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WO2016016339A1 - Procede de fabrication d'un papier barriere thermoscellant - Google Patents

Procede de fabrication d'un papier barriere thermoscellant Download PDF

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Publication number
WO2016016339A1
WO2016016339A1 PCT/EP2015/067437 EP2015067437W WO2016016339A1 WO 2016016339 A1 WO2016016339 A1 WO 2016016339A1 EP 2015067437 W EP2015067437 W EP 2015067437W WO 2016016339 A1 WO2016016339 A1 WO 2016016339A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
paper
lamellar
precoat
covering layer
equal
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2015/067437
Other languages
English (en)
Inventor
Laurent Schildknecht
Séverine SCHOTT
Pascale Escaffre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Munksjo Oyj
Original Assignee
Munksjo Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
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Priority to JP2017526011A priority patent/JP6681891B2/ja
Priority to EP15750659.3A priority patent/EP3186441B1/fr
Priority to US15/500,217 priority patent/US10494768B2/en
Priority to BR112017001953-1A priority patent/BR112017001953A2/pt
Application filed by Munksjo Oyj filed Critical Munksjo Oyj
Priority to CA2956663A priority patent/CA2956663A1/fr
Priority to SI201531122T priority patent/SI3186441T1/sl
Priority to CN201580053306.6A priority patent/CN106795696A/zh
Priority to DK15750659.3T priority patent/DK3186441T3/da
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    • D21H27/16—Pure paper, i.e. paper lacking or having low content of contaminants

Definitions

  • the present invention relates to the field of packaging papers.
  • Plastic films are widely used in flexible packaging because they have water vapor barrier properties necessary for the proper preservation of perishable products or having a limited life.
  • Papers are materials made from fibers, usually cellulosic, therefore of plant origin. They are naturally porous and gas permeable and can not, as such, be used for this application.
  • US 2,653,870 A discloses a method of manufacturing wrapping paper.
  • the proposed barrier level is limited to mild measurement conditions (temperate, i.e. 25 ° C, 75% relative humidity).
  • the barrier level is measured by permeability to water vapor, a low barrier signifying high water vapor permeability. It is known in the literature that "tropical" conditions (i.e. 38 ° C, 90% relative humidity) are much more severe than temperate conditions, and therefore the barrier measured under temperate conditions is much lower.
  • carrier paper is meant a non-porous paper, having a fibrous substrate coated with one or more layers, sufficiently vapor-tight to prevent penetration thereof into the package. in an amount that may affect the preservation of the product or the integrity of the product contained therein.
  • the invention is particularly, but not exclusively, concerned with water vapor barrier papers having a water vapor permeability of at most 150 g / m 2 / 24h and, preferably, less than 100 g / m 2 / 24h, measured according to ASTM F1249 in so-called tropical conditions of 38 ° C and 90% relative humidity.
  • barrier paper is also heat sealable, to allow the formation of the package by welding the paper on itself.
  • heat-sealable papers involves, for example, the deposition of a covering layer of a heat-sealing polymer on a cellulosic substrate.
  • a covering layer has a rather strong stickiness when not dry, and must be able to be completely dried before the paper is wound on itself, otherwise the different turns of the coil will stick together.
  • this covering layer is generally performed offline during one or more processing steps, which makes it possible to have a good quality of coating, to benefit from paper at room temperature at the time of coating. which allows the covering layer not to penetrate too much into the fibrous support, and to be able to adapt the passage time of the width in the furnaces, at a speed for example of the order of 200 m / min, so that the duration exposure to these heating means is sufficient to completely dry the heat-sealing overcoat layer.
  • Papers offering a water vapor barrier and possibly heat-sealing are generally manufactured in the state of the art during processing operations and have standard covering layers of 10 to 30 g / m 2 dry which are deposited in one or more thicknesses by means of different coating means (air knife, reverse etching, Meyer blade or bar or any other coating method) or by the application of a thick layer to the coating. using a curtain bed.
  • the invention relates to the development of a paper endowed, during its manufacture online, water vapor barrier properties and heat sealability.
  • This barrier paper and heat sealant can be used to make a package by welding the paper on itself.
  • the invention aims, in a first aspect, to meet this need and it achieves this through a method of manufacturing a water vapor barrier paper and heat sealable in which is applied online on the machine to paper and on a fibrous substrate at least one covering layer comprising at least one thermoplastic film-forming polymer.
  • the invention provides good levels of barrier to water vapor even with a covering layer of weight not exceeding 1 Og / m 2 by dry weight, in particular strictly less than 10 g / m 2.
  • This aspect of the invention is based on the observation that despite the relatively high speed of advance of the paper imposed by an industrial papermaking machine, of the order of eg 400 m / min, the coating in line of a The composition intended to form a heat-sealing covering layer is possible, provided that sufficient drying capacity is used to dry the layer prior to the winding operation.
  • a relatively low coverage layer weight can facilitate on-line drying, while providing sufficient barrier properties.
  • the invention therefore makes it possible, by means of an on-line method, to increase productivity by eliminating handling operations related to off-line processing and by reducing waste rates.
  • the cover layer It is generally desirable for the cover layer not to penetrate too deeply into the fibrous substrate to reduce the amount applied to the paper when this layer is polymer-based. In addition, less penetration of the covering layer makes it easier to create a barrier film.
  • the use of a Yankee cylinder (Yankee cylinder) is a first solution to reduce the surface porosity.
  • a second possibility is the use of a calender before any paper treatment.
  • Another possibility is to provide the presence of a precoat to reduce the porosity of the paper.
  • This precoat may however not be present, and the covering layer may be applied to the fibrous substrate directly or after application of a filler layer.
  • Another possibility is to combine one or the other of the previous ones.
  • Some hydrophobic and highly hydrophobic latexes can be used in the precoat formulation.
  • the hydrophobic character of the precoat layer can then pose a wettability problem when the covering layer is applied, when the latter is aqueous, resulting in a non-perfectly homogeneous covering of the fibrous substrate precoated by the covering layer, especially in the case of an in-line process with a high speed of the sheet.
  • the surface energy of the precoat must be sufficiently different from that of the covering layer while respecting the well known rules of wettability to reduce the risk of wetting defects.
  • lamellar fillers contribute to increase the barrier effect thanks to the tortuosity that they bring, as taught for example the document Imerys Technical Guide, Pigments for Paper, May 2008.
  • the presence according to this aspect of the The invention of at least one finer particulate filler, in particular non-lamellar, increases this effect.
  • This charge by interfering between the lamellar particles, further hinders the movement of the water molecules in particular around lamellar particles.
  • WO 2009/117040 A1 discloses lamellar clay fillers.
  • the invention makes it possible to have a reinforced barrier effect with the precoat, which allows a reduction in the amount of covering layer to be applied or, with an equal amount of covering layer, makes it possible to further increase the barrier level of the paper, This may be useful for papers that need to be watertight. Decreasing the amount of overlay required because of the higher barrier strength of the precoated paper makes it easier to dry and can make it easier to coat when paper is made online.
  • the paper of the invention is preferably made on a paper machine from a fibrous substrate consisting of cellulose fibers and optionally synthetic fibers.
  • Cellulose fibers are generally a mixture of short fibers and long fibers.
  • Additives such as sizing agents, wet strength agents, retention agents, or defoamers may be added.
  • the paper may also contain paper stocks such as titanium dioxide, kaolin, calcium carbonate, talc, among others.
  • the paper is preferably a wrapping paper.
  • the invention also relates to a paper obtained by the process according to the invention.
  • the subject of the invention is also a packaging method in which an article is packaged by heat-sealing the paper obtained by the method according to the invention on itself, in particular at a production rate greater than or equal to 40 bags per minute, on Vertical Form, Fill and Seal (VFFS) packaging machines, along longitudinal sealing lines of 330 mm per bag.
  • VFFS Vertical Form, Fill and Seal
  • the precoat when present, may be identical to the covering layer or be a pigment layer as defined below.
  • the precoat is preferably composed of a mixture of at least one latex and fillers still sometimes called "pigments".
  • the latex according to the invention preferably has a Tg (glass transition temperature) measured according to ASTM E1356 below 25 ° C and more preferably below 10 ° C.
  • the latex may be chosen from the following types of chemical latex: styrene-butadiene, styrene-acrylic, acrylics, butyl-acrylate, butyl-acrylate-styrene-acrylonitrile, and more particularly from styrene-butadiene emulsions.
  • the latex content is preferably at least 15 parts dry relative to dry charges (100 parts), preferably at least, or more than 25 and preferably 30 parts per 100 parts of load.
  • the fillers preferably contain lamellar fillers and are preferably constituted by a mixture of lamellar filler (s) and finer fillers, in particular non-lamellar fillers.
  • the lamellar filler (s) are lamellar particles having a form factor (greater length to thickness ratio) greater than or equal to 15, more preferably at least 40 and even more preferably at least 60 .
  • the precoat may comprise at least one lamellar filler of form factor of at least 15 and preferably a mixture of lamellar filler (s) of form factor of at least 15 and filler (s) finer (s), especially non-lamellar (s), whose particle size at 80% by weight is less than or equal to 2 ⁇ , measured by Sedigraph method ISO 13317-3.
  • the particle size at 80% ) by weight of filler (s) lamellar (s) may for example be greater than 2 ⁇ .
  • less than 80% by weight of lamellar particles may be less than or equal to 2 ⁇ m.
  • the finer fillers may, according to a first example, have a smaller particle size than that of lamellar fillers with an equivalent weight distribution. According to a second example, they may have a greater weight distribution for the same particle size as that of the lamellar fillers.
  • the finer fillers can be chosen from all the other pigments used in the paper industry, which satisfy the required size requirements.
  • the percentage of lamellar charges with respect to the total charges can vary from 10 to 90%, preferably from 40 to 90% and even more preferably from 60 to 90%.
  • the lamellar fillers may be chosen for example from kaolin and talc, and mixtures thereof.
  • lamellar particles may be smaller than or equal to 2 ⁇ m (measured according to Sedigraph method ISO 13317-3).
  • the particles of the lamellar fillers are in particular oriented substantially parallel to the surface of the substrate.
  • the particles of the finer fillers may be chosen from calcium carbonate, barium sulfate, silica, titanium dioxide or mixtures thereof. They are characterized by a particle size at 80% by weight less than at 2 microns, measured according to Sedigraph method ISO 13317-3
  • the finer fillers may also be chosen from any other pigment, including kaolin, of sufficient fineness, especially with a particle size of 95% by weight less than 2 microns, measured according to Sedigraph method ISO 13317-3.
  • the binder is preferably chosen from the abovementioned latices but other binders or co-binders such as PVOH, starch, CMC. can be used.
  • the binder may comprise a polymer of a chemical nature not present in the covering layer.
  • the polymers used to obtain the vapor barrier and the heat seal are preferably chosen from polymers or copolymers based on PVdC (polyvinylidene chloride) or acrylic.
  • polymers are applied pure or mixed with fillers.
  • pure is meant without particulate load.
  • fillers in the covering layer can in particular help reduce the risk of bonding the coils of the coil together.
  • the paper sheet After drying the fibrous substrate, the paper sheet can pass on a Yankee cylinder to improve the surface state of the sheet and thus the distribution of the first layer.
  • the sheet can then be processed in size-press or any other equipment of the same type.
  • a pigment composition can be used beforehand in order to make "filler".
  • This pore-filler composition can contain up to 20 parts in dry relative to the binder dry charges such as latex, of styrene-butadiene chemical nature for example, and up to 20 parts in dry relative to the dry pigments of co-binders such as starch for example.
  • This composition preferably contains fillers that are generally less than 2 microns in size. These fillers may be chosen, among others, from kaolin or calcium carbonates or mixtures thereof.
  • the precoat is applied to the support thus treated using any of the coating techniques that may be encountered on the paper machines. This may include a blade coating, rotogravure, reverse_gravure or a coating at Meyer's bar.
  • the precoat is deposited with a dry layer weight of preferably between 4 and 12 g / m 2 .
  • This precoat is then dried without contact by one or more infrared ovens and / or one or more hot air ovens.
  • a level of 150 seconds Bekk is sufficient (measured according to ISO 5627).
  • the water-vapor barrier and heat-sealing coating is coated by any of the coating techniques that can be found on paper machines. This can be for example a sleeping Blade, Rotogravure, Reverse Etching or Meyer Bar Coating.
  • the covering layer is deposited with a dry layer weight preferably of 10 g / m 2 maximum.
  • This covering layer is then sufficiently dried, to prevent the turns sticking at the winding reel, using one or more infrared ovens and / or one or more hot air ovens .
  • a coating on the opposite side can be made to reinforce the barrier and / or to provide other features such as printability, curl correction, ....
  • the paper thus produced can optionally be calendered in line to reduce the surface roughness before being rolled up.
  • the final basis weight of the paper may be between 45 and 200 g / m 2 .
  • the barrier to water vapor measured according to ASTM F1249 at 38 ° C and 90% relative humidity is less than 150g / m 2 / 24h, and preferably to 100g / m 2 / 24h.
  • a fibrous support of 55 g / m 2 is produced on a paper machine operating at 400 m / min.
  • the paper machine is equipped with a Yankee roller placed before the size-press.
  • the fibrous support is firstly rubbed and then treated in line on both sides by size-press with a filler-containing pigment composition, containing 100 dry parts of kaolin type Amazon Premium (Cadam), and a mixture of starch Merifim 104
  • the dry weight of the precoat applied is 7g / m 2 and its formulation is given in the table below: Material Reference / Nature Suppliers Mass%
  • the Capim NP Particle Form Factor is 28.
  • the water vapor barrier is measured by a Mocon brand apparatus, Permatran 3/61 type according to ASTM F1249 at 38 ° C and 90% relative humidity to determine the barrier contribution of this precoat. It is measured at 334 +/- 13g / m 2 / 24h. After coating of the covering layer, a barrier of less than 150 g / m 2 / 24h is obtained.
  • a fibrous support of 55 g / m 2 is produced on a paper machine operating at 400 m / min.
  • the paper machine is equipped with a Yankee roller placed before the size-press.
  • the fibrous support is firstly rubbed and then treated in line on both sides by size-press with a filler-containing pigment composition containing 100 dry parts of kaolin type Amazon Premium (Cadam) and a mixture of starch Merifilm 104 (Tate & Lyle). ) and latex type DL950 (Dow) to 20 dry parts relative to the dry kaolin.
  • the applied treatment is 5g / m 2 dry in total.
  • the particle size at 95% by weight of Hydrocarb 95 measured according to the Sedigraph IS013317-3 method, is less than 2 microns.
  • the water vapor barrier is measured by a Mocon brand apparatus, Permatran 3/61 type according to ASTM F1249 at 38 ° C and 90% relative humidity to determine the barrier contribution of this precoat. It is measured at 315 +/- 9g / m 2 / 24h. . After coating of the covering layer, a barrier of less than 150 g / m 2 / 24h is obtained.
  • a paper is produced online under the same conditions as in Example 1. But following the removal of the precoat, it is coated in line with a covering layer consisting of a dispersion of PVdC copolymer (Diofan A297 Solvay), and dried without contact on an infrared oven and then a hot air oven. It is then wound into a reel without further processing and no gluing between turns is observed.
  • the dry weight of the covering layer is 6.5 g / m 2 .
  • the water vapor barrier is measured by a Mocon brand apparatus, Permatran 3/61 type according to ASTM F1249 at 38 ° C and 90% relative humidity. It is measured at 21.0 +/- 2.4g / m 2 / 24h.
  • the seal is then simulated on a lab heat sealer by gluing the coated side of the cover layer to itself at 110 ° C, under 3bar and for 0.5 seconds. Then the force required to detach the papers stuck on 15mm wide samples is then measured at a 90 degree angle according to the Tappi T540 standard at a speed of 100mm / min.
  • a sealing force of 3.5N / 15mm is obtained.
  • the invention is not limited to the examples described.
  • the invention may have the following advantageous characteristics, alone or in combination:
  • a precoat is applied in line before the application of the covering layer to the precoat.
  • the speed of production of the paper is greater than or equal to 300 m / min, better still greater than or equal to 400 m / min, more preferably greater than or equal to 500 m / min,
  • a filler composition is applied in line on the fibrous substrate before the application of any in-line layer or precoat, the filler composition being preferably applied by size-press, or by press film,
  • the process comprises at least one in-line drying step and then an in-line winding step, the heating power during the drying step being sufficient for the covering layer to be sufficiently dry during the winding step so that the turns of the coil do not stick together,
  • the paper is brought during the drying of the fibrous substrate, before any surface treatment, in particular coating, in contact with a fric-tioning cylinder,
  • the paper is fed during drying of the covering layer in an area where the drying takes place without contact, in particular using at least one infrared ramp and / or hot air heating,
  • the precoat has at least one lamellar charge of form factor of at least 15 and preferably a mixture of lamellar filler (s) of form factor of at least 15 and filler (s), in particular, more (s), in particular non-lamellar (s), whose particle size at 80% by weight is less than or equal to 2 ⁇ , measured by the Sedigraph method IS013317-3,
  • the form factor of the lamellar particles is at least 40, more preferably at least 60,
  • the filler (s) which are more refined have a particle size of 95% by weight less than 2 microns,
  • the lamellar charge or fillers are mineral
  • the finer or the fillers are mineral, the lamellar filler (s) being chosen from kaolin and talc, and mixtures thereof,
  • the finer fillers are selected from kaolin, calcium carbonate, barium sulfate, silica, titanium dioxide, and mixtures thereof,
  • the one or more finer fillers being chosen from among the kaolins,
  • the dry weight of the lamellar filler (s) being between 3 and 58% of the total dry weight of the precoat, the quantity by weight of lamellar filler being preferably greater than that of the finer fillers,
  • the percentage of lamellar charges, expressed as dry weight, relative to the total of the charges, expressed in dry weight, being between 10 and 90%, preferably between 40 and 90% and even more preferably between 60 and 90%,
  • the pre-layer may comprise a binder
  • the binder having a glass transition temperature T g less than or equal to 25 ° C., and more preferably at 10 ° C., measured according to ASTM standard El 356,
  • the binder being chosen from latices of styrene-butadiene, styrene-acrylic, acrylic, butyl-acrylate and butyl-aryl-styrene-acrylonitrile chemical nature, and preferably styrene-butadiene-type latexes,
  • the binder comprises a polymer of chemical nature not present in the covering layer
  • the binder being introduced in latex form
  • the quantity of binder is at least 15 parts in dry relative to the dry charges (100 parts), preferably more than 25, more preferably 30 parts,
  • a covering layer can be applied without calendering of the substrate covered by the precoat
  • the covering layer may be the single layer covering the precoat
  • the covering layer may comprise one or more polymers chosen from copolymers based on PVdC or styrene-acrylic,
  • the amount of precoat is less than or equal to 12 g / m 2 by dry weight
  • the amount of covering layer is less than or equal to 10 g / m 2 by dry weight, a layer is applied in line on the paper machine on the face of the substrate opposite to that carrying the covering layer, in particular a printability layer,
  • the covering layer consists of a heat-sealable polymer
  • the water vapor permeability of the barrier paper is less than 150 g / m 2 / 24h, better still than 100 g / m 2 / 24h, measured according to ASTM F 1249 under tropical conditions at 38 ° C. and 90% relative humidity,
  • the grammage of the fibrous substrate is between 25 and 180 g / m 2 .
  • the paper is heat-sealable from 90 ° C, when the sealing is done on hot tongs, under 3 bar, and for 0.5 s,
  • the substrate bears two identical pre-layers on its opposite faces or two layers of different natures
  • the paper is heat-sealable, in particular on itself, at a production rate greater than or equal to 40 bags per minute, on Vertical Form, Fill and Seal (VFFS) type vertical packaging machines, along lines of longitudinal sealing of 330 mm per bag,
  • VFFS Vertical Form, Fill and Seal
  • the paper is heat-sealable to itself with a sealing force greater than or equal to 2 N / 15 mm, measured at a 90 degree angle according to the Tappi T540 standard at a speed of 100 mm / min, when the sealing is carried out on hot tongs, under 3 bars, and for 0.5 s,
  • the temperature of the fibrous substrate during the application of the precoat is greater than or equal to 50 ° C.
  • the temperature of the fibrous substrate during the application of the covering layer is greater than or equal to 70 ° C.
  • the final grammage of the paper is between 45 and 200 g / m 2 .

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Abstract

Procédé de fabrication d'un papier barrière à la vapeur d'eau, notamment présentant une perméabilité à la vapeur d'eau d'au plus 150 g/m²/24h mesurée selon la norme ASTM F1249 dans des conditions dites tropicales de 38° C et 90% d'humidité relative, et thermoscellable, dans lequel on applique en ligne sur la machine à papier et sur un substrat fibreux au moins une couche de recouvrement comportant au moins un polymère filmogène thermoplastique.

Description

Procédé de fabrication d'un papier barrière thermoscellant La présente invention concerne le domaine des papiers d'emballage. Les films plastiques sont largement utilisés dans les emballages flexibles car ils possèdent des propriétés de barrière à la vapeur d'eau nécessaires à la bonne conservation de produits périssables ou ayant une durée de vie limitée.
Les papiers sont des matériaux fabriqués à partir de fibres, généralement cellulosiques, donc d'origine végétale. Ils sont naturellement poreux et perméables aux gaz et ne peuvent pas, tels quels, être utilisés pour cette application.
Il est cependant connu d'associer des papiers avec d'autres matériaux (plastiques, aluminium,...) pour obtenir les barrières nécessaires à l'emballage de produits divers et notamment des denrées périssables Dans ce cas le substrat papier est soumis à des opérations de transformation qui incluent par exemple l'enduction de couches de recouvrement faites de polymères en dispersion, l'extrusion couchage de polymères fondus ou le contre-collage avec des films plastiques ou de l'aluminium. Le coût de ce composite à base de papier à propriétés barrières est devenu onéreux.
Le document US 2 653 870 A décrit un procédé de fabrication de papier d'emballage.
Des emballages réalisés à partir de papiers barrières fabriqués en ligne sont décrits dans la demande WO2011/056130. On entend par fabrication en ligne, la fabrication sur un unique outil de production comportant tous les éléments utiles à la réalisation du papier
Cependant, le niveau barrière proposé est limité à des conditions de mesures peu contraignantes (tempérées, i.e. 25°C, 75% d'humidité relative). Le niveau barrière est mesuré par une perméabilité à la vapeur d'eau, une barrière faible signifiant une perméabilité à la vapeur d'eau élevée. Il est connu dans la littérature que les conditions « tropicales » (i.e. 38°C, 90% d'humidité relative) sont beaucoup plus sévères que les conditions tempérées, et que donc la barrière mesurée dans les conditions tempérées est beaucoup plus faible.
Par "papier barrière", il faut comprendre un papier non poreux, comportant un substrat fibreux recouvert d'une ou de plusieurs couches, suffisamment étanche à la vapeur d'eau pour s'opposer à la pénétration de celle-ci dans l'emballage, en une quantité susceptible d'affecter la conservation du produit ou l'intégrité du produit contenu à l'intérieur. L'invention s'intéresse en particulier mais non exclusivement aux papiers barrières à la vapeur d'eau présentant une perméabilité à la vapeur d'eau d'au plus 150 g/m2/24h et, de préférence, inférieure à 100g /m2/24h, mesurée selon la norme ASTM F1249 dans des conditions dites tropicales de 38°C et 90% d'humidité relative.
II est avantageux que le papier barrière soit également thermoscellable, afin de permettre la formation de l'emballage en soudant le papier sur lui-même.
La fabrication des papiers thermoscellables met en œuvre, par exemple, la dépose d'une couche de recouvrement d'un polymère thermoscellant sur un substrat cellulosique. Une telle couche de recouvrement présente un pouvoir collant assez fort lorsque non sèche, et doit pouvoir être séchée complètement avant que le papier ne soit enroulé sur lui-même, sous peine de collage des différentes spires de la bobine entre elles.
L'application de cette couche de recouvrement se pratique généralement hors ligne lors d'une ou plusieurs étapes de transformation, ce qui permet d'avoir une bonne qualité d'enduction, de bénéficier d'un papier à température ambiante au moment du couchage ce qui permet à la couche de recouvrement de ne pas trop pénétrer dans le support fibreux, et de pouvoir adapter le temps de passage de la laize dans les fours, à une vitesse par exemple de l'ordre de 200m/mn, afin que la durée d'exposition à ces moyens de chauffage soit suffisante pour sécher complètement en profondeur la couche de recouvrement thermoscellante.
Les documents US 2004/121079 Al, WO 2010/052571 A2, US 2014/113080
Al et WO 2009/112255 Al divulguent des papiers qui sont traités hors ligne.
Les papiers offrant une barrière à la vapeur d'eau et éventuellement thermoscellants, sont généralement fabriqués dans l'état de la technique lors d'opérations de transformation et présentent de manière standard des couches de recouvrement de 10 à 30 g/m2 sec qui sont déposées en une ou plusieurs épaisseurs à l'aide de différents moyens de couchage (lame d'air, reverse gravure, lame ou barre de Meyer ou tout autre mode d'enduction) ou par l'application d'une couche épaisse à l'aide d'un couchage rideau.
La transformation hors-ligne d'un papier pour lui conférer des propriétés de barrière à la vapeur d'eau et de thermoscellabilité est donc une étape supplémentaire à la fabrication du papier qui accroît son coût de façon significative et qui limite le développement du papier dans l'emballage flexible au profit de l'emballage par les films plastiques. Il existe donc un besoin économique d'améliorer la productivité de la fabrication des papiers barrière à la vapeur d'eau et thermoscellants.
L'invention concerne le développement d'un papier doté, lors de sa fabrication en ligne, de propriétés de barrière à la vapeur d'eau et de thermoscellabilité. Ce papier barrière et thermoscellant peut être utilisé pour fabriquer un emballage en soudant le papier sur lui-même.
L'invention vise, selon un premier de ses aspects, à répondre à ce besoin et elle y parvient grâce à un procédé de fabrication d'un papier barrière à la vapeur d'eau et thermoscellable dans lequel on applique en ligne sur la machine à papier et sur un substrat fibreux au moins une couche de recouvrement comportant au moins un polymère filmogène thermoplastique.
L'invention permet d'obtenir de bons niveaux de barrière à la vapeur d'eau même avec un poids de couche de recouvrement ne dépassant pas 1 Og/m2 en sec, notamment strictement inférieur à 10 g/m2.
Cet aspect de l'invention repose sur la constatation que malgré la vitesse d'avancement relativement élevée du papier imposée par une machine industrielle de fabrication de papier, de l'ordre par exemple de 400 m/mn, le couchage en ligne d'une composition destinée à former une couche de recouvrement thermoscellante est possible, sous réserve d'utiliser une capacité de séchage suffisante pour sécher la couche avant l'opération de bobinage. En particulier, un poids de couche de recouvrement relativement faible peut faciliter le séchage en ligne, tout en apportant des propriétés barrières suffisantes.
L'invention permet donc, grâce à un procédé en ligne, d'accroître la productivité en éliminant les opérations de manutention liées au traitement hors ligne et en diminuant les taux de déchets.
Par ailleurs, indépendamment de la façon dont la couche thermoscellante est appliquée, en ligne ou hors ligne, se pose le problème de faciliter la dépose de la couche thermoscellante et plus généralement de toute couche de recouvrement, thermoscellante ou non, appliquée sur un substrat fibreux.
Il est généralement souhaitable que la couche de recouvrement ne pénètre pas trop profondément dans le substrat fibreux, pour réduire la quantité appliquée au papier lorsque cette couche est à base polymère. De plus, une moindre pénétration de la couche de recouvrement permet de créer plus facilement un film barrière. L'utilisation d'un cylindre frictionneur (Yankee cylinder en anglais) est une première solution pour réduire la porosité de surface.
Une seconde possibilité est l'utilisation d'une calandre avant tout traitement du papier.
Une autre possibilité est de prévoir la présence d'une précouche pour diminuer la porosité du papier. Cette précouche peut toutefois ne pas être présente, et la couche de recouvrement peut être appliquée sur le substrat fibreux directement ou après application d'une couche bouche-pores.
Une autre possibilité est de combiner l'une ou l'autre des précédentes.
On peut utiliser dans la formulation de la précouche certains latex hydrophobes et très fïlmogènes.
Toutefois, le caractère hydrophobe de la précouche peut alors poser un problème de mouillabilité lors de l'application de la couche de recouvrement, lorsque celle-ci est aqueuse, conduisant à une couverture non parfaitement homogène du substrat fibreux précouché par la couche de recouvrement, notamment dans le cas d'un procédé en ligne avec une vitesse élevée de la feuille. En outre, l'énergie de surface de la précouche doit être suffisamment différente de celle de la couche de recouvrement tout en respectant les règles bien connues de la mouillabilité afin de diminuer le risque de défauts de mouillage.
Il demeure par conséquent un besoin pour répondre de manière satisfaisante au problème de l'applicabilité de la couche de recouvrement.
La présence dans ce cas d'une précouche et, dans la précouche, d'une charge lamellaire de facteur de forme supérieur à 15 et d'une charge particulaire plus fine, notamment non lamellaire, dont la taille de particule à 80% en poids est inférieure à 2 μιη (mesurée selon la méthode Sédigraph ISO 13317-3), permet d'obtenir un niveau barrière relativement élevé, indépendamment de la nature hydrophobe ou non du liant.
Il est connu que les charges lamellaires contribuent à augmenter l'effet barrière grâce à la tortuosité qu'elles apportent, comme l'enseigne par exemple le document Imerys Technical Guide, Pigments for Paper, May 2008. La présence selon cet aspect de l'invention d'au moins une charge particulaire plus fine, notamment non lamellaire, accroît cet effet. Une tentative d'explication est que cette charge, en s'immisçant entre les particules lamellaires, gêne encore davantage le mouvement des molécules d'eau en particulier autour des particules lamellaires. Le document WO 2009/117040 Al divulgue des charges lamellaires d'argile.
Du fait de l'effet barrière lié au choix particulier des charges présentes dans la précouche, une plus grande liberté existe quant à la nature du liant utilisé.
II est ainsi possible d'utiliser en particulier n'importe quel liant papetier sans propriété barrière particulière, ce qui permet d'obtenir le double avantage d'une faible perméabilité à la vapeur d'eau pour la précouche et d'une bonne mouillabilité vis-à-vis de la couche de recouvrement.
L'invention permet d'avoir un effet barrière renforcé avec la précouche, ce qui autorise une réduction de la quantité de couche de recouvrement à appliquer ou, à quantité de couche de recouvrement égale, permet d'accroître encore le niveau barrière du papier, ce qui peut s'avérer utile pour des papiers devant être étanches à la vapeur d'eau. La diminution de la quantité de couche de recouvrement nécessaire, du fait du pouvoir barrière plus fort du papier précouché, facilite son séchage et peut rendre plus facile le couchage de celle-ci lors de la fabrication en ligne du papier.
Le papier de l'invention est de préférence réalisé sur machine à papier à partir d'un substrat fibreux constitué de fibres de cellulose et éventuellement de fibres synthétiques.
Les fibres de cellulose sont en général un mélange de fibres courtes et de fibres longues.
Des additifs tels que des agents de collage, agents de résistance à l'état humide, agents de rétention, ou antimousses peuvent être ajoutés.
Le papier peut également contenir des charges papetières telles que du dioxyde de titane, du kaolin, du carbonate de calcium, du talc, entre autres.
Le papier est de préférence un papier d'emballage.
L'invention a encore pour objet un papier obtenu par le procédé selon l'invention.
L'invention a encore pour objet un procédé de conditionnement dans lequel un objet est emballé en thermoscellant sur lui-même le papier obtenu par le procédé selon l'invention, notamment à une cadence de fabrication supérieure ou égale à 40 sacs par minute, sur des machine d'emballage verticales de type VFFS (Vertical Form, Fill and Seal), le long de lignes de scellage longitudinales de 330 mm par sac. Précouche
La précouche, lorsque présente, peut être identique à la couche de recouvrement ou être une couche pigmentaire telle que définie ci-dessous.
La précouche est préférentiellement constituée d'un mélange d'au moins un latex et de charges encore parfois appelées « pigments ».
Le document US 4 018 647 A décrit des exemples de latex.
Le latex selon l'invention présente de préférence une Tg (température de transition vitreuse) mesurée selon la norme ASTM E1356 inférieure à 25°C et plus préférentiellement inférieure à 10°C. Le latex peut être choisi parmi les latex de natures chimiques suivantes : styrène-butadiène, styrène-acrylique, acryliques, butyl-acrylate, butyl-acrylate-styrène-acrylonitrile, .... et plus particulièrement parmi les émulsions de styrène-butadiène .
Le taux de latex est de préférence d'au moins 15 parts en sec par rapport aux charges en sec (100 parts), préférentiellement d'au moins, voire de plus de 25 et mieux 30 parts pour 100 parts de charge.
Les charges contiennent de préférence des charges lamellaires et sont de préférence constituées par un mélange de charge(s) lamellaire(s) et de charges plus fines, notamment non lamellaires.
La ou les charges lamellaires sont des particules en forme de lamelles ayant un facteur de forme (rapport entre plus grande longueur et épaisseur) supérieur ou égal à 15, plus préférentiellement d'au moins 40 et de manière encore plus préférable d'au moins 60.
En particulier, la précouche peut comporter au moins une charge lamellaire de facteur de forme d'au moins 15 et de préférence un mélange de charge(s) lamellaire(s) de facteur de forme d'au moins 15 et de charge(s) plus fine(s), notamment non lamellaire(s), dont la taille de particule à 80% en poids est inférieure ou égale à 2 μιη, mesurée par la méthode Sédigraph ISO 13317-3.
Pour avoir un mélange de charge(s) lamellaire(s) et de charge(s) plus fîne(s) dont la taille de particule à 80%> en poids est inférieure ou égale à 2 μιη, la taille de particule à 80%) en poids de charge(s) lamellaire(s) peut par exemple être supérieure à 2 μιη. Selon un autre exemple moins de 80%> en poids de particules lamellaires peut être inférieur ou égal à 2 μιη. Autrement dit, pour avoir des charges plus fines que la ou les charge(s) lamellaire(s), les charges plus fines peuvent selon un premier exemple présenter une taille de particules plus faible que celle des charges lamellaires à répartition en poids équivalente. Selon un deuxième exemple elles peuvent présenter une répartition en poids supérieure pour une même taille de particules que celle des charges lamellaires.
Les charges plus fines peuvent être choisies parmi tous les autres pigments utilisés en papeterie, qui satisfont aux conditions de taille requises.
Le pourcentage de charges lamellaires par rapport au total des charges peut varier de 10 à 90%, préférablement de 40 à 90% et encore plus préférablement de 60 à 90%.
Les charges lamellaires peuvent être choisies par exemple parmi le kaolin et le talc, et leurs mélanges.
Entre 30%> et 80%> en poids de particules lamellaires peuvent être de taille inférieure ou égale à 2μιη (mesurée selon la méthode Sédigraph ISO 13317-3).
Les particules de la ou des charges lamellaires sont notamment orientées sensiblement parallèlement à la surface du substrat.
Les particules de la ou des charges plus fines peuvent être choisies parmi le carbonate de calcium, le sulfate de baryum, la silice, le dioxyde de titane ou leurs mélanges... Elles sont caractérisées par une taille de particules à 80% en poids inférieure à 2 microns, mesurée selon la méthode Sédigraph ISO 13317-3
Les charges plus fines peuvent encore être choisies parmi tout autre pigment, incluant le kaolin, d'une finesse suffisante, notamment par une taille de particule à 95% en poids inférieure à 2 microns, mesurée selon la méthode Sédigraph ISO 13317-3.
Le liant est de préférence choisi parmi les latex précités mais d'autres liants ou co-liants tels que PVOH, amidon, CMC . peuvent être utilisés. Le liant peut comporter un polymère de nature chimique non présente dans la couche de recouvrement.
Couche de recouyrement
Les polymères utilisés pour obtenir la barrière à la vapeur et la thermoscellabilité sont préférentiellement choisis parmi les polymères ou copolymères à base de PVdC (chlorure de polyvinylidène) ou d'acrylique.
Ces polymères sont appliqués purs ou en mélange avec des charges. Par « pur » on entend sans charge particulaire. On peut éventuellement ajouter d'autres produits à la dispersion de polymères tels que des agents de gestion du pH, des agents rhéologiques (viscosant par exemple), des agents anti-mousse, des agents de mouillabilité, ....
L'utilisation de charges au sein de la couche de recouvrement peut notamment aider à réduire le risque de collage des spires de la bobine entre elles.
Fabrication
Après séchage du substrat fibreux, la feuille papetière peut passer sur cylindre frictionneur (« yankee cylinder » en anglais) pour améliorer l'état de surface de la feuille et ainsi la répartition de la première couche.
La feuille peut être ensuite traitée en size-press ou tout autre équipement du même type. Pour éviter la trop grande pénétration de la précouche dans le support fibreux, une composition pigmentaire peut être préalablement utilisée afin de faire du « bouche - porage ».
Cette composition de bouche-porage peut contenir jusqu'à 20 parts en sec par rapport aux charges en sec de liant comme du latex, de nature chimique styrène -butadiène par exemple, et jusqu'à 20 parts en sec par rapport aux pigments secs de co-liants comme de l'amidon par exemple.
Cette composition contient de préférence des charges qui sont de taille généralement inférieure à 2 microns. Ces charges peuvent être choisies, entre autres, parmi les kaolins ou les carbonates de calcium ou leurs mélanges.
La précouche est appliquée sur le support ainsi traité à l'aide de n'importe laquelle des techniques de couchage qui peuvent être rencontrées sur les machines à papier. Cela peut être notamment un couchage à lame, de la rotogravure, du reverse_gravure ou un couchage à la barre de Meyer. La précouche est déposée avec un poids de couche sec compris de préférence entre 4 et 12g/m2.
Cette précouche est ensuite séchée sans contact par un ou plusieurs fours infrarouge et/ou un ou plusieurs fours à air chaud.
Il n'est pas nécessaire d'avoir un très fort niveau de satinage avant l'application de la couche de recouvrement. Un niveau de 150 secondes Bekk est suffisant (mesuré selon la norme ISO 5627).
La couche de recouvrement barrière à la vapeur d'eau et thermoscellante est appliquée par enduction en utilisant n'importe laquelle des techniques de couchage qui peuvent être rencontrées sur les machines à papier. Cela peut être par exemple un couchage à lame, de la rotogravure, du reverse gravure ou un couchage à barre de Meyer. La couche de recouvrement est déposée avec un poids de couche sec de préférence de 10g/m2 au maximum.
Cette couche de recouvrement est ensuite suffisamment séchée, pour éviter que les spires ne collent au niveau de la bobine d'enroulage, à l'aide d'un ou plusieurs fours infra-rouge et/ou d'un ou plusieurs fours à air chaud.
Un couchage sur la face opposée peut être réalisé pour renforcer la barrière et/ou pour apporter d'autres fonctionnalités telles que l'imprimabilité, la correction du curl, ....
Le papier ainsi produit peut éventuellement être calandré en ligne pour réduire la rugosité de surface avant d'être enroulé.
Le grammage final du papier peut être compris entre 45 et 200g/m2.
La barrière à la vapeur d'eau mesurée selon la norme ASTM F1249 à 38°C et 90% d'humidité relative est inférieure à 150g/m2/24h, et préférentiellement à 100g/m2/24h.
Exemple 1 :
Un support fibreux de grammage 55 g/m2 est produit sur une machine à papier fonctionnant à 400m/min. La machine à papier est équipée d'un rouleau frictionneur placé avant la size-press.
Le support fibreux est d'abord frictionné puis traité en ligne sur ses deux faces par size-press avec une composition pigmentaire bouche-pores, contenant 100 parts sec de kaolin de type Amazon Premium (Cadam), et un mélange d'amidon Merifïlm 104
(Tate&Lyle) et de latex de type DL950 (Dow) à hauteur de 20 parts sec par rapport au kaolin sec. Le traitement appliqué est de 5g/m2 sec au total.
Il est ensuite enduit à l'aide d'une coucheuse à barre de Meyer avec une formulation de précouche contenant un mélange de charges lamellaires et de charges particulaires plus fines et un latex de nature chimique styrène-butadiène de Tg=7°C (DL950 de Dow Chemical) et séché sans contact sur un four à infra-rouge puis un four à air chaud.
Il est ensuite enroulé en bobine sans autre traitement. Le poids sec de la précouche appliquée est de 7g/m2 et sa formulation est donnée dans le tableau ci-dessous : Matière Référence/Nature Fournisseurs Parts % massique
Topsperse GX-N Dispersant COATEX 0,2 0,2
Capim NP Kaolin IMERYS 60,0 45,5
(charge lamellaire)
Amazon Premium Kaolin CADAM 40,0 30,4
(charge plus fine)
Bacote 20 Réticulant QUARRECHIM 1,5 1,1
DL950/Latex styrène- Latex styrène-butadiène
butadiène Tg 7°C Tg 7°C DOW 30,0 22,8
La taille de particules à 97% en poids d'Amazon Premium, mesurée selon la méthode Sédigraph IS013317-3, est inférieure à 2 microns.
Le facteur de forme des particules de Capim NP est de 28.
La barrière à la vapeur d'eau est mesurée par un appareil de marque Mocon, de type Permatran 3/61 selon la norme ASTM F1249 à 38°C et 90% d'humidité relative pour déterminer l'apport de barrière de cette précouche. Elle est mesurée à 334 +/-13g/m2/24h. Après enduction de la couche de recouvrement on obtient une barrière inférieure à 150 g/m2/24h.
Exemple 2
Un support fibreux de grammage 55 g/m2 est produit sur une machine à papier fonctionnant à 400m/min. La machine à papier est équipée d'un rouleau frictionneur placé avant la size-press.
Le support fibreux est d'abord frictionné puis traité en ligne sur ses deux faces par size-press avec une composition pigmentaire bouche-pores contenant 100 parts sec de kaolin de type Amazon Premium (Cadam) et un mélange d'amidon Merifïlm 104 (Tate&Lyle) et de latex de type DL950 (Dow) à hauteur de 20 parts sec par rapport au kaolin sec. Le traitement appliqué est de 5g/m2 sec au total.
Il est ensuite enduit à l'aide d'une coucheuse à barre de Meyer avec une formulation contenant un mélange de charges lamellaires et de charges particulaires plus fines et un latex de nature chimique styrène-butadiène de Tg=7°C (DL950 de Dow Chemical) et séché sans contact sur un four à infra-rouge puis un four à air chaud. Il est ensuite enroulé en bobine sans autre traitement. Le poids sec de la précouche appliquée est de 7g/m2 et sa formulation est donnée dans le tableau ci-dessous : Matière Référence/Nature Fournisseurs Parts % massique
Topsperse GX-N Dispersant COATEX 0,2 0,2
Capim NP Kaolin IMERYS 60,0 45,5
(charge lamellaire)
Hydrocarb 95 Carbonate de calcium OMYA 40,0 30,4
(charge plus fine)
Bacote 20 Réticulant QUARRECHIM 1,5 1,1
DL950/Latex styrène- Latex styrène-butadiène
butadiène Tg 7°C Tg 7°C DOW 30,0 22,8
La taille de particules à 95% en poids d'Hydrocarb 95, mesurée selon la méthode Sédigraph IS013317-3, est inférieure à 2 microns.
La barrière à la vapeur d'eau est mesurée par un appareil de marque Mocon, de type Permatran 3/61 selon la norme ASTM F1249 à 38°C et 90% d'humidité relative pour déterminer l'apport de barrière de cette précouche. Elle est mesurée à 315 +/-9g/m2/24h. . Après enduction de la couche de recouvrement on obtient une barrière inférieure à 150 g/m2/24h.
Exemple 3 :
Un papier est produit en ligne dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1. Mais suite à la dépose de la précouche, il est enduit en ligne d'une couche de recouvrement constituée d'une dispersion de copolymère de PVdC (Diofan A297 de Solvay), et séché sans contact sur un four à infra-rouges puis un four à air chaud. Il est ensuite enroulé en bobine sans autre traitement et aucun collage entre spire n'est observé. Le poids sec de la couche de recouvrement est de 6.5g/m2.
La barrière à la vapeur d'eau est mesurée par un appareil de marque Mocon, de type Permatran 3/61 selon la norme ASTM F1249 à 38°C et 90% d'humidité relative. Elle est mesurée à 21,0 +/-2.4g/m2/24h.
Le scellage est ensuite simulé sur une thermoscelleuse de laboratoire en collant la face recouverte de la couche de recouvrement sur elle-même à 110°C, sous 3bars et pendant 0.5 seconde. Puis la force nécessaire pour détacher les papiers collés sur des échantillons de largeur de 15mm est ensuite mesurée sous un angle de 90 degrés selon la norme Tappi T540 à une vitesse de 100mm/min.
On obtient une force de scellage de 3.5N/15mm. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits.
En résumé, l'invention peut présenter les caractéristiques avantageuses suivantes, seules ou en combinaison :
- on applique en ligne une précouche avant l'application de la couche de recouvrement sur la précouche.
- la vitesse de production du papier est supérieure ou égale à 300 m/min, mieux supérieure ou égale à 400 m/min, encore mieux supérieure ou égale à 500 m/min,
- une composition bouche-pores est appliquée en ligne sur le substrat fibreux avant l'application de toute couche ou précouche en ligne, la composition bouche-pores étant appliquée de préférence par size-press, ou par film press,
- le procédé comporte au moins une étape de séchage en ligne puis une étape d'enroulage en ligne, la puissance de chauffe lors de l'étape de séchage étant suffisante pour que la couche de recouvrement soit suffisamment sèche lors de l'étape de bobinage pour que les spires de la bobine ne collent pas entre elles,
- le papier est amené au cours du séchage du substrat fibreux, avant tout traitement de surface, notamment enduction, au contact d'un cylindre frictionneur,
- le papier est amené au cours du séchage de la couche de recouvrement dans une zone où le séchage a lieu sans contact, notamment à l'aide d'au moins une rampe infrarouge et/ou un chauffage à air chaud,
- la précouche comporte au moins une charge lamellaire de facteur de forme d'au moins 15 et de préférence un mélange de charge(s) lamellaire(s) de facteur de forme d'au moins 15 et de charge(s) notamment plus fîne(s), notamment non lamellaire(s), dont la taille de particule à 80% en poids est inférieure ou égale à 2 μιη, mesurée par la méthode Sédigraph IS013317-3,
- le(s) charge(s) lamellaire(s) et les charge(s) plus fîne(s) sont de même nature,
- le facteur de forme des particules lamellaires est d'au moins 40, plus préférentiellement d'au moins 60,
- les charge(s) plus fîne(s) ont une taille de particule à 95% en poids inférieure à 2 microns,
- la ou les charges lamellaires sont minérales,
- la ou les charges plus fines sont minérales, - la ou les charges lamellaires étant choisies parmi les kaolins et le talc, et leurs mélanges,
- la ou les charges plus fines étant choisies parmi les kaolins, le carbonate de calcium, le sulfate de baryum, la silice, le dioxyde de titane, et leurs mélanges,
- la ou les charges plus fines étant choisies parmi les kaolins,
- le poids sec de charge(s) lamellaire(s) étant compris entre 3 et 58% du poids sec total de la précouche, la quantité en poids de charge lamellaire étant de préférence supérieure à celle des charges plus fines,
- le poids sec de charge(s) plus fîne(s) étant compris entre 3 et 58% du poids sec total de la précouche,
- le pourcentage de charges lamellaires, exprimé en poids sec, par rapport au total des charges, exprimé en poids sec, étant compris entre 10 et 90%, préférablement entre 40 et 90%) et encore plus préférablement entre 60 et 90%>,
- la pré-couche peut comporter un liant,
- le liant présentant une température de transition vitreuse Tg inférieure ou égale à 25°C, et plus préférentiellement à 10°C, mesurée selon la norme ASTM El 356,
- le liant étant choisi parmi les latex de nature chimique styrène-butadiène, styrène-acrylique, acrylique, butyl-acrylate, butyl-arcylate-styrène-acrylonitrile et de préférence les latex de nature chimique styrène-butadiène,
- le liant comporte un polymère de nature chimique non présente dans la couche de recouvrement,
- le liant étant introduit sous forme de latex,
- la quantité de liant est d'au moins 15 parts en sec par rapport aux charges en sec (100 parts), préférentiellement de plus de 25, mieux 30 parts,
- une couche de recouvrement peut être appliquée sans calandrage du substrat recouvert par la précouche,
- la couche de recouvrement peut être l'unique couche recouvrant la précouche,
- la couche de recouvrement peut comporter un ou plusieurs polymères choisis parmi les copolymères à base de PVdC ou de styrène-acrylique,
- la quantité de précouche est inférieure ou égale à 12g/m2 en poids sec,
- la quantité de couche de recouvrement est inférieure ou égale à 10g/m2 en poids sec, - on applique en ligne sur la machine à papier une couche sur la face du substrat opposée à celle portant la couche de recouvrement, notamment une couche d'imprimabilité,
- la couche de recouvrement est constituée par un polymère thermoscellable,
- la perméabilité à la vapeur d'eau du papier barrière est inférieure à 150 g/m2/24h, mieux à 100 g/m2/24h, mesurée selon la norme ASTM F 1249 dans des conditions dites tropicales à 38° C et 90% d'humidité relative,
- le grammage du substrat fibreux est compris entre 25 et 180 g/m2,
- le papier est thermoscellable à partir de 90° C, lorsque le scellage est effectué sur des pinces chaudes, sous 3 bars, et durant 0,5 s,
- le substrat porte deux précouches identiques sur ses faces opposées ou deux couches de natures différentes,
- entre 30% et 80%> en poids de particules lamellaires sont de taille inférieure ou égale à 2μιη (mesurée selon la méthode Sédigraph IS013317-3),
- le papier est thermoscellable, notamment sur lui-même, à une cadence de fabrication supérieure ou égale à 40 sacs par minute, sur des machine d' emballage verticales de type VFFS (Vertical Form, Fill and Seal), le long de lignes de scellage longitudinales de 330 mm par sac,
- le papier est thermoscellable sur lui-même avec une force de scellage supérieure ou égale à 2 N/15mm, mesurée sous un angle de 90 degrés selon la norme Tappi T540 à une vitesse de lOOmm/min, lorsque le scellage est effectué sur des pinces chaudes, sous 3 bars, et durant 0,5 s,
- la température du substrat fibreux lors de l'application de la précouche est supérieure ou égale à 50°C,
- la température du substrat fibreux lors de l'application de la couche de recouvrement est supérieure ou égale à 70°C,
- le grammage final du papier est compris entre 45 et 200g/m2.
L'expression « comportant » doit être comprise comme étant synonyme de
« comprenant au moins un ».

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un papier barrière à la vapeur d'eau, présentant une perméabilité à la vapeur d'eau d'au plus 150 g/m2/24h mesurée selon la norme ASTM F1249 dans des conditions dites tropicales de 38° C et 90% d'humidité relative, et thermoscellable, dans lequel on applique en ligne sur la machine à papier et sur un substrat fibreux au moins une couche de recouvrement comportant au moins un polymère fïlmogène thermoplastique, et dans lequel on applique en ligne une précouche avant l'application de la couche de recouvrement sur la précouche.
2. Procédé selon la revendication 1, la vitesse de production du papier étant supérieure ou égale à 300 m/min, mieux supérieure ou égale à 400 m/min, encore mieux supérieure ou égale à 500 m/min.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, une composition bouche-pores étant appliquée en ligne sur le substrat fibreux avant l'application de toute couche ou précouche en ligne, la composition bouche-pores étant appliquée de préférence par size-press, ou par film press.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le grammage final du papier étant compris entre 45 et 200g/m2.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une étape de séchage en ligne puis une étape d'enroulage en ligne, dans lequel la puissance de chauffe lors de l'étape de séchage est suffisante pour que la couche de recouvrement soit suffisamment sèche lors de l'étape de bobinage pour que les spires de la bobine ne collent pas entre elles.
6. Procédé selon la revendication 5, le papier étant amené au cours du séchage du substrat fibreux, avant tout traitement de surface, notamment enduction, au contact d'un cylindre frictionneur.
7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, le papier étant amené au cours du séchage de la couche de recouvrement dans une zone où le séchage a lieu sans contact, notamment à l'aide d'au moins une rampe infrarouge et/ou un chauffage à air chaud.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la précouche comporte au moins une charge lamellaire de facteur de forme d'au moins 15 et de préférence un mélange de charge(s) lamellaire(s) de facteur de forme d'au moins 15 et de charge(s) plus fîne(s), notamment non lamellaire(s), dont la taille de particule à 80% en poids est inférieure ou égale à 2 μιη, mesurée par la méthode Sédigraph ISO 13317-3.
9. Procédé selon la revendication 8, le(s) charge(s) lamellaire(s) et les charge(s) plus fme(s) étant de même nature.
10. Procédé selon l'une des revendications 8 à 9, le facteur de forme des particules lamellaires étant d'au moins 40, plus préférentiellement d'au moins 60.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 10, les charge(s) plus fine(s) ayant une taille de particule à 95% en poids inférieure à 2 microns.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, la ou les charges lamellaires étant minérales.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, la ou les charges plus fines étant minérales.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, la ou les charges lamellaires étant choisies parmi les kaolins et le talc et leurs mélanges.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, la ou les charges plus fines étant choisies parmi les kaolins, le carbonate de calcium, le sulfate de baryum, la silice, le dioxyde de titane, et leurs mélanges.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, la ou les charges plus fines étant choisies parmi les kaolins.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, le poids sec de charge(s) lamellaire(s) étant compris entre 3 et 58% du poids sec total de la précouche, la quantité en poids de charge lamellaire étant de préférence supérieure à celle des charges plus fines.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 17, le poids sec de charge(s) plus fîne(s) étant compris entre 3 et 58% du poids sec total de la précouche.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 18, le pourcentage de charges lamellaires, exprimé en poids sec, par rapport au total des charges, exprimé en poids sec, étant compris entre 10 et 90%, préférablement entre 40 et 90% et encore plus préférablement entre 60 et 90%.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, la pré-couche comportant un liant, notamment un liant comportant un polymère de nature chimique non présente dans la couche de recouvrement.
21. Procédé selon la revendication 20, le liant présentant une température de transition vitreuse Tg inférieure ou égale à 25°C, et plus préférentiellement à 10°C, mesurée selon la norme ASTM E1356.
22. Procédé selon l'une des revendications 20 et 21, le liant étant choisi parmi les latex de nature chimique styrène-butadiène, styrène-acrylique, acrylique, butyl-acrylate, butyl-arcylate-styrène-acrylonitrile et de préférence les latex de nature chimique styrène- butadiène.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 22, le liant étant introduit sous forme de latex.
24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 23, la quantité de liant étant d'au moins 15 parts en sec par rapport aux charges en sec (100 parts), préférentiellement de plus de 25, mieux 30 parts.
25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, la couche de recouvrement étant appliquée sans calandrage du substrat recouvert par la précouche.
26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, la couche de recouvrement étant l'unique couche recouvrant la précouche.
27. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, la couche de recouvrement comportant un ou plusieurs polymères choisis parmi les copolymères à base de PVdC ou de styrène-acrylique.
28. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 27, la quantité de précouche étant inférieure ou égale à 12g/m2 en poids sec.
29. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, la quantité de couche de recouvrement étant inférieure ou égale à 10g/m2 en poids sec.
30. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on applique en ligne sur la machine à papier une couche sur la face du substrat fibreux opposée à celle portant la couche de recouvrement, notamment une couche d'imprimabilité, le substrat pouvant porter des précouches sur ses faces opposées, identiques ou différentes.
31. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le papier étant thermoscellable, notamment sur lui-même, à une cadence de fabrication supérieure ou égale à 40 sacs par minute, sur des machine d'emballage verticales de type VFFS (Vertical Form, Fill and Seal), le long de lignes de scellage longitudinales de 330 mm par sac.
32. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le papier étant thermoscellable à partir de 90° C, lorsque le scellage est effectué sur des pinces chaudes, sous 3 bars, et durant 0,5 s.
33. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le papier étant thermoscellable sur lui-même avec une force de scellage supérieure ou égale à 2 N/15mm, mesurée sous un angle de 90 degrés selon la norme Tappi T540 à une vitesse de lOOmm/min, lorsque le scellage est effectué sur des pinces chaudes, sous 3 bars, et durant 0,5 s.
34. Procédé de conditionnement dans lequel un objet est emballé en thermoscellant sur lui-même le papier obtenu par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, notamment à une cadence de fabrication supérieure ou égale à 40 sacs par minute, sur des machine d'emballage verticales de type VFFS (Vertical Form, Fill and Seal), le long de lignes de scellage longitudinales de 330 mm par sac.
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