FR2686912A1 - ALKOXYLATION PRODUCTS OF NON-SATURATED FATTY ACID ESTERS AS POROSITY AGENTS AND COMPOSITION FOR INCREASING THE VOLUME OF PAPERS AND SIMILAR MATERIALS. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne des produits d'alkoxylation d'esters d'acides gras non saturés, en particulier d'huiles naturelles. Il s'agit notamment de produits d'alkoxylation d'huiles naturelles telles que, en particulier, l'huile de soja, l'huile de graines de tournesol, l'huile de ricin, l'huile de colza et/ou le talloil. Application: accroissement du volume de papiers et de matières similaires.The invention relates to alkoxylation products of esters of unsaturated fatty acids, in particular of natural oils. These are in particular alkoxylation products of natural oils such as, in particular, soybean oil, sunflower seed oil, castor oil, rapeseed oil and / or tall oil. . Application: increasing the volume of paper and similar materials.
Description
La présente invention concerne un procédé pour rendre poreux du papier etThe present invention relates to a method for rendering porous paper and
des matières similaires et pour ensimilar matters and to
accroître le volume, par l'utilisation de produits d'alkoxy- to increase the volume by the use of alkoxy-
lation d'esters d'acides gras non saturés, et des papiers et des matières similaires qui contiennent de tels produits d'alkoxylation. Il est connu que le volume et la porosité de papiers peuvent être accrus lorsqu'on ajoute à la pâte à papier des amides cationiques d'acides gras ou leurs sels.10 Une augmentation du volume de papiers qui peut ainsi être obtenue est très désirable pour divers buts d'utilisation, parce que cela a rendu possible la production de matières de plus faible masse spécifique et/ou plus faciles à mettre en esters of unsaturated fatty acids, and papers and similar materials which contain such alkoxylation products. It is known that the volume and porosity of papers can be increased when cationic amides of fatty acids or their salts are added to the pulp. An increase in the volume of papers which can thus be obtained is very desirable for various uses, because it has made possible the production of materials of lower specific gravity and / or easier to
oeuvre et l'obtention de mousselines ayant un toucher souple. work and obtaining muslins with a soft touch.
L'utilisation de produits cationiques dans le procédé de fabrication du papier est toutefois également liée à des inconvénients Ainsi, des constituants cationiques mènent à une atténuation ou une suppression de l'effet The use of cationic products in the papermaking process, however, is also related to disadvantages. Thus, cationic constituents lead to attenuation or suppression of the effect.
d'azurants optiques classiques à base de flavone L'utilisa- conventional optical brighteners based on flavone
tion d'électrolytes dans le papier peut conduire à une floculation de pâte et de substances auxiliaires et à la Electrolytes in the paper may lead to flocculation of pulp and auxiliary substances and
création de manques d'homogénéité. creation of homogeneity gaps.
La Demanderesse vient de trouver un procédé pour accroître le volume de papier et de matières similaires et pour les rendre poreux, qui est caractérisé en ce qu'on utilise des produits d'alkoxylation d'esters d'acides gras non saturés comme agents augmentant le volume et créant la porosité. On considère ici et dans ce qui suit comme matières semblables au papier ou similaires, en particulier des papiers à usage hygiénique (du type papier mousseline) et The Applicant has just found a process for increasing the volume of paper and similar materials and rendering them porous, which is characterized in that alkoxylation products of unsaturated fatty acid esters are used as agents increasing the volume and creating porosity. Here and in the following, paper-like materials or the like are considered, in particular paper for hygienic use (such as tissue paper) and
diverses qualités de carton.various qualities of cardboard.
L'activité de produits d'alkoxylation d'esters d'acides gras non saturés n'est pas surprenante seulement du point de vue des faibles quantités que l'on doit utiliser On était également parti de ce qu'une relation existait entre l'augmentation de volume pouvant être obtenue et le caractère The activity of alkoxylation products of unsaturated fatty acid esters is not surprising only from the point of view of the small quantities which must be used. It was also assumed that a relationship existed between volume increase that can be achieved and the character
cationique des agents de porosité utilisés jusqu'à présent. cationic porosity agents used until now.
On ne devait pas s'attendre à des activités particulières de la part des agents de porosité et des agents d'accroissement de volume principalement non cationiques, conformes à l'invention. Les produits d'alkoxylation pouvant être utilisés conformément à l'invention sont connus en tant que tels ou par analogie avec des produits d'alkoxylation connus On apprécie des produits d'alkoxylation d'huiles naturelles, végétales et animales Ces huiles sont par exemple des esters d'acides gras plus ou moins insaturés avec le glycérol et/ou des alcools gras à longue chaîne, qui présentent des points de cristallisation inférieurs à + 300 C Les acides gras peuvent être par exemple l'acide oléique, l'acide érucique, l'acide ricinoléique, des acides gras de talloil, l'acide linoléique, etc. Des produits d'alkoxylation que l'on peut utiliser conformément à l'invention peuvent être dérivés par exemple d'esters dont le composant acide est constitué par exemple à 50 % en poids au moins, de préférence à 70 % en poids au moins, notamment à 80-100 % en poids d'acides gras No particular activities should be expected from the predominantly non-cationic porosity agents and volume enhancers according to the invention. The alkoxylation products which can be used in accordance with the invention are known per se or by analogy with known alkoxylation products. Alkoxylation products of natural, vegetable and animal oils are preferred. These oils are, for example, esters of fatty acids which are more or less unsaturated with glycerol and / or long-chain fatty alcohols, which have crystallization points of less than + 300 ° C. The fatty acids may be, for example, oleic acid or erucic acid, ricinoleic acid, tall oil fatty acids, linoleic acid, etc. Alkoxylation products which can be used in accordance with the invention can be derived, for example, from esters whose acidic component consists, for example, of at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, especially at 80-100% by weight of fatty acids
non saturés Des exemples d'huiles dont les produits d'al- unsaturated Examples of oils whose products are al-
koxylation peuvent être utilisés conformément à l'invention sont l'huile de soja, l'huile de ricin, l'huile de tournesol, le talloil, l'huile de colza, l'huile de pépins de raisin, l'huile d'avocat, l'huile de germes de céréales, l'huile de lin, l'huile de navette, l'huile de coprah, l'huile de spermacéti, l'huile de jojoba, l'huile de racine, l'huile de Koxylation can be used in accordance with the invention are soybean oil, castor oil, sunflower oil, tall oil, rapeseed oil, grape seed oil, oil of avocado, cereal germ oil, linseed oil, shuttle oil, coconut oil, spermaceti oil, jojoba oil, root oil,
chardon des teinturiers, les huiles de bois, l'huile d'ara- dyers' thistle, the wood oils, the arable oil
chide et l'huile de schiste On utilise de préférence l'huile de soja, l'huile de tournesol, l'huile de ricin, l'huile de chide and shale oil Soybean oil, sunflower oil, castor oil,
colza et le talloil.rapeseed and talloil.
Des produits d'alkoxylation que l'on peut utiliser conformément à l'invention peuvent être obtenus à partir des huiles et des esters d'acides gras concernés par exemple par réaction avec des oxydes d'alkylènes De préfé- rence, les oxydes d'alkylènes sont des oxydes d'alkylènes en 5 ci à C 10, qui contiennent le cas échéant des atomes d'halo- gènes On considère en particulier l'oxyde d'éthylène, Alkoxylation products which can be used in accordance with the invention can be obtained from the oils and fatty acid esters concerned, for example by reaction with alkylene oxides. Alkylenes are C 1 -C 10 alkylene oxides, which optionally contain halogen atoms. In particular, ethylene oxide is considered.
l'oxyde de propylène, l'oxyde de butylène, l'épichlorhydrine et leurs mélanges On apprécie particulièrement l'oxyde d'éthylène et l'oxyde éthylène en association avec l'oxyde de10 propylène, l'oxyde de butylène et/ou l'épichlorhydrine. propylene oxide, butylene oxide, epichlorohydrin and mixtures thereof. Ethylene oxide and ethylene oxide are particularly preferred in combination with propylene oxide, butylene oxide and / or propylene oxide. epichlorohydrin.
Lorsqu'on utilise deux ou plus de deux oxydes d'alkylènes, leur addition peut s'effectuer avec répartition statistique (addition simultanée d'oxydes d'alkylènes différents) et/ou par séquences (additions successives d'oxydes d'alkylènes When two or more alkylene oxides are used, their addition can be carried out with statistical distribution (simultaneous addition of different alkylene oxides) and / or by sequences (successive additions of alkylene oxides
différents).different).
On peut utiliser pour l'alkoxylation par exemple 1 à 200 moles d'oxyde d'alkylène par équivalent de doubles liaisons dans l'huile ou dans l'ester d'acide gras non saturé Cette quantité s'élève de préférence à 3-50 moles, notamment à 10-30 moles L'alkoxylation peut s'effectuer conformément à l'état de la technique, de préférence avec catalyse alcaline, notamment en utilisant simultanément de For alkoxylation, for example, from 1 to 200 moles of alkylene oxide per equivalent of double bonds in the oil or in the unsaturated fatty acid ester may be used. moles, especially at 10-30 moles. Alkoxylation can be carried out according to the state of the art, preferably with alkaline catalysis, in particular by simultaneously using
l'hydroxyde de potassium.potassium hydroxide.
De tels produits d'alkoxylation ont été utilisés jusqu'à présent comme émulsionnants, agents anti-moussants et Such alkoxylation products have hitherto been used as emulsifiers, anti-foaming agents and
adjuvants pour textiles.textile additives.
Les agents d'accroissement de volume et de porosité conformes à l'invention présentent l'avantage de ne pas posséder de caractère basique ou cationique En outre, ils sont très efficaces et sont généralement fondés sur des huiles biogradables, ce qui les rend particulièrement propres à être utilisés pour des papiers et des matières semblables au papier pour l'emballage de produits alimentaires et dans The volume and porosity increasing agents according to the invention have the advantage of not possessing a basic or cationic character. Furthermore, they are very effective and are generally based on biogradable oils, which makes them particularly clean. to be used for papers and paper-like materials for the packaging of food products and in
le domaine des papiers mousseline.the field of tissue papers.
Le procédé conforme à l'invention peut être mis en eouvre de façon telle que l'on ajoute les produits d'alkoxylation d'esters d'acides gras non saturés à la pâte The process according to the invention can be implemented in such a way that the alkoxylation products of unsaturated fatty acid esters are added to the pulp.
au cours de la fabrication du papier Les produits d'alkoxy- during the manufacture of paper
lation sont de préférence ajoutés à la pâte avant son arrivée dans la machine à papier Le cas échéant, on peut aussi effectuer l'addition ensuite, par exemple par application par are added to the pulp before it arrives in the paper machine. If necessary, the addition can also be carried out subsequently, for example by application to the paper machine.
pulvérisation d'une préparation aqueuse. spraying an aqueous preparation.
Les produits d'alkoxylation peuvent être utilisés par exemple en quantités comprises entre 0,005 et 1 % en poids, de préférence entre 0, 1 et 0,5 % en poids, par rapport The alkoxylation products may be used, for example, in amounts of between 0.005 and 1% by weight, preferably between 0.1 and 0.5% by weight, relative to
à la pâte à papier Le cas échéant, les produits d'alkoxyla- If necessary, the alkoxylated products
tion devant être utilisés conformément à l'invention peuvent être utilisés en association avec des agents d'accroissement de volume et de porosité connus et d'autres substances to be used in accordance with the invention may be used in combination with known volume and porosity increasing agents and other substances.
auxiliaires.Auxiliary.
Des préparations aqueuses de produits d' alkoxyla- Aqueous preparations of alkoxylated products
tion pouvant être utilisés conformément à l'invention produisent un bon effet émulsionnant pour des huiles On peut donc mettre en oeuvre les produits d'alkoxylation pouvant être utilisés conformément à l'invention en association avec des huiles, notamment avec les huiles à partir desquelles les produits d'alkoxylation ont été préparés, par exemple sous The alkoxylation products which can be used in accordance with the invention in combination with oils, especially with the oils from which the oils are obtained, can be used in accordance with the invention. alkoxylation products have been prepared, for example under
forme d'émulsions à 3-30 % en poids. emulsion form at 3-30% by weight.
De préférence, on utilise conformément à 1 ' inven- Preferably, according to the invention,
tion comme agents d'accroissement de volume et de porosité des agents qui contiennent au moins 50 t en poids, de préférence 70 à 100 % en poids, de produits d'alkoxylation as agents for increasing the volume and porosity of agents which contain at least 50% by weight, preferably 70 to 100% by weight, of alkoxylation products.
d'esters d'acides gras non saturés. unsaturated fatty acid esters.
Les agents d'accroissement de volume et de porosité pouvant être utilisés conformément à l'invention peuvent être mis en oeuvre sous une forme non diluée ou sous une forme diluée A côté de diluants organiques, par exemple d'alcools ou de cétones, on apprécie l'eau et des diluants The volume and porosity-increasing agents which can be used in accordance with the invention can be used in undiluted form or in diluted form. In addition to organic diluents, for example alcohols or ketones, it is preferred to water and thinners
contenant de l'eau En milieu aqueux, les produits d'alkoxy- containing water In aqueous media, the alkoxy-
lation peuvent se présenter sous forme de solution ou sous may be in the form of a solution or under
forme d'une émulsion ou d'une dispersion. form of an emulsion or dispersion.
En-dehors de l'addition d'agents d'accroissement de volume et de porosité conformes à l'invention, le procédé Apart from the addition of volume and porosity increasing agents according to the invention, the process
de fabrication du papier peut autrement se dérouler de la 5 manière classique. paper making may otherwise proceed in the conventional manner.
La présente invention concerne aussi des papiers et des matières analogues au papier, en particulier des papiers destinés à l'hygiène et diverses qualités de carton, qui contiennent les produits d'alkoxylation d'esters d'acides gras non saturés précédemment décrits De tels papiers et matières similaires prêts à l'emploi peuvent contenir par exemple 0,005 à 1,0 % en poids de produits d'alkoxylation d'esters d'acides gras non saturés. Des papiers et matières similaires conformes à l'invention peuvent par exemple être utilisés dans le domaine des papiers mousseline, pour la production de papier de bureau et de papier d'emballage, comme substrat pour des The present invention also relates to papers and paper-like materials, in particular paper for hygiene and various grades of cardboard, which contain the alkoxylation products of unsaturated fatty acid esters previously described. and similar materials ready for use may contain for example 0.005 to 1.0% by weight of alkoxylation products of unsaturated fatty acid esters. For example, papers and similar materials according to the invention can be used in the field of tissue papers, for the production of office paper and wrapping paper, as a substrate for
revêtements et pour des opérations d'impression. coatings and for printing operations.
Dans les exemples suivants, les parties et les pourcentages se rapportent au poids, sauf spécification contraire. In the following examples, parts and percentages refer to weight unless otherwise specified.
ExemplesExamples
Généralités Dans les exemples, on a utilisé des produits d'alkoxylation suivants: A: Produit d'addition de 4 moles d'oxyde d'éthylène sur 1 mole d'huile de soja La matière était dispersable dans General In the examples, the following alkoxylation products were used: A: Addition product of 4 moles of ethylene oxide to 1 mole of soybean oil The material was dispersible in
l'eau avec formation d'une émulsion. water with formation of an emulsion.
B: Produit d'addition de 9 moles d'oxyde d'éthylène sur 1 mole d'huile de soja La matière était facile à B: Addition product of 9 moles of ethylene oxide to 1 mole of soybean oil The material was easy to
émulsionner dans l'eau.emulsify in water.
C: Produit d'addition de 10 moles d'oxyde d'éthylène sur 1 mole d'huile de ricin La matière a formé une émulsion C: Addition product of 10 moles of ethylene oxide to 1 mole of castor oil The material formed an emulsion
avec l'eau.with water.
D: Produit d'addition de 30 moles d'oxyde d'éthylène sur 1 mole d'huile de ricin Le produit était soluble dans l'eau. D: Addition product of 30 moles of ethylene oxide on 1 mole of castor oil The product was soluble in water.
On a préparé des papiers dans les mêmes con- Papers were prepared in the same way
ditions et avec les mêmes rapports d'utilisation à partir d'une pâte à papier provenant d'un mélange de vieux papiers with the same usage reports from pulp from a mixture of waste paper
(appelé papier gris à 50:50 à base de quotidiens recyclés). (called 50:50 gray paper made from recycled newspapers).
La pâte à papier contenant des agents d'accroissement de volume et de porosité a alors été amenée à une forme de type rapide-Kâthen et la feuille de papier obtenue a ensuite été The pulp containing volume and porosity increasing agents was then brought to a fast-kathen form and the resultant paper sheet was then
séchée pendant 15 minutes à 90 'C dans un séchoir. dried for 15 minutes at 90 ° C in a drier.
A titre de comparaison, on a aussi fabriqué des papiers sans addition d'agents de porosité et avec addition d'un agent de porosité cationique du commerce, à base d'amides d'acide oléique d'un mélange de polyéthylènepoly- amines.20 Après séchage, le poids par unité de surface et le volume des papiers produits ont été déterminés et on a calculé le pourcentage d'accroissement de volume à partir des By way of comparison, papers were also produced without the addition of porosity agents and with the addition of a commercial cationic porosity agent based on oleic acid amides of a polyethylene polyamine mixture. After drying, the weight per unit area and the volume of the papers produced were determined and the percentage increase in volume was calculated from the
valeurs obtenues, comparativement à l'échantillon de réfé- obtained, compared to the reference sample.
rence Les résultats sont rassemblés dans les tableaux The results are collated in the tables
suivants.following.
Tableau 1Table 1
NNOT
d'exempleexample
Addition d'agent de porosité Poids par unité de surface (g/m 2) Volume (dm 3/kg) Pourcentage d'accroissement de volume par rapport Addition of porosity agent Weight per unit area (g / m 2) Volume (dm 3 / kg) Percentage increase in volume relative to
à l'exemple 1in example 1
Produit du commerce Produit A Produit D Produit B Produit du commerce Produit C 0,3 % 0,3 % 0,3 % 0,3 % Commercial Product Product A Product D Product B Commercial Product Product C 0.3% 0.3% 0.3% 0.3%
0,45 %0.45%
0,45 %0.45%
* Non conforme à l'invention* Not in accordance with the invention
Tableau 2Table 2
N oNo.
d'exempleexample
Addition d'agent de porosité Produit C Produit C Produit C Produit C Produit C Pourcentage d'accroissement de volume par rapport Addition of porosity agent Product C Product C Product C Product C Product C Percentage increase in volume compared
à l'exemple 1in example 1
0,07 %0.07%
0,10 %0.10%
0,14 %0.14%
0,20 %0.20%
0,28 %0.28%
1 * 2 * 6 * 154,6 2,280 156,7 153,2 154,8 156,1 158,6 151,3 2,476 2,540 2,590 2,524 2,667 2,770 8,6 11,4 13,6 ,7 17,0 21,5 K, (O 1 * 2 * 6 * 154.6 2,280 156.7 153.2 154.8 156.1 158.6 151.3 2,476 2,540 2,590 2,524 2,667 2,770 8.6 11.4 13.6, 7 17.0 21, 5 K, (O
Les tableaux montrent que les agents d' accroisse- The tables show that agents of growth
ment de volume et de porosité conformes à l 'invention donnent de bien meilleurs accroissements de volume comparativement à l'échantillon de référence et à un agent de porosité du commerce, pour la même quantité utilisée. The volume and porosity according to the invention give much better volume increases compared to the reference sample and a commercial porosity agent, for the same amount used.
Les méthodes de détermination utilisées établis- The determination methods used established
sent de façon sûre la possibilité relative de comparaison des the relative possibility of comparing
valeurs déterminées, sur la base de l'échantillon de réf é- values determined on the basis of the reference sample
rence.ence.
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