FR2492426A1 - Procede de fabrication de papier fin et ce papier - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION DE PAPIER FIN AYANT UNE RESISTANCE SUFFISANTE POUR SUPPORTER UNE IMPRESSION EN HELIOGRAVURE OU EN OFFSET. CE PAPIER EST PRODUIT A PARTIR D'UNE COMPOSITION CONTENANT DES FIBRES DE CELLULOSE PF, CF, PR, UNE TENEUR ELEVEE, A SAVOIR 30 A 70, EN UNE CHARGE MINERALE CF, QUI EST DE PREFERENCE UN MELANGE DE TALC ET DE KAOLIN, UN AUXILIAIRE DE RETENTION DU TYPE POLYMERE CATIONIQUE P ET P ET, DANS UNE PROPORTION DE 3 A 70, UN LATEX IONIQUE L QUI PRECIPITE SUR LES FIBRES ET LES CHARGES JUSQU'A EPUISEMENT OU PRESQUE. DOMAINE D'APPLICATION: FABRICATION DE PAPIER FIN ET RESISTANT.

Description

L'invention concerne le papier fin convenant

à l'impression offset ou en héliogravure, et plus parti-

culièrement un papier fin à forte charge minérale, d'une force de 44,5 à 222,5 g/m2 et ayant une résistance suffisante pour pouvoir être imprimé en offset ou en héliogravure. Le papier fin normal renferme une certaine charge pouvant atteindre, au maximum, environ 30 % de charge

minérale. Etant donné que le papier convenant à l'impres-

sion offset et en héliogravure doit avoir une résistance suffisante pour supporter l'opération d'impression qui est effectuée à grande vitesse, cette résistance comprenant à la fois la résistance à la traction et la résistance dans la direction Z, il est apparu que l'utilisation de grandes quantités de charge. minérale ne convient pas. En fait, le papier fin normal convenant à une impression offset possède une très faible teneur en charge minérale et ce papier est normalement collé en surface après que la feuille continue de papier a séché. L'expression "papier fin" est utilisée dans son sens classique connu dans l'industrie et elle englobe les blocs-notes, le papier coquille, les macules, les papiers couchés d'impression, les papiers à texte et couvertures, le papier couché d'édition, le papier à livres, et le papier de coton; elle n'englobe

pas les produits papetiers dits "à haute résistance".

L'utilisation d'une charge interne lors de la fabrication du papier en général et du papier fin en particulier est pratiquée depuis de nombreuses années

et cette pratique utilise comme charges courantes des ma-

tériaux tels que le kaolin, le talc, le bioxyde de titane, le carbonate de calcium, le silicate d'aluminium hydraté,

la terre de diatomées et d'autres composés minéraux inso-

lubles. L'utilisation d'une charge vise deux objectifs: l'un est l'allongement des fibres constitutives du papier afin de réduire le coût, et l'autre est l'obtention de certaines caractéristiques optiques et physiques telles que la blancheur et l'opacité. Dans la fabrication du papier fin, des charges sont normalement ajoutées à raison de 4-20 % en poids du papier fini, les charges atteignant

rarement 30 % en Europe et 25 % aux Etats-Unis d'Amérique.

La fabrication du papier fin dépend en partie de la fixa-

tion de l'hydrogène et un problème qui apparaît lorsqu'on utilise plus de 20 % de charge dans la fabrication du papier fin est qu'une trop grande quantité de charge atté- nue la fixation d'hydrogène et entraîne une perte de la résistance de la feuille continue. Lorsqu'on utilise des méthodes d'application externe, telles que l'enduction d'un mélange pigment/adhésif à la presse encolleuse ou à

la coucheuse, la teneur totale de la charge peut étre aisé-

ment augmentée. Du papier fin contenant jusqu'à 30 % de charges au maximum est normalement obtenu par addition de 6,5-9 kg d'amidon cationique ou de 0,5-2,5 kg de gomme guar, comme agents internes normaux de renforcement, par tonne de composition sèche de fabrication. Des latex sont parfois utilisés dans la fabrication du papier, comme indiqué ci- après, mais non dans la fabrication du papier fin, car ils sont normalement collants et difficiles à

utiliser sur une machine de Fourdrinier pour la fabrica-

tion de papier fin à grande vitesse.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 3 184 373 décrit la production de papier contenant de la fibre

minérale en quantité supérieure aux quantités normales.

Cependant, les caractéristiques du papier obtenu ne sont pas mentionnées. Ce procédé utilise ce qui est appelé un mélange synergique d'auxiliaires de retenue de la charge, comprenant une matière mucilagineuse hydrosoluble telle que de la gomme guar, et une résine polyéthylène-imine hydrosoluble. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique

N0 2 943 013 porte sur un procédé analogue, mais il spéci-

fie que le papier obtenu est destiné à être utilisé pour

la fabrication de papiers contrecollés décoratifs, c'est-à-

dire n'exigeant pas la grande résistance nécessaire aux

papiers fins pour permettre leur impression en offset.

Il est bien connu, dans l'industrie du papier, que l'addition d'un latex anionique à la partie humide d'une machine à papier, combinée à une substance chimique

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à charge cationique telle que de l'alun, provoque une

précipitation du latex en présence de fibres constitu-

tives du papier et de charges, ce qui entraîne un accroisse-

ment de la résistance du papier. Ce procédé est normalement utilisé dans la fabrication de certains produits dits "à haute résistance" tels que des matériaux pour joints, du carton saturé, du feutre pour toitures, du feutre pour planchers, etc. Aucune technique analogue n'a été suggérée

jusqu'à présent pour la fabrication de papiers fins conte-

nant des quantités de charge minérale supérieures à la normale. Un certain nombre de brevets antérieurs décrivent l'idée générale selon laquelle un latex chargé peut être ajouté à la composition de fabrication du papier. Etantdonné la réaction électrochimique de base d'un système anionique de fabrication du papier, un latex cationique précipite

aisément et accroît la liaison des fibres et, par consé-

quent, la résistance du papier résultant. Ces brevets con-

cernent principalement les papiers dits "à haute résis-

tance" qui sont largement dépourvus de charges, ou, au

mieux, ne contiennent que de très faibles quantités de char-

ges ou de pigments. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 178 205 décrit l'utilisation d'un latex cationique, mais un pigment n'est pas essentiel. De même, le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 187 142 décrit l'utilisation d'un polymère anionique utilisé en co-addition avec un latex cationique, avec l'utilisation d'une quantité suffisante de latex pour rendre cationique l'ensemble du système de fabrication de papier; l'utilisation de charges

n'est mentionnée dans aucun exemple. Le brevet des Etats-

Unis d'Amérique No 4 189 345 décrit l'utilisation de latex

cationique à des niveaux extrêmement élevés.

Il a été proposé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 225 383, pour la fabrication de produit papetier relativement épais, de même que pour la fabrication de papiers feutres de toiture et de plancher, d'utiliser

l'association d'un polymère cationique et d'un latex anio-

nique, et d'importantes quantités de charge minérale.

2492426 y Cependant, de même que précédemment, le produit n'est pas conçu pour une impression par le procédé offset, et la résistance demandée est donc relativement faible. De plus, étant donné l'épaisseur importante des produits obtenus par une telle technique, une certaine solidité supplémentaire est conférée aux produits du fait même, simplement,

de sa masse.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 4 181 567 concerne la fabrication de papier à l'aide d'un agglomérat de polymère ionique et de quantités relativement grandes d'une charge. Il est indiqué que des polymères anioniques

ou cationiques peuvent être utilisés, et les charges men-

tionnées comprennent le carbonate de calcium, l'argile,

le talc, le bioxyde de titane et des mélanges de ces matières.

Dans l'exemple 1, un papier d'une force de 118,7 g/m2, conte-

nant 29 % de cendres, est produit, avec comme charge, du carbonate de calcium. Ce brevet décrit essentiellement la précipitation du pigment avec un auxiliaire de rétention

avant son addition au système de fabrication du papier.

Le brevet NO 4 181 567 précité mentionne la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne

DOS NO 25 16 097, vers le bas de la colonne 1, cette der-

nière demande correspondant au brevet britannique NO 1 505 641 qui décrit le prétraitement du carbonate de calcium avec un latex de styrène et de butadiène pour produire un pigment protégé pouvant ensuite être utilisé dans la fabrication du papier, de préférence à raison de % en poids, bien que le brevet indique que la diminution

de résistance est faible ou nulle jusqu'à 50 % en poids.

En particulier, le brevet britannique précité décrit le mélange d'un latex anionique avec une suspension aqueuse de la charge spéciale contenant une charge cationique, par

exemple par mélange avec de l'amidon chargé positivement.

Une à 20 parties de latex sont utilisées pour 100 parties de charge et la composition de charge est introduite dans la pile, le triturateur ou en tout autre point, avant l'arrivée de pâte. L'exemple III montre l'utilisation

de 400 parties de charge pour 700 parties de fibres de bois.

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Cependant, il convient de souligner que la technique

décrite dans le brevet britannique précité exige un équi-

pement supplémentaire et un traitement supplémentaire, car la charge est d'abord enrobée, puis seulement après ajoutée au système de fabrication du papier. En d'autres termes, la technique décrite dans le brevet britannique précité est trop complexe. De plus, l'enrobage n'assure pas une protection convenable permettantl'utilisation du carbonate de calcium dans un milieu acide sans moussage

indésirable.

L'invention a donc pour objet d'éliminer les

inconvénients de l'art antérieur, comme indiqué ci-dessus.

L'invention a également pour objet un papier fin, convenant à l'impression en offset et contenant une charge minérale en quantité supérieure à la normale. L'invention a pour autre objet la production de papier fin de bonne qualité d'une épaisseur de 0,04 à 0,4 mm, de préférence de 0,05

à 0,2 mm, et d'une force de 44 à 4600 g/m2, ayant une résis-

tance convenant à l'impression en offset et une teneur élevée en charge minérale, cette teneur étant comprise entre environ 30 % de charge pour du papier à 44,5 g/m2

et7Q % de charge pour du papier de 103,8-222,5 g/m2.

L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de papier fin d'impression de bonne qualité,

contenant de grandes quantités de charge minérale, ce pro-

cédé permettant une fabrication économique, peu coûteuse

et à un débit de production élevé.

L'invention a également pour objet un papier à

haute teneur en substances minérales, ayant une bonne qua-

lité et contenant un mélange de charges minérales dont

l'effet se manifeste par synergie.

L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est un schéma de fonctionnement

d'une installation, située en amont de la machine de fabri-

cation du papier et destinée à préparer une composition

de fabrication du papier conformément à l'invention.

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D'une façon générale et selon l'invention, du

papier fin, d'une épaisseur de 0,04 à 0,4 mm, et de pré-

férence de 0,05 à 0,2 min, et d'une force de 44-220.1;0-3 kg/M2 de préférence de 44-117.10-3 kg/M2, est produit, ce papier contenant 30 % à 70 % de charge minérale, bien qu'il soit

évident que l'invention puisse être utilisée pour la fabri-

cation d'autres types de papier et que la plage des taux de charge dépende de l'utilisation finale prévue pour le papier. Cependant, pour du papier fin convenant à une

impression en offset, une charge minérale de 30 % est nor-

malement utilisée avec du papier de 44,5 g/m2; une charge de 40 % est utilisée avec du papier de 59,3 g/m2; une charge de 50 % est utilisée avec du papier de 74,2 g/m2, une charge de 60 % est utilisée avec du papier de 89,0 g/m2 et une charge minérale de 70 % est utilisée avec du papier

de 103,8 à 222,5 g/m2, de préférence 103,8-118,7 g/m2.

Le papier fin est convenablement produit sur une machine à papier classique de Fourdrinier, à des vitesses accrues, avec une grande économie d'énergie, ce qui permet un accroissement de la production, bien qu'il soit évident que d'autres types d'équipement de production de papier puissent également être utilisés, par exemple des machines à forme ronde, à tables multiples, etc. En raison de la

résistance exceptionnelle du système de fabrication de pa-

pier selon l'invention par rapport à d'autres systèmes à papier fin à haute teneur en charge, la machine à papier fonctionne mieux et le papier fin produit peut être utilisé dans des procédés généraux d'impression et il se comporte

comme un papier coquille.

L'utilisation de grandes quantités de charge minérale réduit considérablement le coût de fabrication du papier fin. En premier lieu, on obtient une économie de 165 à 385 F par tonne de matières à partir desquelles le papier fin est produit. Ce nombre tend à augmenter, car les fibres sont beaucoup plus coûteuses que les matières constituant les charges et leur coût tend à augmenter plus rapidement. De plus, le papier à forte charge minérale est beaucoup plus facile à faire sécher que le papier normal 2492426:t et les équipements peuvent donc fonctionner à une plus grande vitesse, par exemple à une vitesse accrue de 10 à 25 %, ce qui réduit les coûts de production. En outre, la quantité de vapeur d'eau nécessaire au séchage du papier est réduite d'au moins 15 % et plus vraisemblable-

ment de jusqu'à 30 %.

Outre la charge minérale, le papier fin est normalement produit à partir de pâtes de bois de feuillu et de bois résineux préparées par divers procédés classiques de production de pâte, le papier comprenant également les

substances chimiques utilisées classiquement pour la fabri-

cation du papier telles que la résine de collage, l'alun

et les auxiliaires polymériques de rétention. Il est cepen-

dant évident que l'invention peut être également utilisée

pour la fabrication du papier synthétique. En ce qui con-

cerne les fibres de bois utilisées, toute pâte travaillée classique peut convenir. Il est cependant souhaitable que les fibres de bois de la composition comprennent 50 à 100 % de pâte kraft de feuillu, 0 à 50 % de pâte kraft de résineux, et, d'une manière plus souhaitable, 25 %

de pâte kraft de résineux et 75 % de pâte kraft de feuillu.

Il est avantageux d'utiliser, en poids, calculé sur la

base de la quantité totale de matières solides de la compo-

sition ou de la fourniture, 15 à 30 % de pâte kraft de

résineux et 15 à 50 % de pâte kraft de feuillu.

La suspension de production de papier selon l'in-

vention est de préférence acide, bien qu'il ne soit pas essentiel qu'une composition de fabrication du papier soit acide. De l'alun et de la colophane de collage sont préférés, mais non essentiels, l'expression "colophane de collage" désignant une colophane ou résine de collage, dispersée, une résine synthétique de collage et des dérivés de résine. D'autres procédés de collage interne peuvent également être utilisés. Des additifs de résistance à sec à base de polyacrylamide polymérique (tel que du type "Accostrength") peuvent également être utilisés dans ce système pour tendre à augmenter la résistance à sec et conférer une certaine résistance de la feuille continue

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à l'état humide sur la machine à papier.

Les compositions préférées contiennent toutes de l'alun et de la résine de collage, de préférence dans la proportion d'environ 3 parties d'alun pour une partie de résine de collage, bien qu'il soit évident que ces proportions puissent varier. Des quantités convenables comprennent 2,5-5 kg de résine de collage par tonne de composition sèche, et une quantité suffisante d'alun, généralement 5 à 10 kg, et de préférence 7,5 kg d'alun par

tonne de composition sèche pour donner un pH de 4,0-5,0.

Une caractéristique importante de la présente invention est l'utilisation d'un latex convenable. Le

latex peut être un latex de styrène-butadiène, un latex acry-

lique, un latex d'acétate de polyvinyle ou tout autre type de latex, mais la plupart des latex qui ont été utilisés pour la saturation de la partie humide ne conviennent pas nécessairement, car ils ne s'appliquent pas en totalité sur les fibres et les charges sous forme précipitée. Il est apparu que le latex le plus satisfaisant est un latex amphotère qui est cationique dans les conditions préférées d'utilisation, par exemple cationique dans des conditions

acides. Des latex cationiques peuvent également être uti-

lisés. On peut même utiliser un latex anionique, bien

qu'il soit apparu qu'un tel latex est moins satisfaisant.

Par rapport à un -latex anionique, un latex cationique

est plus facile à.utiliser, confère une plus grande résis-

tance et une meilleure rétention.

Le latex, de préférence cationique (positif) dans les conditions préférées d'utilisation, est d'une charge opposée et inférieure à celle du système anionique (négatif) de fabrication du papier et il précipite donc aisément

sur les fibres de papier et les particules de charge (ar-

gile) chargées négativement, de manière à former un noyau de flocon de papier qui reste cependant anionique, car la charge nette des fibres et de l'argile de charge est supérieure à celle du latex cationique. Ainsi qu'il est bien connu, la suspension normale de fabrication du papier porte une charge anionique, car cette dernière est la charge

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normale des fibres de cellulose. De plus, la plupart des

charges minérales, c'est-à-dire des argiles, sont égale-

ment fortement anioniques et ceci augmente la charge néga-

tive du système. Lorsque la charge utilisée n'est pas ioni-

que ou n'est que légèrement cationique, une précipitation

du latex se produit principalement sur les fibres de cellu-

lose, mais la formation de flocons a encore lieu, la charge étant entraînée dans le flocon et se fixant ainsi à la fibre.

Il est évident que pour réduire la charge anio-

nique, il est souhaitable d'ajouter au système un polymère cationique. En fait, conformément à la forme préférée de réalisation de l'invention, deux polymères cationiques, de l'alun (qui est également cationique), de la colophane et du latex sont ajoutés au système. Il est évident que

lorsqu'on utilise un latex anionique, la quantité de poly-

mère cationique utilisée peut être suffisante pour provo-

quer une précipitation du latex anionique.

Le flocon formé par le latex précipité peut être anionique ou cationique et il dépend de la quantité et de la densité de charge du latex utilisé, du pH du système de fabrication du papier et des matières autres que le latex utilisé, par exemple du type de fibres, du type de charge, de la densité de charge des matières anioniques utilisées, etc. Il en est ainsi car la quantité de latex utilisée est faible par rapport aux quantités employées pour la fabrication du carton ou du feutre saturé, la quantité de latex s'étendant généralement entre seulement 3 et 7 % de la composition sèche. Néanmoins, malgré la faible quantité de latex utilisé qui, en elle-même, constitue un avantage économique, les caractéristiques du flocon formé assurent une excellente rétention sur la toile métallique de la machine à papier. L'utilisation de ce système, contrairement à celui normal à saturation de la partie humide, donne une meilleure rétention de la charge et il est évident que, lorsque la rétention de la charge est faible, ladite charge se perd et est difficile 2492426 t à récupérer. De plus, la charge perdue tend à s'accumuler

dans la partie humide, ce qui pose des problèmes de compor-

tement du papier sur la machine de transformation. A des

niveaux d'addition de latex de 5 % en poids et avec l'addi-

tion d'un polymère cationique, le système permet d'attein- dre une rétention totale d'environ 87 % lors de la première passe. On peut utiliser comme charge minérale presque

toutes les matières qui ne sont pas hydrosolubles. La plu-

part des matières de charge entrant couramment dans la fabrication du papier peuvent être utilisées, par exemple

le kaolin, le talc, le bioxyde de titane, l'hydrate d'alu-

minium, la silice hydratée, le carbonate de calcium, etc.,

et ces charges sont donc considérées comme étant "compa-

tibles avec le système". Certaines charges s'avèrent cepen-

dant indésirables lorsqu'elles sont utilisées seules, ces charges comprenant la terre de diatomées. Une autre charge qui s'avère moins satisfaisante que les autres est l'argile calcinée poreuse telle que de l'argile hautement opaque et de l'argile "Ansilex". Par ailleurs, des charges s'étant révélées particulièrement souhaitables comprennent diverses formes de talc, y compris du talc vapeur "Mistron" qui est un talc à haute blancheur, et du talc "Yellowstone". Le carbonate de calcium est une matière compatible uniquement avec des milieux neutres ou basiques, et non avec des suspensions de fabrication du papier ayant un pH inférieur à 7,0, car le carbonate de calcium réagit à un pH acide

en produisant de l'anhydride carbonique qui pose des pro-

blèmes de moussage. Par conséquent, le carbonate de cal-

cium ne peut être utilisé dans le système acide normal de fabrication du papier o le pH est compris entre 4 et 5. Un mélange particulier de charges est apparu comme donnant des résultats supérieurs, c'est-à-dire un mélange dans lequel les deux composants agissent en synergie pour donner de meilleurs résultats, principalement une plus grande résistance aux teneurs en charge données. Ainsi, du talc, dont la charge est neutre, et du kaolin, qui 2492426;l 1 1 est fortement anionique, agissent ensemble, en mélange, avec synergie, pour donner un produit plus résistant, ce résultat étant expliqué par la théorie selon laquelle les particules de talc ont une affinité physique pour le latex et retiennent et absorbent donc ce dernier et agis- sent comme noyaux de floculation. Le talc ne rompt pas la liaison des fibres autant que le kaolin. Le mélange de kaolin et de talc peut avoir des proportions, en poids, de 95:5 à 5:95, bien que la plage préférée soit de 5-75 % de talc pour 95-25 % de kaolin. Calculée sur la base du total de solides dans la composition, la teneur préférée

en charge est de 10-30 % de talc et 10-30 % de kaolin.

L'argile, de préférence du kaolin, se présente

sous la forme de particules dont les dimensions sont com-

prises entre celles de particules très fines, par exemple

environ 0,5 micromètre, et celles de particules relative-

ment grosses, par exemple une dimension maximale d'environ Fm. Une argile hautement souhaitable est l'argile du type "Astraplate" (kaolin de Georgie) qui est un kaolin composé de minces plaques hexagonales, dont 8082 % ont moins de 2 gm et seulement 0,005 % sont retenus sur un tamis de 0,044 mm d'ouverture. Des kaolins spéciaux et convenables sont décrits dans les brevets des Etats-Unis

d'Amérique N0 2 904 267, N0 3 477 809 et N0 4 030 941.

Le talc est avantageusement broyé en particules de moins de 0,044 mm, bien que les dimensions de ces particules

soient sujettes à d'importantes variations.

La charge de talc et de kaolin, qui agit par synergie, peut être utilisée dans des papiers fins à forte teneur en charge, contenant jusqu'à 70 % de charge, en poids. Lorsqu'elle est utilisée avec le latex amphotère préféré, comme décrit ci-dessus, ou même avec le latex cationique préféré en second, on obtient une feuille ayant une excellente résistance. Même si l'on utilise un latex anionique à la place du latex cationique, la feuille obtenue présente encore une bonne résistance en raison

de l'action de la charge par synergie, bien que des pro-

blèmes techniques soient posés par l'utilisation du latex

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anionique, car il est plus difficile de contrôler la précipitation et de donner une résistance convenable aux flocons de papier dans une composition acide avec le latex anionique en raison de la compatibilité de sa charge avec les autres composants de la composition. Un autre problème posé par le latex anionique est que les charges sont normalement dispersées dans l'eau et que les agents

de dispersion normalement utilisés sont anioniques; lors-

que la charge doit être floculée avec le polymère cationi-

que, il faut utiliser un excédent de polymère, ce qui

pose des problèmes dans les systèmes normaux de fabrica-

tion du papier et dans la manipulation de la charge.

Sur le dessin annexé à titre d'exemple non limi-

tatif, dont la figure unique est un schéma simplifié d'une installation mettant en oeuvre le procédé selon l'invention,

on voit que de la pâte de feuillu PF, des cassés de fa-

brication CF, de la pâte de résineux PR et une charge CH sont introduits dans un doseur D (si plusieurs charges sont utilisées, elles peuvent être prémélangées) et la suspension est ensuite dirigée vers un entonnoir o du latex L et de la colophane, ou résine R sont ajoutés, le mélange pénétrant ensuite dans la caisse CM de la machine En variante, le latex et la résine peuvent être introduits directement dans la caisse de la machine. La suspension est dirigée par pompage de la caisse de la machine vers un cuvier CU et, en chemin, de l'alun A et un premier polymère cationique Pipar exemple du type "Dow XD-30440.01, sont ajoutés. La suspension provenant du cuvier est diluée avec de l'eau provenant du circuit d'eau blanche, puis elle est dirigée par pompage vers les épurateurs et les tamis classiques E et T. Enfin, la composition est pompée vers la caisse d'arrivée de pâte CAP de la machine à papier et, en chemin, un second polymère cationique P2, par

exemple du type "Betz 1260", qui sert également d'auxiliai-

re de rétention, est ajouté.

Comme montré sur la figure, il apparaît que le

polymère cationique est introduit en deux points différents.

Chacun de ces polymères est introduit dans la composition

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en quantité comprise entre 0,125 et 1,5 kg par tonne de composition sèche, et de préférence à raison d'environ 0,25 kg par tonne. Lorsque la composition sort de la caisse de la machine, par exemple avec une consistance solide d'environ 3 %, un premier polymère cationique lui est

ajouté, de préférence du type "Dow XD-30440.01". Ce poly-

mère cationique est un polymère de polyacrylamide de poids moléculaire élevé, d'un pH de 4,6, d'une densité de 1,1,

d'une teneur en solides de 8 % et d'une viscosité dyna-

mique de 15-20 Pa.s.

Après la sortie de la composition des épurateurs et des tamis et avant que cette composition atteigne la caisse d'arrivée de pâte de la machine à papier, par exemple dans la conduite d'entrée de la caisse d'arrivée de pâte, un second polymère cationique P2, de préférence du type "Betz 1260", est ajouté à la composition, normalement

à raison de 0,125 à 0,5 kg par tonne de composition sèche.

Le second polymère cationique agit conjointement avec les autres composants, comme indiqué précédemment, pour assurer une floculation maximale, et il sert également d'auxiliaire classique de rétention. Le polymère cationique du type

"Betz 1260" est un copolymère d'acrylamide à poids molécu-

laire extrêmement élevé et il est vendu sous la forme d'une poudre hydrosoluble blanche et s'écoulant librement, d'une masse volumiqued'environ 450 kg/m3. Il est évident que l'addition du premier polymère cationique peut s'effectuer

en tout point situé en amont de l'addition du second poly-

mère cationique, cette dernière addition devant avoir lieu en tout point situé en aval de la première addition et les points précis d'addition dépendant de la machine

à papier.

Comme indiqué précédemment, le choix d'un latex convenable est important pour le succès du procédé selon l'invention afin de permettre l'obtention d'une résistance maximale pour une charge minérale élevée donnée. Comme indiqué ci-dessus et comme montré sur la figure, le latex est de préférence introduit dans la caisse de la machine, avantageusement en quantités comprises entre 3 et 7 % 2492426 't de la composition sèche. Actuellement, on ne sait pas exactement pourquoi certains latex se comportent bien et d'autres non, mais on pense que des caractéristiques pouvant être importantes comprennent la dimension des particules, la charge électrique, la densité de charge et la température de transition vitreuse. Des résultats satisfaisants ont été obtenus avec les trois latex suivants, indiqués dans l'ordre de préférence: (1) Latex acrylique amphotère "Rhoplex P-57" (Rohm and Haas): ce latex acrylique est caractérisé par

le fait qu'il n'est pas ionique dans des conditions neu-

tres, mais qu'il devient cationique -dans des conditions acides; il est vendu sous la forme d'un liquide blanc

laiteux ayant une teneur en solide de 50 %, une masse volu-

mique de 1,05 kg/l, une densité de 1,06 et une viscosité "Brookfield LVF" à 250C (broche n0 2 à 60 tr/min) de

0,2 Pa.s.

(2) Latex cationique "Dow XD-30288.00" (Dow Chemical Co.): il s'agit d'un latex de styrène-butadiène

carboxylé.

(3) Latex anionique "Dow XD-30374.01" (Dow Chemical Co.): il s'agit d'un latex de styrène-butadiène carboxylé d'un pH de 8,0, d'une teneur en. solides de

-47 %, de dimensions de particules d'environ 160 nano-

mètres et d'une densité de 1,01; il est décrit dans le

brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 4 225 383.

On obtient également satisfaction avec un latex de styrène-butadiène réticulable à 60 % de styrène et % de butadiène et avec un latex de styrène-butadiène

à 90 % de styrène et 10 % de butadiène.

D'autres latex donnant satisfaction dans le procédé de l'invention peuvent être déterminés par des essais de routine, les critères principaux demandés à un tel latex étant qu'il précipite sur les fibres et la charge jusqu'à épuisement ou presque, qu'il assure une

bonne rétention et qu'il fournisse une résistance conve-

nable avec de fortes teneurs en charges pour permettre l'impression en offset ou en héliogravure lorsqu'il est

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utilisé à des niveaux ne dépassant pas environ 7 %. Ces essais de routine peuvent être effectués au moyen d'une composition de 3 à 7 % du latex essayé et d'un mélange, en parts égales, d'une charge d'argile et de pâte de bois sur une machine à feuille d'essai Noble and Wood ou toute autre machine de laboratoire équivalente de production de papier, avec recyclage de l'eau blanche au moyen d'un tamis normal de 0,15 mm, la feuille de papier étant pressée une fois dans une presse Noble and Wood à feutre ou dans une presse équivalente, puis séchée par contact. Un latex

ionique convenable est capable d'atteindre l'état d'épuise-

ment ou presque si, au cours de l'essai, la feuille de papier sort de la toile métallique sans laisser derrière elle de latex résiduel; il assure une bonne rétention si, au cours d'un tel essai, environ 75 % ou plus, et de préférence au moins 88 % de la charge et de la fibre sont retenus; et il confère une bonne résistance, si au cours d'un tel essai, la feuille de papier résultante présente une valeur

Mullen d'au moins 10 %, et de préférence d'au moins 16 %.

Dans toutes les combinaisons de composition décrites ci-dessus, le traitement sur la machine à papier au niveau de la presse encolleuse ou en aval dans le cas d'un traitement externe, par exemple un couchage ou un

collage, est souhaitable pour que l'on obtienne les meil-

leurs résultats, comme c'est également le cas dans la production de papier normal. La matière utilisée, par exemple dans la presse encolleuse, peut être choisie parmi celles normalement utilisées, comprenant de la colle d'amidon ou de l'alcool polyvinylique, de l'acétate de polyvinyle, du latex de styrène-butadiène, des latex acryliques, de l'argile, du bioxyde de titane, du carbonate

de calcium, du talc et d'autres matières communément uti-

lisées pour le couchage du papier, ainsi que toute combinaison de ces matières permettant d'obtenir la surface appropriée convenant à l'impression ou à toute autre utilisation finale. L'expression "colle d'amidon" désigne de l'amidon de pomme de terre non modifié, de l'amidon de tapioca, de l'amidon de mais, de l'amidon anionique 2492426'l et des dérivés de ces amidons. Une matière particulièrement convenable est l'amidon de mals éthylé, ayant une teneur en solides de 8-12 %, et un exemple d'une telle matière est le type "Penford Gum 280" (Penick and Ford) qui est un amidon de mals hydroxyéthylé, substitué à 2 % et d'une

fluidité de 80. Il peut être appliqué à raison de 15-

kg par tonne, et de préférence à raison de 30 à 75 g

par tonne.

Les exemples suivants ne sont donnés qu'à titre illustratif. Etant donné qu'une bonne résistance constitue la caractéristique la plus importante du papier résultant,

les valeurs de résistance sont données ci-après en pour-

centage Mullen, ces valeurs étant obtenues en divisant le rapport de 0, 454 kg/6,45.10-4 m par la force de

306 m2 de papier.

EXEMPLE 1

Deux séries de tirage de feuilles d'essai sont préparées sur une machine à feuille Noble and Wood. La charge comprend 50 % de kaolin et 50 % de talc. Les deux

compositions contiennent 5 % de latex et 0,195 kg de poly-

mère cationique par tonne. Le latex de la première charge est le latex anionique;'XD-30374.01" de la firme Dow

Chemical et celui de la seconde charge est le latex ampho-

tère "P-57" de la firme Rohm & Haas, le pH de la composi-

tion étant réglée à 4,5,ce qui rend le latex cationique.

* La rétention est bonne; la résistance est conve-

nable; et aucun résidu ne reste sur le tamis dans les

deux séries d'essai. Cependant, la charge du papier résul-

tant est plus concentrée dans le papier produit avec le latex cationique, ce qui indique des flocons plus gros

et plus stables.

EXEMPLE 2

A l'aide d'une machine de laboratoire à feuilles Noble and Wood, on prépare des échantillons avec une

composition de 55 % de kaolin, 45 % de pate de bois com-

prenant un mélange de 75 % de feuillu et 25 % de résineux, % de latex anionique "Dow XD-30374.01", 0,150 kg par tonne de polymère cationique "Dow XD-30440.01", 1,25 kg par tonne de résine de collage dispersée ("Neuphor 100")

et 5 kg par tonne d'alun.

La quantité de charge retenue est de 88 %, et la quantité d'argile présente dans la feuille de papier est de 48,9 %. La résistance du papier est de 10,9 % Mullen.

EXEMPLE 3

On répète l'exemple 2, sauf que le latex anioni-

que de l'exemple 2 est remplacé par un latex acrylique amphotère "Rhoplex P-57", le pH du système étant dans les

valeurs acides de sorte que le latex est en fait cationi-

que. Toutes les autres variables sont maintenues à des valeurs identiques à celles données dans l'exemple 2. La quantité de charge retenue est de 89,6 % et la quantité

d'argile présente dans le papier produit est de 49,3 %.

La résistance du papier est de 16,6 % blullen.

Une comparaison des exemples 2 et 3 montre la différence de pourcentage Mullen avec sensiblement la même

teneur en charge. Ces exemples montrent que le latex catio-

nique permet d'obtenir une feuille notablement plus résis-

tante que le latex anionique, la résistance étant expri-

mée en pourcentage Mullen.

EXEMPLE 4

Un essai sur machine à papier pilote est effectué sur une machine de Fourdrinier normale utilisée à des fins d'essai (la machine a une largeur et une vitesse

inférieures à celles d'une machine à papier fin normale).

La composition comprend 46 % de pâte de bois, 54 % d'ar-

gile de revêtement constitué de kaolin floculé acide, 0,25 kg/tonne de polymère cationique "Dow XD-30440.01", 6 kg/tonne d'alun, et 2,5 kg/tonne de résine de collage

dispersée "Neuphor 100"), en plus de 5 % de latex anioni-

que "Dow XD-30374.01". Le papier résultant, d'une force.

de 123 g/m2, est encollé à la presse et traité à environ

50-60 kg/tonne avec de l'amidon de mais éthylé.

La rétention de la première passe est de 73,9 % le papier résultant présente une teneur en charge de 44,7 % et une résistance de 21,7 % Mullen. Le rendement

total de rétention de cendre est de 66, 2%.

EXEMPLE 5

On répète l'exemple 4 pour produire du papier de 70 g/M2, alors qu'il était de 123 g/m2 dans l'exemple 4. Le rendement de rétention totale de cendre est de

61,3 %, avec une rétention à la première passe de 64,5 %.

Le papier résultant contient 41,4 % de la charge d'argile

et présente une résistance de 14,8 % Mullen.

EXEMPLE 6

On répète l'exemple 4 en utilisant la même compo-

sition, sauf que le latex anionique de styrène-butadiène est remplacé par le latex cationique de styrène-butadiène

carboxylé "Dow XD-30288.00", utilisé dans la même propor-

tion de 5 % sur la base du total des matières solides sèches de l'argile et des fibres de bois. Le rendement de rétention totale de cendre est de 68,2 % et la rétention à la première passe est de 81,4 %. La feuille de papier obtenue contient 47 % de charge et présente une résistance de 19 % Mullen. Si l'on compare l'exemple 6 aux exemples 4 et 5, on voit que le latex cationique confère une meilleure

rétention et est plus facile à utiliser que le latex anio-

nique. De plus, le papier obtenu dans l'exemple 6 est plus

résistant que celui obtenu dans l'exemple 5.

EXEMPLE 7

On répète l'exemple 6, sauf que le latex catio-

nique est remplacé par une même quantité de latex acryli-

que amphotère "Rhoplex P-57". Le rendement de rétention

totale de cendre est de 83,1 % et la rétention à la pre-

mière passe est de 81,6 %. La feuille de papier obtenue contient 49,2 % de charge et présente une résistance de

19,6 % Mullen.

Le procédé de l'exemple 7 est conduit avec un pH acide, de sorte qu'en fait le latex amphotère est cationique. Une comparaison de l'exemple 7 et de l'exemple 4 montre que la quantité de charge retenue dans l'exemple

7 est plus grande et que la résistance n'est que légère-

ment inférieure.-Si l'on compare avec l'exemple 5, on constate un accroissement de la rétention et de la 2492426 i 1 9 résistance. Les exemples 4-7 montrent des rétentions à la première passe et des rendements de cendre plus élevés, obtenus avec les latex cationiques et amphotères, ce qui indique que ces latex agissent mieux dans le procédé acide de fabrication du papier.

EXEMPLE 8

Au moyen de la machine pilote de Fourdrinier, on produit du papier à partir d'une composition comprenant % de pâte de bois, 50 % de kaolin pour couchage, 5 % de latex de styrène-butadiène carboxylé anionique "Dow XD-30374.01", 2,5 kg/tonne de "Neuphor 100" et 6 kg/tonne

d'alun. Le rendement en cendres est de 74,9 % et la réten-

tion à la première passe est de 74,5 %. Le papier n'est pas collé extérieurement. Le papier obtenu contient 42,8 %

de charge et il présente une résistance de 15,3 % Mullen.

EXEMPLE 9

On répète l'exemple 8, sauf que la quantité de pâte à papier entrant dans la composition est ramenée à 46 % et que la quantité de kaolin pour couchage est élevée à 54 %. De plus, le latex utilisé est le latex acrylique amphotère "Rhoplex P-57"l, qui est cationique dans les conditions d'utilisation. Le rendement en cendres est de 73,19 % et la rétention à la première passe est de 76,7 %. Le produit obtenu contient 46,6 % de charge et

il présente une résistance de 13,5 % Mullen.

EXEMPLE 10

On répète l'exemple 8, sauf que les quantités relatives de kaolin et de pâte de bois sont ajustées pour

donner 55 % d'argile et 45 % de pâte de bois. Le rende-

ment en cendres est de 66 % et la rétention à la première passe est de 66, 1 %. Le produit obtenu contient 44,7 % de

charge et présente une résistance de 9,8 % Mullen seu-

lement. Les exemples 8-10 montrent que, bien que le latex anionique se rapproche du latex cationique en ce

qui concerne le rendement lorsque la composition ne con-

tient pas plus d'environ 50 % de charge, le rendement que - l'on obtient avec un tel latex anionique chute considérablemi en particulier par rapport à la résistance du produit, lorsque la quantité de la charge dans la suspension atteint %.

EXEMPLE 11

A l'aide de la machine pilote à papier, on pro- duit du papier à partir d'une composition comprenant 46 %

de pâte de bois et 54 % de charge dont 50 % sont consti-

tués de talc et 50 % d'argile. La composition renferme également 5 % de latex de styrène-butadiène carboxylé

anionique "Dow XD-30374.01", 2,5 kg/tonne de résine "Neu-

phor 100", 6 kg/tonne d'alun et 0,25 kg/tonne de poly-

acrylamide cationique "Dow XD-30440.01". Le rendement en cendres est de 73,9 % et la rétention à la première passe

est de 79,5 %.

Le papier obtenu est traité à la presse encolleuse avec de l'amidon. Sa teneur en charge est de 50,9 %

et sa résistance est de 20,9 % Mullen.

EXEMPLE 12

On répète l'exemple 11, sauf que la charge uti-

lisée comprend 46 % de talc et 54 % d'argile. La force du papier produit est de 72,4 g/m2. Le rendement en cendres est de 76,8 % et la rétention à la première passe de

83,6 %. Le papier obtenu contient 46,9 % de charge et pré-

sente une résistance de 20 % Mullen.

EXEMPLE 13

On répète l'exemple 12, sauf que les 5 % de latex de styrène-butadiène anionique sont remplacés par % de latex amphotère acrylique "Rhoplex P57". Le rende- ment en cendres est de 78,2 % et la rétention à la première passe est de 87,9 %. Le produit contient 49,3 % de charge

et présente une résistance de 22,1 % Mullen.

Une comparaison des exemples 12 et 13 montre de nouveau la supériorité du latex amphotère acrylique, qui est cationique en cours d'utilisation, sur le latex

anionique, les autres variables restant constantes.

EXEMPLE 14

On répète l'exemple 13, sauf que la quantité de charge est portée à 54 % et que les quantités relatives de talc et d'argile sont modifiées pour donner 21,5 % de talc et 78,5 % d'argile. Le rendement en cendres est

de 72,6 % et la rétention à la première passe est de 87,8 %.

Le papier obtenu contient 50,9 % de charge et présente une résistance de 17,1 % Mullen. Une comparaison des exemples 14 et 13 montre que la résistance est réduite dans l'exemple 14, bien que

la rétention reste très élevée.

EXEMPLE 15

On répète l'exemple 12, sauf que la force du

papier produit est de 143,6 g/m2, c'est-à-dire égale sensi-

blement au double de la force du papier de l'exemple 12.

Le rendement en cendres est de 83,4 % et la rétention à la première passe est de 83,6 %. Le papier obtenu contient

49,8 % de charge et présente une force de 26,5 % Mullen.

Une comparaison des exemples 15 et 12 montre qu'un accroissement de la force, tous autres facteurs restant constants, entraîne une augmentation notable de la résistance du papier fin, à forte teneur en charge, constituée d'un mélange de talc et d'argile. Les exemples 11-15 montrent l'action par synergie de l'association de l'argile et du talc, ces exemples montrant également que le talc, à une teneur de 50%, produit une action par synergie en utilisant tous les latex satisfaisants, le talc étant cependant particulièrement efficace avec le latex amphotère, car il produit alors un papier composé

plus résistant.

EXEMPLE 16

Les feuilles de papier obtenues dans les exem-

ples 4, 7 et 14 sont imprimées sur une machine offset

"Mhiele 1000" grandeur nature, à quadrichromie, sans pro-

blèmes, avec des encres destinées au papier couché. Tous ces papiers ont une résistance suffisante pour supporter l'opération d'impression, la presse fonctionnant à

180 m/min.

EXEMPLE 17

Un essai comparatif est effectué pour déterminer les économies réalisées dans la production de papier fin selon l'invention. Quatre compositions de papier sont

préparées et du papier est produit à partir de ces compo-

sitions. La première composition, destinée à l'essai comparatif ou essai témoin, comprend 90 % de fibres de bois (75 % de feuillu et 25 % de résineux), 6 kg/tonne

d'alun, 2,5 kg/tonne de résine et 10 % de kaolin.

Des échantillons 1, 2 et 3, produits conformément à l'invention, comprennent des compositions analogues, sauf que chacun de ces échantillons contient 5 % de latex amphotère acrylique "Rhoplex P-57", ainsi que de plus grandes quantités de kaolin, à savoir 40 % d'argile pour l'échantillon 1, 50 % d'argile pour l'échantillon 2 et

% d'argile pour l'échantillon 3.

Les quatre échantillons sont séchés afin que 1s leur teneur en humidité soit ramenée à S % en bout de machine. Les résultats sont donnés dans le tableau I ci-dessous.

TABLEAU I

Evaluation de la siccité en laboratoire, sur la base de 5 % d'humidité en bout de machine Echan- Charge dans

tillon la composi-

tion Témoin 10 % % % % Taux de charge dans le papier

6,70 %

41,24 %

48,45 %

59,16 %

Taux de Poids (kg)de siccité vapeur d'eau à éliminer pour atteindre % d'humidité

29,34 %

37,39 %

38,45 %

,36 % Poids (kg)de vapeur d'eau économisée par rapport au ténoin Economie de coût 23 F F 29 F

Taux d'accroisse-

ment de production

31,1 %

34,3 %

39,5 %

N) Ni %O 1o N1 Ch Comme indiqué dans le tableau précédent, le papier témoin contenant 10 % d'argile et ne contenant pas de latex présente, après pressage, une siccité de 29,34 %

alors qu'un papier à 60 % d'argile et 5 % de latex, pro-

duit et pressé de manière identique,présente, après pres- sage, une siccité de 40,36 %. Par conséquent, le papier à forte teneur en charge demande un chauffage à la vapeur d'eau beaucoup moins important pour être ramené, par séchage, à une teneur en humidité de 5 % et il en résulte donc d'importantes économies d'énergie comme indiqué dans le tableau. De plus, étant donné que le séchage demandé est moindre, la vitesse de production est augmentée, comme indiqué.

EXEMPLE 18

Une série de comparaisons de feuilles d'essai est effectuée à l'aide de différents latex et de différentes teneurs en charges. Toutes les compositions sont les mêmes, hormis les différences indiquées dans les tableaux II et III, ces tableaux donnant également les résultats des

comparaisons.

TABLEAU II

Séries argile/talc Latex TE.DIN (sans latex)

% styrène-

% butadiène* réticulable

% styrène-

% butadiène** P-57 TEMOIN (sans latex)

% styrène-

% butadiène réticulable

% styrène-

% butadiène P-57 TIEmIN (sans latex) latex (i) latex (ii) P-57 TEMOI (sans latex) latex (i) latex (ii) P-57 Taux de charge visé,% Force du produit (gi/m2) 89,3

85,6

87,7

81,6

89,6

85,0

82,5

74,3

85,3

84,3

75,1

72,0

78,0

82,9

69,3

66,5

Epaisseur Epaisseur /poids 2,11

2,06

2,06

2,02

2,07

173 2,04

2,07

2,16

183 2,14

168 1,99

2,14

2,16

2,18

2,11

152 2,21

147 2,3

Résistance à 1'éclatement Mallen (kPa) Mullen 23,26

126 31,2

127,4 149,1 53,9 ,8 38,7 12,75

,1 25,0

88,9 107,8 29,4 71,4 74,9 16,1 32,9 49,7 22,8 ,7 7,3 18,0 ,8 22,1 4,37 14, 3 ,1 ,9 Résistance la déchirure Elmendorf (mN) Unités de Taux

liaison Scott de cen-

(J.103,) dres,%

113,9 16,5

181,7 146,4 219,6 67,8 191,2 117,9 184,4 54,2 ,2 108,5 154,6 43,4 136,9 , 4 123,4 Taux réel de charge,% 18,3

17,6 19,5 0,98

,3 16,0 24,5 17,0 17,8 27,2 ,5 28,3 0,94 tn 21,4 21,9 32,4 31,7 28,5 27,9 ,9 39,7 34,9 ,4 23,8 24,3 36,0 ,2 31,6 31,0 39,9 44,1 38,7 39,3 *latex (i) **latex (ii) Taux de rétention de charge% 0,92 0,85 0,89 0,91 0,79 0,81 0,90 0,88 0,79 0,78 0,80 0,88 0,77 0,79 ou tu "W ru Ob

TABLEAU III

Séries argile Latex TEMIN (sans latex) latex (i) latex (ii) P-57 Taux de charge visé,% Force du produit (g/m2) 89,3 92,9 91,5 87,7 Epaisseur (Pm) Epaisseur /poids 2,19 1,97 2,06 2,01 Résistance à l'éclatement Mullen (kPa) 74,2 ,7 ,9 % Mullen 17,61 32,1 ,9 31,6 Résistance à la déchirure Elmendorf (N) Unités de liaison Scott

(J.10-3 3)

84,1 ,8 109,8 189,8 Taux

de cen-

dres,% ,5 ,4 13,9 ,7 Taux Taux de réel de rétention charge,% de charge,%

17,5 0,88

17,4 0,87

,7 0,79

17,7 0,89

TEMOIN (sans latex) latex (i) latex (ii) P-57 TEMOIN (sans latex) latex (i) latex (ii) P-57 TEMIrN (sans latex) latex (i) latex (ii) P-57

87,1

90,8

86,8

82,2

83,8

84,9

83,2

74,6

71,8

84,4

75,2

66,3

2,13

178 1,95

178 2,06

2,01

2,09

168 1,97

2,11

2,14

2,23

1,90

157 2,09

2,19

42,7 86,8 86,1 ,65 91,7 57, 4 66,5 7,7 36,4 42,7 ,39 27,8 21,2 22,2 ,22 22,9 14,6 18,9 2,27 14,1 ,3 13,7 0;83 0,83 0,76 0,84 56,9 153,2 94,9 128, 8 47,5 146,4 78,6 126,1 39,3 136,9 73,2 108,5 0% w. 21,9 21,9 ,2 22,4 29, 9 29,3 ,0 26,1 32,3 36,9 ,7 ,3 24,8 24,8 22,8 ,3 33,8 33,1 28,8 29,5 36,5 41,7 34,7 34,2 0,85 0,83 0,72 0,74 0,73 0,83 0,69 0,68 r*3 NO N) 4- 0%3

EXEMPLE 19

Pour comparer le procédé décrit dans le brevet

britannique N 1 505 641 précité au procédé de l'inven-

tion, on procède à une série d'essais comparatifs. Confor-

mément à l'exemple du brevet précité, la composition comprend 50 parties de fibres de cellulose, 48 parties de charge et 5 % de latex sur la base de la quantité totale de fibres de cellulose et de charge. Dans les

essais effectués conformément au brevet britannique pré-

cité, la charge estdu carbonate de calcium qui est pré-

traité avec le latex. Dans les essais conformément à l'in-

vention, la charge est de l'argile ou un mélange en parts égales d'argile et de talc. Lorsqu'on utilise un latex

anionique, il s'agit du latex anionique de styrène-

butadiène carboxylé "Dow XD-30374.01". Lorsqu'on utilise

un latex cationique, il s'agit du latex "Rhoplex P-57".

Le papier est formé sur une machine à main-de laboratoire.

Les résultats sont donnés dans le tableau IV.

*TABLEAU IV

Taux réel Taux de ré-

Force de charge, % tention Charge Latex pH /m2) ( %) Mullen de charge, % Brevet 1 505 641 Anionique 7,5 63,5 39,1 8,2 81,5 Brevet 1 505 641 Anionique 5,5 65,0 31,1 10,2 64,8 Argile Anionique 4,6 78,9 41,5 12,5 86, 5 Argile + talc 1:1 Anionique 4,7 78,8 39,9 8,5 83,1 Argile Cationique 4, 8 77,9 41,0 13,3 85,4 Argile + talc 1:1 Cationique 4,6 76,6 40,9 14,0 85, 2 Il ressort du deuxième essai indiqué dans le tableau IV ci-dessus que le procédé décrit dans le brevet britannique ne convient pas à une utilisation à un pH acide, car le latex ne protège pas convenablement le carbonate de calcium qui, dans une certaine mesure, réagit avec l'acide et provoque un moussage; 8 % de la charge se perdent en réagissant avec l'alun et il apparaît que le carbonate de calcium tamponne le système à un pH de ,5. Dans les essais effectués avec un pH acide, le pH

visé est de 4,5, ce pH étant obtenu par l'addition d'alun.

La résistance des feuilles d'essai réalisées à l'aide du latex cationique amphotère dépasse la résis-

tance obtenue avec le procédé décrit dans le brevet bri-

tannique précité, au niveau de charge choisi. Le procédé du brevet britannique, avec un pH alcalin de 7,5, retient 39,1 % de la charge avec un taux Mullen de 8,2%. Le latex cationique amphotère, combiné à l'argile et au talc, retient

,9 % de la charge avec un taux Mullen de 14 % et ce résul-

tat est donc supérieur à celui obtenu avec le procédé

du brevet précité.

EXEMPLE 20

Une série de passes sont effectuées sur une ma-

chine à papier Fourdrinier grandeur nature. La composition d'alimentation de la machine comprend 50 % de fibres de bois, 25 % de kaolin (du type "Kaopaque 10") et 25 % de talc Yellowstone, la fibre comprenant 35-40 % de pâte kraft de feuillu et 10-15 % de pâte kraft de résineux,

sur la base de la teneur totale en solide de la composition.

Du latex amphotère "P-57" est introduit dans la caisse de la machine, à raison de 4,4 % sur la base du poids total de solides de la composition. De la résine de collage est

également introduite dans la caisse de la machine, à rai-

son de 3,8 kg/tonne. On ajoute de l'alun à raison de kg/tonne et du latex "Dow XD-30440.01" à raison de 1,6 kg/tonne, au côté d'aspiration de la pompe de caisse de la machine. Un polymère cationique "Betz 1260" est ajouté en amont de la caisse d'arrivée de pâte, à raisoru d'environ 0,2 kg/tonne. Après formation du papier, une colle du type "Penford Gum 280" à 10 % de solides est appliquée à la presse encolleuse, cette colle étant prise à raison de 55,5-58,5 kg/tonne. La vitesse de la machine

est de 180 m/min avec un débit de production de 4 à 4,5 t/h.

Le tableau V montre la moyenne des résultats

sur huit passes. Le tableau VI montre la moyenne des résul-

tats sur huit passes effectuées après collage. Le tableau VI montre la moyenne des résultats obtenus avec

les feuilles de base.

Les résultats sont en général excellents, avec

une très grande résistance aux teneurs en charge de 40 %.

Les niveaux de rétention à la première passe sont compris entre 60 et 80 %. Les feuilles sont aisément séchées, ce qui permet d'augmenter le débit de production. Plusieurs rouleaux sont imprimés avec succès, sans accumulation

notable sur les presses d'impression.

Les caractéristiques de traction des papiers

ainsi produits sont données dans le tableau VII.

Force (g/m2) Humidité (%) Epaisseur (I

TABLEAU V

Moyennes des résultats après collage Jeux 201-205 Jeux 206-208

112,6 113,8

3,6 3,1

Lm) 152 135 Lissé (unités Sheffield) FS (côté feutre) WS (côté toile) Densité Gurley (secondes/100 ml de passage d'air) 8,8 Mullen (kPa) 169,4 Blancheur GE 82,9 Opacité (%) 95,9 Cendre (%) 34,7 Liaison Scott (J.10-3) 173,5 Rigidité Taber 3,36 Rapport volume/poids 0,79 % Mullen 31,9 Charge (%) 38,5 ,0 158,9 82,9 96,1 36,7 ,8 3,40 0,69 29,6 ,5

TABLEAU VI

MOYENNES DES RESULTATS SUR FEUILLES

DE BASE

Force (g/m2) 111,6 Epaisseur (Um) 190 Rapport volume/poids 1,00 Lissé (unités Sheffield)

FS 340

WS 357

Densité Gurley (secondes/100 ml de passage d'air) 9 Mullen (kPa) 90,3 % Mullen 17,2 Blancheur GE 83,4 Opacité (%) 97,1 Cendre (%) 39,6 Charge (%) 43,9 Liaison Scott (J.103) 85,4 Rigidité Taber 3,16 NOTE: Echantillon prélevé avant la presse encolleuse à

la fin de l'essai.

TABLEAU VII Force Charge Epaisseur (g/mn2)..: (%) (%mn) 88,4 ,4 114,5 117,4 ,3 93,3

116,6 111,7 99,3 19,8 34,0 38,2 44,7 ,8 38,4 44,8 41,6 0,130 0,147 0,149 0,153 0,143 0,113 0,125 0,125 Effort max. (N) 142,3 132,4 121,5 ,2 111,9 91,3 112,0 123,9

Allonge-

ment max.

(mm) 1,58 l,33 1,22 1,26 1,12 1,18 1,27 1,31

16,0 0,137 151,3 1,07

CARACTERISTIQUES

Défor- Longueur

mation de ruptu-

(%) re (km) 2,24 1,89 1,73 1,79 1,59 1,64 1,81 1,86 1,270 0,835 0,730 0, 598 0,665 0,887 0,787 0,909

1,52 1,138

DE TRACTION

Résistance

à la ruptu-

re par traction (MPa) 43,82 36,05 32,69 27,44 31,29 32,34 ,91 39,69 44,17 Energie de traction (mJ) 146,4 118,4 ,7 92,5 ,4 74,4 97,1 ,8 108,5 Surface d'énergie de traction (J.m2) 0,71 0,57 0,48 0,45 0,41 0,36 0,47 0, 54 0,53 Jeu Offset "PenWeb" w tmi ni No r' ru 0h

EXEMPLE 21

A l'aide de la même machine que celle utilisée dans l'exemple 20, on effectue une série de passes pour produire des papiers dont les forces sont respectivement de 89,0 74,2; et 66,8 g/m2, ces papiers contenant 3242 % de charge. On suit sensiblement le même procédé que celui

décrit dans l'exemple 20, bien que les quantités relative-

ment grandes de résineux par rapport au feuillu soient utilisées dans la production des papiers de 74,2 et 89,0 g/m2. De même que précédemment, les résultats obtenus sont excellents, le papier séchant rapidement et présentant une excellente aptitude à l'impression. Les résultats

obtenus sont donnés dans les tableaux VIII à XI.

TABLEAU VIII

MOYENNES DES RESULTATS D'ESSAIS

Jeux n Jeux n Jeux n Jeu. n

534-544 545-547 548-551 552

Force (g/m2) 86,9 83,7 75,1 67,8

Humidité M%) 3,7 4,2 3,0 ----

Epaisseur (jm) 107 94 86 99 Lissé FS 130 125 115 105

WS 145 140 135 125

Densité Gurley 11 13 12 9 Mullen (kPa) 162,4 122,5 113,4 126 % Mullen 39, 6 31,0 32,1 39,4 Blancheur 82,6 83,2 83,3 82,3 Opacité (%) 93,0 93,6 91,5 89,5 Cendre (%) 28,6 35,7 36,0 33,6 Charge (%) 31,7 39,6 40,0 37,3 Liaison Scott

(J.10-3) 149,1 132,9 145,1 203,4

Rigidité Taber 1,82 1,50 1,09 0,75 Rapport volume/poids 0,72 0,66 0,66 0, 68 Force (g/rm2) Vitesse (m/min) Production (T/h) Pression de vapeur du sécheur: Partie principale (kPa) Post-sécheur (kPa) Jeu Jeu Jeu

543 544 545

86,1 88,0 85,5

240 247,5 247,5

4,43 4,67 4,54

94,5

TABLEAUIJ IX

CONDITICNS DANS LA PARTIE SECHE

Jeu Jeu Jeu Jeu Jeu

546 547 548 549 550

83,7 4,84

112 101,5

126 143,5

82,0 4,75 94,5 ,4 4,36 73,5 ,2 4,36 73,5 74,9 4,36 73,5 Jeu 74,9 4,36 73, 5 Jeu 67,8 3,92 Papier courant pour impression en offset 89,0 217,5 3,45 74,2 232,5 3,45 59,3 3,37 w Ln N tu ho %O N) r%) o0%

TABLEAU X

RESULTATS D'ESSAIS D'IMPRESSION I.G.T.

Applicateur à barreau: Encre n 7; tension de ressort A; Westvaco" pression de 50 daN Numéro du jeu Côté feutre (m/min) Côté toile (m/min) NOTE: 126 indique une absence

de prise.

Numéro du jeu

543

548

Feuillu (%) 38,1 39,6 28,6 29,0 22,9 26,8 27,5 27,0 24,0 32,7

TABLEAU XI

ANALYSE DES MATIERES

Résineux (%) ,5 13,2 12,8 18,5 22,8 17,8 17,6 18,7 22,2 ,4 Latex Amidon

(%) (%)

3,9 7,7

3,9 7,3

4,1 7,6

4,1 7,0

4,1 7,2

4,6 7,8

4,6 7,8

3,0 7,8

3,0 7,8

3,3 8,3

Humidité (%) 3,7 3,7 4,2 4,2 4,2 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit

sans sortir du cadre de l'invention.

et représenté Charge (%) 31,1 32,3 42,7 37,2 38,8 ,0 39,5 ,5 ,0 37,3

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication à grande vitesse de papier fin contenant une charge minérale, qui consiste à préparer une composition de papier comprenant des fibres de fabrication du papier, une charge minérale et un auxi- liaire de rétention, à former une feuille continue de papier humide à partir de ladite composition, à faire sécher cette feuille continue et à traiter la surface de la feuille séchée, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à préparer ledit papier fin d'une épaisseur de

0,04 à 0,4 mm et d'une-force de 44,5 à 222,5 g/m2, renfer-

mant au moins 30 % de charge minérale et jusqu'à 70 % de charge minérale, et ayant une résistance à la traction et

une résistance dans la direction Z suffisantes pour suppor-

ter une impression en héliogravure ou en offset, à grande vitesse, la composition de papier comprenant une quantité

de charge minérale suffisante pour qu'il reste, à l'inté-

rieur dans la feuille continue de papier formée, lesdits

-70 % de charge minérale, cette dernière étant compati-

ble avec le système, au moins un auxiliaire de rétention comprenant un polymère cationique, lesdites fibres de fabrication du papier et 3-7 % de latex ionique, sur la base de la composition sèche, le latex ionique étant choisi parmi des latex qui confèrent une bonne rétention

de la charge minérale sans réduction sensible de la résis-

tance, qui possèdent une charge électrique opposée et infé-

rieure à la somme des charges des autres ingrédients de la composition, et qui précipitent sur les fibres et les

charges jusqu'à épuisement ou presque.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille continue de papier humide est formée

sur une machine à papier de Fourdrinier.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition comprend également de la résine de collage et de l'alun, la composition pouvant notamment comprendre environ 2,5-5 kg de résine de collage par tonne de composition sèche et suffisamment d'alun pour donner

un pH de 4,0-5,0.

4. Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les fibres de fabrication du papier sont des fibres de cellulose et comprennent 50-100 % de pâte kraft de feuillu et 0-50 % de pâte kraft de résineux, lesdites fibres de cellulose pouvant comprendre notamment environ 25 % de pâte kraft de résineux et 75 % de pâte

kraft de feuillu.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le pH de la composition est acide.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le latex ionique est choisi parmi un latex de styrène-butadiène, un latex acrylique et un latex d'acétate

de polyvinyle.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le latex ionique est amphotère à un pH de 7,0

et est cationique dans des conditions acides.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'auxiliaire de rétention comprend deux polymères cationiques ajoutés chacun à la composition à des stades

différents de la préparation de ladite composi-

tion.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge minérale est choisie dans le groupe comprenant du kaolin, du talc, du bioxyde de titane, de l'hydrate d'aluminium, de la silice hydratée et des mélanges de ces matières, la charge étant de préférence un kaolin de la dimension des particules est comprise entre 0,5 et 15 pi

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé enfce que la composition a un pH alcalin et en ce que

la charge minérale est du carbonate de calcium.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge comprend un mélange de talc et de kaolin, ledit mélange de kaolin et de talc étant dans le rapport de 95:5 à 5:95 parties en poids, ledit mélange pouvant notanmment comrerndre 5-75 é- de talc et 95-25 "

de kaolin.

12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préparation de la composition de papier consiste à mélanger de la pâte de feuillu, des cassés de fabrication, de la pâte de résineux et une charge, à introduire la suspension résultante dans un entonnoir o du latex et de la résine sont ajoutés, à faire passer le mélange résultant dans une caisse de machine, à ajouter de l'alun et un premier polymère cationique, à ajouter de

l'eau de dilution et à ajouter un second polymère catio-

nique, chacun desdits polymères cationiques pouvant notam-

ment être ajouté en quantité comprise entre environ 0,125

et 1,5 kg/tonne de composition sèche.

13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à coller la surface de la feuille continue séchée par l'application, sur la feuille séchée, d'une colle à base d'amidon à raison de 15-100 kg

de colle par tonne de papier.

14. Papier fin de 0,05-0,33 mm d'épaisseur, selon le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient environ 40 % de charge minérale pour une force d'environ 59 g/m2, environ 50 % de charge minérale pour une force d'environ 74 g/m2, environ 60 % de charge minérale pour une force d'environ 89 g/m2 ou environ 70 %

de charge minérale pour une force de 105-225 g/m2 environ.

15. Papier fin de 0,075-0,25 mm d'épaisseur,

caractérisé en ce qu'il présente une résistance à la-

traction et une résistance dans la direction Z suffisantes pour supporter une impression à grande vitesse en offset ou en héliogravure, ce papier ayant une force de 45-225 g/mI contenant 30-70 % de charge minérale et étant produit

conformément au procédé de la revendication 1.

16. Papier fin de 0,075-0,25 mm d'épaisseur, ayant une résistance à la traction et une résistance dans la direction Z suffisantes pour supporter une impression à grande vitesse en offset ou en héliogravure, ce papier ayant une force de 45-225 g/m2, contenant 30-70 % de charge minérale et étant produit conformément au procédé de la

revendication 11.

17. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collage de la surface de la feuille continue

séchée consiste à enduire la feuille continue séchée d'ami-

don, d'alcool polyvinylique, de latex de styrène-butadiène, de latex d'acétate de polyvinyle, d'argile, de bioxyde de titane, de carbonate de calcium, de talc et d'autres matières communément utilisées pour le couchage du papier et de toute combinaison de ces matières nécessaires pour l'obtention d'une surface convenant à l'impression ou à

toute autre utilisation finale.

18. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du papier est comprise entre 0,05

et 0,20 mm.

19. Procédé selon-la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de fabrication du papier sont des fibres de cellulose comprenant des fibres de feuillu et de résineux, blanchies et non blanchies, broyées par divers procédés de broyage, à savoir les procédés de production de pâte mécanique, de pâte au bisulfite et de pâte kraft comprenant les procédés thermomécaniques, semi-chimiques

et à la soude.

20. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de fabrication du papier contiennent

1-100 % de fibres synthétiques.