à partir d'un grand nombre de filaments plus flans. 10.- Papier suivant la revendication 7, caractérisé en ce que chaque fil a une section comprise entre 0,01 mm et O,5mm. ll.- Papier suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les fils de renfort sont en matière plastique ayant subi une orientation moléculaire. 12.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de verre avant d'8tre combinés au matériau fibreux, sont pourvus d'un revetement de surface favorisant l'adhésion entre le verre et les fibres, ledit revêtement étant un composé de chlorosilane, de chlorosiloxane, des complexes métalliques organiques du type volanes, ou un oxyde métallique appliqué par vaporisation. 13.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de renfort, avant d'être combinés à la ptte à papier, sont fixés ou noués ensemble, en un filet à mailles sensiblement régulières, 14.- Papier renforcé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les fils noyés dans le papier sont reliés entre eux pour former un filet, les fils étant reliés ensemble avec uee bonne adhésion aux noeuds du filet. 15.- Papier suivant la revendication 9, caractérisé en ce que chaque fil de fibre de verre est aplati pour que sa largeur soit plus grande que son épaisseur.