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Le présent perfectionnement est relatif à la production de papier brillant enduit d'une couche minérale et que l'on pourrait désigner par le terme de papier -couché par moulage- ("cast- coated") ou à surface moulée ("cast surfaced*). une méthode connue pour coucher le papier par moulage con- siste essentiellement à appliquer sur celui-ci une composition de couchage minérale de consistance aqueuse, à presser aussitôt après la surface couchée, encore humide, contre une surface me- tallique polie, à sécher la couche pendant qu'elle est en contact avec cette surface métallique et, à détacher le papier couché de
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cette dernière surfaceo La surface séchée est une image spéculaire de la. surface métallique pol-ie au contact de laquelle:
elle avait été séchée et, par conséquent, peut être extrêmement brillante.
On sait cependant;qu'en procedant selon cette méthode, on produit presque toujours un papier dont la surface présente de nombreuses craquelures ou des endroits non enduits ou non satinés, ce qui est généralement attribué au fait que de l'air est emprisonné entre la surface couchée et la surface du tambour de moulage. Pour vaincre cette difficulté. il était d'usage à ce jour dans la pra- tique courante d'assurer la répartition de la composition de coucha- ge sur le papier par le tambour de moulage ou de couchage lui-même, c'est-à-dire en maintenant un lac de composition de couchage dans l'angle de pinçage entre le papier et le tambour de moulage.
Tou- tefois, cette dernière pratique présente de sérieux inconvénients, entre lesquels on peuiter l'impossibilité d'appliquer un poids .-.Uniforme et déterminé, de composition de couchage sur toutes les parties de la surface du papier qui doit être couchée, ainsi que la difficulté avec laquelle la surface du tambour est maintenue à l'état propre, en particulier au voisinage des extrémités, au- delà des bords de la feuille de papier continue en voie de couchage.
Le présent perfectionnement constitue un cas particulier de l'invention revendiquée dans le brevet américain ? 2,678.890; xxxxxxx il évite les désavantages et inconvénients qui résultent de l'application de la composition de couchage liquide dans l'an- gle de pinçage attenant au tambour de moulage, élimine efficace- ment l'inconvénient qui réside dans les occlusions d'air entre le tambour et une surface de papier couché appliquée contre ce tambour, et facilite une séparation parfaite entre la couche et le tambour.
Selon le présent perfectionnement, une composition de cou- chage minérale liquida, comprenant un adhésif à base de protéine, est appliquée en une quantité voulue sur une des faces d'une bande continue de papier par n'importe quel dispositif de couchage cou-
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rant, par exemple une fonceuse à rouleaux; le papier ainsi couché est'ensuite pressé, avec son côté fraîchement couché, contre un tambour de moulage poli, à l'aide d'un rouleau presseur, tandis que l'angle de pinçage entre ce tambour de moulage et ladite sur- face couchée est maintenu constamment à l'état rempli ou noyé par une solution aqueuse d'une substance capable de coaguler ou d'insolubiliser la matière organique contenue dans la composition de couchage.
Le fait de noyer l'angle de pinçage par la solution aqueuse élimine le risque d'occlusions d'air dans cet angle et, d'autre part, assure le mouillage de la surface de moulage et garantit un contact parfait entre la surface de moulage humide . et le papier couché humide. Le liquide introduit dans l'angle de pinçage constitue une solution liquida qui peut contenir seulement une quantité insignifiante de matières en suspension ayant des dimensions supérieures aux dimensions colloïdales. Ceci revient à dire, que ce liquide doit être modérément ou sensiblement exempt de matières solides en suspension.
Selon le présent perfectionnement, le liquide aqueux contient, en dissolution, une faible quantité d'un ou.de plusieurs agents propre à insolubiliser et/ou à coaguler la composition de couchage sur le papier, par exemple : l'acide tannique, la formaldéhyde , les sels de zirconium ou d'autres métaux, sauf ceux des métaux alcalins, et analogues. Les agents tels que l'acide tannique et la formaldéhyde réagissent probablement avec les groupes amino de la ..molécule de la protéine, tandis que les sels de métaux lourds déterminent probablement le remplacement, par le métal lourd, du radical ammonium ou métal alcalin, lié aux groupes carboxy dans la protéine dissoute.
Dans certains cas, il sera avantageux d'in- clure les deux types d'agents dans la même solution, par exemple : formaldéhyde et sulfate d'aluminium. Normalement, la concentration de l'agent d'insolubilisation se situe entre 0,1% et 6 % et, généralement, n'est pas supérieure à 2,5% du liquide, en poids.
Les agents appelés à établir ou à ajuster le pH voulu du
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liquide peuvent également être dissous dans celui-ci. Les agents tels que l'huile sulfonée, le savon, ou analogues, peuvent Stre .incorporés en vue de faciliter le décollement de la surface couchée et séchée d'avec le tambour.
Le liquide ne doit pas contenir une quantité de matières solides suffisante pour produire un couchage indésirable des extrémités du tambour de moulage,
Un appareillage qui convient pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est représenté dans les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente d'une manière schématique un mode de réalisation courant d'une fonceuse qui coopère'avec le tambour de couchage ou de moulage ; la figure a représente;, d'une manière schématique, un autre mode de réalisation courant d'une fonceuse coopérant avec le tam- bour de couchage.
Dans la figure 1, le chiffre de référence 1 -.-désigne une bobine de papier d'où la feuille de papier continue Il se déroule pour passer sur les rouleaux de guidage et de tension 3. pour se diriger vers la fonceuse 4, dans laquelle la feuille passe au contact des rouleaux coucheurs 6 qui plongent dans la composi- tion de couchage contenue dans un bac 5, cette feuille passant ensuite sur le.rouleau 8, où la couche est lissée, l'excédent de composition de couchage'étant enlevé par la lame d'air 7. L'excé- dent de la composition de couchage est enlevé par une lame d'air et est capté par l'écran déflecteur 9 et ramené au bas 5. La feuil -le couchée passe ensuite entre le rouleau 11 et le tambour de couchage 10.
Un lac de solution aqueuse 16 est maintenu dans l'an- gle de pinçage, par le fait que la solution est dirigée, à travers .le tube 14, sur la surface du tambour 10 à une faible distance en avant de l'angle de pinçage. Le déflecteur 15 sert à étendre la solution, fournie par le tube 14 sur toute la surface du tambour.
La feuille de papier couchée fait sensiblement le tour du tambour
10 et est détachée de celui-ci par le rouleau 12, pour se diriger
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ensuite au rouleau renvideur 13, en passant sur un autre rouleau de guidage 3.
Dans le mode de réalisation de la fig. 2, la composition de couchage est appliquée à la bande de papier continue 2 par la fon- ceuse à rouleaux de transfert qui comporte les rouleaux 17, 18, 19,
20 et 21, alimentés en composition de couchage d'une manière ap- propriée quelconque, de façon à maintenir un lac de cette composi- tion en 22, dans l'angle de pinçage entre les rouleaux 17 et 18.
Le papier couché passe ensuite sur le rouleau 11, puis entre celui- ci et le tambour de moulage 10, tout comme représenté dans la fig.l, le lac de solution aqueuse 16 étant maintenu dans l'angle de pinça- ge à l'aide ,du tube d'alimentation 14.
Dans l'appareil représenté dans la fig. , on a omis le dé- flecteur 15, étant donné qu'il est superflu et, généralement, non utilisa dans ce cas. La feuille couchée fait sensiblement le tour -.du tambour 10 et est détachée de celui-ci par le rouleau 12., comme montré dans la figure 1.
La solution aqueuse destinée à noyer l'angle de pinçage peut être introduite directement dans ce dernier par tout moyen appro- prié, par exemple sous la forme d'un jet; ou bien, peut âtre amenée dans cet angle en suivant la surface du tambour de couchage. il est à la fois praticable et avantageux de faire en sorte qu'un jet de liquide aqueux vienne frapper la surface du tambour de mou- lage légèrement en avance par rapport à la position dans laquelle la surface du papier couché est en contact avec ce tambour.
Cette dernière pratique présente parfois un double avantage, en ce sens que, d'une part, le liquida aqueux est entraîné le long de la sur- face du tambour en vue de remplir ou noyer l'angle de pinçage entre la surface du tambour et le papier couche et que, d'auto part, ce liquide peut servir à refroidir localement la surface du tambour de moulage chauffé, en vue d'empêcher un degagement violent de vapeur au moment où le papier couché entre en contact avec ce tambour.
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Les dimensions ou la profondeur du lac de liquide dans l'an- gle de pinçage peuvent varier depuis une faible profondeur, de un quart de pouce (inch) par exemple jusqu'à une profondeur relative- ment importantes de un à deux pouces ou plus, par exemple, compte tenu de la nature de la composition de couchage et de la vitesse d'avancement du papier. Ce lac ne doit pas être assez profond pour enlever la couche de papier, mais suffisamment profondr pour empêcher la pénétration de bulles d'air entre le tambour et le papier. Plus la vitesse du papier est faible, plus la profondeur du lac peut être réduite.
Généralement, un lac d'une profondeur comprise entre un demi-pouce et un pouce et demi donne des résul- tats satisfaisants. Un peut employer des vitesses de papier géné- ralement employées dans la préparation de papier à couchage moulé.
@ La consistance de la composition de couchage, lorsqu'elle pénètre dans le lac de liquida aqueux peut varier entre, d'une -part, celle d'une couche fraîchement appliquée, qui arrive directe- ment d'une fonceuse et, d'autre part, à savoir, après un déplace- ment sur une distance réduite et à la vitesse habituelle du papier couché, celle d'une couche qui est devenue non fluide ou "coagulée", mais qui est encore humide.
La couche d'enduit présente sur le papier, au moment où celui-ci-pénètre dans le lac contenu dans l'angle de pincement, ne doit pas être assez fluide - compte tenu' de sen épaisseur et de la pression appliquée dans le pincement - pour qu'elle puisse être déplacée ou refoula en arrière par l'ac- tion de la pression dans le pinçage ou pour qu'une quantité tant soit peu appréciable de l'enduit de couchage risque d'être en- traînée par le liquida aqueux contenu dans l'angle de pinçage.
.Il est bien entendu que la composition de couchage .se prend" très rapidement, étant donné l'absorption de sa teneur en eau par la feuille de papier continue. Le lac de solution aqueuse contenu dans l'angle de pinçage peut acquérir un aspect laiteux par suite du transfert de la matière de du papier au lac;
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toutefois, on ne doit pas laisser ce dernier se contaminer jusqu'à un point où il deviendrait épais ou visqueux. Ceci peut être évité en renouvelant le lac, c'est-à-dire en fournissant une quantité de liquide aqueux supérieure à celle qui est consommée et en fai- sant en sorte que la solution en excès déborde du lac, ou en faisant varier la profondeur du lac ou la fluidité de la couche lorsque celle-ci pénètre dans le lac.
Il n'est pas avantageux que la teneur en matières solides en suspension dans le lac puisse s'élever au- dessus de 5 %, et il 'est préférable de maintenir cette proportion à une valeur moindre. Dans la pratique, le lac de liquida dans l'angle de pinçage peut être complètement renouvelé en quelques secondes.
Lors de la mise en oeuvre de la présente invention, on peut employer une quelconque des compositions de couchage minérales généralement utilisable dans la préparation de papier à couche --moulée. De telles compositions de couchage sont généralement constituées par des dispersions aqueuses contenant un pigment minéral et un adhésif, ainsi qu'une proportion, de préférence ré- duite,, d'un agent de décollage, tel qu'un savon, afin de faciliter le décollage du papier couche séche d'avec la surface de moulage.
Les compositions de couchage minérales aqueuses contiennent d'ordinaira des agents anti-mousse et/ou égalisateurs, tels que l'huile de pin, le suif de boeuf sulfoné, l'huile de ricin sulfo- née, et analogues,, afin de favoriser l'obtention d'une surface ':lisse et unis, exempte de piqûres, de renfoncements, de protubé- rances, etc.. Ces agents, qui sont habituellement présents dans la composition de couchage, peuvent également servir à assurer un décollage satisfaisant du papier couché d'avec le tambour, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un agent quelconque spécialement à cette fin. Toutefois, si la couche collait au tambour, cet incon- vénient pourrait être aisément éliminé par l'expédient consistant à appliquer du savon sur la surface du tambour.
Dans le procédé
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selon la présente invention, le savon ou autre agent de décollage est appliqua le plus aisément. sous la forme d'un ingrédient dissous dans le liquide aqueux employé pour mouiller le tambour et pour former le lac dans l'angle de pinçage* Une solution de mouillage contenant un demi pour-cent de savon dissous, par exem- ple le stéarate d'ammonium, donne;
des résultats très satisfaisants, en contribuant à détacher du tambour une surface couchée qui, sans cela, risquerait.de coller à ce tambour, 'toutefois, on cons- tate généralement dans la pratique que, lorsqu'un agent de coagu- lation et/ou d'insolubilisation, est présent dans la solution qui remplit l'angle de pinçage, il est inutile d'appliquer un agent de décollage quelconque sur le tambour, ni d'inclure un agent de décollage quelconque dans la compositicn de couchage même, sauf un des agents anti-mousse, normalement gras, qui sont incorporés de façon presque universelle dans les compositions de couchage 'minérales aqueuses pour papiers.
On constate que la protéine, après avoir réagi avec l'agent d'insolubilisation ou de coagula- tion, adhère beaucoup moins à la surface du tambour de moulage, ce qui permet au papier couché et sèche de se détacher très aisé- ment de ce tambour, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un agent de décollage.
Les sels des métaux alcaline-terreur confèrent une résistance à l'eau aux couches à base de protéines sur lesquelles des solutions de ces sels sont appliquées; toutefois, lorsqu'il s'agit de favoriser un décollage aisé de la couche séchée d'avec 'la surface de moulage, lesdits sels ne possèdent pas tout à fait la même efficacité que les sels de métaux lourds.Four les couches blanches, il est préférable d'utiliser des sels incolores, tels que ceux de l'aluminium, de l'étain, du zinc et du zirconium; 'avec les couches colorées, on emploiera des sels colorés, tels que ceux du fer et du chrome.
Etant donne que les chlorures sont capables d'attaquer des surfaces.de chrome, à moins qu'ils ne soient fortement tamponnés avec de l'urée ou une substance analo-
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gue, il est préférable de ne pas employer de chlorures dans la solûtion contenue dans l'angle de pinçage. Les sulfates et les nitrates donnent des résultats très satisfaisants.
Exemple 1..
On a préparé une couche ayant la composition suivante :
Kaolin fin de couchage 85 parties en poids, sec
Carbonate de calcium à particules fines 15 parties en poids, sec Caséine (solvatée par l'ammoniaque) , 15 parties en poids, sec
Stéarate d'ammonium 5 parties en poids, sec.
Eau pour donner une teneur en matière solide de 48 pour-cent.
Cette-composition de couchage a été appliquée, à l'aide d'une fonceuse à lame d'air, sur un côté d'un papier-support courant, en une quantité égale à environ 6 livres (lbs), poids sec par mille pieds (feet) carrés de surface enduite. La feuille de papier ainsi enduite est ensuite immédiatement appliquée à pres- sion contre la surface d'un tambour chrome chauffé qui avait été mouillé avec une quantité suffisante d'une solution aqueuse à un pour-cent de formaldéhyde de façon à créer un petit lac de liqui- de, d'une profondeur allant de un quart à un demi-pouce, le long de la ligne de contact ou de pinçage.
Une fois séché, le papier couché se séparait aisément du tambour et possédait un haut bril- lant et un aspect attrayant. il possédait aussi une résistance relativement élevée à l'eau et n'était pas marqué par des doigts .humides.
Exemple 2.
Une autre composition de couchage a été préparée comme suit ;
200 livres de barbotine aqueuse de kaolin, contenant 65 pour-cent de solide. ont été mélangées avec 15 gallons d'une so- lution aqueuse de caséine, préparée en dissolvant la caséine dans l'asu ammoniacale et contenant environ 1,5 livre de caséine par
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gallon, le tout utant complété jusqu'à un volume total de 30 gallons et ensuite additionné de 0,5 gallon d'un mélange d'eau et de savon contenant 20 % de stéarate d'ammonium.
Cette composi- tion a été appliquée à une feuille continue de papier à l'aide. d'une fonceuse à lame d'air en une quantité de 5,5 livres, poids sec, par 1000 pieds carréso La surface fraîchement enduite a été ensuite appliquée à pression contre la surface d'un tambour chromé chauffé qui avait été mouillé avec une quantité de solution asueu- se à 1 % de formaldéhyde, suffisante pour produire une nappe ou un lac de liquide aqueux, d'une profondeur de un pouce environ., le long de la ligne de contact entre le tambour et la surface couchée. La surface enduite adhérait au tambour tant qu'elle était encore mouillée, mais se détachait de celui-ci une fois sèche.
Le produit ainsi obtenu possédait un haut brillant et offrait un aspect attrayant.
.-Exemple 30
On a établi un mélange de couchage ayant la composition suivante, parties en poids :
Kaolin de couchage à particules fines 75
Carbonate de calcium à particules fines 25
Caséine (solvatée par un alcali) 16
Phosphate tributylique 1,25
Suif sulfoné (25 % sec) 2,0
Savon (stearate de sodium) 0,5 Eau pour donner une teneur en matière solide de 54 pour-cent.
Cette composition a été appliquée à un carton encolla gris perle, 15 points, en une quantité équivalente à 6 livres, poids .sec, par 1000 pieds carrés, à l'aide d'une fonceuse à rouleaux - de transfert, comme celle représentée dans la figure , après quoi la. surface ainsi couchée et encore humide a été amenée au contact d'un tambour chromé, tandis que l'on maintenait, au-dessus de la ligne de contact entre la couche et la surface du tambour,
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un lac d'une solution aqueuse contenant 0,3% de savon soluble et
0,37% de formaldéhyde.
La surface du papier couché a été séchée au contact de la surface chromée et a été détachée de celle-ci, une fois sèche. Le, produit fini possédait un haut brillant et un aspect attrayant et résistant aux marques faites par des doigts humides.
Exemple 4. une composition de couchage aqueuse a été préparée avec les ingrédients suivants, les parties étant en poids :
Kaolin 70
Carbonate de calcium 30
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Caséine solvatée par ltammonique 20 Phosphate tributylique 0,25 "Végétal" (suif de boeuf sulfoné) 0,25
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Dieyandiamide (pour réduire la viscosité) 390
Eau 90
Cette composition de couchage a été appliquée au moyen d'une fonceuse à rouleaux de pression sur une face d'une feuille de papier continue pesant environ 40 livres par mille pieds carrés, en une quantité s'élevant à 6,5 livres, poids sec, par 1000 pieds carres, uette feuille continue et fraîchement enduite a été ensuite .employée dans les exemples 5 et 6 qui suivent.
Exemple 5.
@ La feuille de papier continue, fraichement couchée, a été mise immédiatement au contact d'un tambour chromé chauffé, la face couchéeétant tournée vers le tambour. L'angle de pinçage d'entrée entre le papier et le tambour était alimenté de façon continue, jusqu'à une profondeur de 1 pouce environ, en une solution à 1,2 pour-cent d'acétate basique de zirconium dans l'eau. A l'état sec, le papier ainsi couché se détachait parfaitement du tambour et
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.EaBjroduijaant. présentait une surface/sensiblement le reflet spéculaire de celle
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du tambour. La couche ainsi obtenue offrait une résistance très élevée au frottement à l'état humide et ne gardait pas les marqucs de doigts humides.
Exemple 6.
On a reproduit les opérations de l'Exemple 5, sauf que l'an- gle de pinçage était alimentéjusqu'à une profondeur de un pouce en une solution- aqueuse contenant 0,07 pour-cent de sulfate d'alu- minium et 0,5 pour-cent de formaldéhyde. Une fois séché. le papier ainsi couché se détachait parfaitement du tambour et était très résistant à l'action de 1'eau, Exemple 7.
, On a préparé une composition de couchage comportant les ingré- dients suivants, en poids :
Kaolin 85
Ocre 15 Protéine de soja, de faible viscosité s olvatée par l'ammoniaque 16
Urée 3
Stéarate d'ammonium 0,5
Copolimè re styrène-butadiène 6
Agent anti-mousse à base de silicone 0,5
Eau 95
Cette composition de couchage a été appliquée, à l'aide d'une ,fonceuse à rouleaux de transfert, sur une face d'une feuille conti- nue de papier pesant environ 50 lbs par 1000 pieds carrés, en une quantité s'élevant à 6,5 lbs, poids sec, par 100Q pieds carrés.
Le papier fraîchement couché a été entraîné de façon que sa face couchée passe au contact d'un tambour poli chroma, tandis que l'angle de pinçage entre la surface couchée et le tambour était maintenu à l'état rempli, jusqu'à une profondeur d'environ 1 pouce et demi, d'une solution aqueuse contenant 1,5 pour-cent d'acide tannique. Le papier couché, une fois séché, possédait un excellent
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lustre et avait une résistance très élevée au frottement avec un doigt mouillé.
D'une manière générale, le mode opératoire et les conditions qui sont habituellement observées dans les procédés, connus pour .. la préparation de papier couché par moulage, à savoir, en ce qui concerne la feuille de papier continue, la composition de couchage pour le papier, le poids de la composition de couchage appliquée sur cette feuille continue, la manière dont cette composition de couchage est appliquée,. la vitesse du papier, les dimensions et la température du tambour de moulage, etc.., sont également observées dans le présent perfectionnement, la principale différence entre les procédés connus et celui faisant l'objet du présent perfection- nement, résidant dans le fait qu'un excès de solution aqueuse, qui contient un agent modifiant la composition de couchage,
est maintenu dans l'angle de pinçage entre la surface couchée et le tambour de moulage.
Le procédé selon le présent perfectionnement comporte les opérations qui consistent : (1) à appliquer sur un papier-support ou une feuille continue une quantité déterminée d'une composition de couchage minérale aqueuse; (2) à appliquer la surface couchée humide contre la surface d'un tambour métallique poli et chauffé; (3) à appliquer une solution aqueuse d'un agent (exempt de matiè- res solides en suspension) d'insolubilisation ou de coagulation de la protéine sur la surface du tambour, en avant de la ligne ; de contact, entre le papier enduit et ce tambour, en une quantité suffisante pour maintenir un excès de liquide dans l'angle de pinçage où ladite surface enduite du papier entre en contact avec .,la surface métallique polie;
(4) à sécher l'enduit de couchage tant qu'il est en contact avec cette surface métallique polie; et, (5) à enlever le papier couché et séché' du tambour. il est bien entendu qu'aucune quantité appréciable de ma- tières solides de couchage n'est ni appliquée sur le papier, ni enlevée de celui-ci, au niveau dudit angle de pinçage.
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En outre, il va de soi que le liquida aqueux maintenu sous la forme d'un lac dans l'angle de pinçage ne doit pas être de nature à exercer une action destructrice ou préjudiciable sur la couche, comme coderait le cas avec des solutions concentrées, des acides forts ou d'alcalis forts, etc..
REVENDICATIONS.
1 - Procédé pour produire un papier couché par ''moulage', ce procédé comprenant les opérations qui consistent: à appliquer sur un papier-support un enduit constitué par une composition de couchage minérale aqueuse comprenant un adhésif à base de protéinèt à déplacer constamment la surface couchée et humide ainsi obtenue, au contact d'une surface solide; chauffée et d'un haut poli, cette derniers surface se déplaçant à la même vitesse et dans le .même sens,que ladite surface couchée; à maintenir un lac d'un liquide aqueux, sensiblement exempt de matières solides:en suspension, dans l'angle de pinçage forméentre la surface couchée et la sur- face solide, ce liquida contenant, en dissolution, un agent capa- ble de modifier la composition de couchage ;
àsécher la composition dé couchage au contact de ladite surface solide ; età sépa- rer ensuite le ruban continu de papier couché d'avec ladite surface.