Papier absorbant résistant à l'état mouillé Dans le commerce, on trouve deux types principaux de papiers absorbants, chacun d'eux ayant ses avan tages et ses inconvénients propres. Les papiers du pre mier type qui sont obtenus à partir de pâtes naturelles à longues fibres (liniers de coton par exemple), plus ou moins raffinées, absorbent rapidement les liquides avec lesquels ils sont en contact. Leur capacité d'absorp tion est relativement limitée et une fois mouillés, ils n'ont aucune solidité. Ils conviennent donc mal à l'essuyage proprement dit, car le frottement à l'état mouillé contre une surface quelconque les désagrège très rapidement.
Pratiquement, ils ne peuvent donc servir efficacement que pour le nettoyage d'une surface à sec ou pour l'ab sorption de liquides à l'état statique, comme c'est le cas du papier buvard.
Les papiers du deuxième type sont obtenus à partir de pâtes papetières à longues fibres, et ils sont traités par une résine, comme par exemple une résine de mé- lamine pour avoir une certaine résistance à l'état mouillé. Ce traitement abaisse cependant très nettement la vi tesse avec laquelle ces papiers sont capables d'absorber un liquide, tout en maintenant élevée leur capacité d'ab sorption. Il s'ensuit que ces papiers essuient nettement moins bien qu'un bon tissu, car ils ne sont pas capables d'absorber suffisamment vite les liquides avec lesquels ils entrent en contact.
Le papier obtenu selon l'invention vise à remédier aux défauts respectifs de chacun de ces types de papiers, tout en conservant leurs avantages. Ce papier est cons titué par des fibres longues non fibrillables formant le réseau de soutien (A), par des fibres courtes fibrillées emplissant les interstices du réseau de soutien (B) et par un agent liant qui assure la liaison des fibres longues entre elles et avec les fibres courtes sans altérer leurs propriétés absorbantes (C) dans les proportions en poids de A:B:C=10à80:20à90:
2à40, La première fibre utilisée pour la fabrication de ce papier est, de préférence, une fibre de cellulose régé nérée, non fibrillée, comme par exemple la fibranne. Elle est avantageusement coupée à des longueurs nettement supérieures à celles des fibres papetières usuelles (entre 5 et 30 mm, de préférence 10 mm). Son rôle est de cons tituer un réseau qui, lié par le liant utilisé, permet d'ob tenir une bonne résistance de l'ensemble à l'état hu mide. De plus, le gonflement de- la fibranne étant impor tant et très rapide, celle-ci contribue à assurer au papier une vitesse et une capacité d'absorption élevées.
Dans certains cas cependant, on désire avoir des papiers présentant une résistance à la déchirure élevée, ce qui exige l'emploi de fibres ayant une haute téna cité. En effet, les valeurs de résistance à la déchirure qu'on peut obtenir avec la fibranne sont limitées par la ténacité de la fibre.
On peut alors remplacer les fibres longues. en cellu lose régénérée partiellement ou en totalité par des fibres longues synthétiques.
En effet, on a découvert qu'il est possible d'utiliser les fibres de polyesters ou de polyamides ou de chlorure de polyvinyle, ou de polycarbonates, ou autres, à la place de la fibranne, tout en maintenant la vitesse d'absorption du papier à un niveau très élevé. Toutefois, ces fibres ne gonflent pas dans l'eau et la capacité totale d'absorption du papier est diminuée proportionnellement aux quanti tés de fibres synthétiques présentes dans la composition.
Le pourcentage des fibres de cellulose régénérée ou des fibres synthétiques non fibrillées, contenu dans le nouveau papier est, de préférence, compris entre 40 et 55'%.
Les interstices formés dans le réseau créé par la fi branne et/ou par les fibres synthétiques, peuvent être remplis par une fibre fibrillable naturelle ou artificielle. Lorsqu'on emploie une fibre fibrillable naturelle (pâtes de bois ou autres), on obtient un papier plus rigide et plus dur.
Les fibres fibrillables en cellulose régénérée ayant des dimensions de fibres et de fibrilles nettement inférieures créent dans la masse du papier un réseau de capillaires dont les dimensions sont plus petites que celles obtenues avec les fibres naturelles : de ce fait elles permettent d'obtenir des vitesses d'absorption élevées, car la vitesse d'absorption est d'autant plus rapide que les dimensions des capillaires sont plus réduites.
L'utilisation de fibres fibrillables de cellulose régé nérée confère au papier mouillé un toucher très doux, semblable à celui d'une peau de chamois. La propor tion en fibres fibrillées peut varier de 20 à 90 parties mais les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la pro portion se situe aux alentours de 40-55 parties.
Le liant utilisé dans la fabrication du papier selon l'invention a une importance considérable. En particu lier, son rôle est d'assurer la liaison entre les éléments de structure, de conférer au papier sa résistance à l'état humide et, ce faisant, de ne pas altérer les propriétés ab sorbantes des différents constituants.
Afin de satisfaire à ces exigences, le liant utilisé est, de préférence, constitué essentiellement par une résine thermoplastique sous forme de fibre par exemple, dont le point de fusion est compris dans les limites de tempé ratures qu'on peut obtenir dans la sécherie d'une machine à papier.
Les liants sont toujours utilisés à l'état solide ou semi-solide, jamais en solution ou en émulsion. En gé néral, ils sont ajoutés à la pâte avant le tirage sur ma chine. Ceci a pour but de créer une liaison par points qui seule ne détruit pas le pouvoir absorbant du papier.
On décrira maintenant trois exemples de réalisation de papiers selon l'invention, mais il est bien entendu que ces exemples ne sont nullement limitatifs et que l'in vention s'étend à toute variante dans le même esprit. <I>Exemple 1:</I> On utilise un mélange des fibres suivantes Fibranne de 3 deniers, coupée à 10 mm . . . .
451% Fibre artificielle fibrillable dite Polynosic (fibre de cellulose régénérée ayant un allon gement inférieur à 8 /o sous une charge de 0,5 g/den. après traitement à la soude à 5,%) et raffinée à<B>800</B> SR (fibre fabriquée selon le procédé du brevet français Np 985847)
. . . 50% Fibre d'alcool polyvinylique non formulée de 1 denier, coupée à 2 mm et vendue sous la marque Vinylal (point de fusion: envi ron<B>800</B> C) . . . . . . . . . . . . . 51110 On mélange dans un cuvier la fibranne, la fibre ar tificielle raffinée et la fibre d'alcool polyvinylique. Afin d'obtenir une feuille valable, la concentration ne doit pas dépasser 6 g/1. Il est possible de l'augmenter lors qu'on utilise une fibranne ayant subi un ensimage spécial permettant une meilleure dispersion en milieu aqueux.
Avec le mélange ainsi préparé, on tire sur la ma chine à papier une feuille ayant un poids de 100 g au mètre carré. Il est important dans ce cas de régler la sécherie de façon à avoir une température minimum de <B>850</B> à la surface du papier de manière à provoquer la fu sion de la fibre d'alcool polyvinylique et la formation de liaisons résistantes à l'état mouillé.
Le papier ainsi obtenu possède les caractéristiques mécaniques suivantes Résistance à l'éclatement <B>à</B> sec . . . . . . . . . . . . . 4525 g/cm2 au mouillé . . . . . . . . . . . 2650 g/cm2 Indice d'éclatement (rapport entre la résis tance à l'éclatement et le poids en m2) : . à sec . . . . . . . . . . . . . 43,5 au mouillé . . . . . . . . . . . 26,6 Résistance à la déchirure amorcée à sec . . . . . . . . . . . . . 195 g au mouillé . . . ; . . : . . . . 346 g - Il est à noter que du fait de l'assouplissement qui se produit à l'état mouillé, toutes les fibres résistent à l'ef fort de traction.
Il en résulte que la résistance à la dé chirure est plus élevée à l'état mouillé qu'à l'état sec.
Pouvoir absorbant (% d'eau absorbée par rapport au poids du papier sec) a) Papier ordinaire à 100 g/m2 à base de pâte Kraft à longues fibres, renforcé par une ré- sine . . . . . . . . . . . . . . . 140% b) Papier selon l'exemple 1 . . . . . . . .
403 0/u Vitesse d'absorption (hauteur d'imbibition d'un pa pier tenu verticalement et partiellement immergé dans l'eau), exprimée en mm pour 10 minutes a) Papier ordinaire à base de pâte Kraft à longues fibres, renforcé par une résine . . . 30 mm b)Papier selon l'exemple 1 . . . . . . . 62 mm <I>Exemple 2</I> On utilise la composition suivante Fibres de polyester de 3 deniers, coupées à 20 mm . . . . . . . . . . . . . . 201% Fibres de polyester de 6 deniers, coupées à 24 mm . . . . . . . . . . . . . . 20% Pâte Kraft raffinée à 161, SR . . . . . . . .
40% Fibres d'alcool polyvinylique non formalisé de 1,2 denier, coupées à 3 mm (point de fusion environ<B>800</B> C) . . . . . . . . . . . 20% On fabrique le papier selon le procédé indiqué dans l'exemple 1. On obtient un papier dont les caractéris tiques sont les suivantes Résistance à l'éclatement à sec . . . . . . . . . . . . . 3140 g/cm2 au mouillé . . . . . . . . . . . 2750 g/cm2 Indice d'éclatement à sec . . . . . . . . . . . . . 33,6 au mouillé . . . . . . . . . . . 31,8 Résistance à la déchirure amorcée à sec . . . . . . . . . . . . . 694 g au mouillé . . . . . . . . . . .
435 g Capacité d'absorption (% d'eau absorbée par rapport au poids de papier sec) . . . . . . . 250% Vitesse d'absorption exprimée en mm pour 1-0 minutes . . . . . . . . . . . 70 mm On voit donc que toutes les caractéristiques du papier mouillé, la capacité d'absorption exceptée, sont supé rieures à celles du papier de l'exemple 1.
Par contre, les caractéristiques à sec sont généralement inférieures, don nant cependant un meilleur rapport des résistances sec/ humide. <I>Exemple 3</I> On utilise la composition suivante Fibres de polyester de 6 deniers, coupées à 24 mm . . . . . . . . . . . . . . 20% Fibranne 1,5 denier, coupée à 10 mm . . . . 30% Pâte Kraft raffinée à 161) SR . . . . . . . 40% Fibres d'alcool polyvinylique comme dans l'exemple 1 . . . . . . . . . .
10% On fabrique le papier selon le procédé indiqué dans l'exemple 1.
Les caractéristiques obtenues (qui sont généralement intermédiaires entre celles des deux exemples cités plus haut) sont les suivantes Résistance à l'éclatement à sec . . . . . . . . . . . . 3820 g/cm2 au mouillé . . . . . . . . . . . 2700 g/cm2 Indice d'éclatement à sec . . . . . . . . . . . . . 37,5 au mouillé . . . . . . . . . . . 28,8 Résistance à la déchirure amorcée à sec . . . . . . . . . . . . . 435 g au mouillé . . . . . . . . . . .
540 g Capacité d'absorption (% d'eau absorbée par rapport au poids de papier sec) . . 310 % Vitesse d'absorption exprimée en mm pour 10 minutes . . . . . . . . . . .
67 mm Les papiers selon l'invention, du fait de leur pouvoir d'absorption élevé et de leur résistance à l'état mouillé, conviennent pour un grand nombre d'applications, par exemple pour le nettoyage des vitres, des glaces, des pare-brises et carrosseries d'automobiles, pour le sé chage rapide des épreuves photographiques. Ils peuvent être avantageusement utilisés comme essuie-mains, pour le lavage de la vaisselle; ils peuvent également remplacer dans une certaine mesure les peaux de chamois.
Ces papiers, du fait de leur forte résistance au mouillé, peuvent même être lavés à la main ou à la machine, en eau tiède, avec du savon ou des produits détersifs usuels.
Wet Resistant Absorbent Papers There are two main types of absorbent papers commercially available, each of which has its own advantages and disadvantages. Papers of the first type which are obtained from long-fiber natural pulps (cotton flax for example), more or less refined, rapidly absorb the liquids with which they are in contact. Their absorption capacity is relatively limited and once wet they have no strength. They are therefore poorly suited to the actual wiping, because the friction in the wet state against any surface disintegrates them very quickly.
In practice, therefore, they can only be used effectively for cleaning a dry surface or for absorbing liquids in a static state, as is the case with blotting paper.
Papers of the second type are obtained from long-fiber paper pulps, and they are treated with a resin, such as, for example, a melamine resin to have a certain wet strength. This treatment, however, very clearly lowers the speed with which these papers are capable of absorbing a liquid, while maintaining their absorption capacity high. As a result, these papers wipe much less well than a good cloth, as they are not able to absorb liquids with which they come in contact quickly enough.
The paper obtained according to the invention aims to remedy the respective defects of each of these types of paper, while retaining their advantages. This paper is made up of long non-fibrillable fibers forming the support network (A), by fibrillated short fibers filling the interstices of the support network (B) and by a binding agent which binds the long fibers together and with short fibers without altering their absorbent properties (C) in the proportions by weight of A: B: C = 10 to 80: 20 to 90:
2 to 40, The first fiber used for the manufacture of this paper is preferably a regenerated cellulose fiber, not fibrillated, such as, for example, fibranne. It is advantageously cut to lengths markedly greater than those of conventional paper fibers (between 5 and 30 mm, preferably 10 mm). Its role is to constitute a network which, linked by the binder used, makes it possible to obtain good resistance of the assembly in the wet state. In addition, the swelling of the fibranne being important and very rapid, the latter contributes to providing the paper with a high speed and a high absorption capacity.
In some cases, however, it is desired to have papers exhibiting high tear strength, requiring the use of fibers having high tenacity. This is because the tear strength values that can be obtained with the fibranne are limited by the tenacity of the fiber.
We can then replace the long fibers. cellulose regenerated partially or entirely with long synthetic fibers.
In fact, it has been discovered that it is possible to use the fibers of polyesters or of polyamides or of polyvinyl chloride, or of polycarbonates, or the like, in place of the fibranne, while maintaining the rate of absorption of the fiber. paper at a very high standard. However, these fibers do not swell in water and the total absorption capacity of the paper is reduced in proportion to the amounts of synthetic fibers present in the composition.
The percentage of regenerated cellulose fibers or non-fibrillated synthetic fibers contained in the new paper is preferably between 40 and 55%.
The interstices formed in the network created by the fi brane and / or by the synthetic fibers, can be filled with a natural or artificial fibrillable fiber. When a natural fibrillable fiber (wood pulp or others) is used, a stiffer and harder paper is obtained.
The fibrillable fibers of regenerated cellulose having dimensions of fibers and fibrils markedly smaller create in the mass of the paper a network of capillaries whose dimensions are smaller than those obtained with natural fibers: as a result they make it possible to obtain speeds absorption, because the absorption speed is all the faster as the dimensions of the capillaries are reduced.
The use of fibrillable fibers of regenerated cellulose gives the wet paper a very soft feel, similar to that of a chamois leather. The proportion of fibrillated fibers can vary from 20 to 90 parts but best results are obtained when the proportion is around 40-55 parts.
The binder used in the manufacture of paper according to the invention is of considerable importance. In particular, its role is to ensure the bond between the structural elements, to give the paper its resistance in the wet state and, in so doing, not to alter the absorbent properties of the various constituents.
In order to meet these requirements, the binder used is preferably constituted essentially by a thermoplastic resin in the form of a fiber, for example, the melting point of which is within the temperature limits which can be obtained in the dryer. 'a paper machine.
Binders are always used in the solid or semi-solid state, never in solution or in emulsion. Usually, they are added to the dough before the draw on my china. The purpose of this is to create a point bond which alone does not destroy the absorbency of the paper.
Three embodiments of papers according to the invention will now be described, but it is understood that these examples are in no way limiting and that the invention extends to any variant in the same spirit. <I> Example 1: </I> A mixture of the following fibers Fibranne of 3 denier, cut to 10 mm is used. . . .
451% Fibrillable artificial fiber known as Polynosic (regenerated cellulose fiber having an elongation of less than 8 / o under a load of 0.5 g / den. After treatment with 5.% sodium hydroxide) and refined at <B> 800 < / B> SR (fiber manufactured according to the process of French patent Np 985847)
. . . 50% Unformulated 1 denier polyvinyl alcohol fiber, cut to 2mm and sold under the Vinylal brand (melting point: approx. <B> 800 </B> C). . . . . . . . . . . . . 51110 The fibranne, the refined artificial fiber and the polyvinyl alcohol fiber are mixed in a vat. In order to obtain a valid sheet, the concentration should not exceed 6 g / 1. It is possible to increase it when using a fibranne having undergone a special sizing allowing better dispersion in aqueous medium.
With the mixture thus prepared, a sheet having a weight of 100 g per square meter is drawn on the paper machine. It is important in this case to adjust the dryer so as to have a minimum temperature of <B> 850 </B> on the surface of the paper so as to cause the polyvinyl alcohol fiber to melt and bond to form. wet resistant.
The paper thus obtained has the following mechanical characteristics. <B> to </B> burst strength when dry. . . . . . . . . . . . . 4525 g / cm2 when wet. . . . . . . . . . . 2650 g / cm2 Burst index (ratio between burst strength and weight in m2):. dried up . . . . . . . . . . . . . 43.5 wet. . . . . . . . . . . 26.6 Resistance to dry initiated tear. . . . . . . . . . . . . 195 g wet. . . ; . . :. . . . 346 g - Note that due to the softening which occurs in the wet state, all fibers resist tensile strain.
As a result, the tear resistance is higher in the wet state than in the dry state.
Absorbency (% water absorbed in relation to the weight of dry paper) a) Plain 100 g / m2 paper based on long fiber Kraft pulp, reinforced with resin. . . . . . . . . . . . . . . 140% b) Paper according to Example 1. . . . . . . .
403 0 / u Absorption rate (soaking height of a paper held vertically and partially submerged in water), expressed in mm for 10 minutes a) Plain paper based on long-fiber Kraft pulp, reinforced with a resin. . . 30 mm b) Paper according to Example 1. . . . . . . 62 mm <I> Example 2 </I> The following composition is used 3 denier polyester fibers, cut at 20 mm. . . . . . . . . . . . . . 201% 6 denier polyester fibers, cut to 24mm. . . . . . . . . . . . . . 20% Kraft pulp refined at 161, SR. . . . . . . .
40% Unformalized 1.2 denier polyvinyl alcohol fibers, cut to 3 mm (melting point approximately <B> 800 </B> C). . . . . . . . . . . 20% The paper is produced according to the process indicated in Example 1. A paper is obtained whose characteristics are as follows: Resistance to dry bursting. . . . . . . . . . . . . 3140 g / cm2 when wet. . . . . . . . . . . 2750 g / cm2 Dry burst index. . . . . . . . . . . . . 33.6 wet. . . . . . . . . . . 31.8 Resistance to dry initiated tear. . . . . . . . . . . . . 694 g when wet. . . . . . . . . . .
435 g Absorption capacity (% of water absorbed in relation to the weight of dry paper). . . . . . . 250% Absorption rate expressed in mm for 1-0 minutes. . . . . . . . . . . 70 mm It can therefore be seen that all the characteristics of the wet paper, the absorption capacity excepted, are superior to those of the paper of Example 1.
On the other hand, the dry characteristics are generally lower, giving however a better ratio of the dry / wet strengths. <I> Example 3 </I> The following composition is used 6 denier polyester fibers, cut to 24 mm. . . . . . . . . . . . . . 20% 1.5 denier fiber, cut to 10mm. . . . 30% Kraft pulp refined to 161) SR. . . . . . . 40% polyvinyl alcohol fibers as in Example 1. . . . . . . . . .
10% The paper is produced according to the process indicated in Example 1.
The characteristics obtained (which are generally intermediate between those of the two examples cited above) are as follows: Resistance to dry bursting. . . . . . . . . . . . 3820 g / cm2 when wet. . . . . . . . . . . 2700 g / cm2 Dry burst index. . . . . . . . . . . . . 37.5 wet. . . . . . . . . . . 28.8 Resistance to dry initiated tear. . . . . . . . . . . . . 435 g when wet. . . . . . . . . . .
540 g Absorption capacity (% of water absorbed in relation to the weight of dry paper). . 310% Absorption rate expressed in mm for 10 minutes. . . . . . . . . . .
67 mm The papers according to the invention, on account of their high absorption power and their resistance in the wet state, are suitable for a large number of applications, for example for cleaning windows, mirrors, windshields. - windshields and automobile bodies, for the rapid drying of photographic prints. They can be advantageously used as hand towels, for washing dishes; they can also replace chamois leather to some extent.
These papers, because of their high resistance to wetness, can even be washed by hand or by machine, in lukewarm water, with soap or usual detergents.