Brevet FR3113070A1 — publié le 20220204

Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente, comprenant : une structure de support formée d’une matrice de fibres de cellulose, d’au moins un agent de résistance à l’humidité dans une proportion de 0,1 à 10%, d’au moins un agent de collage dans une proportion de 0,01 à 0,5%, d’au moins un agent de résistance à sec dans une proportion de 0,1 à 5%, et d’au moins un agent de cohésion agencé pour lier les éléments de la structure de support, dans une proportion de 0,1 à 5% ; les fibres de cellulose étant formées à plus de 60% par des fibres de cellulose de résineux ; et un agent hydrophobe appliqué sur au moins une face de la structure de support. Figure 2 Papier et sac d’emballage, déperlants, destinés au conditionnement de produits divers La présente invention concerne un papier utilisé dans la confection d’emballages de matière pulvérulente. L’invention porte également sur un sac papier pour conditionnement de matière pulvérulente dont un pli est réalisé à partir d’un tel papier. L’invention porte en outre sur un procédé de réalisation d’un tel papier. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Pour la réalisation d’emballages de matière pulvérulente comme par exemple du ciment : le papier composant le sac doit permettre des opérations de collages, résister mécaniquement voire être extensible, et permettre l’évacuation de l’air emprisonné dans les emballages le sac réalisé doit également former une barrière à l’humidité pour protéger le produit contenu. A cet effet, il est connu d’utiliser un papier dont au moins une face subie une enduction plastique ou est associée à un film plastique. Le problème de ces solutions est que le sac ou le papier ainsi formés ne sont pas compostable et difficilement recyclable. La présente invention a pour but notamment d’obtenir un papier et un sac formant barrière à l’humidité, sans avoir recours à un film ou une enduction plastique. Notamment, un but est de fournir une solution répondant à tout ou partie d’au moins l’un des objectifs suivants : - obtenir un papier pour emballage résistant à l’humidité, déperlant ou formant barrière à l’eau, permettant des opérations de collage, résistant mécaniquement et éventuellement être extensible, en étant en tout ou partie compostable et/ou recyclable ; - obtenir un sac pour le conditionnement de matière pulvérulente résistant à l’humidité, déperlant ou formant barrière à l’eau, en étant en tout ou partie compostable et/ou recyclable. Ce but peut être atteint grâce à un papier pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente, comprenant : -une structure de support formée : d’une matrice de fibres de cellulose ; d’au moins un agent de résistance à l’humidité dans une proportion de 0,1 à 10%, d’au moins un agent de collage dans une proportion de 0,01 à 0,5%, d’au moins un agent de résistance à sec dans une proportion de 0,1 à 5%, et d’au moins un agent de cohésion agencé pour lier les éléments de la structure de support, dans une proportion de 0,1 à 5% ; les fibres de cellulose étant formées à plus de 60% par des fibres de cellulose de résineux ; -un agent hydrophobe appliqué sur au moins une face de la structure de support. Certains aspects préférés mais non limitatifs sont les suivants. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent de résistance à l’humidité est de la polyamide epichlorhydrine. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent de résistance à l’humidité est formé dans une proportion de 0,1 à 2%. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent de collage est de type alkenyl succinic anhydride. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent de collage est formé dans une proportion de 0,05 à 0,3%. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent de résistance à sec est de type carboxymethyl cellulose. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent de résistance à sec est formé dans une proportion de 0,2 à 2%. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent de cohésion est de type amidon cationique. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent de cohésion est formé dans une proportion de 0,3 à 3%. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent hydrophobe est imprégné dans la structure de support. Dans une mise en œuvre du papier, l’agent hydrophobe est imprégné avec une dépose comprise entre 1 à 8 g/m 2 . Dans une mise en œuvre du papier, un caractère hydrophobe est conféré au support par chromatogénie. L’invention porte également sur un sac pour conditionnement de matière pulvérulente, comprenant au moins un premier pli formé avec un tel papier. Certains aspects préférés mais non limitatifs du sac sont les suivants. Dans une mise en œuvre du sac, le sac comprend un deuxième pli dont une mesure de la perméabilité à l’air est inférieure à 5 secondes selon un indice GURLEY ISO5636-5 ; l’assemblage des deux plis étant formé de sorte que l’air puisse traverser le deuxième pli et se loger entre le premier pli et le deuxième pli. Dans une mise en œuvre du sac, la matière du deuxième pli est de type kraft. Dans une mise en œuvre du sac, le sac comprend un schéma de collage permettant de réaliser une chicane ou une cheminée évacuant l’air contenu entre le premier pli et le deuxième pli. L’invention porte en outre sur un procédé de fabrication d’un tel papier, comprenant les étapes successives suivantes : a) mise en suspension de fibres de celluloses ; b) ajout à la suspension obtenue à l’étape a) d’un agent de résistance à sec de la structure de support du papier ; c) raffinage d’un mélange comprenant les fibres de celluloses et l’agent de résistance à sec ; d) ajout d’un agent de résistance à l’humidité au mélange raffiné obtenu à la fin de l’étape c) ; e) ajout d’un agent de cohésion et d’un agent de collage du papier, au résultat obtenu à la fin de l’étape d); f) mise en forme du résultat de l’étape e) afin de conformer la structure de support sous la forme d’une feuille ; g) application d’un agent hydrophobe sur au moins une face de la feuille obtenue à l’étape f) par un procédé de surfaçage. D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : La illustre une vue en perspective d’un sac papier selon l’invention, plié et collé, préalablement au remplissage par de la matière pulvérulente ; La illustre une vue en perspective d’un sac selon l’invention; La illustre une vue schématique d’un procédé selon l’invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS Sur les figures 1 à 3 annexées et dans la suite de la description, des éléments identiques ou similaires en terme fonctionnel sont repérés par les même références. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures pour en faciliter la compréhension. Par ailleurs, les différents modes ou exemples et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent, au contraire, être combinés entre eux. Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « globalement » et « de l'ordre de » signifient « à 10 % près ». Dans le reste du texte, les proportions, autrement dit les doses, sont exprimées en pourcentage massique par rapport à la production de papier brute. L’invention porte sur un papier 10 pour confection de sacs d’emballages de matière pulvérulente, comprenant : une structure de support formée : d’une matrice de fibres de cellulose entremêlées, d’au moins un agent de résistance à l’humidité dans une proportion de 0,1 à 10%, d’au moins un agent de collage dans une proportion de 0,01 à 0,5%, d’au moins un agent de résistance à sec dans une proportion de 0,1 à 5%, et d’au moins un agent de cohésion agencé pour lier les éléments de la structure de support, dans une proportion de 0,1 à 5% ; les fibres de cellulose étant formées à plus de 60% par des fibres de cellulose de résineux ; un agent hydrophobe appliqué sur au moins une face de la structure de support. Le papier 10 ainsi obtenu permet d’obtenir des caractéristiques de déperlance et barrière à l’humidité ainsi que de résistance mécanique compatibles avec la création d’emballages de matière pulvérulente. Avantageusement, ce papier 10 est compostable et/ou recyclable au moins en partie. Un autre avantage réside dans l’absence de matière plastique. Le papier 10 est fabriqué à partir d’une ou plusieurs pâtes mélangées dans un pulpeur avec de l’eau. Dans une étape de préparation, l’agent de résistance à sec est introduit dans cette pâte diluée contenant les fibres de cellulose. S’en suit des étapes de raffinage. Ensuite l’agent de résistance à l’humidité est ajouté en sortie des raffineurs avant l’introduction dans une mélangeuse. L’agent de cohésion/rétention ainsi que l’agent de collage sont ensuite introduits. Dans un exemple, cette introduction est réalisée au cours d’une phase d’épuration. Dans un exemple, l’introduction de ces deux agents est réalisée entre une sous-étape de la phase d’épuration mettant en œuvre des épurateurs cyclones et une sous-étape de la phase d’épuration mettant en œuvre un épurateur volumétrique. Le papier 10 est ensuite mis en forme sous forme de feuille par des techniques connues par l’homme du métier. Le procédé, illustré sur la , peut donc se résumer suivant les étapes successives suivantes : a) mise en suspension de fibres de celluloses ; b) ajout à la suspension obtenue à l’étape a) d’un agent de résistance à sec de la structure de support du papier 10 ; c) raffinage d’un mélange comprenant la matrice de fibres de celluloses et de l’agent de résistance à sec ; d) ajout d’un agent de résistance à l’humidité de la structure de support du papier 10 au mélange raffiné obtenu à la fin de l’étape c) ; e) ajout d’un agent de cohésion et d’un agent de collage de la structure de support du papier 10, au résultat obtenu à la fin de l’étape d) ; f) mise en forme du résultat de l’étape e) afin de conformer la structure de support sous la forme d’une feuille ; g) application d’un agent hydrophobe sur au moins une face de la feuille obtenue à l’étape f) par un procédé de surfaçage. Les fibres de cellulose sont formées avantageusement à plus de 60% par des fibres de cellulose de résineux. Ce taux peut être augmenté jusqu’à utiliser des fibres de cellulose issues à 100% de résineux. En augmentant ce taux il est possible d’augmenter la résistance mécanique du papier 10. Ainsi en passant de 60% à 100% en taux de fibres de cellulose issues de résineux il est possible d’augmenter de 30% la résistance à la déchirure du papier 10. Des taux de fibres de résineux de 70, 80 ou encore 90% sont tout à fait envisageables mais toutes les valeurs entre 60% et 100% sont plausibles. L’agent de résistance à l’humidité consiste à introduire dans la suspension fibreuse ou pâte chimique, en cours d’élaboration, des polymères cationiques s’adsorbant à la surface des fibres. Après la formation de la feuille de papier 10, la feuille humide est séchée et c’est au cours de cette étape que s’amorce la réticulation de ces polymères. Elle conduit à la formation d’un réseau tridimensionnel de polymère dans la matrice fibreuse. Ce réseau permet au papier 10 de conserver ses propriétés mécaniques lorsqu’il est en contact avec de l’eau. Dans un exemple avantageux, l’agent de résistance à l’humidité est formé dans une proportion de 0,1 à 2%. Cette proportion est calculée en matière active par rapport au papier 10. Dans un exemple, l’agent de résistance à l’humidité peut être de la polyamide epichlorhydrine (PAA-E). Cependant, d’autres agent de résistance à l’humidité peuvent être utilisés comme les résines urée-formaldéhyde (UF), ou les résines de glyoxal. L’agent de collage permet de conférer des propriétés de résistance à l’eau au papier 10 afin de contrôler la pénétration des liquides dans les papiers, principalement pour les opérations d’impression et de transformation. Ainsi introduits dans la suspension fibreuse et adsorbés par les fibres avant la formation de la feuille, ils abaissent l’énergie de surface de ces fibres. L’alkyl ketene dimer (AKD) et l’alkenyl succinic anhydride (ASA) peuvent être utilisés comme agent de collage. Ils permettent ainsi de produire un papier fortement collé. Ils peuvent être mis en œuvre en milieu neutre ou alcalin, rendant ainsi possible l’ajout de charges minérales comme le carbonate de calcium. Dans d’autres exemples, il est possible d’utiliser des résines naturelles modifiées (colles à base de résine), de l'amidon ou de l'amidon modifié. Ceci renforce l’origine naturelle des composants du papier 10. Dans un exemple préférentiel, l’agent de collage est formé dans une proportion de 0,05 à 0,3%. L’agent de résistance à sec permet d'améliorer la résistance du papier 10 à l’état sec. L’agent de résistance à sec peut être choisi parmi l’amidon, les fécules, le latex, les hémicelluloses, les galactomannanes, les gélatines ou les résines polyamide-épichlorhydrine, pris seuls ou en mélange. Avantageusement, les carboxyméthylcelluloses (CMC) peuvent être utilisées comme agent de résistance à sec. Dans une exemple avantageux, l’agent de résistance à sec est formé dans une proportion de 0,2 à 2%. L’agent de cohésion est agencé pour lier les éléments de la structure de support. Dans un exemple, de l’amidon cationique peut être utilisé comme agent de cohésion. Il assure la formation d’un lien fort en constituant des ponts entre les fibres de cellulose en raison de la charge cationique. Il permet également d’augmenter la résistance à l’état sec et la durabilité du papier 10. L’amidon cationique permet également une meilleure rétention de l’agent de collage. Dans un exemple préférentiel, l’agent de cohésion est formé dans une proportion de 0,3 à 3%. Le support papier obtenu avant surfaçage est avantageusement fabriqué avec une perméabilité à l’air faible et une structure fermée, afin de déposer l’agent hydrophobe majoritairement à la surface du papier. Dans un exemple, l’agent hydrophobe est appliqué par imprégnation par le procédé dit de « size press », bien connu de l’homme du métier, d’un agent hydrophobe sur le support. Cette imprégnation se fait une fois que le papier 10 est mis sous forme d’une feuille. L’imprégnation peut également avoir lieu depuis les deux faces cela permet d’augmenter les caractéristiques de barrière à l’humidité, de résistance à l’état humide et le caractère hydrophobe du papier 10. L’imprégnation consiste à faire pénétrer entre les fibres l’agent hydrophobe. Cela présente l’avantage de rendre le papier 10 hydrophobe et barrière à l’humidité dans la masse et non pas seulement en surface comme c’est le cas pour les techniques d’enduction de film hors ligne. Cela permet de faciliter le recyclage et la compostabilité. Dans cet exemple, l’agent hydrophobe est appliqué lors d’une phase de séchage. L’agent hydrophobe peut également être appliqué par imprégnation entre une sous-étape de pré-séchage de la phase de séchage et une sous-étape de post-séchage de la phase de séchage, cette étape pouvant inclure un séchage infrarouge. Dans un exemple, l’agent hydrophobe est imprégné jusqu’à atteindre une dépose comprise entre 1 à 8 g/m 2 . Dans un autre exemple, le caractère hydrophobe est obtenu par traitement en chromatogénie du support. Dans un exemple, l’agent hydrophobe est appliqué après la phase de séchage. L’invention porte également sur un sac 20 papier pour conditionnement de matière pulvérulente, comprenant au moins le premier pli à extérieur formé avec un papier tel que décrit ci-dessus. Ceci confère au sac 20 sa caractéristique de barrière à l’humidité. Le papier illustré sur la , est ainsi mis en forme, plié, collé pour former un contenant. Le sac 20 papier ainsi formé est destiné au industriels conditionnant des matières pulvérulentes comme illustré sur la . Dans un exemple, le sac 20 comprend un deuxième pli dont la mesure de la perméabilité à l’air est inférieure à 5 secondes indice GURLEY ISO5636-5. L’assemblage des deux plis est formé de sorte que l’air puisse traverser le deuxième pli et se loger entre le premier pli et le deuxième pli. Dans un exemple, l’agent de fixation des feuilles papiers est une colle. Dans un exemple, la matière du deuxième pli est de type kraft. Le sac 20 peut comprendre au moins une valve pour les opérations de remplissage. Cette valve peut être formée en tout ou partie par du papier. Le schéma des collages réalisés est adapté pour réaliser une chicane ou cheminée de désaération permettant d’évacuer l’air contenu entre le premier pli et le deuxième pli. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente, comprenant : une structure de support formée : d’une matrice de fibres de cellulose, d’au moins un agent de résistance à l’humidité dans une proportion de 0,1 à 10%, d’au moins un agent de collage dans une proportion de 0,01 à 0,5%, d’au moins un agent de résistance à sec dans une proportion de 0,1 à 5%, et d’au moins un agent de cohésion agencé pour lier les éléments de la structure de support, dans une proportion de 0,1 à 5% ; les fibres de cellulose étant formées à plus de 60% par des fibres de cellulose de résineux ; un agent hydrophobe appliqué sur au moins une face de la structure de support. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon la revendication 1, dans lequel l’agent de résistance à l’humidité est de la polyamide epichlorhydrine. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’agent de résistance à l’humidité est formé dans une proportion de 0,1 à 2%. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’agent de collage est de type alkenyl succinic anhydride. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’agent de collage est formé dans une proportion de 0,05 à 0,3%. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’agent de résistance à sec est de type carboxymethyl cellulose. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’agent de résistance à sec est formé dans une proportion de 0,2 à 2%. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’agent de cohésion est de type amidon cationique. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’agent de cohésion est formé dans une proportion de 0,3 à 3%. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’agent hydrophobe est imprégné dans la structure de support. Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon la revendication 10, dans lequel l’agent hydrophobe est imprégné avec une dépose comprise entre 1 à 8 g/m 2 . Papier (10) pour confection de sacs d’emballage de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel un caractère hydrophobe est conféré au support par chromatogénie. Sac (20) pour conditionnement de matière pulvérulente, comprenant au moins un premier pli formé avec le papier (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12. Sac (20) pour conditionnement de matière pulvérulente selon la revendication 13, comprenant un deuxième pli dont une mesure de la perméabilité à l’air est inférieure à cinq secondes selon un indice GURLEY ISO5636-5 ; l’assemblage des deux plis étant formé de sorte que l’air puisse traverser le deuxième pli et se loger entre le premier pli et le deuxième pli. Sac (20) pour conditionnement de matière pulvérulente selon la revendication 14, dans lequel la matière du deuxième pli est de type kraft. Sac (20) pour conditionnement de matière pulvérulente selon l’une quelconque des revendications 14 ou 15, comprenant un schéma de collage permettant de réaliser une chicane ou une cheminée évacuant l’air contenu entre le premier pli et le deuxième pli. Procédé de fabrication d’un papier (10) selon l’une des revendications 1 à 12, comprenant les étapes successives suivantes : a) mise en suspension de fibres de celluloses ; b) ajout à la suspension obtenue à l’étape a) d’un agent de résistance à sec de la structure de support du papier ; c) raffinage d’un mélange comprenant les fibres de celluloses et l’agent de résistance à sec ; d) ajout d’un agent de résistance à l’humidité au mélange raffiné obtenu à la fin de l’étape c) ; e) ajout d’un agent de cohésion et d’un agent de collage du papier (10), au résultat obtenu à la fin de l’étape d); f) mise en forme du résultat de l’étape e) afin de conformer la structure de support sous la forme d’une feuille ; g) application d’un agent hydrophobe sur au moins une face de la feuille obtenue à l’étape f) par un procédé de surfaçage.