Brevet FR2916769A1 — publié le 20081205

L'invention concerne une feuille de papier transparente ou translucide résistante au double-pli et son procédé de fabrication. Elle concerne aussi un emballage comprenant ladite feuille. Parmi les papiers transparents ou translucides, on connaît des papiers calques dits naturels qui sont obtenus à partir de fibres de cellulose très raffinées. Ces papiers transparents ou translucides peuvent être de couleur naturelle mais également être colorés par addition de colorants. Actuellement, le papier calque trouve, grâce à son aspect transparent, de nombreuses applications dans différents domaines tels que la conception assistée par ordinateur ou le dessin technique. Ses propriétés esthétiques et d'impression permettent également l'utilisation du papier calque dans l'édition, la création et l'impression pour la publicité ou les enveloppes, ou bien d'autres types d'emballages ou de créations artistiques comme des abats-jour. Toutefois, les papiers calques utilisés jusqu'à présent ont différents inconvénients. En effet, ils présentent de mauvaises caractéristiques en ce qui concerne le pliage: les papiers calques ont une faible résistance au double pli, et de plus ils blanchissent au niveau des plis. En outre, les papiers calques actuellement utilisés présentent également une résistance à la traction à l'état humide ainsi qu'une résistance à l'éclatement peu élevées. Enfin, ils présentent une variation dimensionnelle dans l'eau élevée. Ces inconvénients limitent l'utilisation du papier calque, notamment dans un domaine tel que l'emballage, où pourtant son aspect esthétique le rend très intéressant mais est altéré par les marques laissées lors des opérations de pliage. Les différents buts de l'invention sont de résoudre les inconvénients de l'art antérieur mentionnés ci- dessus et notamment de proposer une feuille fibreuse de papier transparent ou translucide résistant aux plis. Par feuille transparente ou translucide on entend ici une feuille dont l'indice d'opacité est inférieur à 50 %, mesuré selon la norme ISO 2471. La Demanderesse a trouvé que les buts étaient atteints par une feuille fibreuse résistant aux plis, transparente ou translucide d'indice d'opacité inférieur à 50 %, comprenant des fibres, un polymère anionique présentant une température de transition vitreuse supérieure à -45 C en une proportion comprise entre 5 et 40 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille et un agent de floculation cationique principal en une proportion comprise entre 0,1 et 10 % en poids par rapport au poids sec total de la feuille. Par polymère anionique , on entend ici un polymère présentant des groupements anioniques. Ce polymère a été utilisé sous forme d'une dispersion ou d'une émulsion stabilisée en milieu aqueux, appelée aussi latex. Les polymères en dispersion aqueuse sont couramment utilisés et connus de l'homme du métier de l'industrie papetière. On entend par température de transition vitreuse , la température au-dessous de laquelle le polymère est rigide. Lorsque la température augmente, le polymère passe par un état de transition qui permet aux chaînes macromoléculaires de glisser les unes par rapport aux autres et le polymère se ramollit. La Demanderesse a trouvé que la présence d'un polymère anionique et d'un agent de floculation dans la composition de la feuille fibreuse transparente ou translucide selon l'invention permettait d'améliorer de façon significative la résistance aux plis de ladite feuille. Ainsi, la feuille transparente ou translucide selon l'invention peut présenter une résistance aux plis jusqu'à cinq fois supérieure à celle d'une feuille de papier calque usuel. Cette caractéristique permet à la feuille transparente ou translucide selon l'invention d'avoir une durabilité élevée. De plus, la feuille transparente ou translucide selon l'invention présente des caractéristiques mécaniques de résistance à l'éclatement et de résistance à la traction à l'état 20 humide particulièrement bonnes. La feuille selon l'invention présente également de très bonnes caractéristiques d'hydrophobie et ainsi que de stabilité dimensionnelle dans l'eau. Enfin, la feuille selon l'invention est peu marquée lorsqu'on la plie de sorte qu'elle peut être utilisée dans le domaine de l'emballage. 25 Selon un mode de réalisation de l'invention, la feuille comprend en outre un agent de floculation cationique secondaire en une proportion comprise entre 0,0001 et 0,1 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque la proportion de polymère anionique est élevée et/ou 30 que la proportion d'agent de floculation cationique principal est faible. Ainsi la présence de l'agent de floculation cationique secondaire permet de parfaire la floculation du polymère anionique. 3 Selon un mode de réalisation de l'invention, l'agent de floculation cationique principal est une résine cationique. En particulier, cette résine est une résine polyamideamine-épichlorhydrine, dite résine PAAE. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'agent de floculation cationique principal est choisi parmi les polyacrylamides, les polyéthylèneimines, les polyvinylamines et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'agent de floculation cationique secondaire est choisi parmi les polyacrylamides, les polyéthylèneimines, les polyvinylamines et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation de l'invention, les fibres comprennent des fibres cellulosiques. Selon un autre mode de réalisation, les fibres comprises dans la feuille fibreuse transparente ou translucide selon l'invention peuvent comprendre des fibres synthétiques. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux car il permet d'améliorer les propriétés de résistance à la déchirure de la feuille. Selon un mode de réalisation de l'invention les fibres synthétiques sont en une proportion inférieure à 25 % en poids sec par rapport au poids total des fibres en sec. En particulier, les fibres synthétiques sont en une proportion inférieure à 10 % en poids sec par rapport au poids total des fibres en sec. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, lesdites fibres synthétiques sont choisies parmi des fibres de polyamide et/ou les fibres de polyester. Il peut s'agir, par exemple de fibres de polyamide 6-6 ou de fibres de polyester commercialisées par la société Kuraray sous le nom commercial EP133. Selon un mode de réalisation de l'invention, le polymère anionique présent dans la feuille fibreuse transparente ou translucide est un polymère présentant des fonctions carboxyles. En particulier, ledit polymère comprend un copolymère de syrènebutabiène carboxylé. De tels copolymères sont disponibles, par exemple, auprès de la société Dow Chemical Company avec différentes températures de transition vitreuse. Selon un mode de réalisation de l'invention, la feuille fibreuse transparente ou translucide comprend un agent de coloration en masse ou en surface. De préférence, la feuille fibreuse transparente ou translucide selon l'invention est une feuille de papier calque naturel, c'est à dire obtenue à partir de fibres très raffinées. Selon un autre mode de réalisation, la feuille fibreuse transparente ou translucide selon l'invention est une feuille de papier transparentisé, c'est à dire un papier opaque rendu transparent par l'application d'un composé chimique. Selon un autre mode de réalisation, la feuille fibreuse transparente ou translucide selon l'invention est une feuille de papier de type papier cristal , c'est-à-dire un papier remouillé et calandré sur des cylindres lisses et brillants. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la feuille fibreuse 10 transparente ou translucide est une feuille de papier sulfurisé, c'est à dire une feuille de papier obtenu par un traitement de la feuille de papier à l'acide sulfurique. L'invention concerne également le procédé de fabrication d'une feuille fibreuse transparente ou translucide telle que décrite ci-dessus. 15 Selon l'invention, le procédé de fabrication comprend les étapes consistant à former ladite feuille par voie humide à partir d'une suspension aqueuse comprenant : - des fibres, - une dispersion aqueuse stabilisée (latex) d'un polymère anionique présentant une température de transition vitreuse supérieure à û 45 C, en une proportion 20 comprise entre 5 et 40 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille, - un agent floculant cationique principal en une quantité comprise entre 0,1 et % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille, puis à essorer et sécher ladite feuille. Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite suspension aqueuse 25 comprend en outre un agent de floculation cationique secondaire en une quantité comprise entre 0,1 et 10 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille. Le procédé de l'invention permet, grâce à l'utilisation d'un polymère anionique et d'agent(s) de floculation, de faire précipiter ledit polymère anionique sur les fibres et d'obtenir une feuille fibreuse présentant des propriétés de résistance au pliage 30 particulièrement élevées. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite suspension aqueuse est obtenue à partir d'un mélange de fibres et dudit agent floculant cationique principal, auquel on ajoute ensuite ledit polymère anionique et ledit agent de floculation cationique secondaire avant de procéder à la formation de ladite feuille. Lorsque l'on vise l'obtention d'une feuille de papier calque naturel, le procédé est avantageusement mis en oeuvre en utilisant, à titre de fibres, des fibres très raffinées. 5 Lorsque l'on vise l'obtention d'une feuille de papier transparentisé, le procédé selon l'invention est suivi d'une étape d'application d'un composé chimique. Lorsque l'on vise l'obtention d'une feuille de papier de type cristal , le procédé selon l'invention est suivi d'une étape de remouillage et de calandrage sur des cylindres lisses et brillants. Lorsque l'on vise l'obtention d'une feuille de papier sulfurisé, le procédé selon l'invention est suivi d'une étape de traitement à l'acide sulfurique. Selon un autre mode de réalisation particulier, on introduit un agent colorant en masse ou en surface durant la fabrication de la feuille. L'invention concerne aussi un emballage comprenant la feuille fibreuse transparente ou translucide décrite ci-dessus ou obtenue selon le procédé décrit ci-dessus. L'invention va maintenant être décrite plus en détails à l'aide des exemples non limitatifs et exemples comparatifs suivants. Série 1 Exemple comparatif 1 On réalise une feuille de papier calque naturel traditionnel , en formant ladite feuille par voie humide, à partir d'une suspension aqueuse comprenant des fibres cellulosiques de résineux très raffinées. La feuille obtenue présente un grammage de 92 g/m2 et une épaisseur de 110 m. Exemple 2 On réalise une feuille de papier calque selon l'invention, comprenant des fibres cellulosiques de résineux très raffinées, un copolymère de stytène-butadiène carboxylé d'une température de transition vitreuse de û 25 C en une proportion de 20 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille, un agent de floculation principal sous la forme 6 d'une résine PAAE en une proportion de 1,8 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille et un agent de floculation secondaire sous la forme d'un polyacrylamide en une proportion de 0,001 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille. La feuille obtenue présente un grammage de 96 g/m2 et une épaisseur de 118 m. Série 2 Exemple comparatif 3 On réalise une feuille de papier calque naturel traditionnel , en formant 10 ladite feuille par voie humide, à partir d'une suspension aqueuse comprenant des fibres cellulosiques de résineux très raffinées. La feuille obtenue présente un grammage de 165 g/m2 et une épaisseur de 198 m. 15 Exemple 4 On réalise une feuille de papier calque selon l'invention, comprenant des fibres cellulosiques de résineux, des fibres synthétiques sous la forme de fibres de polyamide en une proportion de 5 % en poids sec par rapport au poids sec total des fibres, un copolymère de stytène-butadiène carboxylé d'une température de transition vitreuse de -25 C en une 20 proportion de 20 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille, d'un agent de floculation principal sous la forme d'une résine PAAE en une proportion de 1,8 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille et un agent de floculation secondaire sous la forme d'un polyacrylamide en une proportion de 0,001 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille. 25 La feuille obtenue présente un grammage de 154 g/m2 et une épaisseur de 178 m. Tests et Résultats Les mesures de résistance au double-pli sont effectuées selon la norme 30 ISO 5626. Les mesures de résistance à la déchirure sont effectuées selon la norme EN 21974. Afin d'évaluer la stabilité dimensionnelle, on a mesuré la longueur d'une éprouvette de papier avant et après avoir été trempée pendant 5 minutes dans de l'eau grâce à un appareil de type Fenchel . La variation de longueur de l'éprouvette est alors exprimée en un pourcentage qui correspond à la stabilité dimensionnelle du papier de sorte que plus ce pourcentage est élevé, moins le papier est dimensionnellement stable dans l'eau. Afin d'évaluer la résistance à l'état humide, on a mesuré la résistance à l'éclatement selon la norme ISO NF Q03-053, sur les feuilles humides et sèches. On a ensuite obtenu la valeur de la résistance à l'état humide (REH) selon la formule suivante REH =Résistance à l'éclatement à l'état humide xi 00 Résistance à l'éclatement à l'état sec La résistance aux plis est mesurée selon la norme ISO 5626 et est exprimée en nombre de doubles plis. Les différentes mesures sont réalisées selon le sens marche et selon le sens 15 travers des feuilles de papier testées. Exemple comparatif 1 Exemple 2 Amélioration Résistance aux plis Sens Marche 230 1378 499 % (nombre de double- plis) Sens Travers 518 1746 237 % Résistance à l'état Sens Marche 1,77 35,04 1880 % humide (%) Sens Travers 1,58 36,07 2183 % Stabilité dimensionnelle (%) 12,79 7,07 - 45 % Tableau 1 20 Exemple comparatif Exemple 4 Amélioration 3 Résistance aux plis Sens Marche 3 538 17833 % (nombre de double- plis) Sens Travers 471 1323 181 % Résistance à l'état Sens Marche 5,03 52,6 946 % humide (%) Sens Travers 5,97 69,6 1066 % Stabilité dimensionnelle (%) 7,24 5,17 - 29 % Résistance à la Sens Marche 480 800 67 % déchirure (mN) Sens Travers 560 910 63 % Tableau 2 Série 1 Comme le montre le tableau 1, la feuille de papier calque de l'exemple 2 présente une résistance aux plis nettement améliorée par rapport à l'exemple comparatif 1 pris comme référence (augmentation de la résistance au double-pli de 237 et 499 %) De la même façon, la feuille selon l'invention présente une résistance à l'état humide bien meilleure et une plus grande stabilité dimensionnelle que la feuille de papier calque traditionnel de l'exemple comparatif 1. Série 2 Comme le montre le tableau 2, la feuille de papier calque de l'exemple 4 présente une résistance aux plis nettement améliorée par rapport à l'exemple comparatif 3 pris comme référence (amélioration de la résistance au double-pli de 181 et 17833 %). De plus, la feuille de papier calque de l'exemple 4 selon l'invention présente une résistance à la déchirure très supérieure à celle d'une feuille de papier calque traditionnelle de l'exemple comparatif 3 (amélioration de la résistance à la déchirure supérieure à 60 %). Enfin, la feuille selon l'invention présente une résistance à l'état humide bien meilleure et une plus grande stabilité dimensionnelle que la feuille de papier de l'exemple comparatif 3. REVENDICATIONS 1. Feuille fibreuse résistante aux plis, transparente ou translucide d'indice d'opacité inférieure à 50 % comprenant : - des fibres, - un polymère anionique présentant une température de transition vitreuse supérieure à ù 45 C et en une proportion comprise entre 5 et 40 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille, - un agent de floculation cationique principal en une proportion comprise entre 0,1 et 10 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille. 2. Feuille selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que ladite feuille comporte un agent de floculation cationique secondaire en une proportion comprise entre 0,0001 et 0,1 % en poids sec par rapport au poids sec total de ladite feuille. 3. Feuille selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que lesdites fibres comprennent des fibres cellulosiques. 4. Feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que lesdites fibres comprennent des fibres synthétiques. 5. Feuille selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que lesdites fibres synthétiques sont en une proportion inférieure à 25 % en poids sec par 20 rapport au poids total des fibres en sec. 6. Feuille selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que lesdites fibres synthétiques sont en une proportion inférieure à 10 % en poids sec par rapport au poids total des fibres en sec. 7. Feuille selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée par le fait que 25 lesdites fibres synthétiques sont des fibres de polyamide et/ou des fibres de polyester. 8. Feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit polymère anionique est un polymère présentant des fonctions carboxyles. 9. Feuille selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que ledit polymère anionique comprend un copolymère de styrène-butadiène carboxylé. 30 10. Feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit agent de floculation cationique principal est une résine cationique. 11. Feuille selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que ladite résine cationique est une résine polyamide-amine-épichlorhydrine. 12. Feuille selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que ledit agent de floculation cationique principal est choisi parmi les polyacrylamides, les 5 polyéthylèneimines, les polyvinylamines et leurs mélanges. 13. Feuille selon l'une des revendications 2 à 12, caractérisée par le fait que ledit agent de floculation secondaire est choisi parmi les polyacrylamides, les polyéthylèneimines, les polyvinylamines et leurs mélanges 14. Feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait 10 que ladite feuille comprend un agent de coloration en masse ou en surface. 15. Feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ladite feuille est une feuille de papier calque naturel. 16. Feuille selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée par le fait que ladite feuille est une feuille de papier transparentisé. 15 17. Feuille selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée par le fait que ladite feuille est une feuille de papier sulfurisé. 18. Feuille selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que ladite feuille est une feuille de papier cristal . 19. Procédé de fabrication d'une feuille fibreuse transparente ou translucide 20 d'indice d'opacité inférieur à 50 % telle que décrite dans l'une des revendications précédentes, comprenant les étapes consistant à former ladite feuille à partir d'une suspension aqueuse comprenant : - des fibres, - une dispersion stabilisée d'un polymère anionique présentant une température 25 de transition vitreuse supérieure à ù 45 C en une quantité comprise entre 5 et 40 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille, - un agent de floculation cationique principal en une quantité comprise entre 0,1 et 10 % en poids sec par rapport au poids sec total de la feuille, puis à essorer et sécher ladite feuille. 30 20. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite suspension aqueuse comprend un agent floculant cationique secondaire en une proportion comprise entre 0,0001 et 0,1 % en poids sec. 21. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 19 et 20, caractérisé par le fait que l'on introduit un agent colorant en masse ou en surface durant la fabrication de ladite feuille. 22. Emballage caractérisé par le fait qu'il comprend une feuille fibreuse 5 transparente ou translucide telle que décrite à l'une des revendications 1 à 18 ou telle qu'obtenue selon le procédé tel que défini selon l'une des revendications 19 à 21.