CA2034507A1 - Charge vegetale poreuse, micronisee, peu dense, de granulometrie controlee et de faibles surfaces specifiques physique et hydraulique, procede de preparation et utilisation - Google Patents

Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION

Une charge végétale poreuse et micronisée est caractérisée en ce que, à une teneur en humidité rési-duelle inférieure à 20% et de préférence inférieure à
15%, elle présente (1a) une granulométrie d95 inférieure à 200 micromètres (c'est-à-dire que au moins 95%
en poids des particules de ladite charge végétale passent à travers un tamis à
mailles carrées d'ouverture 200 x 200 micromètres), (1b) une surface spécifique physique inférieure à 2 m2/g (1c) une surface spécifique hydraulique infé-rieure à 2 m2/g, et (1d) une densité inférieure à 500 kg/m3 et de préférence inférieure ou égale à 300 kg/m3;
la charge est obtenue par broyage-micronisation à une température inférieure à 150°C et de préférence à une température inférieure ou égale à 100°C.

Description

' ~90/1~900 PCTJFR90/00419 203~S0 C~aR OE VEC~TAL8 PC~8nS%~ MICRCNISEE, P~n D~3E, D~ G8A~TLiEI~I~
CONIROLeE ~T D~ FAIBLES SDRFACES S~Ll~lQUES P~YSXQnE ET ~YDRACLIQnE
PROC8D~ D~ PEEPARAII~N ET ~IIIISAIICN

DCMAINE D~ L'INVE~TION
La présente invention concerne, en tant que produi~
industriel nouveau, une charge végétale poreuse, micronisée, peu dense, de gran~lométrie contrôlée et de faibles surfaces ~pécifiques physique et hydraulique.
R11e concerne ~galement le procédé de préparation de ladite charge végétale, ainsi que son utilisation dans le domaine des pâtes, papiers, cartons, et non-tisséC d'une part, et dans le domaine des plastiques, des composites, peinture, enduits et matériaux de construction, d'autre part.
~I~
L'industrie papetière et celle des non-tissés utilisent une grande variété de matières premières organiques, minérales et synthétiques, l'utilisation de ces matières premières répond à
différents objectifs technico-économiques en fonction des usages.
Il est par exemple bien connu que le9 articles pour usages sanitaires et dome9tique9 : le9 serviettes hygiéniques, le9 essuie-tous ménager9, les mouchoir9, serviettes et nappes, les essuie-mains et articles d'essuyage indu9triel, le9 produit9 fluffs pour couches de bébés, pour garnitures périodique9, les articles hygi~niques de protection, les alases absorbantes, font appel ~ des supports de base cellulosiques, crépés ou non, éventuellement gauifrés, lissés, calandrés et de composition adaptée pour l'obtention des propriétés exigées par le march~ et qui 90nt : la capacité d'ab90rption d'eau dépendant de la structure fibreu9e du mat~riau, de 90n bouffant, de sa porosité, son aptitude au crépage, sa douceur, 90n élasticité, sa flexibilité, se9 r~sistances mecaniques, ses propriét~s d'aspect.

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-~ 0 90/15900 ;~ PCI/FR90/00419 Pour pouvoir répondre à ses objectifs techniques et économiques, l'industrie papetière fait appel à différentes mati~res fibreuses cellulosiques ou synthétiques, d'une part, à divers adJuvants chimiques organiques, ~inéraux ou de synthèse, d'autre part.
Il est bien connu que la composition fibreuse d'un papier a un rôle fondamental sur son bcuffant, et sur ses propriét~s porométriques et d'absorption.
Dans les papiers à usages d3mestiques ou sanitaires, les ouates de cellulose, les articles dénommés "tissues", l'emploi de pâtes m~caniques ou chimico-mécaniques est courant. Ce sont par exemple les pâtes mécaniques de meule ou de raffineur, écrues ou blanchies, de résineux ou de feuillus, les pates thermomécaniques (TMP) et les pates chimico-m~caniques écrues ou blanchies de résineux et de feuillus (CMP ou B.CMP). Les pates qui connaissent l'évolution la plus spectaculaire sont les pates thermomécaniques écrues ou blanchies de résineux ou de feuillus (CI~P ou B.CTMP) qui sont intermédiaires entre les pates mécaniques et chimiques. Ces pates CTMP ou B.CTMP sont fabriquée9 à partir de copeaux de bois qui subissent aprè9 lavage un prétraitement chimique au sulfite de sodium, un étuvage entre 120C et 170C, un raffinage sous pression et selon les besoins, un blanchiment au peroxyde d'hydrogène et à
l'oxygène par exemple en un stade ou deux stades.
le raffinage est une étape importante du procédé car la qu ité finale de la pâte dépend de son niveau d'engraissement ou de raffina8e également appelé indice d'égouttage. Une pate CTMP de 15 à
25SR est particulièrement destinée à la fabrication de papiers absorbants ou de p~te fluff. Une pate moyennement raffinée de 30-40SR pourra être utili9ée pour la fabrication de cartons mNlti~ets et une pâte encore plus raffin~e de 40-50SR 9 OE a plutat utilisée pour la fabrication des papiers fins ou d'impression-écriture.
Ces pâtes mecaniques, chimico-mécaniques ou thermomecani-ques sont couramment employées en mélange avec des pates chimiques de resineux ou de feuillus kraft ou bisulfite et il est aussi usuel d'incorporer dans la composition fibreuse un certain pourcentage de .

2 a)3~ 0~
fibres recyclées dites pâtes de vieux papiers. Le principal inconvénient du procédé CIMP [comme d'ailleurs d'autres procédés proches : OPCO (procédé exDloité au Canada), ICMP (traitement thermiaue en premier), PAX (procédé exploieé aux USA), SCMP
(traitement poussé au sulfite de sodium)] est sa consommation élevée d'énergie, qui peut varier, selon le niveau de raffinage requis, de 2400 à plus de 3000 kWh par tonne de pâte.
Les pâtes mécanique~ traditionnelles ont des caractéristiques variables de par leur teneur en fibres, bûchettes et fines et cette forte hétérogénéité de la composition a une influence sur l'homogénéité de la formation, sur la régularité des propriétés physiques et optiques et ces pâte9 ralentissent l'égouttage.
Les pâtes chL~iques au bisulfite, plus riches en hémicelluloses que le~ pâtes krafts, sont également employées pour la fabrication d'articles domestique~ et Yanitaires. Les pâtes fluffs sont plus résistante9 que les pâtes chimico-mér~niques mais avec des propriét~s hydrophiles bien moin~ int~ressantes. Les pâtes au bisulfite sont obtenue9 à partir d'un procéde complexe et coûteux.
Toutes ces pâtes papetières de cellulose ont des surfaces spécifiques superieures à 1 m2/g. A titre d'exemple, selon le degré
d'engraissement (entre 20SR et 50SR), les surfaces spécifiques d'une pâte de fibres de résineux blanchies varient entre 1,3 et 4 m2/g.
La capacité d'absorptlon d'un papier peut être également améliorée par l'incorporation d'ad~uvants chimiques comme les agents mouillants : le9 éthers polyglycolique de nonyl-phénol, d'octyl-phénol, d'alcools gras, les éther9 polyglycoliques mdxtes éthylène-propylène, d'acide9 gra9 et dérlvés~ le9 esters de sorbitan, de polyglycols, de glycérol, l'aclde alkyl-aryl-sulfonique, le laurylsulfate d'ammonium, le lauryléthersulfate d'ammonium, les esters phosphorique9, les a~ine9 gra99e9 étho~ylées, le9 dérivés d'ammonium quaternaires par exemple, mai9 ces additlf9, chers, sont générateurs de mausses et peuvent donc perturber le déroulement de ' :. . - - :

w ~ 90/1590~0 4 PCT/FR90/00419 26334~5~ ~
la fabrication du matériau.
L'usage de fibres synthétiques, de coût bien plus élevé que celui des fibres de ce11ulose, n'est réservé qu'~ certaines applications spéciales et leur emploi fait appel à de~ conditions de procédé particulières pour la régularité souhaitée de la formation de la feuille.
En 1986, sont apparus les agents super absorbants permettant notamment la réduction de la quantité de pâte fluff dans les couches pour b~bés, les garnitures périodiques, les articles d'hygiène, mais ces polymères tels que ceux fabriqués par Nippon Sho~ubai Kegaku, Sanyo ChPm~cal, Kao, Arakawa Chemical au Japon ou Alco Chemical aux USA, affectent sensiblement le coQt de revient du matériau final.
La fabrication de papiers et cartons et notamment celle des papiers à ussges domestiques et sanitaires ou pour certaines application9 industrielles com~e les papiers pour impr~gnation de résines, fait aus9i appel à divers additifs pour la m~dification des propriétés optique9. Ce sont, par exemple, le9 matières colorantes classiques de l'industrie papetière qui appartiennent à 3 groupes :
les colorants basiques à caractère cationique possédant une affinité
particul~èrement élevée pcur le9 matière9 fibreu9es écrues et les pâtes mécsnique9, les colorant9 acides anioniques, les colorants directs ou substantlfs avec charge ~nionique ou cationique.
Il est aussi usuel d'utili9er des charges opacifiantes comme l'oxyde de titane. L'emploi de ces adJuvants, qui jcuent sur les propriété9 d'a9pect du matériau, P~tgent de9 adaptations de procéd~
pour fixer correctement ces matiares sur les fibres (agents de rétention anionique9 ou cationique-q, régla8e du pH etc...) et ceci, afin de réduire les pertes et la pollutlon.
Les fabricant-~ de papiers et cartons incorporent ~galement dans la suspension fibreuse, différents adJuvants classiques de masse pour le renforcement de~ propriét~s à l'etat sec et humide ccmme par exemple, les liant9 organiques naturels ou synthétiques anioniques ou cationiques, notamment les produit9 amy~acés, les alcools polyvinyliques, le~ latex, les protéines végétales, les ~r~ 90/15900 5 P~/FR90/00419 ~ 0 3'~ 5~
esters cellulosiques, les résines urée-formol et mélamine-formol, le glyoxal, les polyalkylèneamines notamment cationiques et réticulées, les produits de condensation de mélamine formald&yde et d'acide amino-capro~que, les polyacrylamides... Ces adJuvants de masse peuvent être également utilisés pour l'obtention de caractéristiques particulières concernant 1'aspect : nuançage, azurage, coloration, effet de surface spécial, ou deq additifs favorables à la stabilité
dimensionne11e, l'inertie, les agents fongicides, bactéricides ou ignifuges. La fabrication de certainq papiers spéciaux fait au~si 1o appel à des réactifs chimiqueq pour l'identification ou 1'infalsification des papiers. Tous ces produits sont en règle générale incorporés directement dans la masqe avec la nécessité de bien les retenir dans la texture fibreuse pour réduire les pertes matières au cours de l'opération d'égouttage et de la formation de la feuille mais aussi pour réduire la po11ution : on utilise également des charges minérales et organiques qui, en règle générale, améliorent le séchage de la feuille, donc la producti~ité, mais au détriment de la main et de la rigidité.
Les charges minérales classiques co~me par exemple le kaolin, le carbonate de calcium, le talc qui sont de densité élevée et supérieure à celle de la cellulose, ne jouent pas sur le pouvoir sbsorbant du mat~riau dans lequel elles sont introduites. Leur bonne fixation sur la texture fibreuse exige aussi des additifs de rétention ou sp~ciaux. On sait aussi que les fabricants de pspier et carton et notamment ceux qui 90nt intégrés à leur matlère première mais aus9i ceux qui utilisent des fibres recyclées ou des vieux papiers rencontrent souvent des difficultés de production liées ~ la présence, dans la masse, de mstieres organiques ou minérales en suspension ou de polluants qui encrassent les habillsges et les presses humides et qui affectent la productivité. Les fabricant9 de papier et carton recherchent aussi pour certaines applications une augmentation de la porosité du papier mais ce résultat est souvent difflcile à atteindre ou est obtenu en soulevant d'autres problbmes tels que : peluchsge et dim~nution des résistances mécsniques.

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~ 90/1~900 6 PCT/F~90/00419 2 0;~
La fabrication de~ composites, des enduits et des matériaux de construction fait aussi appel à une grande variété de matières organiques, minérales, végétales naturelles ou synthétiques pour 1'obtention de caractéristiques spécifiques mais ces s tériaux ne sont pa9 réalisés à partir de charges végétales particulières pour être favorable9 ~ la ~ixation de polymères, de résines et/ou qui peuvent conférer des propriétés techniques et ~conomiques intére~sante~ au matériau final comme les propriétés d'isolation phonique, les propriété9 th~miques et électriques.
lo On connait de la deman~e internationale déposée le 14 décembre 1988 sous le No PCT/FR 88/00610 (sous le bénéfice d'une priorité francaise No 87 17 400 du 14 décembre 1987), opposable uniquement au titre de la nouveauté et non de l'activité inventive, un procédé de préparation par voie papeti2re d'un matériau fibreux ou en feuille, ledit procédé, qui comDrend l'introduction d'une charge végétale pulvérulente dan9 une dispersion aqu~.qe contenant des fibres, étant carsct~risé en ce que ladite charge végétale est micronisée, a une den9ité inférieure ~ 500 kg/m3 et a une granulométrie telle que (i) au moins 95 Z en poids des particules de ladite charge végétale ont des dimensions inférieures à 150 micromètre9, et (ii) au plus 80 ~ en poid9 des particules de ladite charge végétale ont de9 dimensions supérieures à 10 micr d tres.
De fason avantageuse la charge végétale micrcnisée selon ladite demande internationale a une den9ité inférieure à 300 kg/m3 et est obtenue par une opération de broy~ge-micronisatlon ~ partir de déchets végétaux ayant une granulométrie moyenne inférieure a 5 mm et une humidité ré9iduelle inférieure à 20 % .
On sait que l'on a d;éjà signalé dans le passé la possibilité
d'utiliser de la poudre ou farine de boi9 en tant que charge introduite dan9 la ma99e ou d~posée e~ 9urface par couchage lors de la fabrication de papier9 et cartons.
On sait notamment que le résumé No 8739 de la revue ABSrRACT
~UILETIN OF THE INSTITUTE OF PAPER CHEMISIRY, 48, tNo 8), page 938, (février 1978), le brevet US-A-3 184 373 et le brevet 20;3f~
al1emand DE-C-415 675 prévoient 1'incorporation de poudre de bois dans la masse fibreuse.
Le ré~umé No 8739 précité préconise, pour la fabrication de panneaux électriquement isolants, l'utilisation d'un mélange de 70-95 ; % en poids de pâte cellulosique (fibre~ kraft~ et de 30-5 %
en poids de farine de bois, ceQ panneaux étant signalés comme étant plu9 absorbants vis-à-vis des huiles et plus résistants aux décharges superficielles. Ce document ne décrit ni ne suggère l'utilisation d'une charge végétale ayant la granulométrie et densité spécifiques de la présente invention.
Le brevet US-A-3 184 373 concerne l'amélioration de la rétention de charges dans les papiers et cartons au moyen d'un agent de rétention tel que la polyéthylèneimine, les résines mélamine-formaldéhyde et les résines urée-formaldelhyde, lesdites "charges"
étant définies (voir colonne 2, lignes 3-34) comme étant des substances solides ou liquides et comprenant notamment les charges minérales papeti~res proprement dites, les poudres métalliques, les poudre de résines thermodurcissables, les résines thermoplastiques, les liants, les floculants et la poudre de bois (voir col = e 2, ligne 27). La granulométrie desdites "charges" est signalée comme étant comprise entre 60 mesh et 2 000 mesh (voir colonne 1, lignes 70-71). Toutefois, le document UY-A-3 184 373 ne donne aucun exemple illustrant l'utilisation de ladite pcudre de bois introduite dans la masse; de plus il ne décrit ni ne suggère la granulométrie et la densité spécifiques de la charge végétale selon l'invention.
Le document DE-C-415 675 propose un procédé d'encollage selon lequel on incorpore à une suspension aqueuse de fi~res (i) une dispersion collotdale d'une sub~tance submicronique (c'est-~-dire d'une granulométrie in~erieure ~ 1 micromètre) contenant de la cellulose et provenant du broyage de bol9 ou de paille, puis (ii) un floculant. Ladite substance submicronique, qui présente donc une granulométrie nettement inférieure à celle de la charge végétale selon l'invention, remplit un rBle totalement différent de celui de ladite charge vé~étale ; en effet ladite substance submicronique est présentée dans DE-C-41; 67; comme diminuant la porosité du papier résultant en obturant et/ou remplissant les pores de la nappe fibreuse, alors que selon l'invention on recherche l'augmentation de la porosité.
On conna~t par ailleurs des techniques de revêtement (sur support non fibreux) ou de 9urfac~age (sur support fibreux en feuille tel que les papier9 et cartons), notamment du brevet belge BE-A-425 432, de la demande internationale PCT publiée WO 86tO5195 et du brevet britannique GB-A-l 464 381, selon lesquelles on enduit un support avec une composition contenant de la poudre de bois. Il se trouve que ces techniques ne décrit~ent ni ne suggèrent 1'incorporation dan9 la mas9e fibreuse de la charge végétale de granNlométrie et densité spécifique suivant l'invention.
On conna~t en outre, notamment du résumé No 1523 de la revue ABSIRACT BUIIEIIN OF IHE INSTIIUTE OF PAPER CHEMISTRY, 58 (No 2), page 184 (août 1987), du résumé No 7191, ibidem 55 (No 6), page 754, tdécembre 1984), et de la demande de brevet publiée FR-A-2 612 828 (qui a été rendue publique le 30.09.1988) des produits susceptibles d'être incorporés dans les papiers et cartons, contenant ' de la cellulo9e et obtenus par traitement physico-chimiqueq de copeaux de boi9 ou de fibres cellulosiques. Lesdits produits contenant de la cellulo9e ont une composition différente de celle de la source végétale ou fibreu9e dont ils dérivent. En effet les traitement~ phy9ique9 et chimiques auxquels a été souDi~e ladite source ne conservent pas l'intégrit~ des composants de ladite source.
Plus précisément, le résumé No 1523 précité décrit l'obtention de cellulose 90us forme de particules micronisée~ (ayant une granulométrie compri9e entre 5 et 75 micromètres et un degré de cristall~n~ té supérieur à 65 %) par un traitement hydrolytique de p~te9 cellulo9iques. La cellulose ain9i obtenue est tifférente de la compo9ition de la charge végétale selon l'invention eu ~gart à la nature des composants de cette dernière.
Le résumé No 7191 précité décrit l'utilisation de W ~ 90/15900 9 PCT/FR90/00419 Z039LS~
cellulose microfibrillée pour la réalisation d'enduits de revêtement.
Là encore les microfibrilles de cellulose sont différenees par leur structure et leur composition de la charge végétale selon l'invention.
Le docu~ent FR-A-2 612 828 est déceptif en ce sens que sa revendication 1, te11e que publiée, fait état de l'utilisation de particules de boi5 dans la préparation de feuitles fibreuses, alors qu'il s'agit en fait de l'utilisation d'un extrait, 90U9 forme pulvérulente, obtenu par traitement de poudre de bois, ledit traitement comprenant (voir description de ce document de la page 1, ligne 28, â la page 2, ligne 12) notamment (i) l'imprégnation de la poudre de bois avec un agent chLmique liquide approprié, (ii) l'autoly~e éclair (cu l'antohydroly9e éclair) de la poudre de bois ainsi tmprégnée gous une pression supérieure ou égale à 30 bars à une température supérieure ou égale à 230C pendant au moins 90 secondes, puis une détente rapide (brutale), (iii) le lavage du produit résultant avec l'eau ou un mélange eau-dioxanne afin d'éliminer les h~mtcelluloses et la majeure partie de la lignine, des acides gras et des acides résimques, pUi9 (iV) le 9échage du produit pulvérulent ainsi extrait contenant de9 matière9 in901ubles dans l'eau et dépcurvu de matière.~ hydrosolubles.
La pré9ente invention se différencie de l'enseignement desdits résumés No 1523 et No n 91 et ~-~tt document FR-A-2 612 828 par le fait que la charge végétale, dont on préconise l'utilisation dans la ma9se, a con9erv~ substantiellement la totalit~ des co~posant9 de la 90urce végétale; dan9 la charge vég~tale selon l'inventlon 9eule9 la teneur en eau et la teneur en substances volatiles (telle que les e99ences de ba9 point d'ébullition) ont pu être affectée9 par rapport à la sOurce végétale de départ. Ainsi 9i la source végétale e9t le bcig on va retrouver dan9 la charge végét~le pratiquement tou9 le9 compo9antg du boi9 tel9 que décrlts dans l'ouvrage de FENGEL et al., WCOD C~EMISTRY ULIRASTgUCIURE
REACTIONS, page9 26-33, ~diteur D. GRUYTER (1984), incorporé ici à
titre de référence.

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"-~ 90/15900 PCT/FR90/00419 1~
203~ )7 OBJ~r DE L'INVENIIUN
La présente invention préconise une no w elle solution technique qui fait appel ~ une charge végétale micronisée de caractéristiques particulières pour une utilisation dans la fabrication des pâtes, papiers, cartons, non-tissés, plastiques, composites, peintures, enduits et mat~riaux de construction.
Cette charge végétale est obtenue pour de~ rais~ns économiques à partir de déchets végétaux qui peu~ent être principalement des déchets de bois.
La nouvelle charge végétale poreuse micronisée que l'on préconise suivant l'invention est caractérisée en ce que, (1) à une teneur en humidité ré9iduelle inférieure ~ 20 %
et de préférence inf~rieure ~ 15 ~, elle présente (la) une granulométrie dg5 inférieure ~ 200 micro-15 mètres (c'est-à-dire que au moins 95 2 en poids des particules de ladite charge végéta-le passent à travers un tamis à mailles car-rées d'ouverture 2C0 x 2Q0 micromètres), (lb) une surfsce spécifique physique inférieure à 2 m2/g, (lc) une surface spécifi~ue hydraulique inférieure à 2 m2/g, et (ld) une densité inférieure à 500 kg/m3 et de pré-férence inférieure ou égale ~ 300 kg/m3; et, (2) elle a été obtenue par broyage-mdcronisation à une temperature inférieure 8 150C et de préfé-rence 8 une temperature inférleure ou égale à 100C.
Cette nouvelle charge suivant l'inventlon est préparée selon un procédé qui e9t caractérisé en ce que l'on soumet une scurce végétale ~ microni9er, à une opération de brogage-nicronisation à une temp~rature inférieure à 150C, de préférence à une température inf~rleure ou égale à lQ0C, et mieux à une température inférieure ou égale à 70C.

' :. :' .' ' ' ' "'" '"'' ' ~ ~ 90/l5900 11 PCTtFR90/00419 2~
De façon avantageuse, pour la micronisation finale,on pourra partir d'une source végétale ayant subi un traitement préalable pour une granulométrie moyenne inférieure ou égale à ~ mm évaluée à une humidité réeidue?le inférieure à 20 %.
DESCRIFIION DET~ILLEC D~ L'IMVENTI0~
Un2 de~ caract~ristiques fondamentales de l'invention réside dans le fait que la charge végétale micronisée a, à une ten~ur en humidité résiduelle inférieure à 20 7 et de préférence inférieure à
15 ~ en poids par rapport au poids total de ladite charge végétale, une granulométrie d95 inférieure à 200 micromètres, et de préférence une granulométrie d9s inférieure ou égale à 150 micromètres [c'est-à-dire que dans ce dernier cas au moins 95 % des particules (pourcentage exprimé en poid9) traversent un tamis ~ mail~es carrées en acier inoxydable d'ouverture 150 x 150 micro-mètres, selon la norme française NF X 11501].
En pratique au moins 80~ en poids des particules ont une granulom~trie moyenne supérieure à 10 micromètreq.
Suivant une sutre caractéristique, la charge végétale selon l'invention a, à une teneur en humidité ré9iduelle inférieure à 20 et de préférence inférieure à 15 % en poids par rapport au poidq total de ladite charge végétale, une 9urface 9pécifique phy9ique et une surface 9pécifique hydraulique inférieures à 2 m2/g et de préiérence inférieures ~ 1 m2/g.
La surface 9pécifique physique peut être déterminée au moyen z~ d'un poro9imètre ~ mercure tel que l'appareil "Micrometric 9200" qui peut atteindre une pre99ion m~xlm~le de 60 000 p9i (soit environ 4,137 x 108 Pa). Cette technique permet essentiellement la détermination de9 dimensions et des quantlté9 des espaces ~ides et des pores (ouvOEt9) du matérlau poreux ainsi que sa surface spécifique et sa densité. La pénétration du mercure s'effectue en immergeant le matériau dan9 le mercure et en augmentant l'impression isostatique.
La relatlon entre le diamètre D des pores et la presslon appliquée P e9t donnée par l'équation :

W O 90/15900 1~ PCT/FR90/00419 (1) D = -4TP 1 cosA où 2~33'~07 T = tension suwerficielle du mercure, A = angle de contact du mercure avec le matériau.
Cette surface spécifique phYsique peut également ~tre mesurée par la méthode BET (désignée par les initiales des auteurs Brunauer, Emett, Teller) par adcorption de krypton dans l'azote liquide.
ha surface 9pécifique hydraulique est déterminée par la m~thode Pulmac à partir de~ équati ~ :
(2) Rp = A2Dp/q(w)v

(3) c = W/AL

(4) (c/Rp)l/3 = (1/kSh2)1/3(1-vc) où
Rp = résistance ~pécifique d'une éprouvette constituée par une matière à tester, à se faire traverser par un fluide (eau), exprimée en cm/g, A - surface de l'éprouvette exprimée en cm2, Dp - variation de pression exprimée en dynes/cm2 [une dyne correspond à 10-5 N], q - d~bit exprimé en cm2/s, W ~ poids de l'éprouvette exprimé en g, v ~ viscosité exprimée en poises (g/cm/s) [une poise correspon~ à 0,1 Pa.s], L - épaiss~ de l'éprouvette exprimée en cm, k - constante, Sh - surface spécifique hydraulique de la matière ~ tester e~primée en c~ /g, v - volume spéciflque de la matlère à tester exprimé en cm3/g, et c ~ densité de l'éprcuvette à tester exprimée en g/cm3, La surface 9p~cifique h9dr~lique est, co~pte tenu des ~quations 2-4, donnée par la relation :

(5) ~ - [(l-vW/AL)3A2Dp/qwvc~]l/2 .:

.
,. .. : -.. , . . . - . - . . . .

~4~ 90/159OV PCT/FR90/00419 ~3 21~345~)7 Une surf~ce s~écifiqle p~vsi~le ou hv~raulique inférieure `~
2 m~/g e~ miaux inFarieuro à 1 m~/g, a,ui est nota~ment inFérieure à
celle mes1lrée sur les fi~res de cellulose constitue une caractéristiq-le imqortante sur lo ?lan de l'égouttage. On a en effe~
constaté ~7ue plus los suffaces spécifiques ohysique et ~vdrauLiaue ~ont faibles, c'est-~-dire inférieures à 1 m2/g, plus l'égouttage est amélio é.
Selon une autro caractéristique de l'invention, la densito de la charge végétale micronisée, ~es ~.e au moyen d'un porosimètre à
mercure, à une toneur en humidit~ ré~iduello inférieure à 20 ,~ et de pr~éférence inférleure à 15 ~ en poids par rapport au poids total de ladite charge v~g~tale, est infcrieure à~ 500 kg/m3 et de préfére~ce inférieure à 300 kg/m3.
On a con9taté de façon qurprenantD que la char~e vogéta~e micronisée selon l'invention oossode un fort pouvoir adsor~ant ou a~s~r~nt.
Com~te tenu de cette ?ropriété, on préconise selon l'invention d'lltiliser la orésente charge végétale micronisée en tant qne support, v~hicule ou fixatour de divers adJuv~nts clas3ioues o~
qpéciaux de ~.99e de l'indu~tr e papetière afin d'améliore-l'homogénéisatiOn, la r~partition et la rétention Aan9 la textur~
fib eu~e Aesdits ad~uvants. ~es adJuvants peuvent être introduits dir~ct ment dan9 la p~tD fibr2use renfe mant la charoe végé;talo microni9ée ou de préférence ~ans ladite charge végétale micronisée a~ant l'inco~poration de celle-ci dans la susDension aqueuse de fibres. Le fort pouvoir adsorhant ou ~bsorqant ~e la charge végétale micronisée 9elnn l'invencion ese av~ntageusement exploité p~ur le renforce~ent des propriétés méca~iques ~ l'état sec et ~ l'étae humide par la fixation sur ladite char~e végétale microni9ée de p~qlymères, lisnt9, résines organiquos naturels ou synthétiques. Ce fort pouvoir ad90rb~nt oll ah90rb~nt peut aussi être utilisé pour la modification de l'asDect du matériau et de se9 propriétés optiques en fixant sur ladite charge végétale micronisée ~e9 colorants, de~
agents de nuançage, des sgent9 d'azurage, des agents fluorescents ou encore de~ réactif9 chimiq-leq s~écifiques.

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W O 90/I~900 I4 PCT/FR90/00419 2~3'~5~) f Le f~rt pouvoir aasor~ant ou ~b~orhant peut êtro a~antageusoment utilisé dans lo do~aine ~e l'identification ou ~e l'infalsification des ?apiors et not~ent des ~apiers dits de séc-rité. La char~e vé~étale micronisee peu également fixer certains additifs particuliers tels que les movens ~actéricides, les movens 5 fongicides et les enzymes afin de conrérer au matériau .ini les caractéristiauos ~pécialas rec~erchées telles que l'imputrescibilité;
la fixation d'enzyme~, de protéines, d'anticorps 01I d'antigènes est également ~tile dans le domaine des dosage.~ microbiologiques mettant en oeuvre notamment des réactions ~u type antigène/anticorps.
IO Le fort pouvoir adsorbant ou absorbant de la charge végétale micronisée selon l'invention est éoalement utile pour la fixation des huiles et matiares gr~sses et not~ment permettre ainsi la fabrication de matériaux ~our l'e~b3llage l'essuyage ou encore la l1-tte conere la pollution.
Le fort pouvoir adsorbant ou absorbant de la char~e v~gétale micronisée selon l'invention permet également de fixer les matières organiq-1es et/ou minérales en susDension dans la pâte telles que la poix, les substances poisseuses et l_s autres pollu~nts indésirables susceptible~ de perterber la productivité par encrassement des habillages, des presses humides, ~'une part, et susceptibles de pert--rbe~ sur ~achines à papier et/ou carton la production en raison du poudrage et du peluchage des nappes fibreuses.
On a également découvert de facon surprenante que la charge végétale micronis~e ~e1on l'invention peut 8tre soumise ~ un trattement chimiqIe~ notamment ~ une opération de blanchLment suivant une technique papetière classique,sans donner lieu ~ une quelconque réagglomératlon.
Ainsi, la charge vé~étale micronisée selon l'invention ~eut être ~oumise ~ un traitement chinLtque ou associée à une matière or$aniq-~e ou minérale, naturelle ou synthétique pour conférer ladite charge végétale micronisée des caractéristiques d'aspect qu'ellP n'a pas ~ l'état natnrel et pour modifier les proprlétés optinues de ladite charge végétale micronisée ou de tout matériau renfermant ladite charge végétale micronisée. Ces caractéristiques O 90/15900 5 PC~FR90/00419 z~3~50~7 d'aspect portent notamment sur la hlancheur, l'opacité, la couleur ot la réO~ularité de surface. Par traitement chimique, on ontend not~m~ent ici le blanc~iment, la c~ioration ou encore tout mélan~e avec une matièro minérale ou or~anique, naturelle ou svnthétique, telle que par exemple l'oxvde ~e titane utilisé co~me mo~en au~mentant l'opacité.
La c'narge vég~tale micronisée selon l'invention am~liore le bouffant des matériaux fibreux la renfermant notamment les papiers et cartons et est favorable à la rigidité desdits papiers et cartons.
l)ans les aoplications pâtes fluffs pour produits à usages dome.stiq~e.~ et sanitaires, la charee végétale ~.~icronisée selon 1'invention permet, apres incorooration ~ la suspension aqueu.se de fibr~s, une di~inution du poudrage et du peluchage significative par comparaison avec les autres .5~1utions classiques mettant en oeuvre de.s pâtes fluffs mécaniqneC, chimacomécaniques et chimicothermo-~5 mécani~ue~s.
Pour l'obtention de la charge v~gétale micronisée selonl'invention, tontes les sources v~g6tales convie~ment, en particulier le.q ess~ncos de bois de résineux t~ls que sapin, pin, épicéa, les bois de feuillus tels que bouleau, hêtre, charme, châtaigner, et autr~s. Pour des raisons e.ss~ntiell~ment économiques, la source végétale proviendra de déchets végétaux et notamment de déchets de bois. Les déchets de bois oeuvent par exemple provenir de l'exp~oitation fore9tière (écorce~, souches, r~anents, cimes, petites branches qui rePr~9entent globalement 65 ~ en poids de l'arbre sur pied), de l'in~ustrie de première ou seconde transformation du bois, de l'industrie du sciage, du ra~otage, du placage tcroûtes, délignures, sciures, copeaux de rabotage, chutes d'usinage, de tronçonnage, de tranchage, de déroula~e et de massicotage en parqu_terie, menuiserie industrielle, éb~nisterie, fa'-ricatlon de panneaux de particule9 et de panneaux fibreux). Les déc~ets de boi9 ntilisables co~me source végétale peuvent également provenir de.q indu9trte~ de l'util~sation ou transformation de prod~its en boi9 en particulier d'emballages légers en bois (cageots, cagettes, caiss_ttes, plateaux), et d'emballages lourds en bois ;2~0;3~SO~
(cais.ses, palettes, bois de d_~ollition ot de chantier et analogues).
Les déchets de hois peuvent égaloment venir des installations de production de pâtes chimiques, ces installations produisent des sciuros, de petits copeaux ou alllDmettes, qui en règle générale doivent etre éliminés pour ne pas affecter les rend ments des cuis~ons et la qualité de ladite p~te. La source végétale peut également provenir de déchets vé~ataux provenant de la récolte de céréales tels que notamment les raffle.q de maIs.
Lors de la mise en oeuvre ~u procédé de préparation de l'invention pour la préparation de la charge végétale micronisée, il est important.de procéder ~ l'opération de ~royage-micronisation à
une temnérature inCérieure à 150~. Au-dessus de l50C, l'opération de broyage-micronisation dénature profondément la co~position de la source végétale et de la charge végétale r~sultante, la dénatur2tion par traitement thermique au-dessus de 150C étant susceptible de condui.re à la réagglomération de ladite charge végétale micronisée.
~e plus, 1'opération de ~royage-micronisation à une temDérature ~e 1'ordre de 200-400C e.st .susceptible de provoquer 1'in.lammation de la ~ource et de la charge végétale~s.
De préférence, la tem~érature de broyage-micronisation sera inférieure ou égale ~ 100C, et mieux ladite tempér~ture sera inférieure ou égale ~ 70C.
Comme indiqué plus haut, en fonction des applications recherchées, la charge v~gétale micronis~e selon l'invention de col~leur naturelle écrue peut être soumise à un traitement de blanchiment cla99ique dans le domaine de la papeterie afin d'obtenir une char~e végétale ayant une blancheur souhaitée se situant par exe~ple entre 60 et 90 degré9 de blanc (la mesure du degré de ~lanc ~tant réalisée conform~ment à la détenmination du facteur de réflectance difu9e des papiers et cartons selon la norme française Q
03039; ledit degré de blanc étant exprim~ en pourcenta~e par rapport m témoin ayant pour valeur 100 2).
Selon un autro as~ect de l'invention, la c~arge végétale micronisée écrue peut être sounise ~ un traitement de coloration avec de.s colorants classiqueq de la pap`eterie, notamment au yen de : . : - . -:

~'~ 90/15~00 l7 PCT/FR90/00419 203~S0~
colorants ~asiaues cationi~ues possèdant l~e bonne affinité vis-à-vis des m~tieres végétales écrues.
Ces différ~nts traitements peuvent ~tre réalisés soit après la micronisation, soit encore lors de l'utilisation de ladite char~e ; végétale macronisée.
Par le terme "matériau" on -ntend ici tout produit papetier tel que pâte, papier, carton, en feuilles, rouleaux ou tout autre forme de complexes et particuli~re~ent tout produit pour usage domestique et sanitaire dit "plat" présenté en feuilles ou bobines, ou tout produit dit "fluff" c'est-à-dire tout produit com~lexe co~posé de divers ingrédients disposés autour ou dans un matelas a~sorbant composé partiellement ou en totalité de p~tes de bois défibrés "fluff", d'une part, et tout produit non papetier choisi parmi l'ensemble constitué par les comnosites, les peintures, les l; enduits, les revêt~ments et articles de construction, d'autre part.
Une des particularités im~rtantes de cette nouvelle char~e végétale micronisée, est son e~cellente aptitude à se disDerser ou s'emDâter dans l'eau ~ des concentrations très varia~les, et cette particularité sera notamment avantageusement exploitée selon l'invention pour la coloration ~e la cha-~e végétale avec de faibles quantités d'eau (l'empâtage charge végétale/colorant peut être réalisé à une concentration supérieure à 60 ~ et notamment ~ une concentration de 70-80 ,0). Cette particularité sera avanta-geusement exDloitée s~lon l'invention pour la fa~rication de pein-tures, enduits ou solutions (aqueuses ou non-aqueuses) pour impré-gnation ou couchage, d'une part, mais encore pour la fahrication de comDosites ou matérisux colorés de faible densit~, d'autre part.
Ainsi, la charge végétale micronisée selon 1'invention pourra être associée, en tant que charge papetière, à d'autres adjuvants cla9~ique9 de l'industrle du papier et du carton, tels que nota~ment les charges ~inérales, les agents de collage, les résines et polymères de renforcement ~es proprlétés mécaniques ~ l'état sec ou humide, les agents de rétention etc...
~ a charge végétale micronis~e selon 1'invention peut être associée ~ toutes les fibres papetières organiques ou synt~étiques, W O 90/15900 l8 PCT/FR90/0041g 2~4507 qle lecdites fi~res papeti`eres s~ient seules ou mélangées entre elles. Il est donc notamment possible d'introduire la charge végétale microni.sée selon l'invention dans t~.t mélange de fibres constitu~es de fibres cellulosi~ues dit_s de rocupération ou dans un mélange de fibre.s cellul~sique~ de récupéra~ion et de fibres ce.llulosiques nobles.
Comme indiqué Dlus haut, la charge végétale micronisée selon l'invention peut être introduite dans la pâte avant la fa~rication de feuilles fibr_uses, ou dans la suspen3ion aqueuse de fibre~ au niveau dSas circuits de tête de la mac~tine ~ papier lors de la fabrication desdites feuilles fi~r?.uses. De plus, ladite charge végétale nticronis~e peut être incorporée dans la pâte avant ou ar~r~s raffinage de ladite pate.
Tous les dispo3itifs connus pour la fabrication des feuilles fibreuses, telles que papiers, cartons et non-tissés, conviennent pour l'utilisation de la c'aarge végétale micronisée selon 1'invention, com~e par exemple les mac~tines ~ une table ou plusiQurs tables plates, les machines 7.t formation mono-jet Ot1 multi-jets, les machinQs ~ formation inc1in~e ou verticale.
re rapport oondéral char~e végétale pulvérulente/fibres selon l'invention se situera géneralement dans la gamme allant de 1/1~0 à 6/l. On utiliqera avantageusement pour la fahrication de papiQrs d'emballage un rapport r~ondéral charge vég~tale/fibres dans la gamme de l/lnO à 2/ln (et mieux de 1/1~0 à 1/10), oour celle de supports d'impression-écriture un ra~port pond~ral dans la gamme de 0,3/l0 à 5/ln (et mieux de 0,3/ln ~ 2110), pour celle des cartons un rapport pondéral dan9 la gamme de 0,5/10 à 5l10, pour celle de papiers pour im~ré~nation un rapport pondéral dans la gamme de 1,5/l0 ~ 5/10 (et mieux de 2/l0 à 3110) et pour celle des papiers spéciaux un rapport pondéral dans la gamme de 61100 à 6/1 (et mieux de 3/l0 à
~11 O) .
Les flbres utili9ables pour ces diverses applicatlons sont notamment les fibres organiques naturelles ou synthétiques comme les fibre~ cellulosiques, les fibres de polyamide, les fibres de - . ~

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W O 90/15900 19 PCT/FR90/004~9 ;~e3;3~5~
polyester, les fibres de poly31~vlène, les fibres de polyacrylate, le~ .ibres minérales comme les fibres do verre, les fibres de céramique, les fibres de ~ypse aciculaire, les ~ibres de carbone et la laine de roche, et en~in les ribres de régénération de la cellulose. Ces fibres peuvent ~tre lltilisées seules ou en mélango.
~es fibres le~ plus couramment em~oyées seront les fibros cellulosiquos provenant des pâtes chLmiques kraft ou bisulfite, des pâtes mécaniques, thermom_canique~ ou chimico-thermomécaniques. Ces pâtes produites à partir des essences de résineux ou de feuillus peuvent êtr~ écrues, mi-blanchies ou blanchies.
Il est 3ussi possible d'utiliser des pâtes cellulosiaues dites de récupération provenant de vieux papiers (tels que supports d'i~pression-écriture, journaux, caisses en carton, papiers d'emoallage, magazines et analogues), seules ou en associ3tion avec des fibres cellulosiques nobles, comme indiqué ~lus haut.
Selon l'invention, les char~es végétales de granulométrie contrôlée peuvent être associées à d'autres charges minérales organiques ou synthétiquec ou leurs mélanges, ces charges ou pigments usuels ou spéciaux de la oapeterie sont ceuY qtli ont déjà été cités ci-dessus.
En pratlque, selon l'invention, la charge végétale va remplacer une partie de l'ingrédient essentiel du matériau, à savoir les fibres dans le domaine papetier, d'une part, et va pouvoir remplacer la totalité ou une fraction seulement de la charge usuelle notamment minérale du matériau, d'autre part.
Ainsi, la charge végétale micronisée peut également intervenir utilement dans la composition des paplers dcmestiques et sanitaires en remplacement d'une partie ou de la totalité des pâtes mécaniques, thermomécaniques et Cl~.
Pour une bonne optimisation, quand on utilise un mélange fibreux constitu~ par une pa^te c~i~ique en a9sociation ou non avec des fibre~ de v12ux papiers et des charges minérales, on recsmmande d'utillser avantageusement 5 à 25 % en poids de charge végétale micronisée par rapport au poid9 des fibres. On a en effet constaté
que l'utilisation de 5 à 25 ~ en poids de charge végétale micronisée ~C);3~ 0 7 par rapport au poids des ri~res a une influence très favorable sur la qualité ~lobale ~u produit fini, notamment en ce qui concerne les propriétés d'absorp~ion et ceci ~ un coût de revient plus intéressant.
La charge vPgétale micronisée peut aussi remplacer notamment 5 ~ 25 ~ en poids de la pâte ~P et ~ ~ lors de la fabrication d'un papisr journal avec un erfet bénéfique sur le plan de la productivité
sans nuire aux propriétés essentiellement recherchées pour ce type de produit, ~ savoir : la main, la résistance ~ 1A d~chirure, la résistance ~ la tractinn, la rugosité de surface et la résistance de surface pour une bonne imprima~ilité. ~es propriétés de surface et d'a~sorption de la chlrge végétale micronisée permettent aussi une fixation préalable ~e l'agent li~nt, principalement les liants amylacés, sur la charge végétale pour l'optimisation globale des performances mécaniques du produit final.
La charge v~gétale micronisée selon l'invention, confère une amélioration du bouffant et de la ri~idité des papiers d'emballage avec un impact très favorable sur le coût de revient. Selon la destination : fa~rication de feuille~ fibreuses Icraft, écrues ou blanc~ies, fabrication d'emballages souples, de pochettes, enveloppes, "krafts liner" et "tests liner", l'on recommande d'utiliser 3 ~ 15 ~ en poids de charge végétale micronis~e selon l'invention, par rapport au poids des fibres.
La charge végétale est aussi intéresessante dans la fa~rication des papier~ i~Dression-écriture avec ou sans bois, les papiers pour magazine, le3 papiers L.W.C. Dans ce cas, ladite charge végétale permet notamment la régulation de la formation de la feuille fibreuse tout en favori9ant le bouffant et l'opacité.
La fabrication ~eq cartons multi-jets est également dans le domaine où la charge v~gétale selon 1'invention satisfait favorablement un grand nombre d'applications im~ortante~ notamment en ce qul concerne le9 plans techni~ue et économique. Dans ce cas d'utllisstion, l'on recommande d'utiliser 3 à 30 ~ en poids de ladite charge végétale micronisée, éventuellement associée ~ un liant smylacé, pour l'amélioratlon du bouffant et la rigidité.

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'~'~ 90/l5900 21 PCT/FR90/00419 203~
La charge v~erale macronisée se7on 1'invention offre l'avantage de se disperser ou de s'emDâter très facilement dans l'eau sans additif particulier, notamment jusau'à des concentrations pouvant atteindre 85 % d'extrait sec. Cette propriété est av ntageu-; sement utilisée dans le ~omaine de la coloration de ladite charge v~gétale, d'une part, et dans la fabrication de peintures et enduits comportant ladite charge végétale. Pour ce type d'application, la charge végétale écrue, blanchie ou colorée confère au matériau dans lequel elle est introduite ou sur lequel elle est appliquée, des propriétés particulières d'as~ect, de bouffant, d'opacité et peut, selon les besoins, contribuer ~ l'amélioration des propriétés d'isolation phonique, the~ique et électrique.
~ans le domaine de la fabrication des papiers pour panneaux stratifiés, l'on préconise l'utilisation de ,q à 30 ~ en poids de l; ladite charge végétale nicronisée selon l'invention, pour avoir un effet très favorable sur la qualité (meilleure absorption) et la diminution des coûts de p-oduction.
La charge végétale objet de l'invention peut également apporter un certain nombre d'avantages dans la fabrication des papiers de flltration : ~omog~néité des propriét~s porométriques, augmentation du pouvoir ~hsorbant, dim~nution du peluchage, po~drage, par une meilleure optimasation du raffinage et réduction du co~t de composition, car ces ~apiers sont produits ~ partir de pâtes spécisle~ chères et de mise en oeuvre délicate.
Il est aussi avantageux pour la fabrication de papiers et cartons avec pâtes intégr~es, d'incorporer dans les circuits de tête de machine, un faible pourcentage de charge végétale objet de 1'invention, pour mlnimiser les probl~mes d'encrassement des habillages et de peluchage aux presses hNmides. Pour cet usage, la quantlté introduite de char~es végétales que l'on préconise est notamment de 2 à 8 " par rapport au poids des fibres. A cette quantité et à un niveau de raffinage adapté, les char~es végétales peuvent aussi augmenter la poro9ité d~s papiers et ce résultat est apprécié pour la fahrication de certains krafts d'emballage, co~me notamment les kraft9 pour sacs de grsnde contenance.

W O 90/15900 2~ PCT/FR90/004l9 2034S0~
~n pratique, selan l'invention, la charge végétale micronisée va r-mplaco me partie de l'ingrédient essentiel du matéri~u, à savoir les 'ibres papetières, d'une part, mais aussi selon la destination, une partie des autres ingrédients de la s compo.sition de la feuille Libreuse tels que les charge~, les pigments minéraux et organiaues, les agents opacifiants et analogues, d'autre part.
Le procédé de préparation par voie papetière d'une feuille fibreuse que l'on préconisQ selon l'invention et aui comprend la mise en dis?ersion aqueuse de fibres et d'une charge végétale micronisée, est caractéris~ .en ce ~le ladite charge végétale poreuse et micronisée (1) présente, à une teneur en humidité résiduelle inférieure à 20 % et de préférence inférieure à 15 %, (la) une granuiométrie d95 inférieure ~ 200 micro-m~tres (c'est-~-dire que au moins 95 ~ en poids de.s particules de ladite charge végéta-le pas~sent ~ travers un t~;s à mailles car-rées d'ouverture 200 x 200 micromètres), (lb) une surface ~pécifique physique inférieu-re ~ 2 m2/g, (lc) une surface spécifique hydraulique inférieure à 2 m2/g, et (ld) une densit~ inférieure à 500 kg/m3 et de pré-férence inférieure ou égale à 300 kg/m3; et, (2) et a été obtenue par broyage-micronisation ~ une température inf~rieure à 150C et de préférence à une température inférieure ou égale ~ 100C.
Dans ce procédé de préparstion, la charge végétale a été
préalablement incorporée ~ la pa^te fibreuse ou est introduite dans la suspenslon aqueuse de fibre9 au cours des opérations de fabrication du matériau.
De plu9, ladite charge végétale est susceptible d'avoir été
blancnie, colorée ou d'avoir 9ubie un traitement chimique particulier pour l'obtention de propriétés spécifiques.

.
.

Dans le tableau A qui suit, on a consigné par commo~ité ~es unités et les normes concernant l'évaluation des caractéristiques des papi~rs et cartons.

5T~Fn.~n A
2~ ~ ~;
ICaractéristiques IUnités I Nor~es ~a) Grammage g/~ Q 03031 M~in c~ Ig Q 03016 Résistance à la rupture par traction Xm Q 03004 Ré~istance à l'écla-tement kPa Q 033053 et Q 03054 Indice d'éclatement kPa ~r/g Q 033053 et Q 03054 Indice de déchirure ~ /g Q 03011 Flexion dynamique (rig. Kodak) 10-3 mN Q 03025 Flexion statlque (rig. ~orentzen) mN Q 03048 Blancheur % Q 03039 Opaclté ~ Q 03040 Capaclté d'absorption g/g Q 03068 Ascension capillaire mm Q 033001 Drop test g Tappi UM 596 Degré engraiY~ement Schopper Riegler ~

Poroslté Bendtsen ml _ Notes (a) les normes françalses del~utent par la lettre Q;
35la nonme TAPPl est une norme internationale.

V~ 90/15900 24 PCT/FR90/00419 2~3~SVI~
D'autres avantageq et caractéristiques de l'invention seront mieux compris à la l~ctur~ qui va suivre d'exemples de préparation nullement 1imitatifs mais donnés à titre d'illustration.
PR~MIERe SERIE D'ESSAIS COMPARAIr~S
On a évalué l'influence de l'incorporation de charges végétales micronisées selon l'invention, sur l~s propriétés d'absorption d'une pâte papeti~re utilisée danq les produits ~ usages domestiqueq et sanitaires.
Les essais correspondants ont été réaliséq c~mparativement à
des pâtes chiniques Kraft, bisulfite et une pâte CIMP fluff, à trois niveaux d'engraisYement (ou raffinage).
Conditions o~ératoires :
- Désintégration et mise en suspension aqueuse des pâtes à
une concentration de 5 ~ et raffinage en pile Valley à 2 % .
- Fabrication de feuilles fibr_useq pour le contrôle deq caractéristiques physiques e~ d'absorption sur formette Franck.
- Pressage selon 1~9 conditions standards de la formette et séchage 4 minutes à 93C.
- Formettes de 60 g/m2.
- Les charges végétales sont incorporées à la pâte après raffinage.
- Taux de charges végétales - 5 ~, qualité écrue et blanchie.
- Qualités de la charge végétale :
QUALITE ECRUE = CVl :
d95 < 150 micromètres.
Surface sp~cifique physique - 0,80 m2/g.
Surface spécifique hydraulique = 0,55 ~2/g.
Densit~ ~ 300 kg/m3.
Blancheur = 48 Z .
Humidité 3 12 Z .
QUALITE BLANCHIE = CV2 :
Charge végétale blanchis produite ~ partir de déchets de bois de pin m2ritime des ~andes.
dg5 < 150 micromètres.

W ~ 90/15900 PCT/FR90/00419 3'~SO~

Surface spécifique physique = 0,65 m2/g.
Surface spécifique hydraulique = 0,52 m2/g.
Blancheur = 70 ~ obtenue par blanchiment au peroxyde d'hydrogène à 4 ~, avec 2 ~ de soude, 3 ~ de silicate et 0,25 ~ de DTPA.
Pâtes testées :
Pâte 1 : kraft écrue de pin maritime des Landes.
Pâte 2 : Pâte bisulfite fluff, blancheur = 87 ~ .
Pâte 3 : Pâte cr~P fluff suédoise de résineux, Blancheur = 70 ~ .
Pâte 4 : graft blanchi de r~sineux, blancheur = 80 ~ .
Les compositions utilisées et les résultats obtenus sont consignés dans les tableaux 1, 2 et 3 ci-après.

W,O 90/15900 ~6 PCI /FR90/00419 ~ ~33~rin~

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W ~ 90/15gO0 29 PCT/FR90/00419 ~l3~L~S 0~7 Les résultats de la premi~re série d'essais illu~trés par les tableaux 1, 2 et 3, relatifs à 1'introduction de charges végétales dans une pâte chimique écrue ou blanchie (sans optL~isation du procédé et de la quantité produite) montrent que :
1) la charge végétale a un effet très favorable sur les propriétés hydrophiles de la pâte;
2) à un très faible niveau de raffinage, se situant entre 15 et 20SR, tel que requis en règle générale pour la fabrication des papiers à usages domestiques et sanitaires, le remplacement de 25 ~ de pâte chimique par de la charge végétale est sensiblement favorable aux propriétés d'absorption qui se retrouvent à un niveau comparable à celles des pâtes fluff bisulfite ou CTMP avec des avantages pour les résistances mécaniques d'ensemble et notamment de la résistance à la déchirure; ledit mélange pâte-charge végétale micronisée est également moins sensible au poudrage et au peluchage et a une meilleure aptitude ~ l'égouttage qu'une pâte CI~P et ce résultat est particulièrement important pour la productivité
d'autant plus que ladite charge végétale micronisée se disperse très facilement dans l'eau et peut donc être aisément incorporée dans la pâte avec une bonne homogénéisation d'ensemble.
Il est important de signaler que la perte de blancheur mesurée au Suntest filtre UV durant 30 minutes sur la pâte CTMP est de 4 à 6 points alor9 que la perte de blancheur est de 2,5 points sur la charge végétale naturelle écrue.
DE~XIeME SERIE D'ESSAIS
Obtention d'un pa~ier "tissue"
On prépsre un papier tissue à partir d'une composition fibreuse Kraft blanchi de résineux et feuillu, faiblement raffinée, dsns laquelle on incorpore une certaine teneur en charges végétales blanchies CV2 du type de celles utilisées dans la série d'essais pr~cédente avec les sutres adJuvants usuels de ce produit : agent~
d'adoucissage et de nuancage et on contrôle les caractérlstiques de ce papier par rapport à un tissue de formulation classique. Ces compositions et résultats figurent dans le tableau 4 ci-après.

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~-'~ 90/15900 ~ PCr/FR90/00419 2~3~S~)7 La faible surface spécifiaue de la charge v~gétale permet une lég2re augmentation du raffinage de la pâte sans nuire aux propriétés d'absorpeion et de r~sistance du ~roduit final. La composition comportant la charge végétale microniqée selon 1'invention est plu3 économique.
TROISIEME SERIe D'ESSAIS
Obtention d'un oaoier d'im~ression-~criture de main élevée On prépare une feuille fibreuse de bouffant élevé pour impression-écriture de 70 g/m2 avec, soit une co~position clasqique fibreuLqe pâtes chimiques/Cr~P ou pâte méc-~nique, soit avec la charge végétale objet de l'invention produite ~ partir de déchets de scierie en mélange bois réqineux/bois feuillu : charge végétale écrue de 49,3 de blancheur avec un dg5 < 150 micromètres, une densité = 280 kg/m3 pour une humidité de 14 %, une ~urface spécifique physique = 0,47 m2/g. Les feuilles sont produites sur machine pilote.
La charge v~gétale est favorable à la main, avec des caractériqtiques physiques améliorées. Cette nouvelle formulation ~'égoutte mieux et est plus économique.
Les compositions et résultats figurent dans le tableau 5.

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Xlr33~50~7 Qu~TRrRM~ SERIE D'~YSAIS
Obtention de ~a~ier écru Dour ~mballage On prépare un papier avec charges végétales afin d'améliorer le bouffant et la rigidité et comparativement à une S formule classique. Les feuilles sont tirées ~ur formette dynamique.
Le tableau 6 ci-après, met en évidence l'intérêt de l'utilisation de la charge végétale micronis~e celon l'invention.

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C3~11JrS~E SEaIE D'ESS~IS
La charge végétale ~icronisée est utilisée comme additif pour l'amélioration de la pro~uctivité (réduction du peluchage et de l'encrassement de~ habillages) et de~ performances mécaniques.
On incorpore dans la susp~n~ion fibreu~e 100 % kraft écru de résineux (raffinage 20SR) 3 % de charges végétales type CVl et on me9ure le9 avantage9 du papier réalisé avec cette nouvelle matière première :
Par rapport à l'essai témoin, on obtient avec la charge vég~tale micronisée selon l'~nvention, les améliorations suivantes :
~ain - + 10 æ;
Résistance à la traction = + 3 %;
Rigidité dynamique - + 15 2;
Rigidité statique - + 9 %;
Un tel résultat est avantageusement exploitable dans le domaine des papier9 d'emballage flexibles comme les pochettes, les enveloppes, les couvertures de caisses en carton ondulé, les papiers pour ondulé et les cartons nota~mene. Il convient de noter, pour ces applicstions, l'avantage de la faible 9urface spécifique de la charge végétale, qui permet un meilleur égouttage et la fixation de polluants dans la ma99e qui affectent en générsl la productivité.
SI~I9MC S8aI9 D'85SAIS
Utilisation d'une charge végétale micronisée pour la fabrication de papiers de sécurité.
On incorpore dans une composition classique pour papier de sécurité 1 % de charges végétales blanchie type CV2 préalablement empâtée à concentration élevée (entre 60 et 85 ~), avec un agent de fluorescence à la dose de 0,3 % par rapport à la charge et 0,01 ~ de pol~,acrylamide catio~ique. La répartltlon régullère des partlcules dan9 la texture fibreu9e et leur forme spécifique, permet une identification ai9ée du papier. La charge peut êter associée à tout autre produit chimique d'infalsification (colorants classiques ou particuliers).

W O 90/15~00 36 P ~ /FR90/00419 2~33~SO~
S8Pll~Me SERIE D'~S5AIS
Utilisation d'une charge végétale micronisée colorée pour composites ou peintures et en~uits.
Da charge végétale naturelle type CVl ci-dessus est soumise, après ~icronisation, ou avant son emploi dans le matériau, à un traitement préalable de coloration avec un colorant c~tionique et à une concentration élevée (80-85 %); la co~position étant alors:
CVl = 100 ~ et Rouge a9traphoxin = O,S % par rapport à la charge végétale. Ceci peut être également obtenu avec d'autres colorants selon les teintes recherchées.
Cette charge végétale colorée est utile dans de nombreux mat~riaux : composltes, matériaux de construction, revêtements pour la diminution notamment de la densité ou de l'obtention de propriétés ~pécifiques : isolation thermique, accoustique, électrique.
~DIIIEMe SERIE D'ESS~IS
On prépare une comDosition pigmentée pour enduction reni`ermant une charge vég~tale micronisée selon l'invention, afin d'améliorer les propriétés d'isolation du matériau enduit et de réduire la densit~.
Composltion témoin Kaolin : 80 parties en poids Hydrate d'alumine : 20 parties en poids Dlspersant acrylique : 0,15 parties en poids Alcool polyvinylique : 4 psrties en poids Liant acrylique : 20 psrties en poids Carboxyméthylcellulose : 3 parties en poids Stéarate de calcium : 2 parties en poids Agents auxiliaires pour nuançage, antl-oxydation et anti w se : q.s.p.
Eau : q.s.p.
Compo9ition essai On remplace une partie du kaolln par ZO parties en poids de charge vég~tale CV2. Cette substitution n'affecte pas les propriété9 rhéologiques du bsin de couchage et l'enduction permet VV~ 90/15900 37 PCT/Ff~Ro 30~4l9 une diminution de la densité du matériau enduit et améliore ses caractéristique~ de stabilité dimensionnelle et d'isolation.
DIXIE~R S~RIC D'E5SUS
La présente série d'essais concerne l'obtention d'un kraft destiné a l'imprégnation de9 résines phénoliques pour les panneaux stratifiés. Les compositions et résultat~ figurent dans le tableau 7.
IAELEA~ 7 Témoin Essai avec CVl Références 801 802 Pâte kraft ~crue résineux (a 65 80 Pâte feuillu (qualité
absorbante) (a) 35 o Charge végétale (a) o ~o Grammage 160 160 Main 1,57 1,86 ~ongueur de rupture 4,8 4,7 Ascension capillaire S mm 25,2 38,0 Porosité Bendt9en 590 850 . _.____ , Note (a) partles en poids.

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X~3'~S07 la charge végétale micronisée contribue dans ladite série d'essais à une amélioration sensible de la main et des caractéristiques d'absorption avec des propriét~s physiques identiques. Ce r~sultat est intéres~ant pour la productivit~, la nouvelle compo~ition selon l'invention avec CVl permet aussi une diminution sensible du prix.

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Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Charge végétale poreuse et micronisée, caractérisée en ce que (1) à une teneur en humidité résiduelle inférieure à 20 %
et de préférence inférieure à 15 %, elle présente (1a) une granulométrie d95 inférieure à 200 micro-mètres (c'est-à-dire que au moins 95 % en poids des particules de ladite charge végéta-le passent à travers un tamis à mailles car-rées d'ouverture 200 x 200 micromètres), (1b) une surface spécifique physique inférieure à 2 m2/g, (1c) une surface spécifique hydraulique inférieure à 2 m2/g, et (1d) une densité inférieure à 500 kg/m3 et de pré-férence inférieure ou égale à 300 kg/m3; et, (2) elle a été obtenue par broyage-micronisation à une température inférieure à 150°C et de préférence à une température inférieure ou égale à 100°C.

2. Charge végétale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente, à une teneur en humidité résiduelle inférieure à 20 %, une surface spécifique physique inférieure à 1 m2/g et une surface spécifique hydraulique inférieure à 1 m2/g.

3. Charge végétale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente, à une teneur en humidité résiduelle inférieure à 15 % une surface spécifique physique inférieure à 1 m2/g et une surface spécifique hydraulique inférieure à 1 m2/g.

4. Charge végétale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a été obtenue par broyage-micronisation une température inférieure ou égale à 100°C.

5. Charge végétale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a été obtenue par broyage-micronisation à une température inférieure ou égale à 70°C.

6. Charge végétale selon la revendication 1, caractérisée en ce que (1) à une teneur en humidité résiduelle inférieure à 15 %, elle présente (1a) une granulométrie d95 inférieure à 150 micro-mètres (c'est-à-dire que au moins 95 % en poids des particules de ladite charge végéta-le passent à travers un tamis à mailles car-rées d'ouverture 150 x 150 micromètres), (1b) une surface spécifique physique inférieure à 1 m2/g, (1c) une surface spécifique hydraulique inférieure à 1 m2/g, et (1d) une densité inférieure ou égale à 300 kg/m3;
et, (2) elle a été obtenue par broyage-micronisation à une température inférieure ou égale à 100°C et de préfé-rence à une température inférieure ou égale à 70°C.

7. Procédé de préparation d'une charge végétale poreuse et micronisée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on soumet une source végétale à microniser à une opération de broyage-micronisation à une température inférieure à 150°C, de préférence à
une température inférieure ou égale à 100°C, et mieux à une température inférieure ou égale à 70°C.

8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'opération de broyage-micronisation a été réalisée à une température inférieure ou égale à 70°C.

9. Procédé de préparation par voie papetière d'une feuille fibreuse, qui comprend la mise en dispersion aqueuse de fibres et d'une charge végétale micronisée, caractérisée en ce que ladite charge végétale poreuse et micronisée (1) présente, à une teneur en humidité résiduelle inférieure à 20 % et de préférence inférieure à 15 %, (1a) une granulométrie d95 inférieure à 200 micro-mètres (c'est-à-dire que au moins 95 % en poids des particules de ladite charge végéta-le passent à travers un tamis à mailles car-rées d'ouverture 200 x 200 micromètres), et de préférence une granulométrie d95 infé-rieure à 150 micromètres, (1b) une surface spécifique physique inférieure à 2 m2/g, (1c) une surface spécifique hydraulique inférieure à 2 m2/g, et (1d) une densité inférieure à 500 kg/m3 et de pré-férence inférieure ou égale à 300 kg/m3; et, (2) et a été obtenue par broyage-micronisation à une température inférieure à 150°C et de préfé-rence à une température inférieure ou égale à 100°C.

10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ladite charge végétale micronisée a été préalablement incorporée dans la pâte.

11. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ladite charge végétale micronisée est introduite dans les circuits de tête dans la suspension aqueuse de fibres.

12. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ladite charge végétale micronisée a été préalablement blanchie.

13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite charge végétale micronisée a été préalablement colorée.