FR2715411A1 - Matériau compact résistant à l'eau et repulpable, à base de matériaux cellulosiques broyés, et son procédé de fabrication. - Google Patents
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Abstract
Matériau compact résistant à l'eau, à base de matériaux cellulosiques broyés, caractérisé par le fait qu'il est totalement repulpable, c'est-à-dire entièrement recyclable en papeterie, et qu'il comprend une quantité efficace d'un liant organique et d'un agent de résistance à l'eau.
Description
i
MATERIAU COMPACT RESISTANT A L'EAU ET REPULPABLE,
A BASE DE MATERIAUX CELLULOSIQUES BROYES, ET SON PROCEDE
DE FABRICATION.
L'invention a pour objet un matériau compact "repulpable" et résistant à l'eau, obtenu à partir de
matériaux cellulosiques broyés.
Elle vise également un procédé de préparation de ce matériau. Par l'expression "matériau compact" on entend, au sens de la présente invention, un matériau présentant une cohésion et une résistance mécanique suffisantes pour pouvoir être utilisé par exemple dans l'industrie de l'ameublement, dans l'industrie de la construction (par exemple pour la fabrication de panneaux ou de cloisons), dans l'industrie horticole (par exemple pour la fabrication de plateaux pour plantes en pots) ou dans l'industrie de l'emballage (par exemple pour la fabrication de palettes, d'éléments de support, de cales, d'éléments
d'espacement...).
Par l'expression "repulpable", on entend, toujours au sens de la présente invention,la propriété qu'a le matériau de pouvoir être utilisé directement, après un broyage éventuel, comme matière première dans la fabrication du papier, sans nécessiter aucune opération de triage ou de séparation physique, mécanique, ou physico-chimique, et sans générer d'autres déchets que les déchets normalement produits lors de la fabrication du papier. Un tel matériau repulpable peut donc être introduit directement au niveau du pulper de la machine à papier, sans opération de tri préalable. On sait que de nombreuses activités sont consommatrices de bois ou de matériaux dérivés du bois. Il en est ainsi notamment de la fabrication et de l'utilisation de panneaux de bois ou de panneaux de particules de bois, de palettes, de plateaux de présentation en bois, de planches, de cales, etc... Un problème majeur, et qui va d'ailleurs grandissant, réside dans la difficulté de valorisation des déchets de bois générés par ces activités. Ainsi, si l'on prend pour exemple les palettes de bois, couramment utilisées dans l'industrie et dans la distribution, il apparaît qu'il est de plus en plus délicat de les récupérer et de les valoriser après utilisation. Leur récupération est en effet difficile, du fait notamment de leur rapport volume/poids élevé et du fait de la nécessité de retirer les clous ayant servi à leur fabrication. De plus, le bois ainsi récupéré peut difficilement être utilisé à autre chose qu'à
la destruction par le feu.
Il existe également un problème majeur d'élimination, et a fortiori de valorisation, des déchets de papier et de carton. Ainsi, en Allemagne, l'incinération des vieux papiers a été interdite. Elle est en effet polluante et occasionne des encrassements des chaudières utilisées
pour leur combustion.
Afin d'essayer de réduire la consommation de cette ressource éminemment écologique que constitue le bois, et afin d'essayer de valoriser les grandes quantités de déchets de papier et de carton générées par les diverses activités industrielles ou commerciales précitées, il a déjà été proposé de fabriquer, à partir de vieux papiers ou cartons, des matériaux isolants et des matériaux de construction
analogues au bois.
Mais les matériaux ainsi fabriqués ne sont pas satisfaisants. D'une part en effet, ils ne présentent pas toujours la résistance à l'eau qui est nécessaire pour certaines utilisations. Et d'autre part et surtout, ils ne peuvent être recyclés directement dans le circuit de fabrication d'une machine à papier. Même en effectuant des opérations de tri préalables, leur recyclage peut ainsi occasionner de graves difficultés dans la fabrication du papier ou dans l'utilisation subséquente du papier (problèmes d'imprimabilité, ou problèmes de collage de la cannelure dans le cas de la fabrication du carton ondulé, par exemple). Des pertes énormes de production de papier sont ainsi encourues en cas de pollution du circuit par lesdits matériaux. Divers traitements (écrémage, traitements thermiques) permettent de minimiser ces risques, mais ils
sont très coûteux et pas nécessairement tout-à-fait fiables.
La Société Demanderesse, après avoir pris conscience de ces difficultés, a eu le mérite de redéfinir complètement le problème technique et d'établir qu'une solution réellement satisfaisante ne pouvait être trouvée qu'a la condition de fabriquer, à l'aide de matériaux cellulosiques tels que les déchets de vieux papiers et de vieux cartons, des matériaux compacts qui, tout en étant résistants à l'eau, offraient une propriété particulière, à savoir une
"repulpabilité" totale et entière.
Outre cette redéfinition complète du problème technique, l'invention consiste à sélectionner, pour la fabrication des matériaux compacts selon l'invention, des produits qui se révèlent compatibles avec cette propriété de repulpabilité totale. En particulier, conformément à l'invention, on sélectionne des agents liants d'une part, et des agents capables de conférer une certaine résistance à l'eau d'autre part, qui soient parfaitement compatibles avec
ladite propriété de repulpabilité.
La présence d'agents liants est nécessaire afin de permettre l'obtention de matériaux compacts présentant une solidité et une cohésion suffisantes, en particulier des
résistances à la compression et à la flexion élevées.
La présence d'agents capables de conférer une certaine résistance à l'eau est quant à elle souhaitable car les matériaux compacts visés par l'invention peuvent être utilisés dans des atmosphères très humides, ou être mis en
contact avec des sols humides.
Divers types de liants, éventuellement associés à des agents capables de conférer une certaine résistance à l'eau, ont déjà été utilisés ou proposés dans l'art antérieur pour la fabrication de matériaux compacts du genre
de ceux visés par la présente invention.
Ainsi, des liants tels que les alcools polyvinyliques et leurs dérivés, les celluloses et leurs dérivés, les lignosulfonates, les amidons et leurs dérivés, les silicates alcalins, les argiles, les goudrons, les brais
et les bitumes ont déjà été proposés.
Il a plus particulièrement été proposé d'avoir recours, en tant qu'agent liant, à de l'amidon qui, employé seul ou en mélange avec d'autres liants, comme l'enseignent par exemple les brevets EP 4 135 330, DE 4 141 864 et
DE 3 627 255, présente de nombreux avantages.
Toutefois, et cela constitue un inconvénient majeur, voire rédhibitoire dans la plupart des applications, les matériaux liés ainsi avec de l'amidon, tout comme d'ailleurs ceux liés avec de la bentonite, présentent une sensibilité extrêmement marquée à l'eau, rendant impossible leur stockage à l'air libre et même leur stockage dans une
atmosphère humide.
Il a donc été proposé, pour essayer de remédier à cet inconvénient essentiel, d'associer l'amidon avec du brai, de l'asphalte ou du bitume, ou encore d'insolubiliser
l'amidon avec des résines du type urée-formol, phénol-
formol, mélamine-formol, cétone-formol ou leurs mélanges, ou encore d'associer à l'amidon des matières plastiques ou des
résines thermofusibles.
Aucune de ces solutions ne s'avère cependant satisfaisante car aucune ne permet d'obtenir, dans des conditions économiquement et écologiquement acceptables, des matériaux compacts à base de matériau cellulosique finement broyé présentant simultanément des caractéristiques mécaniques élevées, une tenue à l'eau suffisante, et surtout
une repulpabilité totale.
En effet, toutes les solutions proposées jusqu'à présent ont fait appel à des liants et/ou à des adjuvants qui rendent les matériaux compacts obtenus non repulpables et ceux-ci ne peuvent donc être recyclés facilement, sans opération de tri préalable, et sans créer aucun problème pour la fabrication ou l'utilisation ultérieures de papier
et/ou de carton.
De par la reformulation adéquate du problème technique et grâce à la sélection de certains agents liants et de certains agents de résistance à l'eau, la Société Demanderesse a donc eu le mérite de remédier aux inconvénients de l'art antérieur et d'offrir une solution tout-à-fait avantageuse aux problèmes soulevés par la consommation de bois ou de dérivés de bois et par la récupération et la valorisation de déchets de bois, de papier ou de carton, en permettant la fabrication de matériaux compacts, résistants à l'eau et repulpables, à
base de matériaux cellulosiques.
Conformément à l'invention, les matériaux en question sont caractérisés par le fait qu'ils comprennent: - d'une part une quantité efficace d'un liant organique choisi dans le groupe comprenant les amidons, les
dérivés d'amidon, les farines, les protéines, les sous-
produits d'amidonnerie et de féculerie, les celluloses et leurs dérivés, les hémicelluloses et leurs dérivés, ainsi que les mélanges de ces produits et, - d'autre part une quantité efficace d'un agent de résistance à l'eau choisi parmi les agents hydrofugeants
organosiliciques et les copolymères acryliques fluorés.
On désigne par quantité efficace la quantité
suffisante pour obtenir l'effet recherché.
Selon un mode de réalisation avantageux du matériau compact conforme à l'invention, le liant organique est choisi parmi les amidons, les dérivés d'amidon, et/ou les
sous-produits d'amidonnerie ou de féculerie.
Lorsque le liant organique entrant dans la constitution du matériau compact conforme à l'invention est un amidon ou un dérivé d'amidon, on désigne par ces termes: - en ce qui concerne l'amidon, les amidons de toute origine, naturels ou hybrides, provenant par exemple de la pomme de terre, du manioc, du maïs, du maïs cireux, du maïs à haute teneur en amylose, du blé et des coupes qui peuvent en être faites, de l'orge et de sorgho, - en ce qui concerne le dérivé d'amidon, les amidons
modifiés par voie physique et/ou chimique.
De façon avantageuse, le liant organique est choisi parmi les amidons natifs, éventuellement rendus solubles dans l'eau froide à l'aide d'un traitement physique de
cuisson-extrusion et/ou de gélatinisation sur un tambour.
Lorsque le liant organique entrant dans la constitution du matériau compact conforme à l'invention est choisi parmi les sous- produits d'amidonnerie et de féculerie, on utilise préférentiellement une eau résiduaire déprotéinée issue d'une protéinerie de féculerie, en particulier de féculerie de pomme de terre. Les eaux résiduaires déprotéinées en question peuvent être obtenues de diverses manières, et en particulier résulter du traitement des effluents de féculerie de pomme de terre connus de l'homme de l'art sous les termes "d'eaux de végétation" ou "d'eaux rouges", dont le principe général
d'obtention est décrit dans le brevet français FR 2 256 727.
Selon un autre mode de réalisation avantageux du matériau compact conforme à l'invention, l'agent de résistance à l'eau est choisi parmi les agents hydrofugeants organosiliciques dont l'unité structurale répond à la formule:
R
I
- Si -- 0-
I R1 dans laquelle R et R1, qui peuvent être identiques ou différents l'un de l'autre sont de l'hydrogène ou des radicaux organiques choisis dans le groupe comprenant les radicaux méthyle, alcoyle, fluoroalcoyle, phényle éventuellement substitué, vinyle ou leurs dérivés chlorés, alcoxy, alcoylamino, ledit composé étant avantageusement choisi dans le groupe comprenant les huiles silicones non réactives, les résines silicones, les huiles silicones réactives notamment hydroxylées, alcoylées, arylées, hydroalcoylées, hydroarylées ainsi que les mélanges de ces produits et les émulsions qui peuvent être préparées à
partir de ces produits.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du matériau compact conforme à l'invention, l'agent hydrofugeant organosilicique est choisi dans le groupe des siliconates de formule générale:
FR21
I si O0 oxin dans laquelle - R2 est un groupement alcoyle (Ci-Ci0), alkényle (C1-C10) ou aryle (C6-Clo)
- X est un atome de métal alcalin ou alcalino-
terreux et - 1 < n < 10
le siliconate de potassium étant particulièrement préféré.
Selon un autre mode de réalisation du matériau compact conforme à l'invention, l'agent de résistance à l'eau est choisi parmi les copolymères fluorés tels que décrits dans le brevet européen 0 034 527. Ces copolymères, éventuellement salifiés ou quaternisés, comprennent en poids: a) 35 à 98 %, de préférence 69 à 93 %, d'un ou plusieurs monomères polyfluorés de formule générale: O C il l Rf -B-Q C R =CH R (I) dans laquelle Rf représente un radical perfluoro-alkyle à chaine droite ou ramifiée, contenant 2 à 20 atomes de carbone, de préférence 4 à 16 atomes de carbone, Q représente un atome d'oxygène ou de soufre, B représente un enchaînement bivalent lié à Q par un carbone et pouvant comporter un ou plusieurs atomes d'oxygène, de soufre et/ou d'azote, l'un des symboles R représente un atome d'hydrogène et l'autre un atome d'hydrogène ou un radical alkyle contenant 1 à 4 atomes de carbone; b) 1 à 15 %, de préférence 5 à 11% et surtout 7 à %, d'un ou plusieurs monomères de formule générale:
N B' 0 -C -C -- CH 2 (II)
R/ R'
dans laquelle B' représente un radical alkylène linéaire ou ramifié, contenant 1 à 4 atomes de carbone, R' représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle contenant 1 à 4 atomes de carbone, R1 représente un radical alkyle contenant 1 à 18 atomes de carbone, hydroxyéthyle ou benzyle, R2 représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle contenant 1 à 18 atomes de carbone, hydroxyéthyle ou benzyle ou R1 et R2 ensemble avec l'atome d'azote forment un radical morpholino, pipéridino ou pyrrolidinyle-1; c) 1 à 50 %, de préférence 2 à 20 %, d'un ou plusieurs monomères de formule générale
R4 3
< R3 (III)
R5
CE CÉ2
dans laquelle R3, R'3, R4 et R5 sont identiques ou différents et représentent chacun un atome d'hydrogène ou un radical alkyle contenant 1 à 4 atomes de carbone; et éventuellement d) jusqu'à 10%, de préférence moins de 5 %, d'un monomère quelconque autre que les monomères de formules (I),
(II) et (III).
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du matériau compact conforme à l'invention, l'agent hydrofugeant est choisi parmi les copolymères fluorés tels que ceux vendus par la Société ELF ATOCHEM sous la dénomination FORAPERLE, et tout particulièrement sous la
dénomination FORAPERLE 321.
Par rapport au poids de matériaux cellulosiques broyés entrant dans la constitution du matériau compact conforme à l'invention, ce dernier comprend avantageusement: - une proportion de 0,5 à 40 %, de préférence de 1 à 25 %, et plus préférentiellement encore de 2 à 20 % en poids de liant organique, - une proportion de 0,05 à 10 %, de préférence de 0,025 à 6 %, et plus préférentiellement encore de 0,05 à 4 %
en poids d'agent hydrofugeant.
La proportion d'agent hydrofugeant est, in fine, calculée de façon à conférer au matériau compact une tenue à l'eau satisfaisante, sachant que l'objectif principal visé par l'invention est d'assurer la repulpabilité du matériau obtenu. Le matériau compact conforme à l'invention peut éventuellement comprendre d'autres constituants tels que par exemple des agents durcisseurs, présents en une proportion de 0,5 à 25 %, de préférence de 1 à 5 % en poids par rapport
au poids de matériaux cellulosiques broyés.
Les agents durcisseurs en question peuvent être choisis dans le groupe des agents alcalins, plus particulièrement dans le groupe des hydroxydes et oxydes de métaux alcalins ou alcalino-terreux, ou dans le groupe des sels de bases fortes ou de bases faibles, et notamment parmi
les carbonates de métaux alcalins ou alcalino-terreux.
L'agent durcisseur préféré est constitué par la chaux hydratée. Le matériau compact conforme à l'invention peut également comprendre d'autres constituants tels que, par
exemple, des bactéricides, des fongicides, des raticides...
Le procédé conforme à l'invention pour préparer le matériau compact conforme à l'invention est caractérisé par le fait: - que l'on sélectionne un matériau cellulosique broyé, un liant organique du groupe précédemment défini, un agent hydrofugeant organosilicique ou un copolymère fluoré, et éventuellement un agent durcisseur, - que l'on mélange l'agent hydrofugeant avec soit le matériau cellulosique, soit le liant organique, soit avec l'un et l'autre de ces produits ou leur mélange, - et que l'on soumet le mélange ainsi obtenu à un traitement de mise en forme, par exemple par pression,
compression, agglomération, compactage ou extrusion.
Selon ce procédé, l'agent hydrofugeant est donc réparti au coeur du matériau compact, ce qui permet d'obtenir une excellente résistance à l'eau. Eventuellement, cette résistance à l'eau peut encore être renforcée en appliquant une quantité supplémentaire d'agent hydrofugeant en surface du matériau compact déjà formé, par toute technique connue, par exemple par enduction, imprégnation,
immersion, pulvérisation ou brossage.
Cependant, pour certaines utilisations, on peut se contenter d'appliquer uniquement l'agent hydrofugeant sur le matériau compact déjà formé et le procédé conforme à l'invention est alors caractérisé par le fait: - que l'on sélectionne un matériau cellulosique finement broyé, un liant organique du groupe précédemment défini, et éventuellement un agent durcisseur, - que l'on mélange le matériau cellulosique, le liant organique et éventuellement le durcisseur, - que l'on soumet le mélange ainsi obtenu à une mise en forme, par exemple par pression, compression,
agglomération, compactage, ou extrusion.
- que l'on applique une quantité choisie d'agent hydrofugeant en surface du matériau compact ainsi obtenu, par exemple par enduction, imprégnation, immersion,
pulvérisation ou brossage.
Selon un autre mode de réalisation, on prépare une composition de matière comprenant le liant organique et au moins une partie de l'agent hydrofugeant. On réalise un mélange intime des matériaux cellulosiques finement broyés et de cette composition de matière, et on soumet ce mélange à un traitement de mise en forme, la partie éventuelle d'agent hydrofugeant non comprise par la composition de matière étant par exemple appliquée au produit résultant du
traitement de mise en forme.
La nature et les proportions des constituants sont sélectionnées de façon telle que le matériau compact obtenu présente des caractéristiques de résistance mécanique, de résistance à l'eau et de repulpabilité indiquées précédemment. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé conforme à l'invention, on soumet le matériau compact obtenu à l'issue du traitement de mise en forme à un traitement d'étuvage dans des conditions de température généralement comprises entre environ 80-1000C et environ 200-2200C. La durée de ce traitement d'étuvage est fonction de la température, mais elle se situe généralement entre 15 minutes et 5 heures, de préférence entre 30 minutes et 3 heures. Lorsque l'agent hydrofugeant utilisé est un siliconate et en particulier un siliconate de potassium, ce traitement d'étuvage est facultatif et ne constitue pas une
étape essentielle du procédé objet de l'invention.
Contrairement aux différentes techniques de l'art antérieur, les matériaux compacts conformes à la présente invention présentent en effet dans ce cas, par simple traitement à la température ambiante, les caractéristiques physiques exigées et notamment une résistance mécanique élevée; l'étuvage ne permet que d'accélérer le séchage des matériaux compacts obtenus. Dans le cas de l'utilisation d'un autre agent hydrofugeant et notamment dans le cas de l'utilisation des copolymères fluorés, il est généralement préférable de soumettre le matériau compact obtenu à l'issue du traitement
de mise en forme au susdit traitement d'étuvage.
Le matériau compact conforme à l'invention présente des caractéristiques mécaniques variables selon la pression
qui est exercée au cours du traitement de mise en forme.
Ainsi, si une faible pression est exercée, on obtient un "matelas" fait de matériaux cellulosiques qui est souple et élastique. Un tel matériau peut convenir par exemple dans les opérations de calage ou en tant que produit
anti-choc ou anti-vibration.
A contrario, si une forte pression est exercée, le matériau compact obtenu présente des résistances à la flexion, à la traction et à la compression très élevées et peut être utilisé avantageusement comme matériau de calage, ou encore en tant que mandrin de bobine. Il peut également servir de matériau pour la fabrication de palettes biodégradables et repulpables. Cela constitue un avantage
essentiel de la présente invention.
Un autre avantage essentiel de la présente invention réside dans le fait qu'en sélectionnant des agents liants et des agents hydrofugeants dont le contact avec les denrées alimentaires est permis, on peut obtenir des matériaux compacts qui pourront être utilisés par exemple comme matériaux de calage dans des emballages de produits alimentaires ou comme matériau de calage pour des emballages
de jouets, par exemple.
L'invention pourra être encore mieux comprise à l'aide des exemples qui suivent et qui sont relatifs à des
modes de réalisation avantageux.
EXEMPLE 1
Dans un malaxeur du type Robot coupe, on introduit d'une part 1000 g de vieux papiers broyés ayant une granulométrie inférieure à 1 cm, et d'autre part, 100 g d'AGGLOFROIDR 009 (amidon prégélatinisé commercialisé par la Société ROQUETTE FRERES -(62-LESTREM) et de 250 g d'eau potable contenant 30 g de siliconate de potassium. Le mélange obtenu est ensuite malaxé pendant 5 minutes, puis il est aggloméré par moulage sous forme de panneaux carrés de 6 cm de côté et de 1 cm de hauteur, sous une pression de 3432 104 pascals. Les éprouvettes ainsi obtenues présentent
une cohésion à vert suffisante pour subir un transport.
La résistance de ces éprouvettes, déterminée à l'aide d'un compressiomètre de marque PERRIER, présente les valeurs suivantes: - en flexion: - à vert: 500 N - après 48h de séchage à température ambiante: 1000 N - après 2h de séchage à 100 C: 1200 N - compression sur champs: - après 72h de séchage à température ambiante: 4000 N Ces éprouvettes sont alors placées en atmosphère humide, à 100 % d'humidité relative et à 25 C. Il n'est pas observé de désagrégation, même après plusieurs semaines. La résistance mécanique des éprouvettes reste inchangée après ce séjour en stockage humide. L'intérieur des éprouvettes ne
présente aucune trace d'humidité.
D'autre part, si une de ces plaquettes est placée dans un bêcher d'eau froide sous légère agitation pendant 4 à 5h, on constate qu'elle commence à gonfler légèrement puis à se déliter. Après 6 à 7h, on obtient ainsi une pâte à papier grossière, qui peut être directement travaillée dans
un pulper de papeterie.
Si des déchets de papier de même composition sont compactés dans les mêmes conditions mais en l'absence de tout liant, on obtient des éprouvettes présentant les résistances mécaniques suivantes, toujours déterminées à l'aide du compressiomètre PERRIER: - en flexion: - à vert: 100 N - après 48h de séchage à température ambiante: 150 N - après 1/2h de séchage à 80 C: 150 N - en compression sur champs: - après 72h de séchage à température ambiante: 800 N Ces éprouvettes étant alors placées en atmosphère humide, à 100 % d'humidité relative et à 25 C, on constate un gonflement des plaquettes après 24h. Après 96h, le
matériau ne présente plus aucune cohésion.
Si des déchets de papier de même composition sont désormais compactés avec la même quantité de liant et d'eau mais sans l'addition de siliconate de potassium, on obtient des éprouvettes présentant les résistances suivantes, déterminées à l'aide du compressiomètre PERRIER: - en flexion: - à vert: 500 N - après 48h de séchage à température ambiante: 1000 N après 2h de séchage à 100 C: 1200 N - en compression sur champs: - après 72h de séchage à température ambiante: 4000 N Ces éprouvettes étant placées en atmosphère humide, à 100 % d'humidité relative et à 250C, on constate un gonflement des plaquettes après 24h. Après 72h, le matériau
ne présente plus aucune cohésion.
Cet exemple montre que l'addition de 10 % d'AGGLOFR0IDR 009 et de 3 % de siliconate de potassium en poids sec par rapport au poids de déchets de papiers permet d'obtenir des matériaux compacts satisfaisant aux exigences de la technique, à savoir présentant une résistance mécanique et une résistance à l'humidité suffisantes tout en
restant repulpables dans un pulper de papeterie.
EXEMPLE 2
Dans un malaxeur du type Robot coupe, on introduit d'une part 1000 g de carton ondulé broyé ayant une granulométrie inférieure à 0,5 cm et d'autre part, 150 g d'eaux résiduaires de protéinerie de féculerie de pomme de terre, consistant en des eaux de végétation, ou eaux rouges, partiellement déprotéinées, à 55 % de matière sèche, vendues sous l'appellation FONDLYSR 55007 par la Société ROQUETTE FRERES. Le mélange obtenu est malaxé pendant 3 minutes, puis on y introduit 50 g de chaux hydratée et on poursuit le malaxage pendant 2 minutes. Le mélange est alors aggloméré par moulage sous forme de palets de 5 cm de côté et de 1 cm
d'épaisseur sous une pression de 3432 104 pascals.
Les éprouvettes ainsi obtenues présentent une
cohésion à vert suffisante pour subir un transport.
La résistance de ces éprouvettes, déterminée à l'aide d'un compressiomètre PERRIER, présente les valeurs suivantes: - en flexion: - à vert: 800 N après 72h de séchage à température ambiante: 1500 N - après 2h de séchage à 80 C: 1500 N - en compression sur champs: - après 72h de séchage à température ambiante: 1500 N Après séchage de 72h à température ambiante, les éprouvettes sont immergées dans une solution de siliconate
de potassium à 10 %.
Les éprouvettes absorbent 5 % de ladite solution.
Après un séchage à température ambiante, elles présentent un effet "perlant", c'est-à-dire un effet répulsif vis-à-vis de
l'eau, très marque.
Ces éprouvettes sont ensuite placées en atmosphère humide, à 100 % d'humidité relative et à 25 C. Aucune
désagrégation n'est observée, même après plusieurs semaines.
Les résistances mécaniques de ces éprouvettes restent inchangées après ce séjour en atmosphère humide. De même,
l'effet "perlant" est conserve.
D'autre part, si une éprouvette entière est placée dans l'eau froide sous agitation, elle commence à se déliter après 4 à 5h. Si cette plaquette est cassée en plusieurs morceaux avant d'être placée dans l'eau, on obtient, après seulement deux heures, une pâte à papier grossière, suffisamment dispersée pour être soumise au travail d'un
désintégrateur de papeterie.
Cet exemple montre que l'addition de 15 % de FONDLYSR 55007 et de 5 % de chaux hydratée en poids sec par rapport au poids de déchets de vieux papiers, ainsi que l'immersion dans une solution de siliconate de potassium, permettent d'obtenir des matériaux compacts présentant uneresistance mécanique satisfaisante et une résistance à l'eau suffisante pour que le matériau compact puisse être stocké dans un lieu humide. D'autre part, le matériau compact en
question présente une propriété de repulpabilité totale.
EXEMPLE 3
Dans un malaxeur du type Robot coupe, on introduit d'une part 500 g de déchets de papier ayant une granulométrie inférieure à 2 mm et 500 g de déchets de papier ayant une granulométrie comprise entre 1 cm et 2 cm ainsi que, d'autre part, 200 g d'une colle d'amidon de maïs modifié commercialisée par la Société ROQUETTE FRERES sous l'appellation AMILYSR100, la matière sèche de cette colle étant de 35 % en poids. Le mélange est malaxé pendant 5 minutes puis on ajoute 20g de produit hydrofugeant commercialisé sous l'appellation HYDROFUGE 68 par RHONE POULENC. Après deux minutes de malaxage, le mélange est aggloméré par moulage sous forme de rectangles de 30 cm de long, 12 cm de large, et 2 cm d'épaisseur, sous une pression de 3432 104 pascals. Les éprouvettes ainsi obtenues présentent une cohésion à vert très élevée, permettant
toutes les manipulations utiles.
La résistance de ces éprouvettes, déterminée à l'aide d'un compressiomètre PERRIER, présente les valeurs suivantes: - en flexion: - à vert: 2000 N après 72h à température ambiante: 4000 N - après 2h de séchage à 120 C: 5000 N - en compression sur champs: - après 72h à température ambiante: 80000 N - après séchage 2h à 1200C: 100000 N Ces éprouvettes sont alors placées en atmosphère humide, à 100 % d'humidité relative et à 25 C. Aucune
désagrégation n'est observée, même après plusieurs semaines.
La résistance mécanique des éprouvettes reste inchangée après ce séjour en atmosphère humide. L'intérieur des éprouvettes ne présente à l'observation aucune trace d'humidité. D'autre part, si une éprouvette est placée dans un bécher d'eau froide sous légère agitation pendant 4 à 5h, on observe que l'éprouvette commence à gonfler légèrement puis qu'elle se délite. Après 6 à 7h, on obtient une pâte à papier grossière, suffisante pour être travaillée dans un
raffineur de papeterie.
Si des déchets de papier de même nature et de même composition sont compactés dans les mêmes conditions mais en l'absence de tout liant, on obtient des éprouvettes présentant les résistances suivantes, déterminées à l'aide d'un compressiomètre PERRIER: - en flexion: - à vert: 500 N après 72h à température ambiante: 800 N - après 2h de séchage à 120 C: 1000 N - en compression sur champs: - après 72h à température ambiante: 2000 N - après 2h à 120 C: 5000 N Ces éprouvettes sont alors placées en atmosphère humide à 100 % d'humidité relative et à 25 C. On constate un gonflement de ces éprouvettes après seulement 24h. Après 96h, le matériau compact ainsi obtenu ne présente plus aucune cohésion. Cet exemple montre que l'addition de 7 % d'AMILYSR (sous forme d'une colle obtenue par cuisson à la vapeur) et de 2 % d'hydrofugeant HYDROFUGE 68 en poids par rapport au poids de déchets de papier permet d'obtenir des agglomérés satisfaisants en tous points aux exigences de la technique.
EXEMPLE 4
Dans un malaxeur du type Robot coupe, on introduit d'une part 1000 g de vieux papiers broyés de granulométrie inférieure à 5 mm et d'autre part 100 g d'AGGLOFROIDR 313E et 250 g d'eau potable contenant 30 g d'un copolymère acrylique fluoré, commercialisé par la société ELF ATOCHEM sous la marque FORAPERLE 321. Le mélange obtenu est malaxé pendant 5 minutes, puis il est aggloméré par moulage sous forme de panneaux carrés de 6 cm de côté et de 1 cm d'épaisseur, sous une pression de 3432 104 pascals. Les éprouvettes ainsi obtenues présentent une cohésion à vert
suffisante pour subir un transport.
La résistance de ces éprouvettes est déterminée à l'aide d'un compressiomètre PERRIER et présente les valeurs suivantes: - en flexion: à vert: 500 N - après 48h à température ambiante: 900 N - après 2h de séchage à 1000C: 1300 N - en compression sur champs: - après 72h à température ambiante: 3500 N Ces éprouvettes sont placées en atmosphère humide à % d'humidité relative et à 25 C. On constate un gonflement de ces éprouvettes après 96h. Après 144h, ces
éprouvettes n'ont plus qu'une faible cohésion.
EXEMPLE 5:
Des éprouvettes, préparées dans les mêmes conditions que dans l'exemple 4 ci-dessus, sont immergées dans une solution de FORAPERLE 321 à 50 %. On constate que les éprouvettes absorbent 10 % de la solution. Après un séchage à température ambiante, elles présentent un léger effet "perlant". Par contre, après un séchage de 2h à 120 C, on
constate que l'effet "perlant" obtenu est très marqué.
EXEMPLE 6:
Des éprouvettes, préparées dans les mêmes conditions que dans l'exemple 4 ci-dessus, sont immergées dans une solution de fécule de pomme de terre prégélatinisée à 5 % de matière sèche, adjuvantée de 20 % de carbonate de calcium et de 10 % de FORAPERLER 321. Les éprouvettes absorbent ainsi % de la solution. Après un séchage à température ambiante, ces éprouvettes ne présentent pratiquement pas d'effet "perlant". Par contre, après un séchage à 120 C pendant 2h,
l'effet "perlant" est très marqué.
Claims (10)
1. Matériau compact résistant à l'eau, à base de matériaux cellulosiques broyés, caractérisé par le fait qu'il est repulpable et qu'il comprend: une quantité efficace d'un liant organique choisi dans le groupe comprenant les amidons et les dérivés d'amidon, les farines, les protéines, les sous produits d'amidonnerie et féculerie, les celluloses et leurs dérivés, les hemicelluloses et leurs dérivés ainsi que les mélanges de ces produits, et - une quantité efficace d'un agent de résistance à l'eau choisi parmi les agents hydrofugeants organosiliciques
et les copolymères acryliques fluorés.
2. Matériau compact selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent de résistance à l'eau est choisi parmi les agents hydrofugeants organosiliciques dont l'unité structurale répond à la formule: R I
-Si - O-
R1 dans laquelle R et R1, qui peuvent être identiques ou différents l'un de l'autre, sont de l'hydrogène ou des radicaux organiques choisis dans le groupe comprenant les radicaux méthyle, alcoyle, fluoroalcoyle, phényle éventuellement substitué, vinyle ou leurs dérivés chlorés, alcoxy, alcoylamino, ledit composé étant avantageusement choisi dans le groupe comprenant les huiles silicones non réactives, les résines silicones, les huiles silicones réactives notamment hydroxylées, alcoylées, arylées, hydroalcoylées, hydroarylées ainsi que les mélanges de ces produits et les émulsions qui peuvent être préparées à
partir de ces produits.
3. Matériau compact selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'agent hydrofugeant organosilicique est choisi dans le groupe des siliconates de formule générale: 1R2
1
Si- O -
l Ldn dans laquelle - R2 est un groupement alcoyle (Ci-C1o), alkényle (Ci-Co10) ou aryle (C6-Cl0)
- X est un atome de métal alcalin ou alcalino-
terreux et - 1 n < 10,
le siliconate de potassium étant particulièrement préféré.
4. Matériau compact selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent de résistance à l'eau est choisi parmi les copolymères fluorés, éventuellement salifiés ou quaternisés, comprenant en poids: a) 35 à 98 %, de préférence 69 à 93 %, d'un ou plusieurs monomères polyfluorés de formule générale: 0 C i I I Rf -B--O C R=CE -R (I) dans laquelle Rf représente un radical perfluoro-alkyle à chaîne droite ou ramifiée, contenant 2 à 20 atomes de carbone, de préférence 4 à 16 atomes de carbone, Q représente un atome d'oxygène ou de soufre, B représente un enchaînement bivalent lié à Q par un carbone et pouvant comporter un ou plusieurs atomes d'oxygène, de soufre et/ou d'azote, l'un des symboles R représente un atome d'hydrogène et l'autre un atome d'hydrogène ou un radical alkyle contenant 1 à 4 atomes de carbone; b) 1 à 15 %, de préférence 5 à 11 % et surtout 7 à %, d'un ou plusieurs monomères de formule générale: R X 0
R1 I
N-B -' -O C C CH2 (II)
Rz R' dans laquelle B' représente un radical alkylène linéaire ou ramifié, contenant 1 à 4 atomes de carbone, R' représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle contenant 1 à 4 atomes de carbone, R1 représente un radical alkyle contenant 1 à 18 atomes de carbone, hydroxyéthyle ou benzyle, R2 représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle contenant 1 à 18 atomes de carbone, hydroxyéthyle ou benzyle ou R1 et R2 ensemble avec l'atome d'azote forment un radical morpholino, pipéridino ou pyrrolidinyle-1; c) 1 à 50 %, de préférence 2 à 20 %, d'un ou plusieurs monomères de formule générale:
R4 1
R3(III)
JH ==CH2
dans laquelle R3, R'3, R4 et R5 sont identiques ou différents et représentent chacun un atome d'hydrogène ou un radical alkyle contenant 1 à 4 atomes de carbone; et éventuellement d) jusqu'à 10%, de préférence moins de 5 %, d'un monomère quelconque autre que les monomères de formules (I),
(II) et (III).
5. Matériau compact selon l'une quelconques des
revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le liant
organique est choisi parmi les amidons, les dérivés d'amidon, et ou les sous-produits d'amidonnerie ou de féculerie.
6. Matériau compact selon l'une des revendications
1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend: - une proportion de 0,5 à 40 %, de préférence de 1 à 25 %, et plus préférentiellement encore de 2 à 20 % en poids de liant organique, - une proportion de 0, 005 à 10 %, de préférence de 0,025 à 6 %, et plus préférentiellement encore de 0,05 à 4 % en poids d'agent de résistance à l'eau, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids de matériaux
cellulosiques broyés.
7. Matériau compact selon l'une quelconque des
revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend
une proportion de 0,5 à 25 % et de préférence de 1 à 5 % d'un agent durcisseur, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids de matériaux cellulosiques
broyés.
8. Procédé pour la préparation d'un matériau compact
selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le
fait: - que l'on sélectionne un matériau cellulosique broyé, un liant organique du groupe précédemment défini, un agent hydrofugeant organosilicique ou un copolymère fluoré, et éventuellement un agent durcisseur, - que l'on mélange l'agent hydrofugeant avec soit le matériau cellulosique, soit le liant organique, soit avec l'un et l'autre de ces produits ou leur mélange, - que l'on soumet le mélange ainsi obtenu à un traitement de mise en forme, par exemple par pression,
compression, agglomération, compactage ou extrusion.
9. Procédé de préparation d'un matériau compact
selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le
fait: - que l'on sélectionne un matériau cellulosique finement broyé, un liant organique du groupe précédemment défini, et éventuellement un agent durcisseur, - que l'on mélange le matériau cellulosique, le liant organique et éventuellement le durcisseur, - que l'on soumet le mélange ainsi obtenu à une mise en forme, par exemple par pression, compression,
agglomération, compactage, ou extrusion.
- que l'on applique une quantité choisie d'agent hydrofugeant du matériau compact ainsi obtenu, par exemple par enduction, imprégnation, immersion, pulvérisation ou brossage.
10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9,
caractérisé par le fait que le matériau obtenu à l'issue du traitement de mise en forme est soumis à un traitement d'étuvage dans des conditions de température comprises entre
environ 80-100 C et environ 200-220 C.
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