FR2459817A1 - Produits d'interaction alcool polyvinylique/resine melamine-formaldehyde - Google Patents
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Abstract
PRODUIT D'INTERACTION AQUEUX STABLE, ALCOOL POLYVINYLIQUERESINE MELAMINE-FORMALDEHYDE. IL COMPREND UN POLYMERE ALCOOL POLYVINYLIQUE ET UN COLLOIDE ACIDE DE RESINE MELAMINE-FORMALDEHYDE CATIONIQUE DANS UN RAPPORT EN POIDS DE L'ALCOOL POLYVINYLIQUE AU COLLOIDE ACIDE, A SEC, COMPRIS ENTRE 11 ENVIRON ET 51 ENVIRON, ET ASSEZ D'EAU POUR DONNER UNE TENEUR EN MATIERES SOLIDES COMPRISE ENTRE ENVIRON 0,7 EN POIDS ET UNE VALEUR NE CAUSANT PAS DE GELIFICATION A UN DEGRE SUFFISANT POUR EMPECHER L'ECOULEMENT SOUS L'ACTION DE LA PESANTEUR. APPLICATION A LA FABRICATION DU PAPIER.
Description
La présente invention se rapporte à'alcool polyvinylique et elle concerne plus particulièrement des produits d'interaction aqueux stables alcool polyvinylique/ résine mélamineformaldéhyde.
I1 existe de nombreux additifs commerciaux pour partie humide utilisés actuellement dans la fabrication du papier. Ils présentent de nombreuses limitations. Quelques exemples des additifs qu'on utilise le plus couramment sont les suivants.
On utilise souvent des amidons cationiques pour améliorer la rétention des fines cellulosiques, de la charge et du pigment, et aussi pour augmenter la résistance mécanique à sec du papier résultant. Toutefois, ces améliorations sont généralement modestes, et en même temps l'utilisation d'amidon cationique peut conduire à des irrégularités dans les résultats (non-reproductibilité des lots, faible stabilité en solution, faible résistance mécanique à l'état humide), à une incompatibilité avec d'autres constituants du mélange de pâte (alun, colle, autres sels) et à une forte demande biologique d'oxygène pour l'additif net à la pâte ou recyclé, et qui est perdu dans l'eau usée.
D'autres additifs pour partie humide sont souvent utilises pour donner au papier résultant des propriétés permanentes de résistance mécanique à l'état humide, comme des résines cationiques urée-formaldéhyde UF, des polyamides aminés traités par des époxydes (par exemple "Eymene" 557 d'Hercules) ou des résines mélamineformaldéhyde (EF) (par exemple "Parez" 607 d'American
Cyanamid).Toutefois, les résines UF durcissent lentement sur la machine, tandis que les polyamides sont relativement coûteux, leur adsorption sur la pâte cellulosique est lente et ils rendent relativement difficile la retransformation en pâte du papier. les résines MF présentent une médiocre rétention du pigment et de la charge et présentent aussi une faible capacité d'absorption de l'eau, alors que le pouvoir absorbant est souvent désiré en même temps que la résistance mécanique à l'état humide. Tous ces types d'additifs donnent seulement une amé- lioration modeste de la résistance mécanique à sec.De plus, aucun des types ci-dessus n'est actuellement connu comme améliorant la résistance mécanique de la feuille de papier continue humide (à leur concentration usuelle d'application), ce qui permettrait un meilleur contrôle de la production et dans certains cas une productivité accrue.
Cyanamid).Toutefois, les résines UF durcissent lentement sur la machine, tandis que les polyamides sont relativement coûteux, leur adsorption sur la pâte cellulosique est lente et ils rendent relativement difficile la retransformation en pâte du papier. les résines MF présentent une médiocre rétention du pigment et de la charge et présentent aussi une faible capacité d'absorption de l'eau, alors que le pouvoir absorbant est souvent désiré en même temps que la résistance mécanique à l'état humide. Tous ces types d'additifs donnent seulement une amé- lioration modeste de la résistance mécanique à sec.De plus, aucun des types ci-dessus n'est actuellement connu comme améliorant la résistance mécanique de la feuille de papier continue humide (à leur concentration usuelle d'application), ce qui permettrait un meilleur contrôle de la production et dans certains cas une productivité accrue.
De l'alcool polyvinylique soluble classique sous la forme de poudre, de granules ou de fibre coupée a été utilisé au Japon comme additif dans la partie humide d'une machine à papier. Un accroissement de la résistance mécanique du papier et de la résistance à lthui- le est indiqué. Toutefois, il faut un réglage soigneux de la grosseur des particules d'alcool polyvinylique, du traitement thermique préliminaire et du degré d'hydrolyse de l'alcool polyvinylique. De même , il faut un réglage soigneux de la température et de la quantité d'eau retenue par les particules et le papier en cours de formation avant passage entre les cylindres sécheurs (voir "Polyvinyl Alcohol", édité par C.A. Finch, Wiley, N.Y.
(1973) pages 301 à 305). Comme ces particules sont nonioniques, on pourrait s'attendre à une faible rétention des fines et comme elles sont non-durcissables, elles ne fournissent pas de résistance mécanique à l'état humide.
L'utilisation de résines mélamine-formaldéhyde comme additifs pour partie humide afin de donner aux papiers une grande résistance mécanique à l'état humide est bien connue (voir le compte-rendu de C.S. Maxwell dans TAPPI Monograph n0 29, "Wet Strength in Paper and
Paperboard", éditeur J.P. Weidner (1965), pages 20 à 32.
Paperboard", éditeur J.P. Weidner (1965), pages 20 à 32.
L'interaction d'amidon et du produit de précondensation cationique de mélamine et de formaldéhyde pour former un amidon cationique (favorisant l'adsorption du liant) est décrite dans le brevet des E.U.A. n0 2 998 344 (voir la colonne 3). Aucun effet de concentration n'est indiqué comme important. De plus, le produit n'était pas satisfaisant en lui-m8me comme liant pour pâte cellulosique (voir la colonne 6).
Le brevet des E.U.A. no 3 594 271 décrit des solutions colloïdales acides aqueuses d'un produit de réaction cationique d'un colloïde acide mélamine-formaldéhyde thermodurcissable cationique avec 5 à 50 fois son poids d'un amidon soluble dans l'eau et le procédé consistant à traiter du papier avec ces solutions. De tels produits sont décrits comme donnant une bonne adsorption sur les fibres et une résistance mécanique à sec améliorée combinée avec une faible résistance mécanique à l'état humide. La teneur totale en matières solides du mélange est de 2 à 10fox mais il est indiqué que "cela n'est pas critique" (colonne 2).Il a été décrit aussi que la faible résistance mécanique à l'état humide est un résultat de la faible concentration de la résine mélamine-formaldéhyde par rapport à ltamidon.
Be brevet des E.U.A. n0 3 424 650 indique que l'amidon ayant réagi avec des résines formaldéhydeguanidine-mélamine est rendu bien plus adsorbable sur les fibres cellulosiques. L'inclusion des trois matières comme corps en réaction dans des rapports de 9-14/0,41,6/0,4-1,6, respectivement, est critique pour que l'on obtienne une résine relativement stable et une activité suffisante pour augmenter la résistance mécanique à sec d'articles en papier par réaction préalable avec l'amidon. Egalement, la concentration des corps en réaction peut être de 1 à 40% en poids.
Une combinaison d'une résine guanidine-formaldéhyde et d'un hydrocolloide (comme l'amidon ou l'alcool polyvinylique) dans un rapport d'environ 2/1 en poids est décrite dans le brevet des E.U.A. nO 3 002 881 comme étant un bon additif pour partie humide, augmentant la résistance mécanique à l'état humide du papier résultant.
Probablement, les constituants sont ajoutés indépendamment à la pâte liquide diluée. Il n'y a pas d'indication de réaction préalable de la résine et de l'alcool polyvinylique, en raison du manque de stabilité des prémélanges (voir colonne 5).
Les avantages de l'utilisation d'une matière cationique (amidon cationique) dans la partie humide d'une machine à papier sont décrits dans le brevet des E.U.A.
nO 4 029 885.
D'autres procédés pour préparer des alcools polyvinyliques cationiques très adsorbants ont été décrits aussi. Toutefois, ces procédés sont plus coûteux et/ou posent des problèmes associés à un corps en réaction toxique. Ce sont les suivants
'les brevets des B.U.A. nO 3 597 313 et 3 772 407 décrivent des copolymères d'alcool vinylique modifiés par des monomères cationiques.
'les brevets des B.U.A. nO 3 597 313 et 3 772 407 décrivent des copolymères d'alcool vinylique modifiés par des monomères cationiques.
Be brevet~des E.U.B. nO 3 051 691 décrit que l'alcool polyvinylique et le cyanamide calcique forment des polyols polymères cationiques qui sont substantifs pour la cellulose.
L'utilisation d'alcoo polyvinylique plus des méthylol mélamines (le produit mélamine-formaldéhyde monomère) dans des couchages de papier est décrite dans le brevet britannique nO 551 950. L'application comme apprêt pour textiles est décrite dans le brevet des E.U.B.
nO 2 876 136. Dans ce dernier, la réaction entre les deux constituants ne se produisait probablement qu'après application sur le support (le catalyseur était ajouté à ce stade). Be rapport alcool polyvinylique/dérivé de méthylol décrit était compris entre 1/1 et 1/125.
Be brevet des E.U.B. n0 3 067 160 a décrit que l'addition de quantités même petites d'alcool polyvinylique à des colloïdes acides de résine mélamine-formaldéhyde (forme éther méthylique) était inefficace. De tels systèmes étaienttrès instables et se gélifiaient, indiquant ainsi qu'on ne devrait pas s'attendre à des solutions stables de colloïdes acides mélamine-formaldéhyde contenant de l'alcool polyvinylique.
Il est connu depuis longtemps que l'addition d'un agent de réticulation à de l'alcool polyvinylique en solution aqueuse à des concentrations modérées à fortes conduira à la formation dhn gel, mais si la solution est suffisamment diluée, il se produira presque exclusivement une interaction intramoléculaire de sorte qu'il ne se formera pas de gel (voir W. Kuhn et G. Balmer,
Journal of Polymer Science Vol. 57, pages 311-319 (1962).
Journal of Polymer Science Vol. 57, pages 311-319 (1962).
De plus, le travail de ces auteurs indique que dans la réaction d'un alcool polyvinylique ayant un degré de polymérisation de l'ordre de 1000 à 2000 avec un agent de réticulation d'une haute fonctionnalité tel qu'un colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde (et avec ce dernier présent dans une proportion aussi forte que de 20 à 10C% en poids par rapport au PAVA), une très faible concentration du PVA doit être présente (à savoir de 0,3 à 0,5%) pour empêcher la gélification. Ainsi, il est surprenant qu'une interaction de PVA et du colloïde acide de résine MF puisse se produire à des concentrations en solution aussi fortes que de 3,75% pour donner des systèmes stables et pourtant actifs même avec un chauffage poussé de la solution.
Ces auteurs indiquent qu'une séparation complète des chaînes du polymère est nécessaire pour que cet effet de dilution se produise. D'autres chercheurs ont indiqué aussi que des séparations complètes des molécules d'alcool polyvinylique exigent des concentrations inférieures à 0,25% et que si la concentration est portée à 0,9% environ, les serpentins du polymère gonflé doivent s'interpénétrer et les enchevêtrements deviennent très importants (voir "Polyvinyl alcohol", de J.G. Pritchard, Gorden et Breach, Nn > , (1979), page 15).
Selon la présente invention, il est prévu un produit d'interaction aqueux stable alcool polyvinylique/ résine mélamine-formaldéhyde comprenant un polymère alcool polyvinylique et un colloïde acide de-résine cationique mélamine-formaldéhyde dans un rapport en poids de l'alcool polyvinylique au colloïde acide de résine mélamineformaldéhyde, à sec, compris entre 1/1 environ et 5/1 environ, et assez d'eau pour donner une teneur en matières solides comprise entre 0,7% environ en poids et un niveau qui ne causera pas de gélification à un état ne présentant pas d'écoulement sous l'action de la pesanteur, mais ne dépassant pas 6% en poids.
La présente invention prévoit aussi des procédés pour préparer le produit d' interaction aqueux stable alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde selon la présente invention.
Elle prévoit aussi des procédés pour augmenter la résistance mécanique à l'état humide, la résistance mécanique à sec et d'autres propriétés d'un produit dérivé de matières cellulosiques fibreuses et de papier en traitant les matières cellulosiques fibreuses ou la pâte à papier avec les produits selon la présente invention, et le papier résultant ayant des propriétés améliorées.
Tel qu'utilisé ici, le terme "stable" quand on parle d'un produit d'interaction aqueux stable alcool polyvinylique/ré sine mélnmine-formaldéhyde veut dire qu' une gélification à un état ne présentant pas d'écoulement sous l'action de la pesanteur ne se produit pas en moins de 48 heures.
Contrairement aux indications de la technique antérieure mentionnée ci-dessus et d'une manière très surprenante, on a découvert que des mélanges d'alcool polyvinylique et de colloïde acide de résine cationique mélamine-formaldéhyde peuvent présenter une interaction dans des solutions à des concentrations aussi fortes que d'environ 3% ou m8me plus à des températures allant jusqu'à 85-900C pendant 1 à 2 heures si on le désire sans conduire à des niveaux appréciables de gel ou de perte d'activité d'adsorption du produit d'interaction sur la cellulose.Cette découverte rend l'interaction alcool polyvinylique/mélamine-foraaldéhyde réalisable industriel
lement, car ces concentrations et la vitesse de réaction permettent d'utiliser l'équipement déjà utilisé pour des solutions d'amidon cationique ajoutées dans la machine à papier de manière qu'on obtienne des propriétés améliorées.
lement, car ces concentrations et la vitesse de réaction permettent d'utiliser l'équipement déjà utilisé pour des solutions d'amidon cationique ajoutées dans la machine à papier de manière qu'on obtienne des propriétés améliorées.
Les limitations concernant les additifs pour partie humide dont on a parlé c-dessus sont atténuées par l'utilisation des produits d'interaction alcool poly mnylique/résine mélamine-formaldéhyde selon la présente invention. L'amélioration par rapport aux amidons cationiques se manifeste par la reproductibilité des lots, une haute stabilité des solutions, une haute résistance mécanique de la feuille continue humide, une meilleure compatibilité avec d'autres constituants du mélange de pâte (sels, colle, charges), une plus faible demande biologique d'oxygène, une plus forte rétention des fines et de meilleures propriétés de résistance mécanique à sec et de ténacité à sec ainsi que de résistance mécanique et de ténacité à l'état humide dans le papier résultant.
En ce qui concerne les agents de résistance mécanique à l'état humide, l'amélioration par rapport aux résines uréeformaldéhyde est indiquée par la grande vitesse de durcissement sur la machine. L'avantage par rapport aux résines mélamine-formaldéhyde est indiqué par une plus grande capacité d'absorption d'eau (dans des compositions noncollées), une plus forte rétention des fines et une plus haute ténacité à llétat humide du papier résultant. tes avantages par rapport à des alcools polyvinyliques nonioniques comme additif pour partie humide sont une conduite plus facile du procédé, une meilleure rétention des fines de meilleures propriétés des feuilles, y compris une meilleure résistance mécanique à 1' état humide du papier. 'l'amélioration par rapport à l'utilisation d'un autre alcool polyvinylique est montrée par la résistance mécanique à l'état humide et les avantages opératoires mentionnés ci-dessus.
Ainsi, on prévoit la préparation de- certains produits d'interaction d'alcool polyvinylique et de col bide acide de résine cationique mélamine-formaldéhyde qui sont très adsorbants en ce qui concerne la pâte de cellulose et sont ainsi éminemment utilisables dans llin- dustrie du papier. Ces produits sont capables de former des produits résistant à l'eau après séchage, et pourtant présentent aussi une bonne stabilité en solution à des concentrations en solution allant jusqu'à environ 3,75% en poids ou même plus fortes. Ces produits d'interaction peuvent être préparés plus facilement et à meilleur marché pour l'utilisateur que les alcools polyvinyliques très adsorbants décrits antérieurement.Ils exigent, toutefois, des conditions assez particulières dans leur préparation pour que l'on obtienne des produits ayant des propriétés amélioréespar rapport à d'autres additifs pour partie humide dans la fabrication du papier. 'les propriétés améliorées de bonne stabilité en solution, de haute capacité d'adsorption sur la pâte de cellulose, la conduite plus facile et plus efficace du procédé et les meilleures propriétés du papier rendent les produits d'interaction selon la présente invention particulièrement utilisables dans la partie humide de la machine à papier, permettant aussi un fonctionnement d'ensemble moins onéreux de la papeterie.
Be constituant polymère alcool polyvinylique du produit selon la présente invention peut être d'une qualité "complètement" hydrolysée (pourcentage molaire d'hydrolyse des groupes acétate de 99,9 à 100% environ), d'une qualité partiellement hydrolysée (pourcentage d'hydrolyse 80-900), un polymère d'un niveau intermédiaire d'hydrolyse ou leurs mélanges. Les qualités complètement hydrolysées et aussi les qualités commerciales de masse moléculaire assez élevée sont préférées quand on désire des papiers ayant les meilleures propriétés de résistance mécanique à l'état humide.L'alcool polyvinylique doit avoir un degré de polymérisation compris entre 600 environ et 3000 environ, correspondant à des valeurs-de viscosité inhérente (Q in) comprises entre environ 0,3 et environ 1,4 dl/g. La viscosité inhérente est mesurée dans l'eau à 300C à une concentration de 0,5 g/dl. Cela correspond approximativement pour beaucoup de qualités commerciales d'alcool polyvinylique à une viscosité en solution (solution aqueuse à 4% à 200C, méthode de la chute de bille d'Hoeppler) comprise entre environ 4 et environ 160 cPo, de préférence entre 10 et 70 cPo environ.
te constituant alcool polyvinylique de la présente invention peut aussi être un copolymère d'alcool vinylique, tel qu'un copolymère obtenu en hydrolysant un copolymère d'acétate de vinyle avec de petites quantités (jusqu'à environ 15 moles pour cent) d'autres monomères.
Des comonomères utilisables sont, par exemple, des esters d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, d'acides maléique ou fumarique, d'acide itaconique, etc.. Egalement, la copolymérisation d'acétate de vinyle avec des hydrocarbures, par exemple des a-oléfines comme l'éthylène, le propylène ou ltoctadécène, etc., avec des esters de vinyle supérieurs comme le butyrate de vinyle, le 2-éthyl hexoate, le stéarate, le triméthylacétate ou leurs homologues (type "VV-10" d'esters de vinyle vendus par Shell Chem. Co.), etc., donne des copolymères qui peuvent être hydrolysés pour donner des copolymères alcool polyvinylique appropriés, D'autres comonomères utilisables sont des acrylamides N-substitués, le fluorure de vinyle, l'acétate d'allyle, l'alcool allylique, etc..Egalement, les acides non-saturés libres tels que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, le monométhylmaléate, etc., peuvent servir de comonomères, bien que la stabilité du produit final (c'est-à-dire après réaction avec les résines mélamineformaldéhyde) soit réduite.
L'autre constituant majeur, le collolde acide de résine cationique mélamine-formaldéhyde, est une solution colloïdale d'un polymère de masse moléculaire peu élevée (masse moléculaire de 1700 environ) que l'on obtient quand de la triméthylol mélamine (TMM) (ou la TMM faible ment polymérisée fournie par certains fabricants pour faciliter la dissolution dans liteau, comme le produit "Parez" 607 de l'American Cyanamid Company) est dissoute dans de l'eau contenant de l'acide chlorhydrique (environ 0,8 mole de HCl par mole de TMM) et mise à vieillir à la température ambiante pendant au moins une heure.Ces particules colloidales sont chargées positivement (cationiques) et sont connues comme étant adsorbées de manière irréversible, même à de très faibles concentrations, sur des fibres de cellulose chargées négativement. On les appelle les colloTdes "normaux".
Ùne étude détaillée des colloîdes acides de résine mélamine-formaldéhyde est présentée dans TAPPI
Monograph Series nO 29, "Wet Strength in Paper and Paperboard", (John Weidner, éditeur, Tech. Âssoc. Of the Pulp and Paper Industry, EYC, (1965), pages 20 à 32). Sont inclus dans cette étude, et sont utilisables dans les produits selon la présente invention, les colloïdes de mélamine dits "à haute efficacité", dans lesquels on a ajouté à la mu de 1 à 7 moles de formaldéhyde supplémentaire par mole de-TM, et le rapport molaire HC1/TMM optimal est réduit d'environ 0,8 à environ 0,6. Pour une efficacité maximale, les colloïdes "à haute efficacité" sont préférés. On a trouvé aussi un certain avantage dans les propriétés finales des papiers quand le colloïde mélamine-formaldéhyde "à haute efficacité" est préparé en dissolvant la TNM dans de l'eau froide et en ajoutant ensuite l'acide. La préparation du constituant mélamineformaldéhyde par ce procédé "à froid" est décrite ci-après.
Monograph Series nO 29, "Wet Strength in Paper and Paperboard", (John Weidner, éditeur, Tech. Âssoc. Of the Pulp and Paper Industry, EYC, (1965), pages 20 à 32). Sont inclus dans cette étude, et sont utilisables dans les produits selon la présente invention, les colloïdes de mélamine dits "à haute efficacité", dans lesquels on a ajouté à la mu de 1 à 7 moles de formaldéhyde supplémentaire par mole de-TM, et le rapport molaire HC1/TMM optimal est réduit d'environ 0,8 à environ 0,6. Pour une efficacité maximale, les colloïdes "à haute efficacité" sont préférés. On a trouvé aussi un certain avantage dans les propriétés finales des papiers quand le colloïde mélamine-formaldéhyde "à haute efficacité" est préparé en dissolvant la TNM dans de l'eau froide et en ajoutant ensuite l'acide. La préparation du constituant mélamineformaldéhyde par ce procédé "à froid" est décrite ci-après.
Pour éviter de médiocres propriétés de dissolution et de fixation, l'alcool polyvinylique ne doit pas être présent en solution durant la préparation du colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde.
Dans la préparation du type "à haute efficacité" de colloïde acide de résine cationique mélamine-formaldéhyde, on peut ajouter des aldéhydes autres que le formaldéhyde durant la maturation du colloide. Ces aldéhydes peuvent avoir jusqu'à environ dix atomes de carbone. tes concentrations peuvent être de 8 à 100go en poids par rapport au poids de triméthylolmélamine. Les types des aldéhydes qui peuvent être utilisés comprennent les homologues simples du formaldéhyde, y compris des types à chaîne ramifiée. Des exemples sont l'acétaldéhyde, le propionaldéhyde, le butyraldéhyde ou le 2-éthyl hexyl aldéhyde.
L'acétaldéhyde est particulièrement efficace, spécialement à d'assez faibles concentrations (voir l'exemple 14). Sont utiles aussi, des aldéhydes substitués comme le phényl acétaldéhyde, le chloro-acétaldéhyde, le 3méthoxypropionaldéhyde, l'aldol et le crotonaldéhyde.
Des polyaldéhydes qui peuvent être utilisés sont, par exemple, le glutaraldéhyde, le glyoxal, l'adipaldéhyde et le téréphtalaldéhyde. Be glutaraldéhyde est particulièrement utile (voir l'exemple 15) en donnant des valeurs exceptionnellement élevées de rétention des charges, de la force des liaisons internes de Scott et de l'adsorption d'énergie de traction à l'état humide.
te rapport molaire optimal Hal/MM avec l'addition des aldéhydes supérieurs est plus voisin de 0,8 que de 0,6.
D'autres constituants peuvent aussi être présents durant la réaction de l'alcool polyvinylique et du col roide acide de résine mélamine-formaldéhyde, ces constituants pouvant servir de diluants pour réduire le coût, tout en ne dégradant pas certaines propriétés telles que la rétention des pigments. Ils comprennent des amidons non modifiés, des amidons dégradés (modifiés par des acides, transformés par des enzymes), des amidons modifiés tels qu'un amidon oxydé par un ypochlorite, ou des dérivés d'amidon comme de l'hydroxyéthyl amidon ou des amidons cationiques.La quantité d'amidon pouvant être ajoutée peut être aussi grande que d'environ 6 parties en poids de l'amidon mentionné ci-dessus pour 1 partie en poids de l'alcool polyvinylique de manière à former par exemple un produit d'interaction 6/1/1 amidonlalcool polyvinylique/ mélamine-formaldéhyde tout en fournissant encore une certaine amélioration par rapport à l'utilisation de produits d'interaction amidon/mélamine-formaldéhyde. Voir par exemple les Tableaux XI et XII dans l'exemple 13, dans lesquels on montre l'avantage d'un produit 3/1/1 amidon/ alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde par rapport à un produit 3/1 amidon/melamine-formaldéhyde.
Bye rapport alcool polyvinylique/résine mélamineformaldéhyde, à sec, peut être compris entre environ 1/1 et environ 5!1 en poids. 'les rapports plus élevés conduisent à un plus bas niveau d'adsorption sur la pâte. Par ailleurs, un rapport trop bas conduit à un produit fragile, ce qui se traduit par des propriétés physiques moins bonnes du papier résultant.
On peut faire réagir ensemble l'alcool polyvinylique et le colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde en mélangeant des solutions aqueuses de chacun pendant plusieurs heures aux températures ambiantes ou en chauffant (30-900C pendant environ 3 à environ 15 minutes), ou en formant une bouillie de poudre ou de granules d'alcool polyvinylique dans le colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde, puis en chauffant et en agitant à 80-950C environ jusqu'à ce que l'alcool polyvinylique soit dissous.Il est important, toutefois, dans toutes les variantes, que la teneur totale en matières solides après l'opération de mélange soit comprise entre environ 0,7 et environ 3,75% en poids ou soit même plus forte jusqu'à un niveau ne causant pas une gélification à un état ne permettant pas l'écoulement sous l'action de la pesanteur, mais pas au-dessus de 6% en poids. À de plus fortes concentrations, la viscosité du mélange augmente plus rapidement que ce qui est probablement utile et conduit à la formation d'un gel. À une teneur en matières solides de 8%, une gélification pourrait se produire en quelques minutes, et à une teneur de 5%, suivant que les autres conditions sont plus ou moins favorables, une gélification pourrait se produire ou ne pas se pro duire en 48 heures environ.De préférence, la teneur totale en matières solides doit etre comprise entre 2 et 3% environ en poids.
Une des façons les plus économiques de préparer le produit est la suivante. La triméthylol mélamine est dissoute et mise à mûrir pour donner l'oligomère dans de l'eau et de l'acide chlorhydrique à la température ambiante dans une cuve résistant aux acides. Elle est ensuite refoulée dans une autre cuve (cuve d'interaction) dans laquelle elle est diluée avec de l'eau à une concentration d'environ 0,6% en poids. Dans une troisième cuve, on dissout de l'alcool vinylique en chauffant et en agitant de manière à obtenir une solution à 10% en poids.
Cette dernière est ensuite refoulée à chaud dans la cuve d'interaction (contenant le colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde) et on agite faiblement le mélange pour former le produit final. De préférence, on utilise un rapport alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde de 2/1 à 3/1 environ et une teneur totale en matières solides d'environ 2% en poids. La température du mélange réactionnel est alors de 330C environ, ce qui est suffisant pour assurer la formation du produit en une période de mélange de 15 minutes environ. La température de mélange peut être la température ambiante (200C environ) si une durée de l'opération de mélange de 24 heures environ est admissible.
Une autre façon de préparer le produit d'interaction comme mentionné ci-dessus consiste à ajouter l'alcool polyvinylique pulvérisé directement au colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde dilué dans la cuve d'interaction de manière à former une bouillie, et à chauffer ensuite à 85-900C environ pendant 0,25 heure à 2 heures, ou jusqu'à ce que l'alcool polyvinylique soit dissous.
Des avantages de cette façon d'opérer sont que la dissolution de l'alcool polyvinylique est rapide dans un tel milieu (15 minutes environ) et que la troisième cuve n1 est pas nécessaire. L'inconvénient est qu'il faut plus d'énergie pour chauffer un plus grand volume de solution.
'les produits obtenus en opérant de l'une ou l'autre manière sont stables à la conservation (en ce qui concerne la viscosité, l'activité) pendant au moins trois semaines. On n'a pas observé de changement dans les viscosités en solution dans plusieurs cas pendant plus de trois mois.
Des mélanges de certaines qualités d'alcool polyvinylique solide en poudre ou sous une forme granulaire avec des produits de condensation solides, solubles dans l'eau ou dans un acide aqueux, de mélamine avec 3 moles de formaldéhyde peuvent aussi être utilisés, par exemple par une adaptation de la technique en bouillie.
Be mélange sec peut être ajouté à de l'eau ou à un acide aqueux avec du formaldéhyde supplémentaire si on le désire, de préférence à froid pour dissoudre les produits de condensation mélamine-formaldéhyde et les transformer en colloïde acide de résine cationique, tandis que l'alcool polyvinylique reste dans un état sensiblement nondissous sous la forme d'une bouillie. Ensuite, avec une quantité appropriée d'eau ajoutée de façon à donner finalement une solution contenant d'environ 0,7% à environ 6% de matières solides, on chauffe la bouillie comme cidessus pour dissoudre et faire réagir l'alcool polyvinylique. Be rapport alcool polyvinylique/collolde acide de résine mélamine-formaldéhyde peut être compr-is entre environ 5/1 et environ 1/1 en poids.L'alcool polyvinylique utilisé doit avoir une teneur en matières solubles dans l'eau froide aussi faible que possible; une qualité ayant une teneur en matières solubles dans l'eau froide d'environ 8% en poids au maximum pourrait être acceptable, tandis qu'une qualité n'en contenant pas plus d'environ 4,5% en poids serait préférable.Une teneur maximale en matières solubles dans l'eau froide d'environ 2 en poids est particulièrement avantageuse. Be colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde doit être préparé dans des conditions plus douces que celles des opérations précédentes, conne en utilisant une dilution plus forte pour éviter une gélification : une teneur en matières solides de 9 en poids au lieu des teneurs usuelles de 14 à 18% en poids a donné de bons résultats.
La structure des produits d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde selon la présente invention n'a pas été déterminée avec précision. Toutefois, les spectres infra-rouges de pellicules coulées ont indiqué une interaction chimique de l'alcool polyvinylique et de la résine mélamine-formaldéhyde par l'intermédiaire des groupes OH pour former des copolymères greffés.
On utilise de préférence le produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde en utilisant les procédés classiques de préparation de feuilles de papier et d'autres produits cellulosiques. De préférence, l'interaction avec la pâte cellulosique est conduite par addition interne à la pâte cellulosique avant formation de la feuille de papier. Ainsi, la solution aqueuse du produit d'interaction peut être ajoutée à la suspension aqueuse constituant la pâte liquide quand cette dernière est dans la caisse à pâte en tête de machine, à la pompe de mélange, dans le cuvier à pâte, l'hydro-broyeur ou à tout autre point dans le procédé avant le point de formation des feuilles. Be taux élevé d'adsorption du produit d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde sur la pâte permet de nombreuses options à cet égard.Parmi les diverses pâtes qui peuvent etre traitées efficacement, se trouvent la pâte au sulfate (kraft) blanchie ou non, la pâte au sulfite blanchie ou non, la pâte à la soude, la pâte au sulfite neutre, la pâte mi-chimique, la pâte mécanique ou des mélanges de ces fibres. De plus, des fibres de rayonne viscose, de verre, de cellulose régénérée, de polyamide, de polyester ou d'alcool polyvinylique peuvent aussi être utilisées conjointement avec la pâte de cellulose. La plage préférée de pH pour la pâte liquide contenant le produit d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde est comprise entre 5 environ et 8 environ; avec de bonnes propriétés d'adsorption et de rétention des charges dans cet intervalle.
'les meilleures propriétés de résistance mécanique à l'état humide du papier résultant sont obtenues dans l'intervalle de pH de 4 environ à 6,5 environ.
Des matières qui pourraient être ajoutées à la pâte liquide en même temps que le produit d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde comprennent des agents tensio-actifs cationiques, des résines cationiques urée-formaldéhyde ou des polyacrylamides cationiques. On peut aussi ajouter des polymères dérivés de polyamides contenant des groupes amino le long du squelette du polymère, et ayant réagi avec l'épichlorhydrine (comme le produit "Eymene" 557 de Hercules). Des polymères anioniques polyacrylamide, de la colle de colophane fortifiée, des charges, des pigments, de l'alun, etc., peuvent aussi être présents.
La feuille-est ensuite formée, pressée et séchée par des moyens classiques. Ba dernière étape sert à durcir le produit d'interaction alcool polyvinylique/mélamine formaldéhyde à son état insensible à l'eau. On a observé un bon fonctionnement de la machine et une bonne formation du papier.
La quantité de produit d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde ajoutée à la pâte liquide est comprise entre 0,02 environ et 10% environ, par rapport au poids à sec de la pâte. 'les proportions préférées sont comprises entre 0,05% environ et 3% environ et dépendront des caractéristiques désirées dans le produit papier fini, du type de pâte et des conditions opé- ratoires particulières. Ainsi, une trop petite quantité d'alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde dans la bouillie donnera une amélioration des propriétés trop faible pour être intéressante. Une trop grande quantité d'un produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde pourrait ne pas être économique.
'les exemples suivants servent à illustrer la présente invention. Toutes les parties, tous les pourcentages et toutes les proportions sont en poids, à moins d'indication contraire.
Préparation de colloïdes acides de résine mélamineformaldéhyde
Exemple A
On prépare un colloide acide de résine mélamineformaldéhyde "à haute efficacité" en ajoutant 13,2 g d'acide chlorhydrique concentré de la qualité "réactif" à 365 g d'eau distillée. Ensuite, en agitant, on ajoute 50 g de poudre de triméthylol mélamine, puis 95 g de solution aqueuse à 37% de formaldéhyde. Après agitation lente toute une nuit à la température ambiante, le voile bleu désiré est évident. On dilue le colloide acide avec 365 g d'eau distillée, de manière à obtenir 7,4% de matières solides (déterminé par séchage dans une étuve à circulation d'air à 1100C/1 heure).Cela représente environ 74% de la quantité théorique s'il n'y a pas de formaldéhyde perdu durant le séchage. 'les rapports initiaux ci-dessus donnent 0,6 mole de HCl par mole de triméthylolmélamine et 5 moles de formaldéhyde par mole de triméthylolmélamine. L'addition d'une goutte de HCl concentré à quelques cm3 du colloide acide conduit à une coagulation immédiate, comme prévisible si on a fait vieillir suffisamment le colloïde acide de mélamine-formaldéhyde. Be pH du colloide est de 1,8. La stabilité du colloïde acide est excellente pendant au moins un mois.
Exemple A
On prépare un colloide acide de résine mélamineformaldéhyde "à haute efficacité" en ajoutant 13,2 g d'acide chlorhydrique concentré de la qualité "réactif" à 365 g d'eau distillée. Ensuite, en agitant, on ajoute 50 g de poudre de triméthylol mélamine, puis 95 g de solution aqueuse à 37% de formaldéhyde. Après agitation lente toute une nuit à la température ambiante, le voile bleu désiré est évident. On dilue le colloide acide avec 365 g d'eau distillée, de manière à obtenir 7,4% de matières solides (déterminé par séchage dans une étuve à circulation d'air à 1100C/1 heure).Cela représente environ 74% de la quantité théorique s'il n'y a pas de formaldéhyde perdu durant le séchage. 'les rapports initiaux ci-dessus donnent 0,6 mole de HCl par mole de triméthylolmélamine et 5 moles de formaldéhyde par mole de triméthylolmélamine. L'addition d'une goutte de HCl concentré à quelques cm3 du colloide acide conduit à une coagulation immédiate, comme prévisible si on a fait vieillir suffisamment le colloïde acide de mélamine-formaldéhyde. Be pH du colloide est de 1,8. La stabilité du colloïde acide est excellente pendant au moins un mois.
Exemple B
Une autre méthode pour préparer les colloldes acides de résine mélamine-formaldéhyde est la suivante.
Une autre méthode pour préparer les colloldes acides de résine mélamine-formaldéhyde est la suivante.
On ajoute du HCl concentré de la qualité "réactif" (11,6 g) à 346 g d'eau distillée. Ensuite, en agitant, on ajoute 43,2 g de triméthylolmélamine séchée par pulvérisation du commerce ("Parez" 607, produit fourni par American
Cyanamid Corporation). On agite lentement la solution toute une nuit à la température ambiante. On dilue le colloïde acide avec 346 g d'eau distillée, pour obtenir une dispersion colloidale à 5,70% de matières solides.
Cyanamid Corporation). On agite lentement la solution toute une nuit à la température ambiante. On dilue le colloïde acide avec 346 g d'eau distillée, pour obtenir une dispersion colloidale à 5,70% de matières solides.
Be rapport molaire HCl/?MM est de 0,6/1,0.
Exemple C
Une autre préparation de collosde acide de résine mélamine-formaldéhyde est illustrée ci-après. On ajoute du HCl concentré de la qualité "réactif" 15,8 g) à 390 g d'eau distillée. Ensuite, en agitant, on ajoute lentement 43,2 g de "Parez" 607. On agite ensuite la solution toute une nuit à la. température ambiante. On dilue le colloïde acide avec 340 g d'eau distillée, de manière à obtenir une dispersion colloidale à 6,6% de matières solides. Be rapport molaire HCl/TMM est de 0,8/1,0.
Une autre préparation de collosde acide de résine mélamine-formaldéhyde est illustrée ci-après. On ajoute du HCl concentré de la qualité "réactif" 15,8 g) à 390 g d'eau distillée. Ensuite, en agitant, on ajoute lentement 43,2 g de "Parez" 607. On agite ensuite la solution toute une nuit à la. température ambiante. On dilue le colloïde acide avec 340 g d'eau distillée, de manière à obtenir une dispersion colloidale à 6,6% de matières solides. Be rapport molaire HCl/TMM est de 0,8/1,0.
Exemple D
Be procédé "à froid" pour préparer un colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde est illustré ciaprès. 'les rapports des constituants sont les mêmes que dans lrexemple A. À 150 g d'eau distillée refroidie à 140C dans un bain de glace, on ajoute 25 g de triméthylolmélamine, en agitant. Ensuite, on ajoute 47,5 g de formaldéhyde à 37% et on ajoute à la suspension 6,6 g de HCl concentré dans 32,5 g d'eau distillée. Après plusieurs heures d'agitation, la suspension devient une solution laiteuse. On laisse monter la température à la température ambiante toute une nuit, en agitant lentement, puis on effectue une dilution avec 182 g d'eau distillée. Be pourcentage de matières solides est de 6,9%.
Be procédé "à froid" pour préparer un colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde est illustré ciaprès. 'les rapports des constituants sont les mêmes que dans lrexemple A. À 150 g d'eau distillée refroidie à 140C dans un bain de glace, on ajoute 25 g de triméthylolmélamine, en agitant. Ensuite, on ajoute 47,5 g de formaldéhyde à 37% et on ajoute à la suspension 6,6 g de HCl concentré dans 32,5 g d'eau distillée. Après plusieurs heures d'agitation, la suspension devient une solution laiteuse. On laisse monter la température à la température ambiante toute une nuit, en agitant lentement, puis on effectue une dilution avec 182 g d'eau distillée. Be pourcentage de matières solides est de 6,9%.
Préparation de produits d'interaction alcool poly vamylique/mélsmine-formaldéhyde
ExemPle 1
La "technique en bouillie" est illustrée dans cet exemple. A 10,4 g de colloïde acide de résine mélamineformaldéhyde de type "à haute efficacité" (7,2% de matières solides, préparé selon le procédé de l'exemple A), on ajoute 96 g d'eau distillée, en agitant lentement, à la température ambiante. Àu mélange ci-dessus, on ajoute, en agitant, 1,5 g d'une qualité complètement hydrolysée, de masse moléculaire moyenne, d'une poudre d'alcool polyvinylique du commerce ayant une viscosité à 200C, en solution aqueuse à 4%, de 30 mPa.s (30 cPo), environ ide groupes acétate, passant à raison de plus de 99,0% à travers un tamis de 2,00 mm d'ouverture de maille.On chauffe ensuite la bouillie en l'agitant à 85-950C pendant 15 minutes, laps de temps au bout duquel l'alcool polyvinylique semble être complètement dissous. Ma solution claire de produit est refroidie à la température ambiante. Be pH est de 2,8 environ, la teneur en matières solides de 2,00 et la viscosité en solution est faible (viscosité Brookfield inférieure à 1 cPo). Be rapport alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde est de 2/1.
ExemPle 1
La "technique en bouillie" est illustrée dans cet exemple. A 10,4 g de colloïde acide de résine mélamineformaldéhyde de type "à haute efficacité" (7,2% de matières solides, préparé selon le procédé de l'exemple A), on ajoute 96 g d'eau distillée, en agitant lentement, à la température ambiante. Àu mélange ci-dessus, on ajoute, en agitant, 1,5 g d'une qualité complètement hydrolysée, de masse moléculaire moyenne, d'une poudre d'alcool polyvinylique du commerce ayant une viscosité à 200C, en solution aqueuse à 4%, de 30 mPa.s (30 cPo), environ ide groupes acétate, passant à raison de plus de 99,0% à travers un tamis de 2,00 mm d'ouverture de maille.On chauffe ensuite la bouillie en l'agitant à 85-950C pendant 15 minutes, laps de temps au bout duquel l'alcool polyvinylique semble être complètement dissous. Ma solution claire de produit est refroidie à la température ambiante. Be pH est de 2,8 environ, la teneur en matières solides de 2,00 et la viscosité en solution est faible (viscosité Brookfield inférieure à 1 cPo). Be rapport alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde est de 2/1.
'les produits d'interaction de ce type qu'on essaie de préparer avec un total de 12% de matières solides sont défectueux (gélification en quelques minutes) et aussi ceux à 4% de matières solides (gélification en moins de 16 heures), mais le produit est stable à 2,9% de matières solides.
Exemple 2
Cet exemple est similaire à l'exemple 1, à ceci près qu'on utilise un colloide acide de résine mélamineformaldéhyde préparé selon le procédé de l'exemple B.
Cet exemple est similaire à l'exemple 1, à ceci près qu'on utilise un colloide acide de résine mélamineformaldéhyde préparé selon le procédé de l'exemple B.
L'essai est sensiblement couronné de succès dans ce cas même avec un total de 5% de matières solides présentes (bien que la viscosité monte en fait à environ 3,2 cPo après 48 heures et que l'on observe des traces de gel). L'efficacité d'adsorption sur de la pâte de cellulose blanchie à un pH de 4,0 est supérieure à 73% (au lieu d'environ 18o pour l'alcool polyvinylique pur).
Exemple 3
Cet exemple est similaire à l'exemple 1, à ceci près qu'on utilise un colloide acide de résine mélatrine- formaldéhyde préparé selon le procédé de l'exemple D.
Cet exemple est similaire à l'exemple 1, à ceci près qu'on utilise un colloide acide de résine mélatrine- formaldéhyde préparé selon le procédé de l'exemple D.
On obtient des produitsgficaces à 2% et à 2,7% de matières solides, mais le produit est défectueux à 6% de matières solides (se gélifie dans les 16 heures) tandis qu'il est stable à 2,9% de matières solides.
Exemple 4
Dans un erlenmeyer de 250 cm3 contenant un agitateur magnétique, on introduit 55,6 g d'une solution aqueuse à 4,05% de l'alcool polyvinylique utilisé dans l'exemple 1. À cette solution, à la température ambiante, on ajoute, en agitant, 10,5 g d'un colloSde acide de résine mélamine-formaldéhyde, 7,15% de matières solides, préparé selon le procédé de exemple D. On ajoute ensuite 84 g d'eau distillée et on porte ensuite la température à 650C pendant 15 minutes. Il en résulte un produit actif stable, le rapport en poids alcool polyvinylique/mélamineformaldéhyde est de 3/1, et la teneur en matières solides de la solution est de 1,9%.
Dans un erlenmeyer de 250 cm3 contenant un agitateur magnétique, on introduit 55,6 g d'une solution aqueuse à 4,05% de l'alcool polyvinylique utilisé dans l'exemple 1. À cette solution, à la température ambiante, on ajoute, en agitant, 10,5 g d'un colloSde acide de résine mélamine-formaldéhyde, 7,15% de matières solides, préparé selon le procédé de exemple D. On ajoute ensuite 84 g d'eau distillée et on porte ensuite la température à 650C pendant 15 minutes. Il en résulte un produit actif stable, le rapport en poids alcool polyvinylique/mélamineformaldéhyde est de 3/1, et la teneur en matières solides de la solution est de 1,9%.
On effectue d'autres préparations similaires couronnées de succès avec d'autres qualités d'alcool polyvinylique, avec divers colloïdes acides de résine mélamineformaldéhyde, avec des copolymères alcool polyvinylique à différents rapports alcool polyvinylique/mélamineformaldéhyde, et en présence d'amidon de maTs ou d'amidon de pomme de terre. Est efficace aussi l'addition d'une solution concentrée (10%) chaude d'alcool polyvinylique au colloide acide dilué (0,6%) de résine mélamineformaldéhyde. En fait, c'est l'un des modes opératoires préférés pour préparer les produits d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde selon la présente invention.
Exemple comparatif 1
Une solution à 10,1% de l'alcool polyvinylique utilisé dans l'exemple 1 (66,6 g) est mélangée avec un colloide acide à 7,2% de résine mélamine-formaldéhyde (type à "haute efficacité") (31,2 g) plus 2,2 g d'eau distillée à la température ambiante de manière à donner un mélange 3/1 alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde d'une teneur totale en matières solides de 8,7%. La viscosité de la "solution" augmente rapidement, passant de 6,3 poises (comme mesuré avec des tubes de viscosité calibrés de Gardner Holdt) après une minute environ après l'opération de mélange à plus de 148 poises après 30 minutes, pour former un gel ferme.
Une solution à 10,1% de l'alcool polyvinylique utilisé dans l'exemple 1 (66,6 g) est mélangée avec un colloide acide à 7,2% de résine mélamine-formaldéhyde (type à "haute efficacité") (31,2 g) plus 2,2 g d'eau distillée à la température ambiante de manière à donner un mélange 3/1 alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde d'une teneur totale en matières solides de 8,7%. La viscosité de la "solution" augmente rapidement, passant de 6,3 poises (comme mesuré avec des tubes de viscosité calibrés de Gardner Holdt) après une minute environ après l'opération de mélange à plus de 148 poises après 30 minutes, pour former un gel ferme.
Exemple comparatif 2
A 37,2 g d'un colloide acide à 7,2% de résine mélamine-formaldéhyde (type à "haute efficacité"), on ajoute 158 g d'eau et ensuite, en agitant, 5,36 g de la poudre d'alcool polyvinylique utilisée dans l'exemple 1.
A 37,2 g d'un colloide acide à 7,2% de résine mélamine-formaldéhyde (type à "haute efficacité"), on ajoute 158 g d'eau et ensuite, en agitant, 5,36 g de la poudre d'alcool polyvinylique utilisée dans l'exemple 1.
Be rapport alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde est de 2/1 et la teneur en matières solides du produit en solution est de 4%. On chauffe ensuite la bouillie à 850C, en l'agitant. Il en résulte un gel en moins de 16 heures.
Exemple comparatif 3
À une solution de 4,4 g d'un alcool polyvinylique du commerce de masse moléculaire moyenne de qualité complètement hydrolysée (ayant une viscosité en solution aqueuse à 4% à 200C de 14 mPa.s (cPo) et environ 1% de groupes acétate) dans 100 cm3 d'eau, on ajoute 1 g de TMM "Parez" 607, en agitant. La TMM se dissout lentement.
À une solution de 4,4 g d'un alcool polyvinylique du commerce de masse moléculaire moyenne de qualité complètement hydrolysée (ayant une viscosité en solution aqueuse à 4% à 200C de 14 mPa.s (cPo) et environ 1% de groupes acétate) dans 100 cm3 d'eau, on ajoute 1 g de TMM "Parez" 607, en agitant. La TMM se dissout lentement.
On abaisse ensuite le pH par addition de 2,9 g de HCl concentré. Après agitation pendant 16 heures à la température ambiante, il en résulte une solution colloidale.
L'activité du produit est très faible (efficacité d'adsorption sur la pâte de cellulose seulement 8% au pH 4,5).
ExemPle 5
Comme suggéré ci-dessus, l'interaction entre 11 alcool polyvinylique et le collolde acide de résine mélamine-formaldéhyde pour former un produit nouveau est indiquée par (1) 11 accroissement marqué de viscosité qui se produit
quand les constituants sont mélangés à des concen
trations un peu plus fortes que selon la présente
invention, mais par ailleurs dans les mêmes conditions
de réaction ou des conditions encore plus douces; (2) l'accroissement marqué de l'efficacité d'adsorption
sur la pâte de cellulose par rapport à celle obtenue
quand on utilise de l'alcool polyvinylique pur, ce
qui indique un alcool polyvinylique avec des groupes
cationiques. Cela est montré dans le Tableau I.
Comme suggéré ci-dessus, l'interaction entre 11 alcool polyvinylique et le collolde acide de résine mélamine-formaldéhyde pour former un produit nouveau est indiquée par (1) 11 accroissement marqué de viscosité qui se produit
quand les constituants sont mélangés à des concen
trations un peu plus fortes que selon la présente
invention, mais par ailleurs dans les mêmes conditions
de réaction ou des conditions encore plus douces; (2) l'accroissement marqué de l'efficacité d'adsorption
sur la pâte de cellulose par rapport à celle obtenue
quand on utilise de l'alcool polyvinylique pur, ce
qui indique un alcool polyvinylique avec des groupes
cationiques. Cela est montré dans le Tableau I.
TABIMAU I
Composition de Pourcentage d'adsorption de l'additif à la Pâte (a) 11 additif sur la Pâte (b)
PVA 27
3/1 PVA/MF (HE) 69
2/1 PVÀ/NF (HE) 94
NF (HE) 89
Amidon cationique 32 (a) Ajouté en totalité dans une proportion de 1,6 par
rapport à la pâte sèche. B'alcool polyvinylique est
celui utilisé dans l'exemple 1. NF (HE) est le col
bide acide de résine mélamine-formaldéhyde du type
à "haute efficacité1,. L'amidon cationique est celui
dit "Cato" 15 (Amidon National).
Composition de Pourcentage d'adsorption de l'additif à la Pâte (a) 11 additif sur la Pâte (b)
PVA 27
3/1 PVA/MF (HE) 69
2/1 PVÀ/NF (HE) 94
NF (HE) 89
Amidon cationique 32 (a) Ajouté en totalité dans une proportion de 1,6 par
rapport à la pâte sèche. B'alcool polyvinylique est
celui utilisé dans l'exemple 1. NF (HE) est le col
bide acide de résine mélamine-formaldéhyde du type
à "haute efficacité1,. L'amidon cationique est celui
dit "Cato" 15 (Amidon National).
(b) La pâte utilisée est de la pâte Kraft de l'ouest
des Etats-Unis d'Amérique non blanchie, ayant un
indice d'égouttage selon les normes canadiennes de
600. La consistance de la pâte liquide raffinée dans
la bouillie est de 2,5%. La concentration initiale
de l'additif dans la phase aqueuse est de 0,041%.
des Etats-Unis d'Amérique non blanchie, ayant un
indice d'égouttage selon les normes canadiennes de
600. La consistance de la pâte liquide raffinée dans
la bouillie est de 2,5%. La concentration initiale
de l'additif dans la phase aqueuse est de 0,041%.
On utilise une technique gravimétrique pour déter
miner la concentration de l'additif dans le filtrat
après exposition à la pâte. Be pH de la pâte liquide
est de 4,5, sauf dans le cas d'alcool polyvinylique
pur dans lequel le pH est de 6,5.
miner la concentration de l'additif dans le filtrat
après exposition à la pâte. Be pH de la pâte liquide
est de 4,5, sauf dans le cas d'alcool polyvinylique
pur dans lequel le pH est de 6,5.
Il est évident d'après le Tableau I que le degré d'adsorption des produits d'interaction à "haute ef ficacité" alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde sur la pâte sont bien plus élevés que dans le cas d'alcool polyvinylique pur ou même d'un amidon cationique du commerce.
(3) 'les résultats spectraux indiquent aussi l'interaction
entre 11 alcool polyvinylique et le colloïde acide de
résine mélamine-formaldéhyde. (a) 'les solutions donnent
des produits de réaction colorés avec une combinai
son acide borique-iode, tout comme l'alcool poly
vinylique pur. Toutefois, l'intensité pour le com
plexe est moindre que prévisible d'après l'alcool
polyvinylique pur. (b) Dans les spectres infra-rouges
de pellicules coulées séchées à l'air à la tempéra
ture ambiante, le pic à 1000 cm1 pour le colloide
acide de résine mélamine-formaldéhyde a disparu,
suggérant que la plupart des groupes méthylol ont
réagi.De plus, l'absorption de l'alcool polyviny
lique à environ 830 cm1 attribuée à la liaison OH
a diminué, suggérant une certaine réaction de ces
groupes.
entre 11 alcool polyvinylique et le colloïde acide de
résine mélamine-formaldéhyde. (a) 'les solutions donnent
des produits de réaction colorés avec une combinai
son acide borique-iode, tout comme l'alcool poly
vinylique pur. Toutefois, l'intensité pour le com
plexe est moindre que prévisible d'après l'alcool
polyvinylique pur. (b) Dans les spectres infra-rouges
de pellicules coulées séchées à l'air à la tempéra
ture ambiante, le pic à 1000 cm1 pour le colloide
acide de résine mélamine-formaldéhyde a disparu,
suggérant que la plupart des groupes méthylol ont
réagi.De plus, l'absorption de l'alcool polyviny
lique à environ 830 cm1 attribuée à la liaison OH
a diminué, suggérant une certaine réaction de ces
groupes.
Exemple 6
Une efficacité accrue d'adsorption par rapport à l'alcool polyvinylique pur et un taux accru d'adsorption par rapport aux additifs cationiques pour partie humide du commerce (comme celui dit "Eymene" 557, probablement un polyamide cationique contenant des groupes amino ayant réagi ensuite avec l'épichlorhydrine, fourni par Hercules) ont été observés en utilisant un mélange de pâtes blanchies (mélange 50/50 de pâte au sulfite de bois mou du nord des Etats Unis d'Amérique blanchie et de pâte Kraft de bois dur du nord des Etats-Unis d'Amérique blanchie) les autres conditions étant les mêmes que dans l'exemple 5. 'les résultats sont résumés dans le Tableau II. Ainsi, le produit d'interaction 3/1 alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde a une efficacité d'adsorption après 15 minutes d'exposition à la pâte humide de seulement 80% environ, tandis que celle de l'alcool polyvinylique pur est seulement de 18%. De plus, le produit alcool polyvinylique mélamine-formaldéhyde atteint son niveau maximal d'adsorption en moins de 1 minute, tandis que le "tymene" 557 n'atteint des niveaux élevés d'adsorption qu'en 5-10 minutes. Be produit alcool polyvinylique/-mélamine- formaldéhyde offre ainsi plus de flexibilité en ce qui concerne les points d'addition (pompe de mélange, cuvier de machine, caisse à pâte en tête de machine, etc.) dans la machine à papier que les autres additifs cationiques pour partie humide.
Une efficacité accrue d'adsorption par rapport à l'alcool polyvinylique pur et un taux accru d'adsorption par rapport aux additifs cationiques pour partie humide du commerce (comme celui dit "Eymene" 557, probablement un polyamide cationique contenant des groupes amino ayant réagi ensuite avec l'épichlorhydrine, fourni par Hercules) ont été observés en utilisant un mélange de pâtes blanchies (mélange 50/50 de pâte au sulfite de bois mou du nord des Etats Unis d'Amérique blanchie et de pâte Kraft de bois dur du nord des Etats-Unis d'Amérique blanchie) les autres conditions étant les mêmes que dans l'exemple 5. 'les résultats sont résumés dans le Tableau II. Ainsi, le produit d'interaction 3/1 alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde a une efficacité d'adsorption après 15 minutes d'exposition à la pâte humide de seulement 80% environ, tandis que celle de l'alcool polyvinylique pur est seulement de 18%. De plus, le produit alcool polyvinylique mélamine-formaldéhyde atteint son niveau maximal d'adsorption en moins de 1 minute, tandis que le "tymene" 557 n'atteint des niveaux élevés d'adsorption qu'en 5-10 minutes. Be produit alcool polyvinylique/-mélamine- formaldéhyde offre ainsi plus de flexibilité en ce qui concerne les points d'addition (pompe de mélange, cuvier de machine, caisse à pâte en tête de machine, etc.) dans la machine à papier que les autres additifs cationiques pour partie humide.
TABI;EBU II
Pourcentage d'adsorption d'additif
sur la pâte après le temps
d'exposition indiqué en minutes
Composition de l'additif
à la pâte 1 5 10 15
PVA 12 14 16 18
"Eymene" 557 53 68 68 77
3/1 PVA/MF (HE) 84 79 - 80
Exemple 7
Comme mentionné ci-dessus, les solutions des produits d interaction alcool polyvinylique/mélamine- formaldéhyde selon la présente invention possèdent une excellente stabilité de conservation. Ainsi, il ne se produit pas d'accroissement de viscosité ni de gélification pendant une période se comptant en semaines ou en mois et l'activité reste élevée pendant au moins deux mois pour les produits alcool polyvinylique/mélamine- formaldéhyde des exemples ci-dessus.De plus, à la différence du cas des solutions cationiques d'amidon, on observe aucune tendance à la moisissure.
Pourcentage d'adsorption d'additif
sur la pâte après le temps
d'exposition indiqué en minutes
Composition de l'additif
à la pâte 1 5 10 15
PVA 12 14 16 18
"Eymene" 557 53 68 68 77
3/1 PVA/MF (HE) 84 79 - 80
Exemple 7
Comme mentionné ci-dessus, les solutions des produits d interaction alcool polyvinylique/mélamine- formaldéhyde selon la présente invention possèdent une excellente stabilité de conservation. Ainsi, il ne se produit pas d'accroissement de viscosité ni de gélification pendant une période se comptant en semaines ou en mois et l'activité reste élevée pendant au moins deux mois pour les produits alcool polyvinylique/mélamine- formaldéhyde des exemples ci-dessus.De plus, à la différence du cas des solutions cationiques d'amidon, on observe aucune tendance à la moisissure.
Ces produits sont aussi durcissables par la chaleur sur la machine à papier. C' est-à-dire que l'on atteint rapidement des niveaux notables de résistance mécanique permanente à l'état humide, apparemment plus vite qu'avec des résines urée-formaldéhyde, et probablement aussi vite qu'avec de simples résines mélamineformaldéhyde. Par ailleurs, la récupération des vieux papiers ou des cassés de fabrication est plus rapide qu'avec des résines mélamine-formaldéhyde par chauffage dans des conditions acides très modérées (voir exemple 12).
Cet exemple indique quantitativement les avantages dans la résistance mécanique de la feuille continue humide pour les produits d'interaction alcool polyvinyli que/mélamine-formaldéhyde selon la présente invention.
On a fabriqué du papier sur une machine à table plate de 91,44 cm de largueur, fonctionnant à 0,508 m/s. La pâte était. un mélange 70/30 de pâte Kraft blanchie de bois dur/pate Kraft blanchie de bois mou, raffinée à un indice d'égouttage de 500. On a introduit les additifs dans le mélange de pâte à la pompe de mélange. Pour les études concernant la feuille continue humide, on a découpé des bandes de 5,08 cm de largeur au bord de la feuille continue au rouleau de presse humide et on a mesuré sur un appareil Instron la force de rupture à deux teneurs en eau différentes.On a calculé la longueur de rupture (résistance à la rupture) et des valeurs interpolées de la longueur de rupture ont été comparées à des teneurs en eau équivalentes (35% de matières solides) et aux concentrations des additifs auxquelles ils sont normalement utilisés pour des applications de résistance mécanique du papier à sec et/ou à l'état humide. 'les résultats sont donnés dans le Tableau III.
TABIEAUT III
Longueur de
Conc. rupture Utilité
Additif (ç) (mètres) principale
pour résistance "Kymene" 557 H 0,6 57 mécanique à
l'état humide
Amidon cationique ) 0,6 63 pour résistance "Cato" 9 ) 2,0 est. 60-65 mécanique à sec
Résine W 2,0 58 pour résistance
mécaniqee à
l'état humide
Néant - 71 3/1 PVA/MF ) 0,6 91 de l'exemple 4 ) 2,0 96
On peut voir que la plupart de ces additifs diminuent en fait la résistance mécanique de la feuille continue humide (probablement en gênant les interactions pâte cellulosique-pâte). Be produit d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde, toutefois, augmente vraiment la résistance mécanique de la feuille continue humide.
Longueur de
Conc. rupture Utilité
Additif (ç) (mètres) principale
pour résistance "Kymene" 557 H 0,6 57 mécanique à
l'état humide
Amidon cationique ) 0,6 63 pour résistance "Cato" 9 ) 2,0 est. 60-65 mécanique à sec
Résine W 2,0 58 pour résistance
mécaniqee à
l'état humide
Néant - 71 3/1 PVA/MF ) 0,6 91 de l'exemple 4 ) 2,0 96
On peut voir que la plupart de ces additifs diminuent en fait la résistance mécanique de la feuille continue humide (probablement en gênant les interactions pâte cellulosique-pâte). Be produit d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde, toutefois, augmente vraiment la résistance mécanique de la feuille continue humide.
Exemple 8
Cet exemple montre la plus forte rétention de fines cellulosiques possible avec l'utilisation d'un produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde comme additif. 'les avantages opératoires qui résultent d'une forte rétention au premier passage sont indiqués dans la documentation technique publiée (K.w. Britt, Paper Trade
Journal, 15 Avril 1977, page.36). De plus, il est bien connu que la rétention de fines cellulosiques (et aussi de pigment et/ou de charge) peut être notablement plus basse aux grandes vitesses de cisaillement rencontrées dans la fabrication industrielle du papier qu'aux petites vitesses de cisaillement dans des essais classiques de laboratoire. K.Britt a imaginé un dispositif à un seul tamis pour la détermination des fines cellulosiques, de la charge et du pigment au laboratoire, dans des conditions qui correspondent approximativement à la turbulence présentée par la pâte liquide quand elle s'écoule dans les parties initiales d'une toile de machine à papier. Ce dispositif est appelé "récipient d'égouttage dynamique1, ou "Britt Jar". Il est décrit dans TAPPI Report nO 57, "Retention of Fine Solids During Paper Manufacture" (9/1/75). Annexe au Chapitre 8 par K. W. Britt.
Cet exemple montre la plus forte rétention de fines cellulosiques possible avec l'utilisation d'un produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde comme additif. 'les avantages opératoires qui résultent d'une forte rétention au premier passage sont indiqués dans la documentation technique publiée (K.w. Britt, Paper Trade
Journal, 15 Avril 1977, page.36). De plus, il est bien connu que la rétention de fines cellulosiques (et aussi de pigment et/ou de charge) peut être notablement plus basse aux grandes vitesses de cisaillement rencontrées dans la fabrication industrielle du papier qu'aux petites vitesses de cisaillement dans des essais classiques de laboratoire. K.Britt a imaginé un dispositif à un seul tamis pour la détermination des fines cellulosiques, de la charge et du pigment au laboratoire, dans des conditions qui correspondent approximativement à la turbulence présentée par la pâte liquide quand elle s'écoule dans les parties initiales d'une toile de machine à papier. Ce dispositif est appelé "récipient d'égouttage dynamique1, ou "Britt Jar". Il est décrit dans TAPPI Report nO 57, "Retention of Fine Solids During Paper Manufacture" (9/1/75). Annexe au Chapitre 8 par K. W. Britt.
Selon les techniques de Britt, les résultats suivants résumés dans le Tableau IV ont été obtenus pour le produit d'interaction 3/1 PVA/NF (HE) par rapport à deux amidons cationiques du commerce, à diverses concentrations des additifs et à divers pH de la pâte liquide.
TABLEAU IV
Concentration (a) Rétention(b)
Additif (%) pH (%)
Néant - 4,5 39,5
5,5 34,3
6,5 45,4
Amidon cationique (c) 0,1 4,5 37,9
5,5 50,8
6,5 54,3
0,7 4,5 53,8
5,5 51,2
6,5 54,9
2,0 4,5 39,9
5,5 48,5
6,5 49,8 3/1 PVA/Ml?( & 0,1 4,5 62,4
5,5 50,8
6,5 46,9
0,7 4,5 61,3
5,5 53,3
6,5 45,2
2,0 4,5 84,0
5,5 71,9
6,5 62,7
Amidon cationique (e) 2,0 6,5 31,4 (a) par rapport à la pâte sèche (b) Par rapport à la pâte sèche, comme déterminé dans le
Britt Jar, à 1000 tpm, pâte Kraft non-blanchie de
l'ouest des E.U.A., indice d'égouttage 620, en utili
sant l'eau du robinet. Teneur en fines cellulosiques
dans cette pâte : 9,3.
Concentration (a) Rétention(b)
Additif (%) pH (%)
Néant - 4,5 39,5
5,5 34,3
6,5 45,4
Amidon cationique (c) 0,1 4,5 37,9
5,5 50,8
6,5 54,3
0,7 4,5 53,8
5,5 51,2
6,5 54,9
2,0 4,5 39,9
5,5 48,5
6,5 49,8 3/1 PVA/Ml?( & 0,1 4,5 62,4
5,5 50,8
6,5 46,9
0,7 4,5 61,3
5,5 53,3
6,5 45,2
2,0 4,5 84,0
5,5 71,9
6,5 62,7
Amidon cationique (e) 2,0 6,5 31,4 (a) par rapport à la pâte sèche (b) Par rapport à la pâte sèche, comme déterminé dans le
Britt Jar, à 1000 tpm, pâte Kraft non-blanchie de
l'ouest des E.U.A., indice d'égouttage 620, en utili
sant l'eau du robinet. Teneur en fines cellulosiques
dans cette pâte : 9,3.
(c) "Cato" 15, Amidon National (d) Préparé par le procédé de l'exemple 4.
(e) "Cato" 9, amidon National.
Il est évident que le pH 4,5 est optimal à des fins de rétention en ce qui concerne le produit alcool polyvinylique/mélPmine-formaldéhyde, tandis que le pH 6,5 est peut-être le meilleur pour les amidons cationiques
Il est évident aussi que pour chaque additif à son pH optimal le produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde est supérieur aux amidons cationiques à toutes les concentrations des additifs.
Il est évident aussi que pour chaque additif à son pH optimal le produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde est supérieur aux amidons cationiques à toutes les concentrations des additifs.
On observe des avantages similaires dans la rétention de l'argile ou du pigment (TiO2) sur la pâte
Kraft non blanchie utilisée ci-dessus, et aussi sur des pâtes blanchies, comme montré dans les Tableaux V et V.
Kraft non blanchie utilisée ci-dessus, et aussi sur des pâtes blanchies, comme montré dans les Tableaux V et V.
TABLEAU V
Additif (Conc. 2%) % de rétention de l'argile (a)
Néant 2 environ amidon cationique 15
Résine MF (HE) 12 3/1 PVA/MF 28 (a) 50/50 pâte au sulfite de bois mou blanchie/pâte Kraft
de bois dur blanchie, indice d'égouttage 500 environ.
Additif (Conc. 2%) % de rétention de l'argile (a)
Néant 2 environ amidon cationique 15
Résine MF (HE) 12 3/1 PVA/MF 28 (a) 50/50 pâte au sulfite de bois mou blanchie/pâte Kraft
de bois dur blanchie, indice d'égouttage 500 environ.
Britt Jar à 1000 tpm. t1 amidon cationique est "Cato"
9. Be produit alcool polyvinylique/mélPmine-formal-
déhyde est préparé par le procédé de ltexemple 4.
9. Be produit alcool polyvinylique/mélPmine-formal-
déhyde est préparé par le procédé de ltexemple 4.
TABLEAU VI
Additif Conc. % de rétention de TiO2(a)
Amidon cationique 0,7 22
2,0 37
Résine MF 2,0 16 3/1 PVÀ/NF 0,7 45
2,0 58 (a) 50/50 pâte au sulfite de bois mou blanchie/pate Kraft
de bois dur blanchie, indice d'égouttage 500, Britt
Jar à 1000 tpm. Concentration de l'additif par rapport
à la pâte. L'amidon cationique est "Cato" 9. Be pro
duit PVÀ/NF est préparé selon le procédé de l'exemple 4.
Additif Conc. % de rétention de TiO2(a)
Amidon cationique 0,7 22
2,0 37
Résine MF 2,0 16 3/1 PVÀ/NF 0,7 45
2,0 58 (a) 50/50 pâte au sulfite de bois mou blanchie/pate Kraft
de bois dur blanchie, indice d'égouttage 500, Britt
Jar à 1000 tpm. Concentration de l'additif par rapport
à la pâte. L'amidon cationique est "Cato" 9. Be pro
duit PVÀ/NF est préparé selon le procédé de l'exemple 4.
Pour montrer que ces niveaux élevés de rétention des fines ne sont pas accompagnés d'une floculation excessive qui pourrait être nuisible pour les propriétés du papier ou les caractéristiques de traitement, on examine les propriétés optiques du papier résultant et on trouve qu'elles sont excellentes. Cela est examiné ci-après dans l'exemple 9.
'les exemples suivants montrent les améliorations que l'on peut obtenir dans le papier et dans des produits de papeterie grâce à l'utilisation des produits d'interaction alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde comme additifs pour la machine à papier.
Exemple 9
En utilisant du papier sur la machine à papier à table plate comme décrit dans l'exemple 7, on détermine le coefficient de diffusion comme par la méthode IAPPI
T218-05-69 pour déterminer le facteur de réflexion, puis, en utilisant les informations données dans la norme TAPPI 425-05-75 pour les valeurs de SW (poids spécifique), en divisant par le poids par unité de surface et en multipliant par 10 000 pour obtenir des valeurs en cm/g. 'les résultats sont donnés dans le Tableau VII, pour un papier contenant 10% d'argile.
En utilisant du papier sur la machine à papier à table plate comme décrit dans l'exemple 7, on détermine le coefficient de diffusion comme par la méthode IAPPI
T218-05-69 pour déterminer le facteur de réflexion, puis, en utilisant les informations données dans la norme TAPPI 425-05-75 pour les valeurs de SW (poids spécifique), en divisant par le poids par unité de surface et en multipliant par 10 000 pour obtenir des valeurs en cm/g. 'les résultats sont donnés dans le Tableau VII, pour un papier contenant 10% d'argile.
21SBIEAU VII
Coefficient de
Additif Conc., % diffusion (cm2/R)
Néant ~ 395 "Cato" 9 0,6 409
2,0 420 "Cato" 15 0,6 416
2,0 382
MF (HE) 0,6- 408
2,0 420 3/1 PVÀ/M!? 0,6 472
2,0 450 (a) 70/30 pâte Kraft blanchie de bois dur/pate Kraft
blanchie de bois mou, indice d'égouttage 500, concen
tration par rapport à la pâte sèche. Be produit
PVA/MF est préparé par le procédé de 11 exemple 4.
Coefficient de
Additif Conc., % diffusion (cm2/R)
Néant ~ 395 "Cato" 9 0,6 409
2,0 420 "Cato" 15 0,6 416
2,0 382
MF (HE) 0,6- 408
2,0 420 3/1 PVÀ/M!? 0,6 472
2,0 450 (a) 70/30 pâte Kraft blanchie de bois dur/pate Kraft
blanchie de bois mou, indice d'égouttage 500, concen
tration par rapport à la pâte sèche. Be produit
PVA/MF est préparé par le procédé de 11 exemple 4.
'les résultats ci-dessus montrent la diffusion améliorée avec le produit d'interaction PVA/MF, ce qui suggère une meilleure formation du papier et/ou une meilleure distribution de la charge dans le papier.
Exemple 10
Des feuilles faites à la main sont préparées dans un moule à feuilles de Noble et Wood (20,32 cm x 20,32 cm), pressées entre des cylindres et séchées dans un séchoir de Noble et Wood modèle E-8. La pâte est de la pâte Kraft de ltouest des E.U.A. non blanchie raffinée à un indice d'égouttage de 600. 'les propriétés de traction sont déterminées selon la norme TAPPI 494-05-70. Les résultats sont indiqués dans le Tableau VIII.
Des feuilles faites à la main sont préparées dans un moule à feuilles de Noble et Wood (20,32 cm x 20,32 cm), pressées entre des cylindres et séchées dans un séchoir de Noble et Wood modèle E-8. La pâte est de la pâte Kraft de ltouest des E.U.A. non blanchie raffinée à un indice d'égouttage de 600. 'les propriétés de traction sont déterminées selon la norme TAPPI 494-05-70. Les résultats sont indiqués dans le Tableau VIII.
TABLEAU VIII
Absorption
d'énergie
par traction
Longueur de à sec
Conc. rupture à sec
Additif (%) (m) (J/m2)
Néant - 4570 82 NF (HE) 0,7- 5830 128
2,0 6070 131
Amidon cationique)O,7 5480 123 ("Cato" 9) )2,0 6420 152 Am; nopolyamide époxidé 0,7 5820 126 ("Kymene" 557) 3/1 PVA/MF (HE)) 0,7 6770 166 de l'Exemple 3 ) 2,0 7740 174 3/1 PVA/MF (HE)) 0,7 7300 161 de exemple 1 ) 2,0 7430 176
On peut voir d'après ces résultats que les produits d'interaction PVA/MF présentent des propriétés supérieures de résistance mécanique à sec et de ténacité à sec par rapport aux additifs du commerce et, en fait, les produits PVA/i{F sont meilleurs à une concentration de 0,7% que les témoins à 2%. Cet avantage est conservé aussi en présence d'une charge.
Absorption
d'énergie
par traction
Longueur de à sec
Conc. rupture à sec
Additif (%) (m) (J/m2)
Néant - 4570 82 NF (HE) 0,7- 5830 128
2,0 6070 131
Amidon cationique)O,7 5480 123 ("Cato" 9) )2,0 6420 152 Am; nopolyamide époxidé 0,7 5820 126 ("Kymene" 557) 3/1 PVA/MF (HE)) 0,7 6770 166 de l'Exemple 3 ) 2,0 7740 174 3/1 PVA/MF (HE)) 0,7 7300 161 de exemple 1 ) 2,0 7430 176
On peut voir d'après ces résultats que les produits d'interaction PVA/MF présentent des propriétés supérieures de résistance mécanique à sec et de ténacité à sec par rapport aux additifs du commerce et, en fait, les produits PVA/i{F sont meilleurs à une concentration de 0,7% que les témoins à 2%. Cet avantage est conservé aussi en présence d'une charge.
Exemple il
'les produits d'interaction PVA/MF sont aussi très efficaces comme agents de résistance mécanique à ltétat humide pour le papier. Cela est montré dans le
Tableau IX.
'les produits d'interaction PVA/MF sont aussi très efficaces comme agents de résistance mécanique à ltétat humide pour le papier. Cela est montré dans le
Tableau IX.
TA;BIEAU IX absorption de énergie
Longueur de rupture par par traction
à l'état humide à l'état humide(a)
Additif (m) (J/m2)
sans avec sans avec
argile argile argile argile
Néant 260 750 4 5
Amidon. (b) 400 300 7 5 cationique Àminopolyamide époxydé(c) 2300 1500 76 45
MF (HE) 1700 1200 55 36 2/1 PVA/MF (HE) 1800 1200 76 44 de l'Ex. 4 (a) Déterminée sur de la pâte Kraft de 11 ouest des E.U.A.
Longueur de rupture par par traction
à l'état humide à l'état humide(a)
Additif (m) (J/m2)
sans avec sans avec
argile argile argile argile
Néant 260 750 4 5
Amidon. (b) 400 300 7 5 cationique Àminopolyamide époxydé(c) 2300 1500 76 45
MF (HE) 1700 1200 55 36 2/1 PVA/MF (HE) 1800 1200 76 44 de l'Ex. 4 (a) Déterminée sur de la pâte Kraft de 11 ouest des E.U.A.
non blanchie, raffinée à un indice d'égouttage de 600.
Résultats sur des feuilles faites à la main; teneur
en additif 2% par rapport à la pâte sèche, teneur en
charge 10% d'argile par rapport à la pâte sèche.
en additif 2% par rapport à la pâte sèche, teneur en
charge 10% d'argile par rapport à la pâte sèche.
(b) "Cato1, 9.
(c) "Kymene" 557.
Le produit d'interaction PVA/MF donne de meilleures propriétés de ténacité à l'état humide, d'absorption d'énergie par traction à l'état humide (TEA) que la résine
MF normale du commerce, ou évidemment que l'amidon cationique, qui est connu comme ne donnant pas de propriétés de résistance mécanique à l'état humide. L'amino-polyamide époxydé semble être un peu supérieur au produit PVA/MF selon la présente invention en ce qui concerne la résistance mécanique à l'état humide (longueur de rupture à 11 état humide). Toutefois, l'aminopolyamide époxydé est bien plus coûteux et il est aussi très inférieur au produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde en ce qui concerne la facilité de récupération du cassé de fabrication ou des vieux papiers.
MF normale du commerce, ou évidemment que l'amidon cationique, qui est connu comme ne donnant pas de propriétés de résistance mécanique à l'état humide. L'amino-polyamide époxydé semble être un peu supérieur au produit PVA/MF selon la présente invention en ce qui concerne la résistance mécanique à l'état humide (longueur de rupture à 11 état humide). Toutefois, l'aminopolyamide époxydé est bien plus coûteux et il est aussi très inférieur au produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde en ce qui concerne la facilité de récupération du cassé de fabrication ou des vieux papiers.
Exemple 12
Cet exemple montre que l'sminopolyamide époxydé ("Kymene" 557) est très inférieur au produit d'interaction alcool polyvinylique/mélsmine-formaldéhyde selon la présente invention en ce qui concerne la facilité de récupération du cassé de fabrication ou des vieux papiers. Cela est montré dans le Tableau X, où les résultats obtenus sur du papier formé à partir de pâtes Kraft blanchies sur une machine à table plate montrent la perte de résistance mécanique à 1 1état humide du papier quand on chauffe le papier dans une solution acide très diluée. Une telle perte de résistance mécanique est évidemment nécessaire pour une récupération facile du papier.Apparemment, du papier contenant un additif alcool polyvinylique/mélamine- formaldéhyde est plus facilement désagrégé par l'acide dilué que s'il contient seulement une résine mélamineformaldéhyde, et bien évidemment il est beaucoup plus rapidement désagrégé que quand il contient l'aminopoly- amide époxydé.
Cet exemple montre que l'sminopolyamide époxydé ("Kymene" 557) est très inférieur au produit d'interaction alcool polyvinylique/mélsmine-formaldéhyde selon la présente invention en ce qui concerne la facilité de récupération du cassé de fabrication ou des vieux papiers. Cela est montré dans le Tableau X, où les résultats obtenus sur du papier formé à partir de pâtes Kraft blanchies sur une machine à table plate montrent la perte de résistance mécanique à 1 1état humide du papier quand on chauffe le papier dans une solution acide très diluée. Une telle perte de résistance mécanique est évidemment nécessaire pour une récupération facile du papier.Apparemment, du papier contenant un additif alcool polyvinylique/mélamine- formaldéhyde est plus facilement désagrégé par l'acide dilué que s'il contient seulement une résine mélamineformaldéhyde, et bien évidemment il est beaucoup plus rapidement désagrégé que quand il contient l'aminopoly- amide époxydé.
TABLEAU X
( ) Absorption d'énergie Longueur de rupture a par traction à
à l'état humide l'état humide (a)
Additif (m) (J/m2)
H20/250C/ 0,025N HCl/ H20/250C/ 0,025N HCl/
0,5 h 900C/0,5h 0,5 h 90 C/0,5h
Néant 78 78 1,2 1,2
Amidon (b) cationique 197 130 1,6 1,6 3/1 PVÀ/NV 1012 213 28,4 2,1 (HE) de l'Ex.
( ) Absorption d'énergie Longueur de rupture a par traction à
à l'état humide l'état humide (a)
Additif (m) (J/m2)
H20/250C/ 0,025N HCl/ H20/250C/ 0,025N HCl/
0,5 h 900C/0,5h 0,5 h 90 C/0,5h
Néant 78 78 1,2 1,2
Amidon (b) cationique 197 130 1,6 1,6 3/1 PVÀ/NV 1012 213 28,4 2,1 (HE) de l'Ex.
MF (HE) 1497 409 24,4 2,6
Aminopoly amide (e) ~500 ~1490 ~28,0 ~27,0 époxidé (a) Feuilles formées sur une machine à table plate, mé
lange 70/30 pâte de bois dur blanchie/pate Kraft de
bois mou, raffiné à un indice d'égouttage de 500.
Aminopoly amide (e) ~500 ~1490 ~28,0 ~27,0 époxidé (a) Feuilles formées sur une machine à table plate, mé
lange 70/30 pâte de bois dur blanchie/pate Kraft de
bois mou, raffiné à un indice d'égouttage de 500.
Tous les additifs à une concentration de 2% par rap
port à la pâte sèche.
port à la pâte sèche.
(b) "Cato" 9.
(e) "Kymene" 557. La modification des propriétés à l'état
humide après traitement acide en utilisant cet additif
est estimée d'après les résultats trouvés dans un
article de M. E. Carr et autres, TAPPI 60, n 10,
Octobre 1977, pages 66 à 69.
humide après traitement acide en utilisant cet additif
est estimée d'après les résultats trouvés dans un
article de M. E. Carr et autres, TAPPI 60, n 10,
Octobre 1977, pages 66 à 69.
Exemple 13
Une solution aqueuse à une concentration de 2% d'un mélange 3/1 en poids d'amidon de pomme de terre/MF (HE) est préparée d'une manière analogue au produit d'interaction 3/1 PVA/MF (HE). Egalement, un produit d'interaction 3/1/1 amidon/PVA/MF (HE) est préparé d'une manière similaire.Dans ces cas, le colloïde acide de résine MF (HE) est préparé comme dans l'exemple A, et ce dernier est ensuite mis à réagir avec l'amidon de pomme de terre et/ou l'alcool polyvinylique comme dans l'exemple 4. 'les solutions d'amidon/mélamine-formaldéhyde et d'amidon/alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyd e sont stables pendant moins de trois semaines, tandis que le produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde est stable pendant plus- de trois mois. On prépare des feuilles faites à la main en utilisant une pâte au sulfite blanchie. On donne dans le Tableau XI une liste de propriétés des feuilles faites à la main, ainsi que d'un témoin ne contenant pas d'additif pour partie humide.Ainsi, la supériorité de l'additif 3/1 alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde sur 1 l'additif 3/1 amidon/mélamine-formaldéhyde est mon- trée en ce qui concerne la stabilité de la solution et les propriétés du papier. En fait, dans plusieurs propriétés, l'additif 3/1 alcool polyvinylique/mélamine-formal déhyde à o,7% est égal ou supérieur à ltadditif 3/1 amidon/mélamine-formaldéhyde à une concentration de 2%. Egalement, l'additif 3/1/1 amidon/alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde est supérieur à l'additif 3/1 amidon/ mélamine-formaldéhyd e.
Une solution aqueuse à une concentration de 2% d'un mélange 3/1 en poids d'amidon de pomme de terre/MF (HE) est préparée d'une manière analogue au produit d'interaction 3/1 PVA/MF (HE). Egalement, un produit d'interaction 3/1/1 amidon/PVA/MF (HE) est préparé d'une manière similaire.Dans ces cas, le colloïde acide de résine MF (HE) est préparé comme dans l'exemple A, et ce dernier est ensuite mis à réagir avec l'amidon de pomme de terre et/ou l'alcool polyvinylique comme dans l'exemple 4. 'les solutions d'amidon/mélamine-formaldéhyde et d'amidon/alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyd e sont stables pendant moins de trois semaines, tandis que le produit alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde est stable pendant plus- de trois mois. On prépare des feuilles faites à la main en utilisant une pâte au sulfite blanchie. On donne dans le Tableau XI une liste de propriétés des feuilles faites à la main, ainsi que d'un témoin ne contenant pas d'additif pour partie humide.Ainsi, la supériorité de l'additif 3/1 alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde sur 1 l'additif 3/1 amidon/mélamine-formaldéhyde est mon- trée en ce qui concerne la stabilité de la solution et les propriétés du papier. En fait, dans plusieurs propriétés, l'additif 3/1 alcool polyvinylique/mélamine-formal déhyde à o,7% est égal ou supérieur à ltadditif 3/1 amidon/mélamine-formaldéhyde à une concentration de 2%. Egalement, l'additif 3/1/1 amidon/alcool polyvinylique/mélamine-formaldéhyde est supérieur à l'additif 3/1 amidon/ mélamine-formaldéhyd e.
TABLEAU XI
Additif
3/1 3/1 3/1/1 Propriétés PVA/MF Amidon/MF Amidon/PVA/MF
de feuilles (a) faites à la main Neant 0,7% 2,0% 2,0% 2,0%
Indice d'éclatement (Mullen) 19 30 35 25 31
Résistance au déchirement (Elmendorff) 88 114 118 69 104
Résistance au pliage (transversalement,
NIT) 12 23 33 23 38 (117)( )
Longueur de rupture à sec (m) 2950 4200 4900 3760 4570
Absorption d'énergie par traction à sec TEA)(J/m2) 35 83 80 77 84
Nodule initial à sec (kg/cm2) 10500 1550020400 17600 16900
Longueur de rupture à l'état humide (m) 230 360 630 270 290
Absorption d'énergie par traction à l'état humide (TEA) (J/m2) 5 9 21 9 8
Module initial à l'état humide (kg/cm2) 563 563 914 633 703 (a) Pâte au sulfite du nord des E.U.A. blanchie, Indice
d'égouttage 500. Feuilles vieillies un mois.
Additif
3/1 3/1 3/1/1 Propriétés PVA/MF Amidon/MF Amidon/PVA/MF
de feuilles (a) faites à la main Neant 0,7% 2,0% 2,0% 2,0%
Indice d'éclatement (Mullen) 19 30 35 25 31
Résistance au déchirement (Elmendorff) 88 114 118 69 104
Résistance au pliage (transversalement,
NIT) 12 23 33 23 38 (117)( )
Longueur de rupture à sec (m) 2950 4200 4900 3760 4570
Absorption d'énergie par traction à sec TEA)(J/m2) 35 83 80 77 84
Nodule initial à sec (kg/cm2) 10500 1550020400 17600 16900
Longueur de rupture à l'état humide (m) 230 360 630 270 290
Absorption d'énergie par traction à l'état humide (TEA) (J/m2) 5 9 21 9 8
Module initial à l'état humide (kg/cm2) 563 563 914 633 703 (a) Pâte au sulfite du nord des E.U.A. blanchie, Indice
d'égouttage 500. Feuilles vieillies un mois.
(b) Résultat entre parenthèses pour une feuille vieillie
deux mois
Avec de l'argile à une concentration de 10% dans le palier, des avantages similaires à l'additif 3/1 PVA/MF par rapport à l'addition 3/1 amidon/MF sont observés en ce qui concerne la résistance à l'éclatement, la résistance au pliage et la longueur de rupture et l'absorption d'énergie par traction à sec et à l'état humide.
deux mois
Avec de l'argile à une concentration de 10% dans le palier, des avantages similaires à l'additif 3/1 PVA/MF par rapport à l'addition 3/1 amidon/MF sont observés en ce qui concerne la résistance à l'éclatement, la résistance au pliage et la longueur de rupture et l'absorption d'énergie par traction à sec et à l'état humide.
Ici encore, l'additif 3/1/1 amidon/PVA/MF présente des avantages par rapport à l'additif amidon/MF. Les résultats sont résumés dans le Tableau XII.
TABLEAU XII
Additif
3/1 3/1 3/1/1
Propriétés PVA/MF Amidon/MF Àmidon/PVÀ/NF
de feuilles b faites à la mai Néan0,7% 2,0% 2,0% 2%
Indice d1éclate- ment (Mullen) 15 22 28 16 22
Résistance au déchirement (Flmendorff) 100 111 111 109 105
Résistance au pliage (transversalement, MIT) 7 10 26 12 15
Longueur de rupture à sec (m) 2600 3370 4090 2690 3440 TEÀ à sec (J/m2) 26 52 75 49 57
Module initial à sec (kg/cm2) 12700 16200 17600 17600 15500
Longueur de rupture à l'état humide (m) 16Q 180 540 160 230 TEÀ à l'état humide (J/m2) 3,5 5 18 5 6
Module initial à sec (kg/cm) 633 633 844 422 773 (a) Pâte au sulfite du nord des E.U.A. blanchie, indice
d'égouttage 500. Feuilles contenant 10% d'argile,
vieillies un mois.
Additif
3/1 3/1 3/1/1
Propriétés PVA/MF Amidon/MF Àmidon/PVÀ/NF
de feuilles b faites à la mai Néan0,7% 2,0% 2,0% 2%
Indice d1éclate- ment (Mullen) 15 22 28 16 22
Résistance au déchirement (Flmendorff) 100 111 111 109 105
Résistance au pliage (transversalement, MIT) 7 10 26 12 15
Longueur de rupture à sec (m) 2600 3370 4090 2690 3440 TEÀ à sec (J/m2) 26 52 75 49 57
Module initial à sec (kg/cm2) 12700 16200 17600 17600 15500
Longueur de rupture à l'état humide (m) 16Q 180 540 160 230 TEÀ à l'état humide (J/m2) 3,5 5 18 5 6
Module initial à sec (kg/cm) 633 633 844 422 773 (a) Pâte au sulfite du nord des E.U.A. blanchie, indice
d'égouttage 500. Feuilles contenant 10% d'argile,
vieillies un mois.
(b) Valeurs extraposées après des feuilles faites à la
main contenant 0% et 2% d'argile.
main contenant 0% et 2% d'argile.
EXEMPIM 14
Cet exemple illustre l'utilisation d'aldéhydes supérieurs pour modifier les produits d'interaction PVA/MF.
Cet exemple illustre l'utilisation d'aldéhydes supérieurs pour modifier les produits d'interaction PVA/MF.
Dans l'essai (C), un colloïde acide de résine mélamineformaldéhyde à "haute efficacité" est préparé comme dans l'exemple A. Dans les essais (D) et (E), à la place du formaldéhyde supplémentaire, on ajoute de l'acétaldéhyde durant la "maturation" du colloïde acide de résine MF. On ajoute ensuite ces additifs à la pâte et on forme des feuilles à la main. Dans le Tableau XIII, on indique l'adsorption des additifs sur la pâte et les propriétés des feuilles faites à la main résultantes. Il est évident que les résultats avec l'acétaldéhyde supplémentaire sont aussi bons, au moins en ce qui concerne les propriétés à sec, qu'avec le formaldéhyde supplémentaire.
TABLEAU XIII
Propriétés de feuilles faites à la main(c)
Adsorption sur Résistance à Longueur de
b la pâte l'éclatement rupture à sec Additif(b) (%) (a) Mullen (m) (A) Néant - 39 5800 (3) PVA 4,9 (C) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde)
(66%) (d) 96,8 48 6900 (D) 2/1 PVA/MF
(acétaldéhyde)
(66%) (d) 94,9 49 7200 (E) 2/1 PVA/MF
(acétaldéhyde)
(23%) (d) - 49 7800
Absorption Liaison longueur de
d'énergie par interne rupture à
traction à sec Scott l'état humide Àdditif (b) (J/m) (f) (m) (e) (A) Néant 100 88 220 (B) PVÀ (C) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde)
(66%) (d) 105 112 1800 (D) 2/1 PVA/MF
(acétaldéhyde)
(66%) (d) 124 121 1380 (E) 2/1 PVA/MF
(acétaldéhyde)
(23%) (d) 142 121 1520 (a) Déterminée comme décrit dans le renvoi (b) du Tableau
I.
Propriétés de feuilles faites à la main(c)
Adsorption sur Résistance à Longueur de
b la pâte l'éclatement rupture à sec Additif(b) (%) (a) Mullen (m) (A) Néant - 39 5800 (3) PVA 4,9 (C) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde)
(66%) (d) 96,8 48 6900 (D) 2/1 PVA/MF
(acétaldéhyde)
(66%) (d) 94,9 49 7200 (E) 2/1 PVA/MF
(acétaldéhyde)
(23%) (d) - 49 7800
Absorption Liaison longueur de
d'énergie par interne rupture à
traction à sec Scott l'état humide Àdditif (b) (J/m) (f) (m) (e) (A) Néant 100 88 220 (B) PVÀ (C) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde)
(66%) (d) 105 112 1800 (D) 2/1 PVA/MF
(acétaldéhyde)
(66%) (d) 124 121 1380 (E) 2/1 PVA/MF
(acétaldéhyde)
(23%) (d) 142 121 1520 (a) Déterminée comme décrit dans le renvoi (b) du Tableau
I.
(b) A une teneur en additif de 2% par rapport à la pâte
sèche.
sèche.
(c) Formées avec une pâte Kraft non blanchie, indice
d'égouttage 600 environ, pas de charge ni de colle
présente. Mesures effectuées en utilisant les métho
des des normes TÀPPI comme dans le Tableau XI.
d'égouttage 600 environ, pas de charge ni de colle
présente. Mesures effectuées en utilisant les métho
des des normes TÀPPI comme dans le Tableau XI.
(d) Te pourcentage indiqué est la concentration de
l'aldéhyde en poids, par rapport à la triméthylol
amine utilisée dans la préparation du collolde acide
de résine MF.
l'aldéhyde en poids, par rapport à la triméthylol
amine utilisée dans la préparation du collolde acide
de résine MF.
(e) Mesurée après exposition à H20/25 C/0,5 heure.
(f) En cm-kg x 107. On suit la méthode de la norme TÀPPI
nO 403.
nO 403.
Exemple 15
Cet exemple illustre l'utilité de produits d'interaction PVÀ/NF dans lesquels un dialdéhyde, le glutaraldéhyde, est ajouté durant la maturation du collolde acide de résine MF. 'les essais (B), (C) et (D) sont conduits selon le mode opératoire général de I1 exemple 14. 'les résultats sont résumés dans le Tableau XIV, comparant l1ad- dition de glutaraldéhyde à celle de formaldéhyde. La stabilité en solution du produit modifié par le glutaraldéhyde est considérablement inférieure à celle des produits modifiés par le formaldéhyde. Néanmoins, quand on les utilise peu de temps après la préparation, la rétention de la charge dans la pâte est étonnamment forte en utilisant le glutaraldéhyde.De plus, on obtient aussi de bonnes propriétés du papier, même quand la concentration des produits ajoutés à la pâte est plus faible que dans l'exemple 14. Une stabilité en solution améliorée (au moins cinq jours) est obtenue avec une plus petite quantité de glutaraldéhyde ajouté (13 en poids par rapport à la résine nif).
Cet exemple illustre l'utilité de produits d'interaction PVÀ/NF dans lesquels un dialdéhyde, le glutaraldéhyde, est ajouté durant la maturation du collolde acide de résine MF. 'les essais (B), (C) et (D) sont conduits selon le mode opératoire général de I1 exemple 14. 'les résultats sont résumés dans le Tableau XIV, comparant l1ad- dition de glutaraldéhyde à celle de formaldéhyde. La stabilité en solution du produit modifié par le glutaraldéhyde est considérablement inférieure à celle des produits modifiés par le formaldéhyde. Néanmoins, quand on les utilise peu de temps après la préparation, la rétention de la charge dans la pâte est étonnamment forte en utilisant le glutaraldéhyde.De plus, on obtient aussi de bonnes propriétés du papier, même quand la concentration des produits ajoutés à la pâte est plus faible que dans l'exemple 14. Une stabilité en solution améliorée (au moins cinq jours) est obtenue avec une plus petite quantité de glutaraldéhyde ajouté (13 en poids par rapport à la résine nif).
TABLEAU XIV
Stabilité de Rétention de Liaison interne la (a) la solution la charge Scott
Additif(a) (e) (c) (d) (A) Néant - 1,3 48 (B) 2/1 PVA/EF
(formaldéhyde)
(66%) (b) > 3 mo. 5,2 56 (C) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde)
(23%) (b) > 3 mo. 7,6 73 (D) 2/1 PVA/MF
(glutaraldéhyde)
(23%) (b) ~48 h 11,0 86
Longueur de Absorption d'énergie par rupture à traction à l'état humide
Additif(a) l'état humide (J/m) (d) (m) (d) (A) Néant 220 4 (B) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde)
(66%) (b) 840 17 (C) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde
(23%) (b) 900 18 (D) 2/1 PVA/MF
(glutaraldéhyde)
(23%) (b) 1000 26 (a) A une concentration de 0,7% de l'additif par rapport
à la pâte. Pas de colle ni d'alun présents. La pâte
est une pâte Kraft non blanchie comme celle utilisée
dans l'exemple 10.
Stabilité de Rétention de Liaison interne la (a) la solution la charge Scott
Additif(a) (e) (c) (d) (A) Néant - 1,3 48 (B) 2/1 PVA/EF
(formaldéhyde)
(66%) (b) > 3 mo. 5,2 56 (C) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde)
(23%) (b) > 3 mo. 7,6 73 (D) 2/1 PVA/MF
(glutaraldéhyde)
(23%) (b) ~48 h 11,0 86
Longueur de Absorption d'énergie par rupture à traction à l'état humide
Additif(a) l'état humide (J/m) (d) (m) (d) (A) Néant 220 4 (B) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde)
(66%) (b) 840 17 (C) 2/1 PVA/MF
(formaldéhyde
(23%) (b) 900 18 (D) 2/1 PVA/MF
(glutaraldéhyde)
(23%) (b) 1000 26 (a) A une concentration de 0,7% de l'additif par rapport
à la pâte. Pas de colle ni d'alun présents. La pâte
est une pâte Kraft non blanchie comme celle utilisée
dans l'exemple 10.
(b) Concentration de l'aldéhyde en poids, par rapport à la triméthylolmélamine.
(c) Résultats avec de l'argile comme charge à une petite
vitesse de cisaillement. L'argile est ajoutée à 20%
en poids par rapport à la pâte sèche.
vitesse de cisaillement. L'argile est ajoutée à 20%
en poids par rapport à la pâte sèche.
(d) En l'absence de charge. Résultats pour la liaison
interne Scott en cm-kg x 1000.
interne Scott en cm-kg x 1000.
(e) Se rapporte à la stabilité de solutions des additifs
comparées à une concentration de 2% de matières soli
des.
comparées à une concentration de 2% de matières soli
des.
Claims (61)
1. Produit d'interaction aqueux stable, alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde, comprenant un polymère alcool polyvinylique et un colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde cationique dans un rapport en poids de l'alcool polyvinylique au colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde, à sec, compris entre 1/1 environ et 5/1 environ, et assez d'eau pour donner une teneur en matières solides comprise entre environ 0,7% en poids et une valeur ne causant pas de gélification à un degré suffisant pour empêcher l'écoulement sous l'action de la pesanteur, mais ne dépassant pas 6% en poids.
2. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en matières solides du produit d'interaction alcool polyvinylique/colloSde acide de résine mélamine-formaldéhyde est compris entre environ 0,7 et environ 3,75% en poids.
3. Produit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le polymère alcool polyvinylique est hydrolysé à au moins environ 99 moles % en poids.
4. Produit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le polymère alcool polyvinylique a une viscosité inhérente comprise entre environ 0,3 et environ 1,4 dl/g, mesurée dans de l'eau à 300C à une concentration de 0,5 g/dl.
5. Produit selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polymère alcool polyvinylique a une viscosité inhérente comprise entre environ 0,5 et environ 1,1 dl/g.
6. Produit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le polymère alcool polyvinylique est un copolymère d'alcool vinylique et de jusqu'à environ 10 moles % d'un comonomère choisi parmi les a-oléfines ayant de 2 à 18 atomes de carbone, les esters de vinyle d'acides carboxyliques saturés dans lesquels la portion acide a jusqu'à 18 atomes de carbone, les acides mono- ou dicarboxyliques non saturés de 3 à 5 atomes de carbone et les esters de ces acides mono- ou dicarboxyliques non saturés dans lesquels la portion alcool a de 1 à 8 atomes de carbone, les amides N-substitués d'acides monocarboxyliques non saturés, 11 alcool allylique, des esters d'allyle d'acides carboxyliques saturés dans lesquels la portion acide a jusqu'à 18 atomes de carbone et des halogénures de vinyle.
7. Produit selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on prépare le colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde en ajoutant environ 8 à environ 100% en poids, par rapport au poids de triméthylolmélamine, d'aldéhyde ayant jusqu'à environ 10 atomes de carbone, à la triméthylolmélamine dissoute dans l'eau et en faisant vieillir cette solution en présence d'environ 0,6 à 0,2 mole d'acide chlorhydrique par mole de triméthylolmélamine.
8. Produit selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'aldéhyde est choisi parmi le formaldéhyde et ses homologues, des aldéhydes substitués et des polyaldéhydes.
9. Produit selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aldéhyde est choisi parmi le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le propionaldéhyde, le butyraldéhyde, le 2-éthyl hexyl aldéhyde, le phénylacétaldéhyde, le chloroacétaldéhyde, le 3-méthoxy propionaldéhyde, l'aldol, le crotonaldéhyde, le glutaraldéhyde, le glyoxal, l'adipaldéhyde et le téréphtalaldéhyde.
10. Produit selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aldéhyde est le formaldéhyde.
11. Produit selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aldéhyde est l'acétaldéhyde.
12. Produit selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aldéhyde est le glutaraldéhyde.
13. Produit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il a une teneur en matières solides comprise entre environ 2 et environ 3% en poids.
14. Produit selon la revendication 13, caractérisé en ce que le rapport en poids de l'alcool polyvinylique au colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde est com pris entre 2/1 environ et 3/1 environ.
15. Produit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient jusqu'à environ 6 parties en poids, par partie en poids d'alcool polyvinylique, d'amidon choisi parmi les amidons non modifiés, modifiés et dégradés et les dérivés d'amidon.
16. Produit selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il contient jusqu'à environ 3 parties en poids d'amidon par partie en poids d'alcool polyvinylique.
17. Procédé pour préparer un produit d'interaction aqueux stable alcool polyvinylique/résine mélamineformaldéhyde, caractérisé en ce que (a) on prépare un colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde cationique, (b) on mélange ce colloide acide de résine mélamineformaldéhyde avec de l'alcool polyvinylique pendant un temps suffisant pour obtenir le produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde à la température de mélange indiquée, en présence d'une quantité d'eau suffisante pour donner une teneur en matières solides comprise entre environ 0,7% en poids et une valeur qui ne causera pas une gélification à un état ne présentant pas d'écoulement sous l'action de la pesanteur, mais ne dépassant pas 6% en poids, le rapport en poids de l'alcool polyvinylique au colloïde acide de résine mélamineformaldéhyde, à sec, étant compris entre 1/1 environ et 5/1 environ.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la teneur en matières solides du produit d'interaction alcool polyvinylique/colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde est compris entre environ 0,7 et environ 3,75% en poids.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'on mélange le colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde et l'alcool polyvinylique au voisinage de la température ambiante pendant 24 heures environ.
20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'on mélange le colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde et l'alcool polyvinylique à une température comprise entre environ 30 et environ 900C pendant une période comprise entre environ 3 et environ 15 minutes.
21. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'on forme une bouillie de poudre ou de granules d'alcool polyvinylique dans le colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde et on chauffe la bouillie et on l'agite à une température comprise entre environ 80 et environ 950C pendant une période comprise entre environ 0,25 et environ 2 heures ou jusqu ce que l'alcool polyvinylique se dissolve.
22. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'on utilise assez d'eau pour obtenir une teneur en matières solides comprise entre environ 2 et environ 3% en poids.
23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que le rapport en poids de l'alcool polyvinylique au colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde, à sec, est compris entre environ 2/1 et environ 3/1.
24. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'on dissout l'alcool polyvinylique dans de l'eau en mélangeant et en chauffant de manière à obtenir une solution à environ 10% en poids, on ajoute cette solution d'alcool polyvinylique chaude à environ 0,6% en poids du colloSde acide de résine mélamine-formaldéhyde, ce colloSde acide de résine mélamine-formaldéhyde étant approximativement à la température ambiante, eton agite doucement le mélange résultant pendant 15 minutes environ.
25. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'on mélange le collolde acide de- résine méla- mine-formaldéhyde et l'alcool polyvinylique en présence de jusqu'à environ 6 parties en poids, par partie en poids d'alcool polyvinylique, d'amidon choisi parmi des amidons non modifiés, modifiés et dégradés et des dérivés d'amidon.
26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'amidon est présent à raison d'environ 3 parties en poids pour 1 partie en poids d'alcool polyvinyli que.
27. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18, 22, 23 et 26, caractérisé en ce que le polymère d'alcool polyvinylique est hydrolysé à au moins environ 99 moles % et a une viscosité inhérente comprise entre environ 0,5 et environ 1,1 dl/g, mesurée dans l'eau à 300C à une concentration de 0,5 dl/g.
28. Dans un procédé pour augmenter la résistance mécanique à l'état humide, la résistance mécanique à sec et pour améliorer d'autres propriétés d'un produit dérivé d'une matière cellulosique fibreuse, le perfectionnement caractérisé en ce qu'on traite cette matière cellulosique fibreuse avec le produit dtinteraction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde selon la revendication 1 à raison d'une quantité comprise entre environ 0,02 et environ 10%, par rapport au poids à sec de la matière cellulosique fibreuse.
29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que la teneur en matières solides du produit d'interaction alcool polyvinylique/colloSde acide de résine mélamine-formaldéhyde est comprise entre environ 0,7 et environ 3,75% en poids.
30. Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce que le polymère alcool polyvinylique est hydrolysé à au moins environ 99 moles %.
31. Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce que le polymère alcool polyvinylique a une viscosité inhérente comprise entre environ 0,5 et environ 1 ,1 dl/g mesurée dans 11 eau à 300C à une concentration de 0,5 g/dl.
32. Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce que le produit dtinteraction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde a une teneur en matières solides comprise entre environ 2 et environ 3% en poids.
33. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce que le rapport en poids de 11 alcool polyvinylique au colloide acide de résine mélamine-formaldéhyde, à sec, est compris entre 2/1 environ et 3/1 environ.
34. Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce que le produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde est présent à raison d'environ 0,05 à environ 3%, par rapport au poids à sec de la matière cellulosique fibreuse.
35. Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'on traite la matière cellulosique fibreuse avec le produit d'interaction alcool polyvinylique/col loTde acide de résine mélamine-formaldéhyde à un pH compris entre 4 environ et 8 environ.
36. Procédé selon la revendication 35, caractérisé en ce que le pH est compris entre 4 environ et 6,5 environ.
37. Dans un procédé pour améliorer la résistance mécanique à sec et d'autres propriétés d'un produit dérivé d'une matière cellulosique fibreuse, le perfectionnement caractérisé en ce qu'on traite la matière cellulosique fibreuse avec le produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde selon la revendication 15 à raison d'une quantité comprise entre environ 0,02 et environ 10% par rapport au poids à sec de la matière cellulosique fibreuse.
38. Dans un procédé pour améliorer la résistance mécanique à sec et d'autres propriétés d'un produit dérivé d'une matière cellulosique fibreuse, le perfectionnement caractérisé en ce qu'on traite cette matière cellulosique fibreuse avec le produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde selon la revendication 16 à raison d'une quantité comprise entre environ 0,02 et environ 10%, par rapport au poids à sec de la matière cellulosique fibreuse.
39. Dans un procédé pour la production d'un papier ayant une résistance mécanique améliorée et d'autres propriétés améliorées, procédé selon lequel (a) on forme une suspension aqueuse de fibres cellulosiques, (b) on ajoute un additif à cette suspension avant de la mettre sous la forme d'une feuille et (c) on met la suspension aqueuse de fibres cellulosiques contenant l'additif sous la forme d'une feuille, le perfectionnement caractérisé en ce qu'on utilise le produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde selon la revendication 1 comme additif à raison d'une quantité comprise entre environ 0,05 et environ 10%, par rapport au poids de la fibre cellulosique, tout en maintenant le pH de la suspension aqueuse de fibres cellulosiques dans l'intervalle de 4 environ à 8 environ.
40. Procédé selon la revendication 39, caractérisé en ce que la teneur en matières solides du produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamineformaldéhyde est comprise entre 0,7 environ et 3,75% environ en poids.
41. Procédé selon la revendication 40, caractérisé en ce que le polymère alcool polyvinylique est hydrolysé à au moins environ 99 moles % en poids et a une viscosité inhérente comprise entre environ 0,5 et environ 1,1 dl/g mesurée dans 11 eau à 300C à une concentration de 0,5 g/dl.
42. Procédé selon la revendication 40, caractérisé en ce que le produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde a une teneur en matières solides comprise entre environ 2 et environ 3% en poids.
43. Procédé selon la revendication 42, caractérisé en ce que le rapport en poids alcool polyvinylique/ colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde, à sec, est compris entre 2/1 environ et 3/1 environ.
44. Procédé selon la revendication 40, caractérisé en ce que le pH est compris entre 4 environ et 6,5 environ et on utilise 11 additif à raison d'une quantité comprise entre 0,05% environ et 3% environ, par rapport au poids à sec de la fibre cellulosique.
45. Dans un procédé pour la production de papier ayant une résistance mécanique améliorée et d'autres propriétés améliorées, selon lequel (a) on forme une suspension aqueuse de fibres cellulosiques, (b) on ajoute un additif à cette suspension avant de la mettre sous la forme d'une feuille et (c) on met la suspension aqueuse de fibres cellulosiques contenant l'additif sous la forme d'une feuille, le perfectionnement caractérisé en ce qu'on utilise le produit d'interaction alcool polyvinylique/ résine mélamine-formaldéhyde selon la revendication 15 comme additif à raison d'une quantité comprise entre environ 0,05 et environ 10%, par rapport au poids à sec de la fibre cellulosique, tout en maintenant le pH de la suspension aqueuse de fibres cellulosiques dans l'intervalle de 4 environ à 8 environ.
46. Dans un procédé pour la production de papier ayant une résistance mécanique améliorée et d'autres propriétés améliorées, selon lequel (a) on forme une suspension aqueuse de fibres cellulosiques, (b) on ajoute un additif à cette suspension avant de la mettre sous la forme dune feuille et (c) on met la suspension aqueuse de fibres cellulosiques contenant l'additif sous la forme d'une feuille, le perfectionnement caractérisé en ce qu'on utilise le produit d'interaction alcool polyvinylique/ résine mélamine-formaldéhyde selon la revendication 16 comme additif à raison d'une quantité comprise entre environ 0,05 et environ 10%, par rapport au poids à sec de la fibre cellulosique, tout en maintenant le pH de la suspension aqueuse de fibres cellulosiques dans l'intervalle de 4 environ à 8 environ.
47. Papier dlune résistance mécanique à l'état humide et d'une résistance mécanique à sec améliorées, caractérisé en ce qu'il est composé de fibre cellulosique traitée par le produit d'interaction alcool polyvinylique/ résine mélamine-formaldéhyde selon la revendication 1 à raison d'une quantité comprise entre environ 0,02 et environ 10%ors par rapport au poids à sec des fibres cellulosiques.
48. Papier selon la revendication 47, caractérisé en ce que la teneur en matières solides du produit dtin- teraction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde est comprise entre environ 0,7 et environ 3,75 en poids.
49. Papier selon la revendication 48, caractérisé en ce que le polymère alcool polyvinylique est hydrolysé à au moins environ 99 moles % et a une viscosité inhérente comprise entre environ 0,5 et environ 1,1 dl/g mesurée dans l'eau à 300C à une concentration de 0,5 g/dl.
50. Papier selon la revendication 49, caractérisé en ce que le produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamine-formaldéhyde a une teneur en matières solides comprise entre environ 2 et environ 3% en poids.
51. Papier selon la revendication 50, caractérisé en ce que le rapport en poids de l'alcool polyvinylique au colloïde acide de résine mélamine-formaldéhyde, à sec, est compris entre 2/1 environ et 3/1 environ.
52. Papier selon la revendication 51, caractérisé en ce qu'on traite les fibres cellulosiques avec le produit d'interaction alcool polyvinylique/résine mélamineformaldéhyde à raison d'une quantité comprise entre environ 0,05 et environ 3%, par rapport au poids à sec des fibres cellulosiques.
53. Papier selon la revendication 48, caractérisé en ceci'on traite les fibres cellulosiques avec leproduit d' interacion alcool polyvinylique/mélamine-formal- déhyde contenant jusqu'à environ 6 parties en poids, pour
I partie en poids d'alcool polyvinylique, d'amidon choisi parmi des amidons non modifiés, modifiés et dégradés et des dérivés d'amidon.
54. Papier selon la revendication 53, caractérisé en ce que le produit d'interaction alcool polyviny lique/mélamine-formal(léhyde contient jusqu'à environ 3 parties en poids d'amidon pour 1 partie en poids d'alcool polyvinylique.
55. Composition comprenant de l'alcool polyvinylique solide ayant une teneur maximale en matière soluble dans l'eau froide d'environ 8% en poids et des produits de condensation solubles dans 11 eau froide de mélamine avec 3 moles de formaldéhyde dans un rapport en poids alcool polyvinylique/produit de condensation méla mine-formaldéLyde compris entre 1/1 environ et c;/l environ.
56. Composition selon la revendication 55, caractérisée en ce que l'alcool polyvinylique a une teneur maximale en matière soluble dans l'eau froide d'environ 4,5% en poids.
57. Composition selon la revendication 56, caractérisée en ce que le rapport en poids de l'alcool polyvinylique au produit de condensation mélamine-formaldéhyde est compris entre 2/1 environ et 3/1 environ.
58. Composition selon la revendication 56, caractérisée en ce que l'alcool polyvinylique a une teneur maximale en matière soluble dans l'eau froide d'environ 2% en poids.
59. Composition selon la revendication 58, caractérisée en ce que le rapport en poids de l'alcool polyvinylique au produit de condensation mélamine-formaldéhyde est compris entre 2/1 environ et 3/1 environ.
60. Composition selon la revendication 56, caractérisée en ce qu'elle contient jusqu'à 6 parties en poids d'amidon résistant à l'eau froide pour 1 partie en poids d'alcool polyvinylique.
61. Composition selon la revendication 60, caractérisée en ce qu'elle contient jusqu'à environ 3 parties en poids d'amidon résistant à l'eau froide pour 1 partie en poids d'alcool polyvinylique.
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