Brevet FR2410085A1 — publié le 19790622

L'invention concerne une couverture de résistance élevée pour la préparation de carton ondulé, permettant une utilisation du bois de départ nettement meilleure que jusqu'd présent. Le carton ondulé consiste habituellement en un ruban de papier ondulé, dénommé cannelure, auquel on a collé sur une ou sur les deux faces un papier de couverture, également dénommé doublure, qui fixe la cannelure dans sa forme. La doublure habituelle consiste totalement en pAte ou sulfate ou patte kraft non blanchie.Mais le procédé de préparation de la patte kraft ne permet d'utiliser que la moitié environ de la pate de bois initiale, l'autre moitié étant dissoute dans la lessive de cuisson et étant donc perdue pour la préparation de la doublure. I1 y a donc une perte économique importante, puisque le bois servant de matière première a de nombreuses utilisations et que l'on a des difficultés croissantes à couvrir les besoins en bois, en particulier poule bois de conifère à longues fibres très demand0. On a donc fait de nombreuses recherches pour limiter le besoin en patte kraft pour les papiers de couverture et ainsi enfin le besoin en bois. On a pu tout d'abord remplacer avec succès les doublures base de pâte kraft par des doublures à base de vieux papiers, dites doublures d'essai, seulement pour les cartons ondulés auxquels on n'impose que des conditions de qualité faibles ou moyennes. La limitation de qualité de la doublure d'essai résulte d'sabord de sa résistance limitée, par exemple la résistance à l'éclatement, qui est limitée par l'usage répété de la fibre et l'endommagement irréversible qui en résulte. Une autre limitation de la doublure d'essai tient à la pureté moindre, attribuable à des impuretés les plus diverses dans les vieux papiers, qui ne peuvent autre éliminées que partiellement.Mais, du fait de la pureté plus faible, on ne peut pas satisfaire les besoins esthétiques de l'utilisateur final, en particulier dans les emballages visibles du commerce de détail. Pour ces applications, on utilise comme précédemment des doublures de pâte kraft. On obtient ici une certaine amélioration dans l'utilisation du bois de matiere première du fait que de meilleures conditions de lessivage permettent d'élever le rendement antérieur de la pite kraft de 50% à 55-58%. On a en outre essayé d'abaisser la consommation en pate kraft pour les doublures, en utilisant une doublure à plusieurs couches, à l'extérieur en pâ te kraft et à 1' in térie u r en pSte de vieux papiers, avec un total de 20 à 30% en vieux papiers. On a bien pu ainsi satisfaire les exigences de pureté, mais on a dû accepter les pertes de résistance dues à l'utilisation des vieux papiers. On a découvert très récemment un procédé de dilution de la patte kraft par une pâte thermomécanique modifiée ou une patte chimico-thermomécanique (CTMP), voir Svensk Papperstidning 11 1976 p 343-347. Les abréviations NTMP et CTMP désignent le même procédé de préparation de la pate dans lequel on place avant le procédé thermomécanique connu une étape de traitement chimique en conditionsdouces Les'rendements dans le procédé CTMP sont supérieurs à 92%. D'après la publication ci-dessus, p 347, on peut remplacer jusqu'à 50Z de la pâte kraft par de la pâte CTMP.Un inconvénient particulier du procédé CTMP est toutefois la consommation d'énergie incomparablement élevée qui est nécessaire dans le défibrage mécanique de la pate et conduit à un prix de revient fortement accru, outre que cette consommation élevée d'énergie est indésirable au sens des économies d'énergie. La demanderesse a découvert de façon surprenante selon l'invention que l'on peut préparer une doublure (papier de couverture) pour la préparation de papier ondulé de qualité plus élevée en économisant les réserves de bois et d'énergie,si l'on utilise une pite chimico-mécaniquç (CMP) de bois de conifère d'un rendement de 70 à 90%. Dans le procédé CMP, en comparaison avec le procédé CTMP, l'étape de lessivage chimique est plus intensive, il n'y a pas de chauffage (étuvage) juste avant le défibrage et/ou le broyage et les rendements sont un peu plus faibles. Un avantage particulier par rapport au procédé CTHP consiste en ce que la consommation globale d'énergie est à peu pres moitié dans le procédé CMP. L'invention a donc pour objet un papier de couverture de haute résistance pour la préparation de carton ondulé, consistant en au moins deux couches dont l'une au moins consiste en demi-pate de vieux papiers, ledit procédé étant caractérisé en ce que la ou les autres couches consistent en pate chimiomécanique de bois de conifère d'un rendement de 70 à 90%, que l'on soumet au défibrage et/ou au broyage à une densité de pgte de 20 à 40%. Selon l'invention, la pate chimioo-mécardque (CMP) est préparée à partir de bois de conifère. Le rendement est en général d'environ 70 à 909., de préférence de 78 à 87X, par exemple d'environ 83 ou 84%. De préférence, on prépare la pate CMP par une cuisson sous pression avec une solution de suite alcalin, amoniacal et/ou alcalino-terreux, ayant un pH de 5,5 à 10, de préférence de 6,0 à 6,5. On fait suivre enfin d'un défibrage et/ou broyage à une densité de pdte de 20 à 40% de préférence de 23 à 26%. La demi-pSte de vieux papiers est de préférence une demi-p te de vieux papiers de haute qualité par exemple de vieux papiers kraft, ou une demi-pAte de vieux papiers de haute qualité obtenue par fractionnement. L'utilisation de demi-pâtes de vieux papiers dans au moins une couche de couvertures ou doublures multicouches est connue. Mais, contrairement à la solution connue, on peut selon l'invention abaisser considérablement la proportion de patte kraft et/ou de vieux papiers kraft, ou bien y renoncer aussi complètement, si l'on utilise dans le papier de couverture une couche de pâte chimicmécanique au lieu de la pâte kraft. La préparation de pâtes chimico-mécaniques (également appelées semi-meulées) à partir de bois de conifère est connue. On a décrit dans Wochenblatt fur Papierfabrikation 21 (1975) p 802 un procédé selon lequel on soumet du bois de conifère à une cuisson avec une solution de bisulfite de sodium à un pH de 6 à un rendement de 80 à 90%, après quoi on effectue un défibrage mécanique. On sait en outre par d'autres sources que le défibrage mentionné a lieu à une densité de patte de 15 à 17% jusqu'à un degré de broyage de 170 Schopper-Riegler et que le broyage ultérieur s'effectue jusqu'au degré de broyage nécessaire pour le traitement dans le domaine de la pâte diluée à une densité de pâte de 4 à 6%. Les pattes chimico-mécaniques obtenues par ce procédé sont utilisées dans la préparation du papier journal.Les pâtes chimico-mécaniques prépares par le procédé décrit ne sont pas appropriées selon l'invention et m8me lorsqu'on effectue un défibrage à une densité de patte de 35% avant le défibrage effectué à une densité de pâte de 15 à 17%. Il faut plutAt,selon l'invention, un défibrage et/ou un broyage à une densité de pâte élevée, à savoir 20 à 40%, de préférence environ 23 à 26Z. Sans ce défibrage ou broyage à consistance élevée, on ne peut pas obtenir de papiers de couverture ayant de bonnes propriétés, en particulier une bonne résistance à l'éclatement. En outre, pour la préparation de la pate chimico-mécanique utilisée selon llinvention, on effectue en général la cuisson sous pression à un rendement un peu plus faible (70 à 90%, contre 80 à 90%), avec formation de pâtes de couleur plus claire. Bien entendu, on peut faire préceder le défibrage et/ou le broyage d'un préchauffage connu, Selon un mode de mise en oeuvre particulier, ce préchauffage a lieu à des températures de 80 à 135aC de préférence de 100 à 110 C. La pâte chimico-mécanique utilisée selon l'invention peut être utilisée incolore ou colorée, non blanchie ou blanchie. On connait selon la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne DT-OS 2 651 801 un procédé pour la préparation de pate à haut rendement, dans lequel le défibrage s'effectue à une densité de patte élevée, à savoir de 20 à 40%. Néanmoins, les rendements sont alors nettement plus élevés, de préférence de 90 à 94%, et les produits obtenus sont des pâtes fortement absorbantes, utilisables pour la préparation de bobine, de matière pour rubans, etc. Selon l'invention, la demi-pSte de vieux papiers est une demi plate de vieux papiers de haute qualité, par exemple de vieux papiers kraft, ou une demi-pSte de vieux papiers de haute qualité obtenue par fractionnement de vieux papiers. Selon un mode de mise en oeuvre préféré selon l'invention, on utilise une demi-pâte de vieux papiers obtenue par fractionnement de vieux papiers du commerce, enrichie en fibres longues. Selon un autre mode de mise en oeuvre apprécié, on soumet la demi-p8te obtenue à partir de vieux papiers à une purification particuliere pour l'élimination des impuretés contenues dans les vieux papiers. Le fractionnement des fibres des vieux papiers est connu. Un dispositif approprié a été décrit par T.A. Meersman la session du TAPPI de 1976 Los Angeles. Comme on l'a décrit precedemment, on utilise dans un mode de mise en oeuvre préféré pour la préparation du papier de couverture des vieux papiers de haute qualité tels que des vieux papiers kraft. Dans l'utilisation de vieux papiers de type commercial; selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, on enrichit la demi-p te par fractionnement avec des fibres longues.Mais, pour pouvoir utiliser aussi des vieux papiers de type commercial à teneur élevée en impuretés, tels que des déchets de papiers de magasin, on effectue le fractionnement des fibres pour augmenter la pureté avec un classage préalable dans un domaine de densité de patte épaisse de 3 5X, combinée avec une dispersion haute consistance pour la dégradation du bitume résiduel. On peut cependant obtenir aussi une préparation avantageuse des vieux papiers selon l'invention par combinaison du fractionnement des fibres avec d'autres procédés connus de purification, par exemple classage de la matière mince, dispersion à chaud etc. Les papiers de couverture ou doublures selon l'invention contiennent la pâte chimico-mécanique de préférence en quantité de 35 à 65% en poids,en particulier de 45 à 55% en poids, par rapport au papier de couverture fini. Les papiers de couverture ou doublures selon l'invention possèdent des propriétés remarquables; dans la préparation industrielle pour des poids surfaciques de 150 g/m2 , on obtient une pression relative d'dolate- ment (selon Mullen) d'au moins 400 kPa, une valeur RCT d'au moins 160 N et un travail de déchirure,mesuré au déchiromètre Elmendorf, d'au moins 150 g. cm. Ces papiers de couverture se distinguent en outre par une propreté élevée de leur surface, une grande souplesse et la meilleure aptitude au façonnage. L'invention est décrite plus en détail ci-après en référence aux figures du dessin annexé et représente des vues en coupe de papiers de couverture ou doublures selon l'invention. Dans la figure 1, le papier de couverture selon l'invention consiste en une couche 1 en pate chimico-mécanlque et une autre couche 2 en demi-pâte de vieux papiers. Les couches 1 et 2 ont à peu près la meme épaisseur. Dans la figure 2, le papier de couverture consiste en une couche moyenne 11 en demi-p te de vieux papiers et deux couches extérieures 12 et 13 en patte chimicmécanique. Les couches 12 et 13 ont chacune à peu près une épaisseur moitié de celle de la couche 11. Le nombre des couches en demi-p te de vieux papiers et en pâte chimico-mkanique n'a pas lui-même un rtle particulier. Outre les modes de mise en oeuvre représentés dans les figures 1 et 2, on peut également imaginer d'autres papiers de couverture qui contiennent plusieurs couches de vieux papiers etlou plusieurs couches de C. Dans les papiers de couverture, les couches de vieux papiers et/ou les couches de CMP peuvent aussi être placées directement les unes à catés des autres. La liaison des couches individuelles des papiers de couverture s'effectue comme il est habituel dans la préparation de papier ou de carton, par couchage a l'état demi-sec. Selon un autre mode de mise en oeuvre apprécié de ltinvention, on soumet de manière connue le papier de couverture fini au traitement par des agents augmentant la résistance. Les suspensions d'amidon, par exemple, sont appropriées à cet effet. L!exempfe suivant illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée. On prépare un papier à partir de trois couches qui consiste pour moitié en une pate chimico-mécanique, préparée par cuisson a peu près neutre sous pression, suivie de défibrage et broyage à consistance élevée. Cette p te chimico-mécadque se trouve sur les deux couches extérieures, qui renferment la couche moyenne à la manière d'un sandwich. La couche moyenne consiste en une demi-p te qui a été obtenue à partir de vieux papiers courants par fractionnement des fibres. Le papier de couverture obtenu possède, après 2 traitement avec une suspension d'amidon a un poids de feuille de 100 g/m une pression relative d'éclatement selon Nulle de 420 - 440 kPa et une valeur RCT de 190 N. Ces valeurs importantes pour des doublures sont au moins égales ou supérieures aux valeurs pour les doublures krafts par exemple aux Etats Unis d'Amérique, pour lesquelles on connait une pression relative d'éclatement selon Mullen de 350-380 kPa et une valeur RCT de 135 185 N. il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustration et que l'homme de l'art peut y apporter diverses modifications et divers changements sans toutefois s'écarter du cadre et de l'esprit de l'invention. REVEND 1 CAT IONS 1. Papier de couverture de résistance élevée pour la préparation de carton ondulé, consistant en au moins deux couches dont une au moins consiste en demi-pate de vieux papiers, ledit papier de couverture étant caractérisé en ce que l'autre ou les autres couches consistent en pâte chimicomécanique de bois de conifère d'un rendement de 70 à 909., qui a été soumise au défibrage ou broyage à une densité de pâte de 20 à 40%. 2. Papier de couverture selon la revendication 1, caractérisé en ce que la demi-pftte de vieux papiers est une demi-pâte de vieux papiers obtenue par fractionnement à partir de vieux papiers du commerce, enrichie en fibres longues.