Brevet FR2496116A1 — publié le 19820618

i Procédé de fabrication d'un adhésif et produit obtenu. La présente invention concerne la fabrication d'un adhésif pour papier. Elle concerne plus particulièrement un adhésif en émulsion aqueuse convenant pour lier des papiers pour carton ondulé. L'adhérence initiale est une des performances im- portantes exigées des adhésifs pour le papier. Elle est es- timée par le temps nécessaire pour que deux morceaux de pa- pier placés l'un sur l'autre se lient l'un à l'autre complè- tement (la rupture se produit aux surfaces liées). Si ce temps est court, on dit que l'adhésif a une bonne adhérence initiale, et il est considéré comme ayant des performances élevées. Lorsqu'on applique sur du papier une émulsion a- queuse d'adhésif, et qu'on place deux morceaux de papier l'un sur l'autre, l'eau de l'émulsion s'infiltre dans le papier et s'évapore, ce qui a pour résultat que l'adhésif voit sa vis- cosité augmenter rapidement et présente un pouvoir collant élevé, et finalement l'adhérence est réalisée après séchage complet. Le temps d'adhérence initiale est ainsi défini comme le temps s'écoulant depuis l'application d'un adhésif jus- qu'au stade o la rupture se produit dans la matière (le pa- pier se rompt) lorsqu'on essaie de séparer deux morceaux de papier liés entre eux. Jusqu'à présent, on s'est efforcé d'améliorer l'a- dhérence initiale pour augmenter la vitesse de collage ou de doublage du papier. L'exigence récente d'une production à grande vitesse est telle que le collage doit être réalisé en 5 à 10 secondes. D'autre part, un adhésif exige de 10 à 15 secondes pour perdre de l'eau (par évaporation et absorption par le papier) et devenir suffisamment collant pour que la rupture se produise dans la matière. Les adhésifs classiques ayant une adhérence initiale lente ne satisfont donc pas à l'exigence d'une vitesse de production élevée. Cependant, l'a- mélioration de l'adhérence initiale a atteint son maximum et il serait très difficile de l'améliorer encore. Pour satisfaire à ces exigences, la Demanderesse a effectué une série de recherches qui ont conduit à trouver que le problème pouvait être résolu en utilisant un adhésif spécial à l'acétate de polyvinyle. La présente invention est basée sur ces découvertes. Conformément au procédé de l'invention, on utilise comme dispersant, dans la polymérisation en émulsion classique de l'acétate de vinyle, un alcool po- lyvinylique ayant un degré de polymérisation moyen d'environ à 800. Appliqué au substrat à coller, l'adhésif à l'acé- tate de polyvinyle ainsi préparé atteint en peu de temps un degré de force de liaison tel que l'adhésif résiste à la for- ce résiliente du papier pour carton ondulé,-bien que l'adhé- sif n'ait pas encore durci complètement -(dans ce qui suit, l'adhérence en cours de séchage, avant séchage complet, est désignée par "pouvoir collant à l'état humide"). Dans la polymérisation en émulsion de l'acétate de vinyle, on utilise comme dispersant un alcool polyvinylique ayant un degré de polymérisation moyen de 1500 à 1700. La figure unique du dessin annexé montre la relation entre le degré de polymérisation et le pouvoir à l'état collant humi- de. Il est à noter que plus le degré de polymérisation est bas, plus le pouvoir collant à l'état humide est élevé. Mais un degré de polymérisation inférieur à 200 n'est pas préféra- ble, car la force de liaison de l'adhésif obtenu diminue. L'alcool pelyvinylique utilisé dans le procédé de l'invention n'est pas limité au produit complètement saponifié. Il est possible d'utiliser un alcool polyvinylique dit "partielle- ment saponifié" ayant un degré de saponification supérieur a 80%. Cet alcool polyvinylique doit de préférence 8tre utilisé à raison de 5 à 20 parties en poids pour 100 parties en poids de monomères. Si la proportion est inférieure à 5 parties en poids, lteffet dispersant n'est pas satisfaisant. Si elle est supérieure à 20 parties en poids, l'amélioration du pouvoir collant à l'état humide n'est plus obtenue. L'al- cool polyvinylique doit donc être utilisé dans une proportion de 5 à 15 parties en poids, de préférence de 5 à 10 parties en poids, suivant l'effet dispersant exigé. L'alcool polyvinylique utilisé dans le procédé de l'invention n'est pas différent de l'alcool polyvinylique classique, et il peut être utilisé pour la polymérisation en émulsion de l'acétate de polyvinyle comme monomère principal, sans modification spéciale du procédé de polymérisation, des conditions de polymérisation et des additifs. Pour l'utilisation, l'alcool polyvinylique sous forme de solution aqueuse peut être ajouté progressivement ou en une seule fois au système pendant la polymérisation. L'addition après polymérisation n'a aucun effet en ce qui concerne le but de l'invention. Dans la pratique du procédé de l'invention, la con- centration de la résine d'acétate de polyvinyle dans l'émul- sion n'est pas particulièrement limitée; mais elle doit être de 50 % en poids et plus, de préférence de 53 % en poids et plus, lorsque de hautes performances sont exigées. L'adhésif de l'invention peut être additionné d'un agent de transfert de chaînes, d'un agent tensio-actif, d'un plastifiant et d'un solvant qui sont couramment ajoutés pendant ou après la po- lymérisation, mais ils doivent être réduits au minimum pour conserver le pouvoir collant à l'état humide maximal. L'acé- tate de vinyle monomère peut être copolymérisé avec une fai- ble quantité d'un ester vinylique d'acide aliphatique, d' acry.late de vinyle, d'acide acrylique, d'ester acryli- que, d'éthylène ou de propylène. Comme il a été indiqué ci-dessus, il est possible d'augmenter la productivité de la fabrication du carton ondu- lé en utilisant l'adhésif préparé conformément au procédé de l'invention. L'adhésif de l'invention peut être appliqué sur du papier ainsi que sur une couverture de carton ondulé pour obtenir le même effet. Il va sans dire que l'adhésif de l'in- vention peut être utilisé pour le contre-collage du papier avec une feuille d'aluminium, qui est réalisé avec l'émulsion d'acétate de vinyle classique. Il est particulièrement utile dans des domaines d'application dans lesquels le collage est effectué alors que le substrat à coller est maintenu plié, lorsque celui-ci (comme dans le cas du bois fin) gonfle par absorption d'eau, ou lorsqu'un pouvoir, à l'état collant humide est particulièrement nécessaire. La Fig.unique du dessin annexé est un graphique montrant la relation entre le degré de polymérisation de l'al- cool polyvinylique et la force de liaison (d'adhérence). Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de l'invention. Exemple 1 On prépare à 75 OC une émulsion contenant 55 %o de résine et ayant une viscosité de 5 Pa.s (5 000 cps) en uti- lisant la formule suivante: acétate de vinyle 44,5 parties en poids alcool polyvinylique* 3,8 agent tensio-actif** 0,36 phtalate de dibutyle 6,7 eau 44,54 KPS (persulfate de potassium) 0,1 *degré de polymérisation moyen: 500 degré de saponification 88 S **"onion NS-3060" fabriqué par Nippon Oils and Fats Co., Ltd. L'acétate de vinyle est ajouté progressivement sur une durée de 3 heures au cours du processus de polymérisation. On applique l'émulsion obtenue à raison de 220g/m2 sur des couvertures Kraft non hydrofuges en utilisant une coucheuse à barre N050. Le pouvoir collant à l'état humide est mesuré au moyen d'un appareil de mesure de pouvoir col- lant, modèle PICMA, fabriqué par Toyo Seiki, dans les condi- tions suivantes: - force de compression 500 g/6,5 cm temps ouvert: 7 secondes vitesse de traction 40 mm/min Les résultats sont donnés dans le tableau 1. Exemple comparatif 1 On répète l'exemple 1, excepté que l'alcool poly- vinylique est remplacé par un produit ayant un degré de po- lymérisation de 1500 et un degré de saponification de 88 %. L'émulsion obtenue a une viscosité de 25 Pa.s. Les résultats sont donnés dans le tableau 1. Exemple 2 On prépare une émulsion contenant 55,2 % de résine et ayant une viscosité de 3 Pa.s de la même manière que dans l'exemple 1, excepté que l'on utilise un alcool polyvinylique ayant un degré de polymérisation moyen de 200 et un degré de saponification de 88 % à raison de 4,0 parties en poids. On examine l'émulsion obtenue de la même manière qu'à l'exemple 1. Les résultats sont donnés dans le tableau 1. Exemple 3 On prépare et essaye une émulsion contenant 54,2 de résine et ayant une viscosité de 5,5 Pa.s de la même ma- nière que dans l'exemple 1, excepté qu'on utilise un alcool polyvinylique ayant un degré de polymérisation moyen de 800 et un degré de saponification de 88 % à raison de 3,0 parties en poids. Le tableau 1 donne les résultats obtenus. TABLEAU 1 Temps après Exemple 1 Exemple Exemple 2 Exemple 3 application comparatif 1 sec 440 g 210 g 550 g 320 g 520 300 630 400 710 530 820 610 Temps néces- saire pour obtenir une rupture à % dans le papier 26 sec 28 sec 24 sec 27 sec R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé de fabrication d'un adhésif, caractéri- sé en ce qu'on polymérise en émulsion de l'acétate de vinyle en présence d'un alcool polyvinylique ayant un degré de poly- mérisation moyen de 200 à 800 conmme dispersant. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on copolymérise l'acétate de vinyle avec un autre monomère. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractéri- sé en ce que cet autre monomère est un ester vinylique d'acide aliphatique, l'acide acrylique, un ester acrylique, l'éthylène ou le propylène. 4 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'on utilise l'alcool polyvinylique à raison de 5 à 20 parties en poids pour 100 parties en poids du mo- nomère total. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'alcool polyvinylique a un degré de saponification non inférieur à 80 %. 6 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre de façon à obtenir une teneur en résine d'acétate de vinyle non inférieure à 50 % en poids dans l'émulsion obtenue. 7 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'on prépare d'abord une solution aqueuse d'al- cool polyvinylique et on ajoute le monomère progressivement à la solution. 8 - Emulsion d'adhésif telle que fabriquée par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 & 7.