CH619277A5

CH619277A5 -

Info

Publication number: CH619277A5
Application number: CH1264978A
Authority: CH
Inventors: Philippe Carel; Rene Decamp; Jean Perronin
Original assignee: Ugine Kuhlmann
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1980-09-15
Also published as: FR2270372B1; SE7502665L; US4070319A; CH613008A5; NO750783L; CA1062832A; NL7502258A; DE2510296A1; SE413526B; BE826492A; NO147116C; AR205812A1; NO147116B; FR2270372A1; BR7501392A; JPS50160507A; IT1030310B; GB1509272A

Description

La présente invention a pour objet un procédé de collage en surface de papiers et cartons.

En outre l'application de ce procédé permet de coller, de colorer et de charger simultanément lesdits substrats.

Pour améliorer les propriétés d'un papier et le rendre apte à l'écriture ou à l'impression, on lui incorpore des «agents de collage». Ceux-ci ont pour but, non seulement de lier les fibres entre elles, mais surtout de s'opposer à la pénétration des liquides dans le papier, sans toutefois le rendre trop hydrophobe, ce qui aurait pour inconvénient de faire déperler l'encre à l'écriture.

Pour obtenir un papier correctement collé, on utilise depuis longtemps des résines naturelles, généralement à base de colophane ou de substances apparentées.

Dans le cas du «collage dans la masse», ces colles sont incorporées dans la suspension aqueuse de pâte à papier et précipitées sur les fibres par addition de sulfate d'aluminium ou de fer. Après filtration et étalement sous forme de feuille, suivis d'un séchage, on obtient ainsi un «papier à encollage interne».

Cette technique nécessite l'utilisation de quantités relativement importantes de sels d'aluminium qu'on retrouve partiellement dans les eaux résiduaires et qui sont par conséquent une source de pollution. D'autre part, ces colles, comme tous les produits naturels, sont sujettes à certaines variations dans leur qualités et sont souvent une source d'inconvénients pour le papetier. En outre, indépendamment des cas spéciaux, ce type de collage n'est réalisable qu'en milieu acide. Ceci favorise considérablement la corrosion du matériel. Il s'en suit aussi qu'une charge comme la craie (plus blanche et moins chère que le Kaolin) ne peut être utilisée conjointement. Enfin, la présence de ces sels d'aluminium affecte les agents de blanchiment optique et la plupart des colorants.

A côté du collage dans la masse qui fait partie des connaissances générales du papetier, il s'est développé un autre procédé de collage par application, après coup, de produits appropriés sur la surface du papier. Ce procédé appelé «collage en surface» s'applique généralement à un papier non collé ou très faiblement encollé dans la masse.

Le traitement de «collage superficiel» peut se faire alors sur la machine à papier ou sur une machine séparée, à l'aide par exemple d'une presse encolleuse, d'une calandre équipée d'une caisse d'eau ou de toute machine à imprégner, à enduire, à coucher ou à asperger.

Les principaux agents de collage utilisés dans ce cas ont été, au début, les amidons modifiés, les alcools polyvinyliques et certaines compositions à base de cires, d'alcoylcétènes supérieurs ou d'acides gras supérieurs. Des amidons modifiés ont également été préconisés en association avec des agents réticu-Iants tels que certaines résines aminoplastes.

Des agents de collage cationiques ont également été proposés car ils ont l'avantage de se fixer plus ou moins d'eux-mêmes sur les fibres de papier. Par contre, ils ont l'inconvénient de n'être compatibles qu'avec des colorants basiques dont les solidités à la lumière sont généralement assez médiocres.

A cet égard, les produits anioniques sont préférables car ils sont compatibles avec les agents de blanchiment optique couramment utilisés en papeterie, comme les dérivés du stil-bène, ainsi qu'avec les colorants acides et directs doués, contrairement aux précédents, de bonnes solidités à la lumière. En outre, ces agents de collage étant utilisables en milieu alcalin, il est alors possible d'employer conjointement des charges alcalines, comme la craie, qui permettent d'obtenir des papiers dotés d'une exellente réceptivité à l'encre, donc particulièrement adaptés pour réaliser des impressions offset de grande qualité.

Dans cet esprit, le brevet français 1 552 723 déposé le 8.2.68 préconise des copolymères d'éther vinylique et d'anhydride maléïque qui donnent des résultats intéressants à condition, toutefois, d'utiliser des papiers imprégnés au préalable

2

5

10

15

-20

25

M)

35

40

45

50

55

60

65

3

619 277

avec des sels d'aluminium ou des sels ferriques. Le brevet français 2 046 525 déposé le 24.4.70 propose l'utilisation de dispersions aqueuses d'amidon modifié à l'aide d'esters vinyli-ques d'acides carboxyliques. Le brevet belge 758 672 déposé le 9.11.70 préconise des combinaisons de cires et de copolymères styrène-anhydride maléïque solubles dans l'eau. Le brevet français 2 104 425 déposé le 17.8.71 propose l'utilisation de copolymères, solubles dans l'eau, d'alpha oléfines et d'acide acrylique ou méthacrylique obtenus par un procédé de polymérisation particulier en milieu alcoolique.

Malheureusement, d'après le brevet français 2 150 882 déposé le 27.8.72 (page 1, lignes 12 à 20), il s'avère que seules les dispersions et solutions de résines synthétiques ayant un caractère cationique ont une bonne efficacité pour coller convenablement le papier. Les polymères ou condensats anioniques connus ne possèdent pas d'effet de collage suffisant. C'est ainsi que des copolymères à base d'imide maléïque carboxylé ont été proposés, en tant que produits à caractère anionique, pour coller le papier par imprégnation superficielle. Mais pour conférer au papier un degré de collage optimum, ils doivent être utilisés nécessairement sous forme de leurs sels alcalins à pH 8.

Dans ces conditions, l'utilisation simultanée des résines ami-noplastes telles que les condensats de mélamine-formol ou de diméthylol dihydroxy éthylène urée devient impossible puisqu'elles nécessitent un catalyseur acide pour réagir. Il en est de même lorsqu'on veut réaliser simultanément le collage et la coloration du papier avec certains colorants basiques qui ne sont utilisables qu'en milieu acide.

Le procédé, le bain pour sa mise en œuvre et une application dudit procédé, le tout selon l'invention, sont définis dans les revendications 1,3 et 11.

Ces traitements peuvent se faire simultanément en utilisant des bains de collage caractérisés en ce qu'il renferment, comme agent de collage, un ou plusieurs latex de caractère anionique dont le taux de matières sèches est compris entre 20 et 50%, préférentiellement entre 25 et 40%.

Les latex utilisables sont notamment des dispersions aqueuses d'un copolymère finement divisé, dont la température de transition vitreuse est comprise entre —40 et 120° C, préférentiellement entre 0 et 100° C, dont la valeur K (H. FIKENT-SCHER «Cellulose Chemie» 13,1932, p 58 à 74) est comprise entre 55 et 130 et qui contient sous forme interpolymérisée:

a) — 35 à 80% en poids d'un ou plusieurs esters d'acide acrylique et/ou méthacrylique avec un alcool contenant 1 à 18 atomes de carbone, et/ou d'esters vinyliques d'acides carboxyliques comportant 1 à 18 atomes de carbone.

b) - 20 à 50% en poids d'acide acrylique, méthacrylique, crotonique ou itaconique ou de leur mélange.

c) —0 à 20% en poids d'un ou plusieurs monomères possédant une liaison éthylénique et des groupes polaires ou possédant plusieurs liaisons éthyléniques.

d) —0 à 30% en poids d'hydrocarbures halogénés ou non, comportant une ou plusieurs doubles liaisons et 2 à 16 atomes de carbone.

Ces dispersions ont un pH compris entre 2 et 7, préférentiellement entre 2,5 et 5,5, et elles possèdent la propriété d'épaissir par alcalinisation en donnant des solutions aqueuses ou des dispersions aqueuses plus visqueuses que le latex lui-même.

Les copolymères ci-dessus sont obtenus essentiellement par copolymérisation des monomères précédents «en émulsion» dans une phase aqueuse suivant les procédés connus, à l'aide de tensio-activs et/ou de colloïdes appropriés. Ceux-ci peuvent avoi un caractère anionique et/ou non ionique. A titre d'exemple, on peut citer: les alkylsulfates d'un métal alcalin comme les dodécylpolyglycol éther sulfate de sodium et le sulforicinate de sodium, les alkylsulfonates comme les sels alcalins de paraffine sulfonée, les sels d'acide gras comme le laurate de sodium, l'oléate ou l'abiétate de triéthanolamine, les alkylaryl sulfonates comme dodécyl-benzène sulfonate de sodium ou les sulfates alcalins d'alkyl phénols éthoxylés. Comme émulsionnants non ioniques, on peut citer: les produits de condensation de l'oxyde d'éthylène avec les alcools gras, les alkylphénols, les polypropy-s lène glycols, ainsi qu'avec les aminés, amides et acides gras, comme l'alcool oléïque condensé avec 20 moles d'oxyde d'éthylène, l'alcool laurique ou le nonylphénol condensé avec 10 moles d'oxyde d'éthylène. On peut utiliser aussi les esters gras de polyols comme le monooléate d'anhydrosorbitol ou le mono-lo laurate de glycérol.

Conjointement à ces tensio-actifs, on peut utiliser d'autres ingrédients bien connus dans la technique de polymérisation en émulsion tels que, agents chélatants, tampons, sels d'acide minéraux ou organiques, solvants, adjuvants susceptibles de régler le 15 pH, agents hydrotropes ou stabilisants.

Comme esters d'acide acrylique ou méthacrylique utilisables pour préparer les copolymères selon l'invention, on peut citer, par exemple, les acrylates de méthyle, d'éthyle, de butyle, d'isobutyle, d'hexyle, de benzyle, de monoalkyléthers d'éthy-2o lène ou propylène glycol, de [N-méthyl, N-perfluoro-octyl-2 étylsulfonyl]amino-2 éthyle, les méthacrylates de méthyle, de butyle, de lauryle, de stéaryle, de cyclohexyle, de trifluoroéthyl, le monométhacrylate de polypropylène glycol.

Comme esters vinyliques utilisables, on peut citer par exem-25 pie l'acétate de vinyle, le propionate de vinyle, le butyrate et I'isobutyrate de vinyle, l'octanoate de vinyle, le laurate de vinyle, le stéarate de vinyle, le benzoate de vinyle ou les esters vinyliques des acides connus sur le marché sous le nom d'acides versatiques.

io Comme composés copolymérisables à liaison éthylénique possédant des groupes polaires, on peut mentionner les monomères éthyléniques posedant des groupes OH, NH2, NH-alkyl, COOH, COOMe (où Me = métal), S03H, S03Me, CN, CH2 - CH -,CHO, etc ... Comme tels, on peut citer les acryla-

« \ /

O

tes ou méthacrylates hydroxyalkyliques comme le monoacrylate d'éthylène glycol le monométhacrylate de propylène glycol, l'allyloxyéthanol, l'isobutènediol, l'alcool allylique, l'allylglyco-40 late, l'acrylamide et méthacrylamide, le N-(hydroxyméthyl) acrylamide, le N-isopropyl acrylamide, le diacétone acrylamide, le bêta amino crotonate d'éthyle, le méthacrylate de diméthyla-minoéthyle, l'allylamine, les vinylpyridine, les acides séné-cioïques, vinyl sulfonique, styrène p. sulfonique et leurs sels 45 alcalins, l'anhydride citraconique, l'acrylate et méthacrylate de sodium, l'acrylonitrile, le méthacrylonitrile, l'amino-3 crotono-nitrile, le chloro-2 acrylonitrile, le méthylène glutaronitrile, le cyanoacrylate d'isopropyle, l'acrylate de cyano-2 éthyle, les acrylates et méthacrylates de glycidyle, l'allylglycidyléther, le 50 chlorure d'acryloyle, la méthylvinylcétone, la N-vinylpyroli-done, le N-vinyl carbazole, l'acroléïne.

Comme monomères possédant plusieurs liaisons éthyléniques, on peut citer, par exemple l'acrylate et le méthacrylate d'allyle, le tétraallyloxy-éthane, les diacrylates ou diméthacryla-55 tes d'éthylène glycol et de propylène glycol, le sénécioate de vinyle, le triacryloyl-1,3,5, le glyoxal-bis-acrylamide, le triacry-late de triméthylol propane, le tètra acrylate de pentaérythritol, le diacrylate de polyéthylène glycol, le diméthacrylate de buta-nediol 1,4, le carbonate de divinyle, le triallyléther de pentaéry-6c thritol, le divinyl carbinol.

Enfin comme hydrocarbures, halogénés ou non, comportant une ou plusieurs doubles liaisons, on peut citer le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, le styrène, le vinyl toluène, le chloro-3 isobutène, le bromure d'allyle, l'éthylène, le propylène, fl; l'isobutylène, le diisobutyléne; l'isoprène, le butadiène, les chlo-robutadiènes, le divinylbenzène.

Pour initier la réaction de polymérisation, on utilise des catalyseurs capables de produire des radicaux libres, préféren-

619 277

4

tiellement des composés péroxygénés, tels que persulfates de sodium, d'ammonium ou de potassium, perborates alcalins, eau oxygénée, hydroperoxyde de eumène, hydroperoxyde de butyle, peroxyde de benzoyle, acide peracétique, oxydes d'amine, nitrate cérique et d'ammonium. On peut utiliser aussi comme initiateurs l'azo-2,2' bis isobutyronitrile, l'acide azo-4,4' bis (cyano-4 pentanoïque) ou son sel alcalin. Les quantités à mettre en œuvre peut varier entre 0,01 % et 5 % par rapport au poids des monomères à copolymériser, de préférence de 0,1 à 0,4%.

La copolymérisation est généralement effectuée à un pH allant de 7 à 2 et à une température comprise entre 50° C et 95° C. Mais il est possible d'opérer à des températures plus élevées ou plus basses. Par exemple l'emploi de catalyseurs Redox comme le système persulfate-sel ferreux ou persulfate-hydroxyméthane sulfinate de sodium peut être utile pour activer la réaction ou abaisser la température de la copolymérisation. Enfin, à condition d'employer un appareillage adéquat, la copolymérisation peut être faite de manière discontinue, continue ou graduelle.

Afin de régler le poids moléculaire des copolymères et leur valeur K, déterminée par mesure de la viscosité relative à 20° C d'une solution à 0,5 % dans du tétrahydrofuranne (H. GIBELLO - «Les vinyliques d'aujourd'hui» 1953 - p 264 et H.FIKENTSCHER - «Cellulose Chemie» 13,1932 - p 58 à 74), on peut utiliser des agents de transfert de chaîne, tels que les alkylmercaptans comme le tertio-dodécylmercaptan, le n.do-décyl mercaptan, le n.octyl mercaptan, ou tels que le tétrachlorure de carbone, le tétrabromure de carbone, le chloroforme, le triphényl méthane. Les quantités à mettre en œuvre sont fonction des valeurs à obtenir pour K. Elles peuvent aller jusqu'à 5 % par rapport au poids des monomères et varient préférentiellement entre 0,1 et 0,4%.

Le taux de matières sèches des dispersions de copolymères utilisables selon l'invention, peut varier dans de très larges limites. Il est avantageux d'avoir à sa disposition des latex dont le taux de matières sèches est compris entre 20% et 50%, préférentiellement entre 25 et 40%.

La «température de transition vitreuse» de ces copolymères doit être comprise entre —40° et 120° C, de préférence entre 0 et 100° C. Le terme de «température de transition vitreuse» désigne une température de transition de second ordre qui est une propriété spécifique et caractéristique de chaque polymère. Elle est la température à laquelle un polymère passe d'un état rigide vitreux à un état plastique ou caoutchouteux. Ella correspond au changement de pente ou d'allure des diagrammes représentant la variation de certaines propriétés physiques ou mécaniques des élastomères en fonction de la température (BAVEY, KOLTHOFF, MED ALIA, MEEHAN, page 323 dans «Emulsion Polymérisation», 1955). Pour les copolymères utilisables dans le procédé selon l'invention, cette température a été déterminée en mesurant le module de rigidité en torsion suivant la norme A.S.T.M. D. 1043-61 T — (Norme Française correspondante B N M P 1005/4).

Les latex ainsi obtenus peuvent être utilisés sous forme de dispersions aqueuses ou de solutions aqueuses, en milieu acide, neutre ou alcalin. Les quantités à mettre en œuvre peuvent varier dans de larges limites, mais il a été constaté que de faibles quantités sont souvent suffisantes pour obtenir l'effet recherché. C'est ainsi que dans les bains de collage, une proportion de 0,1 à 2%, préférentiellement de 0,5 à 1 %, d'un copolymère selon l'invention, permet d'obtenir des papiers convenablement collés. Il a été également constaté que le pH des bains de collage conférant l'effet de collage recherché peut varier de pH 2 ä pH 12. Cette propriété est avantageuse lorsqu'on désire améliorer la résistance aux traitements humides de papiers en ajoutant des résines aminoplastes telles que des condensats ou précondensats de urée-formol, mélamine-formol, diméthylol dihydroxyéthy-lène urée, diméthylol propylène-urée, diméthylol carbamate d'alkyle qui nécessitent un catalyseur acide. Cette propriété permet également d'utiliser, dans le même bain, l'agent de collage et certains colorants pour réaliser le collage et la coloration simultanée. En choisissant convenablement les colorants et 5 en réglant le pH à une valeur appropriée, il est possible d'utiliser aussi bien des agents de blanchiment optique, des colorants acides, directs oz substantifs, que des colorants basiques ou des dispersions de colorants pigmentaires. Pour ces derniers, il peut être intéressant de les utiliser conjointement avec des résines ni aminoplastes pour obtenir des solidités particulières.

Enfin, le procédé permet d'ajouter des charges telles que le kaolin, le talc et l'oxyde de titanic généralement utilisées en milieu acide, mais aussi d'autres, telles que le carbonate de calcium, l'alumine hydratée, le blanc satin, l'oxyde de zinc, le 15 lithopone, ou les pigments organiques à base de polystyrène, qui s'utilisent plutôt en milieu neutre ou alcalin.

Les latex mentionnés ci-dessus permettent la préparation facile de bains d'encollage par simple dilution à l'eau et l'obtention aisée d'un papier convenablement collé, apte à l'écriture et 2d dont le pouvoir d'absorption d'eau est réduit sans qu'il soit pour cela hydrophobe. Ces propriétés sont obtenus sans être obligé d'ajouter au préalable ou simultanément dans la masse ou superficiellement des colles de colophane ou dérivées de celle-ci, des colloïdes à base d'amidon, des sels d'aluminium, de fer ou 25 de zinc qui rendent pratiquement impossible l'utilisation simultanée des dispersions de colorants pigmentaires ou des colorants acides ou substantifs.

Dans le cas des papiers collés et colorés simultenément selon le procédé de l'invention, il a été constaté, de manière inattendu due, que le rendement coloristique, la vivacité et l'unisson des coloris obtenus sont remarquables.

D'une manière générale, pour obtenir éventuellement certains effets, les latex selon l'invention peuvent être utilisés en mélange avec les produits auxiliaires et adjuvants couramment 35 utilisés en papeterie, tels que: tensio-actifs, agents hygroscopi-ques, plastifiants, adoucissants, fongicides, antimousses, épaississants, colloïdes (tels que caséine, dextrine, amidon, amidon modifié, méthylcellulose, carboxyméthyl cellulose, alcool poly-vinylique), liants naturels ou synthétiques (tels que d'autres 40 copolymères sous forme de dispersions ou de solutions comme les copolymères styrène-anhydride maléïque, la colophane ou les dérivés de colophane), agents hydrofuges, oléofuges, cires naturelles ou synthétiques, agents précipitants et clarifiants, agents réticulants, renforçateurs de résistance ou mouillé, sels 45 minéraux, etc ...

Le procédé décrit convient à la préparation de papier collé de toutes épaisseurs et de toutes natures, donc s'applique à des papiers ou des cartons obtenus à partir de pâtes mécaniques, chimiques, à la soude, au bisulfite, au sulfate, mi-chimiques, so pâtes de bois, de végétaux naturels, de chiffons ou de vieux papiers.

Les techniques utilisées pour coller les papiers et cartons à l'aide du procédé selon l'invention sont semblables à celles qui sont couramment employées en papeterie.

55 Les exemples suivants dans lesquels les parties indiquées sont en poids et les températures en degrés centigrades, illustrent l'invention. Dans ces exemples le degré de collage, mesuré par le pouvoir absorbant du papier absorbant du papier vis-à-vis de l'eau, est évalué suivant la méthode de COBB et LOWE so (TAPPI Standard T 441) codifiée par le Comité des Essais du Laboratoire de l'Industrie Papetière Suédoise (Projet P.C.A. 13-95), méthode qui consiste à mesurer le poids d'eau absorbée pendant une minute par un mètre carré de papier supportant une hauteur d'eau d'un centimètre; l'aptitude à l'écriture et à 65 l'impression du papier est appréciée par le test décrit dans le bulletin ATIP n° 2 -1960 - p 84 à 91 (P. PHILBEE) qui consiste à faire sur le papier des traits sans bavure ni transpercement avec des encres normalisées, numérotées de 1 à 5, de plus

5

619 277

en plus agressives et la résistance aux alcalis est déterminée en mesurant le temps nécessaire à l'absorption par le papier d'une goûte de lessive de soude à 10% (test décrit dans le brevet français 1 552 723 page 3).

Exemple 1

Par copolymérisation en émulsion d'un mélange de monomères ayant la composition suivante:

43,3 parties d'acrylate de butyle

14,3 parties d'acétate de vinyle

41,0 d'acide méthacrylique

1,4 parties de N-méthylol acrylamide

100 parties on prépare un latex anionique, à 20% de matières sèches et de pH 2,8, d'un copolymère ayant une valeur K de 69 et une température de transition vitreuse de +65° C. On imprègne un papier «AFNOR VII» non collé, pesant 77 g/m2, dans un bain de collage pour presse encolleuse, dont le pH est 9 et dont la composition est la suivante:

2,25 g 97,50 g 0,25 g du latex ci-dessus d'eau froide d'ammoniaque à 28 %

100 g

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110%, le papier est séché pendant 20 secondes à 110° C.

On obtient ainsi, avec un bon rendement coloristique, un papier coloré en orangé avec un bon unisson, collé et parfaite-, ment apte à l'écriture.

En remplaçant dans la formule ci-dessus le latex selon l'invention par des copolymères proposés antérieurement, tout en gardant identiques les quantités de matières sèches engagées, on obtient des résultats nettement moins bons ainsi que le i montre le tableau ci-dessous:

Test de COBB (eau absorbée en g/m2 en 1 minute)

Aptitude à l'écriture

Bavure Transpercement

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110% le 3 papier est séché pendant 3 minutes à 110° C.

On obtient ainsi un papier blanc, collé et parfaitement apte à l'écriture. Comparativement au papier non traité, les résultats obtenus sont les suivants:

vs

Epreuve de COBB Aptitude à l'écriture (eau absorbée en Transperce-

g/m2 en 1 minute) Bavures ment

Papier non traité Papier traité avec latex selon l'invention Papier traité avec sel d'ammonium d'un copolymère contenant des groupes carboxyliques Papier traité avec dispersion de copolymères à base d'anhydride maléïque Papier traité avec dispersion de poly-éthylène

160 0

23

0 5

125

120 0

130 0

Papier non traité 160 Papier traité 25

0 5

Exemple 3

64,3 parties d'acrylate de butyle

14,3 parties d'acétate de vinyle 20,0 parties d'acide méthacrylique 1,4 parties de N-méthylol acrylamide

Exemple 2

53,3

parties d'acrylate de butyle

14,3

parties d'acétate de vinyle

31,0

parties d'acide méthacrylique

1,4

parties de N-méthylol acrylamide

100

parties on prépare un latex anionique, à 20% de matière sèches et de pH 2,9, d'un copolymère ayant une valeur K de 79.

On imprègne le même qu'à l'exemple 1 dans un bain d'imprégnation dont le pH est 9,1 et dont la composition est la suivante:

100 parties

45 on prépare un latex anionique, à 20% de matières sèches et de pH 2,9, d'un copolymère ayant une valeur K de 88 et une température de transition vitreuse de +9° C.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain d'imprégnation pour presse encolleuse, dont le pH est 9,1 et so dont la composition est la suivante:

2,25 g du latex ci-dessus 37,5 g d'eau froide

60,0 g d'une solution aqueuse à 1 % du colorant obtenu par 55 copulation d'une mole du dérivé tétrazoïque de l'O.

dianisidine avec deux moles de l'acide amino-8 hy-droxy-1 naphtalène disulfonique-5,7 (CI 24 410) 0,25 g d'ammoniaque à 28%

60 100 g

2,25 g du latex ci-dessus 96,9 g d'eau froide 0,6 g du colorant obtenu par copulation du dérivé diazoïque de l'acide sulfanilique avec le naphtol 2 (CI 15 510) 0,25 g d'ammoniaque à 28%

100 g

On obtient ainsi, avec un bon rendement coloristique, un 65 papier coloré en bleu avec un bon unisson, collé et parfaitement apte à l'écriture.

En remplaçant dans la formule ci-dessus, le latex selon l'invention par des copolymères proposés antérieurement, tout

619 277

6

en gardant indentiques les quantités de matières sèches engagées, on obtient des résultats moins bons ainsi que le montre le tableau ci-dessous:

Papier traité avec

Latex selon l'invention Sel d'ammonium d'un copolymère contenant des groupes carboxyliques Dispersion de copolymères à base d'anhydride maleïque

Dispersion de polyéthylène Latex d'un copolymère d'acrylate de butyle — acétate de vinyle—acide acrylique/54-38-8 Solution aqueuse d'un polyacrylate de sodium

Solution aqueuse d'un sel d'ammonium d'un copolymère styrène-anhydride maléïque Latex d'un copolymère acrylate d'éthyle —

acide méthacrylique 49-51 Latex d'un copolymère acrylate d'éthyle —

chlorure de vinyle 60-40

Test de COBB (eau absorbée en g/m2 en 1 minute)

22

121

122 127

132

138

131

134

65

Aptitude à l'écriture

Bavure Transpercement

5 5

2 4

Exemple 4

35 parties d'acrylate de butyle

13,6 parties d'acétate de vinyle

50 parties d'acide méthacrylique

1,4 parties de N-méthylol acrylamide

100 parties

40 On obtient ainsi avec un bon rendement coloristique un papier coloré en bleu avec un bon unisson, collé et parfaitement apte à l'écriture comme le prouve les résultats obtenus aux tests habituels:

45

4,3 g 1,5 g

93,7 g 0,5 g

100 g du latex ci-dessus d'une dispersion aqueuse à 30% de phtalocyanine de cuivre forme a d'eau froide d'ammoniaque à 28%

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110%, le papier subit un traitement thermique pendant 20 secondes à 110° C.

Test de COBB (eau absorbée en g/m2 en 1 minute)

Aptitude à l'écriture Bavure Transpercement on prépare un latex anionique, à 20,7 % de matières sèches et de pH 2,8, d'un copolymère ayant une valeur K de 59 et une température de transition vitreuse de + 70° C.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain de collage pour presse encolleuse, dont le pH est 8,6 et dont la composition est la suivante:

50

Papier non traité 160 Papier traité 25

0 5

Exemple 5

55

64,3 parties d'acrylate de butyle 14,3 parties d'acétate de vinyle 20,0 parties d'acide méthacrylique 1,4 parties de N-méthylol a crylamide

60

100 parties on prépare un latex anionique, à 30% de matière sèches et de pH 2,9, d'un copolymère ayant une valeur K de 88 et une 65 température de transition vitreuse de + 9° C.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain de collage pour presse encolleuse, dont le pH est 5,5 et dont la composition est la suivante:

7

619 277

3 g du latex ci-dessus 37,0 g d'eau froide

60,0 g d'une solution aqueuse à 0,25 % de rhodamine B (CI 45 170) [Cette solution est ajoutée après avoir ramené le pH à 6,7 par addition d'ammoniaque]

100,0 g

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110%, le papier est séché pendant 3 minutes à 110° C.

On obtient ainsi, avec un bon rendement coloristique, un papier en rouge avec un bon unisson.

Si, dans les mêmes conditions, on remplace la rhodamine B par une quantité identique du colorant CI 44 040 on obtient un s papier coloré en bleu et si, dans les mêmes conditions, on remplace les 0,15 g de rhodamine B par 0,075 g d'auramine (CI 41 000), on obtient un papier coloré en jaune.

Ces papiers sont collés et parfaitement aptes à l'écriture comme le prouvent les résultats obtenus selon les tests habituels I» (voir tableau ci-dessous). En outre, ils offrent une bonne résistance aux solutions alcalines.

Papier

Test de COBB

Aptitude à l'écriture

Résistance

(eau absorbée

à la soude

en g/m2 en

10%

1 minute)

Bavure

Transpercement

(minutes)

Papier non traité

160

0

5 sec.

Papier collé et

coloré en rouge

23

5

55 mn.

Papier collé et

coloré en bleu

25

5

120 mn.

Papier collé et

coloré en jaune

22

5

85 mn.

Exemple 6

43 parties d'acrylate de butyle

14 parties d'acétate de vinyle

41 parties d'acide méthacrylique

2 parties de diméthacrylate d'éthylène glycol

100 parties

4(1

on prépare un latex anionique, à 20,5 % de matières sèches et de pH 2,6, d'un copolymère ayant une valeur K de 62 et une température de transition vitreuse de 67° C.

On imprégne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain de collage pour presse encolleuse, dont le pH est 9 et dont la 45 composition est la suivante:

4,4 g du latex ci-dessus 94,6 g d'eau

0,5 g d'une poudre à 80% d'agents alcalins (C03Na2) et à 20% d'acide stilbène bis {[di(ß hydroxyéthyl) amino-2 phénylamino-4] s triazine 6 amino}-4,4' disulfo-nique-2,2'

0,5 g d'ammoniaque à 28%

100 g

On obtient ainsi un papier collé, blanchi optiquement avec un bon rendement et parfaitement apte à l'écriture, comme le montrent les résultats suivants:

Test de COBB (eau absorbée g/m2 en 1 minute)

Papier non traité 160 Papier traité 32

Aptitude à l'écriture Bavure ' Transpercement

Exemple 7

53,3 parties d'acrylate d'heptyle

14,3 parties d'acétate de vinyle

31,0 parties d'acide méthacrylique

1,4 parties de N-méthylol acrylamide

100 parties

On prépare un latex anionique A, à 21 % de matières sèches et de pH 2,7, d'un copolymère ayant une valeur K de 81.

On imprègne le même papier qu'a l'exemple 1 dans un bain de collage pour presse encolleuse, dont le pH est 8,9 et dont la composition est la suivante:

, 4,3 g du latex A ci-dessus

25,2 g 10,0 g

60

g

0,5 g

100

d'eau froide d'une solution aqueuse à 10% de fécule oxydée ayant subi préalablement une cuisson de 20 minutes à 80° C d'une solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2 d'ammoniaque à 28%

g-

619 277

8

On obtient ainsi, avec un rendement coloristique, un papier coloré en orangé avec un bon unisson, collé et parfaitement apte à l'écriture.

On a également de bons résultats en remplaçant dans le bain ci-dessus les 4,3 g de latex A par une quantité équivalente d'un latex B, à 21 % de matières sèches et de pH 2,6, d'un copolymère ayant une valeur K de 95, latex préparé par copolymérisation en émulsion d'un mélange de monomères ayant la composition suivante:

45,2 parties d'acrylate de butyle 5 13,8 parties d'acétate de vinyle 41,0 parties d'acide méthacrylique

100 parties i o Les papiers obtenus dans ces conditions ont les caractéristiques suivantes:

Papier

Test de COBB (eau absorbée en g/m2 en 1 minute)

Aptitude à l'écriture Bavure Transpercement

Papier non traité 160

Papier traité avec latex A 19 Papier traité avec latex B 26

Exemple 8

53,3

parties d'acrylate de butyle

31,0

parties d'acide méthacrylique

14,3

parties d'acrylonitrile

1,4

parties de N-méthylol acrylamide

100

parties on prépare un latex anionique, à 20% de matières sèches et de pH 3,5, d'un copolymère ayant une valeur K de 123.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain de collage pour presse encolleuse, dont le pH est 2,7 et dont la composition est la suivante:

4,5 g du latex ci-dessus 34,55 g d'eau froide 0,45 g d'une solution aqueuse à 65% d'un précondensat d'hexaméthylol mélamine triméthylé 60,0 g d'une solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2

0,5 g d'acide lactique en solution aqueuse à 80%

100 g

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110%, le papier subit un traitement thermique pendant 3 mintues à 110° C.

On obtient ainsi, avec un bon rendement coloristique, un papier coloré en orangé avec un bon unisson, collé, parfaitement apte à l'écriture et résistant aux solutions alcalines, comme le prouvent les résultats obtenus aux tests habituels.

30

Papier

Papier non traité Papier traité

Test de COBB (eau absorbée en g/m2 en 1 minute)

160 21

Aptitude à l'écriture

Bavure

0

5

Transpercement

0

5

Résistance à la soude 10% (minutes)

5 secondes 120 mn

En remplaçant le condensât de mélamine ci-dessus par une quantité équivalente de diméthylol dihydroxyéthylène urée, on obtient des résultats identiques.

Exemple 9

42,4 parties d'acrylate de butyle

14.3 parties d'acétate de vinyle

32.4 parties d'acide méthacrylique

1.4 parties de N-méthylol acrylamide

9.5 parties de styrène

100 parties on prépare un latex anionique, à 20% de matières sèches et de pH 2,9, d'un copolymère ayant une valeur K de 93.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain de collage pour presse encolleuse, dont le pH est 8,9 et dont la composition est la suivante:

: 6 g 33,5 g 60 g

0,5 g

)

100 g.

du latex ci-dessus d'eau froide d'une solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2

d'ammoniaque à 28%

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110%, le papier subit un traitement thermique pendant 20 secondes à 65 110° C.

On obtient, avec un bon rendement coloristique, un papier coloré en orangé, ayant un bon unisson, collé et parfaitement apte à l'écriture comme le prouvent les résultats suivants:

9

619 277

Papier Test de COBB Aptitude à l'écriture

(eau absorbée en g/m2

en 1 minute) Bavure Transpercement

Papier non traité 160 0 0

Papier traité 30 5 5

Exemple 10

53,3 parties d'acrylate d'hexyle

14,3 parties d'acétate de vinyle

31,0 parties d'acide méthacrylique

1,4 parties de N-méthylol acrylamide

100 parties on prépare un latex anionique, à 20% de matières sèches et de pH 2,8, d'un copolymère ayant une valeur K de 81.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain d'imprégnation dont le pH est 4,7 et dont la composition est la suivante:

4,5 g du latex ci-dessus 35,5 g d'eau froide

60 g d'une solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2

100 g

On obtient ainsi un papier coloré en orangé, collé et apte à l'écriture comme le montrent les résultats aux tests habituels:

- test COBB =23

- bavure = 5

- transpercement = 5

Exemple 11

Par copolymérisation en émuslion d'un mélange de monomères ayant la composition suivante:

53,3

parties d'acrylate de butyle

5,0

parties d'acide crotonique

26,0

parties d'acide méthacrylique

14,3

parties d'acétate de vinyle

1,4

parties de N-méthylol acrylamide

100

parties on prépare un latex anionique C, à 20% de matières sèches et de pH 2,6, d'un copolymère ayant une valeur K de 100.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain d'imprégnation dont le pH est 7 dont la composition est la suivante:

4,5 g du latex ci-dessus 32,1g d'eau froide

60 g d'une solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2

3,4 g d'une solution aqueuse à 10 % de triéthanolamine 100 g

On obtient ainsi un papier coloré en orangé, collé et apte à l'écriture. Les résultats aux tests sont les suivants:

- Test COBB : 22

„ . „ .. / bavure: 5

Test ecriture i x ^

1 transpercement: 5

On obtient les mêmes résultats en remplaçant dans le bain les 4,5 g de latex C ci-dissus par la même quantité d'un latex D, à 20% de matières sèches et de pH 2,7, d'un copolymère ayant une valeur K de 86, latex préparé par copolymérisation en émulsion d'un mélange de monomères ayant la composition suivante:

53,3

parties d'acrylate de butyle

14,3

parties d'acétate de vinyle

1,0

parties d'acide itaconique

30,0

parties d'acide méthacrylique

1,4

parties de N-méthylol acrylamide

100

parties

Exemple 12

53,3

parties de méthacrylate de butyle

14,3

parties d'acétate de vinyle

31,0

parties d'acide méthacrylique

1,4

parties de N-méthylol acrylamide

100

parties on prépare un latex anionique E, à 20% de matières sèches et de pH 2,6, d'un copolymère ayant une valeur K de 92.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain d'imprégnation dont le pH est 12 et dont la composition est la suivante:

6 g du latex ci-dessus 30 g d'eau froide

60 g d'une solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2

4 g d'une solution aqueuse à 10% de soude

100 g

On obtient ainsi un papier coloré en orangé, collé et apte à l'écriture.

Les résultats aux tests du papier ainsi obtenu sont les suivants:

Papier Test de COBB Aptitude à l'écriture

(eau absorbée eng/m2en

1 minute) Bavure Transpercement Papier non traité 160 0 0

Papier traité avec latex E 26 4 5

5

[()

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

619 111

10

Exemple 13

65,7 parties d'acrylate de butyle 14,3 parties d'acétate de vinyle 20,0 parties d'acide acrylique

100 parties on prépare un latex anionique, à 20% de matières sèches et de pH 2,4, d'un copolymère ayant une valeur K de 113.

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain d'imprégnation dont le pH est 9,6 et dont la composition est la suivante:

4,5 g du latex de l'exemple 10 30,32 g d'eau froide

60,0 g de solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2 0,18 g d'ammoniaque à 28% 5,0 g de carbonate de calcium précipité

100

g

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110% le papier subit un traitement thermique pendant 3 minutes à 110° C.

On obtient ainsi un «papier chargé», coloré en orangé, collé et apte à l'écriture. Les résultats aux tests sont les sauivants:

Test écriture

Test COBB: 27

f bavure: 5

transpercement: 5

9g 30 g 60 g lg 100 g du latex ci-dessus d'eau froide de solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2 d'ammoniaque à 28 %

Exemple 15

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain de collage pour machine encolleuse, dont le pH est 6,0 et dont la composition est la suivante:

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110% le papier subit un traitement thermique pendant 20 secondes à 110°C. 3(1

4,5 g 34,5 g 60,0 g

1,0 g 100 g du latex de l'exemple 10 d'eau froide de solution aqueuse à 1 % du colorant de l'exemple 2 (cette solution est ajoutée après avoir ramené le pH à 6,2 par addition d'ammoniaque)

de kaolin

Test écriture

- Test de COBB: / bavure: *• transpercement:

44 4 3

Exemple 14

On imprègne le même papier qu'à l'exemple 1 dans un bain de collage pour presse encolleuse, dont le pH est 7,5 et dont la composition est la suivante:

Après essorage avec un taux d'exprimage d'environ 110%, le papier subit un traitement thermique pendant 3 minutes à 110° C.

On obtient ainsi un «papier chargé» coloré en orangé, collé et apte à l'écriture. Les résultats aux tests sont les suivants:

Test écriture

- Test COBB: bavure:

transpercement:

27 5 5

C

Claims

619277 REVENDICATIONS

1. Procédé pour coller superficiellement les papiers et cartons, caractérisé en ce qu'on imprègne ces matières dans un bain, dont le pH est compris entre 2 et 12, contenant comme agent de collage un ou plusieurs latex à caractère anionique d'un ou de copolymères dont la température de transition vitreuse est comprise entre —40° C et +120° C et dont la valeur K, définie comme étant égale à 1000 fois la viscosité spécifique, est comprise entre 55 et 130, ces copolymères contenant sous forme interpolymérisée:

a) 35 à 80% en poids d'un ou plusieurs esters d'acide acrylique et/ou méthacrylique avec un alcool contenant 1 à 18 atomes de carbone, et/ou d'esters vinyliques d'acides carboxyli-ques comportant 1 à 18 atomes de carbone et b) 20 à 50% en poids d'acide acrylique, méthacrylique, crotonique, ou itaconique ou de leur mélange, les dits latex ayant un taux de matières sèches compris entre 20 et 50%, un pH compris entre 2 et 7, et ayant la propriété d'épaissir par alcalinisation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits copolymères contiennent en plus, sous forme interpolymérisée:

c) jusqu'à 20% en poids d'un ou plusieurs monomères possédant une liaison éthylénique et des groupes polaires ou possédant plusieurs liaisons éthyléniques ou/et d)jusqu'à 30% en poids d'hydrocarbures, halogénés ou non, comportant une ou plusieurs doubles liaisons et 2 à 18 atomes de carbone.

3. Bain de collage pour papiers et cartons pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que son pH est compris entre 2 et 12 et en ce qu'il contient comme agent de collage un ou plusieurs latex à caractère anionique tels que définis à la revendication 1.

4. Bain de collage conforme à la revendication 3 pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient comme agent de collage un ou plusieurs latex à caractère anionique tels que définis à la revendication 2.

5. Bain de collage conforme à la revendication 4, contenant comme agent de collage un latex d'un copolymère d'ester acrylique, d'acétate de vinyle, d'acide méthacrylique et de N-méthylol acrylamide.

6. Bain de collage conforme à la revendication 3, contenant comme agent de collage un latex d'un copolymère d'ester acrylique, d'acétate de vinyle et d'acide méthacrylique.

7. Bain de collage conforme à la revendication 4, contenant comme agent de collage un latex d'un copolymère d'ester acrylique, d'acide méthacrylique, d'acrylonitrile et de N-méthylol acrylamide.

8. Bain de collage conforme à la revendication 5, contenant comme agent de collage un latex d'un copolymère d'acrylate de butyle, d'acétate de vinyle, d'acide méthacrylique et de N-méthylol acrylamide.

9. Bain de collage conforme aux revendications 3 à 8, contenant en outre des agents acides ou alcalins, des condensats à action réticulante et des catalyseurs.

10. Bain de collage conforme aux revendications 3 à 9, contenant 0,1 à 2%, préférentiellement 0,5 à 1 %, d'un ou de copolymères tels que définis aux revendications 1 et 2.

11. Application du procédé selon la revendication 1 pour coller, colorer et charger simultanément les papiers et cartons, caractérisé en ce qu'on imprègne ces matières dans un bain tel que défini à la revendication 3, et contenant en outre un ou plusieurs colorants, pigments ou agents de blanchiment optique et des produits jouant le rôle de charge.

12. Papiers et cartons collés obtenus par le procédé selon la revendication 1.