FR3100038A1 - Procede de preparation de fibres de cellulose fonctionnalisees - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation de fibres de cellulose fonctionnalisées, le procédé comprenant les étapes suivantes : a/ préparation d’une composition C1 comprenant de l’eau et des fibres de cellulose, b/ préparation d’une composition C2 comprenant de l’eau, un agent hydrophobe et un agent dispersant, c/ préparation d’une composition C3 en mélangeant les compositions C1 et C2 à une température T3 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe, d/ fonctionnalisation des fibres de celluloses, par réaction entre les fibres de celluloses et l’agent hydrophobe, en présence de l’agent dispersant, à une température T4 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe. La présente invention concerne également un procédé de préparation d’un film hydrophobe à partir de ces fibres de cellulose fonctionnalisées.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE FIBRES DE CELLULOSE FONCTIONNALISEES
Domaine de l’invention
La présente invention concerne un procédé de préparation de fibres de cellulose fonctionnalisées avec un agent hydrophobe mais aussi un procédé de préparation d’un film à base de ces fibres fonctionnalisées.
Le domaine d’utilisation de la présente invention concerne notamment l’industrie du papier ou du carton pour apporter des propriétés hydrophobes et, éventuellement, des propriétés barrière aux feuilles de papier ou de carton.
Etat antérieur de la technique
De nombreuses applications nécessitent de modifier les propriétés d’un substrat, par exemple en le rendant hydrophobe.
Pour cela, le substrat peut être soumis à un traitement hydrophobe, notamment par dépôt d’une composition hydrophobe. Ce mode opératoire peut ainsi permettre de déposer un polymère hydrophobe ou des agents hydrophobes spécifiques.
Une autre option consiste à modifier, en amont, la nature du substrat. Il s’agit, par exemple, de traiter des fibres de cellulose avant la formation d’une feuille de papier. A titre d’exemple, il peut s’agir de la modification de fibres de cellulose avec un composé organique de type AKD. Cependant, l’AKD n’étant pas soluble dans l’eau, ce mode de réalisation requiert l’utilisation de solvants organiques.
Or, l’utilisation d’un solvant organique à l’échelle industrielle est problématique, notamment dans l’industrie du papier.
La présente invention permet de remédier à ce problème grâce à un procédé en voie aqueuse ne nécessitant pas l’utilisation de solvants tels que le toluène ou le tétrahydrofurane.
La présente invention concerne la fonctionnalisation de fibres de cellulose ainsi que leur utilisation pour préparer un film hydrophobe.
La présente invention peut être mise en œuvre sur des fibres de cellulose mais également sur des NFC et/ou des MFC.
De manière générale, les termes NFC et MFC désignent respectivement des nanofibrilles de cellulose et des microfibrilles de cellulose.
Les fibres de cellulose comprennent des couches de microfibrilles (MFC), en général des dizaines ou des centaines de microfibrilles (mais généralement moins de 500 microfibrilles) agencées en couches liées entre elles par la lignine et/ou l’hémicellulose. Les microfibrilles sont généralement des agrégats de fibrilles ou nanofibrilles (NFC), souvent moins de 60 fibrilles ou NFC. Les documents WO 2014/091212 et WO 2010/131016 illustrent les connaissances générales de l’homme du métier et notamment la formation de microfibrilles.
Les nanofibrilles ou fibrilles primaires résultent de la fibrillation des microfibrilles. Elles sont composées de macromolécules de cellulose qui sont connectées par des liaisons hydrogène. Les documents WO 2010/112519 et WO 2010/115785 illustrent les connaissances générales de l’homme du métier et notamment la formation de nanofibrilles.
Typiquement, les propriétés des fibres (NFC ou MFC) comme la taille (longueur, diamètre, épaisseur) peuvent être obtenues selon les méthodes et les instruments conventionnels, par exemple l’analyseur de morphologie des fibres MorFi.
En général, les MFC présentent une longueur de quelques nanomètres à des centaines de micromètres, avantageusement de 10 µm à 200 µm alors que les NFC présentent une longueur pouvant varier de 50 nm à 2000 nm, particulièrement de 500 nm à 200 nm (voir Chamberlain D., Paper Technology Summer 2017 Micro- and Nano-Cellulose Materials – An Overview). L’épaisseur des NFC est avantageusement comprise entre 5 nm et 50 nm.
Préparation de fibres de cellulose fonctionnalisées
Le procédé de préparation de fibres de cellulose fonctionnalisées selon l’invention comprend les étapes suivantes :
a/ préparation d’une composition C1 comprenant de l’eau et des fibres de cellulose,
b/ préparation d’une composition C2 comprenant de l’eau, un agent hydrophobe et un agent dispersant,
c/ préparation d’une composition C3 en mélangeant les compositions C1 et C2 à une température T3 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe,
d/ fonctionnalisation des fibres de cellulose fonctionnalisées, par réaction entre les fibres de celluloses et l’agent hydrophobe, en présence de l’agent dispersant, à une température T4 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe.
Bien entendu, l’étape b/ peut être réalisée avant l’étape a/.
Sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages massiques exprimés par rapport à la masse de la composition de l’étape concernée ou par rapport à la masse du film hydrophobe (étape ee/ ci-après).
Etape a/
La composition C1 peut résulter d’un procédé de préparation fibres de cellulose, par exemple de NFC et/ou de MFC. Elle peut également être préparée par addition de fibres de cellulose, par exemple des NFC et/ou de MFC, dans de l’eau.
De manière avantageuse, les fibres de cellulose sont des NFC et/ou des MFC.
La composition C1 présente un pourcentage massique en fibres de cellulose avantageusement compris entre 0,1 et 45, plus avantageusement entre 3 et 20, et encore plus avantageusement entre 3 et 10, par rapport à la masse de la composition C1.
De manière avantageuse, la composition C1 présente un extrait sec compris entre 0,1 % et 45 %, plus avantageusement entre 3 % et 20 %, et encore plus avantageusement entre 3 % et 10 %, en masse par rapport à la masse de la composition C1. L’extrait sec correspond au pourcentage de matière sèche par rapport à la masse de la composition C1. Il peut différer du pourcentage massique de fibres de cellulose dans la mesure où la composition C1 peut comprendre des additifs tels que des charges minérales (voir les paragraphes concernant l’étape c/).
La préparation de la composition C1 est avantageusement réalisée à une température T1 comprise entre 10 et 99°C, plus avantageusement entre 25 et 70°C. T1 peut éventuellement être supérieure à 99°C, notamment lorsque la composition C1 est préparée en milieu fermé, par exemple dans un réacteur.
Etape b/
La composition C2 est avantageusement préparée par addition d’au moins un agent hydrophobe et d’au moins un agent dispersant dans de l’eau.
Elle présente un pourcentage massique en agent hydrophobe avantageusement compris entre 1 et 50, plus avantageusement entre 10 et 30, et encore plus avantageusement entre 10 et 15 par rapport à la masse de la composition C2.
De manière avantageuse, l’agent hydrophobe est un agent de collage. Il est avantageusement choisi dans le groupe comprenant l’AKD (dimère d’alkylcétène, de l’anglais «Alkyl Ketene Dimer»), les agents de collage hydrophobes à base d’acide gras et leurs dérivés. Il peut notamment s’agir d’un agent hydrophobe choisi parmi les agents de collage hydrophobes à base de silanes, les alcényles succiniques anhydrides, les halogénures d’acyle (par exemple les chlorures d’acyle), les isocyanates gras, les acides carboxyliques gras, les thiocyanates gras et les anhydrides gras.
L’AKD est préférentiellement un dimère d’alkylcétène un composé basé sur le composé cyclique oxétan-2-one (CAS 57-57-8) ayant un groupement alkyle C12-C16 en position 3 et un groupement alkylidène C13-C17 en position 4.
Outre de l’eau et un agent hydrophobe, la composition C2 comprend également au moins un agent dispersant. Elle présente un pourcentage massique en agent dispersant avantageusement compris entre 0,001 et 10, plus avantageusement entre 0,01 et 3, et encore plus avantageusement entre 0,1 et 2.
L’agent dispersant est avantageusement choisi dans le groupe comprenant l’amidon cationique, les polymères cationiques par exemples les polymères cationiques de monomères dérivés d’acrylamide, les polymères cationiques d’halogénure de diallyldiméthylammonium (notamment le DADMAC c’est-à-dire le chlorure de diallyldiméthylammonium) et les polymères cationiques de polyéthylènimine.
A titre d’exemple, l’amidon cationique peut notamment avoir le numéros CAS 56780-58-6.
L’agent dispersant est avantageusement soluble dans l’eau. En d’autres termes, 1 part en masse d’agent dispersant peut être dissous dans 40 parts en masse d’eau à 90°C.
La composition C2 est avantageusement préparée à une température T2 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe.
De manière avantageuse, T2 est comprise entre 10 et 99°C, plus avantageusement entre 25 et 70°C. L’homme du métier saura ajuster la température T2 en fonction de la nature et, éventuellement de la quantité, de l’agent hydrophobe. T2 peut éventuellement être supérieure à 99°C, notamment lorsque la composition C2 est préparée en milieu fermé, par exemple dans un réacteur.
Etape c/
La composition C3 est préparée en mélangeant les compositions C1 et C2 à la température T3. Elle peut également être préparée par addition d’un agent hydrophobe et d’un agent dispersant dans la composition C1. Elle peut aussi être préparée par addition des fibres de cellulose (par exemples des NFC et/ou des MFC) dans la composition C2.
La composition C3 peut être préparée en milieu ouvert ou en milieu fermé, par exemple dans un réacteur.
De manière avantageuse, T3 est comprise entre 25 et 170°C, plus avantageusement entre 25 et 90°C. En fonction de la température T3, il est possible que l’étape d/ de fonctionnalisation ait lieu, au moins partiellement, lors de l’étape c/ de mélange. En effet, les températures élevées favorisent la réaction entre l’AKD et la cellulose des fibres.
Cette étape présente une durée comprise entre 0,1 minute (6 secondes) et 120 à 180 minutes, plus avantageusement entre 1 minute et 30 minutes.
La composition C3 présente un pourcentage massique en fibres de cellulose (par exemple des NFC et/ou des MFC) avantageusement compris entre 0,05 et 20, plus avantageusement entre 1 et 15, et encore plus avantageusement entre 2 et 8.
Elle présente un pourcentage massique en agent hydrophobe avantageusement compris entre 0,1 et 40, plus avantageusement entre 1 et 30, et encore plus avantageusement entre 5 et 20.
Elle présente un pourcentage massique en agent dispersant avantageusement compris entre 0,0005 et 5, plus avantageusement entre 0,05 et 5, et encore plus avantageusement entre 0,3 et 1,5.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition C3 peut également comprendre au moins un additif, par exemple des charges minérales (en particulier CaCO3, TiO2, kaolin…), des charges organiques, des pigments… Les additifs peuvent être ajoutés dans la composition C1 et/ou dans la composition C2 et/ou dans la composition C3.
Les additifs peuvent également provenir des fibres utilisées lors de la préparation de la composition C1, notamment lorsque les fibres sont issues du recyclage du papier et/ou du carton. En effet, les fibres de cellulose (par exemple les NFC et/ou les MFC) issues des filières de recyclage comprennent généralement des charges minérales.
La quantité d’additif(s) représente avantageusement 1 à 50 % en masse de la composition C3, plus avantageusement 3 à 25 %.
De manière avantageuse, la composition C3 présente un extrait sec compris entre 1 % et 30 %, plus avantageusement entre 3 % et 8 %, en masse par rapport à la masse de la composition C3. L’extrait sec correspond au pourcentage massique de matière sèche par rapport à la masse de la composition C3.
Etape d/
L’étape d/ consiste à fonctionnaliser les fibres de cellulose, par exemple des NFC et/ou des MFC, par réaction entre les fibres de celluloses et l’agent hydrophobe, en présence de l’agent dispersant, à une température T4.
Elle peut être réalisée en milieu ouvert ou en milieu fermé, par exemple dans un réacteur, ce qui permet de ne pas évaporer l’eau présente. Ainsi, la fonctionnalisation peut être réalisée sous pression. Cette pression correspond avantageusement à la pression générée par l’augmentation de la température en milieu clos.
En fonction des conditions de fonctionnalisation, les fibres peuvent être totalement ou partiellement fonctionnalisées à l’issue de l’étape d/. Les conditions de fonctionnalisation peuvent notamment inclure la durée de l’étape d/ et/ou la température T4 et/ou le rapport massique agent hydrophobe / fibres.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, à l’issue de l’étape d/, la fonctionnalisation peut être de l’ordre de 100 %.
La fonctionnalisation correspond à la formation de liaisons covalentes entre les fibres de cellulose et l’agent hydrophobe. Ces liaisons covalentes sont avantageusement des liaisons ester (-C(=O)O-).
En revanche, les fibres de cellulose et l’agent dispersant ne sont généralement pas liées par des liaisons covalentes. L’agent dispersant forme généralement des interactions ioniques/électrostatiques avec l’agent hydrophobe permettant de former une suspension dans l’eau. Ainsi, l’agent dispersant forme des liaisons ioniques, par exemple de type van der waal ou des liaisons hydrogène.
La fonctionnalisation ne correspond donc pas à une modification des fibres. En effet, la modification de fibres correspond à la présence d’interactions entre les fibres et l’agent modifiant, sans que les fibres et l’agent modifiant ne soient liés par des liaisons covalentes.
Comme déjà indiqué, T4 est supérieure ou égale à la température de fusion de l’agent hydrophobe. Elle peut être égale ou supérieure à T3. De manière avantageuse, T4 est comprise entre 60°C et 200°C, plus avantageusement entre 100°C et 200°C, et encore plus avantageusement entre 120 et 170°C.
Lorsque plusieurs agents hydrophobes sont utilisés, les températures T3 et T4 sont ajustées de manière à être supérieures ou égales à la température de fusion du mélange d’agents hydrophobes.
La réaction de fonctionnalisation présente une durée avantageusement comprise entre 0,1 minute (6 secondes) et 60 minutes, plus avantageusement entre 0,5 minute (30 secondes) et 5 minutes.
Les étapes c/ et d/ sont avantageusement réalisées simultanément, notamment lorsque T3 et T4 sont égales.
De manière avantageuse, les étapes a/ à d/ ne mettent pas en œuvre de solvant organique. Préférentiellement, l’eau est le seul fluide utilisé lors de ce procédé.
L’absence de solvant organique permet de limiter la modification de la structure interne des fibres. En effet, lorsqu’elles sont mises en contact avec un solvant organique, les fibres gonflent ce qui engendre l’individualisation des fibrilles primaires et donc des modifications internes. Au contraire, dans la présente invention, ce phénomène est limité, voire supprimé (figure 1), ce qui permet de conserver, au moins partiellement, la cristallinité des fibres.
Les fibres de cellulose fonctionnalisées peuvent être concentrées ou isolées par élimination partielle ou totale de l’eau présente à l’issue de l’étape d/.
Préparation d ’ u n film hydrophobe
La présente invention concerne en outre un procédé de préparation d’un film hydrophobe à partir des fibres de cellulose fonctionnalisées. Ce procédé comprend les étapes suivantes :
aa / préparation d’une composition C1 comprenant de l’eau et des fibres de cellulose,
bb / préparation d’une composition C2 comprenant de l’eau, un agent hydrophobe et un agent dispersant,
cc / préparation d’une composition C3 en mélangeant les compositions C1 et C2 à une température T3 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe,
dd / fonctionnalisation des fibres de cellulose par réaction entre les fibres de celluloses et l’agent hydrophobe, en présence de l’agent dispersant, à une température T4 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe,
ee / formation, sur un substrat, d’un film hydrophobe à base des fibres de cellulose fonctionnalisées sur un substrat.
Etapes aa / à dd/
Les étapes aa/ à dd/ sont identiques aux étapes a/ à d/ décrites ci-dessus. En effet, seule l’étape ee/ distingue la préparation du film hydrophobe sur un substrat du procédé de préparation des fibres de cellulose fonctionnalisées.
Etape ee /
Cette étape consiste à déposer les fibres fonctionnalisées de cellulose sur un substrat de manière à former un film hydrophobe.
Comme déjà indiqué pour l’étape d/, la fonctionnalisation peut être partielle. Ainsi, dans l’étape ee/, le film peut également comprendre des fibres de cellulose non fonctionnalisées. Celles-ci peuvent résulter de la fonctionnalisation partielle des fibres de cellulose ou de l’apport additionnel de fibres de cellulose ne résultant pas de l’étape dd/.
La formation du film hydrophobe peut être réalisée par une technique choisie parmi le couchage, notamment le couchage à la barre, le couchage rideau, le couchage size-press, la pulvérisation, par dépôt sur une toile.
Selon un mode de réalisation particulier, la réaction de fonctionnalisation (étape dd/) et la formation du film (étape ee/) peuvent être réalisés simultanément, par exemple par pulvérisation de la composition C3 sur un substrat. Ce mode de réalisation est également adapté à la pulvérisation de la composition C4 lorsque la fonctionnalisation est partielle.
La fonctionnalisation peut également être réalisée lors d’une étape de séchage du substrat sur lequel ont été déposées les fibres de cellulose fonctionnalisées. Cela peut notamment être le cas lorsque la formation du film hydrophobe est réalisé sur une feuille de papier ou de carton en cours de formation.
Le film hydrophobe est avantageusement formé directement sur un substrat pouvant former des liaisons avec les fibres de cellulose fonctionnalisées. Ce substrat est avantageusement choisi parmi une feuille de papier, une feuille de carton, les films plastiques (par exemple les films de polycaprolactone ou d’acide polylactique ou d’amidon thermoplastique…) et les films à base de protéines. Il peut également s’agir d’un substrat d’origine végétale ou composite, avantageusement un panneau de particules de bois (aggloméré).
Le substrat peut être sec, humide ou mouillé. Ainsi, le film hydrophobe peut être formé sur un papier, ou un carton, déjà formé ou en cours de formation, par exemple au niveau de la partie humide (wet end) d’une machine à papier. Par substrat humide, on désigne un substrat comprenant 85 % ou moins, en masse, d’eau, préférentiellement au moins 50%. Lorsque le substrat est humide ou mouillé, le procédé comprend une étape de séchage suivant le dépôt des fibres de cellulose fonctionnalisées.
Selon un autre mode de réalisation, le film hydrophobe peut être formé sur un substrat en verre ou en silicone ou en polyfluorure d’éthylène (téflon®). Ainsi, le film peut être récupéré et manipulé indépendamment du substrat.
L’étape ee/ est avantageusement réalisée à une température T5 comprise entre 105°C et 180°C, plus avantageusement entre 105°C et 150°C. Cette température permet le séchage des fibres de cellulose déposées et, le cas échéant, le séchage du substrat sur lequel le dépôt est réalisé.
Selon un mode de réalisation particulier, les températures T1 à T5 peuvent être identiques. Ainsi, le procédé peut être réalisé en continu.
La composition du film hydrophobe est identique à la composition C3, à l’exception de la présence d’eau.
De manière avantageuse, les étapes aa/ à ee/ ne mettent pas en œuvre de solvant organique. Préférentiellement, l’eau est le seul fluide utilisé lors de ce procédé.
Ce film hydrophobe comprend donc des fibres de cellulose fonctionnalisées avec un agent hydrophobe et avec un agent dispersant, les fibres de cellulose étant avantageusement sous la forme de NFC et/ou de MFC.
L’hydrophobicité de ce film peut être mesurée grâce à l’angle formé par une goutte d’eau statique déposée sur le film. Cet angle de contact est avantageusement compris entre 70° et 150°, plus avantageusement entre 90° et 120°. En outre, cette goutte d’eau présente avantageusement un angle de roulement de moins de 20°. Cet angle de roulement correspond à l’angle d’inclinaison nécessaire du film pour que la goutte roule.
L’angle de contact et l’angle de roulement sont mesurés de manière conventionnelle, typiquement en déposant une goutte d’eau déionisée de 50 µL sur le film hydrophobe selon l’invention, à 25°C. La figure 2 illustre l’angle de contact étant mesuré.
Le film hydrophobe obtenu selon l’invention présente une composition homogène, le film ne présentant pas de gradient en termes de fonctionnalisation.
Le film hydrophobe présente un pourcentage massique d’agent hydrophobe avantageusement compris entre 0,01 et 25, plus avantageusement entre 0,01 et 15, par rapport à la masse de fibres de cellulose du film hydrophobe. Ce pourcentage peut être compris entre 0,01 et 0,8, notamment entre 0,1 et 0,5. En d’autres termes, pour 100 grammes de fibres de cellulose, le film comprend avantageusement entre 0,01 et 25 grammes d’agent hydrophobe.
Le film hydrophobe présente un pourcentage massique d’agent dispersant avantageusement compris entre 0,1 et 50, plus avantageusement entre 0,1 et 25, par rapport à la masse d’agent hydrophobe du film hydrophobe. En d’autres termes, pour 100 grammes d’agent hydrophobe, le film comprend avantageusement entre 0,1 et 50 grammes d’agent hydrophobe.
L’homme du métier saura ajuster la quantité d’agent hydrophobe nécessaire pour obtenir le degré d’hydrophobicité désiré.
Le film hydrophobe présente un grammage avantageusement compris entre 1 et 10 g/m2, plus avantageusement entre 1 et 5 g/m2.
Selon un mode de réalisation particulier, le film hydrophobe peut également comprendre au moins un additif, par exemple des charges minérales (en particulier CaCO3, TiO2, kaolin…), des charges organiques, des pigments… Ce mode de réalisation particulier est mentionné dans la description des étapes a/ et c/.
En résumé, le film hydrophobe peut être formé par dépôt de la composition C4 de fibres de cellulose fonctionnalisées sur un substrat. Ce dépôt est avantageusement suivi d’une étape de séchage. L’étape dd/ est alors réalisée avant le dépôt des fibres de cellulose sur le substrat.
Le film hydrophobe peut également être formé par dépôt de la composition C3 sur un substrat. Dans ce cas, la composition C3 peut être déposée à la température T4 (par exemple par pulvérisation) lors du dépôt et/ou elle peut être déposée sur un substrat étant à la température T4. L’étape dd/ est alors réalisée avant et/ou après le dépôt des fibres de cellulose sur le substrat.
Le film hydrophobe peut également être formé par dépôt de la composition C3 sur un substrat. Ce dépôt est ensuite chauffé à la température T4. L’étape dd/ est alors réalisée après le dépôt des fibres de cellulose sur le substrat.
Le film hydrophobe peut également être formé, puis associé à un substrat, par exemple une feuille de papier ou de carton. C’est notamment le cas lorsque le film hydrophobe est formé sur une toile ou sur un support en verre, en silicone ou en en polyfluorure d’éthylène.
De manière générale, le séchage réalisé après le dépôt des fibres de cellulose (C3 ou C4) est avantageusement réalisé à une température comprise entre 100°C et 200°C, plus avantageusement entre 120°C et 170°C.
Utilisation du film hydrophobe
Le film hydrophobe selon l’invention peut être utilisé dans de nombreux domaines. Par exemple, il peut être utilisé pour former une couche barrière à l’eau aux huiles aux gaz dont l’oxygène, et les COV (composés organiques volatils).
L’invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des figures et exemples suivants donnés afin d’illustrer l’invention et non de manière limitative.
Description des figures
La figure 1 illustre la fonctionnalisation de fibres de cellulose en milieu organique et, selon l’invention, en milieu aqueux.
La figure 2 illustre l’angle de contact entre une goutte d’eau et le substrat sur lequel elle est déposée.
Exemples de réalisation de l’invention
Un film hydrophobe de 1 g/m2a été préparé et déposé sur un substrat selon les étapes suivantes :
aa / préparation d’une composition C1 comprenant 97 mL d’eau et 3 grammes de fibres de cellulose sous la forme de MFC,
bb / préparation d’une composition C2 comprenant 2,9 mL d’eau, 0,3 grammes d’AKD et 0,1 grammes d’amidon cationique,
cc / préparation d’une composition C3 en mélangeant les compositions C1 et C2 à 70°C,
dd/ fonctionnalisation des fibres de cellulose par réaction entre les fibres de celluloses et l’AKD, en présence de l’amidon cationique, à 70°C,
ee / formation, par pulvérisation, d’un film hydrophobe sur une feuille de papier sèche.
Le film ainsi obtenu présente un angle de contact avec l’eau de l’ordre de 80°. En outre, ce film permet de diminuer la valeur Cobb d’absorption d’eau de 38 g/m2à 10 g/m2confirmant les propriétés hydrophobes du film.

Claims (11)

  1. Procédé de préparation de fibres de cellulose fonctionnalisées, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    a/ préparation d’une composition C1 comprenant de l’eau et des fibres de cellulose,
    b/ préparation d’une composition C2 comprenant de l’eau, un agent hydrophobe et un agent dispersant,
    c/ préparation d’une composition C3 en mélangeant les compositions C1 et C2 à une température T3 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe,
    d/ fonctionnalisation des fibres de cellulose, par réaction entre les fibres de celluloses et l’agent hydrophobe, en présence de l’agent dispersant, à une température T4 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition C1 présente un pourcentage massique en fibres de cellulose compris entre 0,1 et 45, avantageusement entre 3 et 20.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la composition C2 présente un pourcentage massique en agent hydrophobe compris entre 1 et 50, avantageusement entre 10 et 15.
  4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’agent hydrophobe est choisi dans le groupe comprenant l’AKD, les agents de collage hydrophobes à base d’acide gras, les agents de collage hydrophobes à base de silanes, les alcényles succiniques anhydrides, les halogénures d’acyle, les isocyanates gras, les acides carboxyliques gras, les thiocyanates gras et les anhydrides gras.
  5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la composition C2 présente un pourcentage massique en agent dispersant compris entre 0,01 et 3, avantageusement entre 0,1 et 1.
  6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’agent dispersant est choisi dans le groupe comprenant l’amidon cationique, les polymères cationiques dérivés d’acrylamide, les polymères cationiques d’halogénure de diallyldiméthylammonium, et les polymères cationiques de polyéthylènimine.
  7. 7 .Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la température T4 est comprise entre 100°C et 200°C, avantageusement entre 120°C et 170°C.
  8. 8 .Procédé de formation d’un film hydrophobe sur un substrat, selon les étapes suivantes :
    a a / préparation d’une composition C1 comprenant de l’eau et des fibres de cellulose,
    b b / préparation d’une composition C2 comprenant de l’eau, un agent hydrophobe et un agent dispersant,
    c c / préparation d’une composition C3 en mélangeant les compositions C1 et C2 à une température T3 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe,
    d d / fonctionnalisation des fibres de cellulose, par réaction entre les fibres de celluloses et l’agent hydrophobe, en présence de l’agent dispersant, à une température T4 supérieure ou égale au point de fusion de l’agent hydrophobe,
    e e / formation, sur un substrat, d’un film hydrophobe à base des fibres de cellulose fonctionnalisées.
  9. 9 .Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat est choisi parmi une feuille de papier, une feuille de carton, les films plastiques, les films à base de protéines et les panneaux de particules de bois.
  10. 10 .Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le film hydrophobe présente un grammage compris entre 1 et 10 g/m2, avantageusement entre 1 et 5 g/m2.
  11. 11 .Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les fibres de cellulose sont sous la forme de NFC et/ou de MFC.
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