EP3735490A1 - Nouveau matériau à base de fibres végétales résistant à l'humidité et son procédé de préparation - Google Patents

Nouveau matériau à base de fibres végétales résistant à l'humidité et son procédé de préparation

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EP3735490A1
EP3735490A1 EP18842822.1A EP18842822A EP3735490A1 EP 3735490 A1 EP3735490 A1 EP 3735490A1 EP 18842822 A EP18842822 A EP 18842822A EP 3735490 A1 EP3735490 A1 EP 3735490A1
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EP
European Patent Office
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silicate compound
porous fiber
fiber material
layer
multivalent cation
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EP18842822.1A
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EP3735490B1 (fr
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Joaquim LI
Bernard Cabane
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville de Paris ESPCI
Universite Paris Sciences et Lettres
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville de Paris ESPCI
Universite Paris Sciences et Lettres
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Publication date
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    • D21H17/71—Mixtures of material ; Pulp or paper comprising several different materials not incorporated by special processes
    • D21H17/73—Mixtures of material ; Pulp or paper comprising several different materials not incorporated by special processes of inorganic material

Definitions

  • the present invention relates to a novel material based on moisture-resistant vegetable fibers, as well as to a process for its preparation.
  • Vegetable fiber materials are important materials in our society, primarily with paper and cardboard. The production of these two only materials amounts to about 100 million tons per year. These materials are useful in a number of areas such as thermal insulation, writing, packaging and transportation of goods or hygiene. Many of these applications expose these materials to moisture. But their resistance to these conditions is often mediocre, up to the dislocation of the material.
  • Treatments consisting of coating by impermeable layers on the surface of the material which slow down the penetration of water into the core of the material (polymers or waxes type).
  • Starch treatments that consist in filling the porosity of the material giving it a better compressive strength.
  • Layers of a hydrophobic material can be applied to the surfaces of the material thus slowing the penetration of water into the core thereof. but these surface treatments, often made with polymers or waxes, are:
  • the compound used for the treatment reinforces the junctions between fibers or doubles the cellulosic network to prevent their disintegration and the loss of coherence of the material. These treatments are also often toxic and / or polluting and limit the possibility of recycling the material.
  • Soluble silicate compounds especially sodium silicate compounds, are already used in the paper industry. They have been progressively used for fiber reinforcement to replace starch because of their easier and more uniform application. The mechanical strength of the materials thus obtained is improved in wet conditions. But, as in the case of starch, in the case of highly humid conditions (close to 100% humidity) or in the presence of liquid water, the ionic character of the silicate compounds used causes their solubilization, which gives back to the paper its initial characteristics of low resistance in a humid environment.
  • One of the aspects of the invention is to provide a new plant fiber material which is more resistant in wet environments than existing materials currently treated with a soluble silicate compound.
  • Another aspect of the invention is to provide a process for preparing the vegetable fiber material to improve its wet strength.
  • Another aspect of the invention is to provide a process for preparing the plant fiber material insolubilizing the soluble silicate compound previously used in industry, and to reduce the negative impact of water on the material.
  • Another aspect of the invention is to provide an inexpensive method of preparation for introducing negatively charged compounds while permitting insolubilization of the multivalent cations.
  • Another aspect of the invention is to provide moisture resistant packaging or transport materials.
  • the present invention relates to a porous fiber material containing or consisting of:
  • the said at least one layer of silicate compound being in association with at least one multivalent cation, this combination reinforcing the fiber system by forming an interconnected network
  • Said at least one multivalent cation in combination with the silicate compound, compensates for at least 10% of the negative charge carried by the silicate compound.
  • silicate compound means the combination of compounds of average formula (Si0 2 ) x A 2 / n 0, A representing one or more cations of average charge n +, n being comprised of 1 at 3 and especially 1, 2 or 3, and x being a number from 0.5 to 10,000; this definition includes silicates and colloidal silicas.
  • the term "in combination" means that two chemical species are at least partly linked by Coulombic, ionic or ionocovalent interactions.
  • multivalent cation means:
  • silicate compound in combination with at least one multivalent cation a silicate compound whose silicate part (species of average formula (Si0 2 ) x 0 2 in the formula above) is in combination with at least one multivalent cation.
  • this implies that at least some of the species A in the formula above are multivalent cations.
  • porous fiber materials according to the present invention mainly comprise plant fibers in which or between which are impregnated:
  • the present invention relates to a porous fiber material containing or consisting of:
  • the aforesaid at least one layer of silicate compound being in association with at least one multivalent cation in a proportion of 5 to 49% of the total weight of the material, this association reinforcing the fiber system by forming an interconnected network,
  • Said at least one multivalent cation in combination with the silicate compound, compensates for at least 10% of the negative charge carried by the silicate compound.
  • the present invention also relates to a porous fiber material, containing or consisting of:
  • the said at least one layer of silicate compound being in association with at least one multivalent cation at 5 to 49% of the total weight of the material, this combination reinforcing the fiber system forming an interconnected network,
  • Said at least one multivalent cation in combination with the silicate compound, compensates for at least 10% of the negative charge carried by the silicate compound, said material having tensile strength values under strictly higher humid conditions:
  • a determination of the constitution of the material according to the invention can be done for example by SEM combined with energy dispersive analysis or by elemental analysis by inductively coupled plasma spectroscopy coupled with the use of organic elemental analyzers.
  • the term "material comparable to a material of the invention” means a material whose only difference with a material of the invention is
  • dry conditions means conditions in which the relative humidity may range from 80 to 100% or in which there is presence or condensation of liquid water in the material and for temperatures ranging from 1 to 40 ° C.
  • the term "material comprising neither a layer of silicate compound or soluble salt of multivalent cation, impregnated in and / or between the fibers" a raw material whose resistance in wet conditions must be improved.
  • Said raw material being a material that does not contain a silicate compound or a multivalent cation salt but that may contain inorganic or organic additives.
  • the term "monovalent cations” means all the cations having an oxidation state of 1, excluding cationic polyelectrolytes, in particular cationic starch and quaternary amine polymers or oligomers. .
  • the material according to the present invention has the advantage of improved tensile strength over the raw material, and with respect to all the intermediate materials between the raw material and the material of the present invention, namely:
  • the silicate material in combination with an alkaline earth metal,
  • X is from 0.5 to 10,000
  • R represents one or more cations other than a multivalent cation, in particular a mixture of alkaline and alkaline earth cations, • p represents the average positive charge of the cation (s) R, according to the formula R p + ; p being from 1 to 15,000, and in particular from 1 to 2;
  • A represents the at least one multivalent cation
  • N represents the positive average charge of A, according to the formula A n + , n being from 1 to 300,000, and in particular from 2 to 4 and more particularly 2, 3 or 4;
  • the molar ratio between the multivalent cation in combination with the silicate compound and the negative charge carried by the silicate compound is such that 0.2 ⁇ c ⁇ n ⁇ 2, preferably 1.6 ⁇ c ⁇ n ⁇ 2.
  • the formula of the silicate compound in the presence of at least one anion other than a silicate compound can be written
  • R represents one or more cations other than a multivalent cation, in particular a mixture of alkaline and alkaline earth cations,
  • p represents the average positive charge of the cation (s) R, according to the formula R p + ; p being from 1 to 15,000, and in particular from 1 to 2,
  • • d / x represents the average number per silicon of R cations in combination with the silicate compound; A represents the at least one multivalent cation
  • N represents the average positive charge of A, according to the formula A n + , n being from 1 to 300,000, and in particular from 2 to 4 and more particularly 2, 3 or 4
  • J represents one or more anions other than a silicate compound
  • M represents the negative average load of J, according to the formula J m , m being from 1 to 300 000,
  • the molar ratio between the multivalent cation in combination with the silicate compound and the negative charge carried by the silicate compound is such that 0.2 ⁇ c ⁇ n ⁇ 2 ⁇ n, preferably 1 .6 ⁇ c ⁇ n ⁇ 2 ⁇ n.
  • the amount of multivalent cations in combination with the silicate compound may be less than the amount of multivalent cations required to neutralize the negative charge of the silicate compound. In this case, the excess of negative charge carried by the silicate compound is compensated by cations different from the multivalent cations.
  • the amount of multivalent cations may be greater than the amount of multivalent cations in combination with the silicate compound.
  • the excess of multivalent cation remains in the salt form with one or more anions different from the species (SiO 2 ) x 0 2 of the silicate compound, and the mass ratio of the multivalent cations with respect to the silicate compound is at the maximum of 4900%.
  • the present invention relates to a porous fiber material as defined above and containing or consisting of:
  • one or more inorganic and / or organic additives said one or more mineral and / or organic additives possibly or not in combination with said less than one layer of silicate compound, in a proportion of 0 to 44% of the total weight of the material,
  • the optional inorganic and / or organic additives, in combination with said at least one layer of silicate compound, are present in a molar ratio with respect to the silicate compound such as the positive charge carried by the mineral additive and or organic in combination with said at least one layer of silicate compound compensates for a value less than a maximum value of 90% of the negative charge carried by the silicate compound.
  • the term "mineral additive” is understood to mean an inorganic compound that is insoluble in a neutral or near-neutral aqueous medium with a pH between 5 and 9, in the form of particles whose sizes are generally between 100 nm and 100 miti, can be added to the porous fiber material by all the technical means of the field (direct addition in the paper pulp, coating of the leaves, adding to the gluing press on the sheets ...) and allowing to change the properties (whiteness, grammage %) or lower the cost.
  • the mineral additives include limestone, kaolin, clays ...
  • organic additive is understood to mean an organic compound that is insoluble in a neutral or near-neutral aqueous medium with a pH between 5 and 9, in the form of particles whose sizes are generally between 100 nm and 100 miti, can be added to the porous fiber material by all the technical means of the field (direct addition in the paper pulp, coating of the leaves, adding to the gluing press on the sheets ...) and allowing to modify the properties.
  • Organic additives include aqueous dispersions of polymers called latex and starch.
  • the mineral and / or organic additives can take three configurations:
  • All inorganic and / or organic additives are in combination via the positive surface charges of said mineral and / or organic additives with said layer of silicate compound,
  • the set of mineral and / or organic additives is not in combination with said layer of silicate compound,
  • Part of the mineral and / or organic additives is in association via the positive surface charges of said part of the mineral and / or organic additives with said layer of silicate compound, while the other part of the mineral and / or organic additives is not in combination with said layer of silicate compound.
  • the present invention relates to a porous fiber material, as defined above, and wherein said or said mineral and / or organic additives are in combination via the surface positive charges of said mineral additives and or organic with said layer of silicate compound, provided that:
  • the inorganic and / or organic additive or additives, in combination with said at least one layer of silicate compound, are present in a molar ratio relative to the silicate compound such that the positive charge borne by the mineral and / or organic additive combination with said at least one layer of silicate compound partially offsets the negative charge initially borne by the silicate compound, a value strictly greater than 0 to a maximum value of 90% of the negative charge carried by the silicate compound.
  • the inorganic and / or organic additive (s) may or may not contain alkaline earth cations or zinc oxide.
  • the present invention relates to a porous fiber material as defined above and wherein said one or more inorganic and / or organic additives are not in association with said at least one layer of compound. silicate.
  • the present invention relates to a porous fiber material, as defined above and wherein:
  • a part of said one or more inorganic and / or organic additives is in association via the positive surface charges of said part of the mineral and / or organic additives with said layer of silicate compound,
  • the other part of said one or more inorganic and / or organic additives is not in combination with said at least one layer of silicate compound, provided that :
  • a part of said one or more inorganic and / or organic additives, in combination with said at least one layer of silicate compound, is present in a molar ratio with respect to the silicate compound such as the filler borne by the part of said additive or additives; inorganic and / or organic compounds in combination with said at least one layer of silicate compound partially offsets the negative charge initially borne by the silicate compound, from a value strictly greater than 0 to a maximum value of 90% of the negative charge carried by the silicate compound.
  • the inorganic and / or organic additive (s) may or may not contain alkaline earth cations or zinc oxide.
  • the present invention relates to a porous fiber material as defined above and wherein said one or more inorganic and / or organic additives do not contain either alkaline earth metal cation or zinc oxide.
  • the present invention relates to a porous fiber material as defined above and containing no mineral and / or organic additives.
  • the invention relates to a porous fiber material comprising less than 25% by weight of mineral additive consisting of alkaline earth metal carbonates, in relation to the mass of said silicate compound.
  • the invention relates to a porous fiber material not comprising carbonate.
  • the material does not contain carbonate therefore:
  • the invention relates to a porous fiber material comprising less than 25% by weight of zinc oxide, calcium sulphate or barium sulphate relative to the mass of said silicate compound.
  • the invention relates to a porous fiber material, comprising neither zinc oxide, calcium sulfate nor barium sulfate.
  • the material does not contain zinc oxide, barium sulfate or calcium sulfate, so these three compounds can not be used as mineral additives.
  • the invention relates to a porous fiber material, wherein the value of wet tensile strength of said porous fiber material is from 130% to 10000% with respect to:
  • the tensile strength values under wet conditions of a porous fiber material comparable to the aforesaid material comprising a soluble salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers but not comprising a layer of silicate compound associated with said soluble salt of at least one multivalent cation, impregnated in and / or between the fibers said value of tensile strength in wet conditions of said porous fiber material being more particularly from 150 to 3500%, and even more particularly from 200 to 1000% with respect to the tensile strength values of said materials.
  • the tensile strength value in wet conditions of said porous fiber material is in particular between 130 to 200%, 200 to 300%, 300 to 400%, 400 to 500%, 500 at 600%, 600 to 700%, 700 to 800%, 800 to 900%, 900 to 1000%, 1000 to 2000%, 2000 to 4000%, 4000 to 6000%, 6000 to 8000 %, from 8000 to 10000% with respect to the tensile strength values of the following materials:
  • the tensile strength value in wet conditions does not prejudge the value of the dry strength of the porous fiber material.
  • the invention relates to a porous fiber material wherein said porous fiber material is selected from paper, paperboard, paper or cardboard sheets in contact with a calcium-based material and sulfate, carbonate or silicate compound.
  • the porous fiber material is in the form of paper, cardboard, a mixture of paper and cardboard or a mixture of paper and / or cardboard coupled with a composite material.
  • Said mixture of paper and / or cardboard coupled with a composite material may for example be a cardboard or paper covered on at least one of the two faces, a plastic film.
  • the plastic film is chosen from conventional polymers such as polyethylene or polypropylene. Cardboard or paper covered with a plastic film, is potentially usable for the manufacture of a food packaging, especially for drinks, milk or ready meals.
  • the invention relates to a porous fiber material, wherein the at least one multivalent cation is selected from transition metal cations, lanthanide cations, aluminum cations, or cationic polyelectrolytes. , especially cationic starches, polymers or oligomers of quaternary amine, or a mixture thereof, in particular from Al 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Cu 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , The 3+ , This 3+ .
  • the multivalent cation may be either a metal cation, a cation derived from a quaternary polyamine or a cationic starch.
  • the Multivalent metal cations can not be alkaline earth cations, especially calcium.
  • the invention relates to a porous fiber material wherein the at least one multivalent cation is selected from transition metal, lanthanide, or aluminum cations.
  • the multivalent cation can be only a metal cation and not a cation derived from a quaternary polyamine.
  • the multivalent metal cations can not be alkaline earth cations, especially calcium.
  • the invention relates to a porous fiber material in which the layer of silicate compound impregnated in and / or between the fibers is of average formula (Si0 2 ) x 0 2 , with a value of x less than And is a silicate.
  • the layer of silicate compound impregnated in and / or between the fibers can be a layer of silicate and not of colloidal silica.
  • the invention relates to a porous fiber material in which:
  • the at least one layer of silicate compound impregnated in and / or between the fibers is a layer of silicate, or
  • the at least one multivalent cation is chosen from transition metal, lanthanide or aluminum cations.
  • the invention relates to a porous fiber material in which:
  • the at least one layer of silicate compound impregnated in and / or between the fibers is a layer of silicate
  • the at least one multivalent cation is chosen from transition metal, lanthanide or aluminum cations.
  • the silicate compound layer impregnated in and / or between the fibers can only be a silicate layer and the multivalent cation can only be a metal cation.
  • the invention relates to a porous fiber material in which the at least one multivalent cation is a mixture of at least two different multivalent cations.
  • the invention relates to a porous fiber material in which the multivalent cation is selected from Al 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Cu 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Zn 2. + , The 3+ , This 3+ .
  • the multivalent cation is a metal cation selected from transition metals or aluminum.
  • the multivalent cation may be divalent or trivalent.
  • the invention relates to a porous fiber material, wherein the at least one multivalent cation is selected from Al 3+ , Fe 3+ and Cu 2+ .
  • the invention relates to a porous fiber material, in which the at least one multivalent cation is chosen from metal polycations, in particular from:
  • Metal polycations based on aluminum more particularly among polycations (AI13) 7+ or AI30, or metal polycations consisting of several different metal cations such as aluminum, zirconium, iron, copper or other transition metals.
  • metal polycation is meant an aggregate consisting of several metal ions.
  • An example is the Keggin cation of formula [Ali 3 0 4 (0Fi) 24 (Fl 2 0) i 2 ] 7+ , also known as AU 3 or the AI30 cation of formula [Al 3 O 4 (OH) 24 (H 2 O) 12 ] 18+ .
  • the polycations are generally formed by hydrolysis and polymerization of the metal cations in a basic medium. They can also be obtained from commercial metal polymers such as polyaluminium chloride commercially available under the name WAC or PAC.
  • the invention also relates to a process for preparing a porous fiber material, defined above, and comprising:
  • a porous fiber material containing a soluble salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers with a solution of silicate compound associated with a monovalent cation, under conditions allowing an association between the above-mentioned silicate compound combined with a monovalent cation and the at least one multivalent cation.
  • one or other of the above-mentioned two steps can be performed, the choice depending on the starting material.
  • the process consists in impregnating this material with a multivalent cation salt to obtain the association between the silicate compound already impregnated in the fibers and the multivalent cation.
  • the process then consists in bringing this material into contact with a solution of silicate compound to obtain the association between the cation (s). salt already impregnated in the fibers and the silicate compound.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material comprising less than 10% zincate or aluminate with respect to the silicate compound. In a particular embodiment, the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, not including the use of carbonate.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, not including the use of zinc oxide, calcium sulfate or barium sulfate.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, wherein said porous fiber material is selected from paper, paperboard, paper or cardboard sheets in contact with a fiber. material based on calcium and sulphate, carbonate or silicate compound.
  • the method of manufacturing the porous fiber material uses the materials cited above to reinforce them. These materials are known to be particularly sensitive to water.
  • the invention relates to a method for preparing a porous fiber material, as defined above, wherein said silicate compound associated with a monovalent cation is in the form (SiO 2 ) x [( R + ) 2 0], R being a monovalent cation and being chosen from alkalis or quaternary ammonium cations, and the molar ratio x being from 0.5 to 10,000, said silicate compound associated with a monovalent cation being:
  • silicate when x is from 0.5 to 30, more specifically from 0.5 to 20, more specifically from 0.5 to 10, more specifically from 2 to 4, especially sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, tetramethylammonium silicate (TMA) or tetrabutylammonium silicate (TBA), or a mixture thereof,
  • colloidal silica when x is from 30 to 10,000, more specifically from 50 to 1000, more specifically from 50 to 200, especially sodium colloidal silica, colloidal silica of potassium, lithium colloidal silica, colloidal silica TMA or colloidal silica of TBA, or mixture thereof.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, in which the silicate compound associated with a monovalent cation is selected from sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, tetramethylammonium silicate (TMA) or tetrabutylammonium silicate (TBA), or a mixture thereof.
  • the silicate compound associated with a monovalent cation is selected from sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, tetramethylammonium silicate (TMA) or tetrabutylammonium silicate (TBA), or a mixture thereof.
  • the monovalent cation which is used to be associated with the silicate compound may be either a cation derived from an alkaline atom, in particular chosen from sodium, lithium, and potassium, or a quaternary ammonium of formula R I R2R S R 4 N + , the R 1, R 2, R 3 and R 4 being chosen from linear alkanes of 1 to 6 carbons.
  • the quaternary ammoniums are chosen from compounds of formula (R 1 ) 4 N + , in particular TMA, tetraethylammonium (TEA), tetrapropylammonium TPA or TBA.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, wherein said silicate compound associated with a monovalent cation is in the form (Si0 2 ) x R 2 0, R being a monovalent cation and being selected from alkaline or quaternary ammonium cations, including TMA, TEA, TPA and TBA, and the molar ratio x is from 0.5 to 10,000.
  • the compound of formula (SiO 2) x R 20 is a silicate
  • the compound of formula ( SiO 2 ) x R 2 0 is a colloidal silica
  • the invention relates to a method for preparing a porous fiber material, wherein the molar ratio x of the formula (Si0 2 ) x R 2 0 of said silicate compound associated with a monovalent cation is 0.5 to 30, more precisely from 0.5 to 20, more specifically from 0.5 to 10, more specifically from 2 to 4 and in particular a ratio of 2.0; 2.1; 2.2; 2,3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.7; 2.8; 2.9; 3.0; 3.1; 3.2; 3.3, 3.4; 3.5; 3.6; 3.7; 3.8; 3.9 and / or 4.0.
  • the silicate compound associated with a monovalent cation is a silicate.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, wherein the molar ratio x of the formula (Si0 2 ) x R 2 0 of said silicate compound associated with a monovalent cation is from 30 to 10,000, more precisely from 30 to 1000, more specifically from 30 to 200.
  • the silicate compound associated with a monovalent cation is a colloidal silica.
  • the invention relates to a method for preparing a porous fiber material, wherein the multivalent cation is selected from the cations:
  • cationic polyelectrolytes in particular cationic starches, quaternary amine polymers or oligomers
  • the invention relates to a process for the preparation of a porous fiber material, in which the anion of the soluble salt is chosen from chloride, fluoride, bromide, sulphate, nitrate, perchlorate or acetate.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, wherein the soluble salt is a mixture of at least two different salts.
  • the salt used in the process for bringing the multivalent cation into association with the silicate compound is a mixture of at least two salts in which at least the cations and / or the anions are different.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, wherein the soluble salt is a mixture of at least two different cations.
  • the salt used in the process for bringing the multivalent cation into association with the silicate compound is a mixture of at least two salts containing or not containing the same anions and containing at least two different cations.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, comprising a step of obtaining a porous fiber material containing a layer of silicate compound associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers consisting of:
  • porous fiber material containing at least one layer of silicate compound associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers to obtain a porous fiber material containing a layer of silicate compound associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers and optionally dried.
  • the first step is a step of bringing a layer of silicate compound into contact with the starting material.
  • this step can be obtained by sizing the silicate compound on the starting material or by dipping the starting material in a solution of silicate compound.
  • the contacting step can be carried out by dip coating the porous fiber material to be treated.
  • the drying step is carried out in the case where there is a risk of excessive loss of silicate compound in the rest of the process in the absence of drying. Drying reduces the initial diffusion rate of the silicate compound in the salt-containing solution.
  • fiber starting material means a material to be treated to improve its resistance under humid conditions and containing or consisting of:
  • silicate compound in combination only with alkaline earth cations and / or monovalent cations,
  • multivalent cation salts without silicate compound optionally, multivalent cation salts without silicate compound, optionally, compounds resulting from a prior treatment of the fibers, in particular cationic starch,
  • the silicate compound in combination with multivalent cations.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, wherein said step of obtaining a porous fiber material containing a layer of silicate compound associated with a monovalent cation and optionally dried is followed
  • the first step is a step of impregnating the multivalent cation in a material already containing at least one layer of silicate compound impregnated in and / or between the fibers.
  • this step can be obtained by sizing a solution containing the salt on the porous fiber material containing a layer of silicate compound associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers and optionally dried or dipping the porous fiber material containing a silicate compound layer associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers and optionally dried in a multivalent cation salt solution.
  • the last step of the process is a drying step to obtain a dry, usable and moisture-resistant porous fiber material.
  • the invention relates to a method for preparing a porous fiber material, comprising a step of obtaining a porous fiber material containing a soluble salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers consisting of:
  • the first step is a step of impregnating the material with the multivalent cation.
  • this step can be obtained by sizing the salt of a multivalent cation on the starting material or by dipping the starting material in a solution containing the salt of a multivalent cation.
  • the drying step is carried out in the case where there is a risk of excessive loss of multivalent cations in the rest of the process in the absence of drying. Drying reduces the initial diffusion rate of the cation in the solution containing the silicate compound.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, wherein said step of obtaining a porous fiber material containing a soluble salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers and optionally dried is followed:
  • the first step is a step of contacting a silicate compound solution with a material already containing a multivalent cation salt impregnated in and / or between the fibers.
  • this step can be obtained by sizing a solution containing the silicate compound on the porous fiber material containing a soluble salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers and optionally dried or by dipping the porous fiber material containing a soluble salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers and optionally dried in a solution of silicate compound.
  • the contacting step may be carried out by dip coating the porous fiber material containing a soluble salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers to be treated.
  • the last step of the process is a drying step to obtain a dry, usable and moisture-resistant porous fiber material.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, as described above, comprising: a step of contacting a porous fiber starting material with a solution of silicate compound associated with a monovalent cation, to obtain a porous fiber material containing a layer of silicate compound associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers followed by a possible step of drying said porous fiber material containing a layer of silicate compound associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers to obtain a porous fiber material containing a layer of silicate compound associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers and optionally dried, followed by a step of impregnating said porous fiber material containing a silicate compound layer associated with a monovalent cation and impregnated in and / or between the fibers and optionally dried, with a solution of at least one soluble salt of
  • porous fiber material containing at least one layer of silicate compound in combination with at least one multivalent cation
  • step of adding a mineral and / or organic additive taking place:
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, as described above, comprising: a step of impregnating a porous fiber starting material with a solution containing a soluble salt of at least one multivalent cation, to obtain a porous fiber material containing a soluble salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers
  • porous fiber material containing at least one layer of silicate compound in combination with at least one multivalent cation
  • step of adding a mineral and / or organic additive taking place:
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, wherein said silicate compound associated with a monovalent cation is present in said silicate compound solution associated with a monovalent cation at a rate of 1 at 60% by weight relative to the total mass of the solution.
  • the concentration of the solution depends on the chosen contacting technique. For example, in the case of the use of a gluing machine the solution must be able to be fluid enough to be spread and viscous enough to remain in contact with the fibers.
  • the viscosity of the solution increases continuously as the concentration of silicate compound increases.
  • the invention relates to a process for the preparation of a porous fiber material in which said step of impregnating a porous fiber starting material or a porous fiber material containing an associated material. a monovalent cation impregnated in and / or between the fibers and optionally dried, with a solution of at least one soluble salt of at least one multivalent cation is carried out at a temperature of 10 to 90 ° C and in particular at a temperature ranging from from room temperature to 50 ° C.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material wherein said step of contacting a porous fiber starting material or a porous fiber material containing a salt of at least one multivalent cation impregnated in and / or between the fibers and optionally dried, with a solution of silicate compound associated with a monovalent cation is carried out at a temperature of 10 to 90 ° C and in particular at a temperature ranging from room temperature at 50 ° C.
  • the temperature of contacting or impregnation depends on several factors. The choice of temperature makes it possible to vary the solubility limit of the salts in solution, the kinetics of the association reactions between the silicate compound and the multivalent cation (s) and the viscosity of the solutions.
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material as defined above and comprising a step of adding a mineral and / or organic additive:
  • the position of the step of adding the above-mentioned mineral and / or organic additive to the process depends on the characteristics of the additive and the different steps of the process.
  • the mineral additive to be added is limestone
  • the soluble salt of multivalent cation is iron (III) nitrate
  • the silicate compound associated with a monovalent cation of sodium silicate the step of adding the mineral additive will be placed:
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, comprising:
  • said contacting and impregnating steps being optionally cyclized, in particular from 1 to 50 times, for applying multiple layers of silicate compound in combination with at least one multivalent cation, followed by:
  • the first step is the application of a layer of silicate compound associated with a monovalent cation, which is subsequently associated with at least one multivalent cation. After the combination of the silicate compound and the multivalent cation, the resulting material is dried. In this embodiment, obtaining a multilayer material is possible if the first two steps are cyclized (contacting and impregnation steps).
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, comprising:
  • the first step is the application of the multivalent cation salt layer, which is subsequently associated with the silicate compound. After the combination of the silicate compound and the multivalent cation (s), the resulting material is dried.
  • obtaining a multilayer material is possible if the first two stages are cyclized (impregnation and contacting steps).
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, consisting of:
  • the invention relates to a process for preparing a porous fiber material, consisting of:
  • the invention relates to a porous fiber material, containing or consisting of:
  • the aforesaid at least one layer of silicate compound being in association with at least one multivalent cation, said combination being obtained by in situ reaction of a silicate compound combined with a monovalent cation with at least one salt at least one said multivalent cation, at a concentration of 5 to 49% of the total weight of the material,
  • FIG. 1 represents the tensile strength in the direction of manufacture and in the cross direction of the paper for samples 1 to 4 and obtained according to the test of example 6,
  • Figure 2 shows the percent ratio of the high and low tensile strength of the paper for samples 5 to 8 compared to the tensile strength of the sample 2, the tensile strength being obtained according to the test of example 6.
  • Figure 3 shows the ratio of the tensile strength in the strong and the weak sense of the paper for samples 9 to 20 compared to the resistance to pulling of the sample 2, the tensile strengths being obtained according to the test of example 6.
  • Figure 4 shows the ratio of tensile strength in the strong and weak direction of the paper for samples 21 to 37 compared to the tensile strength of the untreated Opal carton, the tensile strengths being obtained according to the tensile strength test. example 6.
  • Figure 5 shows the geometric mean tensile strength measured in the machine direction and the cross-machine direction measured for samples 41 to 58 compared to the tensile strength of silicate samples 38 to 40 and untreated Whatman paper. , the tensile strengths being obtained according to the test of Example 6.
  • Example 1 Comparative tests on the raw material, the silicate material, the cationic material, or the material of the invention with Whatman paper samples
  • Sample 1 Raw material
  • the paper has a specific gravity of 187 g per square meter; and consists of 98% cotton fibers of alpha cellulose.
  • Sample 2 Silicate material (Treatment with sodium silicate only)
  • a paper sample similar to Sample 1 was contacted with sodium silicate by dip coating.
  • the test piece was then dried for 12 hours in ambient air.
  • the weight of the test piece was increased by 18% from the initial paper weight, from 187 g / m 2 to 220 g / m 2 .
  • Sample 3 Cationic material (Treatment with 0.5M copper sulfate only)
  • a test piece of paper similar to sample 1 (same size, same grammage, same composition) was impregnated by soaking for 3 h in 50 ml of a 0.5 M aqueous solution of copper sulfate.
  • the test specimen was applied to an absorbent paper, and then the specimen was rinsed by soaking in 100 ml of water for 1 hour 30 minutes.
  • the test tube was again drained before being soaked in 100 mL of water for 3h.
  • the test piece was once again dewatered and then finally dried in ambient air for 12 hours.
  • the weight of the test piece was increased by 3% from the initial paper weight, from 187 g / m 2 to 192 g / m 2 .
  • Sample 4 Material according to the invention (Treatment with silicate and then with 0.5M copper sulfate with rinsing).
  • a sample paper similar to Sample 1 was contacted with sodium silicate by dip coating.
  • test piece was impregnated by soaking for 3 h in 50 ml of a 0.5 M aqueous solution of copper sulfate. At the end of the soaking, the test piece was applied on an absorbent paper, then the test piece was rinsed by soaking in 100 ml of water for 1 h 30 min. The test tube was again drained before being soaked in 100 mL of water for 3h. The test piece was once again dewatered and then finally dried in ambient air for 12 hours.
  • the weight of the test specimen was increased by 17% over the initial mass of paper, ranging from 187 g / m 2 to 219 g / m 2 .
  • Example 2 Test of the order of treatment and concentration of the salt solution on Whatman paper samples
  • a sample paper similar to Sample 1 was contacted with sodium silicate by dip coating.
  • the test piece was then dried for 12 hours in ambient air.
  • test piece was impregnated with copper sulfate by dip coating.
  • Said dip coating consists of immersing said test piece in a bath containing a 0.5 M aqueous solution of copper sulphate and then removing it immediately from said bath by a vertical movement at 2 mm / s. The test piece was then dried in ambient air for 12 hours.
  • the weight of the test specimen was increased by 28% of the original paper mass, ranging from 187 g / m 2 to 240 g / m 2 .
  • a sample paper similar to Sample 1 was contacted with sodium silicate by dip coating.
  • test piece was impregnated with copper sulfate by dip coating.
  • Said dip coating consisting of immersing said test piece in a bath containing a 0.1 M aqueous solution of copper sulphate and then removing it immediately from said bath by a vertical movement at 2 mm / s. The test piece was then dried in ambient air for 12 hours.
  • the weight of the test specimen was increased by 18% over the initial mass of paper, ranging from 187 g / m 2 to 220 g / m 2 .
  • Sample 7 Treatment with 0.1 M copper sulfate and then with no-rinse silicate
  • a sample paper similar to Sample 1 was impregnated with copper sulfate by dip coating.
  • Said dip coating consists of immersing said test piece in a bath containing a 0.1 M aqueous solution of copper sulphate and then removing it immediately from said bath by a vertical movement at 2 mm / s. The test piece was then dried for 12 hours in ambient air.
  • test specimen was contacted with sodium silicate by dip coating.
  • the weight of the test specimen was increased by 7% over the initial mass of paper, ranging from 187 g / m 2 to 200 g / m 2 .
  • a sample paper similar to Sample 1 was impregnated with copper sulfate by dip coating.
  • Said dip coating consists of immersing said test piece in a bath containing a 0.5 M aqueous solution of copper sulphate and then removing it immediately from said bath by a vertical movement at 2 mm / s. The test piece was then dried for 12 hours in ambient air.
  • test specimen was contacted with sodium silicate by dip coating.
  • the weight of the test specimen was increased by 25% from the initial mass of paper, ranging from 187 g / m 2 to 233 g / m 2 .
  • Example 3 Testing Different Salt Solutions on Whatman Paper Samples
  • Sample 9 to 20 Treatment with silicate and then with a salt of multivalent cation.
  • a sample paper similar to Sample 1 was contacted with sodium silicate by dip coating.
  • the test piece was then dried for 12 hours in ambient air.
  • test piece was impregnated by soaking for 3 h in 50 ml of a 0.5 M aqueous solution of multivalent cation salt S.
  • test specimen was applied on an absorbent paper, then the test piece was rinsed by soaking in 100 ml of water for 1 h 30 min.
  • the test tube was again drained before being soaked in 100 mL of water for 3h.
  • the test piece was once again dewatered and then finally dried in ambient air for 12 hours.
  • Table 1 List of samples tested with different multivalent cation salts on Whatman paper
  • Example 4 Testing of different salt solutions on Opale cardboard samples.
  • Sample 21 to 37 Treatment of a silicate board with a multivalent cation salt. An Opal 4 cm by 8 cm test piece was cut. Opale paper contains a mixture of sodium silicate and calcium carbonate with a ratio of 80/20.
  • test piece was impregnated by soaking for 3 h in 50 ml of a 0.5 M aqueous solution of multivalent cation salt S. At the end of the soaking, the test piece was applied on an absorbent paper, then the test tube was rinsed by soaking in 100 mL of water for 1 hour 30 minutes. The test tube was again drained before being soaked in 100 mL of water for 3h. The test piece was once again dewatered and then finally dried in ambient air for 12 hours.
  • Example 5 Testing of different salt solutions on Whatman paper samples treated with different types of silicate.
  • silicate material treatment with sodium silicate, sodium metasilicate or Ludox SM30 ® is a colloidal silicate manufactured by Grace
  • a 4 cm by 10 cm Whatman grade 3 test piece is cut.
  • the test specimen was contacted with sodium silicate by dip coating.
  • the test piece was then dried for 12 hours in ambient air.
  • Samples 41-58 Treatment of silicate samples 38-40 with a multivalent cation salt.
  • test piece was impregnated by soaking for 30 minutes in a 0.5 M aqueous solution of multivalent cation salt S. At the end of the soaking, the test piece was applied on an absorbent paper, then the test piece was rinsed by soaking in distilled water for 30 minutes. The test specimen was again applied to an absorbent paper before being soaked in distilled water for 30 minutes. The test piece was once again dewatered and then finally dried in ambient air for 12 hours.
  • Table 3 List of tested with different silicates and with different multivalent cation salts on Whatman paper.
  • a specimen was immersed in water for 1 h 30 min. At the outlet of the water, the test specimen was clamped at both ends between the clamps of a traction machine (in the sense that it is desired to test: machine direction or machine direction).
  • the lower clamp is fixed while the upper clamp is connected to a force sensor the assembly "upper clamp + sensor” being able to move vertically.
  • the upper clamp moves at a speed of 10 mm / min and the force sensor continuously measures the changes in force created by the resistance of the specimen to the movement of the clamp.
  • the maximum force measured during displacement divided by the specimen section gives the tensile strength of the sample expressed in MPa.

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Abstract

La présente invention concerne de nouveaux matériaux à base de fibres végétales et plus résistant à l'humidité que les matériaux existants. Le traitement des fibres avec des composés silicatés insolubilisés permet d'accroître la résistance à la traction en conditions humides du matériau brut. La présente invention concerne aussi le procédé de préparation de ces matériaux.

Description

Nouveau matériau à base de fibres végétales résistant à l’humidité et son procédé de préparation.
La présente invention concerne un nouveau matériau à base de fibres végétales résistant à l’humidité, ainsi que son procédé de préparation. Les matériaux à base de fibres végétales sont des matériaux de première importance dans notre société, en premier lieu avec le papier et le carton. La production de ces deux seuls matériaux se chiffre en centaine de millions de tonnes par ans. Ces matériaux sont utiles dans nombre de domaines comme l’isolation thermique, l’écriture, l’emballage et le transport de marchandises ou l’hygiène. Nombre de ces applications exposent ces matériaux à l’humidité. Or leur résistance à ces conditions est souvent médiocre, pouvant aller jusqu’à la dislocation du matériau.
Pour améliorer la résistance mécanique en conditions humides, de nombreux procédés ont été envisagés.
On recense trois classes de traitements :
Des traitements consistant en l’enduction par des couches imperméables en surface du matériau qui ralentissent la pénétration de l’eau au coeur du matériau (type polymères ou cires).
Des traitements de la pâte elle-même, avant façonnage du matériau, par des résines qui renforcent les liaisons entre fibres (type mélamine-formaldéhyde ou autres résines).
Des traitements à l’amidon qui consistent à remplir la porosité du matériau lui conférant une meilleure résistance à la compression.
Des couches d’un matériau hydrophobe peuvent être appliquées aux surfaces du matériau ralentissant ainsi la pénétration de l’eau au cœur de celui-ci. mais ces traitements de surface, souvent réalisés avec des polymères ou des cires, sont :
• peu durables ; la couche superposée à la surface perdant peu à peu en épaisseur jusqu’à exposer le papier à l’humidité, et/ou
• toxiques et/ou polluants et limitant la possibilité de recyclage. Les traitements par des résines sur la pâte ne préviennent pas la pénétration de l’eau dans le matériau, mais préviennent l’effet délétère de l’eau au cœur du matériau.
Le composé utilisé pour le traitement renforce les jonctions entre fibres ou double le réseau cellulosique pour empêcher leur désagrégation et la perte de cohérence du matériau. Ces traitements sont également souvent toxiques et/ou polluants et limitent la possibilité de recyclage du matériau.
Le traitement le plus connu dans l’industrie du papier est un traitement à base d’amidon imprégné dans les fibres. Ce composé, bien connu et disponible en quantité, permet un renforcement notable du matériau. Mais l’accroissement de la viscosité, avec l’ajout de quantité croissante d’amidon, limite la capacité d’ajout d’amidon et donc la résistance mécanique en milieu humide du matériau.
Les composés silicatés solubles, notamment les composés silicatés de sodium, sont déjà utilisés dans l’industrie papetière. Ils ont été progressivement utilisés pour le renforcement des fibres en remplacement de l’amidon en raison de leur application plus aisée et plus uniforme. La résistance mécanique des matériaux ainsi obtenus est améliorée en conditions humides. Mais, comme dans le cas de l’amidon, en cas de conditions fortement humides (proches de 100% d’humidité) ou en présence d’eau liquide, le caractère ionique des composés silicatés utilisés provoque leur solubilisation, ce qui redonne au papier ses caractéristiques initiales de faible résistance en milieu humide.
L’un des aspects de l’invention est de fournir un nouveau matériau à base de fibres végétales plus résistant dans les milieux humides que les matériaux existant actuellement traités avec un composé silicaté soluble.
Un autre aspect de l’invention est de fournir un procédé de préparation du matériau à base de fibres végétales pour améliorer sa résistance mécanique en milieu humide.
Un autre aspect de l’invention est de fournir un procédé de préparation du matériau à base de fibres végétales insolubilisant le composé silicaté soluble utilisé précédemment dans l’industrie, et permettant de réduire l’impact négatif de l’eau sur le matériau. Un autre aspect de l’invention est de fournir un procédé de préparation peu onéreux permettant d’introduire des composés portant une charge négative tout en permettant d’insolubiliser les cations multivalents.
Un autre aspect de l’invention est de fournir des matériaux d’emballage ou de transport résistant en milieu humide.
La présente invention concerne un matériau poreux en fibres, contenant ou consistant en :
au moins 50% de fibres végétales, notamment des fibres de cellulose, par rapport au poids total du matériau,
au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres,
la susdite au moins une couche de composé silicaté étant en association avec au moins un cation multivalent cette association renforçant le système de fibres en formant un réseau interconnecté,
moins de 10% en poids de zincate ou d’aluminate par rapport au composé silicaté,
sous réserve que :
• ledit au moins un cation multivalent, en association avec le composé silicaté, compense au moins 10% de la charge négative portée par le composé silicaté.
Au sens de la présente invention, on entend par « composé silicaté », l’ensemble des composés de formule moyenne (Si02)xA2/n0, A représentant un ou plusieurs cations de charge moyenne n+, n étant compris de 1 à 3 et notamment 1 , 2 ou 3, et x étant un nombre compris de 0.5 à 10 000 ; cette définition inclut les silicates et les silices colloïdales.
Au sens de la présente invention, on entende par « en association » le fait que deux espèces chimiques soient liées au moins en partie par des interactions coulombiennes, ioniques ou iono-covalentes.
Au sens de la présente invention, on entend par « cation multivalent » :
o l’ensemble des cations multivalents dont le degré d’oxydation est de 2 ou 3, issus des métaux différents des métaux alcalins et des métaux alcalino- terreux, o les polyélectrolytes cationiques, notamment l’amidon cationique ou les polymères ou les oligomères d’amine quaternaire.
Au sens de la présente invention, on entend par « composé silicate en association avec au moins un cation multivalent », un composé silicaté dont la partie silicatée (espèce de formule moyenne (Si02)x02 dans la formule ci-dessus) est en association avec au moins un cation multivalent. En particulier, cela implique qu’une partie au moins des espèces A dans la formule ci-dessus soient des cations multivalents.
Cette association permet de créer un réseau interconnecté qui renforce les jonctions entre les fibres du matériau. Selon ce modèle, ledit réseau interconnecté résulte de l’association in situ entre le composé silicaté et le cation multivalent.
Au sens de la présente invention, on entend par « ledit au moins un cation multivalent en association avec le composé silicaté compense au moins 10% de la charge négative portée par le composé silicaté », le fait que le ou les cations multivalents en association avec le composé silicaté portent une charge positive représentant au moins 10% de la charge négative portée par l’espèce de formule moyenne (Si02)x02 dans la formule (Si02)xA2/n0.
Les matériaux poreux en fibres selon la présente invention comprennent en majorité des fibres végétales dans lesquelles ou entre lesquelles sont imprégnées :
• un composé silicaté,
• un ou plusieurs cations multivalents,
• éventuellement du zincate ou de l’aluminate en mélange dans le composé silicaté et ne dépassant pas 10% du poids du composé silicaté.
La présente invention concerne un matériau poreux en fibres, contenant ou consistant en :
au moins 50% de fibres végétales, notamment des fibres de cellulose, par rapport au poids total du matériau,
au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres, à raison de 1 à 45% du poids total du matériau,
la susdite au moins une couche de composé silicaté étant en association avec au moins un cation multivalent à raison de 5 à 49 % du poids total du matériau, cette association renforçant le système de fibres en formant un réseau interconnecté,
moins de 10% en poids de zincate ou d’aluminate par rapport au composé silicaté,
sous réserve que :
• ledit au moins un cation multivalent, en association avec le composé silicaté, compense au moins 10% de la charge négative portée par le composé silicaté.
La présente invention concerne aussi un matériau poreux en fibres, contenant ou consistant en :
au moins 50% de fibres végétales, notamment des fibres de cellulose, par rapport au poids total du matériau,
au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres, à raison de 1 à 45% du poids total du matériau,
la susdite au moins une couche de composé silicaté étant en association avec au moins un cation multivalent à raison de 5 à 49 % du poids total du matériau, cette association renforçant le système de fibres en formant un réseau interconnecté,
moins de 10% en poids de zincate ou d’aluminate par rapport au composé silicaté,
sous réserve que :
• ledit au moins un cation multivalent, en association avec le composé silicaté, compense au moins 10% de la charge négative portée par le composé silicaté, ledit matériau ayant des valeurs de résistance à la traction en conditions humides strictement supérieures :
o aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant ni couche de composé silicaté, ni sel soluble de cations multivalents imprégné dans et /ou entre les fibres,
o aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant pas de cation multivalent en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, et o aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau, comprenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et/ou entre les fibres mais ne comprenant pas de couche de composé silicaté associé avec ledit sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres.
Une détermination de la constitution du matériau selon l’invention peut se faire par exemple par MEB couplé à de l’analyse dispersive en énergie ou par analyse élémentaire par spectroscopie à plasma à couplage inductif doublée de l’utilisation d’analyseurs élémentaires organiques.
Au sens de la présente invention, on entend par « matériau comparable à un matériau de l’invention » un matériau dont la seule différence avec un matériau de l’invention est
• l’absence dans le matériau de couche(s) de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, cette(ces) couche(s) étant éventuellement remplacée(s) par :
o soit une(des) couche(s) de composé silicaté en association avec des cations monovalents et/ou des cations alcalino-terreux,
o soit par un sel soluble de cation multivalent imprégné dans et/ou entre les fibres du matériau.
Au sens de la présente invention, on entend par « conditions humides » des conditions dans lesquelles l’humidité relative peut aller de 80 à 100% ou dans lesquelles il y a présence ou condensation d’eau liquide dans le matériau et ce pour des températures allant de 1 à 40°C.
Au sens de la présente invention, on entend par « matériau ne comprenant ni couche de composé silicaté, ni sel soluble de cation multivalent, imprégné dans et /ou entre les fibres » un matériau brut dont la résistance en conditions humides doit être améliorée. Ledit matériau brut étant un matériau ne contenant pas de composé silicaté, ni de sel de cation multivalent mais pouvant contenir notamment des additifs minéraux ou organiques.
Au sens de la présente invention, on entend par « matériau ne comprenant pas de cation multivalent en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté », un matériau silicaté correspondant à un matériau brut ne contenant qu’une ou plusieurs couches de composé silicaté en association avec des cations monovalents ou un matériau silicaté en association avec un alcalino-terreux, correspondant à un matériau brut qui contient une ou plusieurs couches de composé silicaté associées à au moins un cation alcalino-terreux et éventuellement des cations monovalents.
Au sens de la présente invention, on entend par « matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau, comprenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et/ou entre les fibres mais ne comprenant pas de couche de composé silicaté associé avec ledit sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et/ou entre les fibres » un matériau imprégné par un sel soluble de cation multivalent ne contenant pas de couche de composé silicaté, mais imprégné par un sel soluble de cation multivalent.
Au sens de la présente invention, on entend par « cations monovalents », l’ensemble des cations dont le degré d’oxydation est de 1 , hors les polyélectrolytes cationiques, notamment l’amidon cationique et les polymères ou les oligomères d’amine quaternaire.
Le matériau selon la présente invention, présente l’avantage d’une résistance à la traction améliorée par rapport au matériau brut, et par rapport à l’ensemble des matériaux intermédiaires entre le matériau brut et le matériau de la présente invention, à savoir :
• le matériau silicaté,
• le matériau silicaté en association avec un alcalino-terreux,
• le matériau imprégné par un sel soluble de cation multivalent.
Dans ce mode de réalisation, la formule du composé silicaté peut s’écrire
(Si02)xRdAcO
dans laquelle :
• x est compris de 0.5 à 10 000;
• R représente un ou plusieurs cations autres qu’un cation multivalent, en particulier un mélange de cations alcalins et alcalino-terreux, • p représente la charge moyenne positive du ou des cations R, selon la formule Rp+; p étant compris de 1 à 15 000, et en particulier de 1 à 2;
• d/x représente le nombre moyen par silicium de cations R en association avec le composé silicaté;
• A représente le au moins un cation multivalent ;
• n représente la charge moyenne positive de A, selon la formule An+, n étant compris de 1 à 300 000, et en particulier de 2 à 4 et plus particulièrement 2, 3 ou 4 ;
• c/x représente le nombre moyen par silicium de cations A en association avec le composé silicaté ;
sous réserve que :
o c · n > 0.2; et
o le matériaux est globalement neutre.
Dans ce mode de réalisation, le ratio molaire entre le cation multivalent en association avec le composé silicaté et la charge négative portée par le composé silicaté est tel que 0.2 < c · n < 2, de préférence de 1.6 < c · n < 2.
Dans ce mode de réalisation, si la charge portée par les cations multivalents en association avec le composé silicaté compense à 100 % la charge négative portée par le composé silicaté, alors c · n = 2, et il n’y a pas de cation alcalino-terreux ou de cation monovalent associé au composé silicaté.
Dans un autre mode de réalisation, la formule du composé silicaté an présence d’au moins un anion différent d’un composé silicaté peut s’écrire
(Si02)xJe dAc0
dans laquelle :
• x est compris de 0.5 à 10 000
• R représente un ou plusieurs cations autres qu’un cation multivalent, en particulier un mélange de cations alcalins et alcalino-terreux,
• p représente la charge moyenne positive du ou des cations R, selon la formule Rp+; p étant compris de 1 à 15 000, et en particulier de 1 à 2,
• d/x représente le nombre moyen par silicium de cations R en association avec le composé silicaté; • A représente le au moins un cation multivalent
• n représente la charge moyenne positive de A, selon la formule An+, n étant compris de 1 à 300 000, et en particulier de 2 à 4 et plus particulièrement 2, 3 ou 4
• c/x représente le nombre moyen par silicium de cations A en association avec le composé silicaté,
• J représente un ou plusieurs anions autres qu’un composé silicaté,
• e/x représente le nombre moyen par silicium d’anions J en association avec une partie des cations A et/ou R, ;
• m représente la charge moyenne négative de J, selon la formule Jm , m étant compris de 1 à 300 000,
sous réserve que :
o c · n > 0.2, et
o le matériau est globalement neutre
Dans ce mode de réalisation, le ratio molaire entre le cation multivalent en association avec le composé silicaté et la charge négative portée par le composé silicaté est tel que 0.2 < c · n < 2 · n, de préférence de 1 .6 < c · n < 2 · n.
Dans ce mode de réalisation, la quantité de cations multivalents en association avec le composé silicaté peut être inférieur à la quantité de cations multivalents nécessaire pour neutraliser la charge négative du composé silicaté. Dans ce cas, l’excès de charge négative portée par le composé silicaté est compensée par des cations différents des cations multivalents.
Dans ce mode de réalisation, la quantité de cations multivalents peut être supérieure à la quantité de cations multivalents en association avec le composé silicaté. Dans ce cas, l’excès de cation multivalent reste sous la forme de sel avec un ou des anions différents de l’espèce (Si02)x02 du composé silicaté, et le rapport massique des cations multivalents par rapport au composé silicaté est au maximum de 4900%.
Dans un autre mode de réalisation, la présente invention concerne un matériau poreux en fibres, tel que défini ci-dessus et contenant ou consistant en :
un ou plusieurs additifs minéraux et/ou organiques, ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques pouvant être ou non en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, à raison de 0 à 44 % du poids total du matériau,
sous réserve que :
• l’éventuel ou les éventuels additifs minéraux et/ou organiques, en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, sont présentes dans un ratio molaire par rapport au composé silicaté tel que la charge positive portée par l’additif minéral et/ou organique en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté compense une valeur inférieure à une valeur maximale de 90% de la charge négative portée par le composé silicaté.
Au sens de la présente invention, on entend par « additif minéral » un composé inorganique insoluble en milieu aqueux neutre ou proche de la neutralité avec un pH entre 5 et 9, sous la forme de particules dont les tailles sont généralement comprises entre 100 nm et 100 miti, pouvant être ajouté au matériau poreux en fibres par l’ensemble des moyens techniques du domaine (ajout direct dans la pâte à papier, enduction des feuilles, ajout à la presse encolleuse sur les feuilles...) et permettant d’en modifier les propriétés (blancheur, grammage...) ou d’en baisser le coût. Les additifs minéraux comprennent notamment le calcaire, le kaolin, les argiles...
Au sens de la présente invention, on entend par « additif organique » un composé organique insoluble en milieu aqueux neutre ou proche de la neutralité avec un pH entre 5 et 9, sous la forme de particules dont les tailles sont généralement comprises entre 100 nm et 100 miti, pouvant être ajouté au matériau poreux en fibres par l’ensemble des moyens techniques du domaine (ajout direct dans la pâte à papier, enduction des feuilles, ajout à la presse encolleuse sur les feuilles...) et permettant d’en modifier les propriétés. Les additifs organiques comprennent notamment les dispersions aqueuses de polymères appelées latex et l’amidon.
La présence d’additifs minéraux ou organiques n’est pas nécessaire pour l’amélioration des propriétés de résistance en milieu humide selon la présente invention.
Dans ce mode de réalisation, les additifs minéraux et/ou organiques peuvent prendre trois configurations :
• l’ensemble des additifs minéraux et/ou organiques est en association via les charges positives de surface desdits additifs minéraux et/ou organiques avec ladite couche de composé silicaté, • l’ensemble des additifs minéraux et/ou organiques n’est pas en association avec ladite couche de composé silicaté,
• Une partie des additifs minéraux et/ou organiques est en association via les charges positives de surface de ladite partie des additifs minéraux et/ou organiques avec ladite couche de composé silicaté, tandis que l’autre partie des additifs minéraux et/ou organiques n’est pas en association avec ladite couche de composé silicaté.
Selon un mode de réalisation particulier, la présente invention concerne un matériau poreux en fibres, tel que défini ci-dessus et dans lequel, ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques, sont en association via les charges positives de surface desdits additifs minéraux et/ou organiques avec ladite couche de composé silicaté, sous réserve que :
• le ou les additifs minéraux et/ou organiques, en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, sont présentes dans un ratio molaire par rapport au composé silicaté tel que la charge positive portée par l’additif minéral et/ou organique en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté compense en partie la charge négative initialement portée par le composé silicaté, d’une valeur strictement supérieure à 0 à une valeur maximale de 90% de la charge négative portée par le composé silicaté.
Dans ce mode de réalisation, la ou les additifs minéraux et/ou organiques peuvent contenir ou pas des cations alcalino-terreux ou de l’oxyde de zinc.
Dans un autre mode de réalisation, la présente invention concerne un matériau poreux en fibres, tel que défini ci-dessus et dans lequel, ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques, ne sont pas en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté.
Dans un autre mode de réalisation, la présente invention concerne un matériau poreux en fibres, tel que défini ci-dessus et dans lequel :
• une partie de ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques, est en association via les charges positives de surface de ladite partie des additifs minéraux et/ou organiques avec ladite couche de composé silicaté,
• l’autre partie de ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques, n’est pas en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, sous réserve que :
• une partie de ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques, en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, est présente dans un ratio molaire par rapport au composé silicaté tel que la charge portée par la partie de ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté compense en partie la charge négative initialement portée par le composé silicaté, d’une valeur strictement supérieure à 0 à une valeur maximale de 90% de la charge négative portée par le composé silicaté.
Dans ce mode de réalisation, la ou les additifs minéraux et/ou organiques peuvent contenir ou pas des cations alcalino-terreux ou de l’oxyde de zinc.
Dans un autre mode de réalisation, la présente invention concerne un matériau poreux en fibres, tel que défini ci-dessus et dans lequel ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques ne contiennent ni cation alcalino-terreux, ni oxyde de zinc.
Dans un autre mode de réalisation, la présente invention concerne un matériau poreux en fibres, tel que défini ci-dessus et ne contenant aucun additif minéral et/ou organique.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres comprenant moins de 25% massique d’additif minéral constitué de carbonates de métaux alcalino-terreux, en rapport de la masse de ledit composé silicaté.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres ne comprenant pas de carbonate.
Dans ce mode de réalisation, le matériau ne contient pas de carbonate donc :
• l’additif minéral ne contient pas de carbonate, donc le calcaire ne fait pas partie des additifs minéraux susceptibles d’être ajoutés au matériau
• le sel ne contient pas de carbonate comme anion.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres, comprenant moins de 25% massique d’oxyde de zinc, de sulfate de calcium ou de sulfate de baryum en rapport de la masse de ledit composé silicaté. Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres, ne comprenant ni oxyde de zinc, ni sulfate de calcium ni sulfate de baryum.
Dans ce mode de réalisation, le matériau ne contient pas d’oxyde de zinc, de sulfate de baryum ou de sulfate de calcium, donc ces trois composés ne peuvent pas être utilisés comme additifs minéraux.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres, dans lequel la valeur de résistance à la traction en conditions humides dudit matériaux poreux en fibres est comprise de 130 % à 10000 % par rapport :
aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant ni couche de composé silicaté, ni sel soluble de cations multivalents imprégné dans et /ou entre les fibres,
aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant pas de cation multivalent en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, et
aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau, comprenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et/ou entre les fibres mais ne comprenant pas de couche de composé silicaté associé avec ledit sel soluble d’au moins un cation multivalent, imprégné dans et /ou entre les fibres ladite valeur de résistance à la traction en conditions humides dudit matériaux poreux en fibres étant comprise plus particulièrement de 150 à 3500 %, et encore plus particulièrement de 200 à 1000% par rapport aux valeurs de résistance à la traction desdits matériaux.
Dans ce mode de réalisation, la valeur de résistance à la traction en conditions humides dudit matériau poreux en fibres est notamment comprise de 130 à 200%, de 200 à 300 %, de 300 à 400%, de 400 à 500 %, de 500 à 600 %, de 600 à 700%, de 700 à 800%, de 800 à 900 %, de 900 à 1000%, de 1000 à 2000 %, de 2000 à 4000%, de 4000 à 6000%, de 6000 à 8000%, de 8000 à 10000% par rapport aux valeurs de résistance à la traction des matériaux suivant :
• matériau brut, • matériau silicaté,
• matériau silicaté traité par un alcalino-terreux, et
• matériau imprégné par un sel soluble de cation multivalent,
définis ci-dessus.
Dans ce mode de réalisation, la valeur de résistance à la traction en conditions humides ne préjuge pas de la valeur de la résistance en condition sèche du matériau poreux en fibres.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres dans lequel ledit matériau poreux en fibres est choisi parmi du papier, du carton, des feuilles de papier ou de carton en contact avec un matériau à base de calcium et de sulfate, de carbonate ou de composé silicaté.
Dans ce mode de réalisation, le matériau poreux en fibres est sous la forme de papier, de carton, d’un mélange de papier et de carton ou d’un mélange de papier et/ou de carton couplé avec un matériau composite.
Ledit mélange de papier et/ou de carton couplé avec un matériau composite peut par exemple être un carton ou un papier recouvert sur l’une au moins des deux faces, d’un film plastique. Dans ce cas, le film plastique est choisi parmi des polymères classiques tels que le polyéthylène ou le polypropylène. Le carton ou le papier recouvert d’un film plastique, est potentiellement utilisable pour la fabrication d’un emballage alimentaire, notamment pour les boisson, le lait ou les plats cuisinés.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un Matériau poreux en fibres, dans lequel le au moins un cation multivalent est choisi parmi les cations de métaux de transition, les cations de lanthanides, les cations d’aluminium, ou les polyélectrolytes cationiques, notamment les amidons cationiques, les polymères ou les oligomères d’amine quaternaire, ou un mélange de ceux-ci, en particulier parmi Al3+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, La3+, Ce3+.
Dans ce mode de réalisation, le cation multivalent peut être soit un cation métallique, soit un cation issu d’une polyamine quaternaire ou d’un amidon cationique. Les cations métalliques multivalents ne peuvent pas être des cations alcalino-terreux, en particulier le calcium.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres dans lequel le au moins un cation multivalent est choisi parmi les cations de métaux de transition, de lanthanides, ou d’aluminium.
Dans ce mode de réalisation, le cation multivalent ne peut être qu’un cation métallique et non un cation issu d’une polyamine quaternaire. Les cations métalliques multivalents ne peuvent pas être des cations alcalino-terreux, en particulier le calcium.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres dans lequel la couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres est de formule moyenne (Si02)x02 , avec une valeur de x inférieure à 30 et est un silicate.
Dans ce mode de réalisation, la couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres ne peut être qu’une couche de silicate et non de silice colloïdale.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres dans lequel :
· la au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres est une couche de silicate, ou
• le au moins un cation multivalent est choisi parmi les cations de métaux de transition, de lanthanides, ou d’aluminium.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres dans lequel :
• la au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres est une couche de silicate, et
• le au moins un cation multivalent est choisi parmi les cations de métaux de transition, de lanthanides, ou d’aluminium. Dans ce mode de réalisation, la couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres ne peut être qu’une couche de silicate et le cation multivalent ne peut être qu’un cation métallique.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres dans lequel le au moins un cation multivalent est un mélange d’au moins deux cations multivalents différents.
Dans ce mode de réalisation, plusieurs cations multivalents sont associés avec le composé silicaté.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres dans lequel le cation multivalent est choisi parmi Al3+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, La3+, Ce3+.
Dans ce mode de réalisation, le cation multivalent est un cation métallique choisi parmi les métaux de transition ou l’aluminium.
Dans ce mode de réalisation, le cation multivalent peut être divalent ou trivalent.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres, dans lequel le au moins un cation multivalent est choisi parmi Al3+, Fe3+ et Cu2+.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres, dans lequel le au moins un cation multivalent est choisi parmi les polycations métalliques, en particulier parmi :
• les polycations métalliques à base d’aluminium, plus particulièrement parmi les polycations (AI13)7+ ou AI30, ou · les polycations métalliques constitués de plusieurs cations métalliques différents tel que l’aluminium, le zirconium, le fer, le cuivre ou les autres métaux de transition.
Par polycation métallique on entend un agrégat constitué de plusieurs ions métalliques. Un exemple est le cation de Keggin de formule [Ali304(0Fi)24(Fl20)i2]7+, également connu sous le nom AU 3 ou le cation AI30 de formule [Al 30O4(O H )24( H20) 12] 18+ .
Les polycations sont généralement formés par hydrolyse et polymérisation des cations métalliques en milieu basique. Ils peuvent également être obtenus à partir de polymères métalliques commerciaux comme le chlorure de polyaluminium commercialement disponible sous le nom WAC ou PAC.
L’invention concerne aussi un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, défini ci-dessus, et comprenant :
a. soit une étape d’imprégnation d’un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres, avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent
b. soit une étape de mise en contact d’un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent, dans des conditions permettant une association entre le susdit composé silicaté associé à un cation monovalent et le au moins un cation multivalent.
Dans ce mode de réalisation, l’une ou l’autre des 2 susdites étapes peut être effectuée, le choix dépendant du matériau de départ.
Si le matériau de départ est un matériau poreux en fibres imprégné de composé silicaté, le procédé consiste à imprégner ce matériau avec un sel de cation multivalent pour obtenir l’association entre le composé silicaté déjà imprégné dans les fibres et le cation multivalent.
Si le matériau de départ est un matériau poreux en fibres imprégné d’un sel d’un ou plusieurs cations multivalents, le procédé consiste alors à mettre en contact ce matériau avec une solution de composé silicaté pour obtenir l’association entre le ou les cations du sel déjà imprégné dans les fibres et le composé silicaté.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, comprenant moins de 10% de zincate ou d’aluminate par rapport au composé silicaté. Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, ne comprenant pas l’utilisation de carbonate.
Dans un autre mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, ne comprenant pas l’utilisation d’oxyde de zinc, de sulfate de calcium ou de sulfate de baryum.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel ledit matériau poreux en fibres est choisi parmi du papier, du carton, des feuilles de papier ou de carton en contact avec un matériau à base de calcium et de sulfate, de carbonate ou de composé silicaté.
Dans ce mode de réalisation, le procédé de fabrication du matériau poreux en fibres utilise les matériaux cités ci-dessus pour les renforcer. Ces matériaux sont connus pour être particulièrement sensibles à l’eau.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, tel que défini ci-dessus, dans lequel ledit composé silicaté associé à un cation monovalent est sous forme (Si02)x[(R+)20], R étant un cation monovalent et étant choisi parmi les alcalins ou les cations ammoniums quaternaires, et le rapport molaire x étant de 0.5 à 10000, ledit composé silicaté associé à un cation monovalent étant :
• soit un silicate quand x est compris de 0.5 à 30, plus précisément de 0.5 à 20, plus précisément de 0.5 à 10, plus précisément de 2 à 4, notamment le silicate de sodium, le silicate de potassium, le silicate de lithium, le silicate de tétraméthylammonium (TMA) ou le silicate de tétrabutylammonium (TBA), ou un mélange de ceux-ci,
• soit une silice colloïdale quand x est compris de 30 à 10000, plus précisément de 50 à 1000, plus précisément de 50 à 200, notamment la silice colloïdale de sodium, la silice colloïdale de potassium, la silice colloïdale de lithium, la silice colloïdale de TMA ou la silice colloïdale de TBA, ou mélange de celle-ci.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel le composé silicaté associé à un cation monovalent est choisi parmi le silicate de sodium, le silicate de potassium, le silicate de lithium, le silicate de tétraméthylammonium (TMA) ou le silicate de tétrabutylammonium (TBA), ou un mélange de ceux-ci.
Le cation monovalent qui est utilisé pour être associé au composé silicaté peut être soit un cation issu d’un atome alcalin, en particulier choisi parmi le sodium, le lithium, et le potassium, soit un ammonium quaternaire de formule RI R2RSR4N+, les Ri, R2, R3, et R4 étant choisis parmi les alcanes linéaires de 1 à 6 carbones. De préférence, les ammoniums quaternaires sont choisis parmi les composés de formule (RI)4N+, en particulier le TMA, le tétraéthylammonium (TEA), le tétrapropylammonium TPA ou le TBA.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel ledit composé silicaté associé à un cation monovalent est sous forme (Si02)xR20, R étant un cation monovalent et étant choisi parmi les alcalins ou les cations ammoniums quaternaires, notamment le TMA, le TEA, le TPA et le TBA, et le rapport molaire x est de 0.5 à 10000.
Dans ce mode de réalisation, lorsque le rapport molaire est de 0.5 à 30, le composé de formule (Si02)xR20 est un silicate, et lorsque le rapport molaire est au-dessus de 30 jusqu’à 10000, le composé de formule (Si02)xR20 est une silice colloïdale.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel le rapport molaire x de la formule (Si02)xR20 dudit composé silicaté associé à un cation monovalent est de 0.5 à 30, plus précisément de 0.5 à 20, plus précisément de 0.5 à 10, plus précisément de 2 à 4 et en particulier un rapport de 2,0 ; 2,1 ; 2,2 ; 2,3 ; 2,4 ; 2,5 ; 2,6 ; 2,7 ; 2,8 ; 2,9 ; 3,0 ; 3,1 ; 3,2 ; 3,3 ;3,4 ; 3,5 ; 3,6 ; 3,7 ; 3,8 ; 3,9 et/ou 4,0.
Dans ce mode de réalisation, le composé silicaté associé à un cation monovalent est un silicate.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel le rapport molaire x de la formule (Si02)xR20 dudit composé silicaté associé à un cation monovalent est de 30 à 10000, plus précisément de 30 à 1000, plus précisément de 30 à 200.
Dans ce mode de réalisation, le composé silicaté associé à un cation monovalent est une silice colloïdale.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel le cation multivalent est choisi parmi les cations :
des métaux de transition,
des lanthanides,
de l’aluminium,
des polyélectrolytes cationiques, notamment les amidons cationiques, les polymères ou oligomères d’amine quaternaire,
ou un mélange de ceux-ci.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel l’anion du sel soluble est choisi parmi le chlorure, le fluorure, le bromure, le sulfate, le nitrate, le perchlorate ou l’acétate.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel le sel soluble est un mélange d’au moins deux sels différents.
Dans ce mode de réalisation, le sel utilisé dans le procédé pour la mise en association du cation multivalent avec le composé silicaté est un mélange d’au moins deux sels dans lesquels au moins les cations et/ou les anions sont différents.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel le sel soluble est un mélange d’au moins deux cations différents.
Dans ce mode de réalisation, le sel utilisé dans le procédé pour la mise en association du cation multivalent avec le composé silicaté est un mélange d’au moins deux sels contenant ou non les mêmes anions et contenant au moins deux cations différents. Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, comprenant une étape d’obtention d’un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres consistant en :
une étape de mise en contact d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
suivie d’une éventuelle étape de séchage dudit matériau poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché.
Dans ce mode de réalisation, la première étape est une étape de mise en contact d’une couche de composé silicaté avec le matériau de départ.
Dans ce mode de réalisation, cette étape peut être obtenue par encollage du composé silicaté sur le matériau de départ ou par trempage du matériau de départ dans une solution de composé silicaté.
Dans ce mode de réalisation, l’étape de mise en contact peut être réalisée par une enduction par trempage du matériau poreux en fibres à traiter.
Dans ce mode de réalisation, l’étape de séchage est mise en œuvre dans le cas où il y aurait un risque de perte trop importante de composé silicaté dans la suite du procédé en l’absence de séchage. Le séchage réduit la vitesse de diffusion initiale du composé silicaté dans la solution contenant le sel.
Au sens de la présente invention, on entend par « matériau de départ en fibres » un matériau devant être traité pour améliorer sa résistance en conditions humides et contenant ou consistant en :
• au moins 55% de fibres végétales,
• éventuellement un ou plusieurs additifs minéraux et/ou organiques,
• éventuellement du composé silicaté en association uniquement avec des cations alcalino-terreux et/ou des cations monovalents,
• éventuellement des sels de cations multivalents sans composé silicaté, • éventuellement des composés provenant d’un traitement préalable des fibres, notamment de l’amidon cationique,
• éventuellement du composé silicaté en association avec des cations multivalents.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel ladite étape d’obtention d’un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et éventuellement séché est suivie
par une étape d’imprégnation du susdit matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et/ou entre les fibres et éventuellement séché, avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent et
par une éventuelle étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent.
Dans ce mode de réalisation, la première étape est une étape d’imprégnation du cation multivalent dans un matériau contenant déjà au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et/ou entre les fibres.
Dans ce mode de réalisation, cette étape peut être obtenue par encollage d’une solution contenant le sel sur le matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et/ou entre les fibres et éventuellement séché ou par trempage du matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et/ou entre les fibres et éventuellement séché dans une solution de sel de cation multivalent.
Dans ce mode de réalisation, la dernière étape du procédé est une étape de séchage pour obtenir un matériau poreux en fibres sec, utilisable et résistant à l’humidité. Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, comprenant une étape d’obtention d’un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres consistant en :
une étape d’imprégnation d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
suivie d’une éventuelle étape de séchage dudit matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché.
Dans ce mode de réalisation, la première étape est une étape d’imprégnation du matériau par le cation multivalent.
Dans ce mode de réalisation, cette étape peut être obtenue par encollage du sel d’un cation multivalent sur le matériau de départ ou par trempage du matériau de départ dans une solution contenant le sel d’un cation multivalent.
Dans ce mode de réalisation, l’étape de séchage est mise en œuvre dans le cas où il y aurait un risque de perte trop grande de cations multivalents dans la suite du procédé en l’absence de séchage. Le séchage réduit la vitesse de diffusion initiale du cation dans la solution contenant le composé silicaté.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel ladite étape d’obtention d’un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché est suivie :
par une étape de mise en contact dudit matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent et
par une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent.
Dans ce mode de réalisation, la première étape est une étape de mise en contact d’une solution de composé silicaté avec un matériau contenant déjà un sel de cations multivalents iimprégné dans et/ou entre les fibres.
Dans ce mode de réalisation, cette étape peut être obtenue par encollage d’une solution contenant le composé silicaté sur le matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché ou par trempage du matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché dans une solution de composé silicaté.
Dans ce mode de réalisation, l’étape de mise en contact peut être réalisée par une enduction par trempage du matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres à traiter.
Dans ce mode de réalisation, la dernière étape du procédé est une étape de séchage pour obtenir un matériau poreux en fibres sec, utilisable et résistant à l’humidité.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, tel que décrit ci-dessus, comprenant : une étape de mise en contact d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent, pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres suivie d’une éventuelle étape de séchage dudit matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché, suivie par une étape d’imprégnation du susdit matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et/ou entre les fibres et éventuellement séché, avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, et suivie par une éventuelle étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
et dans le cas de la présence d’une étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique, ladite étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique ayant lieu :
o soit en même temps que l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
o soit après l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
o soit en même temps que l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
o soit après l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, tel que décrit ci-dessus, comprenant : une étape d’imprégnation d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres
suivie d’une éventuelle étape de séchage dudit matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché, suivie par une étape de mise en contact dudit matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
suivie une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
et dans le cas de la présence d’une étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique, ladite étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique ayant lieu :
o soit en même temps que l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
o soit après l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
o soit en même temps que l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
o soit après l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, dans lequel ledit composé silicaté associé à un cation monovalent est présent dans ladite solution de composé silicaté associé à un cation monovalent à raison de 1 à 60 % en masse par rapport à la masse totale de la solution.
Dans ce mode de réalisation, la concentration de la solution dépend de la technique de mise en contact choisie. Par exemple dans le cas de l’utilisation d’une encolleuse la solution doit pouvoir être assez fluide pour être étalée et assez visqueuse pour rester en contact avec les fibres.
Dans ce mode de réalisation, la viscosité de la solution augmente continuellement avec l’augmentation de la concentration en composé silicaté. Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres dans lequel ladite étape d’imprégnation d’un matériau de départ poreux en fibres ou d’un matériau poreux en fibres contenant une associée à un cation monovalent et imprégné dans et/ou entre les fibres et éventuellement séché, avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent est effectuée à une température de 10 à 90 °C et notamment à une température allant de la température ambiante à 50°C.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres dans lequel ladite étape de mise en contact d’un matériau de départ poreux en fibres ou d’un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent est effectuée à une température de 10 à 90 °C et notamment à une température allant de la température ambiante à 50°C.
Dans ces modes de réalisation, la température de mise en contact ou d’imprégnation dépend de plusieurs facteurs. Le choix de la température permet de faire varier la limite de solubilité des sels en solution, la cinétique des réactions d’association entre le composé silicaté et le ou les cations multivalents et la viscosité des solutions.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres tel que défini ci-dessus et comprenant une étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique :
o soit en même temps que l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
o soit après l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
o soit en même temps que l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
o soit après l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent.
Dans ce mode de réalisation, la position de l’étape d’ajout du susdit additif minéral et/ou organique dans le procédé dépend des caractéristiques de l’additif et des différentes étapes du procédé. Ainsi, si l’additif minéral à ajouter est du calcaire, le sel soluble de cation multivalent est du nitrate de fer (III) et le composé silicaté associé à un cation monovalent du silicate de sodium, l’étape d’ajout de l’additif minéral sera placée :
• soit après l’étape d’imprégnation avec par exemple du nitrate de fer si l’étape d’imprégnation est réalisée après l’étape de mise en contact,
• soit pendant ou après l’étape de mise en contact avec du silicate de sodium si l’étape de mise en contact est effectuée après l’étape d’imprégnation,
La solution de ce sel étant acide, le calcaire ajouté risquerait d’être solubilisé en raison de l’acidité. Par contre, le silicate de sodium ne dissout pas le calcaire.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, comprenant :
• une étape de mise en contact d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres,
• une étape d’imprégnation du susdit matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres, par une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
lesdites étapes de mise en contact et d’imprégnation étant éventuellement cyclisées, notamment de 1 à 50 fois, pour appliquer de multiples couches de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, suivie par :
• une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent pour obtenir ledit matériau poreux en fibres.
Dans ce mode de réalisation, la première étape est l’application d’une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent, qui est par la suite associé avec au moins un cation multivalent. Après l’association entre le composé silicaté et le cation multivalent, le matériau résultant est séché. Dans ce mode de réalisation, l’obtention d’un matériau multicouche est possible si l’on cyclise les deux premières étapes (étapes de mise en contact et d’imprégnation).
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, comprenant :
• une étape d’imprégnation d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres,
• une étape de mise en contact d’un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, lesdites étapes d’imprégnation et de mise en contact étant éventuellement cyclisées entre 1 et 50 fois pour appliquer de multiples couches de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, suivie par :
• une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent pour obtenir ledit matériaux poreux en fibres.
Dans ce mode de réalisation, la première étape est l’application de la couche de sel de cations multivalents, qui est par la suite associée avec le composé silicaté. Après l’association entre le composé silicaté et le ou les cations multivalents, le matériau résultant est séché.
Dans ce mode de réalisation, l’obtention d’un matériau multicouche est possible si l’on cyclise les deux premières étapes (étapes d’imprégnation et de mise en contact).
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, consistant en :
• une étape de mise en contact d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres, • une étape d’imprégnation du susdit matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres, par une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
• une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, pour obtenir ledit matériau poreux en fibres.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, consistant en :
• une étape d’imprégnation d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres,
• une étape de mise en contact d’un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
• une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent pour obtenir ledit matériau poreux en fibres.
Dans un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un matériau poreux en fibres, contenant ou consistant en :
au moins 50% de fibres végétales, notamment des fibres de cellulose, par rapport au poids total du matériau,
au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et/ou entre les fibres, à raison de 1 à 45% du poids total du matériau,
la susdite au moins une couche de composé silicaté étant en association avec au moins un cation multivalent ladite association étant obtenus par réaction in situ d’un composé silicaté associé à un cation monovalent avec au moins un sel soluble de l’au moins un susdit cation multivalent, à raison de 5 à 49 % du poids total du matériau,
moins de 10% en poids de zincate ou d’aluminate par rapport au composé silicaté,
ledit matériau ayant des valeurs de résistance à la traction en conditions humides strictement supérieures :
• aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant ni couche de composé silicaté, ni sel soluble de cations multivalents imprégné dans et /ou entre les fibres,
• aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant pas de cation multivalent en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, et
• aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau, comprenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et/ou entre les fibres mais ne comprenant pas de couche de composé silicaté associé avec ledit sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres,
• avec ledit sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres,
tel qu’obtenu par un procédé décrit ci-dessus.
Figure
La Figure 1 représente la résistance à la traction dans le sens de fabrication et dans le sens travers du papier pour les échantillons 1 à 4 et obtenue selon le test de l’exemple 6,
La Figure 2 représente le rapport en pourcentage de la résistance à la traction dans le sens fort et faible du papier pour les échantillons 5 à 8 comparativement à la résistance à la traction de l’échantillon 2, les résistances à la traction étant obtenues selon le test de l’exemple 6.
La Figure 3 représente le rapport de la résistance à la traction dans le sens fort et faible du papier pour les échantillons 9 à 20 comparativement à la résistance à la traction de l’échantillon 2, les résistances à la traction étant obtenues selon le test de l’exemple 6.
La Figure 4 représente le rapport de la résistance à la traction dans le sens fort et faible du papier pour les échantillons 21 à 37 comparativement à la résistance à la traction du carton Opale non traité, les résistances à la traction étant obtenues selon le test de l’exemple 6.
La Figure 5 représente la moyenne géométrique de la résistance à la traction mesurée dans le sens machine et celle mesurée dans le sens travers pour les échantillons 41 à 58 comparativement à la résistance à la traction des échantillons silicatés 38 à 40 et du papier Whatman non traité, les résistances à la traction étant obtenues selon le test de l’exemple 6.
Exemple
Exemple 1 : Test comparatifs sur le matériau brut, le matériau silicaté, le matériau cationique, ou le matériau de l’invention avec des échantillons de papier Whatman Echantillon 1 : Matériau brut
Une éprouvette de papier Whatman grade 3 de 4 cm par 8 cm est découpée. Le papier possède un poids spécifique de 187 g par mètre carré ; et est constitué de fibres de coton à 98 % de cellulose alpha.
Echantillon 2 : Matériau silicaté (Traitement avec du silicate de sodium uniquement) Une éprouvette de papier similaire à l’échantillon 1 (même taille, même grammage, même composition) a été mise en contact avec du silicate de sodium par une enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 4.2% en masse de silicate de sodium (Si02)xNa20 de rapport molaire x=3.4 puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a ensuite été séchée pendant 12h à l’air ambiant.
Le poids de l’éprouvette a été accru de 18% par rapport à la masse initiale de papier, passant de 187 g/m2 à 220 g/m2.
Echantillon 3 : Matériau cationique (Traitement avec du sulfate de cuivre à 0.5 M uniquement) Une éprouvette de papier similaire à l’échantillon 1 (même taille, même grammage, même composition) a été imprégnée par trempage pendant 3 h dans 50 ml_ d’une solution aqueuse à 0.5 M en sulfate de cuivre. À la fin du trempage, l’éprouvette a été appliquée sur un papier absorbant, puis l’éprouvette a été rincée par trempage dans 100 ml_ d’eau pendant 1 h30. L’éprouvette a été de nouveau égouttée avant d’être trempée dans 100 mL d’eau pendant 3h. L’éprouvette a été une nouvelle fois essorée puis enfin séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Le poids de l’éprouvette a été accru de 3% par rapport à la masse initiale de papier, passant de 187 g/m2 à 192 g/m2.
Echantillon 4 : Matériau selon l’invention (Traitement avec du silicate puis avec du sulfate de cuivre à 0.5 M avec rinçage).
Une éprouvette de papier similaire à l’échantillon 1 a été mise en contact avec du silicate de sodium par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 4.2% en masse de silicate de sodium (Si02)xNa20 de rapport molaire x=3.4 puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a été ensuite séchée pendant 12h à l’air ambiant.
Après le séchage, l’éprouvette a été imprégnée par trempage pendant 3 h dans 50 mL d’une solution aqueuse à 0.5 M en sulfate de cuivre. À la fin du trempage, l’éprouvette a été appliquée sur un papier absorbant, puis l’éprouvette a été rincée par trempage dans 100mL d’eau pendant 1 h30. L’éprouvette a été de nouveau égouttée avant d’être trempée dans 100 mL d’eau pendant 3h. L’éprouvette a été une nouvelle fois essorée puis enfin séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Le poids de l’éprouvette a été accru de 17% par rapport à la masse initiale de papier, variant de 187 g/m2 à 219 g/m2.
Exemple 2 : Test de l’ordre de traitement et de la concentration de la solution de sel sur des échantillons de papier Whatman
Echantillon 5 : Traitement avec du silicate de sodium puis avec du sulfate de cuivre à 0.5 M sans rinçage
Une éprouvette de papier similaire à l’échantillon 1 a été mise en contact avec du silicate de sodium par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 4.2% en masse de silicate de sodium (Si02)xNa20 de rapport molaire x=3.4 puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a été ensuite séchée pendant 12h à l’air ambiant.
Après le séchage, l’éprouvette a été imprégnée de sulfate de cuivre par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 0.5 M en sulfate de cuivre puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a ensuite été séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Le poids de l’éprouvette a été accru de 28% par rapport à la masse initiale de papier, variant de 187 g/m2 à 240 g/m2.
Echantillon 6 : Traitement avec du silicate puis avec du sulfate de cuivre à 0.1 M sans rinçage
Une éprouvette de papier similaire à l’échantillon 1 a été mise en contact avec du silicate de sodium par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 4.2% en masse de silicate de sodium (Si02)xNa20 de rapport molaire x=3.4 puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a été ensuite séchée pendant 12h à l’air ambiant.
Après le séchage, l’éprouvette a été imprégnée de sulfate de cuivre par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consistant à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 0.1 M en sulfate de cuivre puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a ensuite été séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Le poids de l’éprouvette a été accru de 18% par rapport à la masse initiale de papier, variant de 187 g/m2 à 220 g/m2.
Echantillon 7 : Traitement avec du sulfate de cuivre à 0.1 M puis avec du silicate sans rinçage Une éprouvette de papier similaire à l’échantillon 1 a été imprégnée de sulfate de cuivre par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 0.1 M en sulfate de cuivre puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a été ensuite séchée pendant 12h à l’air ambiant.
Après le séchage, l’éprouvette a été mise en contact avec du silicate de sodium par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 4.2% en masse de silicate de sodium (Si02)xNa20 de rapport molaire x=3.4 puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a ensuite été séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Le poids de l’éprouvette a été accru de 7% par rapport à la masse initiale de papier, variant de 187 g/m2 à 200 g/m2.
Echantillon 8 : Traitement avec du sulfate de cuivre à 0.5 M puis avec du silicate sans rinçage
Une éprouvette de papier similaire à l’échantillon 1 a été imprégnée de sulfate de cuivre par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 0.5 M en sulfate de cuivre puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a été ensuite séchée pendant 12h à l’air ambiant.
Après le séchage, l’éprouvette a été mise en contact avec du silicate de sodium par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 4.2% en masse de silicate de sodium (Si02)xNa20 de rapport molaire x=3.4 puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a ensuite été séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Le poids de l’éprouvette a été accru de 25% par rapport à la masse initiale de papier, variant de 187 g/m2 à 233 g/m2. Exemple 3 : Test de différentes solutions de sel sur des échantillons de papier Whatman
Echantillon 9 à 20 : Traitement avec du silicate puis avec un sel de cation multivalent. Une éprouvette de papier similaire à l’échantillon 1 a été mise en contact avec du silicate de sodium par enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 4.2% en masse de silicate de sodium (Si02)xNa20 de rapport molaire x=3.4 puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical à 2mm/s. L’éprouvette a été ensuite séchée pendant 12h à l’air ambiant.
Après le séchage, l’éprouvette a été imprégnée par trempage pendant 3 h dans 50 mL d’une solution aqueuse à 0.5 M en sel de cation multivalent S. À la fin du trempage, l’éprouvette a été appliquée sur un papier absorbant, puis l’éprouvette a été rincée par trempage dans 100mL d’eau pendant 1 h30. L’éprouvette a été de nouveau égouttée avant d’être trempée dans 100 mL d’eau pendant 3h. L’éprouvette a été une nouvelle fois essorée puis enfin séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Tableau 1 : Liste des échantillons testés avec différents sels de cations multivalents sur le papier Whatman Exemple 4 : Test de différentes solutions de sel sur des échantillons de carton Opale.
Echantillon 21 à 37 : Traitement d’un carton silicaté avec un sel de cation multivalent. Une éprouvette de carton Opale de 4 cm par 8 cm a été découpée. Le papier Opale contient un mélange de silicate de sodium et de carbonate de calcium avec un ratio de 80/20.
L’éprouvette a été imprégnée par trempage pendant 3 h dans 50 mL d’une solution aqueuse à 0.5 M en sel de cation multivalent S. A la fin du trempage, l’éprouvette a été appliquée sur un papier absorbant, puis l’éprouvette a été rincée par trempage dans 100mL d’eau pendant 1 h30. L’éprouvette a été de nouveau égouttée avant d’être trempée dans 100 mL d’eau pendant 3h. L’éprouvette a été une nouvelle fois essorée puis enfin séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Tableau 2 : Liste des échantillons testés avec différents sels de cations multivalents sur le carton Opale
Exemple 5 : Test de différentes solutions de sel sur des échantillons de papier Whatman traités par différents types de silicate.
Echantillons 38 à 40 : Matériau silicaté (Traitement avec du silicate de sodium, du métasilicate de sodium ou du Ludox® SM30 qui est un silicate colloïdal fabriqué par la société Grâce)
Une éprouvette de papier Whatman grade 3 de 4 cm par 10 cm est découpée. L’éprouvette a été mise en contact avec du silicate de sodium par une enduction par trempage. Ladite enduction par trempage consiste à plonger ladite éprouvette de manière à immerger 8 cm de l’éprouvette dans un bain contenant une solution aqueuse à 8% en masse de silicate de sodium (Si02)xNa20 de rapport molaire x=3.4 ou une solution aqueuse à 8% en masse de Ludox® SM30 ou une solution aqueuse à 7% en masse de métasilicate puis à la retirer immédiatement dudit bain par un mouvement vertical. L’éprouvette a ensuite été séchée pendant 12h à l’air ambiant.
Echantillons 41 à 58 : Traitement des échantillons silicatés 38 à 40 avec un sel de cation multivalent.
l’éprouvette a été imprégnée par trempage pendant 30 minutes dans une solution aqueuse à 0.5 M en sel de cation multivalent S. À la fin du trempage, l’éprouvette a été appliquée sur un papier absorbant, puis l’éprouvette a été rincée par trempage dans de l’eau distillée pendant 30 minutes. L’éprouvette a de nouveau été appliquée sur un papier absorbant avant d’être trempée dans de l’eau distillée pendant 30 minutes. L’éprouvette a été une nouvelle fois essorée puis enfin séchée à l’air ambiant pendant 12h.
Tableau 3 : Liste des testés avec différents silicates et avec différents sels de cations multivalents sur le papier Whatman.
Exemple 6 : Test de traction
Une éprouvette a été immergée dans l’eau pendant 1 h30. À la sortie de l’eau, l’éprouvette a été serrée aux deux extrémités entre les pinces d’une machine de traction (dans le sens que l’on souhaite tester : sens machine ou sens travers de la machine). La pince inférieure est fixe tandis que la pince supérieure est reliée à un capteur de force l’ensemble “pince supérieure + capteur” étant capable de se déplacer verticalement. La pince supérieure se déplace à la vitesse de 10 mm/min et le capteur de force mesure en continu les variations de la force créées par la résistance de l’éprouvette au mouvement de la pince. La force maximale mesurée au cours du déplacement divisée par la section de l’éprouvette donne la résistance à la traction de l’échantillon exprimée en MPa.

Claims

Revendications
1 ) Matériau poreux en fibres, contenant ou consistant en :
au moins 50% de fibres végétales, notamment des fibres de cellulose, par rapport au poids total du matériau,
au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres,
la susdite au moins une couche de composé silicaté étant en association avec au moins un cation multivalent cette association renforçant le système de fibres en formant un réseau interconnecté,
moins de 10% en poids de zincate ou d’aluminate par rapport au composé silicaté,
sous réserve que :
• ledit au moins un cation multivalent, en association avec le composé silicaté, compense au moins 10% de la charge négative portée par le composé silicaté.
2) Matériau poreux en fibres, selon la revendication 1 , contenant ou consistant en :
au moins 50% de fibres végétales, notamment des fibres de cellulose, par rapport au poids total du matériau,
au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres, à raison de 1 à 45% du poids total du matériau,
la susdite au moins une couche de composé silicaté étant en association avec au moins un cation multivalent à raison de 5 à 49 % du poids total du matériau, cette association renforçant le système de fibres en formant un réseau interconnecté,
moins de 10% en poids de zincate ou d’aluminate par rapport au composé silicaté,
sous réserve que :
• ledit au moins un cation multivalent, en association avec le composé silicaté, compense au moins 10% de la charge négative portée par le composé silicaté, ledit matériau ayant des valeurs de résistance à la traction en conditions humides strictement supérieures :
o aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant ni couche de composé silicaté, ni sel soluble de cations multivalents imprégné dans et /ou entre les fibres,
o aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant pas de cation multivalent en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, et
o aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau, comprenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et/ou entre les fibres mais ne comprenant pas de couche de composé silicaté associé avec ledit sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres.
3) Matériau poreux en fibres, selon la revendication 1 ou 2, contenant ou consistant en :
un ou plusieurs additifs minéraux et/ou organiques, ledit ou lesdits additifs minéraux et/ou organiques pouvant être ou non en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, à raison de 0 à 44 % du poids total du matériau,
sous réserve que :
• l’éventuel ou les éventuels additifs minéraux et/ou organiques, en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté, sont présentes dans un ratio molaire par rapport au composé silicaté tel que la charge positive portée par l’additif minéral et/ou organique en association avec ladite au moins une couche de composé silicaté compense une valeur inférieure à une valeur maximale de 90% de la charge négative portée par le composé silicaté.
4) Matériau poreux en fibres selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau poreux en fibres est choisi parmi du papier, du carton, des feuilles de papier ou de carton en contact avec un matériau à base de calcium et de sulfate, de carbonate ou de composé silicaté.
5) Matériau poreux en fibres selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le au moins un cation multivalent est choisi parmi les cations de métaux de transition, les cations de lanthanides, les cations d’aluminium, ou les polyélectrolytes cationiques, notamment les amidons cationiques, les polymères ou les oligomères d’amine quaternaire, ou un mélange de ceux-ci, en particulier parmi Al3+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, La3+, Ce3+.
6) Matériau poreux en fibres selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le au moins un cation multivalent est choisi parmi Al3+, Fe3+ et Cu2+.
7) Matériau poreux en fibres selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel le au moins un cation multivalent est choisi parmi les polycations métalliques, en particulier parmi :
• les polycations métalliques à base d’aluminium, plus particulièrement parmi les polycations (AU 3)7+ ou AI30, ou
• les polycations métalliques constitués de plusieurs cations métalliques différents tel que l’aluminium, le zirconium, le fer, le cuivre ou les autres métaux de transition.
8) Matériau poreux en fibres selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
• la au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres est une couche de silicate, ou
• le au moins un cation multivalent est choisi parmi les cations de métaux de transition, de lanthanides, ou d’aluminium.
9) Matériau poreux en fibres selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
• la au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et /ou entre les fibres est une couche de silicate, et • le au moins un cation multivalent est choisi parmi les cations de métaux de transition, de lanthanides, ou d’aluminium.
10) Procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres selon l’une des revendications précédentes, et comprenant :
a. soit une étape d’imprégnation d’un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres, avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
b. soit une étape de mise en contact d’un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
dans des conditions permettant une association entre le susdit composé silicaté associé à un cation monovalent et le au moins un cation multivalent.
11 ) Procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, selon la revendication 10, dans lequel ledit composé silicaté associé à un cation monovalent est sous forme (Si02)x[(R+)20], R étant un cation monovalent et étant choisi parmi les alcalins ou les cations ammoniums quaternaires, et le rapport molaire x étant de 0.5 à 10000, ledit composé silicaté associé à un cation monovalent étant :
• soit un silicate quand x est compris de 0.5 à 30, plus précisément de 0.5 à 20, plus précisément de 0.5 à 10, plus précisément de 2 à 4, notamment le silicate de sodium, le silicate de potassium, le silicate de lithium, le silicate de tétraméthylammonium (TMA) ou le silicate de tétrabutylammonium (TBA), ou un mélange de ceux-ci,
• soit une silice colloïdale quand x est compris de 30 à 10000, plus précisément de 50 à 1000, plus précisément de 50 à 200, notamment la silice colloïdale de sodium, la silice colloïdale de potassium, la silice colloïdale de lithium, la silice colloïdale de TMA ou la silice colloïdale de TBA, ou mélange de celle-ci.
12) Procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, selon l’une des revendications 10 ou 11 , comprenant : une étape de mise en contact d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent, pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres
suivie d’une éventuelle étape de séchage dudit matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché,
suivie par une étape d’imprégnation du susdit matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et/ou entre les fibres et éventuellement séché, avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, et
suivie par une éventuelle étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
et dans le cas de la présence d’une étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique, ladite étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique ayant lieu : o soit en même temps que l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
o soit après l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
o soit en même temps que l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
o soit après l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent. 13) Procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, selon l’une des revendications 10 ou 1 1 , comprenant :
une étape d’imprégnation d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres suivie d’une éventuelle étape de séchage dudit matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché,
suivie par une étape de mise en contact dudit matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres et éventuellement séché, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, suivie une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
et dans le cas de la présence d’une étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique, ladite étape d’ajout d’un additif minéral et/ou organique ayant lieu: o soit en même temps que l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
o soit après l’étape d’imprégnation avec une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent,
o soit en même temps que l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent,
o soit après l’étape de mise en contact avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent. 14) Procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, selon l’une des revendications 10 à 13, dans lequel l’anion du sel soluble est choisi parmi le chlorure, le fluorure, le bromure, le sulfate, le nitrate, le perchlorate ou l’acétate.
15) Procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, selon l’une des revendications 10 à 12 et 14, comprenant :
• une étape de mise en contact d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres,
• une étape d’imprégnation du susdit matériau poreux en fibres contenant une couche de composé silicaté associé à un cation monovalent et imprégné dans et /ou entre les fibres, dans une solution d’au moins un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent,
• une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent pour obtenir ledit matériau poreux en fibres.
16) Procédé de préparation d’un matériau poreux en fibres, selon l’une des revendications 10, 1 1 , 13 et 14, comprenant :
• une étape d’imprégnation d’un matériau de départ poreux en fibres avec une solution contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent, pour obtenir un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres,
• une étape de mise en contact d’un matériau poreux en fibres contenant un sel soluble d’au moins un cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres, avec une solution de composé silicaté associé à un cation monovalent, pour obtenir un matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, • une étape de séchage dudit matériau humide et poreux en fibres contenant au moins une couche de composé silicaté en association avec au moins un cation multivalent, pour obtenir ledit matériau poreux en fibres.
17) Matériau poreux en fibres, contenant ou consistant en :
au moins 50% de fibres végétales, notamment des fibres de cellulose, par rapport au poids total du matériau,
au moins une couche de composé silicaté imprégné dans et/ou entre les fibres, à raison de 1 à 45% du poids total du matériau
la susdite couche de composé silicaté étant en association avec au moins un cation multivalent, ladite association étant obtenus par réaction in situ d’un composé silicaté associé à un cation monovalent avec au moins un sel soluble de l’au moins un susdit cation multivalent, à raison de 5 à 49 % du poids total du matériau,
moins de 10% en poids de zincate ou d’aluminate par rapport au composé silicaté,
ledit matériau ayant des valeurs de résistance à la traction en conditions humides strictement supérieures :
• aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant ni couche de composé silicaté, ni cation multivalent imprégné dans et /ou entre les fibres,
• aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau mais ne comprenant pas au moins un cation multivalent en association avec ladite couche de composé silicaté, et
• aux valeurs de résistance à la traction en conditions humides d’un matériau poreux en fibres comparable au susdit matériau, mais ne comprenant pas de couche de composé silicaté associé avec ledit sel soluble d’au moins un cation multivalent et imprégné dans et /ou entre les fibres, tel qu’obtenu par un procédé selon les revendication 10 à 16.
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