Brevet FR3110919A1 — publié le 20211203

Procédé d'obtention d'une préparation fibreuse pour papier opaque résistant à l'immersion La présente invention a pour objet un procédé d'obtention d'une préparation fibreuse pour fabriquer un papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : - mise en suspension de fibres dans de l’eau, - ajout de sels de calcium dans lesdites fibres, - ajout d’une source de sels de carbonates sous forme d’une solution aqueuse, - agitation du mélange obtenu pendant un temps suffisant pour permettre la précipitation de particules de carbonate de calcium, - ajout d’une solution de sels d’acide gras chauffée à une température correspondant à la température de micellisation desdits sels d’acides gras et tenant compte de la concentration micellaire critique desdits sels d’acides gras, - agitation du mélange ainsi obtenu pendant un temps suffisant pour permettre l’adsorption des acides gras à la surface des particules de carbonate de calcium et obtenir la préparation fibreuse souhaitée. PROCEDE D'OBTENTION D'UNE PREPARATION FIBREUSE POUR PAPIER OPAQUE RESISTANT A L'IMMERSION Domaine technique de l'invention La présente invention se situe dans le domaine de l'obtention d'une préparation fibreuse pour la fabrication d'un papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide de manière à pouvoir être apposé, par exemple, sur une bouteille de vins ou spiritueux susceptible par sa nature d'être stockée en milieu humide tel que, par exemple, un réfrigérateur ou encore un seau à glace. Etat de la technique Dans ce domaine technique particulier, on connaît déjà la demande de brevet français FR 3 071 517 déposée au nom de la Demanderesse et divulguant un papier opaque résistant à l'immersion pour la fabrication d'étiquette destinée principalement à des bouteilles de vins ou spiritueux, remarquable en ce qu'il est constitué d'un support papier de base non couché composé de fibres et de charges minérales opacifiantes, ledit support papier de base recevant sur ses faces recto et verso un traitement de surface constitué de pigments minéraux ou autres, associés à des liants hydrosolubles et synthétiques. Ce papier pour étiquette, qui est certes intéressant car on obtient, avec les traitements de surface, des couches limitant la propagation de l'humidité vers le papier, présente toutefois un certain nombre d'inconvénients. En effet, les caractéristiques d'opacité et de résistance au milieu sec et humide de ce papier, qui ne sont obtenues que par des traitements de surface, sont donc limitées et ne permettent pas d'envisager pour ledit papier d'autres usages que celui des étiquettes de bouteilles de vins ou spiritueux, susceptibles par leur nature d'être stockées en milieu humide. Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé d'obtention d'une préparation fibreuse pour fabriquer un papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide de sorte à pouvoir utiliser ledit papier dans de nombreux usages, ladite préparation fibreuse présentant l'intérêt de pouvoir être fabriquée sur une seule et unique ligne de production. A cet égard, la présente invention a pour objet un procédé d'obtention d'une préparation fibreuse pour fabriquer un papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide caractérisé en ce qu'elle comporte au moins les étapes suivantes : - mise en suspension de fibres dans de l’eau, - ajout de sels de calcium dans lesdites fibres, - ajout d’une source de sels de carbonates sous forme d’une solution aqueuse, - agitation du mélange obtenu pendant un temps suffisant pour permettre la précipitation de particules de carbonate de calcium, - ajout d’une solution de sels d’acide gras chauffée à une température correspondant à la température de micellisation desdits sels d’acides gras et tenant compte de la concentration micellaire critique desdits sels d’acides gras, - agitation du mélange ainsi obtenu pendant un temps suffisant pour permettre l’adsorption des acides gras à la surface des particules de carbonate de calcium et obtenir la préparation fibreuse souhaitée. Selon un mode de réalisation avantageux, la dernière étape est suivie d'une étape d'ajout à la préparation fibreuse obtenue d'additifs et/ou de colorants habituellement utilisés en papeterie. Selon un mode de réalisation classique, les fibres sont des fibres de cellulose. Selon un mode de réalisation avantageux, les sels de calcium possèdent soit des contre ions de nature minérale soit des contre ions de nature organique. Les sels de calcium sont de préférence du chlorure de calcium. Selon un mode de réalisation avantageux, les sels de carbonates possèdent des contre ions de nature métallique ou les sels de carbonates peuvent également être de nature minérale ou organique. Les sels de carbonates sont de préférence du carbonate de sodium. Selon un mode de réalisation avantageux, les dosages de sels de calcium et de sels de carbonates mises en œuvre sont avantageusement déterminées pour produire, par précipitation, une masse de carbonate de calcium correspondant à au plus 25% de la matière sèche. De manière préférée, la masse de carbonate de calcium produite correspond à une valeur comprise entre 20 et 22% de la matière sèche. Selon un mode de réalisation avantageux, les sels d’acides gras comprennent entre 12 et 22 carbones dans leur chaine et leurs contre ions peuvent être des sels métalliques ou organiques. Selon un mode de réalisation encore plus avantageux, les sels d’acide gras comprennent 18 carbones dans leur chaine et seront, à titre préférentiel, du stéarate de potassium. Les sels d’acide gras sont de préférence du stéarate de potassium. L'invention concerne également un papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide remarquable en ce qu'il est fabriqué à partir de la préparation fibreuse obtenue par le procédé d'obtention selon l'invention. Le procédé d'obtention selon l’invention d'une préparation fibreuse pour fabriquer un papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide, s’appuie sur le principe de la précipitation de charges sur des fibres puis sur la modification desdites charges afin les rendre moins hydrophiles. Ainsi, le procédé d'obtention de préparation fibreuse comporte au moins les étapes suivantes : - mise en suspension de fibres, classiquement des fibres de cellulose, dans de l’eau, - ajout de sels de calcium dans lesdites fibres, - ajout d’une source de sels de carbonates sous forme d’une solution aqueuse, - agitation du mélange obtenu pendant un temps suffisant pour permettre la précipitation de particules de carbonate de calcium, - ajout d’une solution de sels d’acide gras chauffée à une température correspondant la température de micellisation desdits sels d’acides gras et tenant compte de la concentration micellaire critique (CMC) desdits sels d’acides gras, - agitation du mélange ainsi obtenu pendant un temps suffisant pour permettre l’adsorption des acides gras à la surface des particules de carbonate de calcium et obtenir la préparation fibreuse souhaitée. Cette dernière étape peut avantageusement être suivie d'une étape d'ajout à la préparation fibreuse obtenue d'additifs et/ou de colorants habituellement utilisés en papeterie. Lesdits additifs et/ou colorants, qui sont bien connus de l'Homme du Métier, sont tels que, par exemple, des alkyle cétène dimères (AKD), de l'amidon cationique, des colorants pigmentaires anioniques, de la silice colloïdale, ou encore de la carboxyméthylcellulose, afin de conférer au papier fabriqué à partir de la préparation fibreuse obtenue une blancheur et une opacité accrues. Selon un mode de réalisation avantageux, les sels de calcium possèdent soit des contre ions de nature minérale tels que, par exemple, des contre ions de nitrate NO 3 - , de chlorure Cl - , d'iodure I - , ou encore de bromure Br - , soit des contre ions de nature organique et pouvant être, par exemple, sous la forme de carboxylates de calcium possédant un à plusieurs carbones tels que, par exemple, de l'acétate de calcium. Toutefois, à titre préférentiel, les sels de calcium utilisés sont du chlorure de calcium. De même, les sels de carbonates sous forme de solution aqueuse possèdent des contre ions de nature métallique tels que, par exemple, des contre ions de sodium Na + , ou de potassium K + . Par ailleurs, les sels de carbonates peuvent également être de nature minérale ou organique tels que, par exemple, du carbonate de diméthyle ou du carbonate d'ammonium. Toutefois, à titre préférentiel, les sels de carbonates utilisés sont du carbonate de sodium. Par ailleurs, les dosages de sels de calcium et de sels de carbonates mises en œuvre sont avantageusement déterminées pour produire, par précipitation, une masse de carbonate de calcium correspondant à au plus 25% de la matière sèche et, de préférence, à une valeur comprise entre 20 et 22%. De plus, le fait d'intégrer cette phase de précipitation du carbonate de calcium dans le procédé général de fabrication de préparation fibreuse conforme à l'invention permet de garantir, lors de l'agitation du mélange obtenu, la fixation des particules de carbonate de calcium directement à la surface et/ou dans les fibres, afin d'accroître les caractéristiques de la préparation fibreuse obtenue. Avec le procédé de fabrication de préparation fibreuse conforme à l'invention, on a pu constater que les particules de carbonate de calcium sont, en outre, unitaires, non agglomérées et de dimensions régulières comprises entre 0,2 et 5 µm. Selon ce mode de réalisation avantageux, les sels d’acides gras comprennent entre 12 et 22 carbones dans leur chaine et leurs contre ions peuvent être des sels métalliques (ex : Na + , K + ) ou organiques (ex : NH 4 + ). Les sels d’acide gras comprendront avantageusement 18 carbones dans leur chaine et seront, à titre préférentiel, du stéarate de potassium. L'adsorption des acides gras à la surface des particules de carbonate de calcium permet de rendre ces dernières moins hydrophiles et donc d'accroître significativement la caractéristique hydrophobe des fibres, de la préparation fibreuse obtenue et du papier fabriqué à partir de ladite préparation fibreuse. Le procédé d'obtention conforme à l'invention pourra comporter, si nécessaire, une étape d'ajout de charges La préparation fibreuse obtenue avec le procédé selon l'invention est ensuite utilisée, sans traitement supplémentaire, sur machine à papier classique pour fabriquer un papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide. Toutefois, le papier fabriqué à partir de la préparation fibreuse obtenue peut être par la suite enduit pour améliorer encore ses performances ou lui apporter d’autres fonctionnalités. Par ailleurs, le procédé d'obtention selon l'invention est particulièrement avantageux, car il ne comporte pas d'étape de lavage des fibres, il peut être semi-continu ou continu et mis en œuvre sur une seul est même ligne de production, et les eaux blanches qu'il génère peuvent être réutilisées au cours du processus de fabrication de papier à partir de la préparation fibreuse obtenue. Enfin, on comprend bien que, le procédé d'obtention selon l'invention permet d'agir directement dans la masse de fibres de la préparation fibreuse afin d'obtenir une préparation fibreuse spécifique et non uniquement sur la surface d'un papier de l'art antérieur fabriqué à partir d'une préparation fibreuse classique, ce qui confère au papier fabriqué à partir de ladite préparation fibreuse spécifique une hydrophobie et une opacité à l’état sec ou humide plus importantes et intéressantes que celles du papier de l'art antérieur. Ainsi, des essais selon la méthode du Cobb ont montré que le procédé d'obtention de préparation fibreuse selon l'invention confère au papier fabriqué à partir de cette préparation fibreuse une faible absorption d’eau sur des temps longs. En effet, la quantité d'eau absorbée par ledit papier après une immersion d'une heure n’augmente que de 30 % au bout de 24 h d'immersion, prouvant ainsi la stabilisation dans le temps de ses propriétés de résistance à l’eau. Par ailleurs, on comprend bien qu'avec une absorption d’eau plus faible, ledit papier présente une moindre déformation et une plus grande stabilité dimensionnelle. Par ailleurs, les propriétés d’opacité du papier fabriqué à partir de la préparation fibreuse obtenue par le procédé d'obtention selon l'invention sont également très bonnes. L’opacité sèche du papier est élevée et après immersion dans l’eau, cette opacité décroit seulement de près de 3% pour rester stable même au bout de 24 h d’immersion dans l’eau. On comprend bien que le procédé d'obtention selon l'invention est avantageusement destiné à produire une préparation fibreuse pour la fabrication d'un papier pour étiquette de bouteille de vins ou spiritueux. Toutefois, il va de soi que, compte tenu des caractéristiques élevées d'hydrophobie et d'opacité conféré au papier fabriqué à partir de la préparation fibreuse obtenue par le procédé d'obtention selon l'invention, ledit papier pourra être destiné à de nombreux autres usages tels que, par exemple, la fabrication de packaging alimentaire ou non. Enfin, il va de soi que les exemples de procédés d'obtention de préparation fibreuse conformes à l'invention qui viennent d'être décrits ne sont que des illustrations particulières, en aucun cas limitatives de l'invention. Procédé d'obtention d'une préparation fibreuse pour fabriquer un papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : - mise en suspension de fibres dans de l’eau, - ajout de sels de calcium dans lesdites fibres, - ajout d’une source de sels de carbonates sous forme d’une solution aqueuse, - agitation du mélange obtenu pendant un temps suffisant pour permettre la précipitation de particules de carbonate de calcium, - ajout d’une solution de sels d’acide gras chauffée à une température correspondant à la température de micellisation desdits sels d’acides gras et tenant compte de la concentration micellaire critique desdits sels d’acides gras, - agitation du mélange ainsi obtenu pendant un temps suffisant pour permettre l’adsorption des acides gras à la surface des particules de carbonate de calcium et obtenir la préparation fibreuse souhaitée.. Procédé d'obtention selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dernière étape est suivie d'une étape d'ajout à la préparation fibreuse obtenue d'additifs et/ou de colorants habituellement utilisés en papeterie. Procédé d'obtention selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de cellulose. Procédé d'obtention selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les sels de calcium possèdent soit des contre ions de nature minérale soit des contre ions de nature organique. Procédé d'obtention selon la revendication 4 caractérisé en ce que les sels de calcium sont du chlorure de calcium. Procédé d'obtention selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que les sels de carbonates possèdent des contre ions de nature métallique ou les sels de carbonates peuvent également être de nature minérale ou organique. Procédé d'obtention selon la revendication 6 caractérisé en ce que les sels de carbonates sont du carbonate de sodium. Procédé d'obtention selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les dosages de sels de calcium et de sels de carbonates mises en œuvre sont avantageusement déterminées pour produire, par précipitation, une masse de carbonate de calcium correspondant à au plus 25% de la matière sèche. Procédé d'obtention selon la revendication 8 caractérisé en ce que la masse de carbonate de calcium produite correspond à une valeur comprise entre 20 et 22% de la matière sèche. Procédé d'obtention selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les sels d’acides gras comprennent entre 12 et 22 carbones dans leur chaine et leurs contre ions peuvent être des sels métalliques ou organiques. Procédé d'obtention selon la revendication 10 caractérisé en ce que les sels d’acide gras comprennent 18 carbones dans leur chaine et seront, à titre préférentiel, du stéarate de potassium. Procédé d'obtention selon la revendication 11 caractérisé en ce que les sels d’acide gras sont du stéarate de potassium. Papier présentant une hydrophobie et une opacité importantes à l’état sec ou humide caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir de la préparation fibreuse obtenue par le procédé d'obtention selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.