FR3122431A1 - Couche barrière pour substrat cellulosique - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne le domaine de la protection de substances sensibles au moyen d’une couche barrière appliquée sur un substrat cellulosique. Le substrat cellulosique est généralement du papier ou du carton. Il est enduit au moyen d’une composition de couche barrière. L’invention fournit une suspension minérale aqueuse et une composition aqueuse de préparation d’une couche barrière qui comprennent un agent stabilisant polymérique et préparé à partir d’acide (méth)acrylique et d’un dérivé méthacrylique polyalcoxylé.
Description
L’invention concerne le domaine de la protection de substances sensibles au moyen d’une couche barrière appliquée sur un substrat cellulosique. Le substrat cellulosique est généralement du papier ou du carton. Il est enduit au moyen d’une composition de couche barrière. L’invention fournit une suspension minérale aqueuse et une composition aqueuse de préparation d’une couche barrière qui comprennent un agent stabilisant polymérique et préparé à partir d’acide (méth)acrylique et d’un dérivé méthacrylique polyalcoxylé.
Le substrat cellulosique est généralement en papier ou en carton et il est destiné à l'emballage de denrées. L’application d'une couche barrière apporte une protection par la réduction de la migration de liquides aqueux, organiques ou aromatiques ainsi que de la migration de gaz (par exemple oxygène, vapeur d'eau, arômes). Les phénomènes de migration peuvent se produire du milieu extérieur vers des denrées emballées ou se produire pour des denrées emballées vers le milieu extérieur. Très souvent, les denrées emballées sont des denrées alimentaires.
De nombreuses substances sensibles nécessitent d’être protégées, en particulier lors de leur transport ou de leur stockage. Par ailleurs, de nombreuses substances doivent être retenues afin de ne pas pénétrer ou traverser le substrat qui les entoure ou qui les enveloppe. Il existe donc un important besoin de disposer de moyens de préparer des couches barrière, notamment pour l’enduction de substrats cellulosiques. De telles couches barrière doivent pouvoir empêcher ou ralentir la pénétration d’au moins une substance au travers du substrat cellulosique. La couche barrière doit pouvoir bloquer au moins une substance gazeuse, liquide ou solide. Notamment, cette couche barrière doit pouvoir bloquer l’eau, des alcools, des huiles naturelles, des huiles minérales, des gaz tels que la vapeur d’eau, O2, CO2, des graisses, des solvants organiques, des arômes ou des parfums.
De telles propriétés barrière sont particulièrement recherchées pour préparer des couches barrière pour un substrat cellulosique, en particulier pour un substrat cellulosique d’origine naturelle ou d’origine végétale ou bien pour un substrat cellulosique composite ou mixte. Les substrats cellulosiques pour lesquels de telles couches barrière sont particulièrement utiles sont le papier neuf obtenu à partir de fibres de celluloses neuves, le carton neuf obtenu à partir de fibres de celluloses neuves, le papier recyclé ou le carton recyclé, majoritairement obtenus à partir de papier ou de carton de récupération.
Notamment, il est important de pouvoir disposer de substrats cellulosiques enduits au moyen d’une couche barrière efficace, en particulier pour un substrat cellulosique sous la forme d’un récipient, d’un emballage, notamment d’un récipient ou d’un emballage alimentaire, d’un récipient ou d’un emballage non-alimentaire, d’un récipient ou d’un emballage pour médicament, d’un récipient ou d’un emballage pour substance oxydable, d’un récipient ou d’un emballage pour substance hygroscopique. La couche barrière peut protéger la substance comprise dans l’emballage ou dans le récipient. La couche barrière peut également permettre d’empêcher la substance, ou certains de ses composants liquides ou gazeux, aqueux ou organiques, emballée ou contenue dans l’emballage ou bien dans le récipient, d’en sortir ou de migrer à travers l’emballage, et ainsi éviter que cette substance n’entre en contact avec le milieu extérieur au substrat cellulosique enduit.
Pour de tels usages, on dispose généralement de couches barrière à base de polymères plastiques dont l’usage devrait être évité ou limité, notamment pour des raisons environnementales. Toutefois, il est désormais préférable d’utiliser des couches barrière à base de pigments minéraux combinés à un agent liant. Néanmoins, les compositions de couche barrière combinant pigment minéral et agent liant conduisent régulièrement à l’apparition de défauts sur la couche barrière apposée sur le substrat cellulosique. Les défauts les plus courants prennent la forme de rayures ou de zones inégales, incomplètes ou interrompues de la couche barrière. Ces défauts doivent absolument être minimisés ou éliminés car ils réduisent voire anéantissent l’efficacité de la couche barrière. En effet, ces défauts risquent de ne pas empêcher ou de ne pas ralentir suffisamment la pénétration au travers de la couche barrière, ou la diffusion au sein de la couche barrière, des substances à contrôler. Les défauts des couches barrière ont pour origine la formation ou la croissance d’agglomérats de particules dans la composition de préparation de la couche barrière ou dans la suspension minérale de préparation de cette composition. En effet, dès que de tels agglomérats de particules se forment ou ont une taille comparable à l’épaisseur de la couche barrière, ils peuvent engendrer de nombreux défauts lors de l’application de la couche barrière à la surface du substrat cellulosique.
La présence de tels défauts, même en très petit nombre, peut entraîner la perte d’efficacité totale ou partielle de la couche barrière. Le substrat cellulosique peut alors être pénétré ou traversé par des substances que la couche barrière devrait stopper.
Les compositions connues de préparation de couche barrière et les suspensions minérales connues de préparation de ces compositions ne permettent pas d’apporter de solution efficace et satisfaisante à ces problèmes.
L’invention fournit une composition de préparation de couche barrière et une suspension minérale de préparation de cette composition qui permettent d’apporter une solution à tout ou partie des problèmes des compositions de préparation de couche barrière et des suspensions minérales de préparation de ces compositions de l’état de la technique.
Ainsi, l’invention fournit une suspension minérale aqueuse S de préparation d’une composition aqueuse C de couche barrière pour un substrat cellulosique, comprenant de l’eau et, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
a. 5 à 34,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a) choisi parmi les carbonates de métal alcalino-terreux, carbonate de magnésium, carbonate de baryum, dolomie, kaolin, dioxyde de titane, talc, chaux, sulfate de calcium, sulfate de baryum, hexacalcium hexaoxotris-(sulphato-(2-)-dialuminate-(12-) (blanc satin), silice et leurs combinaisons ;
b. 65 à 93 % en poids sec d’au moins un agent liant (b) choisi parmi un agent liant (b1) sous la forme d’un latex préparé par émulsion-polymérisation et un agent liant (b2) polymère sous la forme d’une dispersion aqueuse et leurs combinaisons ;
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c) préparé par au moins une réaction de polymérisation
- d’au moins un monomère (c1) choisi parmi acide acrylique, un sel d’acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons ;
- d’au moins un composé (c2) de formule (I) :
[Chem I]
dans laquelle :
- R1représente indépendamment H ou un groupement CH3;
- L1représente indépendamment des groupements oxyéthylènes (OE) ou une combinaison de groupements OE et de groupements oxypropylènes (OP) ;
- n représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 20 et 200.
a. 5 à 34,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a) choisi parmi les carbonates de métal alcalino-terreux, carbonate de magnésium, carbonate de baryum, dolomie, kaolin, dioxyde de titane, talc, chaux, sulfate de calcium, sulfate de baryum, hexacalcium hexaoxotris-(sulphato-(2-)-dialuminate-(12-) (blanc satin), silice et leurs combinaisons ;
b. 65 à 93 % en poids sec d’au moins un agent liant (b) choisi parmi un agent liant (b1) sous la forme d’un latex préparé par émulsion-polymérisation et un agent liant (b2) polymère sous la forme d’une dispersion aqueuse et leurs combinaisons ;
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c) préparé par au moins une réaction de polymérisation
- d’au moins un monomère (c1) choisi parmi acide acrylique, un sel d’acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons ;
- d’au moins un composé (c2) de formule (I) :
[Chem I]
dans laquelle :
- R1représente indépendamment H ou un groupement CH3;
- L1représente indépendamment des groupements oxyéthylènes (OE) ou une combinaison de groupements OE et de groupements oxypropylènes (OP) ;
- n représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 20 et 200.
La suspension aqueuse S selon l’invention comprend quatre composantes essentielles. Outre de l’eau, la suspension S comprend trois types d’ingrédients actifs : le pigment (a), l’agent (b1) ou l’agent (b2) et l’agent stabilisant (c). Selon l’invention et sauf indication contraire, les quantités d’ingrédients actifs sont exprimées en quantités d’ingrédient sec.
Selon l’invention, la suspension S est une suspension aqueuse. Les ingrédients actifs sont donc mélangés à de l’eau. Généralement, cette suspension aqueuse S comprend une quantité en poids d’eau d’environ 50 % par rapport au poids total de la suspension aqueuse S. Néanmoins, selon les conditions de préparation ou de mise en œuvre de cette suspension aqueuse S, la quantité d’eau peut varier. Par exemple, la suspension aqueuse S peut comprendre 30 % en poids ou 40 % en poids d’eau mais également jusqu’à 60 % en poids ou jusqu’à 70 % en poids d’eau. La majeure partie de l’eau de la suspension S provient de l’eau utilisée en tant que milieu de support. Une fraction de l’eau de la suspension aqueuse S provient de l’eau utilisée pour supporter ou pour mettre en forme l’un ou l’autre des ingrédients actifs, notamment l’eau du latex de l’agent (b1), l’eau de la dispersion de l’agent liant (b2) ou l’eau pouvant servir de support au pigment (a) ou l’eau pouvant servir de support à l’agent stabilisant (c).
Selon l’invention l’agent stabilisant (c) permet de contrôler ou de réduire la taille des agglomérats de particules qui peuvent être présents ou qui peuvent se former au sein de la suspension S ou bien dans une composition de couche barrière pour un substrat cellulosique préparée au moyen de cette suspension S.
Généralement, l’agent (c) permet de supprimer ou de réduire la taille des agglomérats de particules de pigment minéral (a) ou de particules d’agent liant (b). Selon l’invention l’agent (c) permet donc de contrôler ou d’améliorer l'homogénéité d’une couche barrière sur un substrat cellulosique.
De manière préférée selon l’invention, la suspension S comprend un pigment (a) choisi parmi carbonate de calcium naturel, carbonate de calcium précipité, kaolin, kaolin calciné, talc, dioxyde de titane et leurs combinaisons. Le pigment (a) préféré selon l’invention est le carbonate de calcium, éventuellement combiné à du kaolin ou à du talc.
Également de manière préférée selon l’invention, la suspension S comprend un pigment (a) sous la forme de particules, de préférence de particules dont la taille est inférieure à 10 µm ou bien ayant une taille allant de 0,05 µm à 10 µm ou bien une taille inférieure à 8 µm, de préférence inférieure à 5 µm ou inférieure à 2 µm, plus préférentiellement inférieure à 1 µm ou inférieure à 0,5 µm. De manière également préférée selon l’invention, la suspension S comprend un pigment (a) sous la forme de particules dont le diamètre équivalent sphérique, pour une taille allant de 0,05 µm à 10 µm ou inférieure à 10 µm, de préférence pour une taille inférieure à 8 µm, plus préférentiellement inférieure à 5 µm ou inférieure à 2 µm ou inférieure à 0,3 µm, encore plus préférentiellement inférieure à 1 µm ou inférieure à 0,5 µm ou bien inférieure à 0,3 µm, est égal à 60 % en poids ou égal à 70 % en poids ou encore égal à 80 % en poids ou bien encore égal à 90 % en poids. Selon l’invention la mesure de taille de particule est réalisée par mesure de diffraction laser.
Selon l’invention, le pigment (a) peut être traité en surface ou bien ne comprendre aucun traitement de surface. Par exemple, le pigment (a) peut être traité de manière hydrophobe en surface. Des acides gras, par exemple l’acide stéarique, l’acide ricinoléique, l’acide palmitique, peuvent être utilisés pour traiter la surface du pigment (a). D’autres substances peuvent être utilisées pour le traitement de surface du pigment (a), par exemple un composé tensioactif, un polymère hydrophobe modifié, une émulsion de résine styrène-acrylique, une émulsion de latex styrène-butadiène, un mélange styrène-acrylique et latex de styrène, un silane, un siloxane, une combinaison siloxane-résine de silicone.
L’agent liant (b) est un ingrédient actif essentiel de la suspension S selon l’invention. De manière préférée, la suspension S selon l’invention comprend un agent liant (b1) qui est sous la forme d’un latex liant préparé par émulsion-polymérisation d’au moins un monomère éthyléniquement insaturé. De manière plus préférée, l’agent liant (b1) est préparé à partir d’un monomère choisi parmi styrène, éthylène, butadiène, acétate de vinyle, acides carboxyliques comprenant une insaturation éthylénique (plus préférentiellement acide acrylique et acide méthacrylique), ester d’acide acrylique, ester d’acide méthacrylique, acrylamide, méthacrylamide, acrylonitrile, méthacrylonitrile, ester d’acrylonitrile, ester de méthacrylonitrile et leurs combinaisons.
Également de manière préférée, la suspension S selon l’invention comprend un agent liant (b1) qui est sous la forme d’un latex liant préparé par émulsion-polymérisation
- d’au moins un monomère choisi parmi styrène, éthylène, butadiène, acétate de vinyle, acides carboxyliques comprenant une insaturation éthylénique (plus préférentiellement acide acrylique et acide méthacrylique), ester d’acide acrylique, ester d’acide méthacrylique, acrylamide, méthacrylamide, acrylonitrile, méthacrylonitrile, ester d’acrylonitrile, ester de méthacrylonitrile, leurs combinaisons et
- d’au moins un monomère supplémentaire choisi parmi acide fumarique, acide itaconique, acide maléique, ester d’acide fumarique, ester d’acide itaconique, ester d’acide maléique, silanes, siloxanes et leurs combinaisons.
- d’au moins un monomère choisi parmi styrène, éthylène, butadiène, acétate de vinyle, acides carboxyliques comprenant une insaturation éthylénique (plus préférentiellement acide acrylique et acide méthacrylique), ester d’acide acrylique, ester d’acide méthacrylique, acrylamide, méthacrylamide, acrylonitrile, méthacrylonitrile, ester d’acrylonitrile, ester de méthacrylonitrile, leurs combinaisons et
- d’au moins un monomère supplémentaire choisi parmi acide fumarique, acide itaconique, acide maléique, ester d’acide fumarique, ester d’acide itaconique, ester d’acide maléique, silanes, siloxanes et leurs combinaisons.
De manière plus préférée, la suspension S selon l’invention comprend un agent liant (b1) choisi parmi latex acryliques, latex styrène-butadiène carboxylés, latex styrène -butadiène non-carboxylés, latex styrène-acrylate, latex styrène-acrylate de butyle, latex butadiène-méthacrylate de méthyle, latex butadiène-acrylonitrile, latex polyacétate de vinyle et leurs combinaisons.
Également de manière préférée, la suspension S selon l’invention comprend un agent liant (b2) qui est choisi parmi les dispersions aqueuses de polymères liants choisis parmi polyéthylènes (PE), polypropylènes (PP), polymères éthylènevinyl acétate (EVA), polymères ethylene-acide acrylique (EAA), polymères ethylene-acide methacrylique (EMAA), polymères ethylene-butyl acrylate (EBA), polymères ethylene-methyl acrylate (EMA), copolymères blocs styrène-isoprène (SIS), copolymères blocs styrène-butadiène (SBS), polymères blocs styrène-ethylene-butylene (SEBS), copolymères de l’éthylène modifiés par de l’acide acrylique, alcools polyvinyliques, alcools polyvinyliques modifiés, de préférence EAA, EVA, SBS.
De manière essentielle selon l’invention, la suspension S comprend au moins un agent liant (b). Il peut être utilisé seul ou bien être combiné à au moins un autre agent liant (b’). De manière préférée selon l’invention, l’agent liant (b’) est d’origine naturelle. De préférence, il s’agit d’un agent liant (b’) choisi parmi carboxymethyl celluloses, amidons, amidons modifiés, protéines, caséines, alginates et leurs combinaisons.
L’agent stabilisant (c) est un ingrédient actif essentiel de la suspension S selon l’invention. De manière préférée, la suspension S selon l’invention comprend un agent (c) qui est un polymère préparé par une réaction de polymérisation d'au moins un monomère (c1) choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs combinaisons. De manière également préférée, la suspension S selon l’invention comprend un agent (c) qui est un polymère préparé par une réaction de polymérisation d'au moins un monomère (c2) de formule I dans laquelle L1représente OE.
Selon l’invention, l’agent stabilisant (c) peut être utilisé sous sa forme acide. De manière préférée selon l’invention, l’agent (c) est totalement ou partiellement neutralisé. L’agent (c) peut être neutralisé au moyen d’un composé choisi parmi NaOH, KOH, LiOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, ZnO, CaO, MgO, dérivés ammonium, ammoniaque, bases aminées, par exemple triéthanolamine, aminométhylpropanol ou 2-amino-2-méthyl-propanol (AMP) et leurs combinaisons, notamment NaOH ou KOH combinés à Ca(OH)2ou à Mg(OH)2. NaOH et KOH sont préférés.
Également de manière préférée selon l’invention, l’agent (c) a une masse moléculaire moyenne en poids MWmesurée par chromatographie d’exclusion stérique (SEC) inférieure à 40 000 000 g/mol, de préférence inférieure à 20 000 000 g/mol ou inférieure à 15 000 000 g/mol, plus préférentiellement inférieure à 10 000 000 g/mol ou inférieure à 5 000 000 g/mol. Également de manière préférée selon l’invention, l’agent (c) a une masse moléculaire moyenne en poids MWmesurée par chromatographie d’exclusion stérique (SEC) supérieure à 100 000 g/mol ou supérieure à 300 000 g/mol ou supérieure à 500 000 g/mol ou encore supérieure à 1 000 000 g/mol. De manière très préférée selon l’invention, l’agent (c) a une masse moléculaire moyenne en poids MWmesurée par chromatographie d’exclusion stérique (SEC) allant de 1 000 000 g/mol à 5 000 000 g/mol. Également de manière préférée selon l’invention, l’agent (c) a un indice de polymolécularité IP mesuré par chromatographie d’exclusion stérique (SEC) inférieur à 2,8 ou un indice de polymolécularité IP allant de 1,5 à 3, de 1,5 à 2,8 ou allant de 1,5 à 2,5.
Outre les composés (c1) et (c2), l’agent (c) peut être préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre d’autres composés. Ainsi, selon l’invention, l’agent (c) peut être préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre au moins un monomère supplémentaire (c3), différent des monomères (c1) et (c2), choisi parmi acide maléique, anhydride maléique, acide itaconique, acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (AMPS), 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, acide vinylsulfonique, acide 2-(méthacryloyloxy)-éthanesulfonique, 2-(méthacryloyloxy)-éthanesulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate et leurs sels, de préférence acide itaconique, acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (AMPS) et leurs sels.
Selon l’invention, l’agent (c) peut être préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre au moins un monomère supplémentaire, différent des monomères (c1) et (c2), qui est un composé (c4) de formule (II) :
[Chem II]
dans laquelle :
- L2représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- m représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène.
[Chem II]
dans laquelle :
- L2représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- m représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène.
Selon l’invention, l’agent (c) peut être préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre au moins un monomère supplémentaire, différent des monomères (c1) et (c2), qui est un monomère (c5) de formule (III) :
[Chem III]
dans laquelle :
- L3représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- u représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène ;
- R2représente indépendamment H ou CH3.
[Chem III]
dans laquelle :
- L3représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- u représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène ;
- R2représente indépendamment H ou CH3.
Selon l’invention, l’agent (c) peut être préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre au moins un monomère supplémentaire, différent des monomères (c1) et (c2), qui est un monomère (c6) de formule (IV) :
[Chem IV]
dans laquelle :
- L4représente indépendamment un groupement OE ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- v représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75.
[Chem IV]
dans laquelle :
- L4représente indépendamment un groupement OE ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- v représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75.
Selon l’invention, l’agent (c) peut être préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre au moins un monomère supplémentaire, différent des monomères (c1) et (c2), qui est un monomère (c6a) de formule (V) :
[Chem V]
dans laquelle :
- L5représente indépendamment un groupement OE ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- w représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75.
[Chem V]
dans laquelle :
- L5représente indépendamment un groupement OE ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- w représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75.
Selon l’invention, l’agent (c) peut être préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre au moins un monomère supplémentaire, différent des monomères (c1) et (c2), qui est un composé (c7) de formule (VI) :
[Chem VI]
dans laquelle :
- L6représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- t représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène.
[Chem VI]
dans laquelle :
- L6représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- t représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène.
De manière particulièrement avantageuse, l’agent stabilisant (c) selon l’invention permet d’agir sur la stabilité de la suspension S selon l’invention. En particulier, l’agent (c) peut agir sur la formation d’agglomérats de particules ou sur la croissance d’agglomérats de particules qui pourraient se former dans la suspension S. Les agglomérats de particules qui peuvent se former dans la suspension S selon l’invention pourraient être des agglomérats de particules de pigment (a), des agglomérats de particules d’agent liant (b) ou bien des agglomérats de particules de composite d’agent liant (b) et de pigment (a). De manière préférée selon l’invention, la suspension S a une concentration en agglomérats de taille supérieure à 20 µm, mesurée par diffraction laser, qui est inférieure à 10 % en volume. De manière également préférée selon l’invention, la suspension S a une concentration en agglomérats de taille supérieure à 10 µm, mesurée par diffraction laser, qui est inférieure à 30 % en volume. De manière particulièrement préférée selon l’invention, la suspension S ne comprend pas d’agglomérat de taille supérieure à 100 µm, voire ne comprend pas d’agglomérat de taille supérieure à 80 µm ou de taille supérieure à 70 µm.
De manière préférée, la suspension S selon l’invention a un pH supérieur à 5, de préférence supérieur à 5,5, plus préférentiellement supérieur à 6 ou à 6,5. Également de manière préférée, la suspension S a un pH inférieur à 13 ou inférieur à 12. De manière plus préférée, la suspension S a un pH allant de 5 à 13 ou de 5 à 12 ou de 5 à 11, de préférence allant de 5,5 à 13 ou de 5,5 à 12 ou de 5,5 à 11, plus préférentiellement allant de 6 à 13 ou de 6 à 12 ou de 6 à 11, également plus préférentiellement allant de 7 à 13 ou de 7 à 12 ou de 7 à 11, en particulier de 7,5 à 10.
Au sein de la suspension S selon l’invention, les quantités d’ingrédients peuvent varier. De manière préférée, la suspension S comprend, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
a. 10 à 34,9 % en poids sec ou 15 à 34,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 65 à 88 % en poids sec ou 65 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c).
a. 10 à 34,9 % en poids sec ou 15 à 34,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 65 à 88 % en poids sec ou 65 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c).
De manière également préférée, la suspension S comprend, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
a. 10 à 29,9 % en poids sec ou 15 à 29,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 70 à 88 % en poids sec ou 70 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c).
a. 10 à 29,9 % en poids sec ou 15 à 29,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 70 à 88 % en poids sec ou 70 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c).
De manière également préférée, la suspension S comprend, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
a. 10 à 24,9 % en poids sec ou 15 à 24,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 75 à 88 % en poids sec ou 75 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c).
a. 10 à 24,9 % en poids sec ou 15 à 24,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 75 à 88 % en poids sec ou 75 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c).
De manière particulièrement avantageuse, la suspension S selon l’invention peut être utilisée pour préparer une composition aqueuse utile pour préparer une couche barrière pour un substrat cellulosique. Ainsi, l’invention fournit une composition aqueuse C de préparation d’une couche barrière pour un substrat cellulosique, comprenant, par rapport à la quantité totale de composition,
- de 95 à 99,95 % en poids ou de 95 à 99,9 % en poids d’au moins une suspension S selon l’invention,
- de 0,05 à 5 % en poids de 0,1 à 5 % en poids d’au moins un agent épaississant (e) choisi parmi les polymères ASE, les polymères HASE et leurs combinaisons.
- de 95 à 99,95 % en poids ou de 95 à 99,9 % en poids d’au moins une suspension S selon l’invention,
- de 0,05 à 5 % en poids de 0,1 à 5 % en poids d’au moins un agent épaississant (e) choisi parmi les polymères ASE, les polymères HASE et leurs combinaisons.
Les polymères ASE et HASE mis en œuvre selon l’invention sont connus en tant que tels.
Les polymères ASE (Alkali-Soluble EmulsionsouAlkali- Swellable Emulsions) sont des copolymères solubles ou gonflables en milieu alcalin. Les polymères HASE (Hydrophobically modified Alkali-Soluble EmulsionsouHydrophobically modified Alkali- Swellable Emulsions) sont des copolymères modifiés de manière hydrophobe et solubles ou gonflables en milieu alcalin.
De manière préférée selon l’invention, la composition aqueuse C comprend un agent épaississant (e) qui est un polymère ASE préparé par au moins une réaction de polymérisation
- d’au moins un monomère (e1) choisi parmi acide acrylique, un sel d’acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons;
- d’au moins un monomère (e2) choisi parmi les esters en C1-C8d’un composé dérivé d’un acide choisi parmi l’acide acrylique, l’acide méthacrylique et leurs combinaisons.
- d’au moins un monomère (e1) choisi parmi acide acrylique, un sel d’acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons;
- d’au moins un monomère (e2) choisi parmi les esters en C1-C8d’un composé dérivé d’un acide choisi parmi l’acide acrylique, l’acide méthacrylique et leurs combinaisons.
De manière également préférée selon l’invention, la composition aqueuse C comprend un agent épaississant (e) qui est un polymère HASE préparé par au moins une réaction de polymérisation
- d’au moins un monomère (e1),
- d’au moins un monomère (e2) et
- d'au moins un monomère hydrophobe (e3) de formule VII :
[Chem VII]
R3-(OE)q-(OP)r-R4
dans laquelle :
- q et r, identiques ou différents, représentent indépendamment 0 ou un nombre entier ou décimal inférieur à 150, q ou r est différent de 0,
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène (CH2CH2O)
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène (CH(CH3)CH2O ou CH2CH(CH3)O),
- R3représente un groupement comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable, de préférence choisi parmi acrylate, méthacrylate, acryluréthane, méthacryluréthane, vinyl, allyl, méthallyl, isoprényl, α-α'-diméthyl-isopropenyl-benzyluréthane, allyluréthane, ester d’acide maléique, ester d’acide itaconique, ester d’acide crotonique, plus préférentiellement méthacrylate,
- R4représente un groupement C6-C40-alkyl, linéaire ou ramifié, un groupement phényl, un groupement polyphényl, de préférence un groupement C10-C30-alkyl, linéaire ou ramifié, plus préférentiellement un groupement C12-C22-alkyl, linéaire ou ramifié, ou un groupement comprenant 2 à 5 groupements phényls ou un groupement tristyrylphényl ou un groupement pentastyrylcumylphényl.
- d’au moins un monomère (e1),
- d’au moins un monomère (e2) et
- d'au moins un monomère hydrophobe (e3) de formule VII :
[Chem VII]
R3-(OE)q-(OP)r-R4
dans laquelle :
- q et r, identiques ou différents, représentent indépendamment 0 ou un nombre entier ou décimal inférieur à 150, q ou r est différent de 0,
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène (CH2CH2O)
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène (CH(CH3)CH2O ou CH2CH(CH3)O),
- R3représente un groupement comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable, de préférence choisi parmi acrylate, méthacrylate, acryluréthane, méthacryluréthane, vinyl, allyl, méthallyl, isoprényl, α-α'-diméthyl-isopropenyl-benzyluréthane, allyluréthane, ester d’acide maléique, ester d’acide itaconique, ester d’acide crotonique, plus préférentiellement méthacrylate,
- R4représente un groupement C6-C40-alkyl, linéaire ou ramifié, un groupement phényl, un groupement polyphényl, de préférence un groupement C10-C30-alkyl, linéaire ou ramifié, plus préférentiellement un groupement C12-C22-alkyl, linéaire ou ramifié, ou un groupement comprenant 2 à 5 groupements phényls ou un groupement tristyrylphényl ou un groupement pentastyrylcumylphényl.
De manière particulièrement préférée selon l’invention, le polymère ASE est préparé par au moins une réaction de polymérisation qui met en œuvre :
- de 20 à 75 % molaire ou de 25 à 70 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e1) et
- de 25 à 80 % molaire ou de 30 à 75 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e2),
par rapport à la quantité molaire totale de monomères (e1) et (e2).
- de 20 à 75 % molaire ou de 25 à 70 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e1) et
- de 25 à 80 % molaire ou de 30 à 75 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e2),
par rapport à la quantité molaire totale de monomères (e1) et (e2).
De manière également particulièrement préférée selon l’invention, le polymère HASE est préparé par au moins une réaction de polymérisation qui met en œuvre :
- de 20 à 75 % molaire ou de 25 à 70 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e1) et
- de 25 à 80 % molaire ou de 30 à 75 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e2),
- moins de 20 % molaire, de préférence de 0,05 à 20 % molaire, en particulier de 0,1 à 10 % molaire, de monomère (e3),
par rapport à la quantité molaire totale de monomères.
- de 20 à 75 % molaire ou de 25 à 70 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e1) et
- de 25 à 80 % molaire ou de 30 à 75 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e2),
- moins de 20 % molaire, de préférence de 0,05 à 20 % molaire, en particulier de 0,1 à 10 % molaire, de monomère (e3),
par rapport à la quantité molaire totale de monomères.
De manière avantageuse selon l’invention, outre les monomères (e1), (e2), éventuellement le monomère (e3), le polymère ASE ou le polymère HASE peut être préparé par au moins une réaction de polymérisation qui met également en œuvre au moins un monomère supplémentaire différent (e4). De manière préférée selon l’invention, le monomère (e4) est choisi parmi l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, l’acide éthoxyméthacrylate sulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate hydroxyéthyl-acrylate phosphaté, hydroxypropyl-acrylate phosphaté, hydroxyéthyl-méthacrylate phosphaté, hydroxypropyl-méthacrylate phosphaté, leurs sels et leurs combinaisons ; de préférence moins de 20 % molaire, de préférence de 0,2 à 20 % molaire, en particulier de 0,5 à 10 % molaire, de monomère (e4) par rapport à la quantité molaire totale de monomères.
Le polymère ASE ou le polymère HASE peut également être préparé par au moins une réaction de polymérisation qui met également en œuvre au moins un monomère supplémentaire différent (e5) choisi parmi hydroxyéthyl-acrylate, hydroxypropyl-acrylate, hydroxyéthylhexyl-acrylate, hydroxyéthyl-méthacrylate, hydroxypropyl-méthacrylate ; de préférence moins de 20 % molaire, de préférence de 0,2 à 20 % molaire, en particulier de 0,5 à 10 % molaire, de monomère (e5) par rapport à la quantité molaire totale de monomères.
Le polymère ASE ou le polymère HASE peut également être préparé par au moins une réaction de polymérisation qui met également en œuvre au moins un monomère supplémentaire différent (e6) réticulant ou au moins un monomère (e6) comprenant au moins deux insaturations oléfiniques ; de préférence moins de 5 % molaire, de préférence de 0,01 à 4 % molaire, en particulier de 0,02 à 4 % molaire ou de 0,02 à 2 % molaire, notamment de 0,02 à 1 % molaire, de monomère (e6) par rapport à la quantité molaire totale de monomères.
L’agent épaississant (e) peut être utilisé directement ou bien il peut être utilisé sous une forme neutralisée. De manière préférée, l'agent (e) peut être totalement ou partiellement neutralisé, de préférence au moyen d’au moins un composé choisi parmi NaOH, KOH, LiOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, ZnO, CaO, MgO, dérivés ammonium, ammoniaque, bases aminées, par exemple triéthanolamine, aminométhylpropanol ou 2-amino-2-méthyl-propanol (AMP) et leurs combinaisons, notamment NaOH ou KOH combinés à Ca(OH)2ou à Mg(OH)2. NaOH et KOH sont préférés
L’agent (e) selon l’invention peut également être coacervé. Il peut être totalement ou partiellement coacervé. De manière préférée, l’agent (e) peut être coacervé par réduction du pH, par exemple par réduction du pH à une valeur inférieure à 6,5. La réduction de pH peut être réalisée au moyen d’un composé acide, en particulier au moyen d’au moins un composé acide organique ou minéral, notamment un composé acide choisi parmi acide phosphorique, acide citrique, glucono-lactone, acide lactique, acide salicylique, acide glycolique, acide ascorbique, acide glutamique, acide hydrochlorique, acide acétique, acide D-gluconique, acide sulfonique, acide méthane-sulfonique, acide benzimidazole-sulfonique, acide tartrique, acide 4-aminobenzoique, acide benzoïque, acide sorbique, acide phenylbenzimidazole sulfonique, acide benzylidene camphor sulfonique, acide terephthalylidene dicamphor sulfonique, acide kojique, acide hyaluronique. L’agent (e) peut également être coacervé par augmentation de la force ionique, par exemple par addition d’au moins un composé ionisé ou d’au moins un sel, en particulier NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2, MgSO4, CaSO4.
L’agent stabilisant (c) et les polymères ASE ou HASE mis en œuvre selon l’invention sont connus en tant que tels. Ils peuvent être préparés par des méthodes connues, notamment une réaction de polymérisation radicalaire, par exemple une réaction de polymérisation en émulsion, en dispersion ou en solution. La polymérisation peut être conduite dans un solvant, en présence d’au moins un composé initiateur. Comme exemples de composés initiateurs, on peut utiliser au moins un composé choisi parmi les composés initiateurs azoïques (par exemple azo-bis-isobutyronitrile), un composé peroxyde, de préférence peroxyde d’hydrogène, peroxyde de benzoyle, hydroperoxyde de benzoyle et leurs mélanges. On peut également citer les persulfates de métaux alcalins, en particulier le persulfate de sodium et le persulfate de potassium, le persulfate d’ammonium, les peroxydes partiellement hydrosolubles, en particulier le peracide succinique, l’hydroperoxyde de t-butyle, l’hydroperoxyde de cumyle, les persulfates associés à un ion cuivreux, à un ion ferreux, à un ion sulfite ou à un ion bisulfite et leurs mélanges. Outre les différents monomères, la méthode de préparation de ces polymères met généralement en œuvre au moins un agent de transfert de chaîne, de préférence choisi parmi les composés mercaptans, en particulier les composés mercaptans comprenant au moins quatre atomes de carbone tels que le butylmercaptan, le n-octylmercaptan, le n-dodécylmercaptan, le tert-dodécylmercaptan, l’isooctyl 3-mercaptopropionate. De préférence, la réaction est une réaction de polymérisation radicalaire en émulsion. Selon l’invention, le composé initiateur ou générateur de radicaux peut donc être associé à au moins un agent de transfert de polymérisation radicalaire contrôlée, notamment un agent de transfert de type RAFT( reversible addition-fragmentation chain transferou polymérisation radicalaire contrôlée par transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation).
Selon l’invention, il peut être possible de contrôler le pH de la composition aqueuse C. De manière préférée, la composition aqueuse C selon l’invention a un pH supérieur à 5, de préférence supérieur à 5,5, plus préférentiellement supérieur à 6 ou à 6,5. Également de manière préférée, la composition C a un pH inférieur à 11 ou inférieur à 10,5. De manière plus préférée, la composition C a un pH allant de 4 à 13 ou de 4 à 12 ou de 4 à 11, de préférence allant de 5 à 13 ou de 5 à 12 ou de 5 à 11, plus préférentiellement allant de 6 à 13 ou de 6 à 12 ou de 6 à 11, également plus préférentiellement allant de 6,5 à 13 ou de 6,5 à 12 ou de 6,5 à 11, en particulier de 7,5 à 9,5.
L’agent épaississant (e) est un ingrédient essentiel de la composition aqueuse C selon l’invention. Il est efficace pour épaissir cette composition en modifiant sa rhéologie. Il en résulte une augmentation de la viscosité de la composition aqueuse C selon l’invention. De manière préférée, la composition aqueuse C selon l’invention a une viscosité Brookfield mesurée à 25°C à une vitesse de 100 tour/min supérieure à 100 mPa.s. En particulier, la composition C a une viscosité Brookfield mesurée à 25°C à une vitesse de 100 tour/min allant de 100 à 3 000 mPa.s ou de 100 à 2 500 mPa.s ou de 200 à 3 000 mPa.s ou de 200 à 2 500 mPa.s.
Grâce à la mise en œuvre de la suspension S dans la composition aqueuse C selon l’invention, et notamment grâce à l’utilisation de l’agent stabilisant (c), la composition C a généralement une concentration en agglomérats de taille supérieure à 20 µm, mesurée par diffraction laser, qui est inférieure à 10 % en volume. De manière également préférée selon l’invention, la composition C a une concentration en agglomérats de taille supérieure à 10 µm, mesurée par diffraction laser, qui est inférieure à 30 % en volume. De manière particulièrement préférée selon l’invention, la composition C ne comprend pas d’agglomérat de taille supérieure à 100 µm, voire ne comprend pas d’agglomérat de taille supérieure à 80 µm ou de taille supérieure à 70 µm.
Outre une suspension S et une composition C, l’invention fournit également des méthodes pour leur préparation. Ainsi, une première méthode de préparation selon l’invention permet de préparer une suspension S en mélangeant dans de l’eau les ingrédients actifs (a), (b) et (c). De manière préférée la suspension S est préparée en mélangeant dans de l’eau, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
- 5 à 34,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a),
- 65 à 93 % en poids sec d’au moins un agent liant (b) et
- 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c).
- 5 à 34,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a),
- 65 à 93 % en poids sec d’au moins un agent liant (b) et
- 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c).
L’invention fournit également une méthode de préparation de la composition C en mélangeant la suspension S et l’agent épaississant (e) et éventuellement de l’eau. De manière préférée, la méthode de préparation de la composition aqueuse C de couche barrière pour un substrat cellulosique, comprend :
a. la préparation d’une suspension minérale aqueuse S selon l’invention en mélangeant dans de l’eau, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
- 8 à 59,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a),
- 40 à 90 % en poids sec d’au moins un agent liant (b),
- 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c),
b. l'addition de 0,05 à 5 % en poids sec de la composition C d’au moins un agent épaississant (e) selon l’invention. Également de manière préférée, la méthode de préparation de la composition aqueuse C de couche barrière pour un substrat cellulosique, comprend :
a. la préparation d’une suspension minérale aqueuse S selon l’invention en mélangeant dans de l’eau, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
- 5 à 34,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a),
- 65 à 93 % en poids sec d’au moins un agent liant (b),
- 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c),
b. l'addition de 0,05 à 5 % en poids sec de la composition C d’au moins un agent épaississant (e) selon l’invention.
a. la préparation d’une suspension minérale aqueuse S selon l’invention en mélangeant dans de l’eau, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
- 8 à 59,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a),
- 40 à 90 % en poids sec d’au moins un agent liant (b),
- 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c),
b. l'addition de 0,05 à 5 % en poids sec de la composition C d’au moins un agent épaississant (e) selon l’invention. Également de manière préférée, la méthode de préparation de la composition aqueuse C de couche barrière pour un substrat cellulosique, comprend :
a. la préparation d’une suspension minérale aqueuse S selon l’invention en mélangeant dans de l’eau, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
- 5 à 34,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a),
- 65 à 93 % en poids sec d’au moins un agent liant (b),
- 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c),
b. l'addition de 0,05 à 5 % en poids sec de la composition C d’au moins un agent épaississant (e) selon l’invention.
La composition aqueuse C selon l’invention permet de préparer une couche barrière sur un substrat cellulosique. L’invention fournit donc une méthode de préparation d’une couche barrière pour un substrat cellulosique comprenant l’application d’au moins une composition aqueuse C selon l’invention sur au moins une surface d’un substrat cellulosique.
De manière préférée, cette méthode selon l’invention est mise ne œuvre par application de la composition aqueuse C de couche barrière réalisée par enduction. De manière plus préférée, l’enduction est réalisée au moyen de rouleaux enducteurs (par exemple Size Press, Metering Size Press) ou de systèmes doseurs raclants (par exemple par crayon ou par lame) ou de systèmes doseurs sans contact (par exemple à lame d'air ou par rideau). L'enduction pourra également être appliquée en plusieurs étapes successives utilisant un ou plusieurs des moyens d'enduction. On appliquera alors une pré-couche précédant une ou plusieurs top couches dont les compositions pourront être différentes. Également de manière préférée, cette méthode selon l’invention est telle que la couche barrière est résistante à au moins une substance choisie parmi eau, alcools, huiles naturelles, huiles minérales, gaz (vapeur d’eau, O2, CO2), graisses, solvants organiques, arômes, parfums. De manière particulièrement préférée, cette méthode permet de contrôler, de ralentir ou de stopper la migration au travers du substrat cellulosique d’au moins une substance choisie parmi eau, alcools, huiles naturelles, huiles minérales, gaz (vapeur d’eau, O2, CO2), graisses, solvants organiques, arômes, parfums. Avantageusement selon l’invention, la barrière préparée au moyen de la composition C selon l’invention permet d’agir sur la cinétique d’échange entre les milieux intérieur et extérieur du substrat cellulosique recouvert au moyen de cette couche. Ainsi, la cinétique de transfert d’une substance particulière est suffisamment ralentie, voire significativement stoppée, pour constituer une barrière à cette substance entre le milieu interne et le milieu externe de la couche barrière.
De manière préférée pour cette méthode, le substrat cellulosique est d’origine naturelle ou d’origine végétale ou bien est un substrat cellulosique composite ou mixte. De manière plus préférée, le substrat cellulosique est choisi parmi papier neuf, carton neuf, papier recyclé, carton recyclé et leurs combinaisons. Également de manière préférée, le substrat cellulosique enduit est sous la forme d’un récipient, d’un emballage. De manière plus préférée, il s’agit d’un récipient alimentaire, d’un emballage alimentaire, d’un récipient non-alimentaire, d’un emballage non-alimentaire, d’un récipient pour médicament, d’un emballage pour médicament, d’un récipient pour substance oxydable, d’un emballage pour substance oxydable, d’un récipient pour substance hygroscopique, d’un emballage pour substance hygroscopique.
Généralement, le papier et le carton sont principalement constitués de fibres de cellulose vierges issues de pâtes à papier, éventuellement mélangées avec des fibres de récupération issues de papier recyclé ou de carton recyclé. Le substrat cellulosique peut aussi comprendre des pigments minéraux, des adjuvants de procédé ou des adjuvants fonctionnels lui conférant les propriétés optiques, d'imprimabilité ou les propriétés mécaniques recherchées.
Les caractéristiques avantageuses, particulières ou préférées de la suspension aqueuse S selon l’invention permettent de définir des compositions aqueuses C selon l’invention qui sont également avantageuses, particulières ou préférées. De même, l’invention fournit différentes méthodes avantageuses, particulières ou préférées qui sont définies par les caractéristiques avantageuses, particulières ou préférées de la suspension aqueuse S selon l’invention.
Selon l’invention, le poids moléculaire des copolymères est déterminé par Chromatographie d'Exclusion Stérique (CES) ou en anglais « Steric Exclusion Chromatography » (SEC). Cette technique met en œuvre un appareil de chromatographie liquide de marque Waters doté de deux détecteurs. L’un combine la diffusion de la lumière à un angle de 90° à la viscosimétrie mesurée par un viscosimètre détecteur Viscotek Malvern. L’autre est un détecteur de concentration réfractométrique Waters. Cet appareillage de chromatographie liquide est doté de colonnes d'exclusion stérique choisies afin de séparer les différents poids moléculaires des polymères étudiés. La phase liquide d’élution est une phase aqueuse contenant 1 % de KNO3. Selon une première étape, on dilue à 0,9 % sec la solution de polymérisation dans l'éluant de la CES, qui est une solution à 1 % de KNO3. Puis, on filtre à 0,2 µm. 100 µL sont ensuite injectés dans l'appareil de chromatographie (éluant : une solution à 1 % de KNO3). L’appareil de chromatographie liquide contient une pompe isocratique (Waters 515) dont le débit est réglé à 0,8 mL/min. L’appareil de chromatographie comprend également un four comprenant le système de colonnes suivant en série : une précolonne de type Guard Column Ultrahydrogel Waters (6 cm de longueur et 40 mm de diamètre intérieur), une colonne linéaire de type Ultrahydrogel Waters (30 cm de longueur et 7,8 mm de diamètre intérieur) et deux colonnes Ultrahydrogel 120 Å (30 cm de longueur et 7,8 mm de diamètre intérieur). Le système de détection se compose d’un détecteur réfractométrique de type RI Waters 410 et d’un double détecteur viscosimètre et diffusion de la lumière à un angle de 90° de type 270 Dual Detector Malvern. Le four est porté à la température de 55°C et le réfractomètre est porté à la température de 45°C. L’appareil de chromatographie est étalonné par un unique étalon poly-ethoxylate (19 000 g/mol) de type PolyCal Malvern.
Selon l’invention, le pH est mesuré à 25°C avec un pH-mètre de marque WTW équipé d’une électrode conventionnelle couplée à une sonde de température.
Selon l’invention, à l’aide d’un viscosimètre analogique, on mesure la viscosité Brookfield des compositions préparées à 100 tour/min et à 25°C. Le mobile est choisi en fonction de la viscosité de la composition considérée afin d’être dans la plage d’utilisation optimale du rhéomètre.
Selon l’invention, les tailles de particules sont mesurées en utilisant un granulomètre laser Malvern Mastersizer 3000. La méthode et l'instrument sont connus en tant que tels et sont couramment utilisés pour déterminer la taille de grain des charges minérales, de pigments ou de polymères. Les mesure sont effectuées dans une solution aqueuse comprenant 0,1 % en poids de Na4P2O7. Les échantillons sont dispersés en utilisant un agitateur à grande vitesse et éventuellement des ultrasons.
Les différents aspects de l’invention sont illustrés par des exemples.
Préparation d ’un agent stabilisant c-A selon l’invention
Dans un réacteur agité, on introduit 490 g d’eau désionisée, 21,45 d’acide acrylique, 4,91 g d’acide méthacrylique et 217,40 g d’un monomère c2 de formule I dans laquelle R1 représente H, L1 représente une combinaison de 46 groupements oxyéthylènes (OE) et de 15 groupements oxypropylènes (OP) de masse moléculaire 3 000 g/mol et on chauffe à 64 ± 1 °C. Puis, on injecte en parallèle dans le réacteur un mélange de 10 g d’eau, de 0,66 g de DMDO (2,2′-(éthylènedioxy)diéthanethiol) et de 2,84 g de monomère c2 ainsi qu’un mélange de 15 g d’eau et de 1,03 g de persulfate d’ammonium. Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2 °C durant 1 h30. Puis, 0,61 g de persulfate d’ammonium dissout dans 20 g d’eau désionisée sont introduits dans le réacteur. Enfin, on cuit pendant 1 heure avant de laisser le milieu refroidir à température ambiante. L’agent stabilisant c-A selon l’invention est neutralisé par ajout d’une solution aqueuse de soude à 50 % massique (16,17 g). Sa masse moléculaire mesurée par CES est de 1 800 000 g/mol.
Dans un réacteur agité, on introduit 490 g d’eau désionisée, 21,45 d’acide acrylique, 4,91 g d’acide méthacrylique et 217,40 g d’un monomère c2 de formule I dans laquelle R1 représente H, L1 représente une combinaison de 46 groupements oxyéthylènes (OE) et de 15 groupements oxypropylènes (OP) de masse moléculaire 3 000 g/mol et on chauffe à 64 ± 1 °C. Puis, on injecte en parallèle dans le réacteur un mélange de 10 g d’eau, de 0,66 g de DMDO (2,2′-(éthylènedioxy)diéthanethiol) et de 2,84 g de monomère c2 ainsi qu’un mélange de 15 g d’eau et de 1,03 g de persulfate d’ammonium. Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2 °C durant 1 h30. Puis, 0,61 g de persulfate d’ammonium dissout dans 20 g d’eau désionisée sont introduits dans le réacteur. Enfin, on cuit pendant 1 heure avant de laisser le milieu refroidir à température ambiante. L’agent stabilisant c-A selon l’invention est neutralisé par ajout d’une solution aqueuse de soude à 50 % massique (16,17 g). Sa masse moléculaire mesurée par CES est de 1 800 000 g/mol.
Préparation d’un agent épaississant e-A selon l’invention
Dans un réacteur en verre, on introduit une charge initiale composée de 460 g d’eau désionisée, de 4,29 g de sodium dodecyl sulfate et de 4,09 g de d’alcool tridécylique tri-éthoxylé (Rhodasurf ID030, Solvay). Dans un premier récipient, de type bécher en verre, on pèse 160,77 g d’acrylate d’éthyle, 116,42 g d’acide méthacrylique, 5,66 g d’un composé e3 de formule VII dans laquelle q représente 36, r représente 0, OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène (CH2CH2O), R3représente un groupement méthacrylate et R4représente un groupement alkyl ramifié comprenant 20 atomes de carbone, 1,50 g de sodium dodecyl sulfate et 112 g d’eau désionisée. Dans un second récipient, de type bécher en verre, on pèse 0,871 g de persulfate d’ammonium que l’on dissout dans 10 g d’eau désionisée. Dans un troisième récipient, de type bécher en verre, on pèse 0,087 g de métabisulfite de sodium que l’on dissout dans 10 g d’eau désionisée. Dans un quatrième récipient, de type seringue, on pèse 9,31 g de sel de sodium de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique à 50 % en poids dans l’eau. On chauffe le contenu du réacteur à une température de 76°C ± 2°C. En deux heures, les réactifs des 4 récipients sont introduits dans le réacteur de polymérisation à une température de 76°C ± 2°C. Puis, 0,098 g de persulfate d’ammonium dissout dans 12 g d’eau désionisée sont introduits. Enfin, on cuit pendant 1 heure avant de laisser le milieu refroidir.
Dans un réacteur en verre, on introduit une charge initiale composée de 460 g d’eau désionisée, de 4,29 g de sodium dodecyl sulfate et de 4,09 g de d’alcool tridécylique tri-éthoxylé (Rhodasurf ID030, Solvay). Dans un premier récipient, de type bécher en verre, on pèse 160,77 g d’acrylate d’éthyle, 116,42 g d’acide méthacrylique, 5,66 g d’un composé e3 de formule VII dans laquelle q représente 36, r représente 0, OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène (CH2CH2O), R3représente un groupement méthacrylate et R4représente un groupement alkyl ramifié comprenant 20 atomes de carbone, 1,50 g de sodium dodecyl sulfate et 112 g d’eau désionisée. Dans un second récipient, de type bécher en verre, on pèse 0,871 g de persulfate d’ammonium que l’on dissout dans 10 g d’eau désionisée. Dans un troisième récipient, de type bécher en verre, on pèse 0,087 g de métabisulfite de sodium que l’on dissout dans 10 g d’eau désionisée. Dans un quatrième récipient, de type seringue, on pèse 9,31 g de sel de sodium de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique à 50 % en poids dans l’eau. On chauffe le contenu du réacteur à une température de 76°C ± 2°C. En deux heures, les réactifs des 4 récipients sont introduits dans le réacteur de polymérisation à une température de 76°C ± 2°C. Puis, 0,098 g de persulfate d’ammonium dissout dans 12 g d’eau désionisée sont introduits. Enfin, on cuit pendant 1 heure avant de laisser le milieu refroidir.
On obtient un agent épaississant e-A selon l’invention à 30,0 % en poids d’extrait sec.
Préparation d’une composition aqueuse C1 selon l’invention
On prépare une composition aqueuse C1 selon l’invention en mélangeant dans de l’eau désionisée :
- 25 parts en poids sec de pigment : carbonate de calcium broyé (produit Omya H90 Me à 78 % en poids d’extrait sec),
- 75 parts en poids sec d’agent liant : latex styrène-butadiène (produit Trinseo DL1066 à ph 7 et 55 % en poids d’extrait sec),
- 0,1 part en poids sec d’agent stabilisant c-A (dans l’eau à 25 % en poids d’extrait sec),
- 0,3 part en poids sec d’agent épaississant e-A (dans l’eau à 30 % en poids d’extrait sec).
On prépare une composition aqueuse C1 selon l’invention en mélangeant dans de l’eau désionisée :
- 25 parts en poids sec de pigment : carbonate de calcium broyé (produit Omya H90 Me à 78 % en poids d’extrait sec),
- 75 parts en poids sec d’agent liant : latex styrène-butadiène (produit Trinseo DL1066 à ph 7 et 55 % en poids d’extrait sec),
- 0,1 part en poids sec d’agent stabilisant c-A (dans l’eau à 25 % en poids d’extrait sec),
- 0,3 part en poids sec d’agent épaississant e-A (dans l’eau à 30 % en poids d’extrait sec).
La quantité d’eau est ajustée pour obtenir un extrait sec de 49,8% en poids de la composition C1.
De manière analogue, on prépare une composition aqueuse comparative CC1 en mélangeant dans de l’eau désionisée :
- 25 parts en poids sec de pigment : carbonate de calcium broyé (produit Omya H90 Me à 78 % en poids d’extrait sec),
- 75 parts en poids sec d’agent liant : latex styrène-butadiène (produit Trinseo DL1066 à ph 7 et 55 % en poids d’extrait sec),
- 0,3 part en poids sec d’agent épaississant e-A (dans l’eau à 30 % en poids d’extrait sec).
- 25 parts en poids sec de pigment : carbonate de calcium broyé (produit Omya H90 Me à 78 % en poids d’extrait sec),
- 75 parts en poids sec d’agent liant : latex styrène-butadiène (produit Trinseo DL1066 à ph 7 et 55 % en poids d’extrait sec),
- 0,3 part en poids sec d’agent épaississant e-A (dans l’eau à 30 % en poids d’extrait sec).
La quantité d’eau est ajustée pour obtenir un extrait sec de 49,8 % en poids de la composition CC1.
Évaluation des propriétés des compositions C1 et CC1
On prépare un échantillon de composition C1 et un échantillon de composition CC1 pour mesurer à 25°C leur viscosité Brookfield à 100 tour/min. Par ailleurs, un échantillon de 250 g de composition C1 est préparé puis filtré pour en séparer les agglomérats dont la taille est supérieure à 45 µm. On pèse la quantité d’agglomérats séparés par le filtre. De manière analogue, on sépare les agglomérats de taille supérieure à 45 µm d’un échantillon de 250 g de composition CC1. Les mesures sont réalisées deux fois pour chaque échantillon. Les résultats sont présentés dans le tableau 1.
On prépare un échantillon de composition C1 et un échantillon de composition CC1 pour mesurer à 25°C leur viscosité Brookfield à 100 tour/min. Par ailleurs, un échantillon de 250 g de composition C1 est préparé puis filtré pour en séparer les agglomérats dont la taille est supérieure à 45 µm. On pèse la quantité d’agglomérats séparés par le filtre. De manière analogue, on sépare les agglomérats de taille supérieure à 45 µm d’un échantillon de 250 g de composition CC1. Les mesures sont réalisées deux fois pour chaque échantillon. Les résultats sont présentés dans le tableau 1.
Grâce à la mise en œuvre d’une suspension selon l’invention comprenant l’agent stabilisant c-A, la composition C1 selon l’invention comprend une quantité extrêmement faible d’agglomérats dont la taille est supérieure à 45 µm. La composition comparative comprend près de 14 fois plus d’agglomérats de taille supérieure à 45 µm.
On prépare des échantillons de composition C1 et de composition CC1 pour effectuer des mesures de granulométrie. Ces mesures sont réalisées dans l’eau au moyen d’un granulomètre laser (Malvern Mastersizer 3000 équipé d’une cuve hydro-LV) et traitées avec le logiciel Mastersizer 3000 (indice de réfraction 1,590, indice d’adsorption 0,005, vitesse du mélangeur : 3 000 tour/min). Les mesures sont effectuées sous lumières rouge et bleue. Une mesure par aliquote est effectuée. Trois cycles de lavage sont effectués entre chaque série. Pour chaque composition et à des taux d’obscuration semblables, la taille des particules est mesurée et les résultats des mesures granulométriques moyennes en volume sont présentés dans le tableau 2.
Grâce à la mise en œuvre d’une suspension selon l’invention comprenant l’agent stabilisant c-A, la composition C1 selon l’invention comprend une très faible fraction (mesurée en volume) d’agglomérats dont la taille est supérieure à 18,50 µm. Par ailleurs, l’agent stabilisant c-A selon l’invention permet une forte limitation de la taille maximale des agglomérats par rapport aux agglomérats de la composition comparative dont la taille maximale atteint 211 µm.
Claims (17)
- Suspension minérale aqueuse S de préparation d’une composition aqueuse C de couche barrière pour un substrat cellulosique, comprenant de l’eau et, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
a. 5 à 34,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a) choisi parmi les carbonates de métal alcalino-terreux, carbonate de magnésium, carbonate de baryum, dolomie, kaolin, dioxyde de titane, talc, chaux, sulfate de calcium, sulfate de baryum, hexacalcium hexaoxotris-(sulphato-(2-)-dialuminate-(12-) (blanc satin), silice et leurs combinaisons ;
b. 65 à 93 % en poids sec d’au moins un agent liant (b) choisi parmi un agent liant (b1) sous la forme d’un latex préparé par émulsion-polymérisation et un agent liant (b2) polymère sous la forme d’une dispersion aqueuse et leurs combinaisons ;
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c) préparé par au moins une réaction de polymérisation
- d’au moins un monomère (c1) choisi parmi acide acrylique, un sel d’acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons ;
- d’au moins un composé (c2) de formule (I) :
[Chem I]
dans laquelle :
- R1représente indépendamment H ou un groupement CH3;
- L1représente indépendamment des groupements oxyéthylènes (OE) ou une combinaison de groupements OE et de groupements oxypropylènes (OP) ;
- n représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 20 et 200. - Suspension selon la revendication 1 pour laquelle :
- le pigment (a) est choisi parmi carbonate de calcium naturel, carbonate de calcium précipité, kaolin, kaolin calciné, talc, dioxyde de titane et leurs combinaisons, ou
- le pigment (a) est sous la forme de particules, de préférence de particules dont la taille est inférieure à 10 µm ou bien ayant une taille allant de 0,05 µm à 10 µm ou bien une taille inférieure à 8 µm, de préférence inférieure à 5 µm ou inférieure à 2 µm, plus préférentiellement inférieure à 1 µm ou inférieure à 0,5 µm, ou
- le diamètre équivalent sphérique des particules de pigment (a), pour une taille allant de 0,05 µm à 10 µm ou inférieure à 10 µm, de préférence pour une taille inférieure à 8 µm, plus préférentiellement inférieure à 5 µm ou inférieure à 2 µm ou inférieure à 0,3 µm, encore plus préférentiellement inférieure à 1 µm ou inférieure à 0,5 µm ou bien inférieure à 0,3 µm, est égal à 60 % en poids ou égal à 70 % en poids ou encore égal à 80 % en poids ou bien encore égal à 90 % en poids. - Suspension selon l’une des revendications 1 ou 2 pour laquelle :
- l’agent liant (b1) est un latex liant préparé par émulsion-polymérisation d’au moins un monomère éthyléniquement insaturé, de préférence un monomère choisi parmi styrène, éthylène, butadiène, acétate de vinyle, acides carboxyliques comprenant une insaturation éthylénique (plus préférentiellement acide acrylique et acide méthacrylique), ester d’acide acrylique, ester d’acide méthacrylique, acrylamide, méthacrylamide, acrylonitrile, méthacrylonitrile, ester d’acrylonitrile, ester de méthacrylonitrile et leurs combinaisons ; ou
- l’agent liant (b1) est un latex liant préparé par émulsion-polymérisation
* d’au moins un monomère choisi parmi styrène, éthylène, butadiène, acétate de vinyle, acides carboxyliques comprenant une insaturation éthylénique (plus préférentiellement acide acrylique et acide méthacrylique), ester d’acide acrylique, ester d’acide méthacrylique, acrylamide, méthacrylamide, acrylonitrile, méthacrylonitrile, ester d’acrylonitrile, ester de méthacrylonitrile, leurs combinaisons et
* d’au moins un monomère supplémentaire choisi parmi acide fumarique, acide itaconique, acide maléique, ester d’acide fumarique, ester d’acide itaconique, ester d’acide maléique, silanes, siloxanes et leurs combinaisons ; ou
- l’agent liant (b1) est un latex liant préparé par émulsion-polymérisation et choisi parmi latex acryliques, latex styrène-butadiène carboxylés, latex styrène -butadiène non-carboxylés, latex styrène-acrylate, latex styrène-acrylate de butyle, latex butadiène-méthacrylate de méthyle, latex butadiène-acrylonitrile, latex polyacétate de vinyle et leurs combinaisons ; ou
- l’agent liant (b2) est choisi parmi les dispersions aqueuses de polymères liants choisis parmi polyéthylènes (PE), polypropylènes (PP), polymères éthylènevinyl acétate (EVA), polymères ethylene-acide acrylique (EAA), polymères ethylene-acide methacrylique (EMAA), polymères ethylene-butyl acrylate (EBA), polymères ethylene-methyl acrylate (EMA), copolymères blocs styrène-isoprène (SIS), copolymères blocs styrène-butadiène (SBS), polymères blocs styrène-ethylene-butylene (SEBS), copolymères de l’éthylène modifiés par de l’acide acrylique, alcools polyvinyliques, alcools polyvinyliques modifiés ; de préférence EAA, EVA, SBS ; ou
- l’agent liant (b) est combiné à au moins un agent liant (b’) d’origine naturelle, de préférence un agent liant (b’) choisi parmi carboxymethyl celluloses, amidons, amidons modifiés, protéines, caséines, alginates et leurs combinaisons. - Suspension selon l’une des revendications 1 à 3 pour laquelle :
- l’agent (c) est un polymère préparé par une réaction de polymérisation d'au moins un monomère (c1) choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique et leurs combinaisons, ou
- l’agent (c) est un polymère préparé par une réaction de polymérisation d’au moins un monomère (c2) de formule I dans laquelle L1représente OE ou
- l’agent (c) est totalement ou partiellement neutralisé, de préférence au moyen d’un composé choisi parmi NaOH, KOH, LiOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, ZnO, CaO, MgO, dérivés ammonium, ammoniaque, bases aminées, par exemple triéthanolamine, aminométhylpropanol ou 2-amino-2-méthyl-propanol (AMP) et leurs combinaisons, ou
- l’agent (c) a une masse moléculaire moyenne en poids MWinférieure à 40 000 000 g/mol, de préférence inférieure à 20 000 000 g/mol ou inférieure à 15 000 000 g/mol, plus préférentiellement inférieure à 10 000 000 g/mol ou inférieure à 5 000 000 g/mol, ou
- l’agent (c) a une masse moléculaire moyenne en poids MWmesurée par chromatographie d’exclusion stérique (SEC) supérieure à 100 000 g/mol ou supérieure à 300 000 g/mol ou supérieure à 500 000 g/mol ou encore supérieure à 1 000 000 g/mol, ou
- l’agent (c) a une masse moléculaire moyenne en poids MWmesurée par chromatographie d’exclusion stérique (SEC) allant de 1 000 000 g/mol à 5 000 000 g/mol, ou
- l’agent (c) a un indice de polymolécularité IP mesuré par chromatographie d’exclusion stérique (SEC) inférieur à 2,8 ou un indice de polymolécularité IP allant de 1,5 à 3, de 1,5 à 2,8 ou allant de 1,5 à 2,5, ou
- l’agent (c) est un polymère préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre au moins un monomère supplémentaire, différent des monomères (c1) et (c2), choisi parmi :
* un monomère (c3) choisi parmi acide maléique, anhydride maléique, acide itaconique, acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (AMPS), 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, acide vinylsulfonique, acide 2-(méthacryloyloxy)-éthanesulfonique, 2-(méthacryloyloxy)-éthanesulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate et leurs sels, de préférence acide itaconique, acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (AMPS) et leurs sels ;
* un composé (c4) de formule (II) :
[Chem II]
dans laquelle :
- L2représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- m représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène ;
* un monomère (c5) de formule (III) :
[Chem III]
dans laquelle :
- L3représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- u représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène ;
- R2représente indépendamment H ou CH3;
un monomère (c6) de formule (IV) :
[Chem IV]
dans laquelle :
- L4représente indépendamment un groupement OE ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- v représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
* un monomère (c6a) de formule (V) :
[Chem V]
dans laquelle :
- L5représente indépendamment un groupement OE ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- w représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
un composé (c7) de formule (VI) :
[Chem VI]
dans laquelle :
- L6représente indépendamment un groupement OE ou une combinaison de groupements OE et OP ;
- t représente indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150, de préférence entre 20 et 75 ;
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène ;
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène. - Suspension selon l’une des revendications 1 à 4
- pour laquelle la concentration en agglomérats de taille, mesurée par diffraction laser, supérieure à 20 µm est inférieure à 10 % en volume ou bien
- pour laquelle la concentration en agglomérats de taille supérieure à 10 µm, mesurée par diffraction laser, est inférieure à 30 % en volume, de préférence ne comprenant pas d’agglomérat de taille supérieure à 100 µm, voire ne comprenant pas d’agglomérat de taille supérieure à 80 µm ou de taille supérieure à 70 µm, ou ayant un pH supérieur à 5, de préférence supérieur à 5,5, plus préférentiellement supérieur à 6 ou à 6,5 ou ayant un pH inférieur à 13 ou inférieur à 12 ou ayant un pH allant de 5 à 13 ou de 5 à 12 ou de 5 à 11, de préférence allant de 5,5 à 13 ou de 5,5 à 12 ou de 5,5 à 11, plus préférentiellement allant de 6 à 13 ou de 6 à 12 ou de 6 à 11, également plus préférentiellement allant de 7 à 13 ou de 7 à 12 ou de 7 à 11, en particulier de 7,5 à 10. - Suspension selon l’une des revendications 1 à 5 comprenant, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
a. 10 à 34,9 % en poids sec ou 15 à 34,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 65 à 88 % en poids sec ou 65 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c) ou bien
a. 10 à 29,9 % en poids sec ou 15 à 29,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 70 à 88 % en poids sec ou 70 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c) ou
a. 10 à 24,9 % en poids sec ou 15 à 24,9 % en poids sec de pigment minéral (a) ;
b. 75 à 88 % en poids sec ou 75 à 83 % en poids sec d’agent liant (b) et
c. 0,1 à 2 % en poids sec d’agent (c). - Composition aqueuse C de préparation d’une couche barrière pour un substrat cellulosique, comprenant, par rapport à la quantité totale de composition,
- de 95 à 99,95 % en poids ou de 95 à 99,9 % en poids d’au moins une suspension S selon l’une des revendications 1 à 6,
- de 0,05 à 5 % en poids ou de 0,1 à 5 % en poids d’au moins un agent épaississant (e) choisi parmi les polymères ASE, les polymères HASE et leurs combinaisons. - Composition aqueuse C selon la revendication 7 pour laquelle :
- l'agent épaississant (e) est un polymère ASE préparé par au moins une réaction de polymérisation
* d’au moins un monomère (e1) choisi parmi acide acrylique, un sel d’acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons ;
* d’au moins un monomère (e2) choisi parmi les esters en C1-C8d’un composé dérivé d’un acide choisi parmi l’acide acrylique, l’acide méthacrylique et leurs combinaisons ; ou
- l'agent épaississant (e) est un polymère HASE préparé par au moins une réaction de polymérisation
* d’au moins un monomère (e1),
* d’au moins un monomère (e2) et
* d'au moins un monomère hydrophobe (e3) de formule VII :
[Chem VII]
R3-(OE)q-(OP)r-R4
dans laquelle :
- q et r, identiques ou différents, représentent indépendamment 0 ou un nombre entier ou décimal inférieur à 150, q ou r est différent de 0,
- OE représente indépendamment un groupement oxyéthylène (CH2CH2O)
- OP représente indépendamment un groupement oxypropylène (CH(CH3)CH2O ou CH2CH(CH3)O),
- R3représente un groupement comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable, de préférence choisi parmi acrylate, méthacrylate, acryluréthane, méthacryluréthane, vinyl, allyl, méthallyl, isoprényl, α-α'-diméthyl-isopropenyl-benzyluréthane, allyluréthane, ester d’acide maléique, ester d’acide itaconique, ester d’acide crotonique, plus préférentiellement méthacrylate,
- R4représente un groupement C6-C40-alkyl, linéaire ou ramifié, un groupement phényl, un groupement polyphényl, de préférence un groupement C10-C30-alkyl, linéaire ou ramifié, plus préférentiellement un groupement C12-C22-alkyl, linéaire ou ramifié, ou un groupement comprenant 2 à 5 groupements phényls ou un groupement tristyrylphényl ou un groupement pentastyrylcumylphényl. - Composition aqueuse C selon l’une des revendications 7 et 8 pour laquelle :
- le polymère ASE est préparé par au moins une réaction de polymérisation qui met en œuvre :
* de 20 à 75 % molaire ou de 25 à 70 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e1) et
* de 25 à 80 % molaire ou de 30 à 75 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e2),
par rapport à la quantité molaire totale de monomères (e1) et (e2) ; ou
- le polymère HASE est préparé par au moins une réaction de polymérisation qui met en œuvre
* de 20 à 75 % molaire ou de 25 à 70 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e1) et
* de 25 à 80 % molaire ou de 30 à 75 % molaire, de préférence de 30 à 70 % molaire ou de 35 à 65 % molaire, de monomère (e2),
* moins de 20 % molaire, de préférence de 0,05 à 20 % molaire, en particulier de 0,1 à 10 % molaire, de monomère (e3),
par rapport à la quantité molaire totale de monomères. - Composition aqueuse C selon l’une des revendications 7 à 9 pour laquelle le polymère ASE ou le polymère HASE est préparé par au moins une réaction de polymérisation qui met également en œuvre au moins un monomère supplémentaire différent choisi parmi :
- un composé (e4) choisi parmi l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, l’acide éthoxyméthacrylate sulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate hydroxyéthyl-acrylate phosphaté, hydroxypropyl-acrylate phosphaté, , hydroxyéthyl-méthacrylate phosphaté, hydroxypropyl-méthacrylate phosphaté, leurs sels et leurs combinaisons ; de préférence moins de 20 % molaire, de préférence de 0,2 à 20 % molaire, en particulier de 0,5 à 10 % molaire, de monomère (e4) par rapport à la quantité molaire totale de monomères, ou
- un composé (e5) choisi parmi hydroxyéthyl-acrylate, hydroxypropyl-acrylate, hydroxyéthylhexyl-acrylate, hydroxyéthyl-méthacrylate, hydroxypropyl-méthacrylate ; de préférence moins de 20 % molaire, de préférence de 0,2 à 20 % molaire, en particulier de 0,5 à 10 % molaire, de monomère (e5) par rapport à la quantité molaire totale de monomères ou
- un monomère (e6) réticulant ou au moins un monomère (e6) comprenant au moins deux insaturations oléfiniques ; de préférence moins de 5 % molaire, de préférence de 0,01 à 4 % molaire, en particulier de 0,02 à 4 % molaire ou de 0,02 à 2 % molaire, notamment de 0,02 à 1 % molaire, de monomère (e6) par rapport à la quantité molaire totale de monomères. - Composition aqueuse C selon l’une des revendications 7 à 9 pour laquelle :
- l'agent épaississant (e) est totalement ou partiellement neutralisé, de préférence au moyen d’au moins un composé choisi parmi NaOH, KOH, LiOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, ZnO, CaO, MgO, dérivés ammonium, ammoniaque, bases aminées, par exemple triéthanolamine, aminométhylpropanol ou 2-amino-2-méthyl-propanol (AMP) et leurs combinaisons ou
- l’agent épaississant (e) est totalement ou partiellement coacervé, de préférence
* par réduction du pH, par exemple par réduction du pH à une valeur inférieure à 6,5, notamment au moyen d’un composé acide, en particulier au moyen d’au moins un composé acide organique ou minéral, notamment un composé acide choisi parmi acide phosphorique, acide citrique, glucono-lactone, acide lactique, acide salicylique, acide glycolique, acide ascorbique, acide glutamique, acide hydrochlorique, acide acétique, acide D-gluconique, acide sulfonique, acide méthane-sulfonique, acide benzimidazole-sulfonique, acide tartrique, acide 4-aminobenzoique, acide benzoïque, acide sorbique, acide phenylbenzimidazole sulfonique, acide benzylidene camphor sulfonique, acide terephthalylidene dicamphor sulfonique, acide kojique, acide hyaluronique ou
* par augmentation de la force ionique, par exemple par addition d’au moins un composé ionisé ou d’au moins un sel, en particulier NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2, MgSO4, CaSO4. - Composition aqueuse C selon l’une des revendications 7 à 11 pour laquelle la concentration en agglomérats de taille, mesurée par diffraction laser, supérieure à 20 µm est inférieure à 10 % en volume ou bien pour laquelle la concentration en agglomérats de taille supérieure à 10 µm, mesurée par diffraction laser, est inférieure à 30 % en volume, de préférence ne comprenant pas d’agglomérat de taille supérieure à 100 µm, voire ne comprenant pas d’agglomérat de taille supérieure à 80 µm ou de taille supérieure à 70 µm.
- Composition aqueuse C selon l’une des revendications 7 à 12 ayant :
* une viscosité Brookfield mesurée à 25°C à une vitesse de 100 tour/min supérieure à 100 mPa.s ou
* une viscosité Brookfield mesurée à 25°C à une vitesse de 100 tour/min allant de 100 à 3 000 mPa.s ou de 100 à 2 500 mPa.s ou de 200 à 3 000 mPa.s ou de 200 à 2 500 mPa.s, ou
* un pH supérieur à 5, de préférence supérieur à 5,5, plus préférentiellement supérieur à 6 ou à 6,5 ou
* un pH inférieur à 11 ou inférieur à 10,5 ou
* un pH allant de 4 à 13 ou de 4 à 12 ou de 4 à 11, de préférence allant de 5 à 13 ou de 5 à 12 ou de 5 à 11, plus préférentiellement allant de 6 à 13 ou de 6 à 12 ou de 6 à 11, également plus préférentiellement allant de 6,5 à 13 ou de 6,5 à 12 ou de 6,5 à 11, en particulier de 7,5 à 9,5. - Méthode de préparation d’une composition aqueuse C de couche barrière pour un substrat cellulosique, comprenant :
a. la préparation d’une suspension minérale aqueuse S selon l’une des revendications 1 à 6 en mélangeant dans de l’eau, par rapport à la quantité totale d’ingrédients actifs secs de la suspension,
- 5 à 34,9 % en poids sec d’au moins un pigment minéral (a),
- 65 à 93 % en poids sec d’au moins un agent liant (b),
- 0,1 à 2 % en poids sec d’au moins un agent stabilisant (c),
b. l'addition de 0,05 à 5 % en poids sec de la composition C d’au moins un agent épaississant (e) défini selon l’une des revendications 7 à 13. - Méthode de préparation d’une couche barrière pour un substrat cellulosique comprenant l’application d’au moins une composition aqueuse C selon l’une des revendications 7 à 13 sur au moins une surface d’un substrat cellulosique.
- Méthode selon la revendication 15 pour laquelle :
- le substrat cellulosique est d’origine naturelle ou d’origine végétale ou bien est un substrat cellulosique composite ou mixte, de préférence le substrat cellulosique est choisi parmi papier neuf, carton neuf, papier recyclé, carton recyclé et leurs combinaisons, ou pour laquelle
- le substrat cellulosique enduit est sous la forme d’un récipient, d’un emballage ; de manière plus préférée un récipient alimentaire, un emballage alimentaire, un récipient non-alimentaire, un emballage non-alimentaire, un récipient pour médicament, un emballage pour médicament, un récipient pour substance oxydable, un emballage pour substance oxydable, un récipient pour substance hygroscopique, un emballage pour substance hygroscopique. - Méthode selon l’une des revendications 15 ou 16
- pour laquelle l’application de la composition aqueuse C de couche barrière est réalisée par enduction, de préférence par enduction au moyen de rouleaux enducteurs (par exemple Size Press, Metering Size Press) ou de systèmes doseurs raclants (par exemple par crayon ou par lame) ou de systèmes doseurs sans contact (par exemple à lame d'air ou par rideau), ou
- pour laquelle la couche barrière est résistante à au moins une substance choisie parmi eau, alcools, huiles naturelles, huiles minérales, gaz tels que vapeur d’eau, O2, CO2, graisses, solvants organiques, arômes, parfums ou
- qui permet de contrôler, de ralentir ou de stopper la migration au travers du substrat cellulosique d’au moins une substance choisie parmi eau, alcools, huiles naturelles, huiles minérales, gaz tels que vapeur d’eau, O2, CO2, graisses, solvants organiques, arômes, parfums.
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| FR2917091A1 (fr) * | 2007-06-08 | 2008-12-12 | Coatex S A S Soc Par Actions S | Procede de fabrication d'une formulation aqueuse a base de solution d'un polymere peigne acrylique et d'emulsion epaississante acrylique, formulation obtenue et ses utilisations dans le couchage papetier |
| US20110305915A1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Coatex S.A.S. | Hydroxy polyalkylene glycol function (meth) acrylic comb polymers, their use as shear-thinning agents in coating dispersions and dispersions containing them |
| EP2777934A1 (fr) * | 2011-11-10 | 2014-09-17 | Nippon Paper Industries Co., Ltd | Matériau d'emballage à papier barrière |
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2022
- 2022-04-12 WO PCT/FR2022/000030 patent/WO2022229518A1/fr active Application Filing
- 2022-04-12 EP EP22719966.8A patent/EP4330300A1/fr active Pending
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| EP2777934A1 (fr) * | 2011-11-10 | 2014-09-17 | Nippon Paper Industries Co., Ltd | Matériau d'emballage à papier barrière |
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