Brevet FR2689531A1 — publié le 19931008

FEUILLE ANTISTATIQUE L'invention concerne une feuille de papier ayant des propriétés antiélectrostatiques. Une telle feuille peut être utilisée dans divers domaines. On peut l'employer pour fabriquer des articles pour lesquels il est nécessaire de dissiper les charges électrostatiques produites lors de leur utilisation ou pour des articles qui ont comme fonction principale ou secondaire de dissiper les charges électrostatiques se formant et pouvant être dangeureuses dans un environnement donné. On connait les abrasifs flexibles constitués d'une feuille support sur lequel sont collés avec un adhésif des grains abrasifs pour lesquels il est nécessaire de dissiper les charges électrostatiques se créant lors de leur utilisation. En effet, si l'abrasif n'est pas traité pour dissiper les charges, la poussière formée lors de l'abrasion d'un objet se dépose et encrasse les grains abrasifs; elle diminue alors le rendement en abrasion. Par ailleurs les ouvriers peuvent subir des chocs électriques qui les font réagir avec des gestes incontrôlés les mettant en danger lors de leur travail. On connait également les stratifiés qui sont couramment utilisés pour la fabrication des meubles, tables de travail, panneaux de murs et autres. Les produits obtenus sont notamment utilisés dans les salles d'opération, les salles blanches ou les salles d'ordinateurs. Dans ces salles il faut éviter que la poussière soit retenue notamment du fait de l'attraction exercée par les charges électrostatiques et il faut éviter aussi des décharges électrostatiques soudaines, il est donc nécessaire que les surfaces se trouvant dans la salle soient traitées pour dissiper régulièrement l'électricité statique. Dans le domaine des abrasifs on traite par un produit conducteur le support ou la couche d'adhésif ou encore la surface des grains abrasifs. Comme produits conducteurs on a utilisé les sels d'ammonium quaternaire, le noir de carbone, les poudres ou fibres métalliques, les alliages métalliques, les sels métalliques, les polymères dopés conducteurs Il est connu d'utiliser le noir de carbone en masse ou en surface pour réaliser un support conducteur. Dans la demande EP-A-414494 on rend l'abrasif conducteur en incorporant du noir de carbone dans l'adhésif utilisé pour coller les grains abrasifs. Dans le brevet US 3942959 on rend l'abrasif conducteur grâce à une couche d'un composé conducteur qui peut être un métal, un alliage métallique, un pigment métallique, un sel ou un complexe métallique, cette couche étant disposée entre deux couches isolantes. Le produit conducteur peut être mise au dos du support, sur la face du support (en-dessous de l'adhésif), mêlée à l'adhésif ou encore sur les grains. Dans la demande FR-A-2276144 on rend un abrasif conducteur en disposant par dessus les grains abrasifs une couche conductrice, le produit conducteur étant en particulier du graphite. Dans la demande EP-A-408943 on rend l'abrasif conducteur en traitant la surface de la couche contenant les grains abrasifs par une solution contenant un sel d'ammonium quaternaire. Dans la demande EP-A-398580 on rend l'abrasif conducteur en traitant la surface de la couche contenant les grains abrasifs par un polymère conjugué dopé comme par exemple le polythiophène, le polyaniline, le polypyrrole. Dans le domaine des stratifiés on traite les feuilles de papier les constituant par un produit conducteur. Rappelons tout d'abord comment sont fabriqués en général les stratifiés en distinguant les deux types de stratifiés existant actuellement, les stratifiés dits haute pression et les stratifiés dits basse pression. On produit les stratifiés dits haute pression à partir d'une âme constituée d'un empilement de feuilles, généralement du papier kraft, imprégnées d'une résine thermodurcissable, en particulier d'une résine phénolique. Une fois les feuilles de papier kraft imprégnées de résine, on les sèche, on les découpe, puis on les empile les unes sur les autres; le nombre de feuilles empilées dépend des applications, il varie en général entre trois et neuf. Ensuite on place sur la pile de feuilles constituant l'âme, une feuille décorative pouvant être unie, à motifs imprimés ou encore présentée un aspect iridescent ou métallique et étant imprégnée d'une résine thermodurcissable ne noircissant pas à la chaleur (par exemple une résine mélamine-formaldéhyde). Parfois on place au-dessus de la feuille décorative, une feuille protectrice de recouvrement, appelée "overlay", également imprégnée d'une résine, dépourvue de motif et transparente dans le stratifié final. La pile des divers types de feuilles imprégnées est placée dans une presse munie d'une tôle conférant l'aspect de surface; on stratifie l'ensemble sous pression et à chaud; on obtient une structure unitaire extrêmement dure et ayant un effet décoratif. On produit les stratifiés dits basse pression de façon similaire à celle des stratifiés haute pression, mais on effectue la stratification de la feuille décorative directement sur un panneau de particules de bois ou tout autre support de base. Il existe un troisième type de produit, la feuille finie, qui appartient aussi à la catégorie des papiers décoratifs. Cette feuille de papier qui est pré ou post imprégnée (généralement d'un mélange de latex et de résine mélamine-formaldéhyde) est destiné à être collée sur un panneau de particules ou tout autre support. Dans la demande FR-A-2540041 un stratifié est rendu conducteur par le fait qu'une partie des feuilles constituant l'âme est conductrice par incorporation dans chaque feuille d'une matière électroconductrice telle que du noir de carbone, un métal ou des sels métalliques ou encore des fibres conductrices. Dans la demande FR-A-2557167 on préconise de disperser des fibres conductrices dans un papier pour obtenir un stratifié conducteur. Ces fibres sont des fibres de carbone, des fibres métalliques ou des fibres recouvertes d'un métal. Les produits conducteurs utilisés actuellement pour rendre un papier ou un article comportant du papier conducteur présentent divers inconvénients. L'inconvénient majeur du noir de carbone est que l'on obtient obligatoirement des produits noirs, ce qui peut être gênant d'un point de vue esthétique et ce qui fait que l'on ne peut pas imprimer ces produits comme on le souhaite. Un inconvénient de certains produits comme les polymères dopés est leur prix élevé. Un inconvénient de certains produits comme les sels d'ammonium quarternaires est qu'il confère aux articles une conductivité trop faible pour avoir un bon écoulement des charges électrostatiques. Un autre inconvénient des sels conducteurs est que le niveau de conductivité des produits les contenant varie avec l'humidité relative. Un inconvénient de certains produits conducteurs comme par exemple l'aluminium est la sensibilité à l'eau; en présence d'eau il se produit un dégagement dangereux d'hydrogène. On ne peut donc pas les utiliser aisément en milieu aqueux. Des inconvénients liés à l'emploi de fibres conductrices sont d'une part l'aspect esthétique chiné donné au papier notamment avec des fibres de carbone et d'autre part la diminution des caractéristiques physiques de la feuille de papier. La demanderesse se propose de résoudre les inconvénients cités. Le but de l'invention est de fournir une feuille de papier qui a un niveau de conductivité électrique suffisant lui conférant des propriétés antistatiques. L'homme du métier sait par expérience que, pour qu'un article dissipe efficacement les charges électrostatiques, il est préférable que sa résistivité de surface ne soit pas supérieure à environ 107 ohms par carré, mesure faite selon la norme ASTM 257-66. Un second but est de fournir une feuille ayant des propriétés antistatiques qui puisse être réalisée entièrement en milieu aqueux. Un troisième but est de fournir une feuille ayant des propriétés antistatiques qui ne varient pas avec l'humidité relative. Un quatrième but est de fournir une feuille ayant des propriétés antistatiques qui a un aspect esthéthique neutre c'est-à-dire que le produit qui va rendre la feuille conductrice ne doit pas ou peu modifier l'aspect de la feuille. Un autre but est de fournir une feuille ayant des propriétés antistatiques dont les caractéristiques mécaniques sont bonnes. Un autre but est de fournir une feuille ayant des propriétés antistatiques qui a un prix de revient peu élevé. La demanderesse a trouvé que les buts de l'invention sont atteints en réalisant une feuille qui comporte des pigments conducteurs ayant une structure de base de type lamellaire. Les oxydes métalliques dopés sont connus pour leurs propriétés électroconductrices. Cependant la demanderesse a trouvé que, pour des pigments à base du même oxyde et pour un même dopant, donc ayant à priori des niveaux de conductivité intrinsèque comparables, les feuilles de papier comportant ces pigments ont des conductivités finales très différentes. De tels résultats sont montrés dans le tableau 1 annexé, l'oxyde métallique dopé choisi étant l'oxyde d'étain dopé avec de l'antimoine, cet oxyde dopé est déposé sur des pigments supports différents. Les pigments conducteurs ont été couchés en milieu aqueux dans les mêmes conditions à l'aide d'un même liant (l'alcool polyvinylique PVA) et dans le même ratio 1:1, sur la surface d'une feuille de papier. La résistivité de surface des feuilles a été mesurée selon la norme ASTM 257-66 pour une humidité relative à 50% (la conductivité des feuilles pouvant être obtenue en prenant l'inverse de la résistivité). De cette étude il semble que la structure de base du pigment ait une influence sur la conductivité finale de la feuille. Le niveau de résistivité souhaitable pour avoir une bonne dissipation des charges électrostatiques (inférieur à 107 ohms/carré) n'est atteint qu'avec les pigments ayant une structure de base de type lamellaire; la résistivité est en effet de l'ordre de 105 ohms/carré. L'invention fournit donc une feuille de papier ayant des propriétés antistatiques caractérisée par le fait qu'elle comporte des pigments conducteurs ayant une structure de base de type lamellaire. Plus particulièrement l'invention fournit une feuille de papier ayant des propriétés antistatiques caractérisé par le fait qu'elle comporte des pigments conducteurs constitués par un support ayant une structure de base de type lamellaire revêtu d'une couche électroconductrice d'oxyde métallique dopé. Le support de structure lamellaire peut être choisi par exemple parmi les micas, le talc, le kaolin, les bentonites, les montmorillionites ou des particules de verre. De préférence l'oxyde métallique dopé est un un oxyde d'étain dopé avec de l'antimoine. Dans un cas particulier de l'invention le pigment conducteur est un mica revêtu d'une couche d'oxyde d'étain dopé avec de l'antimoine. Les pigments de mica recouvert d'une couche d'oxyde d'étain dopé antimoine ont une bonne transparence à la lumière, ils ne modifient pas l'aspect esthétique du papier qui les comporte. Dans un autre cas particulier de l'invention le pigment conducteur est un mica recouvert d'une couche d'oxyde de titane, éventuellement d'une couche de silice, et revêtu d'une couche d'oxyde d'étain dopé avec de l'antimoine. Ces pigments présentent une certaine iridescence mais ils affectent peu l'aspect esthétique du papier les comportant. Il peut être intéressant de les utiliser dans les domaines où l'effet décoratif de l'iridescence est recherché comme par exemple dans le domaine des stratifiés. Les pigments conducteurs peuvent être incorporés en masse lors de la fabrication de la feuille sur la machine à papier ou être déposés à la surface de la feuille par imprégnation en presse encolleuse ou par tout moyen de couchage ou encore par impression. De préférence les pigments conducteurs sont apportés en milieu aqueux. De préférence la feuille se caractérise par le fait qu'elle porte, sur au moins une face, une couche contenant au moins les pigments conducteurs et au moins un liant. Le liant est un liant habituellement utilisé en papeterie comme les liants hydrosolubles, les latex. De préférence le liant est un liant hydrosoluble, en particulier un alcool polyvinylique ou un amidon. La couche peut contenir éventuellement d'autres adjuvants utilisés habituellement en papeterie comme les agents régulateurs de viscosité, par exemple la carboxyméthylcellulose, des antimousses, etc... De préférence la quantité de pigments conducteurs déposée à la surface de la feuille est comprise entre 1 et 10 g/m2, en poids sec. La feuille traitée est à base de fibres de cellulose, elle peut comporter d'autres fibres organiques (fibres de polyéthylène, de polypropylène, de polyester ...) ou des fibres minérales comme les fibres de verre. Elle peut comporter aussi d'autres additifs utilisés en papeterie comme des charges, des agents de collage, des liants, des agents de résistance humide, des agents de rétention, des agents anti-mousse, des agents régulateurs de la viscosité, des agents régulateurs de pH etc... L'invention fournit également un produit abrasif flexible ayant des propriétés antistatiques qui se caractérise par le fait qu'il a pour support la dite feuille à propriétés antistatiques. L'abrasif peut être évidemment sous forme de feuille mais aussi sous les autres formes comme par exemple en bande continue, en disque etc... De préférence la feuille utilisée comporte les pigments conducteurs en surface. Les pigments conducteurs peuvent être au dos de l'abrasif ou sur la face portant les grains, en dessous de l'adhésif. Etant donné qu'il est connu d'utiliser un produit conducteur dans l'adhésif ou sur les grains, on peut envisager une telle utilisation des pigments conducteurs. L'invention concerne aussi une feuille décorative obtenue à partir de la dite feuille à propriétés antistatiques. L'invention concerne également un stratifié ayant des propriétés antistatiques qui se caractérise par la fait qu'il comporte au moins une feuille comme la dite feuille à propriétés antistatiques. La dite feuille peut être utilisée comme composante de l'âme du stratifié ou comme feuille décorative ou éventuellement comme overlay. La dite feuille peut être aussi une feuille finie. Les exemples suivants montrent des réalisations possibles d'une feuille selon l'invention; ils montrent aussi que la résistivité de surface (donc la conductivité) ne varie pas ou très peu avec 1 'humidité relative. EXEMPLE 1 : Sur une feuille de papier on couche, à l'aide d'une barre de MEYER, une composition aqueuse de pigments conducteurs du type mica revêtu d'oxyde d'étain dopé à l'antimoine, commercialisés par MERCK, et d'amidon comme liant. Le ratio pigments-liant est de 5:1. Sur une autre feuille on couche une composition semblable mais le liant est un PVA. On réalise des échantillons ayant des poids de couche différents en pigments conducteurs (exprimés en poids sec dans le tableau ci-dessous). On mesure la résistivité de surface de chaque échantillon selon la norme ASTM 257-66 et ce à des taux d'humidité relative (notée H.R.) de 50 et de 20% . Les résultats dans le tableau ci-dessous montrent que la résistivité de la feuille ne varie pas avec l'humidité relative. La couleur des feuilles de papier obtenues selon l'invention n'est pas modifiée. LIANT AMIDON PVA POIDS DE COUCHE en 6,0 4,6 2,2 5,7 2,75 pigments (g/m2) Résistivité de surface 5 5 5 5 5 à 50% H.R. (ohm/carré) 1,2.10 5,1.10 6,3.10 2.10 3,6.10 Résistivité de surface 5 5 5 5 5 à 20% H.R. (ohm/carré) 1,6.10 3,8.10 6,7.10 2.10 3,7.10 EXEMPLE 2 On réalise des échantillons comme dans l'exemple 1 mais on utilise comme pigment conducteur un mica recouvert d'une couche d'oxyde de titane puis d'une couche de silice et enfin revêtu d'une couche d'oxyde d'étain dopé à l'antimoine, le ratio étain/antimoine étant de 85:15 . Ce pigment est commercialisé par MERCK. Selon les résultats du tableau ci-dessous on constate que l'humidité relative n'a pas d'influence sur le niveau de conductivité des feuilles obtenues selon l'invention. Les feuilles présentent une légère iridescence qui affecte peu leur aspect esthétique. LIANT AMIDON PVA POIDS DE COUCHE en 6,0 4,1 1,9 7,4 5,0 pigments (g/m2) Résistivité de surface 5 5 5 4 5 à 50% H.R. (ohm/carré) 0,9.10 2,6.10 12.10 6.10 1,3.10 Résistivité de surface 5 5 5 4 5 à 20% H.R. (ohm/carré) 0,8.10 2,6.10 15.10 9.10 2,0.10 support oxyde de oxyde de mica mica / oxyde de la couche titane titane de titane / conductrice silice structure sphérique sphérique du lamellaire lamellaire support (0,02 à 0,1 m) (0,1 à 0,2 m) quantité de pigments déposée en 2,80 3,75 2,50 3,40 2,80 3,70 2,80 3,80 sec (g/m2) résistivité 9 8 8 7 5 5 5 5 à 50 % H.R. 2,6.10 2,5.10 1.10 1,8.10 5,7.10 3,8.10 7.10 6.10 (ohms/carré) TABLEAU 1 REVENDICATIONS 1. Feuille de papier ayant des propriétés antistatiques, caractérisée par le fait qu'elle comporte des pigments conducteurs ayant une structure de base de type lamellaire. 2. Feuille selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte des pigments conducteurs constitués d'un support ayant une structure de base de type lamellaire revêtu d'une couche électroconductrice d'oxyde métallique dopé. 3. Feuille selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le support ayant une structure lamellaire est choisi parmi les micas, le talc, le kaolin, les bentonites, les montmorillionites ou les particules de verre. 4. Feuille selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que l'oxyde métallique dopé est un oxyde d'étain dopé avec de l'antimoine. 5. Feuille selon les revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que le pigment conducteur a pour support un mica revêtu d'une couche d'oxyde d'étain dopé avec de l'antimoine. 6. Feuille selon les revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que le pigment conducteur a pour support un mica recouvert d'une couche d'oxyde de titane, éventuellement d'une couche de silice, et revêtu d'une couche d'oxyde d'étain dopé avec de l'antimoine. 7. Feuille selon les revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle porte sur au moins une face une couche contenant au moins les pigments conducteurs ayant une structure de base de type lamellaire et au moins un liant. 8. Feuille selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le liant est hydrosoluble. 9. Feuille selon les revendications 7 ou 8, caractérisée par le fait que la quantité de pigments conducteurs déposée sur la feuille est comprise entre 1 et 10 g/m2 , en poids sec. 10. Abrasif flexible ayant des propriétés antistatiques caractérisé par le fait qu'il a pour support la feuille selon les revendications 1 à 9. 11. Feuille décorative caractérisée par le fait qu'elle est obtenue à partir d'une feuille selon les revendications 1 à 9. 12. Stratifié ayant des propriétés antistatiques caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une feuille selon les revendications 1 à 9 ou 10.