FR2836164A1

FR2836164A1 - Composition for improving the mechanical and surface properties of paper or cardboard, comprises gelatin and a mixture of diatomaceous earth and surfactant

Info

Publication number: FR2836164A1
Application number: FR0201979A
Authority: FR
Inventors: Charles Corby; Herve Cheradame; Helene Heiligenstein
Original assignee: CHALEN PAPIER EUROP SERVICE
Current assignee: CHALEN PAPIER EUROP SERVICE
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2003-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: FR2836164B1; WO2003071032A2; AU2003222918A8; AU2003222918A1; WO2003071032A3

Abstract

Compositions (I) containing (A) 20-80 wt% gelatin and (B) 20-80 wt% of a mixture of (b1) diatomaceous earth and (b2) surfactant. Independent claims are also included for: (1) a method (M1) for improving the mechanical properties of paper or cardboard sheets by adding (I) to the refined paper pulp (2) a method (M2) for improving the surface properties of paper or cardboard by treatment in the size-press, involving the application of an aqueous suspension of (I) to one or both sides of the paper or cardboard sheet.

Description

COMPOSITIONS UTILES COMME ADJUVANTS DES PAPIERS ET CARTONS ET
LEURS UTILISATIONS
La présente invention se rapporte à des compositions utiles comme adjuvants des papiers et cartons, aux utilisations de ces compositions ainsi qu'à des procédés pour améliorer les caractéristiques mécaniques et de surface de feuilles de papier ou de carton mettant en oeuvre lesdites compositions. USEFUL COMPOSITIONS AS ADJUVANTS OF PAPERS AND CARDBOARDS AND
THEIR USES
The present invention relates to compositions useful as auxiliaries for paper and paperboard, to the uses of these compositions as well as to processes for improving the mechanical and surface characteristics of sheets of paper or paperboard using said compositions.

Schématiquement, la fabrication des papiers et des cartons-que l'on désignera dans ce qui suit"papiers-cartons"par commodité-comporte quatre étapes : - la préparation de la pâte à papier, qui consiste à travailler la matière première (bois, cassés de fabrication, papiers-cartons usagés, chiffons,...) pour obtenir une suspension de fibres de cellulose individualisées, puis à raffiner, épurer, éventuellement diluer et à désaérer cette suspension, - la transformation de la pâte en une feuille par répartition d'un jet de pâte sur toute la largeur d'une toile sans fin appelée table de fabrìcatìontl, puis égouttage, pressage et séchage de la feuille ainsi formée, - l'application à la feuille d'un ou plusieurs traitements destinés à améliorer son aspect et ses caractéristiques de surface et à les rendre compatibles avec l'usage auquel elle est destinée, - le bobinage de la feuille et sa mise au format. Schematically, the manufacture of paper and paperboard - hereinafter referred to as "paper and cardboard" for convenience - has four stages: - the preparation of the paper pulp, which consists in working the raw material (wood, broken manufacturing, used paper-cartons, cloths, ...) to obtain a suspension of individualized cellulose fibers, then to refine, purify, possibly dilute and deaerate this suspension, - the transformation of the pulp into a distribution sheet a dough roll over the entire width of an endless cloth known as a manufacturing table, then draining, pressing and drying the sheet thus formed; - applying to the sheet one or more treatments intended to improve its production; appearance and its surface characteristics and to make them compatible with the use for which it is intended, - the winding of the sheet and its formatting.

Afin d'améliorer les caractéristiques mécaniques des feuilles de papier-carton, notamment en vue d'en diminuer le grammage tout en leur conservant les mêmes aptitudes d'application, l'industrie papetière a recours à des latex de polymères synthétiques (latex de styrène-butadiène, latex acryliques,...) et des macromolécules naturelles modifiées chimiquement (carboxyméthylcellulose, amidons cationiques,...) qui sont incorporés dans la pâte à papier après son raffinage, mais avant qu'elle ne soit transformée en feuille. On parle donc, dans l'industrie papetière, de "tmitement dans la masse". In order to improve the mechanical characteristics of paper-cardboard sheets, in particular with a view to reducing the grammage while retaining the same application skills, the paper industry uses synthetic polymer latices (styrene latex). -butadiene, acrylic latex, ...) and chemically modified natural macromolecules (carboxymethylcellulose, cationic starches, ...) which are incorporated in the pulp after its refining, but before it is transformed into a sheet. In the pulp and paper industry, there is talk of "tmitement in the mass".

Cette technique, qui est essentiellement employée dans la fabrication des papiers minces (papier bible, papier cristal papier pelure,...) et des papiers-cartons d'emballage, a comme principal inconvénient d'entraîner une diminution de la"/ ? M" de la feuille, c'est-àdire de son volume massique, avec pour conséquences une diminution de sa porosité et l'apparition éventuelle de problèmes secondaires d'imprimabilité De plus, l'utilisation de latex synthétiques représente une charge pour l'environnement en raison de leur faible This technique, which is mainly used in the manufacture of thin papers (bible paper, crystal paper, peel paper, etc.) and packaging paper and cardboard, has the main disadvantage of causing a decrease in the "M". of the sheet, that is to say its mass volume, resulting in a decrease in its porosity and the possible appearance of secondary problems of printability In addition, the use of synthetic latex represents a burden for the environment because of their weak

biodégradabilité et pose des problèmes d'encrassement et, partant, de fonctionnement des machines et circuits de fabrication lors du recyclage des cassés de fabrication et des papierscartons usagés, ce qui complique notablement ce recyclage en imposant de multiples opérations d'épuration de la pâte recyclée qui sont coûteuses et souvent aléatoires. biodegradability and poses fouling problems and, consequently, the operation of machines and manufacturing circuits during the recycling of used cassettes and scrap paper, which considerably complicates this recycling by imposing multiple operations for the purification of the recycled pulp which are expensive and often random.

Par ailleurs, parmi les traitements qui sont appliqués à la feuille après sa formation en vue d'en améliorer les caractéristiques de surface, il en est un qui concerne principalement les feuilles de papier-carton destinées à être couchées, surfacées ou enduites, et qui consiste à déposer à la surface de ces feuilles une sauce comprenant un amidon plus ou moins modifié, associé ou non à des charges minérales. Moreover, among the treatments that are applied to the sheet after its formation in order to improve the surface characteristics, there is one which concerns mainly sheets of paper-cardboard intended to be laid down, surfaced or coated, and which consists in depositing on the surface of these sheets a sauce comprising a starch more or less modified, associated or not with mineral fillers.

Ce traitement est effectué au niveau d'une presse encolleuse, c'est-à-dire un ensemble de rouleaux disposés entre des sécheurs et entre lesquels passe la feuille pour recevoir une couche uniforme de sauce, qui est plus communément désignée dans l'industrie papetière par l'anglicisme"size-press", ou d'un système analogue tel qu'une"blade metering size-press" par exemple. On parle donc, dans l'industrie papetière, de"traitement en size-press". This treatment is carried out at a gluing press, that is to say a set of rollers arranged between dryers and between which passes the sheet to receive a uniform layer of sauce, which is more commonly referred to in the industry paper mill by anglicism "size-press", or a similar system such as a "blade metering size-press" for example. In the paper industry, we are talking about "treatment in size-press".

L'utilisation d'un amidon sans charges minérales permet d'obtenir un renforcement des cohésions interne et superficielle de la feuille, lequel est indispensable pour les papiers-cartons destinés à être soumis à une impression et notamment à une impression offset qui utilise des encres à fort tirant, tandis que l'utilisation d'un amidon associé à des charges minérales permet de réaliser un "bouche-porage", c'est-à-dire un comblement des pores superficiels de la feuille, et, partant, de diminuer le taux de pénétration des liquides purs ou chargés dans les papiers-cartons. Mais, que l'amidon soit chargé ou non, il n'est pas possible d'obtenir les deux effets à la fois. The use of a starch without mineral fillers makes it possible to obtain a strengthening of the internal and superficial cohesions of the sheet, which is indispensable for paper-board intended to be subjected to printing and in particular to an offset printing which uses inks with a strong pulling, while the use of a starch associated with mineral fillers makes it possible to achieve a "mouth-pore", that is to say a filling of the superficial pores of the sheet, and thus to reduce the penetration rate of pure or filled liquids in paper and board. But, whether the starch is loaded or not, it is not possible to obtain both effects at once.

Il serait donc souhaitable que l'industrie papetière puisse disposer de nouveaux adjuvants qui lui permettent, lorsqu'elle souhaite améliorer les caractéristiques mécaniques de feuilles de papier-carton, d'éviter que cette amélioration ne s'accompagne d'une diminution de leur main et d'effets néfastes sur leur recyclage et sur l'environnement, et, lorsqu'elle souhaite améliorer les caractéristiques de surface de feuilles de papier-carton destinées à être couchées, surfacées ou enduites, d'obtenir en un seul traitement un renforcement de leurs cohésions interne et superficielle et un comblement de leurs pores superficiels. It would therefore be desirable for the paper industry to have new additives which enable it, when it wishes to improve the mechanical characteristics of paper-cardboard sheets, to prevent this improvement from being accompanied by a reduction in their hand. and harmful effects on their recycling and on the environment, and, when it wishes to improve the surface characteristics of sheets of paper-cardboard intended to be coated, surfaced or coated, to obtain in a single treatment a strengthening of their internal and superficial cohesion and a filling of their superficial pores.

Or, dans le cadre de leurs travaux, les Inventeurs ont constaté que, de manière surprenante, les gélatines et les terres à diatomées sont capables, en solution aqueuse et en présence d'un surfactant convenablement choisi, d'interagir et de constituer des réseaux qui In the course of their work, the inventors have found that, surprisingly, gelatins and diatomaceous earths are capable, in aqueous solution and in the presence of a suitably chosen surfactant, of interacting and forming networks. who

forment une structure supramoléculaire proche de celle du collagène tout en étant dénuée des inconvénients que présente ce dernier, à savoir qu'il est difficile à disperser dans l'eau et qu'il provoque fréquemment un jaunissement des papiers-cartons parce qu'il comprend des groupes chromogènes. Ils ont donc cherché à tirer profit de ce phénomène pour développer des adjuvants capables d'améliorer, d'une part, les caractéristiques mécaniques des feuilles de papier-carton par traitement dans la masse, et, d'autre part, les caractéristiques de surface des feuilles de papiercarton par traitement en size-press et ont, ainsi, mis au point ce qui fait l'objet de l'invention. form a supramolecular structure close to that of collagen, while being free from the disadvantages that the latter presents, namely that it is difficult to disperse in water and that it frequently causes yellowing of the paper-board because it comprises chromogenic groups. They have therefore sought to take advantage of this phenomenon to develop additives capable of improving, on the one hand, the mechanical characteristics of paper-cardboard sheets by mass treatment, and on the other hand, the surface characteristics sheets of paperboard by size-press treatment and have thus developed what is the subject of the invention.

La présente invention a donc pour objet une composition qui est caractérisée en ce qu'elle comprend, en pourcentages de poids rapportés à son poids total : - de 20 à 80% d'au moins une gélatine, et - de 20 à 80% d'un mélange comprenant au moins une terre à diatomées et au moins un surfactant. The present invention therefore relates to a composition which is characterized in that it comprises, in percentages by weight relative to its total weight: - from 20 to 80% of at least one gelatin, and - from 20 to 80% d a mixture comprising at least one diatomaceous earth and at least one surfactant.

Il est à noter que l'utilisation de gélatines et de terres à diatomées dans la fabrication des papiers-cartons n'est pas nouvelle en soi. It should be noted that the use of gelatins and diatomaceous earth in the manufacture of paper and cardboard is not new in itself.

En effet, les gélatines sont employées de longue date en tant qu'agent de collage, c'est-à-dire en tant que substance qui, ajoutée à la pâte à papier après son raffinage, permet d'augmenter la résistance de la feuille à la pénétration et à l'étalement des liquides aqueux comme l'encre. Elles servent également à la fabrication de certains papiers photographiques comme les papiers PE, qui sont constitués par des fibres cellulosiques enduites de polyéthylène et portant une émulsion de gélatine. Plus récemment, il a été proposé dans la demande internationale PCT WO 02/02705 de conférer aux papiers-cartons des propriétés barrières aux huiles et aux graisses et une certaine résistance à l'eau en les enduisant d'une composition obtenue par précipitation d'une gomme laque dans une solution aqueuse d'une gélatine. Indeed, gelatins have been used for a long time as a sizing agent, that is to say as a substance which, added to the pulp after its refining, makes it possible to increase the resistance of the sheet the penetration and spreading of aqueous liquids such as ink. They are also used in the manufacture of certain photographic papers such as PE papers, which consist of cellulosic fibers coated with polyethylene and carrying a gelatin emulsion. More recently, it has been proposed in the international application PCT WO 02/02705 to confer paper-cardboard barrier properties to oils and fats and a certain resistance to water by coating them with a composition obtained by precipitation of a shellac in an aqueous solution of a gelatin.

Les terres à diatomées, qui sont aussi connues sous les noms de diatomite, kieselguhr, tripoli, randannite, ceyssalite et de "farines fossIles", font partie, quant-à-elles, des charges minérales susceptibles d'être ajoutées à la pâte à papier après son raffinage dans le but d'augmenter l'opacité de la feuille et, parfois, sa blancheur, d'améliorer sa stabilité dimensionnelle, sa structure et son état de surface pour une meilleure aptitude à l'impression et de diminuer son prix de revient, les charges minérales étant moins chères que les fibres cellulosiques. Cette utilisation des terres à diatomées est toutefois relativement marginale, les charges minérales les plus utilisées dans l'industrie papetière étant de loin le kaolin, le talc et le Diatomaceous soils, which are also known as diatomite, kieselguhr, tripoli, randannite, ceyssalite and "fossil flours", are part of mineral fillers that can be added to the dough. paper after its refining in order to increase the opacity of the sheet and, sometimes, its whiteness, to improve its dimensional stability, its structure and its surface condition for a better printability and to reduce its price cost, mineral fillers being cheaper than cellulosic fibers. This use of diatomaceous earth is, however, relatively marginal, the most used mineral fillers in the paper industry being by far kaolin, talc and

carbonate de calcium qui représentent à eux seuls 90% des tonnages de charges minérales servant à la fabrication des papiers-cartons. calcium carbonate, which alone accounts for 90% of the tonnages of mineral fillers used to manufacture paper and board.

Ce qui, par contre, est tout à fait nouveau, c'est que les gélatines et les terres à diatomées soient utilisées en combinaison et en présence d'un surfactant en vue d'améliorer les caractéristiques mécaniques et les caractéristiques de surface des feuilles de papier-carton. What is quite new is that gelatins and diatomaceous earths are used in combination and in the presence of a surfactant to improve the mechanical characteristics and surface characteristics of cardboard.

Selon une première disposition avantageuse de l'invention, la ou les gélatines présentes dans la composition sont choisies parmi les gélatines de type A (c'est-à-dire obtenues par hydrolyse acide du collagène) et présentant une force en gelée comprise entre environ 150 et 280 Bloom BS (British Standard) telle que mesurée d'après la norme AFNOR NF V 59-001. According to a first advantageous arrangement of the invention, the gelatin (s) present in the composition are chosen from gelatins of type A (that is to say obtained by acid hydrolysis of collagen) and having a jelly force of between about 150 and 280 Bloom BS (British Standard) as measured according to AFNOR standard NF V 59-001.

De telles gélatines, qui ont généralement un point isoélectrique (pHi) compris entre 6,0 et 9, 5-ce qui leur permet d'être amphotères à des valeurs de pH égales ou voisines à celles que présente normalement l'eau-, sont disponibles notamment auprès des Sociétés PB GELATINS, SKW BIOSYSTEMS et WEISHARDT INTERNATIONAL. Such gelatins, which generally have an isoelectric point (pHi) between 6.0 and 9.5, which enables them to be amphoteric at pH values equal to or close to those normally present in water, are available from PB GELATINS, SKW BIOSYSTEMS and WEISHARDT INTERNATIONAL.

De préférence, la composition comprend une gélatine de force en gelée supérieure ou égale à 200 Bloom BS ou un mélange composé de différentes gélatines et dont la force en gelée se situe à au moins 200 Bloom BS, comme par exemple un mélange comprenant deux gélatines ayant des forces en gelée respectivement égales à 175 et 280 Bloom BS dans un rapport de 50 : 50. Preferably, the composition comprises a jelly strength gelatin greater than or equal to 200 Bloom BS or a mixture composed of different gelatins and whose jelly strength is at least 200 Bloom BS, such as for example a mixture comprising two gelatins having jelly forces respectively equal to 175 and 280 Bloom BS in a ratio of 50:50.

Les terres à diatomées, qui sont des roches sédimentaires, d'origine marine ou lacustre, formées par l'accumulation des carapaces siliceuses d'algues microscopiques, présentent généralement une teneur en oxyde de silice (SiOx) comprise entre 86 et 94% après séchage, le reste étant composé d'alumine et de terre alcaline. Diatomaceous earths, which are sedimentary rocks, of marine or lacustrine origin, formed by the accumulation of siliceous shells of microscopic algae, generally have a silica oxide (SiOx) content between 86 and 94% after drying. the rest is composed of alumina and alkaline earth.

Dans le cadre de la présente invention, il importe peu que les terres à diatomées utilisées soient d'origine marine ou lacustre, tout comme leur teneur en oxyde de silice ne constitue pas un critère essentiel de choix, pour autant qu'elle s'inscrive dans la fourchette mentionnée ci-dessus ou en soit très proche. In the context of the present invention, it does not matter whether the diatomaceous earths used are of marine or lacustrine origin, just as their silica oxide content does not constitute an essential criterion of choice, insofar as it is part of within the range mentioned above or be very close to it.

Par contre, dans la mesure où les terres à diatomées présentent de légères propriétés abrasives qui se manifestent d'autant plus que leur granulométrie est plus élevée, il est

préférable que ces terres à diatomées présentent un diamètre moyen (Dso) inférieur ou égal à 20 pm, voire inférieur ou égal à 10 um. On the other hand, insofar as the diatomaceous earths have slight abrasive properties which become more apparent as their grain size is higher, it is

it is preferable that these diatomaceous earths have a mean diameter (Dso) less than or equal to 20 μm, or even less than or equal to 10 μm.

Il existe de nombreux fournisseurs de terres à diatomées parmi lesquels on peut notamment citer les sociétés WORLD MINERALS (USA) et ses filiales (CELITE FRANCE, There are many suppliers of diatomaceous earth, among which are the companies WORLD MINERALS (USA) and its subsidiaries (CELITE FRANCE,

CELITE HISPANIC,...), CECA (France), WESTERN INDUSTRIAL CLAY PRODUCTS (Canada) et EAGLE-PICHER MINERALS (USA). CELITE HISPANIC, ...), CECA (France), WESTERN INDUSTRIAL CLAY PRODUCTS (Canada) and EAGLE-PICHER MINERALS (USA).

Au sens de la présente invention, on entend par "surfactant", tout composé ou toute composition hydrosoluble capable de réduire la tension superficielle des liquides ou la tension interfaciale entre deux liquides ou entre un liquide et un solide. Within the meaning of the present invention, the term "surfactant", any compound or water-soluble composition capable of reducing the surface tension of liquids or the interfacial tension between two liquids or between a liquid and a solid.

Selon une autre disposition avantageuse de l'invention, le ou les surfactants présents dans la composition sont choisis parmi les surfactants décrits dans la demande internationale WO 01/60916 et qui comprennent au moins une protéine hydrosoluble, au moins un polysaccharide hydrosoluble et au moins un composé choisi parmi les polyoxydes d'éthylène et les copolymères d'oxyde d'éthylène et d'un autre monomère hydrophile. According to another advantageous arrangement of the invention, the surfactant or surfactants present in the composition are chosen from the surfactants described in international application WO 01/60916 and which comprise at least one water-soluble protein, at least one water-soluble polysaccharide and at least one compound selected from ethylene polyoxides and copolymers of ethylene oxide and another hydrophilic monomer.

Dans ce qui précède et ce qui suit, on entend par''protéine hydrosoluble" et "polysaccharide hydrosoluble", toute protéine ou tout polysaccharide apte à se dissoudre totalement dans l'eau en l'absence de tout agent ou traitement solubilisant, à une concentration au moins égale à 20% (p/p) et à une température de l'eau inférieure ou égale à 60 C. In the foregoing and the following, the term "water-soluble protein" and "water-soluble polysaccharide" means any protein or polysaccharide capable of dissolving completely in water in the absence of any solubilizing agent or treatment, at a concentration of concentration of at least 20% (w / w) and at a water temperature of 60 ° C or lower.

Dans le cadre de la présente invention, on préfère que le surfactant contienne des protéines et des polysaccharides naturels ou obtenus par transformation de composés naturels. Ainsi, la ou les protéines sont préférentiellement choisies parmi les gélatines de type A et présentant une force en gelée comprise entre environ 150 et 280 Bloom BS, tandis que le ou les polysaccharides sont, eux, de préférence choisis parmi les gommes arabiques dont le poids moléculaire (PM) moyen est compris entre environ 105 et 106 comme celles commercialisées par la société ALLAND & ROBERT. In the context of the present invention, it is preferred that the surfactant contain proteins and polysaccharides that are natural or obtained by transformation of natural compounds. Thus, the protein or proteins are preferably chosen from gelatins of type A and having a jelly strength of between about 150 and 280 BS Bloom, while the polysaccharide or polysaccharides are, themselves, preferably chosen from gum arabic whose weight The average molecular weight (PM) is between approximately 105 and 106, as those sold by Alland & Robert.

Il est toutefois également possible que le surfactant contienne des protéines et des polysaccharides de synthèse ou de biosynthèse. Notamment, des dextranes tels que les dextranes 40 et 70, qui sont commercialisés par la société PHARMACIA & UPJOHN sous les marques Rheomacrodee et Macrodex, ou ceux de la société FLUKA, peuvent très bien être utilisés en lieu et place des polysaccharides naturels. However, it is also possible that the surfactant contains proteins and polysaccharides synthesis or biosynthesis. In particular, dextrans such as dextrans 40 and 70, which are marketed by the company PhARMACIA & UPJOHN under the trade names Rheomacrodee and Macrodex, or those of the company FLUKA, can very well be used in place of natural polysaccharides.

Comme précédemment mentionné, le surfactant comprend aussi au moins un composé choisi parmi les polyoxydes d'éthylène (POE) et les copolymères d'oxyde d'éthylène et d'un autre monomère hydrophile. A titre d'exemples de tels copolymères, on peut citer les

copolymères blocs d'oxyde d'éthylène et de 4-vinylpyridine quatemisée tels que décrits par G. RIESS (CR Académle des Nciences de Parls, Série C, 1976, 283, pages 269 et suivantes), et les copolymères blocs d'oxyde d'éthylène et d'aminoacides obtenus à partir de polyoxydes As previously mentioned, the surfactant also comprises at least one compound selected from ethylene polyoxides (POE) and copolymers of ethylene oxide and another hydrophilic monomer. By way of examples of such copolymers, mention may be made of

block copolymers of ethylene oxide and quaternized 4-vinylpyridine as described by G. RIESS (CR Academic des Sciences des Parls, Series C, 1976, 283, pages 269 et seq.), and block copolymers of aluminum oxide; ethylene and amino acids obtained from polyoxides

d'éthylène aminotéléchéliques selon le procédé décrit par H. CHERADAME (Polymer Bulletin, 1994, 33, pages 37 et suivantes). of ethylene aminotelechelic by the method described by H. CHERADAME (Polymer Bulletin, 1994, 33, pages 37 and following).

De préférence, le surfactant comprend un ou plusieurs POE choisis parmi les POE de bas PM, c'est-à-dire compris entre environ 103 et 2. 104, et qui sont classiquement dénommés polyéthylène glycols. Preferably, the surfactant comprises one or more POEs chosen from POE low PM, that is to say between about 103 and 2. 104, and which are conventionally called polyethylene glycols.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le surfactant comprend, en pourcentages en poids rapportés à son poids total : - entre 10 et 70% d'une gélatine de type A et de force en gelée comprise entre environ 150 et 280 Bloom BS, - entre 10 et 70% d'une gomme arabique de PM moyen d'environ 5. 105, et - entre 10 et 60% d'un POE de PM compris entre environ 103 et 2. 104. According to a preferred embodiment of the invention, the surfactant comprises, in percentages by weight relative to its total weight: between 10 and 70% of a gelatin of type A and gel strength of between about 150 and 280 Bloom BS, - between 10 and 70% of an average gum arabic of about 5 × 10 5, and - between 10 and 60% of a POE of PM between about 103 and 2. 104.

Dans le cas où la composition est destinée à améliorer les caractéristiques mécaniques de feuilles de papier-carton, il n'est pas utile que le mélange terres (s) à diatomées/surfactant (s) contienne un autre minéral, alors que, dans le cas où la composition est destinée à améliorer leurs caractéristiques de surface, il peut être avantageux d'associer la ou les terres à diatomées à au moins un minéral aciculaire propre à améliorer encore l'effet de boucheporage, lequel est, de préférence, choisi parmi les carbonates de calcium précipités. La ou les terres à diatomées et ce ou ces minéraux aciculaires sont alors préférentiellement présents dans la composition dans un rapport pondéral compris entre 1 : 3 et 3 : 1. In the case where the composition is intended to improve the mechanical characteristics of paper-cardboard sheets, it is not useful for the diatomaceous earth / surfactant (s) mixture to contain another mineral, whereas in the where the composition is intended to improve their surface characteristics, it may be advantageous to associate the diatomaceous earth (s) with at least one acicular mineral capable of further improving the mouth-filling effect, which is preferably chosen from the precipitated calcium carbonates. The diatomaceous earth (s) and this or these acicular minerals are then preferably present in the composition in a weight ratio of between 1: 3 and 3: 1.

Dans tous les cas, le surfactant représente, de préférence, de 0,5 à 5% en poids du poids total des minéraux présents dans la composition. In all cases, the surfactant preferably represents from 0.5 to 5% by weight of the total weight of the minerals present in the composition.

Compte tenu du risque de prolifération de micro-organismes en présence d'eau et de l'aptitude que présentent ces derniers à dégrader les protéines et les polysaccharides, la composition se présente, de préférence, sous la forme d'une poudre. Given the risk of proliferation of microorganisms in the presence of water and the ability of the latter to degrade proteins and polysaccharides, the composition is preferably in the form of a powder.

Pour ce faire, il suffit de mélanger les différents constituants de la composition - les gélatines, les terres à diatomées et les minéraux aciculaires se présentant, en effet, euxmêmes sous une forme pulvérulente-, par exemple dans un mélangeur à poudres standards du type à pâles, à tambour ou à mouvement diagonal ou aléatoire. Toutefois, il est impératif de mélanger en premier lieu la ou les terres à diatomées avec le ou les surfactants de manière à ce qu'elles en soient bien imprégnées, à la suite de quoi, on ajoute le ou les minéraux aciculairesdans le cas où la composition est destinée à en contenir-puis la ou les gélatines. To do this, it suffices to mix the various constituents of the composition - gelatins, diatomaceous earth and acicular minerals which are in fact themselves in a pulverulent form - for example in a standard powder mixer of the type in which pale, drum or diagonal or random movement. However, it is imperative to first mix the diatomaceous earth (s) with the surfactant (s) so that they are well impregnated, after which the acicular mineral (s) are added in the case where the composition is intended to contain-then the gelatin (s).

En variante, la composition peut se présenter sous une forme liquide ou semiliquide, après dissolution de ses constituants dans un volume d'eau approprié et adjonction éventuelle d'un ou plusieurs agents bactéricides et/ou fongicides propres à empêcher la dégradation des composés qu'elle renferme. Alternatively, the composition may be in liquid or semiliquid form, after dissolution of its constituents in a suitable volume of water and optional addition of one or more bactericidal agents and / or fungicides capable of preventing the degradation of the compounds that it encloses.

Quelle que soit la forme sous laquelle elle se trouve, la composition présente de nombreux avantages. En effet : - elle permet, lorsqu'elle est ajoutée à une pâte à papier, d'obtenir une amélioration très significative des caractéristiques mécaniques de la feuille de papier ou de carton formée à partir de cette pâte et, notamment, de la résistance à l'éclatement, de la longueur de rupture et de l'allongement à la rupture de cette feuille, sans toutefois en diminuer la main ; - elle permet, lorsqu'elle est appliquée sur une feuille de papier ou de carton en size-press, d'obtenir à la fois une augmentation, également très significative, des cohésions interne et superficielle de cette feuille, un comblement de ses pores superficiels et une régularisation de son pouvoir absorbant, ce qui se traduit notamment : avant couchage ou enduction, par une suppression totale du peluchage,

. après couchage, par une augmentation spectaculaire de la résistance à l'arrachage IGT, et . après enduction, par un effet barrière total aux huiles et aux graisses ; - elle présente un pH neutre ou très faiblement alcalin ; ainsi, elle est utilisable sur tous les papiers-cartons quel que soit leur mode de collage (acide ou neutre) et n'a pas d'action corrosive sur le matériel servant à leur fabrication ; - elle ne provoque pas non plus de phénomène d'encrassement de ce matériel ; - elle respecte l'environnement en raison de sa biodégradabilité optimale ; - elle peut être préparée uniquement à partir de composés dont l'innocuité vis- à-vis de l'homme et des animaux a été largement démontrée, comme les terres à diatomées, les carbonates de calcium précipités, les gélatines, les gommes arabiques et les polyéthylène glycols ; - enfin, elle est simple à fabriquer et à mettre en oeuvre et son coût de production est tout à fait compatible avec les exigences de l'industrie papetière. Whatever the form in which it is, the composition has many advantages. Indeed: it allows, when it is added to a pulp, to obtain a very significant improvement in the mechanical characteristics of the sheet of paper or cardboard formed from this pulp and, in particular, the resistance to bursting, breaking length and elongation at break of this sheet, without however diminishing the hand; it allows, when it is applied to a sheet of paper or cardboard in size-press, to obtain at the same time an increase, also very significant, of the internal and superficial cohesions of this sheet, a filling of its superficial pores and a regularization of its absorbency, which results in particular: before coating or coating, by a total suppression of linting,

. after coating, by a dramatic increase in tear resistance IGT, and. after coating, by a total barrier effect to oils and greases; it has a neutral or very slightly alkaline pH; thus, it is usable on all cardboard paper irrespective of their method of bonding (acid or neutral) and has no corrosive action on the material used for their manufacture; - it does not cause the phenomenon of fouling of this material; - it respects the environment because of its optimal biodegradability; it can be prepared only from compounds whose safety against humans and animals has been widely demonstrated, such as diatomaceous earths, precipitated calcium carbonates, gelatins, gum arabic and polyethylene glycols; - Finally, it is simple to manufacture and implement and its production cost is fully compatible with the requirements of the paper industry.

La présente invention a donc également pour objet l'utilisation d'une composition telle que précédemment définie en tant qu'adjuvant des papiers et cartons et, en The present invention therefore also relates to the use of a composition as previously defined as adjuvant paper and paperboard and, in

particulier, pour améliorer les caractéristiques mécaniques de feuilles de papier ou de carton par traitement dans la masse ainsi que leurs caractéristiques de surface par traitement en size-press. in particular, to improve the mechanical characteristics of sheets of paper or board by mass treatment as well as their surface characteristics by size-press treatment.

La présente invention a aussi pour objet un procédé pour améliorer les caractéristiques mécaniques d'une feuille de papier ou de carton par traitement dans la masse, qui est caractérisé en ce qu'il comprend l'incorporation dans la pâte à papier, après son raffinage, d'une composition telle que précédemment définie. The present invention also relates to a method for improving the mechanical characteristics of a sheet of paper or cardboard by mass treatment, which is characterized in that it comprises the incorporation into the paper pulp, after its refining of a composition as defined above.

Selon un mode de mise en oeuvre préféré de ce procédé, ladite composition est incorporée dans la pâte sous la forme d'une suspension aqueuse, de préférence à hauteur de 1 à 5% en poids d'extrait sec rapporté au poids des fibres contenues dans ladite pâte. According to a preferred embodiment of this process, said composition is incorporated in the dough in the form of an aqueous suspension, preferably at a level of 1 to 5% by weight of dry extract relative to the weight of the fibers contained in said dough.

La présente invention a encore pour objet un procédé pour améliorer les caractéristiques de surface d'une feuille de papier ou de carton par traitement en size-press, caractérisé en ce qu'il comprend l'application sur l'une et/ou l'autre des faces de cette feuille d'une suspension aqueuse d'une composition telle que précédemment définie. The present invention further relates to a process for improving the surface characteristics of a sheet of paper or board by size-press treatment, characterized in that it comprises the application to one and / or the other faces of this sheet of an aqueous suspension of a composition as defined above.

Selon un mode de mise en oeuvre préféré de ce procédé, la suspension aqueuse présente une teneur en extrait sec comprise entre 20 et 40% (p/p). According to a preferred embodiment of this process, the aqueous suspension has a solids content of between 20 and 40% (w / w).

L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui suit et qui se réfère à des exemples de réalisation de compositions conformes à l'invention et de démonstration de leurs propriétés. Il va de soi, toutefois, que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustrations de l'invention et n'en constituent en aucune manière une limitation. The invention will be better understood using the additional description which follows and which refers to embodiments of compositions according to the invention and demonstration of their properties. It goes without saying, however, that these examples are given solely as illustrations of the invention and in no way constitute a limitation thereof.

EXEMPLE 1 : Composition destinée à améliorer les caractéristiques mécaniques par traitement dans la masse
On a préparé une composition destinée à améliorer les caractéristiques mécaniques de feuilles de papier ou de carton par traitement dans la masse et se présentant sous la forme d'une poudre, en mélangeant intimement : * 100 parts en poids d'une terre à diatomées de Do égale à 12 pm (société CELITE HISPANICA-référence Primisil" 30A), avec * 2 parts en poids d'un surfactant pulvérulent constitué de :

- 33 parts en poids d'une gélatine de peau de porc, de type A et de force en gelée égale à 280 Bloom BS (société SKW BIOSYSTEMS-référence PS 280), EXAMPLE 1 Composition intended to improve the mechanical characteristics by mass treatment
A composition for improving the mechanical properties of sheets of paper or paperboard by mass treatment in the form of a powder was prepared by intimately mixing: 100 parts by weight of a diatomaceous earth of Do equal to 12 μm (CELITE HISPANICA-reference Primisil "30A), with * 2 parts by weight of a powdery surfactant consisting of:

- 33 parts by weight of a gelatin of pork skin, type A and gel strength equal to 280 Bloom BS (company SKW BIOSYSTEMS-reference PS 280),

- 33 parts en poids d'une gomme arabique dure atomisée, de PM moyen égal à 5. 105 (société ALLAND & ROBERT-référence 386A), et - 34 parts en poids d'un polyéthylène glycol de PM égal à 4000 (société CARIANT- référence poudre fine qualité Codex), puis en ajoutant :
230 parts en poids d'une gélatine de peau de porc, de type A et de force en gelée égale à
200 Bloom BS (société SKW BIOSYSTEMS-référence PS 200), et en mélangeant de nouveau jusqu'à obtention d'un ensemble homogène. - 33 parts by weight of an atomized hard gum arabic, average PM equal to 5. 105 (ALLAND & ROBERT company-reference 386A), and - 34 parts by weight of a polyethylene glycol of MW equal to 4000 (CARIANT company) - reference powder fine quality Codex), then adding:
230 parts by weight of a pork skin gelatin, type A and gel strength equal to
200 Bloom BS (company SKW BIOSYSTEMS-reference PS 200), and mixing again until a homogeneous set is obtained.

La poudre ainsi obtenue a été dispersée dans de l'eau à 50 C à raison de 200 g de poudre par litre d'eau et la suspension résultante a été ajoutée à une pâte mixte résineux/feuillus raffinée, ayant une concentration fibreuse de 4g/l et un indice d'égouttage de 450 SR (Schopper-Riegler), en une quantité correspondant à l'addition de 2 g de poudre pour 100 g de fibres. The powder thus obtained was dispersed in water at 50 ° C. at a rate of 200 g of powder per liter of water and the resulting suspension was added to a refined mixed resinous / hardwood pulp having a fibrous concentration of 4 g / 1 and a freeness value of 450 SR (Schopper-Riegler), in an amount corresponding to the addition of 2 g of powder per 100 g of fibers.

La pâte a ensuite été transformée en une feuille de papier d'un grammage nominal de 110 g/m2, dont on a mesuré la résistance à l'éclatement selon la norme NF Q 03-053, la longueur de rupture et l'allongement à la rupture selon la norme NF Q 03-004, l'épaisseur selon la norme NF Q 03-016 et le grammage réel selon la norme NF Q 03-019 de manière à en déterminer la main par le rapport épaisseur/grammage. The paste was then transformed into a sheet of paper with a nominal weight of 110 g / m 2, the bursting resistance of which was measured according to standard NF Q 03-053, the breaking length and the elongation at breaking according to standard NF Q 03-004, thickness according to standard NF Q 03-016 and actual weight according to standard NF Q 03-019 so as to determine the hand by the ratio thickness / grammage.

Les résultats sont présentés dans le Tableau 1 ci-dessous et comparés à ceux obtenus pour une feuille de papier fabriquée dans les mêmes conditions à partir d'une pâte mixte résineux/feuillus raffinée de caractéristiques identiques, mais non traitée par la composition conforme à l'invention. The results are presented in Table 1 below and compared with those obtained for a sheet of paper manufactured under the same conditions from a mixed resinous / hardwood refined pulp of identical characteristics, but not treated with the composition according to US Pat. 'invention.

TABLEAU 1

TABLE 1

<tb>
<tb> Caractéristiques <SEP> Pâte <SEP> témoin <SEP> Pâte <SEP> traitée
<tb> mesurées
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> l'éclatement <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 1
<tb> (kPa. <SEP> m2fg)
<tb> Longueur <SEP> de <SEP> rupture <SEP> 7200 <SEP> 8500
<tb> (m)
<tb> Allongement <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 0
<tb> (%)
<tb> Main <SEP> 1,35 <SEP> 1,35
<tb> (cm/g)
<tb> <Tb>
<tb> Characteristics <SEP> Paste <SEP> control <SEP> Paste <SEP> processed
<tb> measured
<tb> Resistance <SEP> to <SEP> Burst <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 1
<tb> (kPa. <SEP> m2fg)
<tb> Length <SEP> of <SEP> break <SEP> 7200 <SEP> 8500
<tb> (m)
<tb> Lengthening <SEP> to <SEP><SEP> Breaking <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 0
<tb> (%)
<tb> Main <SEP> 1.35 <SEP> 1.35
<tb> (cm / g)
<Tb>

Ces résultats montrent que l'incorporation dans une pâte à papier d'une composition conforme à l'invention permet d'augmenter la résistance à l'éclatement, la longueur de rupture et l'allongement à la rupture d'une feuille de papier formée à partir de cette pâte, respectivement de 17,18 et 14%, sans toutefois modifier la main de cette feuille. These results show that the incorporation into a pulp of a composition according to the invention makes it possible to increase the bursting strength, the breaking length and the elongation at break of a sheet of formed paper. from this dough, respectively 17,18 and 14%, without modifying the hand of this sheet.

EXEMPLE 2 : Composition propre à améliorer les caractéristiques de surface par traitement en size-press
On prépare une composition propre à améliorer les caractéristiques de surface de feuilles de papier ou de carton par traitement en size-press et se présentant sous la forme d'une poudre, en mélangeant intimement : e 30 parts en poids d'une terre à diatomées de Dso égale à 12/lm (société CELITE HISPANICA-référence Primisil 30A), avec . 1, 2 parts en poids d'un surfactant pulvérulent constitué de : - 20 parts en poids d'une gélatine de peau de porc, de type A et de force en gelée égale

à 150 Bloom BS (société SKW BIOSYSTEMS-référence PS 150), - 50 parts en poids d'une gomme arabique molle atomisée, de PM moyen égal à 5. 10s (société ALLAND & ROBERT-référence 396A), et - 30 parts en poids d'un polyéthylène glycol de PM égal à 4000 (société CLARIANTréférence poudre fine), EXAMPLE 2: Composition suitable for improving surface characteristics by size-press treatment
A composition suitable for improving the surface characteristics of sheets of paper or paperboard by size-press treatment in the form of a powder is prepared by intimately mixing: 30 parts by weight of a diatomaceous earth of Dso equal to 12 / lm (company CELITE HISPANICA-reference Primisil 30A), with. 1, 2 parts by weight of a pulverulent surfactant consisting of: - 20 parts by weight of a pork skin gelatin, type A and of equal jelly strength

at 150 Bloom BS (SKW BIOSYSTEMS company-reference PS 150), 50 parts by weight of an atomized soft gum arabic, average PM equal to 5. 10s (ALLAND & ROBERT-reference 396A), and -30 parts in weight weight of a polyethylene glycol of PM equal to 4000 (company CLARIANTreference fine powder),

puis en ajoutant successivement : . 30 parts en poids d'un carbonate de calcium précipité (société SCHAEFFER KALK- référence Precarbo 200),

. 80 parts en poids sec d'une gélatine de peau de porc, de type A et de force en gelée égale à 175 Bloom BS (société SKW BIOSYSTEMS-référence PS 175), . 80 parts en poids sec d'une gélatine de peau de porc, de type A et de force en gelée égale à 280 Bloom BS (société SKW BIOSYSTEMS-référence PS 280), et en mélangeant après chaque ajout jusqu'à obtention d'un ensemble homogène. then adding successively:. 30 parts by weight of a precipitated calcium carbonate (SCHAEFFER KALK company - reference Precarbo 200),

. 80 parts by dry weight of a pork skin gelatin, type A and gel strength equal to 175 Bloom BS (SKW BIOSYSTEMS company-reference PS 175),. 80 parts by dry weight of a pork skin gelatin, type A and gel strength equal to 280 Bloom BS (SKW BIOSYSTEMS company-reference PS 280), and mixing after each addition until obtaining a homogeneous set.

La poudre ainsi obtenue a été dispersée dans de l'eau à 50 C à raison de 250 g de poudre par litre d'eau et la suspension résultante a été appliquée en size-press sur les deux faces d'un carton fabriqué à partir de vieux papiers et présentant un grammage de 320 g/m2, avec une dépose sur chaque face d'environ 3,5 g/m2 (en sec). The powder thus obtained was dispersed in water at 50 ° C at a rate of 250 g of powder per liter of water and the resulting suspension was applied in size-press on both sides of a carton made from waste paper and having a basis weight of 320 g / m2, with a deposit on each side of approximately 3.5 g / m2 (in sec).

La face supérieure du carton a ensuite été couchée en machine, tandis que la face inférieure a reçu en ligne une enduction barrière à l'huile de 5 g/m2 (en sec). The upper face of the carton was then machine-coated, while the underside received an oil barrier coating of 5 g / m2 (in sec).

Ce carton a été soumis à un certain nombre de tests avant et après couchage et enduction et il a été constaté que le traitement par une composition conforme à l'invention permet d'obtenir, par rapport à un carton fabriqué, couché et enduit dans les mêmes conditions, mais ayant été traité en size-press par un amidon conventionnel : - avant couchage ou enduction : une suppression totale du peluchage au moins égale à celle obtenue avec l'amidon pur, - après couchage : une augmentation spectaculaire (plus de 40%) de la résistance à l'arrachage IGT, et - après enduction : un effet barrière total aux huiles et aux graisses (test effectué notamment avec le kit 3M n 14, le plus sévère de la série). This board has been subjected to a number of tests before and after coating and coating and it has been found that the treatment with a composition according to the invention makes it possible to obtain, compared to a manufactured board, coated and coated in the same conditions, but having been treated in size-press by a conventional starch: - before coating or coating: a total suppression of lint at least equal to that obtained with pure starch, - after sleeping: a spectacular increase (more than 40 %) IGT tear resistance, and - after coating: a total barrier effect to oils and greases (test carried out in particular with the 3M kit n 14, the most severe of the series).

Claims

1. Composition, characterized in that it comprises, in percentages by weight relative to its total weight: from 20 to 80% of at least one gelatin, and from 20 to 80% of a mixture comprising at least one earth to diatoms and at least one surfactant.

2. Composition according to claim 1, characterized in that the gelatin (s) is (are) chosen from type A gelatins and having a jelly force of between approximately 150 and 280 Bloom BS as measured according to the AFNOR NF V standard. 59-001.

3. Composition according to claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises a jelly strength gelatin greater than or equal to 200 Bloom BS or a mixture composed of different gelatins and whose jelly strength is greater than or equal to 200 Bloom BS.

4. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the diatomaceous earth or so have a mean diameter (Djo) less than or equal to 20 GB and preferably less than or equal to 10 p. m.

5. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the surfactant or surfactants are chosen from surfactants which comprise at least one water-soluble protein, at least one water-soluble polysaccharide, and at least one compound chosen from polyoxides. ethylene and copolymers of ethylene oxide and another hydrophilic monomer.

6. Composition according to claim 5, characterized in that the protein or proteins are selected from type A gelatin and having a jelly strength of between about 150 and 280 Bloom BS.

7. Composition according to claim 5 or claim 6, characterized in that the polysaccharide or polysaccharides are chosen from gums arabiques whose average PM is between about 105 and 106.

8. Composition according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the surfactant comprises one or more POE selected from PM POE between about 103 and 2. 104.

9. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the surfactant comprises, in percentages by weight relative to the total weight of said surfactant: between 10 and 70% of a type A gelatin and jelly strength between approximately 150 and 280 Bloom BS, between 10 and 70% of an average PM gum arabic of about 5 × 10 5, and between 10 and 60% of a PM POE between about 103 and 2. 104.

10. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the diatomaceous earth / surfactant mixture (s) further comprises one or more acicular minerals.

11. Composition according to claim 10, characterized in that the acicular mineral (s) are (are) chosen from among the precipitated calcium carbonates and in that the weight ratio between the diatomaceous earth (s) and this or these acicular minerals is between 1: 3 and 3: 1.

12. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the surfactant represents from 0.5 to 5% by weight of the weight of the minerals.

that it contains.

13. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that it is in the form of a powder.

14. Use of a composition as defined in any one of claims 1 to 13 as an adjuvant paper and paperboard.

Use according to claim 14 for improving the mechanical characteristics of sheets of paper or board by mass processing.

16. Use according to claim 14 for improving the surface characteristics of sheets of paper or cardboard by size-press treatment.

17. Process for improving the mechanical characteristics of a sheet of paper or cardboard by mass treatment, characterized in that it comprises the incorporation into the paper pulp, after its refining, of a composition as defined. in any one of claims 1 to 13.

18. Process according to claim 17, characterized in that the composition is incorporated in the paper pulp in the form of an aqueous suspension, preferably at a level of 1 to 5% by weight of dry extract relative to the weight of the fibers. contained in said dough.

19. Process for improving the surface characteristics of a sheet of paper or cardboard by size-press treatment, characterized in that it comprises the application on one and / or the other of the faces of this sheet an aqueous suspension of a composition as defined in any one of claims 1 to 13.

20. Process according to claim 19, characterized in that the aqueous suspension has a solids content of between 20 and 40% (w / w).