FR2508508A1 - Fibrous sheet or panel prodn. of paper mfg. process - using aq. suspension contg. (in)organic hollow fillers, e.g. glass beads, to give lightweight prod. - Google Patents

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Abstract

Fibrous prod. obtd. from an aq. suspension of fibres, filler particles and binder(s), is characterised in that the filler(s) comprise inorganic or organic particles which are lighter than water and having pref. particle size less than 100 microns. Pref. particles comprise material which is heavier than water but is associated with air, partic. hollow beads, esp. hollow glass beads. Used for prodn. of flat sheets, e.g. paper, porous panels, and the like. Use or air filled particles gives a lightweight prod. The binder prevents sepn. of the particles from the suspension.

Description

La présente invention concerne les produits fibreux fabiqués à partir dc suspensions aqueuses et leur procédé de fabricati
Elle sera expliquée ci-après plus particulièrement à propos des produits plats en feuille obtenus par voie papetière, mais elle n'est limitée ni à ces produits, ni à cette voie d'obtention. Par exemple, elle s'applique parfaitement à l'obtention de panneaux alvéolés par dépôt d'une suspension aqueuse dans un moule ajouré en forme.
The present invention relates to fibrous products made from aqueous suspensions and to their method of manufacture.
It will be explained below more particularly with regard to flat sheet products obtained by the papermaking process, but it is not limited either to these products or to this method of production. For example, it applies perfectly to obtaining honeycomb panels by depositing an aqueous suspension in a perforated mold in the form.

On sait déjà fabriquer par voie papetière des produits, pouvant par généralisation etre appelés "papiers chargés", comportant des charges minérales ou organiques. De telles charges, généralement destinées à remplacer en partie les coûteuses fibres de cellulose, permettent de plus de communiquer auxdits produits certaines caractéristiques désirées. Par exemple, ces charges sont constituées par de la poudre de craie, du kaolin, etc... peu coûteux. Les charges sont ajoutées à la suspension aqueuse de fibres et mélangées intimement à cette suspension, par agitation, de sorte que la suspension soit homogène. Le mélange et la répartition uniformes des charges à la suspension ne soulèvent aucune difficulté, notamment à cause du fait que ces charges ont une densité supérieure à celle de l'eau.It is already known to manufacture products by the papermaking process, which can generally be called "loaded papers", comprising mineral or organic fillers. Such fillers, generally intended to partially replace the expensive cellulose fibers, also make it possible to impart certain desired characteristics to said products. For example, these fillers consist of inexpensive chalk powder, kaolin, etc. The fillers are added to the aqueous suspension of fibers and intimately mixed with this suspension, by stirring, so that the suspension is homogeneous. The uniform mixing and distribution of the suspension charges does not raise any difficulty, in particular because of the fact that these charges have a density greater than that of water.

En revanche, on n'a pas pensé jusqu'à présent à incorporer à des papiers chargés, ni d'ailleurs aux autres produits obtenus à partir de suspensions aqueuses, des charges plus légères que l'eau, par exemple pour reduire la densité du produit final obtenu, car on pensait que cela serait impossible. En effet, de telles charges flotteraient à la surface de la suspension aqueuse de fibres et ne pourraient se mélanger à celle-ci. De plus, sur la toile de la machine papetière, le peu de telles charces qui aurait été incorporé à la sJSp2nsion, se séparerait des fibres. II =ra t donc impossible d'obtenir un produit hoge. On the other hand, until now, no thought has been given to incorporating into loaded papers, or moreover into the other products obtained from aqueous suspensions, loads lighter than water, for example to reduce the density of the final product obtained, because we thought it would be impossible. Indeed, such charges would float on the surface of the aqueous suspension of fibers and could not mix with it. In addition, on the canvas of the papermaking machine, the few such charces which would have been incorporated into the sJSp2nsion, would separate from the fibers. It is therefore impossible to obtain a hoge product.

I1 était cionc impensable jusqu'd présent de fabriquer un produit fibreux obtenu à partir d'une suspension aqueuse et incorporant des charges plus légères que l'eau. It has hitherto been unthinkable to manufacture a fibrous product obtained from an aqueous suspension and incorporating loads lighter than water.

La Demanderesse a trouve que cela était possible, si, comme cela est géneralement le cas, on utilise un liant, dans la suspension de fibres et de charge, ce liant pouvant etre acrylique, cellulosique (pâte de bois fortement raffinée) ou toute suspension de résine possédant un pouvoir liant. En effet, un tel liant a pour effet de produire un phénomène de coagulation, de précipitation, de fibrillation ou de floculation qui peut emprisonner les particules de charges légères à d'autres particules ou à des fibres, de sorte que l'on peut incorporer lesdites particules de charges légères.The Applicant has found that this was possible, if, as is generally the case, a binder is used in the suspension of fibers and filler, this binder being able to be acrylic, cellulosic (highly refined wood pulp) or any suspension of resin with a binding power. Indeed, such a binder has the effect of producing a phenomenon of coagulation, precipitation, fibrillation or flocculation which can trap the particles of light charges with other particles or fibers, so that one can incorporate said particles of light charges.

Aussi, selon l'invention, le produit fibreux obtenu a partir d'une suspension aqueuse contenant des fibres, des particules de charge et au moins un liant, est remarquable en ce que la charge ou au moins l'une des charges est constituée par des particules d'une matière minérale ou organique plus légère que l'eau.Also, according to the invention, the fibrous product obtained from an aqueous suspension containing fibers, filler particles and at least one binder, is remarkable in that the filler or at least one of the fillers consists of particles of a mineral or organic material lighter than water.

De préférence, ces particules présentent une granulométrie inférieure à 100 microns. Ces particules peuvent etre de toute nature, comme par exemple celle d'une résine expansée, d'argile expansée, de mica expansé (par exemple connu sous le nom commercial de VERMICULITE), de verre expansé (par exemple connu sous le nom commercial de FILLITE), etc....Preferably, these particles have a particle size less than 100 microns. These particles can be of any kind, such as for example that of an expanded resin, of expanded clay, of expanded mica (for example known under the trade name of VERMICULITE), of expanded glass (for example known under the trade name of Bankruptcy), etc ...

Cependant, il est avantageux que les particules de la ou des charges plus légères que l'eau soient fermées (comme celles du verre expansé -quI se présentent sous la forme de billes creuses) plutôt qu'ouvertes (comme celles du mica expansé). However, it is advantageous that the particles of the charge (s) lighter than water are closed (like those of expanded glass - which are in the form of hollow beads) rather than open (like those of expanded mica).

La fabrication d'un produit papetier incorporant des charges plus légères que l'eau est obtenue de façon excellente (mais non pas exclusive) par la mise en oeuvre du procédé décrit dans la demande de brevet français N078 25886 déposée le 8 septembre 1978 au nom de la Demanderesse.The manufacture of a paper product incorporating fillers lighter than water is obtained in an excellent (but not exclusive) manner by the implementation of the process described in French patent application N078 25886 filed on September 8, 1978 in the name of the Applicant.

Si dans un produit obtenu par ce procédé et comportant une charge telle que de la craie ou du kaolin, de la cellulose et un liant, on remplace au moins une partie de la charge de craie par des particules de verre expansé, on obtient un produit papetier final de plus faible densité, de meilleures caractéristiques mécaniques (les particules de verre expansé sont plus résistantes que celles de craie ou de kaolin et les liaisons entre les particules de verre et le liant sont bien souvent plus solides que les liaisons entre les particules de craie ou kaolin et le liant, de grande résistance à la chaleur et de bonnes propriétés d'ignifiguation et d'isolation thermique.If in a product obtained by this process and comprising a filler such as chalk or kaolin, cellulose and a binder, at least part of the chalk filler is replaced by particles of expanded glass, a product is obtained final papermaker of lower density, better mechanical characteristics (the expanded glass particles are more resistant than those of chalk or kaolin and the bonds between the glass particles and the binder are very often stronger than the bonds between the particles of chalk or kaolin and the binder, with great resistance to heat and good fireproofing and thermal insulation properties.

Les exemples de réalisation décrits ci-après feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.The embodiments described below will make it clear how the invention can be implemented.

EXEMPLE I Obtention d'un papier chargé.EXAMPLE I Obtaining loaded paper.

La figure unique annexée illustre schématiquement une installation et un procédé pour fabriquer un papier chargé selon l'invention.The single appended figure schematically illustrates an installation and a method for manufacturing a loaded paper according to the invention.

Dans un cuvier ou hydrapulpeur 1, on mélange, sous agitation permanente et à concentration élevée (de 4 à 5 z de produits en poids par rapport à la masse d'eau), de la pâte de bois raffinée maintenue en suspension aqueuse, une charge telle que la craie et une charge constituée de billes de verre creuses ayant une granulométrie inférieure à 100 microns.In a vat or hydrapulper 1, we mix, with constant stirring and at high concentration (4 to 5 z of products by weight relative to the body of water), refined wood pulp maintained in aqueous suspension, a load such as chalk and a load consisting of hollow glass beads having a particle size less than 100 microns.

Par exemple, en poids, le cuvier 1 contient 3 parties de pâte de bois, 5,5 parties de craie et 1,2 partie de billes de verre creuses. For example, by weight, the vat 1 contains 3 parts of wood pulp, 5.5 parts of chalk and 1.2 parts of hollow glass marbles.

A cette suspension, on peut ajouter (à des fins étrangères à la présente invention) du sulfate d'aluminium. On ajoute également a la suspension du cuvier 1 une résine polyamide-époxyde (cationique), par exemple celle connue sous le nom commercial de KYMENE. La quantité de polyamide époxyde peut etre de l'ordre de 0,16 partie en poids, par exemple. Des fibres de verre peuvent également être ajoutées x la suspension du cuvier 1.To this suspension, aluminum sulphate can be added (for purposes unrelated to the present invention). A polyamide-epoxy (cationic) resin, for example that known under the commercial name of KYMENE, is also added to the suspension of the vat 1. The amount of epoxy polyamide can be of the order of 0.16 parts by weight, for example. Glass fibers can also be added to the suspension of vat 1.

Ensuite, la suspension aqueuse ainsi obtenue et agitée en permanence dans le cuvier 1 est transmise à un mélangeur 2, travers une canalisation 2a. Par une autre canalisation 2b, une résine acrylique (anionique) (latex) est introduite dans le mélangeur 2. La quantité de résine acrylique peut être de 0,5 partie en poids pour un produit commercial a 50 % d'extrait sec.Then, the aqueous suspension thus obtained and continuously stirred in the vat 1 is transmitted to a mixer 2, through a pipe 2a. By another line 2b, an acrylic (anionic) resin (latex) is introduced into the mixer 2. The amount of acrylic resin can be 0.5 part by weight for a commercial product containing 50% dry extract.

Le mélange de la suspension aqueuse et de la résine acrylique opéré dans le-melangé 2 est transmis, par une canalisation une canalisation 3a, dans un réacteur 3 qui, par ailleurs à travers une canalisation 3b,reçoit une résine polyacrylamidé cationique, par exemple celle connue commercialement Sous le nom de K 12 L. La quantité de résine -polyacrylamide cationique peut etre de 0,1 partie d'un produit de 4 a 5 % d'extrait sec.The mixture of the aqueous suspension and the acrylic resin operated in the -mixture 2 is transmitted, by a pipe a pipe 3a, in a reactor 3 which, moreover through a pipe 3b, receives a cationic polyacrylamide resin, for example that commercially known under the name of K 12 L. The amount of cationic polyacrylamide resin can be 0.1 part of a product of 4 to 5% of dry extract.

La suspension sortant dù réacteur 3 par la canalisation 4a ést transmise au circuit Liquide 4 d'une machine papetière.The suspension leaving the reactor 3 via the pipe 4a is transmitted to the Liquid circuit 4 of a paper machine.

Ce circuit liquide 4, est pourvu d'une pompe de circulation 5 et traverse la toile 6 de la machine. De plus, dans le circuit liquide 4 on introduit en 4b une résine polyacrylamide anionique, par exemple celle connue commercialement sous le nom de 144 L. La quantité de résine polyacrylamide anionique peut être de 0,04 partie d'un produit de 4 a s % d'extrait sec. This liquid circuit 4 is provided with a circulation pump 5 and passes through the fabric 6 of the machine. In addition, in the liquid circuit 4 is introduced at 4b an anionic polyacrylamide resin, for example that known commercially under the name of 144 L. The amount of anionic polyacrylamide resin can be 0.04 part of a product of 4 as% dry extract.

Sur la toile 6 se forme le produit 7 selon l'invention qui est conduit à traverser un bain 8 de résine acrylique. La quantité de résine acrylique ainsi incorporée à la surface du produit 7 est de l'ordre de 0,5 partie en poids.On the fabric 6 is formed the product 7 according to the invention which is led to pass through a bath 8 of acrylic resin. The amount of acrylic resin thus incorporated into the surface of the product 7 is of the order of 0.5 parts by weight.

Ainsi, si l'on néglige les faibles quantités de la résine polyamide époxyde et des résines polyacrylamides, les proportions pondérales des composants de l'exemple de produit 7 ainsi obtenu sont
Craie ou charge classique 55 %
Cellulose 30 %
Liant acrylique 3 %,dont 0,5 8
en surface
Charge de billes creuses
de verre 12 %.
Thus, if one neglects the small quantities of the epoxy polyamide resin and of the polyacrylamide resins, the weight proportions of the components of product example 7 thus obtained are
Classic chalk or filler 55%
Cellulose 30%
3% acrylic binder, of which 0.5 8
surface
Load of hollow balls
12% glass.

Une telle formule particulière a été mise au point spécialemen pour réutiliser les boues de décantation d'une papeterie fabriquant des papiers charges. Such a particular formula has been specially developed to reuse the decantation sludge from a stationery manufacturing heavy papers.

En réalité, la formule pondérale d'un produit selon l'in Invention, préparé selon le procédé décrit dans la demande de brevet français mentionnée ci-dessus peut être
Charge pulvérulente classique (craie, kaolin,etc...) de 0 à 60 %
Fibres (cellulose et/ou fibres
minérales) de 3 à 30 %
Liant acrylique de 2 à 20 %
Charges plus légères que l'eau jusqu'à 95 t
Les produits (7) ainsi obtenus sont particulièrenent aptes à être utilisés comme supports pour la fabrication de revêtements de sol, notamment vinyliques. Ces supports sont alors revêtus d'un Lôt vinylique.
In reality, the weight formula of a product according to the invention, prepared according to the process described in the French patent application mentioned above can be
Conventional powder load (chalk, kaolin, etc.) from 0 to 60%
Fibers (cellulose and / or fibers
mineral) from 3 to 30%
Acrylic binder from 2 to 20%
Loads lighter than water up to 95 t
The products (7) thus obtained are particularly suitable for being used as supports for the manufacture of floor coverings, in particular vinyl. These supports are then coated with a vinyl layer.

Ils peuvent également être imprégnés par une résine organique pour former un produit cornposite dans lequel la résine d'imprégnation est "chargée" par le produit 7.They can also be impregnated with an organic resin to form a cornposite product in which the impregnation resin is "loaded" with the product 7.

EXEMPLE II Obtention d'un carton isolant.EXAMPLE II Obtaining an insulating board.

On prépare sous agitation une suspension de charges cationi suées
Craie 4 parties
Billes creuses de verre 4 parties
Sulfate d'alumine à 50 % 0,20 partie
Kymène 557 0,24 partie dans 200 parties d'eau.
A suspension of cationic charges is prepared with stirring
Chalk 4 parts
Glass hollow balls 4 parts
Alumina sulfate 50% 0.20 part
Kymene 557 0.24 part in 200 parts of water.

Dans un premier réacteur, on fixe, à l'aide de cette suspension, de la pâte de bois raffinée dont la charge est anionique, à raison de 1 partie pour 2 de charges (matière sèche).In a first reactor, with the aid of this suspension, refined wood pulp whose anionic charge is fixed, at the rate of 1 part per 2 of charges (dry matter).

La fibrillation est'poursuivie dans un second réacteur avec un polymère cationique (K 12 L par exemple), puis dans le circuit en tête de machine avec un dernier polymère anionique (144L par exemple) pour obtenir la résistance au cisaillement suffisante.Fibrillation is followed in a second reactor with a cationic polymer (K 12 L for example), then in the machine head circuit with a last anionic polymer (144L for example) to obtain sufficient shear strength.

Composition de ce carton
Craie 4 parties
Billes creuses de verre 4 parties
Sulfate d'alumine 0,2 partie
Kymèn 557 0,24 partie
Bois raffiné 500 SR 4 parties
Sursolan K 12L 0,2 partie
144 L 0,08 partie.
Composition of this box
Chalk 4 parts
Glass hollow balls 4 parts
Alumina sulfate 0.2 part
Kymèn 557 0.24 part
Refined wood 500 SR 4 parts
Sursolan K 12L 0.2 part
144 L 0.08 part.

Claims (10)

1.-Produit fibreux obtenu par à partir d'une suspensior, 1.-Fibrous product obtained by from a suspensior, aqueuse contenant des fibres, des particules de charge et au moins- un liant, caractérisé en ce que la charge ou au moins l'une des charges est constituée par des particules d'une matière minérale ou organique plus légère que l'eau. aqueous containing fibers, filler particles and at least one binder, characterized in that the filler or at least one of the fillers consists of particles of an inorganic or organic material lighter than water. 2.- Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de la charge plus légère que l'eau ont une granulométrie inférieure à 100 microns.2.- Product according to claim 1, characterized in that the particles of the load lighter than water have a particle size less than 100 microns. 3.- Produit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les particules de charge plus légères que l'eau sont formées par une matière plus lourde que l'eau, mais associée de l'air.3.- Product according to one of claims 1 or 2, characterized in that the filler particles lighter than water are formed by a material heavier than water, but associated with air. 4.-Produit selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque particule de charge plus légère que l'eau est formée par un corps fermé creux, tel qu'une bille ou analogue.4.-Product according to claim 3, characterized in that each particle of charge lighter than water is formed by a closed hollow body, such as a ball or the like. 5.- Produit selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps creux est en verre.5. A product according to claim 4, characterized in that the hollow body is made of glass. 6.- Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sa composition pondérale est la suivante6.- Product according to any one of claims 1 to 5, characterized in that its weight composition is as follows Charge pulvérulente classique (craie, kaolin, etc...) de 0 à 60 %  Conventional powder load (chalk, kaolin, etc.) from 0 to 60% Fibres (cellulose et/ou fibres Fibers (cellulose and / or fibers minérales) de 3 à 30 t  3 to 30 t Liant de 2 à 20 % Binder from 2 to 20% Charges plus légères que l'eau jusqu' 95 b.  Loads lighter than water up to 95 b. 7.- Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que sa composition pondérale est la suivante7.- Product according to any one of claims 1 to 6, characterized in that its weight composition is as follows Charge classique 55 % Classic load 55% Fibres 30 %  Fibers 30% Liant 3 %, dont 0,5 % en Binder 3%, of which 0.5% in surface area Charge plus légère que l'eau 12 %. Load lighter than water 12%. 8. Procédé pour la préparation du produit spécifie sous l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il fait intervenir en alternance des polyélectrolytes de polarités opposées.8. A process for the preparation of the product specified under any one of claims 1 to 7, characterized in that it alternately involves polyelectrolytes of opposite polarities. 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on commence par préparer une suspension aqueuse concentrée et agitée en permanence, comportant des'fibres cellulosiques ou minérales, la charge plus légers que l'eau, éyentuellement au moins une autre charge, et un premier électrolyte d'une première polarité, opposée à celle de la suspension, puis en ce que l'on mélange à ladite suspension au moins une partie d'un liant polyélectrolyte de polarité opposée à celle du premier polyélectrolyte, après quoi on ajoute un troisième polyélectrolyte de polarité semblable au premier, puis un quatrième polyélectrolyte de polarité semblable au second. 9.- Method according to claim 8, characterized in that one begins by preparing a concentrated aqueous suspension and continuously stirred, comprising cellulosic or mineral fibers, the charge lighter than water, at least one other charge, and a first electrolyte of a first polarity, opposite to that of the suspension, then in that said mixture is mixed with at least part of a polyelectrolyte binder of polarity opposite to that of the first polyelectrolyte, after which a third polyelectrolyte of similar polarity is added to the first, then a fourth polyelectrolyte of similar polarity to the second. 10. Procédé selon la revendication 9,selon lequel on fait passer le mélange sur la toile d'une machine papetière, caractérisé en ce que à la sortie de la machine papetière, le produit passe dans un bain de liant pour en imprégner la surface. 10. The method of claim 9, wherein the mixture is passed over the fabric of a paper machine, characterized in that at the outlet of the paper machine, the product passes through a binder bath to impregnate the surface.
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FR2508508B1 (en) 1985-06-14

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