FR2972009A1

FR2972009A1 - Procedes de preparation d'une pate papetiere et de fabrication d'un papier a partir d'une poudre d'algues

Info

Publication number: FR2972009A1
Application number: FR1151581A
Authority: FR
Inventors: Gael Depres; Jean Marie Vau; Marianne Pottier
Original assignee: Arjo Wiggins Fine Papers Ltd
Current assignee: Arjo Wiggins Fine Papers Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-31
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: FR2972009B1; EP2678473A1; WO2012114045A1

Abstract

Procédé de préparation d'une pâte papetière à partir d'une poudre d'algues, cette poudre d'algues étant préparée par séchage d'algues et/ou de cellulose de flottaison issue du traitement d'algues, à une température inférieure à 150°C, jusqu'à ce que les algues et/ou la cellulose de flottaison ait un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20% en poids, et broyage des algues et/ou de la cellulose de flottaison de façon à obtenir une poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100µm. Le procédé de préparation de la pâte papetière comprend le mélange d'une poudre d'algues du type précité, à de l'eau et à des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes, la poudre d'algues apportée au mélange représentant au moins 20% du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes. Cette pâte papetière permet de fabriquer un papier présentant une forte opacité et une surface homogène sans inclusion.

Description

Procédés de préparation d'une pâte papetière et de fabrication d'un papier à partir d'une poudre d'algues

La présente invention concerne un procédé de préparation d'une poudre d'algues ainsi qu'un procédé de préparation d'une pâte papetière à partir d'une poudre d'algues, et un procédé de fabrication de papier à partir de cette pâte papetière. La prolifération des algues est un problème récurrent sur les plages, en particulier en Bretagne, qui génère des risques sanitaires. Chaque année, 50 000 tonnes d'algues vertes appartenant au genre Ulva sont récoltées sur les plages bretonnes. Ces algues, qui contiennent des fibres de cellulose, ne sont en général pas valorisées et sont éliminées par compostage ou épandage agricole. D'autres algues, telles que les algues brunes du type laminaire, sont récoltées et traitées pour en extraire des alginates. Le procédé d'extraction des alginates contenus dans les algues consiste pour l'essentiel à laver les algues puis à les traiter avec une solution acide diluée afin de les déminéraliser (élimination du calcium par lixiviation acide). Les algues sont ensuite broyées en milieu alcalin afin de neutraliser l'acide alginique et de le solubiliser sous forme de sel correspondant. Le mélange obtenu subit des traitements de floculation et de filtration, qui produisent un jus de lixiviation contenant des alginates et une cellulose de flottaison. Les alginates du jus de lixiviation sont récupérés par précipitation. La cellulose de flottaison ou gâteau cellulosique est pressée par des filtres presses à terre filtrante et comprend en général des fibres cellulosiques, des matières organiques, de la silice expansée et de la terre de diatomée. La cellulose de flottaison comprend en général entre 70 et 800/0 d'eau en poids à la sortie d'une usine de production d'alginates. Cette cellulose de flottaison est un déchet difficile à valoriser et qui est pourtant riche en fibres cellulosiques.

On a déjà proposé d'utiliser des fibres de cellulose issues d'algues pour la fabrication de papier. Ces papiers comprennent en général de faibles proportions de fibres de cellulose issues d'algues par rapport aux fibres de celluloses d'autres sources, ce qui ne permet pas de recycler de grandes quantités d'algues. De plus, les fibres de cellulose issues d'algues produisent des inclusions foncées dans les papiers, qui sont visibles et peu esthétiques. Dans la technique connue dans l'art antérieur, le procédé de récupération des fibres de cellulose d'algues comprend une étape de traitement thermique à haute température des algues, qui sont ensuite broyées et introduites dans une machine à papier. Ce traitement thermique génère des réactions de Maillard qui se traduisent par les inclusions foncées précitées dans le papier. Les réactions de Maillard sont des réactions chimiques lors desquelles des sucres réagissent avec des acides aminés pour produire des composés brunâtres. De plus, les papiers fabriqués selon la technique antérieure ont une odeur iodée rappelant celle de la mer, cette odeur n'étant pas particulièrement agréable, en particulier pour les imprimeurs qui manipulent de grandes quantités de papiers.

La présente invention a pour but de remédier à différents inconvénients parmi ceux précédemment cités par une solution simple, efficace et économique, qui permet de fabriquer un papier ayant un taux de fibres cellulosiques issues d'algues relativement important et qui ne présente pas ou pas significativement de marques ou inclusions foncées et a donc un aspect similaire à celui des papiers fabriqués uniquement à partir de fibres cellulosiques issues de bois. L'invention propose à cet effet un procédé de préparation d'une poudre d'algues comportant des fibres de cellulose, destinée à la fabrication de papier, comprenant les étapes consistant à : a) sécher des algues et/ou de la cellulose de flottaison issue du traitement d'algues, à une température inférieure à 150°C, jusqu'à ce que les algues et/ou la cellulose de flottaison ait un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 200/0 en poids ; et b) broyer les algues et/ou la cellulose de flottaison de façon à obtenir une poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100µm.

Les algues sont par exemple choisies parmi les types d'algues suivants : des algues vertes, telles que Ulva, des algues brunes, en particulier ayant subi une extraction des alginates, telles que laminaria digitata, laminaria hyperboréa, ascophyllum, fucus et trabelucata, des algues rouges, des algues bleues, ou un mélange d'au moins deux types d'algues différentes parmi les précédentes. Le séchage des algues et/ou de la cellulose de flottaison est réalisé à faible température (inférieure à 150°C, et de préférence inférieure ou égale à 100°C) de façon à conserver la couleur et les propriétés des algues et à ne pas générer de réactions de Maillard, qui rendent les algues insolubles et sont responsables des inclusions foncées précitées dans les papiers de la technique antérieure. Les algues et/ou la cellulose de flottaison est/sont séchée(s) jusqu'à ce qu'elle(s) ai(en)t un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 200/0 en poids, et de préférence dans l'intervalle de 5 à 120/0 en poids.

Typiquement, une poudre d'algues comprend majoritairement des fibres cellulosiques et des matières organiques. Elle comprend également un faible pourcentage de silice expansée et de terre de diatomée (environ 50/0 en poids). Les algues récoltées peuvent contenir plus de 800/0 en poids d'eau et la cellulose de flottaison comprend en général un taux d'humidité de l'ordre de 800/0 en poids. Le séchage effectué dans le procédé selon l'invention permet donc de diviser au moins par quatre environ la quantité d'eau contenue dans les algues et/ou la cellulose de flottaison. Le séchage des algues et/ou de la cellulose de flottaison jusqu'à un taux d'humidité de 1 à 200/0 en poids permet en outre de les/la conserver pendant plusieurs mois sans risque d'altération de leurs propriétés, ce qui est très avantageux. En effet, bien que la récolte des algues ait lieu pendant une ou deux saisons par an, le séchage des algues et leur stockage permet leur utilisation tout au long d'une année. Le séchage peut être réalisé dans une étuve, dans un four, par exemple rotatif, ou dans un sécheur, par exemple sous vide. La durée du traitement thermique dans l'étuve, le four ou le sécheur peut être de plusieurs heures, et par exemple de 12h environ. La température de traitement dans l'étuve ou le four peut être inférieure ou égale à 100°C, et par exemple de l'ordre de 90°C. La température de traitement dans le sécheur peut être de 60°C environ. Ce sécheur peut être du type tunnel sécheur dans lequel de l'air chaud est injecté. Les algues et/ou la cellulose de flottaison sont ensuite broyées de façon à obtenir une poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100µm, de préférence de 10 à 401.tm ou de 10 à 50µm, plus préférentiellement de 15 à 30µm, et par exemple de l'ordre de 20µm.

Le procédé selon l'invention peut comprendre, avant l'étape a), au moins une étape préliminaire choisie parmi les étapes suivantes : - récolte des algues, par exemple en bord de mer ou sur les plages ; - lavage des algues à l'eau de mer ou à l'eau douce ; et - pressage des algues jusqu'à ce qu'elles aient une humidité relative dans l'intervalle de 60 à 850/0, et de préférence de 60 à 800/0. Le pressage des algues permet d'éliminer une grande partie de l'eau qu'elles contiennent et de concentrer les fibres de cellulose dans la pâte ainsi obtenue. Le pressage peut être réalisé au moyen d'une presse à vis (de type bi-vis par exemple) ou un filtre presse. Le pressage peut être réalisé à température ambiante ou à plus haute température. Un traitement chimique est possible pendant ou avant le pressage. La présente invention concerne également un procédé de préparation d'une pâte papetière à partir d'une poudre d'algues, cette poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100µm et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 200/0, et comprenant les étapes consistant à: c) apporter la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes dans des proportions telles que la poudre d'algues représente au moins 200/0 du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes ; et d) mélanger la poudre d'algues et les fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes à de l'eau, de façon à préparer la pâte papetière. Le pâte papetière selon l'invention comprend une quantité relativement importante de fibres de cellulose issues d'algues, ce qui permet de recycler des quantités plus importantes d'algues et de contribuer à l'assainissement des plages, notamment bretonnes, et/ou de valoriser la cellulose de flottaison qui représente un déchet pour les usines de production d'alginates. Avantageusement, la poudre d'algues représente au moins 30, 40, voire 500/0, et de préférence dans l'intervalle de 55 à 650/0, du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes. La pâte papetière selon l'invention comprend ainsi (en poids) plus de poudre d'algues que de fibres cellulosiques issues de bois et/ou de plantes. Les fibres cellulosiques contenues dans la poudre d'algues sont moins coûteuses que des fibres vierges issues de bois et/ou de plantes, ce qui se traduit donc par une réduction notable du coût de préparation de la pâte papetière selon l'invention. Selon l'invention, la poudre d'algues et les fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes sont donc mélangées selon des proportions au moins de 1 : 4 en poids, et avantageusement d'au moins 1 : 1 (ces proportions peuvent être de 1 : 2, 2 : 1, 3 : 1, 4 : 1, etc.). La pâte papetière préparée selon l'invention peut comporter au moins 200/0, de préférence au moins 500/0, et plus préférentiellement dans l'intervalle de 55 à 650/0, en poids sec de fibres de cellulose issues d'algues par rapport au poids sec total des fibres de cellulose de la pâte.

Les fibres cellulosiques issues d'algues du papier selon l'invention peuvent être considérées comme des charges végétales destinées à remplacer les charges minérales couramment utilisées dans les papiers. Les inventeurs ont en effet constaté que les fibres cellulosiques issues des algues interagissent avec les fibres cellulosiques issues de bois et/ou de plantes dans le papier par des liaisons OH. Ces liaisons améliorent la tenue et la résistance mécanique du papier et autorisent la présence de grandes quantités de fibres d'algues dans le papier, par exemple jusqu'à 800/0 en poids sec, par rapport au poids sec total des fibres cellulosiques du papier. L'ajout de charges minérales dans un papier permet d'augmenter son opacité. L'ajout de poudre d'algues selon le procédé décrit ci-dessus permet également d'augmenter l'opacité du papier. Il est donc possible de réduire la quantité de charges minérales habituellement utilisées lors de la fabrication de papier en les remplaçant par de la poudre d'algues préparée par le procédé selon l'invention. Le taux de charges minérales dans la pâte papetière et le papier selon l'invention peut être nul (00/0).

La pâte papetière est avantageusement mélangée dans un pulpeur, ce qui permet d'hydrater et de dissoudre la poudre d'algues ainsi que de défaire les agglomérats de fibres et de bien homogénéiser la pâte papetière. Les fibres cellulosiques issues d'algues ont une longueur moyenne (de l'ordre de 0,1 mm par exemple) qui est inférieure à celle des fibres cellulosiques issues de bois (de l'ordre de 0,8 à 2mm environ). Plus les fibres cellulosiques sont longues et plus leurs propriétés mécaniques sont bonnes et plus les papiers fabriqués à partir de ces fibres ont de bonnes résistances mécaniques, notamment à la déchirure. Toutefois, les fibres cellulosiques courtes ont l'avantage d'améliorer la résistance à la traction des papiers comportant de telles fibres, ainsi que la formation du papier et son épair. Plus la quantité de fibres issues d'algues dans un papier est importante et plus il est préférable que la longueur des fibres issues de bois et/ou de plantes dans ce papier soit importante pour compenser les faibles propriétés mécaniques, notamment à la déchirure, des fibres issues des algues. De ce fait, il est préférable d'utiliser au moins un tiers de fibres de bois de résineux par rapport à la quantité totale de fibres de bois. L'utilisation de fibres de plantes annuelles telles que les fibres de coton, bambou, paille, chanvre, lin, alpha, jute, ou l'utilisation de fibres recyclées ou d'un mélange des fibres citées préalablement, est également envisageable. Les fibres issues de plantes annuelles ont en général une longueur supérieure à celle des fibres de bois de résineux, ce qui permet de valider leur utilisation. Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de blanchiment ou de décoloration totale ou partielle de la pâte papetière, par exemple en y ajoutant un produit tel que de l'hypochlorite de sodium, du peroxyde d'hydrogène, de l'hydroxyde de sodium, des agents chelatants, de l'acide citrique, de l'acide peracétique ou de l'ozone, ou en traitant la pâte papetière par voie enzymatique avec des chlorophyllases ou des carotenases, ou par cuisson en milieu basique. Une solution d'hypochlorite de sodium peut être ajoutée à la pâte papetière à raison de 10/0 de chlore actif par rapport au poids sec de la pâte papetière. Le blanchiment de la pâte papetière peut être obtenu en la chauffant (cuisson) en présence d'hydroxyde de sodium, à une température comprise entre 60 et 90°C (de préférence entre 70 et 80°C). La pâte papetière peut être également mise en présence d'hydroxyde de sodium, d'agents chelatants (par exemple l'EDTA) et d'acide citrique dans des conditions normales de température. Le blanchiment de la pâte papetière peut être obtenu par l'addition de trois composants dans la pâte : un acide, une enzyme et un agent dispersant tel qu'un tensioactif. L'acide et l'enzyme servent à détruire les colorants naturels des algues et l'agent dispersant évite la sédimentation de ces colorants. Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de traitement de la pâte papetière en vue de supprimer ou de masquer son odeur, par exemple en y ajoutant des particules poreuses absorbant cette odeur ou des molécules odorantes, telles que de la vanille synthétique (par exemple de la vanilline). Il est en effet préférable de supprimer ou masquer l'odeur naturelle iodée des algues qui pourrait persister dans le papier, car cette odeur peut être particulièrement désagréable en particulier lorsqu'une grande quantité de papiers libèrent simultanément des effluves, par exemple lors de leur désemballage par un imprimeur, ou lors de l'impression du papier. Les particules poreuses peuvent être des particules de charbon actif, de silice poreuse, de diatomée, d'allophane, de zéolithe ou tous autres particules à fortes surfaces spécifiques, qui sont mélangées à la pâte papetière, par exemple à raison de 0,01 à 50/0 en poids par rapport au poids sec de la poudre d'algues. Ces particules poreuses ont de préférence une surface spécifique relativement importante. Les particules de charbon actif, de silice poreuse, de diatomée, d'allophane ou de zéolithe peuvent être également ajoutées à la poudre d'algues lors d'une étape préalable, puis enlevées par tamisage. Ceci permet de ne pas retrouver ces particules dans le papier final. Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de Iixiviation acide de la pâte papetière pour augmenter la solubilité de la poudre d'algues. L'étape de Iixiviation est réalisée en traitant la pâte papetière avec une solution acide (par exemple à base d'acide citrique) puis en neutralisant la pâte papetière avec une solution basique, Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de raffinage de la pâte papetière. Ce raffinage permet de poursuivre la fragmentation des fibres de cellulose et leur hydratation et d'améliorer leurs propriétés mécaniques. La présente invention concerne également un procédé de fabrication de papier à partir d'une pâte papetière préparée par le procédé tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction de la pâte papetière dans une machine à papier, par exemple du type Fourdrinier, et la fabrication du papier. A titre d'exemple, dans la machine à papier, la pâte papetière peut être diluée et mélangée à différents produits, tels que de l'amidon, des colorants et/ou des pigments. Elle peut ensuite être envoyée sur une table d'égouttage pour retirer l'eau qu'elle contient, puis pressée et séchée sur des cylindres sécheurs permettant une montée douce en température. Lors de ce séchage, les algues et/ou la cellulose de flottaison, qui étai(en)t partiellement dissoute(s) va/vont précipiter sous forme de films sans pour autant brunir à cause des réactions de Maillard. L'aspect du papier obtenu sera alors homogène et son épair fondu. Le papier obtenu a ainsi une esthétique similaire à celle d'un papier à base uniquement de fibres de bois, c'est-à-dire sans inclusion foncée apparente. Le papier est très homogène en surface (le papier peut avoir une homogénéité de surface maximale de 2 sur une échelle de 1 a 5, 1 étant un papier très homogène en surface - l'homogénéité de surface est évaluée par un opérateur). Les fibres cellulosiques d'algues sont mélangées aux fibres cellulosiques de bois et/ou de plantes et peuvent apporter une coloration naturelle au papier. Le papier peut posséder par ailleurs une forte opacité (supérieure ou égale à 950/0, et par exemple égale à 1000/0 lorsqu'il a un grammage supérieur à 80 g/m2). Il a en outre une très bonne tenue lumière lorsqu'il est fabriqué sans ajout de colorants de synthèse (le papier peut avoir une tenue lumière supérieure à 5 en couleur naturelle, sur une échelle de 1 à 8 en couleur naturelle). La tenue lumière peut être mesurée par un appareil XENOTEST selon la norme ISO 105602. Le procédé selon l'invention peut comporter une étape de traitement de surface du papier fabriqué pour modifier son apparence, et en particulier sa couleur et/ou sa brillance, et/ou pour le rendre imprimable.

Le traitement de surface peut être réalisé en ligne, c'est-à-dire juste après la sortie du papier de la machine à papier, ou hors ligne. Il peut être réalisé à l'aide de procédés d'enduction classiques du type size-press, film-press, lame d'air, lame métallique, héliogravure, flexographie, etc. Il peut par exemple consister à déposer une couche imprimable sur au moins une face du papier, cette couche comprenant de l'amidon et/ou du PVA (polyvinyle alcool). Le surface traitée du papier peut être rendue matte ou brillante suivant l'épaisseur de la couche déposée et de ses constituants. La brillance du papier peut être augmentée en ajoutant dans la couche des produits chimiques tels que de la gélatine, du PVP (polyvinylpyrrolidone), du latex synthétique (acrylique, PU, styrène-butadiène, etc.), etc. Le papier peut également subir un traitement de surface mécanique de type lissage ou calandrage dans le but d'obtenir un fort lissé et/ou une brillance importante. Avantageusement, la pâte papetière introduite dans la machine à papier est exempte de charges minérales, ou a un faible taux de charges minérales (par exemple inférieur à 50/0). L'invention concerne également un papier susceptible d'être obtenu par le procédé de fabrication précité, ce papier comprenant des fibres de cellulose issues d'algues et étant exempt de charges minérales. Les minéraux pouvant être naturellement contenus dans les algues et dans la poudre d'algues ne sont pas considérés comme des charges minérales pour papier dans la présente demande. Ce papier peut être un papier fin ayant une main supérieure ou égale à 1 cm3/g. Il peut avoir un grammage supérieur à 80g/m2 et une opacité supérieure ou égale à 950/0.

Ce papier peut être utilisé pour l'impression, l'écriture, la brochure ou l'emballage. La présente invention concerne encore une utilisation de fibres de cellulose issues d'algues dans un papier en vue d'augmenter son opacité, ces fibres de cellulose se présentant sous forme d'une poudre provenant du broyage d'algues et/ou de cellulose de flottaison issue du traitement d'algues et ayant une granulométrie comprise entre 5 et 100µm. Ces fibres de cellulose peuvent représenter plus de 500/0 en poids sec du poids sec total des fibres de cellulose du papier. La présente invention concerne enfin une poudre d'algues comportant des fibres de cellulose, pour la fabrication de papier, caractérisée en ce qu'elle a une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100µm et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 200/0, et en ce qu'elle est conditionnée dans au moins un sac en papier repulpable. Du fait de la faible granulométrie de la poudre d'algues, celle-ci est très volatile. Pour éviter les poussières et les désagréments lorsque le contenu pulvérulent d'un sac classique est vidé dans un pulpeur, la poudre d'algues est conditionnée dans un sac repulpable qui peut être directement introduit dans un pulpeur sans le vider. Ce sac est en général non imprimé et réalisé avec des fibres recyclables. Il ne comporte par de matière susceptible de polluer la pâte papetière, telle que des matériaux plastiques, des inserts ou des enductions. Il peut s'agir d'un sac repulpable commercialisé par la société Vicat (France) ou Tyler Packaging (Angleterre). L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, qui comprend des exemples comparatifs et de mise en oeuvre de l'invention, ainsi que des références aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est un graphe représentant l'évolution de l'indice d'éclatement d'un papier en fonction du taux de fibres cellulosiques issues d'algues dans ce papier ; - la figure 2 est un graphe représentant l'évolution de l'indice de déchirure d'un papier en fonction du taux de fibres cellulosiques issues d'algues dans ce papier ; - la figure 3 est un graphe représentant l'évolution de l'indice de déchirure d'un papier en fonction de la granulométrie de la poudre d'algues utilisée dans ce papier ; - la figure 4 est un graphe représentant l'évolution de l'homogénéité de surface d'un papier en fonction de la granulométrie de la poudre d'algues utilisée dans ce papier ; et - la figure 5 est un graphe représentant l'opacité d'un papier en fonction du taux de fibres cellulosiques issues d'algues dans ce papier. Exemple 1 : Fabrication de papiers ayant des fibres cellulosiques de bois et d'algues et comparaison des caractéristiques de ces papiers à celles d'un papier sans fibres cellulosiques d'algues Quatre papiers sont fabriqués au moyen d'une machine à papier classique. Le premier papier comprend uniquement des fibres de cellulose issues de bois et les autres papiers sont chacun obtenus à partir d'une pâte papetière préparée à partir de fibres de cellulose issues de bois et d'algues (avec respectivement 25, 50, et 75% en poids de poudre d'algues par rapport au poids cumulé de la poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois de la pâte papetière, c'est-à-dire avec respectivement les rapports 1 : 3, 1 : 1 et 3 : 1 en poids entre la poudre d'algues et les fibres de cellulose issues de bois et/ou d'algues). Des premiers composants de chaque papier sont introduits dans un pulpeur afin de les mélanger et de préparer la pâte papetière. La pâte papetière est introduite dans la machine à papier et le substrat obtenu est traité au niveau d'une size-press ou presse encolleuse de la machine à papier avec une sauce comprenant d'autres composants. Les compositions des quatre papiers sont présentées dans le tableau suivant.

Papier à Papier à Papier à Papier à base de base de base de base de fibres fibres fibres fibres cellulosiques cellulosiques cellulosiques cellulosiques de bois de bois et de bois et de bois et d'algues d'algues d'algues (25%) (50%) (75%) 375Kg de 750Kg de 1125Kg de Pulpeur Fibres 1000Kg de poudre poudre poudre fibres courtes d'algues d'algues d'algues de bois 330Kg de 250Kg de 125Kg de fibres fibres fibres longues de longues de longues de bois bois bois 795Kg de 500Kg de fibres courtes fibres courtes de bois de bois 250Kg de fibres courtes de bois Eau de javel 50L Eau Amidon 1% 1% 1% 1% cationique Colle 2% colle colle colle colle EX3026 EX3026 EX3026 EX3026 Size- Amidon 200L 200L 200L 200L Press Agent de 0,3% 0,3% 0,3% 0,3% réticulation Cartabond® Cartabond® Cartabond® Cartabond® TSI TSI TSI TSI Agent de ° 2,5% EKA 2,5% EKA 2,5% EKA collage 2 /° Impress SP 50 SP 50 SP 50 Comme expliqué dans ce qui précède, les pâtes papetières à base de fibres cellulosiques d'algues et de bois comprennent des fibres longues de bois pour compenser les faibles propriétés mécaniques des fibres d'algues, qui sont plus courtes que les fibres de bois. Les fibres courtes de bois sont ici issues d'eucalyptus (type Cenibra) et ont une longueur moyenne de l'ordre de 0,8mm, et les fibres longues de bois sont issues de résineux et ont une longueur moyenne de l'ordre de 2mm. Les fibres d'algues ont une longueur moyenne de 0,1 mm environ.

Les poudres d'algues ont été préparées par les étapes de séchage et de broyage du procédé selon l'invention, et ont une granulométrie moyenne de 30µm. La pâte papetière qui comporte 75% en poids de poudre d'algues par rapport au poids total de poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois est traitée avec de l'eau de javel (hypochlorite de sodium) afin de décolorer et blanchir cette pâte. La size-press ou presse encolleuse comprend deux rouleaux disposés côte à côte horizontalement qui forment entre eux une cuvette que l'on alimente avec une sauce comprenant les composants du tableau.

Les papiers passent entre les deux rouleaux et sont enduits de cette sauce.

L'agent de réticulation permet de réticuler l'amidon et d'améliorer notamment la tenue du papier (Cartabond® TSI commercialisé par la société Clariant). L'agent de collage permet de rendre la surface du papier hydrophobe, en vue d'une impression offset du papier (Impress® de la société Hercules SA et EKA SP 50 de la société EKA Chimie SA). La colle EX3026 utilisée dans le pulpeur est commercialisée par la société Hercules SA. Les papiers fabriqués avec et sans fibres de cellulose issues d'algues sont analysés. Les résultats des tests effectués sur ces papiers 10 sont récapitulés dans le tableau ci-dessous. Papier à base Papier à Papier à Papier à de fibres base de base de base de cellulosiques de fibres fibres fibres bois cellulosiques cellulosiques cellulosiques de bois et de bois et de bois et d'algues d'algues d'algues (25%) (50%) (75%) Grammage (g/cm2) 133 131 135 128 Epair 1 1 2 3 note de 1(bon) à 5(mauvais) Porosité Bendtsen 475 600 700 900 (ml/min) Epaisseur (µm) 173 173 185 182 Main (cm /g) 1,31 1,33 1,37 1,42 Test d'hydrophobie 23 23 23 23 Cobb l min (quantité d'eau absorbée par le papier en 1 min) Test de Indice du 16 15 14 13 résistance bâton de de surface cire pour chauffé et l'impression collé sur une face du papier (endroit) Indice du 16 15 14 13 bâton de cire chauffé et collé sur l'autre face du papier (envers) Indice de déchirure 5.6 5,4 4.28 3,2 Indice d'éclatement 2,76 2,6 2,43 2,2 Opacité (%) 98.7 99,8 100 100 Homogénéite de surface 1 2 2 3 (échelle de 1 à 5) La porosité des papiers a été mesurée avec un appareil Bendtsen. Les indices de déchirure et d'éclatement ont été mesurés avec respectivement des appareils Elmendorf Protear Thwing-Albert et EL05 Adamel Lhomargy. L'opacité des papiers a été mesurée au moyen d'un appareil Colourtouch. Les papiers fabriqués à partir de fibres issues d'algues et de bois ont de meilleures porosité, main et opacité que celles du papier fabriqué uniquement à partir de fibres de bois. Les propriétés mécaniques (déchirement, éclatement, etc.) de ces papiers sont légèrement moins bonnes que celles du papier fabriqué à partir de fibres de bois, mais sont toutefois acceptables. Les figures 1 et 2 représentent l'évolution des indices de déchirure et d'éclatement d'un papier en fonction de la quantité de fibres cellulosiques issues d'algues dans ce papier. On constate que l'augmentation du taux de fibres d'algues dans le papier fait baisser légèrement l'indice d'éclatement, et fait fortement baisser l'indice de déchirure du papier. Cette baisse marquée de la résistance à la déchirure du papier s'explique par la faible longueur des fibres cellulosiques issues d'algues.

Exemple 2: Fabrication d'un papier comportant des fibres de cellulose issues d'algues et de bois et des particules de charbon actif 0.50/0 en poids de particules de charbon actif (commercialisées par la société PICA) est ajoutée à une composition papetière (dans le pulpeur) identique à celle de l'exemple 1 comportant 500/0 en poids de poudre d'algues par rapport au poids total de poudre d'algues et de fibres cellulosiques de bois. Les particules de charbon actif ont absorbé l'odeur naturelle des algues. Le papier fabriqué n'a pas d'odeur désagréable.

Exemple 3: Fabrication d'un papier comportant des fibres de cellulose issues d'algues et de bois et de la vanilline 10/0 en poids de vanilline (commercialisée par la société Rhodia) est ajoutée au niveau de la size-press dans un papier ayant la même composition que le papier de l'exemple 1 comportant 500/0 en poids de poudre d'algues par rapport au poids total de poudre d'algues et de fibres cellulosiques de bois. Le papier fabriqué a une odeur similaire à la vanille. Exemple 4 : Plusieurs papiers ont été fabriqués à partir de poudres d'algues de granulométries différentes, afin d'observer l'influence de cette granulométrie (taille des particules) sur l'indice de déchirure des papiers et sur leur aspect de surface. Un premier papier a été fabriqué à partir d'une poudre d'algues non tamisée, c'est-à-dire contenant des particules de taille supérieure à 125pm.

Un second papier a été fabriqué à partir d'une poudre d'algues ayant une granulométrie inférieure à 125pm, un troisième papier a été fabriqué à partir d'une poudre d'algues ayant une granulométrie inférieure à 75pm et un quatrième papier a été fabriqué à partir d'une poudre d'des algues de granulométrie inférieure à 30pm. Chaque papier comporte 500/0 (rapport 1 :1) en poids de poudre d'algues par rapport au poids cumulé de la poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois du papier.

Des tests de déchirure et une évaluation de l'homogénéité de surface des papiers obtenus ont ensuite été effectués. Les résultats de ces analyses sont représentés dans les figures 3 et 4. Il est préférable d'utiliser une poudre d'algues dont les particules ont une taille de l'ordre de 30pm, pour obtenir un bon compromis en termes d'homogénéité de surface et de propriétés mécaniques des papiers préparés à partir de cette poudre d'algues. Exemple 5: Deux lots d'algues provenant de l'industrie des alginates ont été pressés et séchés à des températures différentes au moyen d'un four rotatif. Le premier lot a été séché à 80°C, le second à 150°C. Les deux lots ont ensuite subi une étape de micronisation à 75pm. Des papiers ont ensuite été fabriqués à partir de ces lots d'algues, à partir de 50% en poids de poudre d'algues par rapport au poids cumulé de la poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois des papiers. Le papier fabriqué à partir du premier lot a un aspect homogène et possède une couleur verte naturelle. Le papier fabriqué à partir du second lot possède des inclusions, en raison d'une mauvaise solubilisation des algues due aux réactions de Maillard. Par ailleurs, ce papier possède une couleur brune car le un séchage à 150°C a entraîné un brunissement des algues. Exemple 6 : Plusieurs papiers comportant différentes quantités de poudre d'algues par rapport au poids cumulé de la poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois des papiers ont été fabriqués. Ces quantités sont respectivement de 0, 10, 15, 20, 25, 50 et 750/0. L'opacité de ces papiers est ensuite mesurée au moyen d'un appareil Colourtouch. La figure 5 représente l'évolution de l'opacité d'un papier en fonction du taux de fibres cellulosiques d'algues dans ce papier. On constate que le papier a une opacité de 1000/0 avec un taux de fibres d'algues supérieur ou égal à 500/0. Un papier ayant un taux de fibres d'algues supérieur ou égal à 200/0 a une opacité proche de 1000/0 (99,80/0).

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de préparation d'une poudre d'algues comportant des fibres de cellulose, destinée à la fabrication de papier, comprenant les étapes consistant à : a) sécher des algues et/ou de la cellulose de flottaison issue du traitement d'algues, à une température inférieure à 150°C, jusqu'à ce que les algues et/ou la cellulose de flottaison ait un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 200/0 en poids ; et b) broyer les algues et/ou la cellulose de flottaison de façon à obtenir une poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100 µm.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séchage à l'étape a) est réalisé à une température inférieure ou égale à 100°C.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le séchage à l'étape a) est maintenu jusqu'à ce que l'humidité des algues et/ou de la cellulose de flottaison soit dans l'intervalle de 5 à 120/0 en poids.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les algues sont choisies parmi des algues vertes, telles que Ulva.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les algues sont choisies parmi des algues brunes, en particulier ayant subi une extraction des alginates, telles que laminaria digitata, laminaria hyperboréa, ascophyllum, fucus et trabelucata, des algues rouges, des algues bleues, ou un mélange d'au moins deux types d'algues différentes parmi les précédentes.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape a), au moins une étape préliminaire choisie parmi les étapes suivantes : - récolte des algues ; - lavage des algues à l'eau de mer ou à l'eau douce ; et - pressage des algues jusqu'à ce qu'elles aient un taux d'humidité dans l'intervalle de 60 à 850/0 en poids, et de préférence de 60 à 800/0 en poids.
7. Procédé de préparation d'une pâte papetière à partir d'une poudre d'algues, cette poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100µm et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 200/0, comprenant les étapes consistant à: c) apporter la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes dans des proportions telles que la poudre d'algues représente au moins 200/0 du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes ; et d) mélanger la poudre d'algues et les fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes à de l'eau de façon à préparer la pâte papetière.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la poudre d'algues représente au moins 500/0, et de préférence dans l'intervalle de 55 à 650/0, du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la pâte papetière est mélangée dans un pulpeur.
10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de blanchiment ou de décoloration totale de la pâte papetière, par exemple en y ajoutant un produit tel que de l'hypochlorite de sodium, du peroxyde d'hydrogène, de l'hydroxyde de sodium, des agents chelatants, de l'acide citrique ou de l'ozone, ou en la traitant par voie enzymatique avec des chlorophyllases ou des carotenases, ou par cuisson en milieu basique.
11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement de la pâte papetière en vue de supprimer ou de masquer son odeur, par exemple en y ajoutant des particules poreuses absorbant cette odeur ou des molécules odorantes.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que des particules poreuses de charbon actif, de silice poreuse, d'allophane de diatomée ou de zéolithe sont ajoutées à la pâte papetière à raison de 0,01 à 50/0 en poids par rapport au poids de la poudre d'algues.
13. Procédé selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de lixiviation acide de la pâte papetière, pour augmenter la solubilité de la poudre d'algues.
14. Procédé selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce 5 qu'il comprend une étape de raffinage de la pâte papetière.
15. Procédé de fabrication d'un papier à partir d'une pâte papetière préparée par le procédé selon l'une des revendications 7 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction de la pâte papetière dans une machine à papier, et la fabrication du papier. 10
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement de surface du papier fabriqué pour modifier son apparence, et en particulier sa couleur et/ou sa brillance, et/ou pour le rendre imprimable.
17. Procédé selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la 15 pâte papetière introduite dans la machine à papier est exempte de charges minérales.
18. Papier obtenu par le procédé selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de cellulose issues d'algues, est exempt de charges minérales. 20
19. Papier selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un papier fin ayant une main supérieure ou égale à 1cm3/g, un grammage supérieur à 80g/m2 et une opacité supérieure ou égale à 950/0.
20. Utilisation de fibres de cellulose issues d'algues dans un papier en vue d'augmenter son opacité, ces fibres de cellulose se présentant sous 25 forme d'une poudre provenant du broyage d'algues et/ou de cellulose de flottaison issue du traitement d'algues et ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100µm et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20%.
21. Poudre d'algues comportant des fibres de cellulose, pour la fabrication de papier, caractérisée en ce qu'elle a une granulométrie dans 30 l'intervalle de 5 à 100µm et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20%,et en ce qu'elle est conditionnée dans au moins un sac en papier repulpable.5