Brevet FR2682132A1 — publié le 19930409

PROCEDE POUR AMELIORER LES PROPRIETES DE RESISTANCE DU PAPIER, NOTAMMENT A L'ECLATEMENT, ET PAPIER AINSI OBTENU. L'invention concerne un procédé pour améliorer les propriétés de résistance du papier, notamment à l'éclatement; elle concerne également les papiers ainsi obtenus. Comme on le sait, on recherche des papiers de plus en plus résistants à ltéclatement, notamment pour l'industrie de l'emballage. Actuellement, pour ce faire, on a déjà proposé sur la machine papetière elle-même d'incorporer dans la pâte de l'ordre de 0,5 à 4 % en poids sec d'amidon cationique ou amphotère. Bien que largement utilisée, cette technique donne des résultats jugés encore parfois insuffisants pour les desiderata actuels du marché. La quantité d'amidon doit pour certaines machines, être limitée à une quantité de 0,7 à 1 % ; au- delà, on peut rencontrer des problèmes de formation de feuille ou d'égouttage. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé du type en question qui améliore les propriétés de résistance du papier à l'éclatement. Ce procédé perfectionné pour améliorer les propriétés de résistance du papier, notamment à l'éclatement, se caractérise en ce qu'il consiste, au cours de l'élaboration même du papier, à incorporer dans la pâte sèche de 0,5 à 5 % d'un mélange aqueux comprenant: - de l'amidon cationique, - et un polyacrylamide cationique glyoxalé, les quantités exprimées, en produits secs, d'amidon par rapport à celle du polyamide glyoxalé étant comprise entre 8 et 80. En d'autres termes, l'invention consiste à ajouter dans la pâte non seulement de l'amidon cationique, mais aussi un polyacrylamide cationique glyoxalé, dont la quantité, en produits secs, est comprise entre 1,2 et 12 % par rapport à l'amidon cationique. L'utilisation de polyacrylamide cationique glyoxalé est bien connue en papèterie pour augmenter la résistance du papier à sec. Toutefois, les quantités introduites dans la pâte doivent être appréciables, c'est-à-dire de l'ordre de 0,2 à 0,4 % (en sec) ; de plus, les résultats obtenus sont irréguliers. On ne pouvait donc pas présumer que l'addition de ce composé dans la pâte en association avec de l'amidon cationique, améliore de manière substantielle les propriétés de résistance à l'éclatement des papiers, puisque ce composé était connu. Dans la description et dans les revendications, par: -"amidon cationique": on désigne un amidon amphotère traité pour présenter un caractère cationique d'usage courant dans l'industrie papetière, connu par exemple sous les marques CATO de National Starch ou de HI-Cat de ROQUETTE; - "polyacrylamide cationique glyoxalé" : on désigne un polyacrylamide glyoxalé cationique, c'est-à-dire de l'ordre de cinq moles pour cent, d'usage courant dans l'industrie papeptière tel que décrit par exemple dans le document US-A-4 605 702. Avantageusement, en pratique: - l'amidon cationique représente de 0,3 à 3 % en produits secs du poids de la pâte sèche, et de préférence de 0,5 à 2 %, avantageusement de 1 à 1,5 % ; en effet, on a observé que si sa proportion d'amidon était inférieure à 0,5 %, on obtenait un simple effet de rétention, alors qu'en revanche, si cette proportion excède 2 %, on obtient aucune amélioration proportionnelle malgré un coût plus élevé; - le polyacrylamide cationique glyoxalé, représente en poids 1,2 % au poids de l'amidon ; en effet, on a observé que si ce rapport était inférieur à 0,012, on obtenait plus aucun effet, et que s'il excédait le dixième, les caractéristiques n'augmentent plus; de préférence, ce rapport entre le poids d'amidon cationique ou amphotère et le poids en produits secs de polyacrylamide faiblement cationique glyoxalé, doit être compris entre 20 et 40 ; - le mélange de ces deux constituants peut s'effectuer à température ambiante jusqu'à la température de cuisson de l'amidon par addition du polyacrylamide glyoxalé dans une solution n d'amidon dilué à 5 à 100 g/litre, de préférence entre 5 et 20 g/litre; - l'incorporation du mélange s'effectue dans les conduites, dans le cuiseur ou dans le lait d'amidon. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent. Dans les exemples qui suivent, on fait appel aux matières premières suivantes - comme pâte, on utilise une pâte concentrée à 4 % en produits secs obtenue à partir d'un mélange de deux sortes de carton ondulé de récupération. - comme amidon cationique amphotère, on utilise une poudre blanche d'amidon à haute teneur en amylopectine de pH compris entre 4 et 6, contenant 5 % environ d'humidité, connu sous la marque CATO 246 (de National Starch) ou de Hi-Cat 165 (de ROQUETTE) ; cet amidon est utilisé sous forme d'une solution à dix grammes par litre; - le polyacrylamide cationique glyoxalé est un liquide incolore de pH voisin de 3, contenant dans de l'eau environ 6 % de ce composé, et commercialisé par SNF sous la dénomination WS 72 - la pâte concentrée à 4 % est alors diluée par de l'eau du robinet à 0,4 %, puis est additionnée de 0,6 % d'un polychlorure d'aluminium à 10,5 % A1203 (désigné ci-après PAC) - le polyacrylamide glyoxalé est ajouté à une température de 30 à 400C sous agitation à la concentration de 6% dans la solution d'amidon à 10g/l; - les adjuvants (PAC, amidon cationique et polyacrylamide) sont ajoutés à la pâte diluée à 4% dans les conditions suivantes: . agitation de la pâte à l'aide d'une pale d'un diamètre 80 tournant à 450 t/mn, . durée d'agitation de 30 secondes pour chaque adjuvant, ordre d'introduction: .PAC . amidon + polyacrylamide, amidon seul ou polyacrylamide seul. Pour chaque essai, on réalise trois feuilles et les eaux d'égouttage de chaque feuille servent à la dilution de la pâte afin d'obtenir la feuille suivante. De cette façon, on prépare sur une formette de rétention type "Centre Technique de l'Industrie du Papier, cartons et celluloses - CTP de Grenoble", des feuilles sur lesquelles on mesure l'indice d'éclatement au moyen de l'appareil LHOMARGY. Sur chaque feuille, on effectue sept mesures. On élimine les deux mesures extrêmes et on fait la moyenne des cinq mesures restantes. En faisant varier les proportions entre les deux composants caractéristiques de l'invention, on obtient les résultats suivants rassemblés dans le tableau 1 ci-après. Essai 1 Le PAC et remplacé par 0,06 % de polyéthylène imine commercialisé par la Société BASF sous la dénomination Polymère SK. TABLEAU I A B Turbidité IE 1 0 0 500 1,38 2 1 0 95 1,61 3 1 0,03 100 1,75 4 1 0,06 105 1,69 5 2 0 110 1,82 6 2 0,03 115 2,08 7 2 0,06 115 2,30 8 2 0,12 120 2,06 9 0 0,03 760 1,38 10 0 0,06 730 1,5 A: amidon cationique en pourcent, par rapport à la pâte sèche B : polyacrylamide cationique glyoxalé en pourcent, également par rapport à la pâte sèche Turbidité : NTU mesurée selon la norme NF T 90-033 IE : Indice d'éclatement : NF Q 03053 TABLEAU II A A B Turbidité lE 11 1,5 0 49 1,93 12 1,5 0,06 50 2,1 13 1,5 0,06 53 2,4 L'introduction de polyacrylamide glyoxalé dans la solution d'amidon ne modifie pas la turbidité des eaux d'égouttage, donc la rétention. On observe que pour obtenir un indice d'éclatement satisfaisant, c'est-à-dire d'au moins 1,8, il faut utiliser au moins 2 % d'amidon cationique. Si à cette quantité, on ajoute selon l'invention 0,06 % de polyacrylamide cationique glyoxalé, on améliore cet indice d'éclatement dans des proportions remarquables (2,3 contre 1,8), ce qui était donc totalement inattendu. Ainsi, en outre, non seulement on augmente de manière appréciable l'indice d'éclatement, mais cela sans affecter les autres propriétés. Exemples 11 à 13 On modifie la composition en choisissant des cartons de provenance différente. On répète l'exemple 3 en augmentant la quantité d'amidon à 1,5 % mais en introduisant à l'exemple 12 le polyacrylamide (B) séparément et en mélange à l'exemple 13. On observe qu'en introduisant les deux composants en mélange plutôt que séparément dans la pâte, on améliore également de manière inattendue la résistance à l'éclatement. Exemple 14 (tableau III) Dans cet exemple, on a effectué un essai industriel dans une machine fabriquant du carton pesant 200 g/m2 à partir de cartons de récupération à la vitesse de 215 m/min. On introduit la composition caractéristique de l'invention en deux points distincts du circuit, à savoir: - 30 % avant l'épurateur à tamis, - 70 % après cet épurateur à tamis. Ici, on ne mesure plus la turbidité mais la résistance à la compression RCT en KN/m selon la norme TAPPI 818. TABLEAU III A A RCT lE 14 1,2 0 1,97 2,14 15 1,2 0,018 1,99 2,38 16 1,2 0,036 2,22 2,41 17 1,2 0,06 2,14 2,53 18 1,6 0,06 2,25 2,70 19 2,0 0,06 2,23 2,75 Les exemples ci-dessus montre de manière totalement inattendue qu'on améliore l'indice d'éclatement, donc la résistance à l'éclatement des pâtes renforcées de la sorte ainsi que la résistance à la compression (RCT), donc la résistance des pâtes, papiers ou cartons renforcés de la sorte en utilisant des doses très faibles de polyacrylamide glyoxalé (0,018 à 0,06 %). Ainsi, ces pâtes peuvent être utilisées avec succès pour la fabrication de papiers d'emballage, de papiers supports de couchage, bref de tous papiers où l'on réclame une résistance améliorée. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour améliorer les propriétés de résistance du papier, notamment à l'éclatement, caractérisé en ce qu'il consiste, au cours de l'élaboration même du papier, à incorporer dans la pâte sèche de 0,5 à 5 % d'un mélange aqueux comprenant: - de l'amidon cationique, - et un polyacrylamide cationique glyoxalé, les quantités exprimées, en produits secs, d'amidon étant comprise entre huit (8) à quatre vingt fois (80) celles du polyamide glyoxalé. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'amidon cationique est comprise en produits secs entre 1 et 1,5 % du poids sec de la pâte. 3/ Procédé selon l'une des revendications I et 2, caractérisé en ce que la quantité de polyacrylamide cationique glyoxalé, est comprise en produits secs entre 1,2 et 12 % de celle d'amidon cationique. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange de l'amidon cationique et du polyacrylamide cationique glyoxalé, s'effectue à température ambiante par addition du polyacrylamide dans l'amidon dilué à 5 à 20 g/litre. 5/ Procédé selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que on incorpore le mélange dans les conduites, dans le cuiseur ou dans le lait d'amidon.