EP0285486A1 - Procédé de fabrication du papier d'emballage et du carton - Google Patents

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EP0285486A1
EP0285486A1 EP88400617A EP88400617A EP0285486A1 EP 0285486 A1 EP0285486 A1 EP 0285486A1 EP 88400617 A EP88400617 A EP 88400617A EP 88400617 A EP88400617 A EP 88400617A EP 0285486 A1 EP0285486 A1 EP 0285486A1
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    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/66—Salts, e.g. alums

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing paper and more particularly packaging paper and cardboard.
  • the raw paper pulp consisting essentially of cellulose fibers is put in the form of a dilute aqueous suspension which is brought into the headbox of the paper machine from where it is distributed on a filter cloth on which the sheet is formed. of paper. This sheet is then wrung and dried.
  • the qualities and properties of the paper obtained are determined in particular by the operating conditions of the paper machine, the raw pulp, the various additives that are added to the suspension before the sheet is formed and also the products that are coated. on the sheet of paper after the filter cloth.
  • the present invention relates more particularly to the products which are added before the sheet is formed.
  • Cellulose fibers come from raw pulp but often from recycled paper or cardboard, sometimes mixed with raw pulp.
  • British patent GB 2,015,614 describes a process for manufacturing wrapping paper and cardboard flutes in which cationic starch and a basic aluminum polychlorosulfate are added to the fiber suspension before the headbox. , or aluminum sulfate.
  • the amount of cationic starch does not exceed 0.4% of the weight of cellulose fibers. It is known that cationic starch contributes to the mechanical strength of the paper and it would be useful to be able to put much more than 0.4% in the suspension and especially to retain this starch in the sheet formed.
  • Starch is very hydrophilic and if we exceed an amount of 0.5% we can no longer form the sheet of paper on the filter cloth except by greatly reducing the productivity of the paper machine. According to the present invention, a new process has been found which makes it possible to use amounts of starch greater than 0.5% in the headbox of the paper machine.
  • the suspension containing the cellulose fibers can be raw or bleached pulp, or a mixture of raw pulp and bleached pulp. Very often we add used paper and cardboard to the previous mixture.
  • Cationic starch is a mixture of one or more products marketed under the generic name of cationic starch. These products are for example those described in KIRK OTHMER, 3rd edition, Vol. 21 page 503. The amount is advantageously between 0.5 and 5 parts per 100 parts of cellulose fibers, and preferably between 0.7 and 2.
  • the quantity of polychloride of aluminum expressed as Al2O3 to be used is advantageously less than 1 part per 100 parts of cellulose fibers and preferably between 0.02 and 0.3 parts.
  • products a and b can be added in any order and at any place before the headbox of the paper machine, it is preferred to add poly aluminum chloride after the cationic starch. It is also preferred that the poly aluminum chloride be added as close as possible to the headbox.
  • Cellulose fibers can also be added to the suspension before the sheet is formed, and in addition to products a and b , other products such as dyes.
  • one or more products chosen from polyacrylamides, polyethyleneimines, carboxymethylcellulose, urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, resins may be added in addition to the cationic starch.
  • aminopolyamide-epichlorohydrin, polyamide-epichlorohydrin resins are used in addition to the cationic starch and in the same quantities.
  • any bonding agent is suitable, it is advantageous to use rosin or a mixture of one or more products chosen from dimeric ketene alkyls and their derivatives, fluorinated phosphates, fatty chain carboxylic acid anhydrides, certain polyurethanes, styrene / maleic anhydride copolymers.
  • dimeric ketene alkyls and carboxylic acid anhydrides It is preferred to use dimeric ketene alkyls and carboxylic acid anhydrides.
  • the quantity to be used depends on the desired properties of the paper or the cardboard.
  • the amount is less than 10 parts per 100 parts of cellulose fibers and preferably between 0.1 and 2 parts.
  • the sizing agent is added before the poly aluminum chloride.
  • Another advantage of the invention in addition to the good mechanical properties obtained, is a large reduction in the matter in suspension in the water collected under the filter cloth during the formation of the sheet.
  • Another advantage of the invention is greater productivity of the paper machine and better internal cohesion. All these advantages will appear in the examples. The following examples illustrate the invention.
  • Example 2 The procedure is as in Example 2 but by adding 0.16 part of polychloride of aluminum as in Example 2 per 100 parts of cellulose fibers, one obtains: Machine speed: 220 m / min Total retention: 85% Mullen: 2.96 pH (in headbox): 7.2

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication du papier d'emballage et du carton dans lequel on ajoute à la suspension contenant les fibres de cellulose, avant la formation de la feuille, entre 0,5 et 5 parties d'amidon cationique pour 100 parties de fibres, du polychlorure d'aluminium et éventuellement un agent de collage.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de fabrication du papier et plus particulièrement le papier d'emballage et le carton.
  • La pâte à papier brute constituée essentiellement de fibres de cellulose est mise sous forme d'une suspension aqueuse diluée qui est amenée dans la caisse de tête de la machine à papier d'où elle est distribuée sur une toile filtrante sur laquelle se forme la feuille de papier. Cette feuille est ensuite essorée puis séchée. Les qualités et les propriétes du papier obtenues sont déterminées notamment par les conditions de marche de la machine à papier, la pâte brute, les diffé­rents additifs qu'on ajoute dans la suspension avant la formation de la feuille et aussi les produits qu'on couche sur la feuille de papier après la toile filtrante.
  • La présente invention concerne plus spécialement les produits qu'on ajoute avant la formation de la feuille.
  • La principale qualité recherchée pour l'emballage est la solidité, il peut aussi être intéressant de rendre le papier résistant à l'humi­dité. Les fibres de cellulose proviennent de pâte à papier brute mais souvent de papiers ou cartons recyclés, parfois mélangés avec de la pâte brute.
  • Le brevet anglais GB 2 015 614 décrit un procédé de fabrication du papier d'emballage et des cannelures du carton dans lequel on ajoute à la suspension de fibres, avant la caisse de tête, de l'amidon cationi­que et un polychlorosulfate basique d'aluminium, ou du sulfate d'alumi­nium. La quantité d'amidon cationique ne dépasse pas 0,4 % du poids de fibres de cellulose. On sait que l'amidon cationique contribue à la résistance mécanique du papier et il serait utile de pouvoir en mettre beaucoup plus de 0,4 % dans la suspension et surtout de retenir cet amidon dans la feuille formée. Or l'amidon est très hydrophile et si on dépasse une quantité de 0,5 % on ne peut plus former la feuille de papier sur la toile filtrante sinon en réduisant fortement la producti­vité de la machine à papier. Selon la présente invention, on a trouvé un nouveau procédé qui permet d'utiliser des quantités d'amidon supé­rieures à 0,5 % dans la caisse de tête de la machine à papier.
  • La présente invention est un procédé de fabrication du papier d'emballage et du carton caractérisé à ce qu'on ajoute à la suspension contenant les fibres de cellulose avant la formation de la feuille :
    • a) plus de 0,5 partie d'amidon cationique pour 100 parties de fibres de cellulose,
    • b) du polychlorure d'aluminium
  • La suspension contenant les fibres de cellulose peut être de la pâte brute ou blanchie, ou un mélange de pâte brute et de pâte blan­chie. Très souvent on ajoute des papiers et des cartons usagés au mélange précédent.
  • L'amidon cationique est un mélange d'un ou plusieurs produits commercialisés sous le nom générique d'amidon cationique. Ces produits sont par exemple ceux décrits dans KIRK OTHMER, 3ème édition, Vol. 21 page 503. La quantité est avantageusement comprise entre 0,5 et 5 parties pour 100 parties de fibres de cellulose, et de préférence comprise entre 0,7 et 2.
  • Le polychlorure d'aluminium désigne les produits qu'on appelle habituellement "polychlorure d'aluminium", "polychlorure basique d'aluminium", "polychlorosulfate basique d'aluminium" et de préférence un ou plusieurs produits suivants :
    • 1/ le sel de formule :
            Aln(OH)mCl3n-m      (I)
      dans laquelle n est quelconque, 3n-m est positif, m et n étant des nombres entiers positifs ; ledit sel pouvant contenir en outre un anion polyvalent Y choisi parmi les anions des acides sulfuriques, phosphoriques, polyphosphoriques, siliciques, chromique, carboxyliques et sulfoniques, le rapport molaire
      Figure imgb0001
      étant de préférence compris entre 0,015 et 0,4.
    • 2/ le sel de formule :
            Aln(OH)mCl3n-m-2k(SO₄)k      (II)
      dans laquelle k, m et n sont des entiers positifs, 3n > m + 2k, la basicité m/3n est comprise entre 0,3 et 0,7 et k/n = 0,01 à 0,3. Ce produit peut être préparé selon le procédé décrit dans le brevet US 3 929 666 ;
    • 3/ le sel de formule :
            [Aln(OH)3n-m-2pClm(SO₄)p] z      (III)
      dans laquelle (3n-m-2p)/3n = 0,4 à 0,7 ; p = 0.04 à 0,25n ; m/p = 8 à 35 ; k, m, n et p sont des nombres entiers et z est au moins 1. Ce produit est décrit dans le brevet GB 2 128 977 ;
    • 4/ le chlorosulfate d'aluminium basique de formule :
            AlnOHm(SO₄)kCl3n-m-2k      (IV)
      dans laquelle la basicité ou le rapport molaire
      Figure imgb0002
      x 100 est compris entre 40 % environ et 65 % environ et en ce qu'il présente un rapport équivalent Al/équivalent Cl compris entre 2,8 et 5, une masse molécu­laire apparente MA mesurée par diffusion de lumière classique et des diamètres hydrodynamiques apparents ⌀Z et ⌀W mesurés par diffusion quasi-élastique de la lumière de valeurs suivantes :
            MA = 7000 - 35000
            ⌀Z (Å) = 350 - 2500
            ⌀W(Å) = 200 - 1200
      Ce produit est décrit dans le brevet français FR 2 584 699.
  • La quantité de polychlorure d'aluminium exprimée en Al₂O₃ à utiliser est avantageusement inférieure à 1 partie pour 100 parties de fibres de cellulose et de préférence comprise entre 0,02 et 0,3 parties.
  • Bien qu'on puisse ajouter les produits a et b dans un ordre quelconque et à n'importe quel endroit avant la caisse de tête de la machine à papier, on préfère ajouter le polychlorure d'aluminium après l'amidon cationique. On préfère aussi que le polychlorure d'aluminium soit ajouté le plus près possible de la caisse de tête.
  • On peut aussi ajouter dans la suspension de fibres de cellulose avant la formation de la feuille et en plus des produits a et b, d'autres produits tels que des colorants.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on peut ajouter en plus de l'amidon cationique un ou plusieurs produits choisis parmi les polyacrylamides, les polyéthylèneimines, la carboxyméthylcellulose, les résines urée-formol, les résines mélamine-formol, les résines aminopolyamide-épichlorhydrine, les résines polyamide-épichlorhydrine. Avantageusement on utilise ces produits en plus de l'amidon cationique et dans les mêmes quantités.
  • On peut aussi selon un autre mode de réalisation de l'invention, en plus des produits a et b ou en plus des produits qu'on ajoute avec l'amidon cationique tels que les polyacrylamides et autres précédemment cités, ajouter un agent de collage pour rendre le papier un peu hydro­phobe lui permettant de résister à l'humidité.
  • Bien que tout agent de collage convienne, avantageusement on utilise de la collophane ou un mélange d'un ou plusieurs produits choisis parmi les alkyls cétènes dimères et leurs dérivés, les phospha­tes fluorés, les anhydrides d'acides carboxyliques à chaîne grasse, certains polyuréthanes, des copolymères styrène/anhydride maléïque.
  • On préfère utiliser les alkyls cétènes dimères et les anhydrides d'acides carboxyliques. La quantité à utiliser est fonction des pro­priétés recherchées du papier ou du carton. Avantageusement la quantité est inférieure à 10 parties pour 100 parties de fibres de cellulose et de préférence comprise entre 0,1 et 2 parties.
  • De préférence l'agent de collage est ajouté avant le polychlorure d'aluminium.
  • On peut aussi ajouter dans la suspension, avant la formation de la feuille, des additifs usuels tels que colorants, etc...
  • Un autre avantage de l'invention, en plus des bonnes propriétés mécaniques obtenues, est une forte diminution des matières en suspen­sion dans les eaux recueillies sous la toile filtrante lors de la formation de la feuille.
  • Un autre avantage de l'invention est une plus grande productivité de la machine à papier et une meilleure cohésion interne. Tous ces avantages apparaîtront dans les exemples. Les exemples suivants illus­trent l'invention.
    • EXEMPLE 1 (non conforme à l'invention)
  • - Composition en caisse de tête :
        100 % vieux papiers
        Agent de collage : Alkyl cétène dimère 0,15 parties
    - Caractéristiques de fonctionnement de la machine à papier :
        Table plate laize utile : 2,6 m
        Grammage : 190g/m²
        Nature du papier : couverture pour carton ondulé
        Traitement après formation de la feuille : pulvérisation d'amidon natif en surface.
  • On ajoute de l'amidon cationique, 1,4 parties pour 100 parties de fibres.
        Vitesse machine : 163 m/mn
        Rétention totale : 79%
        Indice d'éclatement Mullen : 2,75 (selon la norme afnor NF Q 03053)
        pH (en caisse de tête) : 7,2
    • EXEMPLE 2 (conforme à l'invention)
  • On opère comme dans l'exemple 1 mais on ajoute en plus, avant la caisse de tête, un polychlorure d'aluminium en proportion de 0,15 parties exprimé en Al₂O₃ pour 100 parties de fibres de cellulose.
    On obtient :
        Vitesse machine : 200 m/mn
        Rétention totale : 85 %
        Mullen : 3,09
        pH (en caisse de tête) : 7,2
    • EXEMPLE 3 (Conforme à l'invention)
  • On opère comme dans l'exemple 2 mais en ajoutant 0,16 partie de polychlorure d'aluminium comme dans l'exemple 2 pour 100 parties de fibres de cellulose, on obtient :
        Vitesse machine : 220 m/mn
        Rétention totale : 85 %
        Mullen : 2,96
        pH (en caisse de tête) : 7,2

Claims (8)

1. Procédé de fabrication du papier d'emballage et du carton caractérisé en ce qu'on ajoute à la suspension contenant les fibres de cellulose avant formation de la feuille:
a) plus de 0,5 partie d'amidon cationique pour 100 parties de fibres de cellulose.
b) du polychlorure d'aluminium
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on ajoute, en plus de a et b, un agent de collage.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que b est un polychlorosulfate basique d'aluminium.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la quantité de a est avantageusement comprise entre 0,5 et 5 parties pour 100 parties de fibres de cellulose et de préférence entre 0,7 et 2.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la quantité de b exprimée en Al₂O₃ est avantageusement inférieure à 1 partie pour 100 parties de fibres de cellulose, et de préférence comprise entre 0,02 et 0,3 parties.
6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que l'agent de collage est choisi de préférence parmi les alkyls cétènes dimères et les anhydrides d'acides carboxyliques.
7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que la quantité d'agent de collage est avantageusement inférieure à 10 parties pour 100 parties de fibres de cellulose, et de préférence comprise entre 0,1 et 2 parties.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'on ajoute, en plus de a et b ou en plus de a et b et de l'agent de collage, au moins un produit choisi parmi les polyacrylamides, les polyéthylèneimines, la carboxyméthylcellulose, les résines urée-formol, les résines mélamine-formol, les résines aminopolyamide-épichorhydrine, les résines polyamide-épichlorhydrine.
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