Brevet FR2516107A1 — publié le 19830513

PAPIERS ET CARTONS, PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION. La présente invention concerne les papiers et cartons comprenant une couche support à base de fibres cellulosiques et au moins une couche de revêtement à base d'un polymère organique. De tels papiers sont connus et désignes generalement sous l'expression papier duplex lorsqu'ils sont formes de deux couches, ce sont par exemple des papiers formés d'une couche support classique à base de fibres cellulosiques et d'une couche de revêtement constituée d'un film extrudé de polyolefine comme le polyfthylene ou le polypropylène. Ces papiers sont utilisés généralement comme papier re- sistant à l'humidité, pour l'emballage de poudres, de liquides, etc.... Pour les fabriquer on forme d'abord le support en fibres cellulosiques à l'aide d'une machine à papier classique, et on porte sur ce support un film de polyoléfine extrudé à chaud. L'opération d'extrusion est une opération techniquement complique et coûteuse. En outre, l'adhésion entre le film de polyéthylène extrudé et la couche cellulosique n'est pas toujours satisfaisante et il peut se produire des phénomènes de décollement entre les couches. L'invention propose un nouveau papier présentant des proprie- tés mécaniques et physiques similaires à celles d'un papier à plusieurs couches comprenant un film de polyoléfine extrudé, mais qui peut être fabrique de façon économique, par la voie classique de la fabrication d'un papier à plusieurs couches de matière cellulosique, à l'aide d'une machine à papier. Conformément à l'invention, le papier ou carton comprend une couche support à base de fibres cellulosiques, et au moins une couche synthétique fondue, pressée, formée à partir d'une composition aqueuse renfermant à raison d'environ 80 à 100 z exprimes en poids des matières solides, des fibres synthétiques à base de produits organiques, tels les polyoléfines, le reste des matières solides étant constitué essentiellement de fibres cellulosiques. Par couche fondue, pressée, on entend une couche dans laquelle les fibres synthetiques ont été fondues et la couche pressée pour former sur la couche support un film homogène ayant des propriétés d'imperméabilité à l'eau. Des concentrations de fibres de polyolffines inférieures à environ 80 % exprimées en poids de matières solides donneraient une couche fondue pressée dont les propriétés d'impermeabilité seraient ge- neralement insuffisantes. Le papier selon l'invention présente généralement une bonne adhésion entre les couches, meilleure que celle pouvant être obtenue entre une couche cellulosique et un film extrudé de polyoléfine. Cependant, une concentration trop importante en fibres de polyoléfines, par exemple supérieure à 95 Z des matières solides peut donner une ad hélion moins bonne entre la couche fondue et la couche support. C'est pourquoi, de préférence, la couche fondue est forme à partir d'une composition renfermant à raison de 85 z à 95 Z exprimés en poids des matières solides, des fibres synthétiques. Une concentration d'environ 90 Z en fibres synthétiques fournit le meilleur compromis pour l'obtention d'une bonne adhésion entre les couches en même temps que de bonnes propriétés d'imperméabilité pour la couche fondue. Le cas échéant, l'adhésion entre les couches et/ou entre les fibres d'une même couche peut etre améliorée en incorporant à la composition aqueuse renfermant les fibres synthétiques, des agents spéciaux, par exemple des résines d'urée et de mélanine, des polyanines complexes, de l'amidon, des sels d'amine d'alkalie, ou les agents primaires d'adhésion connus et utilisés pour améliorer l'adhésion entre la couche cellulosique et un film extrudé de polyoléfine. L'amélioration de l'adhésion entre les couches pouvant se faire sans traitement sup plementaire du support comme c'est le cas pour un papier duplex classique comprenant un film extrudé, constitue un autre avantage de l'invention. tes fibres de polyoléfines utilisées selon l'invention sont par exemple des fibres de polyethylène et/ou des fibres de polypropylène. Ces fibres synthétiques doivent présenter une bonne aptitude å se marier avec les fibres cellulosiques utilisées dans la composition notamment en présentant des caractéristiques dimensionnelles du me ordre de grandeur que les caractéristiques correspondantes des fibres cellulosiques utilisées. Les fibres synthetiques à base de produits organiques utili sées selon l'invention ont une longueur moyenne de l'ordre du millimètre et un diametre de l'ordre de quelques microns. Lorsqu'on utilise des fibres synthétiques de longueurs moyennes, voisines de 0,6 mm, il est préférable d'utiliser des fibres cellulosiques courtes qui présen tent généralement cette même longueur moyenne. Des fibres synthetiques plus longues, d'environ 1 mm et plus, sont de préférence associees avec des fibres cellulosiques longues, dont la longueur moyenne est également de l'ordre du millimètre. Les papiers ou cartons selon l'invention peuvent être formés d'une couche support en fibres cellulosiques à base d'une pâte écrue ou blanchie, ou de vieux papiers ou d'un mélange de ces pâtes, et d'une couche fondue, pressée, à base de la composition comprenant les fibres synthétiques. Ils peuvent aussi présenter trois couches ou plus, par exemple une couche support en fibres cellulosiques, revêtue de chaque côte d'une couche fondue à base de la composition comprenant les fibres synthétiques. Les papiers ou cartons selon l'invention présentent les grammages des papiers duplex classiques. Un papier duplex selon l'invention peut présenter un grammage de 95 g/m, qui se répartit par exemple en 70 g/m2 pour la couche support et en 25 g/m2 pour la couche fondue. Un autre avantage du papier selon l'invention est qu'il pre- sente une meilleure main ou volume spécifique qu'un papier duplex classique. Les papiers selon ltinvention sont utilisés notamment comme papiers d'emballage, par exemple sous forme de sacs. L'invention concerne également un procède pour fabriquer le papier de l'invention. Selon ce procède, on forme la couche support en coulant un jet classique de fibres cellulosiques, à base d'une pate écrue ou blanchie ou de vieux papiers ou d'un mélange de ces pâtes puis sur la couche support formez, on coule un second jet constitue d'une composition aqueuse renfermant à raison d'environ 80 à 100 Z, et de preference de 85 à 95 Z exprimés en poids des matières solides, des fibres synthétiques à base de produits organiques tels les polyoléfines, le reste étant constitue essentiellement de fibres cellulosiques, on chauffe à une temperature suffisante et on presse les couches ensemble pour faire fondre les fibres synthétiques et donner des propriétés d'imperméabilité à la couche synthétique. La coulpe du second jet peut se faire directement sur la couche cellulosique formée, ou on peut la faire sur une toile annexe qui l'apporte sur la première couche, comme dans le cas d'un papier classique à deux couches. La concentration du premier jet formé par la dispersion aqueuse des fibres cellulosiques pei vier par - ple entre 2 g et 6 g par litre, alors que la concentration du second jet peut varier entre 4 et 10 g par litre. Pour des facilités de réalisation liées à la position de la ligne d'eau, de preference les concentrations sont respectivement de 2,5 g à 4 g par litre et de 5 à 8 g par litre. Pour obtenir une bonne homogeneite de la composition renfer- mant les fibres synthétiques, celle là est de préférence vigoureusement agitée juste avant la coulée. Etant données les températures de fusion des fibres synthétiques utilisées, généralement comprises entre 120 et 140qu, le procédé de fabrication du papier selon l'invention nécessite des opérations de chauffage et de pressage supplémentaires par rapport au procédé de fabrication d'un papier classique. Ce chauffage et ce pressage peuvent s'effectuer directement en sortie de la section de séchage en bout de la ligne de fabrication, une vitesse allant jusqu' la vitesse de défilement du papier sur la machine qui peut s'élever jusqu' 800 mètres par minute. Ils peuvent également s'effectuer lors d'opérations ultérieures, après un bobinage intermEdiaire, par exemple dans le cas ou la vitesse du papier requise pour de telles opérations est différer te de la vitesse de formation du ruban sur la machine à papier. Ce chauffage et ce pressage peuvent consister en une opera- tion de calandrage à chaud. Dans ce cas, le ruban passe une ou plusieurs fois entre deux rouleaux portés à temperature suffisante pour provoquer la fusion de la couche synthétique, par exemple à une tempE- rature d'environ 1400C. Le chauffage nécessaire la fusion des fibres peut également se faire juste avant le passage entre les rouleaux de la calandreuse. Ce chauffage peut s'effectuer par radiation, c'est-à-dire par un passage de la couche synthetique au voisinage d'une rampe infrarouge, ou par contact, c'est-a-dire par passage de la couche synthétique sur un rouleau de gros diamètre, chauffe par exemple entre 1400C et 2000C. Le chauffage est suivi, alors que la couche est à viscosité souhaitée, d'un passage entre les rouleaux d'une calandreuse, chauffes entre 90 et 1050C. La pression linéaire des rouleaux sur le ruban de papier est de l'ordre de 25 à 30 kg par mètre linéaire. L'invention concerne également une machine pour la fabrication du papier selon l'invention. Conformément å l'invention, la machine à papier comprend une table de fabrication munie d'au moins deux caisses, chacune d'elles ap portant un jet pour la formation d'une couche, soit sur une même toile, soit sur deux toiles différentes, une section de presse, une section de séchage, une section de chauffage et de pressage comprenant une calandreuse. Dans une rdalisation de la machine R papier, la section de chauffage comprend un gros cylindre chauffe, placé juste avant la calandreuse. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appa rairont dans la description d'exemples de fabrication de papiers selon l'invention. EXEMPLE 1 On fabrique un papier duplex d'un grammage de 95 g/m, forme d'une couche support d'un grammage de 70 g/m à base de fibres cellulo 2 siques et d'une couche fondue, pressez, d'un grammage de 25 g/m à base d'une composition aqueuse renfermant des fibres de polyéthylène. La pâte utilisee pour le support est une pâte de fibres longuets, raffinees à 30 degrés Shopper. Cette pâte est coulée sous forme d'une dispersion aqueuse à environ 3 g/l. La composition aqueuse constituant le second jet est une dispersion aqueuse comprenant 6 g/l de matières solides. Ces matières solides sont un mélange de 90 Z de fibres de polyéthylène d'environ 0,6 mm de long et de quelques microns carrés de section dont le point de fusion est de 132"C environ, et de 10 Z de fibres cellulosiques courtes blanchies d'eucalyptus. Le premier jet est amené à l'aide d'une caisse de tete sur la toile de la table de fabrication, qui se déplace à une vitesse d'environ 200 mètres à la minute. Juste après la ligne d'eau, a environ 5 mètres de l'apport du premier jet, le second jet constitué de la composition aqueuse contenant les fibres de polyethylène est coule à l'aide d'une seconde caisse sur la couche cellulosique formée au préalable. La composition aqueuse est maintenue sous agitation vigoureuse dans la caisse qui la contient de façon à obtenir une bonne homo généité de la couche coulée. Le papier traverse la section des presses, puis la section de séchage, où il subit les traitements classiques. A la sortie de la section de séchage, il passe au dessus d'un gros cylindre d'environ 1 mètre de diamètre, en acier, chauffE à 1500C environ, la couche comprenant les fibres de polyéthylène étant au contact de la surface chauffez du cylindre. Le passage du papier sur ce cylindre chauffé pro voque la fusion des fibres synthétiques. Environ 1 mètre plus loin, alors que la viscosité de la couche synthétique atteint la valeur désirée, le papier passe entre les rouleaux d'une calandreuse, chauffés à environ 1000C, qui exercent sur lui une pression d'environ 25 à 30 kg par mètre linéaire sur le papier. I1 est ensuite bobiné. Le papier fabrique peut etre utilisé pour des sacs d'emballage. Il présente une bonne résistance a lthumidite. Ses carac teristiques mécaniques et physiques sont proches de celles d'un papier duplex de même grammage comprenant un film de polyethylène extrudé. Son volume spécifique est cependant supérieur d'environ 8 X. EXEMPLE 2 On fabrique un papier duplex semblable à celui de l'exemple 1, sauf que les opérations de chauffage et de pressage nécessaires à la fusion des fibres synthétiques sont séparées des opérations classiques de fabrication du papier par un bobinage intermédiaire. Le papier duplex obtenu présente des caractéristiques identiques å celui de l'exemple 1. EXEMPLE 3 On fabrique un papier duplex de la façon décrite dans l'exemple 1, en prenant comme composant de la couche support une pâte de vieux papiers. Le papier duplex obtenu presente des propriétés d'imperméabilité à l'eau satisfaisantes. EXEMPLE 4 On fabrique un papier à trois couches, à savoir une couche support à base de fibres cellulosiques, revêtue de part et d'autre par une couche à base d'une composition comprenant les fibres synthétiques comme décrite dans les exemples precedents. Le papier triplex obtenu présente une très bonne résistance a l'eau. EXEMPLE 5 On fabrique un papier duplex de la façon décrite dans l'exemple 1, sauf que l'on remplace les fibres de polyéthylène par des fibres de polypropylène. Le papier obtenu présente des caracteristiques semblables à celles du papier de l'exemple 1, à savoir une bonne resis- tance à l'eau et des propriétés mécaniques et physiques comparables a celles d'un papier comprenant un film de polyoléfine extrud. REVENDICATIONS 1. Papier ou carton comprenant une couche support à base de fibres cellulosiques, et au moins une couche à base d'une matière synthétique lui conférant des proprietes de résistance à l'humidite, ca racterise en ce que la couche à base d'une matière synthetique est une couche fondue, presse, forme à partir d'une composition aqueuse renfermant à raison d'environ 80 à 100 X, exprimés en poids des matières solides, des fibres synthetiques à base de produits organiques, tels les polyolefines, le reste des matières solides étant constitué essentiellement de fibres cellulosiques. 2. Papier ou carton selon la revendication 1, caracterise en ce que les fibres synthétiques représentent 85 à 95 X en poids des matieres solides de la composition formant la couche-fondue pressée. 3. Papier ou carton selon une des revendications 1 ou 2, ca racterisé en ce que les fibres de polyoléfines sont choisies parmi les fibres de polyéthylène et/ou de polypropylène. 4. Papier ou carton selon une des revendications 1 à 3, ca racterise en ce que les fibres synthétiques ont un diamètre de l'ordre de quelques microns et une longueur de l'ordre du mm. 5. Papier ou carton selon une des revendications 1 à 4, ca racterise en ce que la couche synthétique présente un grammage d'environ 25 g/m2. 6. Papier ou carton selon une des revendications 1 à 5, caractérise en ce qu'il présente plusieurs couches synthétiques. 7. Papier ou carton selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la composition aqueuse renfermant des fibres synthétiques contient des agents améliorant l'adhésion entre les couches et/ou entre les fibres d'une même couche. 8. Procéda de fabrication d'un papier ou carton comprenant une couche support à base de fibres cellulosiques, et au moins une couche synthetique, caractérisé en ce que - on coule un jet à base de fibres cellulosiques, pour former la couche support, - sur cette couche support on coule un second jet, Eventuel- lement d'autres jets, constitué dtune composition aqueuse renfermant à raison d'environ 80 à 100 X et de préférence de 85 à 95 z exprimes en poids des matières solides, des fibres synthEtiques telles les polyoléfines, le reste étant constitue essentiellement de fibres cellulosiques, - on chauffe pour faire fondre les fibres synthétiques, et on presse les couches ensemble. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le chauffage et le pressage est une opération de calandrage à chaud, Bven- tuellement précédée d'un chauffage qui fait fondre les fibres synthétiques. 10. Procède selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'opEration de calandrage à chaud est précédbe d'un chauffage par passage de la couche synthétique sur un rouleau chauffe qui fait fondre les fibres synthétiques. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications -8 à 10. 12. Emballages notamment sacs caracterises en ce qutils sont formés à partir de papier ou carton selon une des revendications 1 à 7.