[0001] La présente invention a pour objet une composition aqueuse pour le couchage du papier
et du carton.
[0002] Elle vise également un procédé de couchage du papier mettant en ceuvre ladite composition,
ainsi qu'un procédé pour la préparer.
[0003] Elle vise enfin les papiers et cartons obtenus, c'est-à-dire « couchés à à l'aide
de cette composition.
[0004] Par le terme technique de « couchage », on désigne l'opération consistant à déposer
sur une ou sur les deux faces d'une feuille support en papier ou carton, une composition
de couchage formant un enduit ; cet enduit confère à la feuille traitée un état de
surface particulièrement régulier et donc apte à bien recevoir une impression fine,
tout en améliorant l'opacité et l'aspect du papier (blancheur, lissé, brillant).
[0005] Une composition de couchage comprend au moins deux constituants, à savoir un pigment
et un liant encore appelé adhésif.
[0006] Le premier de ces constituants, le pigment, intervient comme suit lors de l'opération
de couchage.
[0007] Le papier est constitué de fibres de dimensions variables qui, malgré l'opération
habituelle de satinage, laissent subsister, d'une part, en surface des cavités dont
les dimensions sont de l'ordre de 50 à 100 µrn et, d'autre part, dans l'épaisseur
du papier, des canaux plus ou moins larges, désignés par le terme de macro-capillaires.
Quand, lors de l'opération de couchage, on recouvre la surface avec un enduit à base
de pigments très fins, ceux-ci viennent combler les cavités en nivelant la surface
; les canaux comportés par la couche ainsi mise en place sont extrêmement fins, il
s'agit de micro-capillaires d'une largeur de l'ordre de 2 à 5 µm. Lors de l'impression
des papiers couchés, les pigments de l'encre, qui sont plus gros que les canaux de
la couche, restent en surface alors que le support du pigment de l'encre qui est constitué
par des huiles et des solvants est facilement absorbé par les micro-capillaires, ce
grâce à quoi la qualité de l'impression est améliorée.
[0008] Pour constituer le pigment de la composition de couchage, on a généralement recours
à une dispersion aqueuse de kaolin ; il est également possible d'utiliser soit séparément,
soit le plus souvent en mélange avec le kaolin, d'autres pigments tels que notamment
le carbonate de calcium, l'oxyde de titane, le sulfate de calcium, le blanc satin
(SO
ACa + A1
20
3) ou du talc très fin.
[0009] Pour constituer le liant de la composition de couchage, on a généralement recours
à des amidons, des protéines comme la caséine ou la protéine de soja, ou à des produits
synthétiques comme l'alcool de polyvinyle, l'acétate de polyvinyle, les produits acryliques,
les styrène-butadiène ; la composition peut contenir un seul de ces produits, mais
souvent on les utilise en mélange. La quantité de liant représente généralement de
5 à 30 % du poids de pigment. Cette quantité est choisie notamment en fonction de
la nature du pigment, en fonction du procédé de couchage utilisé et en fonction des
qualités recherchées pour le papier ou le carton. A titre d'exemple, on signale qu'il
y a lieu de mettre en oeuvre plus de liant dans le cas du carbonate et du blanc satin
que dans le cas du kaolin, dans le cas des charges divisées que dans le cas des charges
grossières.
[0010] Outre le pigment et le liant, une composition de couchage comprend divers agents
complémentaires parmi lesquels on peut citer les réducteurs de mousse, les agents
de conservation, les colorants, les dispersants ou défloculants comme le tripolyphosphate,
le pyrophosphate ou l'hexamétaphosphate et les sels d'acides polycarboxyliques qui
retardent notamment la sédimentation des suspensions.
[0011] La formulation de la composition de couchage varie en fonction de la technique d'application,
des qualités du papier support ou des propriétés recherchées, ces dernières étant
différentes suivant le mode d'impression (héliogravure, impression typographique,
offset, impression flexographique, sérigraphie) auquel les papiers couchés sont destinés.
[0012] A noter enfin que le simple aspect énergétique conduit à rechercher, pour une viscosité
donnée, des compositions de couchage présentant un extrait sec le plus élevé possible,
de façon à ce que la dépense énergétique nécessaire à l'obtention d'un papier couché
sec soit la plus faible possible.
[0013] Les amidons utilisés jusqu'à présent, seuls ou en mélange avec les protéines ou les
produits synthétiques susmentionnés pour constituer le liant de la composition de
couchage, sont des amidons dépolymérisés, éventuellement modifiés en outre par éthérification
ou estérification.
[0014] Ainsi, le brevet FR-A-2447388 décrit un produit formé de particules comportant un
support sur lequel sont fixés ou retenus les constituants d'un hydrolysat d'amidon
hydrogéné, ledit produit pouvant être utilisé comme plastifiant dans l'industrie papetière,
comme indiqué à l'exemple 7, mais alors le support est une dextine blanche, donc un
amidon dépolymérisé et, de plus, la proportion d'hydrolysat par rapport au pigment
est de l'ordre de 0,1 partie pour 100 parties de pigment, c'est-à-dire environ quatre
fois plus faible que la limite inférieure prévue conformément à l'invention.
[0015] On connaît également
- le brevet US-A-3 222 220 qui concerne un mélange formé, d'une part, d'amidon à haute
teneur en amylose - donc très différent de ce que l'on désigne généralement sous le
terme « amidon (cf. col. 6, 1. 28-30) et qui, de plus, peut être considéré comme au
moins partiellement dépolymérisé par suite du traitement de cisaillement (cf. col.
2, 1. 28-30) -, cet « amidon étant dispersible dans l'eau chaude, et d'autre part
de 10 à 75 % en poids de sorbitol par rapport à l'amidon ; ce mélange forme, grâce
à la présence du sorbitol, des pellicules de résistance accrue ; la possibilité d'utiliser
ces mélanges dans diverses applications alimentaires, textiles ou papetières est mentionnée
sur un plan tout à fait général ;
- l'article extrait de la revue « Die Stärke », vol. 31 (1979), mai n° 5, pages 163-165,
qui concerne simplement des pellicules d'amidon et d'alcools polyvinyliques et examine
l'effet de divers agents plastifiants dont le sorbitol ;
- le brevet FR-A-2 411 866 qui décrit une composition pigmentée de couchage à base
d'amidon pour le papier, différente de celle conforme à l'invention.
[0016] Il a été en effet très difficile, voire pratiquement impossible, d'avoir recours
à l'amidon non dépolymérisé dans des compositions de couchage, notamment en raison
de la difficulté d'obtenir, à partir d'un amidon non dépolymérisé, une solution colloïdale
correcte, vu que des sols d'amidon non dépolymérisé cuits pendant 90 minutes au bain-marie
présentent encore des granules fortement gonflés. Et même lorsqu'on obtient des sols
corrects d'amidon non dépolymérisé, ceux-ci présentent une viscosité excessive, aggravée
par la tendance des molécules à la réassociation ou rétrogradation, qui empêche en
fait leur application pratique dans des compositions de couchage.
[0017] Les amidons actuellement utilisés en couchage sont dépolymérisés soit par hydrolyse
acide ou enzymatique, soit par oxydation, soit par dextrinification, certaines de
ces dégradations (enzymatique ou oxydante) pouvant d'ailleurs être réalisées directement
chez l'utilisateur. C'est pour améliorer certaines propriétés (comme les propriétés
de liaison ou de « lissé ») des couches contenant de l'amidon en tant que liant, que
l'on peut procéder, soit avant, soit après la réaction de dépolymérisation, à des
modifications chimiques comme l'éthérification ou l'estérification (acétylation, cationisation,
hydroxyé- thylénation ou hydroxypropylénation par exemple).
[0018] Il se trouve qu'actuellement les utilisateurs préfèrent diminuer la proportion d'amidon
dépolymérisé présente dans le liant constitutif des compositions de couchage au bénéfice
des produits synthétiques identifiés plus haut ; ces derniers entrent même seuls dans
la constitution des liants utilisés dans les compositions de couchage mises en oeuvre
dans certaines installations appropriées.
[0019] Cette désaffection à l'égard des amidons dépolymérisés doit être attribuée entre
autres :
- à leur pouvoir liant relativement peu élevé,
- à leurs propriétés médiocres de rétention d'eau dues à la taille réduite des molécules
d'amidon dépolymérisé, cette taille réduite favorisant par ailleurs la pénétration
de l'enduit de couchage dans la feuille traitée en diminuant la solidité et la résistance
de la couche.
[0020] De plus, les phénomènes de migration, essentiellement au séchage, sont importants.
[0021] Or, le coût des produits synthétiques est très élevé et en tout cas bien supérieur
à celui des amidons dépolymérisés et éventuellement modifiés.
[0022] Il s'ensuit qu'il existe dans l'industrie du papier et du carton le besoin d'un produit
pouvant constituer le liant des compositions de couchage qui soit plus économique
que les produits synthétiques actuellement de plus en plus utilisés et qui ne présente
pas les défauts des amidons dépolymérisés dont les principaux sont rappelés ci-dessus.
[0023] Les propriétés bien connues des amidons non dépolymérisés font que ces derniers répondraient
au susdit besoin si les difficultés pratiquement insurmontables de préparation de
sols corrects de viscosité acceptable à base de ces amidons non dépolymérisés n'en
interdisaient l'application.
[0024] Or, la Société Demanderesse a eu le mérite de trouver que, de façon surprenante et
inattendue, il était possible d'utiliser des amidons non dépolymérisés dans la constitution
des liants pour compositions de couchage dès lors que ces amidons non dépolymérisés
étaient mis en oeuvre en même temps qu'une proportion efficace d'au moins un agent
dit « fluidifiant choisi dans le groupe constitué par les sucres hydrogénés comprenant
le sorbitol, le mannitol, le maltitol, le xylitol, le lactitol et les hydrolysats
d'amidon hydrogénés.
[0025] La composition aqueuse de couchage conforme à l'invention est donc caractérisée par
le fait qu'elle comprend, outre le pigment :
- un ou plusieurs agents fluidifiants choisis dans le groupe constitué par les sucres
hydrogénés comprenant notamment le sorbitol, le mannitol, le maltitol, le xylitol,
le lactitol et les hydrolysats d'amidon hydrogénés, la proportion d'agent fluidifiant
étant de 0,40 à 20 parties en poids pour 100 parties de pigment, et
- à titre de liant, un ou plusieurs amidons non dépolymérisés, éventuellement modifiés
par éthérification, estérification ou réticulation, en une quantité correspondant
à un pourcentage exprimé en sec/sec par rapport au poids de pigment compris entre
0,2 et 30 %.
[0026] Généralement, cette composition comprend également un ou plusieurs produits synthétiques
du groupe comprenant notamment l'alcool de polyvinyle, l'acétate de polyvinyle, les
produits acryliques, les styrène-butadiène, les copolymères synthétiques et/ou une
ou plusieurs protéines choisies notamment dans le groupe comprenant la caséine et
les protéines de soja.
[0027] Par l'expression « amidons non dépolymérisés », on désigne les amidons n'ayant pas
subi de traitement de dépolymérisation tel que notamment les hydrolyses acide ou enzymatique,
la dégradation oxydante ou la dextrinification. Ils peuvent être choisis parmi les
amidons de toute provenance et notamment parmi les amidons de maïs, éventuellement
hybrides, l'amidon de blé et de riz, la fécule de pomme de terre, la fécule de manioc.
En outre, comme déjà mentionné précédemment, ces amidons peuvent avoir été éthérifiés,
estérifiés ou réticulés afin de modifier certaines de leurs propriétés comme par exemple
leur stabilité en solution.
[0028] La présence des agents fluidifiants permet de conférer à la composition de couchage
une viscosité et une texture parfaitement adaptées au couchage du papier.
[0029] L'utilisation des amidons non dépolymérisés permet de remédier à tous les inconvénients
précédemment décrits, attachés à l'emploi des amidons dégradés, et permet notamment
d'obtenir un pouvoir liant plus élevé, une meilleure résistance de la couche, une
meilleure rétention d'eau et une meilleure homogénéité de la surface.
[0030] Il convient de souligner que l'effet des agents fluidifiants utilisés conformément
à l'invention est très différent de l'effet des agents dispersants ou défloculants
communément utilisés dans les dispersions de pigments et dont il va être question.
[0031] Un pigment donné est essentiellement caractérisé, non seulement par sa composition
chimique, mais également par la taille et la disposition de ses particules constitutives.
[0032] En général, celles-ci sont accolées les unes aux autres, et le nombre des possibilités
d'assemblage est illimité elles peuvent ainsi être groupées en « grappes » rassemblant
peu ou beaucoup de particules individuelles plus ou moins serrées les unes contre
les autres.
[0033] La description du comportement des particules dans la grappe est également importante
: nombre de particules, mobilité ou manque de mobilité, résistance à la rupture ou
au réarrangement de la grappe et état de surface de la grappe.
[0034] Il est admis que l'on réalise la dispersion du pigment lorsqu'on réalise la rupture
des grappes de particules de pigment.
[0035] Les particules constitutives de la grappe peuvent être liées les unes aux autres
par des liaisons chimiques aux points de contact, donnant aux grappes une résistance
à peu près égale à celle des particules individuelles de même taille ; elles peuvent
également être assez faiblement liées les unes aux autres comme si elles étaient attirées
par des forces magnétiques ou de gravitation (force de Van der Waals), ces arrangements
particuliers pouvant être « dérangés ou rompus par l'application d'une force.
[0036] La dislocation des grappes de particules liées par des liaisons chimiques à leurs
points de contact est désignée par le terme « désagrégation ». Après désagrégation
ou séparation des particules, les liens ne sont pas reformés, le processus de désagrégation
étant donc irréversible.
[0037] La dislocation des grappes de particules liées par des forces de type Van der Waals
est désignée par le terme « défloculation ». Ce phénomène est réversible. On empêche
cette réversibilité en introduisant dans le système de pigments des produits chimiques
qui agissent sur les surfaces de particules pour que celles-ci se repoussent mutuellement.
[0038] L'utilisation d'agents dispersants est donc une partie essentielle du processus de
dispersion qui rend efficace l'emploi de l'énergie mécanique et qui diminue la viscosité
de la suspension des pigments.
[0039] Une composition de couchage comporte des particules de pigment et un liant, en solution
aqueuse formant un milieu fluide, dans lequel les particules de pigment sont en suspension.
Le milieu fluide ne comprend pas seulement le liant ou adhésif mais également toutes
les autres matières dissoutes, en particulier les agents fluidifiants utilisés conformément
à l'invention.
[0040] L'amidon ou caséine, par exemple, quoique en solution colloïdale, sont dans un état
de solubilité suffisant pour qu'ils soient nettement considérés comme une partie du
fluide.
[0041] Le milieu fluide agit comme un lubrifiant entre les particules et leur permet de
glisser les unes sur les autres beaucoup plus facilement qu'elles ne pourraient le
faire si elles étaient sèches.
[0042] La faible dimension des molécules d'agent fluidifiant utilisées conformément à l'invention
fait qu'elles présentent une mobilité importante mais, en dépit de cette réalité,
il est surprenant de constater que l'addition d'un quelconque de ces agents ou de
plusieurs d'entre eux, addition qui conduit à une augmentation de la teneur en matières
sèches de l'ensemble, se traduise par une diminution de la viscosité telle que le
terme « agent fluidifiant paraît s'imposer pour désigner les agents entrant, conformément
à l'invention, dans la constitution du liant.
[0043] Cet effet de diminution de la viscosité n'est pas réalisé par l'augmentation du taux
d'agents dispersants ou défloculants communément utilisés dans les dispersions de
pigments ; bien au contraire, il est connu que l'augmentation du taux d'incorporation
de ces produits entraîne, au-delà du taux d'utilisation optimal, une élévation très
rapide de la viscosité de la préparation de couchage.
[0044] C'est donc bien la sélection des agents fluidifiants utilisés conformément à l'invention
qui permet l'utilisation, à titre d'agent liant, des amidons non dépolymérisés.
[0045] Le procédé de couchage du papier ou du carton conforme à l'invention est caractérisé
par le fait que l'on applique, sur l'une ou les deux faces du papier et du carton,
la composition aqueuse de couchage conforme à l'invention.
[0046] Tous les dispositifs et appareillages conventionnels tels que les coucheuses à brosses,
les coucheuses de marque CHAMPION, les coucheuses à lame d'air ou à râcle traînante,
les coucheuses à rouleaux multiples ou les coucheuses à rouleaux gravés, les coucheuses
de marque BILLBLADE et autres peuvent être utilisés pour cette application.
[0047] Le procédé de préparation de la composition aqueuse de couchage conforme à l'invention
est caractérisé par le fait que l'on prépare, d'une part, une colle d'amidon non dépolymérisé,
d'autre part, une dispersion de pigment, que l'on réalise le mélange de la colle d'amidon
et de la dispersion de pigment, et que l'on introduit une proportion efficace d'agent
fluidifiant choisi dans le groupe constitué par les sucres hydrogénés comprenant notamment
le sorbitol, le mannitol, le maltitol, le xylitol, le lactitol et les hydrolysats
d'amidon hydrogénés, par addition soit dans l'eau servant à la préparation de la colle
d'amidon et/ou de la dispersion de pigment, soit dans la colle d'amidon, soit dans
la dispersion de pigment, soit dans le mélange des deux ou dans la préparation finale
de couchage.
[0048] La cuisson de l'amidon non dépolymérisé peut être effectuée par toute technique appropriée
et notamment par une cuisson dans un appareil à injection de vapeur vive.
[0049] De préférence, on réalise cette cuisson par passage d'une suspension d'amidon non
dépolymérisé dans un appareil du type de ceux connus dans la technique sous l'expression
« Jet Cooker bien connu des amidonniers, dans lequel la cuisson de l'amidon est obtenue
par introduction de vapeur d'eau à une pression supérieure à la pression atmosphérique.
De préférence toujours, la cuisson de l'amidon non dépolymérisé est réalisée à une
matière sèche comprise entre 5 % et 30 %, à une température supérieure à 120 °C et
en un temps généralement supérieur à 20 secondes, ce grâce à quoi on obtient une colle
d'amidon non dépolymérisé ne comportant pratiquement plus de granules fortement gonflés
mais non éclatés, responsables des développements de viscosité et d'un manque de stabilité.
[0050] Parmi les agents fluidifiants identifiés plus haut, on utilise préférentiellement
le sorbitol ou les hydrolysats d'amidon hydrogénés, obtenus par hydrolyse acide et/ou
enzymatique de tous amidons suivie d'hydrogénation. Ces hydrolysats d'amidon hydrogénés
sont constitués principalement et en des proportions variables selon le mode d'hydrolyse
appliqué par du sorbitol, du maltitol, de l'isomaltitol et des oligo- et polysaccharides
hydrogénés.
[0051] Plus préférentiellement encore, on a recours à du sorbitol ou à des hydrolysats d'amidon
hydrogénés préparés à partir d'hydrolysats d'amidon présentant un D.E. (Dextrose Equivalent)
supérieur à 25 ; on préfère notamment les hydrolysats présentant un pourcentage de
sorbitol supérieur à 60 % exprimé sur la matière sèche.
[0052] Exprimée en matières sèches par rapport à la quantité de pigment, la proportion d'agent
fluidifiant entrant dans la composition de couchage selon l'invention est d'environ
0,40 % à 20 % en poids, de préférence de 0,50 % à 15 % en poids, et plus préférentiellement
encore de 0,50 % à 7,5 % en poids.
[0053] Les quantités de liants utilisées dans les compositions de couchage selon l'invention
sont de 5 à 30 % en poids par rapport au poids des pigments.
[0054] Pour la constitution du liant, on peut avoir recours uniquement à des amidons non
dépolymérisés mais généralement on utilise en même temps les autres agents liants
conventionnels.
[0055] La proportion d'amidon non dépolymérisé présente dans les compositions de couchage
selon l'invention s'établit, les pourcentages étant exprimés sec/sec, entre 0,2 et
30 % et, de préférence, entre 0,5 et 30 % par rapport au poids de pigment.
[0056] Les compositions de couchage selon l'invention dont le liant est constitué au moins
en partie par de l'amidon non dépolymérisé, peuvent être formulées à de très hautes
teneurs en matières sèches, de l'ordre de 60 à 70 %, tout en présentant une viscosité
compatible avec leur application sur les machines de couchage existantes et tout en
n'occasionnant aucune difficulté, par exemple lors de l'opération finale de filtration
de la composition de couchage, opération qui consiste à débarrasser la composition
notamment des agglomérats qu'elle peut contenir.
[0057] C'est d'ailleurs dans le cas des compositions de couchage présentant une matière
sèche élevée, supérieure à environ 53 %, que l'effet de l'addition des agents fluidifiants
utilisés conformément à l'invention se révèle le plus efficace.
[0058] Un autre avantage inhérent à l'utilisation des compositions de couchage selon l'invention
réside dans la meilleure plastification de la couche, apportée par la présence dans
les compositions des sucres hydrogénés et plus particulièrement du sorbitol.
[0059] L'invention pourra être mieux comprise à l'aide des exemples suivants.
Exemple 1
[0060] Comparaison entre deux compositions de couchage selon l'art antérieur comportant
comme systèmes liants respectivement un amidon dépolymérisé et un latex pour la première,
un amidon non dépolymérisé et un latex pour la deuxième.
[0061] Les pigments utilisés sont du carbonate de calcium naturel et du kaolin, et le dispersant
utilisé est constitué par un polyacrylate, vendu sous la marque « DISPEX N 40 par
la Société ALLIED COLLOIDS.
[0062] La première composition a été préparée à partir d'amidon dépolymérisé par voie enzymatique.
[0063] Pour ce faire, on a traité une suspension d'amidon de maïs dans un convertisseur
enzymatique continu tel que construit selon le brevet français N° 1.391.011 et commercialisé
par la Société Demanderesse, la transformation enzymatique étant effectuée pendant
30 minutes à 85 °C en présence de 1,4 partie d'alpha-amylase pour 1 000 parties d'amidon.
L'inhibition de l'enzyme a été réalisée sur l'appareil par un flash thermique à 140
°C pendant 90 secondes.
[0064] Par ailleurs, on a préparé une dispersion des pigments à partir des constituants
suivants :
eau potable 3 600 g
- « DISPEX N 40 » 35 g
- kaolin (de marque « DINKIE A », commercialisé par la Société ENGLISH CHINA CLAYS)
6 030 g
- ammoniaque 80 ml
- carbonate de calcium (commercialisé sous la marque « OMYALITE 90 par la Société
OMYA) 2 590 g
en traitant le mélange par passage dans un déliteur de marque « CELLIER » pendant
15 minutes.
[0065] A la dispersion de pigments ainsi obtenue, on a ajouté tout d'abord 2153 g de la
susdite colle d'amidon dépolymérisé par voie enzymatique présentant une teneur en
matières sèches de 28 %, soit 7 % de « matière sèche/matière sèche » (ci-après désignée
« sec/sec par souci de simplicité) par rapport au pigment. Puis on a ajouté 1 380
g de latex SB 024 (commercialisé par la Société RHONE POULENC) à 50 % de matières
sèches, ce qui équivaut à 8 % sec/sec par rapport au pigment.
[0066] Pour préparer la deuxième composition de couchage, on a ajouté 1 725 g d'une colle
d'amidon non dépolymérisé présentant une matière sèche de 20 % (ce qui équivaut à
4 parties d'amidon compté en sec pour 100 parties de pigment), à une dispersion de
pigments préparée de la même manière que précédemment. On a ajouté ensuite 1 380 g
de latex SB 024 à 50 % de matières sèches, soit 8 % sec/sec par rapport au pigment.
[0067] La colle d'amidon non dépolymérisé a été préparée par passage d'amidon de maïs natif
sur un Jet-Cooker à une température de 150 °C et durant 3 minutes sous une pression
de 5 bars.
[0068] Les viscosités des deux susdites colles d'amidon ont été mesurées sur un viscosimètre
de marque BROOKFIELD du type R.V.T., pour une vitesse de 20 tours par minute ; puis
elles ont été mesurées une nouvelle fois, les colles d'amidon ayant été maintenues
au bain-marie pendant 24 heures à 90 °C sans et avec une légère agitation. Ces viscosités
enregistrées sont réunies dans le tableau I.
[0069] Les viscosités des deux compositions de couchage ont ensuite été mesurées à 30 °C,
le stockage étant réalisé avec et sans agitation.
[0070] La rétention d'eau a été mesurée sur une rampe et des filtres de marque FANN classiques
du genre de ceux utilisés pour l'étude des boues de forage, sous une pression de 6,9
bars.
[0071] Dans le tableau II, on a réuni les résultats obtenus.
[0072] On constate que la viscosité de la composition de couchage à base d'amidon non dépolymérisé
est très supérieure à celle de la composition à base d'amidon dépolymérisé par voie
enzymatique. La viscosité HERCULES, très représentative étant donné le cisaillement
appliqué, est ainsi pratiquement double de celle obtenue avec amidon dépolymérisé
; une telle viscosité rend pratiquement inapplicable l'utilisation de la composition
correspondante pour le couchage du papier et du carton. En particulier, la filtration
de la composition destinée à la débarrasser des agglomérats éventuellement présents
est rendue extrêmement difficile.
[0073] On constate également que l'on obtient, avec la composition à base d'amidon non dépolymérisé,
une rétention d'eau très correcte, malgré l'utilisation d'un taux d'amylacé sensiblement
moins élevé (4 % au lieu de 7 %).
[0074] Ceci confirme l'intérêt de l'emploi de l'amidon non dépolymérisé, à condition que
l'on arrive à réduire la viscosité sans pour autant nuire aux autres caractéristiques.
Exemple 2
[0075] Cet exemple illustre l'effet de l'addition de sorbitol en fonction du moment choisi
pour cette addition à une composition de couchage contenant l'amidon non dépolymérisé
en tant que liant.
[0076] Pour préparer la composition de couchage, on a réalisé la dispersion dans 3 500 g
d'eau des produits suivants :
- dispersant « DISPEX N 40 » 35 g
- kaolin « DINKIE A 6 030 g
- ammoniaque 80 ml
- « OMYALITE 90 2 590 g
en utilisant un appareil du type CELLIER pendant 30 minutes.
[0077] On a ajouté ensuite à la dispersion environ 1 725 g d'une colle d'amidon de maïs
non dépolyméfisé à 20 % de matières sèches, préparée sur Jet-Cooker dans les mêmes
conditions qu'à l'exemple 1, soit 4 % d'amidon sec par rapport aux pigments.
[0078] On a ajouté enfin 1 380 g de latex SB 024, soit 8 % en sec par rapport aux pigments.
[0079] A plusieurs échantillons de cette composition, on a ajouté chaque fois 160 g d'une
solution de sorbitol NEOSORB 70/02
8 à 70 % de matières sèches, soit 0,7 % de sorbitol sec par rapport à l'ensemble de
la composition ou 1,29 % sec/sec par rapport aux pigments, les additions de sorbitol
étant effectuées à différentes phases de la préparation, à savoir :
- addition dans la dispersion de pigments, après 25 minutes de dispersion (préparation
A)
- addition à la fin de la préparation, après l'introduction du latex (préparation
B)
- addition à la fois dans la dispersion de pigments et dans la préparation finale
après l'introduction du latex, en deux parties égales, soit 80 g dans la dispersion
et 80 g dans la préparation finale (préparation C).
[0080] Pour la préparation sans sorbitol et pour chacune des autres préparations ainsi réalisées,
on a mesuré les viscosités ainsi que la rétention d'eau et on a réuni les chiffres
dans le tableau III.
(Siehe Tabelle III Seite 8 f.)
[0081] On constate que, quelle que soit la phase d'introduction, l'addition de 0,7% de sorbitol
dans la composition de couchage permet de réduire la viscosité de façon très significative.
[0082] Les caractéristiques de rétention d'eau et de migration ne sont par ailleurs pas
affectées par l'addition de sorbitol.
Exemple 3
[0083] Influence de la proportion (taux croissants) de sorbitol dans une composition de
couchage contenant de l'amidon non dépolymérisé comme agent liant.
[0084] On utilise la formule suivante :
- eau 5 400 g
- « DISPEX N 40 52,5 g
- kaolin « DINKIE A 9 045 g
- ammoniaque 120 ml
- « OMYALITE 90 » 3 860 g
[0085] Le kaolin représente donc 70 % de la charge totale et le carbonate de calcium 30
%.
[0086] La dispersion des pigments a été effectuée en 15 minutes à grande vitesse sur déliteur
CELLIER.
[0087] On a ensuite ajouté à la dispersion de pigments ainsi obtenue, une colle d'amidon
de maïs non dépolymérisé à 20 % de matières sèches, préparée dans les mêmes conditions
qu'à l'exemple 1, la quantité ajoutée étant de 2 587 g, soit 4 % sec/sec par rapport
aux pigments.
[0088] A l'ensemble, on a ajouté ensuite 2 070 g de latex SB 024, soit 8 % sec/sec.
[0089] A différents échantillons identiques de la composition ainsi préparée, on a alors
ajouté des proportions croissantes de sorbitol sous forme d'une solution à 70 % de
matière sèche tel que celui commercialisé par la Société Demanderesse sous la marque
NEOSORB 70/02®. Le taux d'introduction était de 0 à 2,1 % de sorbitol sec par rapport
à l'ensemble de la préparation de couchage.
[0090] Les mesures de viscosité sont rassemblées dans le tableau IV.
[0091] A l'examen de ces résultats, on constate que l'effet du sorbitol augmente avec le
pourcentage introduit, l'action fluidifiante ne passant pas par un maximum. C'est
là une différence fondamentale par rapport aux effets enregistrés uniquement sous
l'influence d'agents dispersants de pigments.
[0092] En particulier, pour un taux de sorbitol de 2,1 % par rapport à l'ensemble de la
formule, la viscosité est diminuée de moitié.
[0093] Lors de ces mesures, le pH était de 8,8 et la teneur en matière sèche d'environ 62
%.
[0094] On a ensuite étudié sur les mêmes compositions la rétention d'eau en utilisant une
rampe et des filtres FANN. La pression était de 6,9 bars, obtenue à l'aide d'air comprimé.
[0095] Les résultats sont réunis dans le tableau V.
[0096] On constate, au vu de ces résultats, que la rétention d'eau n'est pas perturbée par
la présence du sorbitol, même en quantité importante.
[0097] De plus, on constate que les compositions selon l'invention ne donnent pas lieu à
des effets néfastes de migration.
[0098] Ensuite et toujours à l'aide des susdites compositions, on a procédé à des essais
de couchage sur un support papier préalablement surfacé de 70 g/m
2.
[0099] La vitesse de la machine de couchage était de 140 mètres/minute, la température du
séchoir de 170 °C et la dépose (quantité de composition par unité de surface) de 12
g/m
2.
[0100] Les tests auxquels ont été soumis les papiers ainsi « couchés » sont :
- le test dit aux « Cires Dennison (cf. norme TAPPI T 459 os 75),
- le test dit « IGI-encre 3805 (cf. norme TAPPI T 499 su 64) et
- le test dit « IGI humide-encre 3801 » (cf. norme TAPPI T 499 su 64).
[0101] Les résultats obtenus dans ces tests sont réunis dans le tableau VI.
[0102] On observe que le test aux cires DENNISSON est légèrement amélioré par l'utilisation
de sorbitol. Il s'ensuit que la résistance de surface est meilleure.
[0103] Le test IGT est également sensiblement amélioré.
Exemple 4
[0104] Comparaison entre la viscosité d'une composition de couchage à base d'amidon non
dépolymérisé ne contenant pas d'agent fluidifiant et les viscosités de différentes
compositions de couchage selon l'invention comprenant divers sucres hydrogénés.
[0105] La formule et le mode de préparation de la composition de couchage témoin sont les
mêmes qu'à l'exemple 2.
[0106] Le taux d'incorporation des différents agents fluidifiants testés a été dans tous
les cas de 1,29 % sec/sec par rapport aux pigments, les agents fluidifiants ayant
été ajoutés dans la préparation finale.
[0107] Les agents fluidifiants testés sont :
- une solution de sorbitol commercialisée sous la marque de fabrique NEOSORB 70/02®,
- un hydrolysat d'amidon hydrogéné n° 1,
- un hydrolysat d'amidon hydrogéné n° 2,
- le mannitol,
- le xylito'l.
[0108] L'hydrolysat d'amidon hydrogéné n° 1 correspond à celui commercialisé par la Société
Demanderesse sous la marque de fabrique NEOSORB 70170®; il présente la composition
suivante, les pourcentages étant exprimés sur la matière sèche :
- sorbitol 74 %
- disaccharides hydrogénés 20 %
- autres saccharides hydrogénés 6%
[0109] L'hydrolysat d'amidon hydrogéné n° 2, obtenu par hydrogénation d'un hydrolysat d'amidon
de D.E. égal à 33, présente la composition suivante :
- sorbitol 6,5 %
- maltitol 26 %
- DP 3 (produit de degré de polymérisation égal à 3) 20 %
―DP 4 10%
- DP 5 à DP 9 16%
- DP 10 à DP 20 14%
- DP supérieur à 20 7,5 %
[0110] Les résultats des mesures de viscosité sont réunis dans le tableau VII.
[0111] On constate, à l'examen de ces résultats, que les compositions de couchage conformes
à l'invention présentent une viscosité très nettement inférieure à la composition
témoin, ce qui rend possible leur utilisation dans le couchage du papier.
1. Wässerige Zusammensetzung zum Gautschen von Papier und Karton, mit einem Gehalt
an Pigment und einem Bindemittel, das wenigstens teilweise aus nichtdepolymerisierter
Stärke besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie, zusätzlich zu dem Pigment, enthält
:
- ein oder mehrere fluidifizierende Mittel, ausgewählt aus der Gruppe, die aus den hydrierten Zuckern, umfassend
insbesondere Sorbit, Mannit, Maltit, Xylit, Lactit, und den hydrierten Stärkehydrolysaten
gebildet ist, wobei der Anteil an fluidifizierendem Mittel von 0,40 bis 20 Gewichtsteile
je 100 Teile Pigment beträgt, und
- eine oder mehrere nicht depolymerisierte Stärken, in gegebenem Falle durch Veretherung,
Veresterung oder Vernetzung modifiziert, in einer Menge, entsprechend einem in Trockenmaterial/Trockenmaterial
ausgedrückten Prozentsatz, bezogen auf das Gewicht des Pigmentes, zwischen 0,2 und
30 %.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zusätzlich
zu der oder den nichtdepolymerisierten Stärken ein oder mehrere synthetische Produkte
aus der Gruppe, die insbesondere Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Acrylprodukte,
Styrol-Butadiene, synthetische Copolymere und/oder ein oder mehrere Proteine, ausgewählt
insbesondere aus der das Casein und die Sojaproteine umfassenden Gruppe, enthält,
wobei das genannte Bindemittel in einer Menge entsprechend einem Prozentsatz von 5
bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentes, vorliegt.
3. Wässerige Zusammensetzung zum Gautschen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anteil des fluidifizierenden Mittels von 0,50 bis 15 Gew.-%
und vorzugsweise von 0,50 bis 7,5 Gew.-%, bezogen auf die Pigmentmenge, beträgt.
4. Wässerige Zusammensetzung zum Gautschen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anteil der nichtdepolymerisierten Stärke von 0,5 bis 30 %,
bezogen auf das Gewicht des Pigmentes, beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung einer wässerigen Zusammensetzung zum Gautschen gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einerseits einen Klebstoff
aus nichtdepolymerisierter Stärke und anderseits eine Pigmentdispersion bereitet,
daß man das Vermischen des Stärkeklebstoffes und der Pigmentdispersion in solchen
Verhältnissen vornimmt, daß die nicht depolymerisierte Stärke einen Anteil, ausgedrückt
als Trockenmaterial/Trockenmaterial, bezogen auf das Gewicht des Pigmentes, zwischen
0,2 und 30 % ausmacht, und daß man einen Anteil von 0,40 bis 20 Gewichtsteile je 100
Teile Pigment eines fluidifizierenden Mittels, ausgewählt aus der durch die hydrierten
Zucker, umfassend insbesondere Sorbit, Mannit, Maltit, Xylit, Lactit, und die hydrierten
Stärkehydrolysate gebildeten Gruppe, durch Zugabe zu dem der Bereitung des Stärkeklebstoffes
und/oder der Pigmentdispersion dienenden Wasser, zum Stärkeklebstoff, zur Pigmentdispersion,
zum Gemisch dieser beiden oder zum fertigen Gautschpräparat einführt.
6. Verfahren zum Gautschen von Papier und Karton, dadurch gekennzeichnet, daß man
auf eine oder beide Seiten des Papiers oder Kartons die wässerige Gautschzusammensetzung
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufträgt.