Domaine de l’invention

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de papier ou de carton présentant des propriétés d’égouttage et de machinabilité améliorées. Plus précisément, l’invention a pour objet un procédé impliquant la réaction d’un polymère hydrosoluble sous forme d’émulsion inverse dans un mélange d’hydroxyde d’alcalin et/ou d’hydroxyde d’alcalino-terreux et d’hypo-halogénure d’alcalin et/ou d’hypo-halogénure d’alcalino-terreux pour ensuite l’injecter directement dans la suspension fibreuse servant à fabriquer le papier ou le carton.

La présente invention a également pour objet les papiers et cartons aux propriétés physiques améliorées obtenus par ce procédé.

Etat antérieur de la technique

L’industrie papetière est en recherche constante d’optimisation de ses procédés de fabrication, de papier ou de carton, plus particulièrement en termes de rendement, de productivité, de réduction des coûts et de qualité des produits finis.

L’utilisation de polymères comme agents de résistance à sec, d’égouttage et de machinabilité est très largement décrite.

Les propriétés d’égouttage (ou drainage) concernent la capacité du matelas fibreux à évacuer ou drainer le maximum d’eau avant la sécherie. Des propriétés d’égouttage améliorées impliquent un gain d’énergie et une augmentation de la capacité de production.

Par machinabilité, on désigne l’optimisation du fonctionnement de la machine à papier en augmentant la productivité par un meilleur égouttage sur la table, une meilleure siccité à la section de presse, une diminution des casses par une plus grande propreté des circuits et une diminution des dépôts.

JP 2002-212898 décrit l’utilisation d’un polymère issu de la réaction de dégradation d’Hofmann dans un procédé de fabrication du papier. Ce document ne décrit pas, lors d’une réaction chimique, l’addition d’un polymère sous la forme d’une émulsion inverse. WO 2020/094960 décrit des compositions d’émulsion inverse. EP 2 840 100 la fonctionnarisation d’un polymère.

Les polyvinylamines sont connues pour améliorer le drainage lors de la formation du papier.

Les polyvinylamines peuvent être obtenues par réaction d’une solution de polyacrylamide dans un mélange d’hydroxyde d’alcalin et/ou d’hydroxyde d’alcalino-terreux et d’hypo- halogénure d’alcalin et/ou d’hypo-halogénure d’alcalino-terreux suivie d’un traitement en milieu acide.

Lorsque la réaction est effectuée directement avant injection du produit dans la suspension fibreuse pour l’obtention du papier ou du carton, seule la réaction du polyacrylamide en solution avec les hydroxydes et hypo-halogénures d’alcalin ou d’alcalino terreux est effectuée.

Toutefois, cette nécessité d’avoir des solutions de polyacrylamide implique leur acheminement jusqu’à la papeterie ou la nécessité d’avoir un équipement de dissolution du polymère dans la papeterie. Dans les deux cas, l’empreinte au sol des stocks de solutions de polymère ou des équipements de dissolution reste importante.

De plus cette réaction sur le polyacrylamide nécessite de chauffer le milieu réactionnel et aussi un besoin d’échangeur pour réguler sa température en fin de réaction.

Exposé de l’invention

De manière inattendue, la Demanderesse a découvert qu’un procédé impliquant la réaction d’un polymère hydrosoluble sous forme d’émulsion inverse (eau dans huile) dans un mélange d’hydroxyde (hydroxyde de métal alcalin et/ou hydroxyde de métal alcalino-terreux) et d’hypo-halogénure (hypo-halogénure de métal alcalin et/ou hypo-halogénure de métal alcalino-terreux) pour ensuite l’injecter directement dans la suspension fibreuse servant à fabriquer le papier ou le carton permet d’améliorer les propriétés d’égouttage et de résistance à sec.

Ce procédé permet également d’éviter toute une logistique (transport ou installation d’une unité de dissolution) inhérente à la manipulation de solutions de polymères hydrosolubles. De plus le procédé est d’autant plus simple que dès l’addition du polymère sous forme d’émulsion inverse dans le mélange d’hydroxyde et d’hypo-halogénure d’alcalin et/ou d’alcalino-terreux le milieu réactionnel est homogène et il n’est pas nécessaire de chauffer le milieu réactionnel ni d’utiliser des échangeurs thermiques.

Par « alcalin », on désigne un métal alcalin, avantageusement le lithium, le sodium ou le potassium. Un « hydroxyde d’alcalin » désigne un hydroxyde (OH ) d’au moins un métal alcalin, par exemple NaOH, KOH ou NaOH+KOH. Il en est de même pour l’hydroxyde d’ alcalino-terreux.

Par « alcalino-terreux », on désigne un métal alcalino-terreux, avantageusement le calcium ou le magnésium.

Un hypo-halogénure est un oxyanion, par exemple l’hypochlorite CIO .

Un « hypo-halogénure d’alcalin » désigne un hypo-halogénure d’au moins un métal alcalin et d’au moins un hypo-halogénure, par exemple NaOCl, KOBr ou NaOCl+KOBr. Il en est de même pour l’hypo-halogénure d’ alcalino-terreux.

Enfin, la gamme de poids moléculaire des polymères hydrosolubles sous forme d’émulsion inverse étant large, le procédé de l’invention permet d’augmenter la gamme d’agents d’égouttage et de résistance à sec actuelle par rapport à un procédé similaire utilisant des polyacrylamides sous forme de solution aqueuse.

Plus précisément, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une feuille de papier ou de carton à partir d’une suspension fibreuse, comprenant les étapes suivantes : a) injection d’un polymère P2 dans une suspension fibreuse (avantageusement une suspension de fibres cellulosiques), b) formation d’une feuille de papier ou de carton, c) séchage de la feuille de papier ou de carton, le polymère P2 étant préparé, préalablement à l’étape a), à partir d’un polymère hydrosoluble PI sous forme d’émulsion inverse, PI étant un polymère hydrosoluble d’au moins un monomère non ionique choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N- diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile, le polymère P2 étant obtenu par une réaction Re consistant à ajouter le polymère hydrosoluble PI sous forme d’émulsion inverse dans une solution aqueuse Ml de : (i) un hydroxyde de métal alcalin, ou un hydroxyde de métal alcalino-terreux, ou leurs mélanges (ii) un hypo-halogénure de métal alcalin, ou un hypo-halogénure de métal alcalino-terreux, ou leurs mélanges la réaction Re ayant un temps de réaction de 10 secondes à 5 heures après l’ajout du polymère hydrosoluble PI sous forme d’émulsion inverse.

De manière avantageuse, l’étape a) est réalisée dans un délai n’excédant pas 24 heures à compter du début de la réaction Re, c’est-à-dire à compter de l’ajout du polymère hydrosoluble PI sous forme d’émulsion inverse dans la solution aqueuse Ml.

Dans la suite de la description et dans les revendications, tous les dosages de polymère exprimés en g.t ¹ ou kg.t ¹ sont donnés en poids de polymère par tonne de matière sèche. La matière sèche correspond à l’extrait sec obtenu après évaporation de l’eau de la suspension fibreuse utilisée dans un procédé de fabrication d’une feuille de papier ou de carton. La matière sèche est généralement à base de fibres cellulosiques et de charges, avantageusement constituée de fibres cellulosiques et de charges. Le terme « fibres cellulosiques » englobe toute entité cellulosique, incluant les fibres, les fines, les microfibrilles ou les nanofibrilles.

Par suspension fibreuse, on entend la pâte épaisse ou la pâte diluée qui sont à base d’eau et de fibres cellulosiques. La pâte épaisse (Thick Stock), ayant une concentration massique en matière sèche généralement supérieure à 1 %, voire supérieure à 3 %, est en amont de la pompe de mélange (fan-pump). La pâte diluée ( Thin Stock), ayant une concentration massique en matière sèche généralement inférieure à 1 %, est située en aval de la pompe de mélange.

Le terme « polymère », désigne aussi bien les homopolymères que les copolymères d’au moins deux monomères distincts.

Un polymère amphotère est un polymère comprenant des charges cationiques et des charges anioniques, préférentiellement autant de charges anioniques que de charges cationiques.

Tel qu’utilisé ici, le terme "polymère hydrosoluble" désigne un polymère qui donne une solution aqueuse sans particule insoluble lorsqu’il est dissous sous agitation pendant 4 heures à 25 °C et avec une concentration de 20 g.L ¹ dans l’eau déionisée.

Les plages de valeurs incluent les bornes inférieure et supérieure. Ainsi, les plages de valeurs « entre 0,1 et 1,0 » et « de 0,1 à 1 » incluent les valeurs 0,1 et 1,0. Le polymère hydrosoluble PI est un polymère d’au moins un monomère non ionique choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile. Préférentiellement, le polymère PI contient au moins 50 mol% d’au moins un de ces monomères non ioniques.

Le polymère PI peut aussi contenir des monomères anioniques et/ou cationiques et/ou zwitterioniques. Le polymère PI est avantageusement dépourvu de monomère non ionique qui ne soit pas choisi parmi l’acrylamide, le méthacrylamide, le N,N-diméthylacrylamide, et l’acrylonitrile.

Les monomères anioniques sont préférentiellement choisis dans le groupe comprenant les monomères possédant une fonction acide carboxylique et leurs sels dont l’acide acrylique, l’acide méthacrylique, l’acide itaconique, l’acide maléique, les monomères possédant une fonction acide sulfonique et leurs sels ; dont l’acide acrylamido tertio butyl sulfonique (ATBS), l’acide allyl sulfonique et l’acide méthallyl sulfonique, et leurs sels, et les monomères ayant une fonction acide phosphonique et leurs sels.

De manière générale, les monomères anioniques du polymère PI ont comme contre-ion un métal alcalin, un métal alcalino-terreux ou un ammonium (préférentiellement un ammonium quaternaire).

Les monomères cationiques sont préférentiellement choisis dans le groupe comprenant l’acrylate de diméthylaminoéthyle (AD AME) quatemisé ou salifié, le méthacrylate de diméthylaminoéthyle (MADAME) quatemisé ou salifié, le chlorure de diallyldiméthylammonium (DADMAC), le chlorure d’acrylamidopropyltriméthylammonium (APTAC), et le chlorure de méthacrylamidopropyltriméthylammonium (MAPTAC).

De manière avantageuse, les monomères cationiques du polymère PI ont comme contre-ion un halogénure, de préférence un ion chlorure.

Les monomères zwitterioniques sont préférentiellement choisis dans le groupe comprenant les monomères sulfobétaïnes comme le sulfopropyl diméthylammonium éthylméthacrylate, le sulfopropyl diméthylammonium propylméthacrylamide, ou le sulfopropyl 2-vinylpyridinium ; les monomères phosphobétaïnes, comme le phosphato éthyltriméthylammonium éthylméthacrylate ; et les monomères carboxybétaïnes. De préférence, le polymère hydrosoluble PI est un homopolymère ou un copolymère d’acrylamide ou de méthacrylamide.

Le polymère PI peut être linéaire, structuré ou réticulé. Les agents réticulant permettant la structuration peuvent notamment être choisis parmi l’allyl sulfonate de sodium, le méthallyl sulfonate de sodium, le méthallyl disulfonate de sodium, le méthylènebisacrylamide, la triallylamine, le chlorure de triallylammonium.

La structuration du polymère PI peut aussi être obtenue avec au moins un composé polyfonctionnel contenant au moins 3 hétéroatomes choisis parmi N, S, O, P et présentant chacun au moins un hydrogène mobile. Ce composé polyfonctionnel peut notamment être une polyéthylèneimine ou une polyamine.

La réaction Re est effectuée par ajout d’une émulsion inverse de polymère hydrosoluble PI dans la solution aqueuse Ml. Préférentiellement, l’émulsion inverse (émulsion eau dans huile) comprend :

Une phase aqueuse comprenant au moins le polymère PI,

Une phase huileuse,

Au moins un agent émulsifiant et au moins un agent d’inversion.

La phase huileuse peut être une huile minérale, une huile végétale, une huile synthétique ou un mélange de plusieurs de ces huiles.

Des exemples d’huile minérale sont les huiles minérales contenant des hydrocarbures saturés de type aliphatique, naphténique, paraffinique, isoparaffinique, cycloparaffinique ou naphtyle.

Des exemples d’huile synthétique sont le polydécène hydrogéné ou le polyisobutène hydrogéné, un ester tel que le stéarate d’octyle ou l’oléate de butyle. La gamme de produits Exxsol® d’Exxon convient parfaitement.

En général, le rapport pondéral de la phase aqueuse à la phase huileuse dans l’émulsion inverse est de préférence de 50/50 à 90/10. Ce rapport inclut le poids des différents constituants de l’émulsion, notamment le polymère hydrosoluble PI.

L'émulsion eau dans huile comprend préférentiellement de 15 à 40% en poids d’huile, de 20 à 55% en poids d’eau, de 15 et 50 % en poids de polymère PI, les pourcentages étant exprimés par rapport au poids total de l’émulsion inverse du polymère PI. Dans la présente invention, le terme "agent émulsifiant" désigne un agent capable d’émulsifier de l’eau dans une huile alors qu’un "agent inverseur" est un agent capable d’émulsionner une huile dans de l’eau. Plus précisément, on considère qu’un agent inverseur est un tensioactif ayant un HLB supérieur ou égal à 10, et qu’un agent émulsifiant est un tensioactif ayant un HLB strictement inférieur à 10.

L’équilibre hydrophile-lipophile (HLB) d’un composé chimique est une mesure de son degré d’hydrophilie ou lipophilie, déterminé en calculant les valeurs des différentes régions de la molécule, comme décrit par Griffin en 1949 (Griffin WC, Classification of Surface-Active Agents by HLB, Journal of the Society of Cosmetic Chemists, 1949, 1, pages 311-326).

Dans la présente invention, nous avons adopté le procédé de Griffin basé sur le calcul d’une valeur basée sur les groupes chimiques de la molécule. Griffin a attribué un nombre sans dimension compris entre 0 et 20 pour donner des informations sur la solubilité dans l’eau et dans l’huile. Les substances ayant une valeur HLB de 10 sont réparties entre les deux phases, de sorte que le groupe hydrophile (masse moléculaire Mh) se projette complètement dans l’eau tandis que le groupe hydrocarboné hydrophobe (masse moléculaire Mp) est adsorbé dans la phase non aqueuse.

La valeur HLB d’une substance de masse moléculaire totale M dont la partie hydrophile a une masse moléculaire Mh, est HLB = 20 (Mh / M).

L’émulsion inverse contenant le polymère PI contient avantageusement de 0,1 % à 10 % en poids d’au moins un agent émulsifiant, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids de l’émulsion. Cet agent émulsifiant est avantageusement choisi parmi les esters de sorbitan, les esters de sorbitan polyéthoxylés, les acides gras polyéthoxylés, les alcools gras polyéthoxylés, les polyesters ayant un poids moléculaire moyen compris entre 1000 et 3000 daltons résultant de la condensation entre un acide poly(isobutényl) succinique ou son anhydride et un polyéthylène glycol, les copolymères blocs de poids moléculaire moyen compris entre 2500 et 3500 daltons résultant de la condensation entre l’acide hydroxystéarique et un polyéthylène glycol, les amines grasses éthoxylées, les dérivés des di- alcanol amides, les copolymères du méthacrylate de stéaryle, et les mélanges de ces agents émulsifiants. L’émulsion inverse contenant le polymère PI contient avantageusement entre 0.1 et 10% en poids d’au moins un agent inverseur, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids de l’émulsion. Cet agent inverseur est avantageusement choisi parmi les nonylphénol éthoxylés, ayant de préférence 4 à 10 éthoxylations ; les alcools éthoxylés / propoxylés ayant de préférence une éthoxylation / propoxylation comprenant entre 12 et 25 atomes de carbone ; les alcools tridécyliques éthoxylés ; les acides gras polyéthoxylés ; les alcool gras poly (éthoxylés / propoxylés) ; les esters de sorbitan éthoxylés ; le laurate de sorbitan polyéthoxylé ; l’huile de castor polyéthoxylée ; l’alcool laurique heptaoxyéthylé ; le monostéarate de sorbitan polyéthoxylé ; les alkyls phénol polyéthoxylés cétyl éther ; les poly oxyde d’éthylène alkyl aryl éther ; le N-cétyl-N-éthyl morpholinium éthosulfate ; le lauryl sulfate de sodium ; les produits de condensation d’alcools gras avec l’oxyde d’éthylène ; les produits de condensation des alkylphenols et de l’oxyde d’éthylène ; les produits de condensation d’amines grasses avec 5 équivalents molaire ou plus d’oxyde d’éthylène ; les tristyryl phénol éthoxylés ; les condensais de l’oxyde d’éthylène avec les alcools polyhydriques partiellement estérifiés avec des chaînes grasses ainsi que leur formes anhydres ; les oxydes d’amine ; les alkyl polyglucosides ; le glucamide ; les esters de phosphate ; les acides alkylbenzène sulfonique et leurs sels ; les polymères hydrosolubles tensioactifs ; et les mélanges de plusieurs de ces agents inverseurs.

L’émulsion eau dans huile selon l’invention peut être préparée selon tout procédé connu de l’homme du métier. Généralement, une solution aqueuse comprenant le ou les monomères et le ou les agents émulsifiants est émulsionnée dans une phase huileuse. Ensuite, la polymérisation est réalisée en ajoutant un initiateur de radicaux libres. On peut faire référence aux couples rédox, avec l’hydropéroxyde de cumène, le butylhydroxypéroxyde tertiaire ou les persulfates parmi les agents oxydants, le sulfite de sodium, le métabisulfite de sodium et le sel de Mohr parmi les agents réducteurs. Des composés azoïques tels que le chlorhydrate de 2,2’- azobis (isobutyronitrile) et de 2,2’-azobis (2-amidinopropane) peuvent également être utilisés.

Classiquement, la polymérisation est généralement effectuée de manière isotherme, adiabatique ou à température contrôlée. Ainsi, la température est avantageusement maintenue constante, généralement entre 10 et 60 °C (isotherme), ou bien on laisse la température augmenter naturellement (adiabatique) et dans ce cas, la réaction est généralement commencée à une température inférieure à 10 °C et la température finale est généralement supérieure à 50 °C ou, enfin, l'augmentation de la température est contrôlée de manière à avoir une courbe de température entre la courbe isotherme et la courbe adiabatique.

Généralement, le ou les agents inverseurs sont ajoutés à la fin de la réaction de polymérisation, de préférence à une température inférieure à 50 °C.

La réaction Re consiste consistant à ajouter l’émulsion inverse de polymère PI dans une solution aqueuse Ml de : (i) un hydroxyde d’alcalin et/ou un hydroxyde d’alcalino-terreux, (ii) un hypo-halogénure d’alcalin et/ou un hypo-halogénure d’alcalino-terreux, avec un temps de réaction Re de 10 secondes à 5 heures pour former le polymère P2.

Avantageusement, la solution aqueuse Ml est une solution aqueuse de soude (hydroxyde de sodium) et d’hypochlorite de sodium.

Avantageusement, le temps de réaction du polymère PI dans la solution aqueuse Ml d’hypo- halogénure et d’hydroxyde est de 10 secondes à 180 minutes.

La réaction Re est avantageusement réalisée à une température comprise entre 10 et 30 °C, plus avantageusement entre 15 et 25°C.

Préférentiellement, pour la réaction Re, le coefficient Alpha = moles d’hypo-halogénure (alcalin et/ou alcalino-terreux) / moles de monomère(s) non ionique(s) (acrylamide, méthacrylamide, N,N-diméthylacrylamide, acrylonitrile ou leurs mélanges) du polymère PI est compris entre 0,1 et 1,0 et le coefficient Béta = moles d’hydroxyde (alcalin et/ou alcalino- terreux) / moles d’hypo-halogénure (alcalin et/ou alcalino-terreux) est compris entre 0,5 et 4,0.

Pour la réaction Re, préférentiellement entre 0,1 et 20% en poids de polymère PI, par rapport au poids de la solution aqueuse Ml, plus préférentiellement entre 0,3 et 10% et encore plus préférentiellement entre 0,5 et 3,0% en poids, sont ajoutés à la solution aqueuse Ml.

Avantageusement, au terme de la réaction Re, et avant son injection dans la suspension fibreuse, le polymère P2 peut être fonctionnalisé avec un composé comprenant au moins une fonction aldéhyde pour donner un polymère P3, par exemple par addition d’un composé comprenant au moins une fonction aldéhyde. Préférentiellement, le composé comprenant au moins une fonction aldéhyde est le glyoxal. Préférentiellement, avant injection dans la suspension fibreuse, le pH du mélange réactionnel issu de la réaction Re et contenant le polymère P2 peut être ajusté par ajout d’acide entre 0,5 et 7,5, plus préférentiellement entre 1,0 et 3,0. L’homme du métier sait ajuster le pH de ce type de milieu réactionnel. L’ajustement du pH est avantageusement réalisé en l’absence de formation du polymère P3.

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère P2 (ou P3) est introduit dans les eaux blanches et/ou la pâte épaisse et/ou le mélange formé par les eaux blanches et la pâte épaisse après homogénéisation de la suspension fibreuse dans la pompe de dilution (fan pump).

Avantageusement, le polymère P2 (ou P3) peut aussi être introduit au sein du procédé papetier au niveau de la table de formation par exemple par pulvérisation ou application sous forme de mousse, ou encore au niveau de la size press (coucheuse)

De manière avantageuse, entre 0,1 et 10 kg.t ¹ , et préférentiellement entre 0,2 et 5,0 kg.t ¹ de polymère P2 (ou P3) sont ajoutés à la suspension fibreuse.

La suspension fibreuse englobe rutilisation possible de différentes fibres cellulosiques : fibres vierges, fibres recyclées, pâte chimique, pâte mécanique, cellulose micro fibrillée ou cellulose nano fibrillée. La suspension fibreuse englobe également rutilisation de ces différentes fibres cellulosiques avec tous types de charges tel que le TiCh, le C'aCCÇ (broyée ou précipitée), le kaolin, les charges organiques et leurs mélanges.

Le polymère P2 ou P3 peut être utilisé au sein du procédé papetier en combinaison avec d’autres produits tels que les coagulants minéraux ou organiques, les agents de résistance à sec, les agents de résistance humide, les polymères naturels tels que les amidons ou la carboxyméthylcellulose (CMC), les microparticules inorganiques telles que les microparticules de bentonite et les microparticules de silice colloïdale, les polymères organiques de toute nature ionique (non ionique, cationique, anionique, ou amphotère) et qui peuvent être (sans être limitatil) linéaires, branchés, réticulés, hydrophobes, ou associatifs.

Les exemples suivants illustrent l’invention sans toutefois en limiter la portée. Exemples de réalisation de l’invention

Procédures utilisées dans les essais applicatifs : al Types de pâtes utilisées

Pâte de fibres recyclées : La pâte humide est obtenue par désintégration de pâte sèche afin d’obtenir une concentration aqueuse finale de 1 % en poids. Il s’agit d’une pâte à pH neutre composée à 100 % de fibres de cartons recyclées. bl Evaluation des performances d’égouttage (PDA!

Le DDA (« Dynamic Drainage Analyzer ») permet de déterminer, de manière automatique, le temps (en secondes) nécessaire pour égoutter sous vide une suspension fibreuse déposée sur une toile. Les polymères sont ajoutés à la pâte humide (0,6 litre de pâte à 1,0 % en poids) dans le cylindre du DDA sous agitation à 1000 tours par minute :

T=0 s : mise en agitation de la pâte T=20 s : Ajout du polymère

T=30 s : arrêt de l’agitation et égouttage sous vide à 200 mbar (1 bar = 10 ⁵ Pa) pendant 70 secondes.

La pression sous la toile est enregistrée en fonction du temps. Lorsque toute l’eau est évacuée du matelas fibreux, l’air passe à travers celui-ci faisant apparaître une rupture de pente sur la courbe représentant la pression sous toile en fonction du temps. Le temps, exprimé en secondes, relevé à cette rupture de pente correspond au temps d’égouttage. Plus le temps est faible, meilleur est donc l’égouttage sous vide. c) Performances en application DSR (résistance à sec) grammage à 90 g m ^~2

La quantité nécessaire de pâte est prélevée de manière à obtenir une feuille présentant un grammage de 90 g.m ² .

La pâte humide est introduite dans le cuvier de la formette dynamique et est maintenue sous agitation. On injecte à cette pâte les différents composants du système selon la séquence prédéfinie. On respecte généralement un temps de contact de 30 à 45 secondes entre chaque ajout de polymère. Des formettes de papier sont réalisées avec une formette dynamique automatique : un buvard et la toile de formation sont placés dans le bol de la formette dynamique avant de démarrer la rotation du bol à 1000 tr.min ¹ et de construire le mur d’eau. La pâte traitée est répartie sur le mur d’eau pour former le matelas fibreux sur la toile de formation.

Une fois que l’eau est drainée, le matelas fibreux est récupéré, pressé sous une presse délivrant 4 bar, puis séché à 117°C. La feuille obtenue est conditionnée pendant une nuit dans une pièce à humidité et température contrôlées (50 % d’humidité relative et 23°C). Les propriétés de résistance à sec de toutes les feuilles obtenues par cette procédure sont alors mesurées.

L’éclatement (Burst Index) est mesuré avec un éclatomètre Messmer Buchel M 405 selon la norme TAPPI T403 om-02. Le résultat est exprimé en kPa ou en pourcentage par rapport à une référence. On détermine l’indice d’éclatement, exprimé en kPa.m ² /g, en divisant cette valeur par le grammage de la feuille testée.

La longueur de rupture à l’état sec est mesurée dans le sens machine (DBL SM) et dans le sens travers (DBL ST) avec un appareil de traction Testometric AX selon la norme TAPPI T494 om-01. Le résultat est exprimé en km ou en pourcentage par rapport à une référence.

Produits testés dans les essais applicatifs :

Polymères PI Synthèse Polymère Pl-A

Dans un réacteur de 1 litre équipé d’un agitateur mécanique, d’un thermomètre, d’un réfrigérant et d’une canne plongeante d’azote gazeux, on introduit 310 g d’eau. Le pH du milieu réactionnel est ajusté à 3,3 à l’aide d’un tampon pH (NaOH 30 % en poids dans l’eau et H ₃ PO ₄ 75 % en poids dans l’eau). Le milieu est chauffé et maintenu à température comprise entre 79 et 81°C grâce à un bain-marie. Grâce à deux coulées continues, on incorpore (coulée 1) 400 g d’acrylamide à 50%, 237,8 g d’eau et 2,40 g d’hypophosphite de sodium à 100 % pendant 180 minutes. Coulée 2, 0,48 g de sodium persulfate à 100 % et 48 g d’eau pendant 180 minutes. La solution de polymère est maintenue à 80°C pendant 120 minutes après la fin de la coulée. La solution de polymère Pl-A obtenue présente un pH de 5,7, une concentration en poids de polymère Pl-A de 20 % et une viscosité de 6000 cps.

Polymère Pl-B : Homopolymère d’acrylamide sous forme d’émulsion inverse commercialisé par SNF sous l’appellation : Flopam™EM 230.

Les polymères Pl-A (en solution aqueuse) et Pl-B (émulsion inverse) sont des homopolymères d’acrylamide qui se distinguent uniquement par leur forme physique.

Polymères P2

Synthèse polymère P2-A

Préparation d’une solution de Pl-A à 10 % en poids dans l’eau, en diluant 20 g d’une solution de Pl-A à 20 % en poids dans l’eau avec 20 g d’eau. La solution de polymère est chauffée à 50°C.

Une solution aqueuse d’hypochlorite de sodium 14,29 g (NaOCl) à 14,6 % (en poids dans l’eau) et de 7,5 g de soude à 30 % (en poids dans l’eau) est préparée en fonction des coefficients alpha (0,5) et beta (2,0) pour la réaction Re. Lorsque la solution de polymère Pl- A est à 50°C, la solution aqueuse d’hypochlorite de sodium et de soude est ajoutée sur Pl-A. Après 30 secondes de réaction, 138,20 g d’eau est additionné. On obtient une solution de polymère P2-A à une concentration de 2 % en poids.

Synthèse Polymère P2-B

Une solution aqueuse Ml de 3,66 g d’hypochlorite de sodium (NaOCl) à 14,6 % (en poids dans l’eau) et de 1,92 g de soude à 30 % (en poids dans l’eau) est préparée en fonction des coefficients alpha (0,5) et beta (2,0) pour la réaction Re. 93,60 g d’eau sont ensuite ajoutés.

3,20 g de polymère Pl-B (en émulsion inverse) est ajouté dans la solution aqueuse Ml à température ambiante et sous agitation. Le polymère est agité pendant 60 minutes dans la solution Ml. On obtient une solution de polymère P2-B, de concentration finale en poids de polymère égale à 1 %. Essais applicatifs

Performances d’égouttage (PDA)

Tableau 1 : Egouttage en fonction du polymère. On observe une amélioration de l’égouttage avec Tutilisation du polymère P2-B par rapport au polymère P2-A.

Performances en application DSR (résistance à sec)

Tableau 2 : Résistance à sec en fonction du polymère. Les performances en Burst (éclatement) sont améliorées par Tutilisation du polymère P2-B. La même tendance est observée pour la mesure de longueur de rupture dans le sens marche (DBL SM) et dans le sens travers (DBL ST).