ET DE MATIERE AMYLACEE CATIONIQUE DESTINEES A LA FABRICATION

DE PAPIER ET DE CARTON

La présente invention concerne de nouvelles suspensions aqueuses contenant un couple très particulier charge / liant, notamment une charge qui est à base de dioxyde de titane, et notamment un liant sous forme de composition liquide de matière amylacée cationique présentant des caractéristiques très spécifiques de matière sèche, de viscosité, de taux d'azote et de pH.

Une feuille de papier ou de carton est un support fabriqué à partir de fibres de cellulose. Ces fibres sont principalement extraites du bois ou de papiers et cartons récupérés pour être recyclés. La fabrication d'une telle feuille passe par plusieurs étapes. Dans un premier temps, on fabrique la pâte à papier : cette opération consiste à séparer les fibres de cellulose, issues pour moitié de bois et/ou de papiers et cartons récupérés. Les pâtes « de bois » sont issues d'un traitement mécanique, thermo-mécanique ou chimique du bois ; leurs homologues dites « recyclées » sont obtenues par mise en suspension dans l'eau des papiers et cartons récupérés, puis épuration et désencrage.

Dans un deuxième . temps, la pâte est diluée dans l'eau avant d'arriver sur la machine à papier. Elle arrive alors à la caisse de tête de la machine, qui répartit régulièrement les fibres et donne sa géométrie à l'écoulement de la pâte en suspension. La production actuelle s'effectue à l'aide de gigantesques machines de plus de 100 m de long et jusqu'à 10 m de largeur. La feuille est produite à une vitesse allant jusqu'à 1800m/min. Une machine à papier représente un investissement considérable (le coût d'une machine neuve est proche du milliard d'euros). Cette étape correspond à la « partie humide » de la fabrication de la feuille de papier. A ce niveau, différents constituants peuvent être ajoutés aux fibres, qui feront donc partie intégrante de la feuille réalisée. Parmi eux, ont peut citer les pigments et les charges minérales ou organiques, comme le dioxyde de titane servant alors à la fabrication des papiers-décor, mais aussi le carbonate de calcium ou le talc. Dans la suite de la Demande, on désignera sous le simple terme de « charges » à la fois les pigments et les charges, que ces dernières soient d'origine minérale ou organique.

Les documents EP 2 075 374, EP 2 143 688 et EP 2 455 429 illustrent la mise en œuvre de suspensions aqueuses de matières minérales essentiellement carbonatées comme charge de masse, cette dernière expression faisant référence à la partie humide de la fabrication de la feuille de papier. Quant au document EP 1 989 264, il concerne tout particulièrement l'utilisation de dioxyde de titane pour la fabrication de papier-décor. Outre des charges, on peut également introduire dans cette partie humide des liants. On pourra se référer par exemple au document US 5 147 908 qui divulgue l'utilisation d'alcool polyvinylique à cet effet.

Il faut ensuite éliminer l'eau de manière à structurer la feuille de papier. Pour ce faire, ladite feuille subit des opérations successives d'égouttage, de mise sous presse, de passage entre des rouleaux, et enfin de séchage. On obtient au final une feuille dont l'humidité ne dépasse pas 5 % en poids d'eau.

Enfin, la feuille de papier peut subir des opérations dites de « couchage ». Dans ce cas, on réalise une opération d'enduction consistant à déposer à la surface du support une formulation complexe dénommée « sauce de couchage ». Celle-ci contient de l'eau, au moins une charge, au moins un liant, ainsi que divers autres additifs choisis notamment parmi un dispersant, un modificateur de rhéologie, un azurant optique, un anti-mousse, etc.. Le dioxyde de titane est une charge particulièrement intéressante, dès l'instant où on recherche un degré de blancheur important et une bonne opacité.

Il apparaît donc que 2 étapes clés de la fabrication d'une feuille de papier ou de carton couchée font intervenir 2 constituants communs : on retrouve en effet à la fois le liant et la charge, dont tout particulièrement le dioxyde de titane, dans la partie humide et le couchage de la feuille. Il est déjà bien connu de véhiculer ensemble ces 2 constituants, notamment sous forme de suspension aqueuse.

La stabilité de telles suspensions, liée notamment à l'état de dispersion du pigment et du liant dans la phase aqueuse, revêt un caractère très important si lesdites suspensions doivent être conservées sur de longues périodes. De plus, on cherche à remplacer aujourd'hui les liants issus de la pétrochimie par des solutions d'origine végétale. Enfin, il est bien connu que la charge électrique de la charge influence grandement les propriétés d ' imprimabilité du papier et du carton.

Or, la Demanderesse a aujourd'hui mis au point de nouvelles suspensions aqueuses qui renferment un couple très particulier, contenant une charge qui est à base de dioxyde de titane et une composition liquide de matière amylacée cationique (soit une composition liquide renfermant un amidon cationique) présentant des caractéristiques très particulières de matière sèche, de viscosité, de taux d'azote et de pH .

De manière surprenante et particulièrement avantageuse, ces suspensions s'avèrent particulièrement stables dans le temps. De plus, la mise en œuvre d'amidon répond à la demande du marché qui souhaite s'orienter vers des liants d'origine bio- sourcée. Enfin, les papiers fabriqués par mise en œuvre de telles suspensions, que ce soit dans la partie humide ou en couchage, présentent d'excellentes propriétés d ' imprimabilité

Aussi, un premier objet de la présente invention consiste en une suspension aqueuse contenant :

a) de 1 'eau

b) une charge qui est le dioxyde de titane

c) une composition liquide de matière amylacée cationique présentant :

une matière sèche en poids comprise entre 10 % et 50 %,

une viscosité, déterminée selon un test T, supérieure à 200 mPa.s et au plus égale à 1000 mPa . s ,

un taux d'azote total au moins égal à 0,6 % et au plus égal à 1,6 %, ces pourcentages étant exprimés en poids sec par rapport au poids sec de composition,

un pH inférieur à 9.

Le test T, utilisé pour mesurer la viscosité d'une composition liquide de matière amylacée, consiste en premier lieu à déterminer, par toute méthode classique à la portée de l'homme de l'art, la matière sèche de ladite composition. En suite de quoi, on ajuste la matière sèche de manière à ce qu'elle soit égale à 10 %. Enfin, on mesure la viscosité Brookfield à 25 C et à 20 tours/minute de la composition en question, celle-ci présentant donc une MS de 10 %.

De manière plus précise, cette suspension est caractérisée en ce qu'elle contient, % en poids :

a) de 20 % à 80 % d'eau

b) de 20 % à 80 % d'une charge qui est le dioxyde de titane c) de 0,1 % à 5 %, préfèrentiellement de 0,5 % à 2 % d'une composition liquide de matière amylacée cationique présentant :

une matière sèche en poids comprise entre 10 % et 50 %,

une viscosité, déterminée selon un test T, supérieure à 200 mPa.s et au plus égale à 1000 mPa . s ,

un taux d'azote total au moins égal à 0,6 % et au plus égal à 1,6 %, ces pourcentages étant exprimés en poids sec par rapport au poids sec de composition,

un pH inférieur à 9.

Cette suspension est aussi caractérisée en ce que la composition de matière amylacée cationique liquide présente une matière sèche en poids préfèrentiellement comprise entre 10 % et 30 %.

Cette suspension est aussi caractérisée en ce que la composition de matière amylacée cationique liquide présente un pH compris entre 3,5 et 8,5. Cette suspension est aussi caractérisée en ce que la matière amylacée a pour origine la pomme de terre, le maïs, le blé, le pois ou leurs mélanges.

Cette suspension est aussi caractérisée en ce que le dioxyde de titane est d'origine rutile ou anatase, et préfèrentiellement rutile.

Cette suspension est aussi caractérisée en ce qu'elle peut aussi contenir du talc, du carbonate de calcium sous forme naturelle ou synthétique et les mélanges de ces charges.

Dans une variante très particulière, cette suspension est caractérisée en ce que la charge est le produit FP 290 OPACITY PIGMENT commercialisé par la société FP PIGMENTS™.

Dans une variante très particulière, cette suspension est aussi caractérisée en ce que la composition de matières amylacées cationiques liquide est choisi parmi les produits VECTOR™ SC20157 et VECTOR™ SC 2015 commercialisés par la société ROQUETTE™.

Un autre objet de la présente invention consiste en un procédé de fabrication d'une suspension aqueuse d'une charge et d'une matière amylacée cationique par mélange entre :

a) de 1 'eau

b) une charge qui est le dioxyde de titane

c) une composition liquide de matière amylacée cationique présentant :

une matière sèche en poids comprise entre 10 % et une viscosité, déterminée selon un test T, supérieure à 200 mPa.s et au plus égale à 1000 mPa . s ,

un taux d'azote total au moins égal à 0,6 % et au plus égal à 1,6 %, ces pourcentages étant exprimés en poids sec par rapport au poids sec de composition,

un pH inférieur à 9.

Dans ce procédé, la teneur en poids des constituants, de même que les caractéristiques de la charge et de la composition liquide de matière amylacée cationique sont celles déjà décrites précédemment.

Un autre objet de la présente invention consiste en un procédé de fabrication d'un papier ou d'un carton, par mise en œuvre d'une suspension aqueuse selon la présente invention, soit dans l'étape de couchage soit dans la partie humide de fabrication de la feuille.

Un dernier objet de la présente invention consiste en un papier ou un carton obtenu par mise en œuvre d'une suspension aqueuse selon la présente invention, soit dans l'étape de couchage, soit dans la partie humide de fabrication de la feuille .