Brevet FR2612960A1 — publié le 19880930

La présente invention concerne un procédé de fabrication du papier et plus particulièrement le papier d'emballage et le carton. La pâte à papier brute constituée essentiellement de fibres de cellulose est mise sous forme d'une suspension aqueuse diluée qui est amenée dans la caisse de tête de la machine à papier d'o elle est distribuée sur une toile filtrante sur laquelle se forme la feuille de papier. Cette feuille est ensuite essorée puis séchée. Les qualités et les- propriétés du papier obtenues sont déterminées notamment par les conditions de marche de la machine à papier, la pâte brute, les diffé- rents additifs qu'on ajoute dans la suspension avant la formation de la feuille et aussi les produits qu'on couche sur la feuille de papier après la toile filtrante. La présente invention concerne plus spécialement les produits qu'on ajoute avant la formation de la feuille. La principale qualité recherchée pour l'emballage est la solidité, il peut aussi être intéressant de rendre le papier résistant à l'humi- dité. Les fibres de cellulose proviennent de pâte à papier brute mais souvent de papiers ou cartons recyclés, parfois mélangés avec de la pâte brute. Le brevet anglais GB 2 015 614 décrit un procédé de fabrication du papier d'emballage et des cannelures du carton dans lequel on ajoute à la suspension de fibres, avant la caisse de tête, de l'amidon cationi- que et un polychlorosulfate basique d'aluminium, ou du sulfate d'alumir nium. La quantité d'amidon cationique ne dépasse pas 0,4 % du poids de fibres de cellulose. On sait que l'amidon cationique contribue à la résistance mécanique du papier et il serait utile de pouvoir en mettre beaucoup plus de 0,4 % dans la suspension et surtout de retenir cet amidon dans la feuille formée. Or l'amidon est très hydrophile et si on dépasse une quantité de 0,5 % on ne peut plus former la feuille de papier sur la toile filtrante sinon en réduisant fortement la producti- vité de la machine à papier. Selon la présente invention, on a trouvé un nouveau procédé qui permet d'utiliser des quantités d'amidon supé- rieures à 0,5 % dans la caisse de tête de la machine à papier. La présente invention est un procédé de fabrication du papier d'emballage et du carton caractérisé à ce qu'on ajoute à la suspension contenant les fibres de cellulose avant la formation de la feuille: a) plus de 0,5 partie d'amidon cationique pour 100 parties de fibres de cellulose, b) du polychlorure d'aluminium La suspension contenant les fibres de cellulose peut être de la pâte brute ou blanchie, ou un mélange de pâte brute et de pâte blan- chie. Très souvent on ajoute des papiers et des cartons usagés au mélange précédent. L'amidon cationique est un mélange d'un ou plusieurs produits commercialisés sous le nom générique d'amidon cationique. Ces produits sont par exemple ceux décrits dans KIRK OTHMER, 3ème édition, Vol. 21 page 503. La quantité est avantageusement comprise entre 0,5 et 5 parties pour 100 parties de fibres de cellulose, et de préférence comprise entre 0,7 et 2. Le polychlorure d'aluminium désigne les produits qu'on appelle habituellement "polychlorure d'aluminium", "pclychlorure basique d'aluminium", "polychlorosulfate basique d'aluminium" et de préférence un ou plusieurs produits suivants: 1/ le sel de formule: Aln(OH)mC3nm (I) n m 3n-m 1 dans laquelle n est quelconque, 3n-m est positif, m et n étant des nombres entiers positifs; ledit sel pouvant contenir en outre un anion polyvalent Y choisi parmi les anions des acides sulfuriques, phosphoriques, polyphosphoriques, siliciques, chromique, carboxyliques et sulfoniques, le rapport molaire Y étant de préférence compris A1 entre 0,015 et 0,4. 2/ le sel de formule: Aln (OH) Cl 3nm2k(SO4) (II) n m 3n-m k (4l) dans laquelle k, m et n sont des entiers positifs, 3n > m + 2k, la basicité m/3n est comprise entre 0,3 et 0,7 et k/n = 0,01 à 0,3. Ce produit peut être préparé selon le procédé décrit dans le brevet US 3 929 666; 3/ le sel de formule: FAln(OH)3nm_2pClm(SO4)p z (III) dans laquelle (3n-m2p)/3n = 0,4 à 0,7; p = 0,04 à 0,25n; m/p = 8 à ; k, m, n et p sont des nombres entiers et z est au moins 1. Ce produit est décrit dans le brevet GB 2 128 977; 4/ le chlorosulfate d'aluminium basique de formule: Al OH (SO4)kCl3nm2k (IV) n m 4 k3n-m-2k m dans laquelle la basicité ou le rapport molaire m x 100 est compris 3n entre 40 % environ et 65 % environ et en ce qu'il présente un rapport équivalent Al/équivalent Cl compris entre 2,8 et 5, une masse molécu- laire apparente MA mesurée par diffusion de lumière classique et des diamètres hydrodynamiques apparents 0Z et 0W mesurés par diffusion quasiélastique de la lumière de valeurs suivantes: MA = 7000 - 35000 0Z (A) = 350 - 2500 TW (A) = 200 - 1200 Ce produit est décrit dans le brevet français FR 2 584 699. La quantité de polychlorure d'aluminium exprimée en A1203 à utiliser est avantageusement inférieure à 1 partie pour 100 parties de fibres de cellulose et de préférence comprise entre 0,02 et 0,3 parties. Bien qu'on puisse ajouter les produits a et b dans un ordre quelconque et à n'importe quel endroit avant la caisse de tête de la machine à papier, on préfère ajouter le polychlorure d'aluminium après l'amidon cationique. On préfère aussi que le polychlorure d'aluminium soit ajouté le plus près possible de la caisse de tête. On peut aussi ajouter dans la suspension de fibres de cellulose avant la formation de la feuille et en plus des produits a et b, d'autres produits tels que des colorants. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on peut ajouter en plus de l'amidon cationique un ou plusieurs produits choisis parmi les polyacrylamides, les polyéthylèneimines, la carboxyméthylcellulose, les résines urée-formol, les résines mélamine-formol, les résines aminopolyamide-épichlorhydrine, les résines polyamide-épichlorhydrine. Avantageusement on utilise ces produits en plus de l'amidon cationique et dans les mêmes quantités. On peut aussi selon un autre mode de réalisation de l'invention, en plus des produits a et b ou en plus des produits qu'on ajoute avec l'amidon cationique tels que les polyacrylamides et autres précédemment cités, ajouter un agent de collage pour rendre le papier un peu hydro- phobe lui permettant de résister à l'humidité. Bien que tout agent de collage convienne, avantageusement on utilise de la collophane ou un mélange d'un ou plusieurs produits choisis parmi les alkyls cétènes dimères et leurs dérivés, les phospha- tes fluorés, les anhydrides d'acides carboxyliques à chaîne grasse, certains polyuréthanes, des copolymères styrène/anhydride maléfque. On préfère utiliser les alkyls cétènes dimères et les anhydrides d'acides carboxyliques. La quantité à utiliser est fonction des pro- priétés recherchées du papier ou du carton. Avantageusement la quantité est inférieure à 10 parties pour 100 parties de fibres de cellulose et de préférence comprise entre 0,1 et 2 parties. De préférence l'agent de collage est ajouté avant le polychlorure d'aluminium. On peut aussi ajouter dans la suspension, avant la formation de la feuille, des additifs usuels tels que colorants, etc... Un autre avantage de l'invention, en plus des bonnes propriétés mécaniques obtenues, est une forte diminution des matières en suspen- sion dans les eaux recueillies sous la toile filtrante lors de la formation de la feuille. Un autre avantage de l'invention est une plus grande productivité de la machine à papier et une meilleure cohésion interne. Tous ces avantages apparaîtront dans les exemples. Les exemples suivants illus- trent l'invention. EXEMPLE 1 (non conforme à l'invention) - Composition en caisse de tête: Z vieux papiers Agent de collage: Alkyl cétène dimère 0,15 parties Caractéristiques de fonctionnement de la machine à papier: Table plate laize utile: 2,6 m Grammage: 190 g/m2 Nature du papier: couverture pour carton ondulé Traitement après formation de la feuille: pulvérisation d'amidon natif en surface. On ajoute de l'amidon cationique, 1,4 parties pour 100 parties de fibres. Vitesse machine: 163 m/mn Rétention totale: 79 % Indice d'éclatement Mullen: 2,75 (selon la norme afnor NF Q 03053) pH (en caisse de tête): 7,2 EXEMPLE 2 (conforme à l'invention) On opère comme dans l'exemple 1 mais on ajoute en plus, avant la caisse de tête, un polychlorure d'aluminium en proportion de 0,15 parties exprimé en A1203 pour 100 parties de fibres de cellulose. On obtient: Vitesse machine: 200 m/mn Rétention totale: 85 %, Mullen: 3, 09 pH (en caisse de tête): 7,2 EXEMPLE 3 (Conforme à l'invention) On opère comme dans l'exemple 2 mais en ajoutant 0,16 partie de polychlorure d'aluminium comme dans l'exemple 2 pour 100 parties de fibres de cellulose, on obtient: Vitesse machine: 220 m/mn Rétention totale: 85 % Mullen: 2,96 pH (en caisse de tête): 7,2 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de fabrication du papier d'emballage et du carton caractérisé en ce qu'on ajoute à la suspension contenant les fibres de cellulose avant formation de la feuille: a) plus de 0,5 partie d'amidon cationique pour 100 parties de fibres de cellulose, b) du polychlorure d'aluminium 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on ajoute, en plus de a et b, un agent de collage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que b est un polychlorosulfate basique d'aluminium. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la quantité de a est avantageusement comprise entre 0,5 et 5 parties pour 100 parties de fibres de cellulose et de préférence entre 0,7 et 2. 5. Procédé selon l'une des revendications I à 4 caractérisé en ce que la quantité de b exprimée en Al203 est avantageusement inférieure à 1 partie pour 100 parties de fibres de cellulose, et de préférence comprise entre 0,02 et 0,3 parties. 6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que l'agent de collage est choisi de préférence parmi les aikyls cétènes dimères et les anhydrides d'acides carboxyliques. 7. Procédé selon l'une des revendications.2 à 6 caractérisé en ce que la quantité d'agent de collage est avantageusement inférieure à 10 parties pour 100 parties de fibres de cellulose, et de préférence comprise entre 0,1 et 2 parties. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'on ajoute, en plus de a et b ou en plus de a et b et de l'agent de collage, au moins un produit choisi parmi les polyacrylamides, les polyéthylèneimines, la carboxyméthylcellulose, les résines urée-formol, les résines mélamine-formol, les résines aminopolyamide-épichorhydrine, les résines polyamide-épichlorhydrine.