FR3121941A1 - Procede de fabrication de papier et de carton - Google Patents

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Cyril Barriere
Gatien Faucher
Bastien MARTEL
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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une feuille de papier ou de carton à partir d’une suspension fibreuse, comprenant les étapes suivantes :a) injection d’un polymère P2 dans une suspension fibreuse,b) formation d’une feuille de papier ou de carton,c) séchage de la feuille de papier ou de carton,le polymère P2 étant préparé, préalablement à l’étape a), à partir d’un polymère hydrosoluble P1 sous forme de particules solides, P1 étant composé d’au moins un monomère non ionique choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile,le polymère P1 étant soumis à une réaction Re pour donner un polymère P2, la réaction Re consistant à ajouter les particules solides de polymère P1 dans une solution aqueuse M1 de : (i) un hydroxyde d’alcalin et/ou un hydroxyde d’alcalino-terreux, (ii) un hypo-halogénure d’alcalin et/ou un hypo-halogénure d’alcalino-terreux préalablement à un temps de réaction de 10 secondes à 5 heures.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE PAPIER ET DE CARTON
Domaine de l’invention
La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de papier ou de carton présentant des propriétés d’égouttage et de machinabilité améliorées. Plus précisément, l’invention a pour objet un procédé impliquant la réaction d’un polymère hydrosoluble sous forme de particules solides dans un mélange d’hydroxyde (hydroxyde de métal alcalin et/ou hydroxyde de métal alcalino-terreux) et d’hypo-halogénure (hypo-halogénure de métal alcalin et/ou hypo-halogénure de métal alcalino-terreux) pour ensuite l’injecter directement dans la suspension fibreuse servant à fabriquer le papier ou le carton.
La présente invention a également pour objet les papiers et cartons aux propriétés physiques améliorées obtenus par ce procédé.
Etat antérieur de la technique
L’industrie papetière est en recherche constante d’optimisation de ses procédés de fabrication du papier ou du carton, plus particulièrement en termes de rendement, de productivité, de réduction des coûts et de qualité des produits finis.
L’utilisation de polymères comme agents de résistance à sec, d’égouttage et de machinabilité est très largement décrite.
Les propriétés d’égouttage (ou drainage) concernent la capacité du matelas fibreux à évacuer ou drainer le maximum d’eau avant la sécherie. Des propriétés d’égouttage améliorées impliquent un gain d’énergie et une augmentation de la capacité de production.
Par machinabilité, on désigne l’optimisation du fonctionnement de la machine à papier en augmentant la productivité par un meilleur égouttage sur la table, une meilleure siccité à la section de presse, une diminution des casses par une plus grande propreté des circuits et une diminution des dépôts.
Les polyvinylamines sont connues pour améliorer le drainage lors de la formation du papier.
Les polyvinylamines peuvent être obtenues par réaction d’une solution de polyacrylamide dans un mélange d’hydroxyde d’alcalin et/ou d’hydroxyde d’alcalino-terreux et d’hypo-halogénure d’alcalin et/ou d’hypo-halogénure d’alcalino-terreux suivie d’un traitement en milieu acide.
Lorsque la réaction est effectuée directement avant injection du produit dans la suspension fibreuse pour l’obtention du papier ou du carton, seule la réaction du polyacrylamide en solution avec les hydroxydes et hypophalogénures d’alcalin ou d’alcalino terreux est effectuée.
Toutefois, cette nécessité d’avoir des solutions de polyacrylamide implique leur acheminement jusqu’à la papeterie ou la nécessité d’avoir un équipement de dissolution du polymère sous formes de particule dans la papeterie. Dans les deux cas, l’empreinte au sol des stocks de solutions de polymère ou des équipements de dissolution reste importante.
De plus, cette réaction sur le polyacrylamide nécessite de chauffer le milieu réactionnel et aussi un besoin d’échangeur pour réguler sa température en fin de réaction.
De manière inattendue, la Demanderesse a découvert qu’un procédé impliquant la réaction d’un polymère hydrosoluble sous forme de particules solides dans un mélange d’hydroxyde (hydroxyde de métal alcalin et/ou hydroxyde de métal alcalino-terreux) et d’hypo-halogénure (hypo-halogénure de métal alcalin et/ou hypo-halogénure de métal alcalino-terreux) pour ensuite l’injecter directement dans la suspension fibreuse servant à fabriquer le papier ou le carton permet d’améliorer les propriétés d’égouttage et de résistance à sec.
Ce procédé permet également d’éviter toute une logistique (transport ou installation d’une unité de dissolution) inhérente à la manipulation de solutions de polymères hydrosolubles.
De plus, le procédé est d’autant plus simple que la dissolution du polymère s’effectue très rapidement dans le mélange réactionnel d’hydroxyde et d’hypo-halogénure d’alcalin et/ou d’alcalino-terreux et qu’il n’est pas nécessaire de chauffer le milieu réactionnel ni d’utiliser des échangeurs thermiques.
Par « alcalin », on désigne un métal alcalin, avantageusement le lithium, le sodium ou le potassium. Un « hydroxyde d’alcalin » désigne un hydroxyde (OH-) d’au moins un métal alcalin, par exemple NaOH, KOH ou NaOH+KOH. Il en est de même pour l’hydroxyde d’alcalino-terreux.
Par « alcalino-terreux », on désigne un métal alcalino-terreux, avantageusement le calcium ou le magnésium.
Un hypo-halogénure est un oxyanion, par exemple l’hypochlorite ClO-.
Un « hypo-halogénure d’alcalin » désigne un hypo-halogénure d’au moins un métal alcalin et d’au moins un hypo-halogénure, par exemple NaOCl, KOBr ou NaOCl+KOBr. Il en est de même pour l’hypo-halogénure d’alcalino-terreux.
Enfin, la gamme de poids moléculaire des polymères hydrosolubles sous forme de particules solides étant large, le procédé de l’invention permet d’augmenter la gamme d’agents d’égouttage et de résistance à sec actuelle par rapport à un procédé similaire utilisant des polyacrylamides sous forme de solution aqueuse.
Plus précisément, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une feuille de papier ou de carton à partir d’une suspension fibreuse, comprenant les étapes suivantes :
a) injection d’un polymèreP2dans une suspension fibreuse (avantageusement une suspension aqueuse de fibres cellulosiques),
b) formation d’une feuille de papier ou de carton,
c) séchage de la feuille de papier ou de carton,
le polymèreP2étant préparé, préalablement à l’étape a), à partir d’un polymère hydrosolubleP1sous forme de particules solides,P1étant un polymère hydrosoluble d’au moins un monomère non ionique choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile,
le polymèreP2étant obtenu par une réactionReconsistant à ajouter les particules solides de polymère hydrosolubleP1dans une solution aqueuseM1comprenant : (i) un hydroxyde de métal alcalin, ou un hydroxyde de métal alcalino-terreux ou leurs mélanges, (ii) un hypo-halogénure de métal alcalin, ou un hypo-halogénure de métal alcalino-terreux ou leurs mélanges,
la réactionReayant un temps de réaction de 10 secondes à 5 heures après l’ajout des particules de polymère hydrosolubleP1.
De manière avantageuse, l’étape a) est réalisée dans un délai n’excédant pas 24 heures à compter du début de la réactionRe, c’est-à-dire à compter de l’ajout des particules solides de polymère hydrosolubleP1dans la solution aqueuseM1.
Dans la suite de la description et dans les revendications, tous les dosages de polymère exprimés en g.t-1ou kg.t-1sont donnés en poids de polymère par tonne de matière sèche. La matière sèche correspond à l’extrait sec obtenu après évaporation de l’eau de la suspension fibreuse utilisée dans un procédé de fabrication d’une feuille de papier ou de carton. La matière sèche est avantageusement constituée de fibres cellulosiques et de charges. Le terme « fibres cellulosiques » englobe toute entité cellulosique, incluant les fibres, les fines, les microfibrilles ou les nanofibrilles. Par suspension fibreuse, on entend la pâte épaisse ou la pâte diluée qui sont à base d’eau et de fibres cellulosiques. La pâte épaisse (Thick Stock), ayant une concentration massique en matière sèche généralement supérieure à 1 %, voire supérieure à 3 %, est en amont de la pompe de mélange (fan-pump). La pâte diluée (Thin Stock), ayant une concentration massique en matière sèche généralement inférieure à 1 %, est située en aval de la pompe de mélange.
Le terme « polymère », désigne aussi bien les homopolymères que les copolymères d’au moins deux monomères distincts.
Un polymère amphotère est un polymère comprenant des charges cationiques et des charges anioniques, préférentiellement autant de charges anioniques que de charges cationiques.
Tel qu’utilisé ici, le terme « polymère hydrosoluble » désigne un polymère qui donne une solution aqueuse sans particule insoluble lorsqu’il est dissous sous agitation pendant 4 heures à 25°C et avec une concentration de 20 g.L-1dans l’eau déionisée.
Les plages de valeurs incluent les bornes inférieure et supérieure. Ainsi, les plages de valeurs « entre 0,1 et 1,0 » et « de 0,1 à 1 » incluent les valeurs 0,1 et 1,0.
Le polymère hydrosolubleP1est un polymère d’au moins un monomère non ionique choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile. Préférentiellement, le polymèreP1contient au moins 50 mol% d’au moins un de ces monomères non ioniques.
Le polymèreP1peut aussi contenir des monomères anioniques et/ou cationiques et/ou zwitterioniques. Le polymèreP1est avantageusement dépourvu de monomère non ionique qui ne soit pas choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile.
Les monomères anioniques sont préférentiellement choisis dans le groupe comprenant les monomères possédant une fonction acide carboxylique et leurs sels, dont l’acide acrylique, l’acide méthacrylique, l’acide itaconique, l’acide maléique, les monomères possédant une fonction acide sulfonique et leurs sels, dont l’acide acrylamido tertio butyl sulfonique (ATBS), l’acide allyl sulfonique et l’acide méthallyl sulfonique, et leurs sels ; et les monomères ayant une fonction acide phosphonique et leurs sels.
De manière générale, les sels de monomères anioniques du polymèreP1sont des sels d’un métal alcalin, d’un métal alcalino-terreux ou d’un ammonium (préférentiellement un ammonium quaternaire).
Les monomères cationiques sont préférentiellement choisis dans le groupe comprenant l’acrylate de diméthylaminoéthyle (ADAME) quaternisé ou salifié, le méthacrylate de diméthylaminoéthyle (MADAME) quaternisé ou salifié, le chlorure de diallyldiméthylammonium (DADMAC), le chlorure d’acrylamidopropyltriméthylammonium (APTAC), et le chlorure de méthacrylamidopropyltriméthylammonium (MAPTAC).
De manière avantageuse, les monomères cationiques du polymèreP1ont comme contre-ion un halogénure, de préférence un ion chlorure.
Les monomères zwitterioniques sont préférentiellement choisis dans le groupe comprenant les monomères sulfobétaïnes comme le sulfopropyl diméthylammonium éthylméthacrylate, le sulfopropyl diméthylammonium propylméthacrylamide, ou le sulfopropyl 2-vinylpyridinium ; les monomères phosphobétaïnes, comme le phosphato éthyltriméthylammonium éthylméthacrylate ; et les monomères carboxybétaïnes.
De préférence, le polymère hydrosolubleP1est un homopolymère ou un copolymère d’acrylamide ou de méthacrylamide.
Le polymèreP1peut être linéaire, structuré ou réticulé. Les agents réticulant permettant la structuration peuvent notamment être choisis parmi l’allyl sulfonate de sodium, le méthallyl sulfonate de sodium, le méthallyl disulfonate de sodium, le méthylènebisacrylamide, la triallylamine, le chlorure de triallylammonium.
La structuration du polymèreP1peut aussi être obtenue avec au moins un composé polyfonctionnel contenant au moins 3 hétéroatomes choisis parmi N, S, O, P et présentant chacun au moins un hydrogène mobile. Ce composé polyfonctionnel peut notamment être une polyéthylèneimine ou une polyamine.
La réactionReconsiste à ajouter les particules solides de polymèreP1dans une solution aqueuseM1de : (i) un hydroxyde d’alcalin et/ou un hydroxyde d’alcalino-terreux, (ii) un hypo-halogénure d’alcalin et/ou un hypo-halogénure d’alcalino-terreux, avec un temps de réactionRede 10 secondes à 5 heures pour former le polymèreP2.
Avantageusement, la solution aqueuseM1est une solution aqueuse de soude (hydroxyde de sodium) et d’hypochlorite de sodium.
Avantageusement, le temps de réaction du polymèreP1dans la solution aqueuseM1d’hypo-halogénure et d’hydroxyde est de 10 secondes à 180 minutes.
La réactionReest avantageusement réalisée à une température comprise entre 10 et 30°C, plus avantageusement entre 15 et 25°C.
Préférentiellement, pour la réactionRe, le coefficient Alpha = moles d’hypo-halogénure (alcalin et/ou alcalino-terreux) / moles de monomère(s) non ionique(s) (acrylamide, méthacrylamide, N,N-diméthylacrylamide, acrylonitrile ou leurs mélanges) du polymèreP1est compris entre 0,1 et 1,0 et le coefficient Béta = moles d’hydroxyde (alcalin et/ou alcalino-terreux) / moles d’hypo-halogénure (alcalin et/ou alcalino-terreux) est compris entre 0,5 et 4,0.
La réactionReest avantageusement effectuée par ajout de polymèreP1sous forme de particules solides dans la solution aqueuseM1. Préférentiellement, les particules solides de polymèreP1sont sous forme de poudre, de microbilles, de particules solides en suspension huileuse, ou de particules solides en suspension aqueuse.
Ces différentes formes de particules solides sont obtenues par des techniques connues de l’homme du métier.
La forme poudre du polymèreP1peut être obtenue par polymérisation gel, polymérisation par précipitation ou séchage par pulvérisation du polymère en émulsion inverse.
Les microbilles de polymèreP1sont avantageusement obtenues par polymérisation en suspension inverse.
Les suspensions huileuses de particules solides de polymèreP1peuvent être obtenues par distillation du polymère en émulsion inverse ou par mise en suspension du polymère dans une huile. Les suspensions huileuses peuvent contenir entre 10 et 60% en poids de particules de polymèreP1.
Les suspensions aqueuses de particules solides de polymèreP1sont avantageusement obtenues par polymérisation en dispersion (dans une saumure) ou par mise en suspension du polymère dans une saumure. La suspension aqueuse peut contenir entre 10 et 50 % en poids de particules de polymèreP1.
Encore plus préférentiellement, le polymèreP1est ajouté au milieu réactionnel sous la forme d’une poudre résultant d’une polymérisation gel ou de microbilles résultant d’une polymérisation en suspension inverse.
Lorsque le polymèreP1est sous forme de poudre, il est préférentiellement dispersé et solubilisé dans une solution aqueuseM1au moyen d’un dispositif de dispersion et de broyage du polymère, notamment un PSU (Polymer Slicing Unit, document WO2011107683), alimenté par un circuit de la solution aqueuseM1. L’homme du métier sait adapter les matériaux de fabrication de ce type de dispositif pour qu’il résiste à la solution aqueuseM1d’hydroxyde et d’hypo-halogénure.
Pour la réactionRe, préférentiellement entre 0,1 et 20% en poids de particules solides de polymèreP1par rapport au poids de la solution aqueuseM1, plus préférentiellement entre 0,3 et 10% et encore plus préférentiellement entre 0,5 et 3,0 en poids, sont ajoutés la solution aqueuseM1.
Avantageusement, au terme de la réactionRe, et avant son injection dans la suspension fibreuse, le polymèreP2peut être fonctionnalisé avec un composé comprenant au moins une fonction aldéhyde pour donner un polymèreP3, par exemple par addition d’un composé comprenant au moins une fonction aldéhyde. Préférentiellement, le composé comprenant au moins une fonction aldéhyde est le glyoxal.
Préférentiellement, avant injection dans la suspension fibreuse, le pH du mélange réactionnel issu de la réactionReet contenant le polymèreP2peut être ajusté par ajout d’acide entre 0,5 et 7,5, plus préférentiellement entre 1,0 et 3,0. L’homme du métier sait ajuster le pH de ce type de milieu réactionnel. L’ajustement du pH est avantageusement réalisé en l’absence de formation du polymèreP3.
Selon un mode de réalisation préféré, le polymèreP2(ouP3) est introduit dans les eaux blanches et/ou la pâte épaisse et/ou le mélange formé par les eaux blanches et la pâte épaisse après homogénéisation de la suspension fibreuse dans la pompe de dilution (fan pump).
Avantageusement, le polymèreP 2(ouP3) peut aussi être introduit au sein du procédé papetier au niveau de la table de formation, par exemple par pulvérisation ou sous forme de mousse, ou au niveau de lasize press(coucheuse).
De manière avantageuse, entre 0,1 et 10 kg.t-1, et préférentiellement entre 0,2 et 5,0 kg.t-1de polymèreP2(ouP3) sont ajoutés à la suspension fibreuse.
La suspension fibreuse englobe l’utilisation possible de différentes fibres cellulosiques : fibres vierges, fibres recyclées, pâte chimique, pâte mécanique, cellulose micro fibrillée ou cellulose nano fibrillée. La suspension fibreuse englobe également l’utilisation de ces différentes fibres cellulosiques avec tous types de charges tel que le TiO2, le CaCO3(broyé ou précipité), le kaolin, les charges organiques et leurs mélanges.
Le polymèreP 2ou P3peut être utilisé au sein du procédé papetier en combinaison avec d’autres produits tels que les coagulants minéraux ou organiques, les agents de résistance à sec, les agents de résistance humide, les polymères naturels tels que les amidons ou la carboxyméthylcellulose (CMC), les microparticules inorganiques telles que les microparticules de bentonite et les microparticules de silice colloïdale, les polymères organiques de toute nature ionique (non ionique, cationique, anionique, ou amphotère) et qui peuvent être (sans être limitatif) linéaires, branchés, réticulés, hydrophobes, ou associatifs.
Les exemples suivants illustrent l’invention sans toutefois en limiter la portée.
Exemples de réalisation de l’invention
Procédures utilisées dans les essais applicatifs :
a) Types de pâtes utilisées
Pâte de fibres recyclées :
La pâte humide est obtenue par désintégration de pâte sèche afin d’obtenir une concentration aqueuse finale de 1 % en poids. Il s’agit d’une pâte à pH neutre composée à 100 % de fibres de cartons recyclées.
b) Evaluation des performances d’égouttage (DDA)
Le DDA (« Dynamic Drainage Analyzer ») permet de déterminer, de manière automatique, le temps (en secondes) nécessaire pour égoutter sous vide une suspension fibreuse déposée sur une toile. Les polymères sont ajoutés à la pâte humide (0,6 litre de pâte à 1,0 % en poids) dans le cylindre du DDA sous agitation à 1000 tours par minute :
- T=0 s : mise en agitation de la pâte
- T=20 s : Ajout du polymère
- T=30 s : arrêt de l’agitation et égouttage sous vide à 200 mbar (1 bar = 105Pa) pendant 70 secondes.
La pression sous la toile est enregistrée en fonction du temps. Lorsque toute l’eau est évacuée du matelas fibreux, l’air passe à travers celui-ci faisant apparaitre une rupture de pente sur la courbe représentant la pression sous toile en fonction du temps. Le temps, exprimé en secondes, relevé à cette rupture de pente correspond au temps d’égouttage. Plus le temps est faible, meilleur est donc l’égouttage sous vide.
c) Performances en application DSR (résistance à sec), grammage à 90 g.m -2
La quantité nécessaire de pâte est prélevée de manière à obtenir une feuille présentant un grammage de 90 g.m-2.
La pâte humide est introduite dans le cuvier de la formette dynamique et est maintenue sous agitation. On injecte à cette pâte les différents composants du système selon la séquence prédéfinie. On respecte généralement un temps de contact de 30 à 45 secondes entre chaque ajout de polymère.
Des formettes de papier sont réalisées avec une formette dynamique automatique : un buvard et la toile de formation sont placés dans le bol de la formette dynamique avant de démarrer la rotation du bol à 1000 tr.min-1et de construire le mur d’eau. La pâte traitée est répartie sur le mur d’eau pour former le matelas fibreux sur la toile de formation.
Une fois que l’eau est drainée, le matelas fibreux est récupéré, pressé sous une presse délivrant 4 bar, puis séché à 117°C. La feuille obtenue est conditionnée pendant une nuit dans une pièce à humidité et température contrôlées (50 % d’humidité relative et 23°C). Les propriétés de résistance à sec de toutes les feuilles obtenues par cette procédure sont alors mesurées.
L’éclatement (Burst Index) est mesuré avec un éclatomètre Messmer Buchel M 405 selon la norme TAPPI T403 om-02. Le résultat est exprimé en kPa ou en pourcentage par rapport à une référence. On détermine l’indice d’éclatement, exprimé en kPa.m2/g, en divisant cette valeur par le grammage de la feuille testée.
La longueur de rupture à l’état sec est mesurée dans le sens machine (DBL SM) et dans le sens travers (DBL ST) avec un appareil de traction Testometric AX selon la norme TAPPI T494 om-01. Le résultat est exprimé en km ou en pourcentage par rapport à une référence.
Produits testés dans les essais applicatifs :
Polymères P1
Synthèse Polymère P1-A
Dans un réacteur de 1 litre équipé d’un agitateur mécanique, d’un thermomètre, d’un réfrigérant et d’une canne plongeante d’azote gazeux, on introduit 310 g d’eau. Le pH du milieu réactionnel est ajusté à 3,3 à l’aide d’un tampon pH (NaOH 30 % en poids dans l’eau et H3PO475 % en poids dans l’eau). Le milieu est chauffé et maintenu à température comprise entre 79 et 81°C grâce à un bain-marie. Grâce à deux coulées continues, on incorpore (coulée 1) 400 g d’acrylamide à 50%, 237,8 g d’eau et 2,40 g de d’hypophosphite de sodium à 100 % pendant 180 minutes. Coulée 2, 0,48 g de sodium persulfate à 100 % et 48 g d’eau pendant 180 minutes. La solution de polymère est maintenue à 80°C pendant 120 minutes après la fin de la coulée.
La solution de polymèreP1-Aobtenue présente un pH de 5,7, une concentration en poids de polymèreP1-Ade 20 % et une viscosité de 6000 cps.
PolymèreP1-B: Homopolymère d’acrylamide sous forme de microbilles commercialisé par SNF sous l’appellation : FlobeadsTMAB 300 H.
Polymère P1-C: Homopolymère d’acrylamide sous forme de poudre commercialisé par SNF sous l’appellation : FlopamTMFA 920 BPM.
Les polymèresP1-A(en solution aqueuse),P1-B(microbilles) etP1-C(poudre) sont des homopolymères d’acrylamide qui se distinguent uniquement par leur forme physique.
Polymères P2
Synthèse polymère P2-A
Préparation d’une solution deP1-Aà 10 % en poids dans l’eau, en diluant 20 g d’une solution deP1-Aà 20 % en poids dans l’eau avec 20 g d’eau. La solution de polymère est chauffée à 50°C.
Une solution aqueuse d’hypochlorite de sodium 14,29 g (NaOCl) à 14,6 % (en poids dans l’eau) et de 7,5 g de soude à 30 % (en poids dans l’eau) est préparée en fonction des coefficients alpha (0,5) et beta (2,0) pour la réactionRe. Lorsque la solution de polymèreP1-Aest à 50°C, la solution aqueuse d’hypochlorite de sodium et de soude est ajoutée surP1-A. Après 30 secondes de réaction, 138,20 g d’eau est additionné. On obtient le polymèreP2-Aà une concentration de 2 % en poids.
Synthèse Polymères P2-B et P2-C
Une solution aqueuseM1de 3,11 g d’hypochlorite de sodium (NaOCl) à 14,6 % (en poids dans l’eau) et de 1,63 g de soude à 30 % (en poids dans l’eau) est préparée en fonction des coefficients alpha (0,5) et beta (2,0) pour la réactionRe. 37,7 g d’eau sont ensuite ajoutés.
0.87 g de polymèreP1-BouP1-Csont ajoutés dans la solution aqueuseM1à température ambiante et sous agitation. Le polymère sous forme de suspension se dissous et réagit pendant 120 minutes dans la solution aqueuse d’hypochlorite de sodium et de soude. On obtient respectivement les solutions de polymèresP2-BouP2-C, de concentration finale en poids de polymère égale à 2 %.
Essais applicatifs
Performances d’égouttage (DDA)
Tableau 1 : Egouttage en fonction du polymère.
On observe une amélioration de l’égouttage avec l’utilisation des polymèresP2-BetP2-C(par rapport au polymèreP2-A).
Performances en application DSR (résistance à sec)
Tableau 2 : Résistance à sec en fonction du polymère.
Les performances en Burst (éclatement) sont améliorées par l’utilisation du polymèreP2-BetP2-C. La même tendance est observée pour la mesure de longueur de rupture dans le sens marche (DBL SM) et dans le sens travers (DBL ST).

Claims (12)

  1. Procédé de fabrication d’une feuille de papier ou de carton à partir d’une suspension fibreuse, comprenant les étapes suivantes :
    a) injection d’un polymèreP2dans une suspension fibreuse,
    b) formation d’une feuille de papier ou de carton,
    c) séchage de la feuille de papier ou de carton,
    le polymèreP2étant préparé, préalablement à l’étape a), à partir d’un polymère hydrosolubleP1sous forme de particules solides,P1étant un polymère hydrosoluble d’au moins un monomère non ionique choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile,
    le polymèreP2étant obtenu par une réactionReconsistant à ajouter les particules solides de polymère hydrosolubleP1dans une solution aqueuseM1comprenant : (i) un hydroxyde de métal alcalin, ou un hydroxyde de métal alcalino-terreux ou leurs mélanges, (ii) un hypo-halogénure de métal alcalin, ou un hypo-halogénure de métal alcalino-terreux ou leurs mélanges,
    la réactionReayant un temps de réactions de 10 secondes à 5 heures après l’ajout des particules de polymère hydrosolubleP1.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère hydrosolubleP1contient au moins 50 mol% d’au moins un monomère non ionique choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le polymère hydrosolubleP1est un homopolymère ou un copolymère d’acrylamide ou de méthacrylamide.
  4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour la réactionRe, le coefficient Alpha = moles d’hypo-halogénure / moles de monomère non ionique du polymère hydrosolubleP1est compris entre 0,1 et 1,0 et le coefficient Béta = moles d’hydroxyde / moles d’hypo-halogénure est compris entre 0,5 et 4,0.
  5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les particules solides de polymère hydrosolubleP1sont sous forme de poudre, de microbilles, de particules solides en suspension huileuse, ou de particules solides en suspension aqueuse.
  6. Procédé selon l’une des revendication 1 à 5, caractérisé en ce que les particules solides de polymère hydrosolubleP1sont sous la forme d’une poudre résultant d’une polymérisation gel ou de microbilles résultant d’une polymérisation en suspension inverse.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lorsque les particules solides de polymère hydrosolubleP1sont sous forme de poudre qui est dispersée dans la solution aqueuseM1au moyen d’un dispositif de dispersion et de broyage de polymère alimenté par un circuit de la solution aqueuseM1.
  8. Procédé selon l’une des revendication 1 à 7, caractérisé en ce qu’entre 0,1 et 20 % en poids de particules solides de polymère hydrosolubleP1sont ajoutés à la solution aqueuseM1.
  9. Procédé selon l’une des revendication 1 à 8, caractérisé en ce qu’au terme de la réactionRe, et avant injection dans la suspension fibreuse, le polymèreP2est fonctionnalisé avec un composé comprenant au moins une fonction aldéhyde pour donner un polymèreP3.
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le composé comprenant au moins une fonction aldéhyde est le glyoxal.
  11. Procédé selon l’une des revendication 1 à 8, caractérisé en ce qu’avant injection dans la suspension fibreuse, le pH du mélange réactionnel issu de la réactionReet contenant le polymèreP2est ajusté, par ajout d’acide, entre 0,5 et 7,5.
  12. Procédé selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le polymèreP2ouP3est introduit dans les eaux blanches et/ou dans la pâte épaisse et/ou dans le mélange formé par les eaux blanches et la pâte épaisse après homogénéisation de la suspension fibreuse dans la pompe de dilution.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4110520A (en) * 1976-12-17 1978-08-29 Kyoritsu Yuki Co., Ltd. Modification of water-soluble acrylic polymer
US5292821A (en) * 1988-12-28 1994-03-08 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Catonic acrylamide polymers and the applications of these polymers
WO2006075115A2 (fr) * 2005-01-17 2006-07-20 Snf S.A.S. Procede de fabrication de papier et carton de grande resistance a sec et papiers et cartons ainsi obtenus
WO2011107683A1 (fr) 2010-02-16 2011-09-09 S.P.C.M. Sa Appareil perfectionne de dispersion de polymere hydrosoluble
EP2840100A1 (fr) * 2013-08-22 2015-02-25 S.P.C.M. Sa Nouveaux complexes de polymeres hydrosolubles et leurs utilisations

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4110520A (en) * 1976-12-17 1978-08-29 Kyoritsu Yuki Co., Ltd. Modification of water-soluble acrylic polymer
US5292821A (en) * 1988-12-28 1994-03-08 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Catonic acrylamide polymers and the applications of these polymers
WO2006075115A2 (fr) * 2005-01-17 2006-07-20 Snf S.A.S. Procede de fabrication de papier et carton de grande resistance a sec et papiers et cartons ainsi obtenus
WO2011107683A1 (fr) 2010-02-16 2011-09-09 S.P.C.M. Sa Appareil perfectionne de dispersion de polymere hydrosoluble
EP2536489A1 (fr) * 2010-02-16 2012-12-26 S.P.C.M. Sa Appareil perfectionne de dispersion de polymere hydrosoluble
EP2840100A1 (fr) * 2013-08-22 2015-02-25 S.P.C.M. Sa Nouveaux complexes de polymeres hydrosolubles et leurs utilisations

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