WO2012114045A1 - Procédés de préparation d'une pâte papetière et de fabrication d'un papier à partir d'une poudre d'algues - Google Patents

Procédés de préparation d'une pâte papetière et de fabrication d'un papier à partir d'une poudre d'algues Download PDF

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Jean-Marie Vau
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Arjo Wiggins Fine Papers Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a process for preparing an algae powder and to a process for preparing a paper pulp from an algae powder, and to a process for producing paper from this pulp. .
  • algae such as brown algae of the laminar type
  • the process of alginate extraction contained in algae is essentially washing the algae and then treating them with a dilute acid solution to demineralize (removal of calcium by acid leaching).
  • the algae are then milled in an alkaline medium in order to neutralize the alginic acid and solubilize it in the corresponding salt form.
  • the mixture obtained undergoes flocculation and filtration treatments, which produce a leach juice containing alginates and a flotation cellulose.
  • the alginates of the lixiviation juice are recovered by precipitation.
  • the flotation cellulose or cellulosic cake is pressed by filter presses in the filtering earth and generally comprises cellulosic fibers, organic materials, expanded silica and diatomaceous earth.
  • the flotation cellulose generally comprises between 70 and 80% water by weight at the outlet of an alginate production plant. This flotation cellulose is a waste that is difficult to valorize and yet is rich in cellulosic fibers. It has already been proposed to use cellulose fibers derived from algae for the manufacture of paper. These papers generally include low levels of cellulose fibers derived from algae compared to cellulosic fibers from other sources, which does not recycle large amounts of algae. In addition, algae-derived cellulose fibers produce dark inclusions in the papers, which are visible and unattractive.
  • the process for recovering algae cellulose fibers comprises a high temperature heat treatment step of the algae, which are then milled and introduced into a paper machine.
  • This heat treatment generates Maillard reactions that result in the aforementioned dark inclusions in the paper.
  • Maillard reactions are chemical reactions in which sugars react with amino acids to produce brownish compounds.
  • the algae are treated at high temperatures (above 150 ° C.), which generates Maillard reactions and results in marks ("grayish-green dots") in the paper.
  • the rate of algae in this paper does not exceed 50% by dry weight.
  • papers made according to the prior art have an iodized smell reminiscent of that of the sea, this odor is not particularly pleasant, especially for printers who handle large amounts of paper.
  • the present invention aims to remedy various disadvantages among those mentioned above by a simple, effective and economical solution, which makes it possible to manufacture a paper having a relatively high level of cellulosic fibers derived from algae and which has no or not significant dark markings or inclusions and therefore has a similar appearance to paper made solely from cellulosic fibers made from wood.
  • the invention proposes for this purpose a process for preparing an algae powder comprising cellulose fibers or a powder comprising cellulose fibers derived from algae, intended for the manufacture of paper, comprising the steps of :
  • the algae are for example selected from the following types of algae: green algae, such as Ulva, brown algae, in particular having undergone alginate extraction, such as laminaria digitata, laminaria hyperborea, ascophyllum, fucus and trabelucata, red algae, blue-green algae, or a mixture of at least two different types of algae from the previous ones.
  • green algae such as Ulva
  • brown algae in particular having undergone alginate extraction, such as laminaria digitata, laminaria hyperborea, ascophyllum, fucus and trabelucata
  • red algae blue-green algae
  • the flotation cellulose is as defined above and comes from the treatment of algae, for example to extract alginates. It can include cellulose fibers and organic materials.
  • Drying algae and / or flotation cellulose is carried out at low temperature (below 150 ° C, and preferably below or equal to 100 ° C) so as to maintain the color and properties of algae and not to generate Maillard reactions, which make the algae insoluble and are responsible for the dark inclusions mentioned above in the prior art papers.
  • the algae and / or flotation cellulose is / are dried until they have a moisture content in the range of 1 to 20% by weight, and preferably in the range of 5 to 12% by weight.
  • an algae powder mainly comprises cellulosic fibers and organic materials. It also includes a small percentage of expanded silica and diatomaceous earth (about 5% by weight).
  • the algae harvested may contain more than 80% by weight of water and the flotation cellulose generally comprises a moisture content of about 80% by weight. The drying carried out in the process according to the invention thus makes it possible to divide at least by about four the quantity of water contained in the algae and / or the flotation cellulose.
  • Drying algae and / or flotation cellulose to a moisture content of 1 to 20% by weight also allows them to be stored for several months without any risk of altering their properties, which is very advantageous. Although algae harvesting takes place for one or two seasons a year, the drying of algae and their storage allows their use throughout a year.
  • the drying can be carried out in an oven, in an oven, for example rotary, or in a dryer, for example under vacuum.
  • the duration of the heat treatment in the oven, the oven or the dryer can be several hours, and for example about 12 hours.
  • the treatment temperature in the oven or oven may be less than or equal to 100 ° C, and for example of the order of 90 ° C.
  • the treatment temperature in the dryer may be about 60 ° C. This dryer may be of the dryer tunnel type in which hot air is injected.
  • the algae and / or the flotation cellulose are then ground so as to obtain a powder having a particle size in the range from 5 to 10 ⁇ m, preferably from 10 to 40 ⁇ m, or from 10 to 10 ⁇ m, more preferably from 15 to 30 ⁇ m, and for example of the order of 20 ⁇ .
  • the method according to the invention may comprise, before step a), at least one preliminary step chosen from the following steps:
  • Pressing algae removes a large part of the water they contain and concentrates the cellulose fibers in the dough thus obtained.
  • the pressing can be performed by means of a screw press (bi-screw example) or a filter press.
  • the pressing can be carried out at ambient temperature or at a higher temperature. Chemical treatment is possible during or before pressing.
  • the present invention also relates to a process for preparing a pulp from an algae powder, this powder having a particle size in the range of 5 to ⁇ ⁇ and a moisture content in the range of 1 at 20%, and comprising the steps of:
  • the paper pulp according to the invention comprises a relatively large amount of cellulose fibers derived from algae, which makes it possible to recycle larger quantities of algae and to contribute to the cleansing of the beaches, particularly in Brittany, and / or to efficientlyze the flotation cellulose which represents a waste for alginate production plants.
  • the algae powder represents at least 30, 40, or 50%, preferably more than 50%, more preferably at least 51%, and for example 55 to 65%, of the total weight of the algae powder and cellulose fibers from wood and / or plants.
  • the paper pulp according to the invention thus comprises (by weight) more algal powder than cellulosic fibers derived from wood and / or plants.
  • the cellulosic fibers contained in the algae powder are less expensive than virgin fibers derived from wood and / or plants, which therefore results in a significant reduction in the cost of preparation of the paper pulp according to the invention.
  • the algae powder and the cellulose fibers derived from wood and / or plants are therefore mixed in proportions of at least 1: 4 by weight, advantageously at least 1: 1 and more preferably higher. at 1: 1 (these proportions can be 1: 2, 2: 1, 3: 1, 4: 1, 51: 49, 1: 9, 3: 2, 13: 7, 7: 3, 5: 1; , etc.).
  • the paper pulp prepared according to the invention may comprise at least 20% or 50%, preferably more than 50%, more preferably at least 51%, and for example in the range of 55 to 65%, by dry weight of fibers. of cellulose derived from algae relative to the total dry weight of the cellulose fibers of the pulp.
  • the cellulosic fibers derived from paper algae according to the invention can be considered as vegetable fillers intended to replace the mineral fillers commonly used in papers.
  • the inventors have indeed found that cellulosic fibers derived from algae interact with cellulosic fibers from wood and / or plants in the paper by OH bonds. These bonds improve the strength and strength of the paper and allow the presence of large amounts of algae fibers in the paper, for example up to 80% by dry weight, based on the total dry weight of the cellulosic fibers of the paper.
  • the addition of mineral fillers in a paper increases its opacity.
  • the addition of algae powder according to the process described above also makes it possible to increase the opacity of the paper. It is therefore possible to reduce the amount of mineral fillers usually used in the manufacture of paper by replacing them with seaweed powder prepared by the process according to the invention.
  • the level of mineral fillers in the paper pulp and the paper according to the invention can be zero (0%). A compromise can be found between optimum opacity of a paper and a desired tear strength of the paper.
  • the pulp is advantageously mixed in a pulper, which makes it possible to hydrate and dissolve the powder of algae as well as undo the fiber agglomerates and thoroughly homogenize the pulp.
  • the cellulosic fibers derived from algae have an average length (of the order of 0.1 mm for example) which is lower than that of cellulosic fibers derived from wood (of the order of about 0.8 to 2 mm).
  • short cellulosic fibers have the advantage of improving the tensile strength of papers containing such fibers, as well as the formation of paper and its appearance.
  • the greater the amount of algae fibers in a paper the more it is preferable that the length of wood and / or plant fibers in this paper is important to compensate for the low mechanical properties, especially tearing, of the fibers. fibers from algae. Therefore, it is preferable to use at least one third of softwood fibers in relation to the total amount of wood fibers.
  • annual plant fibers such as cotton fibers, bamboo, straw, hemp, flax, alpha, jute, or the use of recycled fibers or a mixture of the fibers mentioned above, is also possible. Fibers from annuals are generally longer than softwood fibers, which validates their use.
  • the method according to the invention may comprise a total or partial bleaching or bleaching step of the pulp, for example by adding a product such as sodium hypochlorite, hydrogen peroxide, hydroxide sodium, chelating agents, citric acid, peracetic acid or ozone, or by treating the paper pulp enzymatically with chlorophyllases or carotenases, or by cooking in a basic medium.
  • a solution of sodium hypochlorite can be added to the paper pulp at a rate of 1% of active chlorine relative to the dry weight of the paper pulp.
  • the laundering of Paper pulp can be obtained by heating (cooking) it in the presence of sodium hydroxide, at a temperature between 60 and 90 ° C (preferably between 70 and 80 ° C).
  • the pulp may also be placed in the presence of sodium hydroxide, chelating agents (for example EDTA) and citric acid under normal temperature conditions. Blanching of the paper pulp can be obtained by the addition of three components in the pulp: an acid, an enzyme and a dispersing agent such as a surfactant.
  • the acid and the enzyme serve to destroy the natural dyes of the algae and the dispersing agent avoids the sedimentation of these dyes.
  • the method according to the invention may comprise a step of treating the paper pulp in order to eliminate or mask its odor, for example by adding porous particles absorbing this odor or odorous molecules, such as synthetic vanilla (by example of vanillin).
  • the porous particles may be particles of active charcoal, porous silica, diatomaceous earth, allophane, zeolite or any other particles with a high specific surface area, which are mixed with the pulp, for example from 0.01 to 5% by weight relative to the dry weight of the algae powder. These porous particles preferably have a relatively large surface area. Particles of activated carbon, porous silica, diatomaceous earth, allophane or zeolite can also be added to the algae powder in a previous step, and then removed by sieving. This makes it possible not to find these particles in the final paper.
  • the process according to the invention may comprise an acid leaching step of the pulp to increase the solubility of the algae powder.
  • the leaching step is carried out by treating the paper pulp with an acid solution (for example based on citric acid) and then neutralizing the paper pulp with a basic solution,
  • an acid solution for example based on citric acid
  • the process according to the invention may comprise a step of refining the paper pulp. This refining makes it possible to continue the fragmentation of the cellulose fibers and their hydration and to improve their mechanical properties.
  • the present invention also relates to a process for producing paper from a paper pulp prepared by the process as described above, characterized in that it comprises the introduction of paper pulp into a paper machine, by example of the Fourdrinier type, and the manufacture of paper.
  • the paper pulp in the paper machine, can be diluted and mixed with various products, such as starch, dyes and / or pigments. It can then be sent on a drip table to remove the water it contains, then pressed and dried on drying cylinders allowing a gentle rise in temperature. During this drying, the algae and / or the flotation cellulose, which was partially dissolved, will precipitate in the form of films without browning because of the Maillard reactions. The appearance of the paper obtained will be homogeneous and its appearance melted.
  • various products such as starch, dyes and / or pigments.
  • the resulting paper thus has an aesthetic similar to that of a paper based solely on wood fibers, that is to say without apparent dark inclusion.
  • the paper is very homogeneous on the surface (the paper can have a maximum surface homogeneity of 2 on a scale of 1 to 5, 1 being a very homogeneous paper on the surface - the surface homogeneity is evaluated by an operator).
  • the cellulosic fibers of algae are mixed with the cellulosic fibers of wood and / or plants and can bring a natural color to the paper.
  • the paper may also have a high opacity (greater than or equal to 95%, and for example equal to 100% when it has a basis weight greater than 80 g / m 2 ).
  • the paper can have a lightness greater than 5 in natural color, on a scale of 1 to 8 in natural color).
  • the light resistance can be measured by a XENOTEST device according to ISO 105B02.
  • the method according to the invention may comprise a step of surface treatment of the paper manufactured to modify its appearance, and in particular its color and / or its gloss, and / or to make it printable.
  • the surface treatment can be carried out online, that is to say just after the paper is taken out of the paper machine, or offline. It can be achieved using conventional coating processes such as size-press, film-press, air knife, metal blade, gravure, flexography, etc. It may for example consist in depositing a printable layer on at least one side of the paper, this layer comprising starch and / or PVA (polyvinyl alcohol).
  • the treated surface of the paper can be made matte or glossy depending on the thickness of the deposited layer and its components.
  • the gloss of the paper can be increased by adding in the layer chemicals such as gelatin, PVP (polyvinylpyrrolidone), synthetic latex (acrylic, PU, styrene-butadiene, etc.), etc.
  • the paper may also undergo a smoothing or calendering type mechanical surface treatment in order to obtain a high level of smoothness and / or gloss.
  • the paper pulp introduced into the paper machine is free of mineral fillers, or has a low level of mineral fillers (for example less than 5%).
  • the invention also relates to a paper that can be obtained by the aforementioned manufacturing method, this paper comprising cellulose fibers derived from algae and being free of mineral fillers.
  • This paper comprising cellulose fibers derived from algae and being free of mineral fillers.
  • the minerals that may be naturally contained in the algae and in the algae powder are not considered as mineral fillers for paper in the present application.
  • This paper can be a thin paper having a hand greater than or equal to 1 cm 3 / g. It can have a grammage greater than 80g / m 2 and an opacity greater than or equal to 95%.
  • the present invention also relates to a use of cellulose fibers derived from algae in a paper in order to increase its opacity, these cellulose fibers being in the form of a powder originating from the grinding of algae and / or cellulose of flotation resulting from the treatment of algae and having a particle size of between 5 and ⁇ ⁇ . These cellulose fibers may represent more than 50% by dry weight of the total dry weight of the paper cellulose fibers.
  • the present invention finally relates to an algae powder comprising cellulose fibers, for the manufacture of paper, characterized in that it has a particle size in the range of 5 to ⁇ ⁇ and a moisture content in the interval from 1 to 20%, and in that it is packaged in at least one repulpable paper bag.
  • the algae powder Due to the small particle size of the algae powder, it is very volatile. To avoid dust and discomfort when the powdery content of a conventional bag is emptied into a pulper, the algae powder is packaged in a repulpable bag that can be directly introduced into a pulper without emptying it.
  • This bag is usually unprinted and made with recyclable fibers. It does not include any material likely to pollute the paper pulp, such as plastic materials, inserts or coatings. It may be a repulpable bag marketed by Vicat (France) or Tyler Packaging (England).
  • FIG. 1 is a graph showing the evolution of the burst index of a paper as a function of the level of cellulosic fibers derived from algae in this paper;
  • FIG. 2 is a graph showing the evolution of the tear index of a paper as a function of the amount of cellulosic fibers derived from algae in this paper;
  • FIG. 3 is a graph showing the evolution of the tear index of a paper as a function of the particle size of the algae powder used in this paper;
  • FIG. 4 is a graph showing the evolution of the surface homogeneity of a paper as a function of the particle size of the algae powder used in this paper.
  • FIG. 5 is a graph showing the opacity of a paper as a function of the amount of cellulosic fibers derived from algae in this paper.
  • Example 1 Manufacture of paper having cellulosic fibers of wood and algae and comparison of the characteristics of these papers with those of a paper without cellulosic fibers of algae
  • the first paper comprises only cellulose fibers from wood and the other papers are each obtained from a paper pulp prepared from cellulose fibers derived from wood and seaweed (with respectively 25, 50, and 75% by weight of algae powder relative to the cumulative weight of the algae powder and the cellulosic wood fibers of the pulp, that is to say with the ratios 1: 3, 1: 1 and 3 respectively: 1 by weight between the algae powder and the cellulose fibers derived from wood and / or algae).
  • First components of each paper are introduced into a pulper to mix and prepare the pulp.
  • the paper pulp is introduced into the paper machine and the resulting substrate is processed at a size press or sizing machine of the paper machine with a sauce comprising other components.
  • compositions of the four papers are presented in the following table.
  • the algae powders were prepared by the drying and grinding steps of the process according to the invention, and have an average particle size of 30 ⁇ m.
  • Paper pulp which comprises 75% by weight of algae powder relative to the total weight of algae powder and cellulosic wood fibers is treated with bleach (sodium hypochlorite) in order to bleach and bleach this dough.
  • bleach sodium hypochlorite
  • the size-press or gluing machine comprises two rollers arranged side by side horizontally forming between them a bowl which is fed with a sauce comprising the components of the table.
  • the papers pass between the two rolls and are coated with this sauce.
  • the crosslinking agent makes it possible to crosslink the starch and in particular to improve the strength of the paper (Cartabond® TSI marketed by Clariant).
  • the gluing agent makes it possible to make the surface of the paper hydrophobic, with a view to offset printing of the paper (Impress® from Hercules SA and EKA SP 50 from EKA Chimie SA).
  • the glue EX3026 used in the pulper is marketed by the company Hercules SA.
  • the porosity of the papers was measured with a Bendtsen device.
  • the tear and burst indices were measured with respectively Elmendorf Protear Thwing Albert and EL05 Adamel Lhomargy apparatus.
  • the opacity of the papers was measured using a Colourtouch apparatus.
  • Papers made from algae and wood fibers have better porosity, hand and opacity than paper made solely from wood fibers.
  • the mechanical properties (tearing, bursting, etc.) of these papers are slightly less good than paper made from wood fibers, but are acceptable.
  • Figures 1 and 2 show the evolution of the tear and burst indices of a paper according to the amount of cellulosic fibers derived from algae in this paper. It is noted that the increase in the rate of algae fibers in the paper slightly lowers the burst index, and greatly reduces the tear index paper. This marked drop in tear strength of paper is due to the short length of cellulosic fibers from algae.
  • Example 2 Manufacture of a paper comprising cellulose fibers derived from algae and wood and particles of activated carbon
  • Example 1 0.5% by weight of activated carbon particles (marketed by the company PICA) is added to a paper composition (in the pulper) identical to that of Example 1 comprising 50% by weight of algae powder relative to the total weight of algae powder and cellulosic wood fibers.
  • PICA activated carbon particles
  • the activated carbon particles absorbed the natural smell of algae.
  • the manufactured paper has no unpleasant smell.
  • Example 3 Manufacture of a paper comprising cellulose fibers derived from algae and wood and vanillin
  • 1% by weight of vanillin (marketed by Rhodia) is added at the size-press in a paper having the same composition as the paper of Example 1 comprising 50% by weight of algae powder relative to total weight of algae powder and cellulosic wood fiber.
  • the manufactured paper has a smell similar to vanilla.
  • a first paper was made from an unsized algal powder, that is to say containing particles of size greater than 125 ⁇ .
  • a second paper was made from an algae powder having a particle size less than 125 ⁇ , a third paper was made from an algae powder having a particle size less than 75 ⁇ and a fourth paper was manufactured from a powder of algae with particle size less than 30 ⁇ .
  • Each paper has 50% (1: 1 ratio) by weight of algae powder based on the cumulative weight of the algae powder and the cellulosic wood fibers of the paper.
  • an algae powder whose particles have a size of the order of 30 ⁇ m, to obtain a good compromise in terms of surface homogeneity and mechanical properties of the papers prepared from this powder. algae.
  • the paper made from the first batch has a homogeneous appearance and has a natural green color.
  • Paper made from the second batch has inclusions due to poor algae solubilization due to Maillard reactions. In addition, this paper has a brown color because drying at 150 ° C resulted in browning of the algae.
  • Example 6 Several papers with different amounts of algae powder compared to the cumulative weight of algae powder and cellulosic wood fiber papers were manufactured. These amounts are respectively 0, 10, 15, 20, 25, 50 and 75%. The opacity of these papers is then measured by means of a Colourtouch apparatus.
  • Figure 5 shows the evolution of the opacity of a paper as a function of the level of cellulosic fibers of algae in this paper. It is found that the paper has an opacity of 100% with an algae fiber content greater than or equal to 50%. A paper having an algae fiber content greater than or equal to 20% has an opacity close to 100% (99.8%).

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Abstract

23 ABREGE Procds de prparation dune pte papetire et de fabrication dun papier partir dune poudre dalgues 5 Procd de prparation dune pte papetire partir dune poudre dalgues, cette poudre dalgues tant prpare par schage dalgues et/ou de cellulose de flottaison issue du traitement dalgues, une temprature infrieure 150C, jusqu ce que les algues et/ou la cellulose de flottaison ait un tauxdhumidit dans lintervalle de 1 20% en poids, et broyage des 10 algues et/ou de la cellulose de flottaison de faon obtenir une poudre ayant une granulomtrie dans l'intervalle de 5 100?m. Le procd de prparation de la pte papetire comprend le mlange d'une poudre dalgues du type prcit, de leau et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes, la poudre dalgues apporte au mlange 15 reprsentant au moins 20% du poids total de la poudre dalgues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes. Cette pte papetire permet de fabriquer un papier prsentant une forte opacit et une surface homogne sans inclusion. 20

Description

Procédés de préparation d'une pâte papetière et de fabrication d'un papier à partir d'une poudre d'algues
La présente invention concerne un procédé de préparation d'une poudre d'algues ainsi qu'un procédé de préparation d'une pâte papetière à partir d'une poudre d'algues, et un procédé de fabrication de papier à partir de cette pâte papetière.
La prolifération des algues est un problème récurrent sur les plages, en particulier en Bretagne, qui génère des risques sanitaires. Chaque année, 50 000 tonnes d'algues vertes appartenant au genre Ulva sont récoltées sur les plages bretonnes. Ces algues, qui contiennent des fibres de cellulose, ne sont en général pas valorisées et sont éliminées par compostage ou épandage agricole.
D'autres algues, telles que les algues brunes du type laminaire, sont récoltées et traitées pour en extraire des alginates. Le procédé d'extraction des alginates contenus dans les algues consiste pour l'essentiel à laver les algues puis à les traiter avec une solution acide diluée afin de les déminéraliser (élimination du calcium par lixiviation acide). Les algues sont ensuite broyées en milieu alcalin afin de neutraliser l'acide alginique et de le solubiliser sous forme de sel correspondant. Le mélange obtenu subit des traitements de floculation et de filtration, qui produisent un jus de lixiviation contenant des alginates et une cellulose de flottaison. Les alginates du jus de lixiviation sont récupérés par précipitation. La cellulose de flottaison ou gâteau cellulosique est pressée par des filtres presses à terre filtrante et comprend en général des fibres cellulosiques, des matières organiques, de la silice expansée et de la terre de diatomée. La cellulose de flottaison comprend en général entre 70 et 80% d'eau en poids à la sortie d'une usine de production d'alginates. Cette cellulose de flottaison est un déchet difficile à valoriser et qui est pourtant riche en fibres cellulosiques. On a déjà proposé d'utiliser des fibres de cellulose issues d'algues pour la fabrication de papier. Ces papiers comprennent en général de faibles proportions de fibres de cellulose issues d'algues par rapport aux fibres de celluloses d'autres sources, ce qui ne permet pas de recycler de grandes quantités d'algues. De plus, les fibres de cellulose issues d'algues produisent des inclusions foncées dans les papiers, qui sont visibles et peu esthétiques.
Dans la technique connue dans l'art antérieur, le procédé de récupération des fibres de cellulose d'algues comprend une étape de traitement thermique à haute température des algues, qui sont ensuite broyées et introduites dans une machine à papier. Ce traitement thermique génère des réactions de Maillard qui se traduisent par les inclusions foncées précitées dans le papier. Les réactions de Maillard sont des réactions chimiques lors desquelles des sucres réagissent avec des acides aminés pour produire des composés brunâtres. Dans le document EP-A1 - 0 656 920, les algues sont traitées à de hautes températures (supérieures à 150°C), ce qui génère des réactions de Maillard et se traduit par des marques (« greyish-green dots ») dans le papier. Par ailleurs, le taux d'algues dans ce papier ne dépasse pas 50% en poids sec.
De plus, les papiers fabriqués selon la technique antérieure ont une odeur iodée rappelant celle de la mer, cette odeur n'étant pas particulièrement agréable, en particulier pour les imprimeurs qui manipulent de grandes quantités de papiers.
La présente invention a pour but de remédier à différents inconvénients parmi ceux précédemment cités par une solution simple, efficace et économique, qui permet de fabriquer un papier ayant un taux de fibres cellulosiques issues d'algues relativement important et qui ne présente pas ou pas significativement de marques ou inclusions foncées et a donc un aspect similaire à celui des papiers fabriqués uniquement à partir de fibres cellulosiques issues de bois. L'invention propose à cet effet un procédé de préparation d'une poudre d'algues comportant des fibres de cellulose ou d'une poudre comportant des fibres de cellulose issues d'algues, destinée à la fabrication de papier, comprenant les étapes consistant à :
a) sécher des algues et/ou de la cellulose de flottaison issue du traitement d'algues, à une température inférieure à 150°C, jusqu'à ce que les algues et/ou la cellulose de flottaison ait un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20% en poids ; et
b) broyer les algues et/ou la cellulose de flottaison de façon à obtenir une poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à Ι ΟΌμηη.
Les algues sont par exemple choisies parmi les types d'algues suivants : des algues vertes, telles que Ulva, des algues brunes, en particulier ayant subi une extraction des alginates, telles que laminaria digitata, laminaria hyperboréa, ascophyllum, fucus et trabelucata, des algues rouges, des algues bleues, ou un mélange d'au moins deux types d'algues différentes parmi les précédentes. La cellulose de flottaison est telle que définie ci-dessus et provient du traitement d'algues, en vue par exemple d'en extraire des alginates. Elle peut comprendre des fibres de cellulose et des matières organiques.
Le séchage des algues et/ou de la cellulose de flottaison est réalisé à faible température (inférieure à 150°C, et de préférence inférieure ou égale à 100°C) de façon à conserver la couleur et les propriétés des algues et à ne pas générer de réactions de Maillard, qui rendent les algues insolubles et sont responsables des inclusions foncées précitées dans les papiers de la technique antérieure. Les algues et/ou la cellulose de flottaison est/sont séchée(s) jusqu'à ce qu'elle(s) ai(en)t un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20% en poids, et de préférence dans l'intervalle de 5 à 12% en poids.
Typiquement, une poudre d'algues comprend majoritairement des fibres cellulosiques et des matières organiques. Elle comprend également un faible pourcentage de silice expansée et de terre de diatomée (environ 5% en poids). Les algues récoltées peuvent contenir plus de 80% en poids d'eau et la cellulose de flottaison comprend en général un taux d'humidité de l'ordre de 80% en poids. Le séchage effectué dans le procédé selon l'invention permet donc de diviser au moins par quatre environ la quantité d'eau contenue dans les algues et/ou la cellulose de flottaison.
Le séchage des algues et/ou de la cellulose de flottaison jusqu'à un taux d'humidité de 1 à 20% en poids permet en outre de les/la conserver pendant plusieurs mois sans risque d'altération de leurs propriétés, ce qui est très avantageux. En effet, bien que la récolte des algues ait lieu pendant une ou deux saisons par an, le séchage des algues et leur stockage permet leur utilisation tout au long d'une année.
Le séchage peut être réalisé dans une étuve, dans un four, par exemple rotatif, ou dans un sécheur, par exemple sous vide. La durée du traitement thermique dans l'étuve, le four ou le sécheur peut être de plusieurs heures, et par exemple de 12h environ. La température de traitement dans l'étuve ou le four peut être inférieure ou égale à 100°C, et par exemple de l'ordre de 90°C. La température de traitement dans le sécheur peut être de 60°C environ. Ce sécheur peut être du type tunnel sécheur dans lequel de l'air chaud est injecté.
Les algues et/ou la cellulose de flottaison sont ensuite broyées de façon à obtenir une poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à Ι ΟΟμηη, de préférence de 10 à 40μηη ou de 10 à δθμηη, plus préférentiellement de 15 à 30μηη, et par exemple de l'ordre de 20μηη.
Le procédé selon l'invention peut comprendre, avant l'étape a), au moins une étape préliminaire choisie parmi les étapes suivantes :
- récolte des algues, par exemple en bord de mer ou sur les plages ;
- lavage des algues à l'eau de mer ou à l'eau douce ; et
- pressage des algues jusqu'à ce qu'elles aient une humidité relative dans l'intervalle de 60 à 85%, et de préférence de 60 à 80%.
Le pressage des algues permet d'éliminer une grande partie de l'eau qu'elles contiennent et de concentrer les fibres de cellulose dans la pâte ainsi obtenue. Le pressage peut être réalisé au moyen d'une presse à vis (de type bi-vis par exemple) ou un filtre presse. Le pressage peut être réalisé à température ambiante ou à plus haute température. Un traitement chimique est possible pendant ou avant le pressage.
La présente invention concerne également un procédé de préparation d'une pâte papetière à partir d'une poudre d'algues, cette poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à Ι ΟΌμηη et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20%, et comprenant les étapes consistant à:
c) apporter la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes dans des proportions telles que la poudre d'algues représente au moins 20% du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes ; et
d) mélanger la poudre d'algues et les fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes à de l'eau, de façon à préparer la pâte papetière.
La pâte papetière selon l'invention comprend une quantité relativement importante de fibres de cellulose issues d'algues, ce qui permet de recycler des quantités plus importantes d'algues et de contribuer à l'assainissement des plages, notamment bretonnes, et/ou de valoriser la cellulose de flottaison qui représente un déchet pour les usines de production d'alginates.
Avantageusement, la poudre d'algues représente au moins 30, 40, ou 50%, de préférence plus de 50%, plus préférentiellement au moins 51 %, et par exemple 55 à 65%, du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes. La pâte papetière selon l'invention comprend ainsi (en poids) plus de poudre d'algues que de fibres cellulosiques issues de bois et/ou de plantes. Les fibres cellulosiques contenues dans la poudre d'algues sont moins coûteuses que des fibres vierges issues de bois et/ou de plantes, ce qui se traduit donc par une réduction notable du coût de préparation de la pâte papetière selon l'invention. Selon l'invention, la poudre d'algues et les fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes sont donc mélangées selon des proportions au moins de 1 : 4 en poids, avantageusement d'au moins 1 : 1 et plus préférentiellement supérieures à 1 : 1 (ces proportions pouvant être de 1 : 2, 2 : 1 , 3 : 1 , 4 : 1 ; 51 : 49 ; 1 1 : 9 ; 3 : 2 ; 13 : 7 ; 7 : 3 ; 5 : 1 ;, etc.).
La pâte papetière préparée selon l'invention peut comporter au moins 20% ou 50%, de préférence plus de 50%, plus préférentiellement au moins 51 %, et par exemple dans l'intervalle de 55 à 65%, en poids sec de fibres de cellulose issues d'algues par rapport au poids sec total des fibres de cellulose de la pâte.
Les fibres cellulosiques issues d'algues du papier selon l'invention peuvent être considérées comme des charges végétales destinées à remplacer les charges minérales couramment utilisées dans les papiers. Les inventeurs ont en effet constaté que les fibres cellulosiques issues des algues interagissent avec les fibres cellulosiques issues de bois et/ou de plantes dans le papier par des liaisons OH. Ces liaisons améliorent la tenue et la résistance mécanique du papier et autorisent la présence de grandes quantités de fibres d'algues dans le papier, par exemple jusqu'à 80% en poids sec, par rapport au poids sec total des fibres cellulosiques du papier.
L'ajout de charges minérales dans un papier permet d'augmenter son opacité. L'ajout de poudre d'algues selon le procédé décrit ci-dessus permet également d'augmenter l'opacité du papier. Il est donc possible de réduire la quantité de charges minérales habituellement utilisées lors de la fabrication de papier en les remplaçant par de la poudre d'algues préparée par le procédé selon l'invention . Le taux de charges minérales dans la pâte papetière et le papier selon l'invention peut être nul (0%). Un compromis peut être trouvé entre une opacité optimale d'un papier et une résistance mécanique à la déchirure souhaitée de ce papier.
La pâte papetière est avantageusement mélangée dans un pulpeur, ce qui permet d'hydrater et de dissoudre la poudre d'algues ainsi que de défaire les agglomérats de fibres et de bien homogénéiser la pâte papetière.
Les fibres cellulosiques issues d'algues ont une longueur moyenne (de l'ordre de 0,1 mm par exemple) qui est inférieure à celle des fibres cellulosiques issues de bois (de l'ordre de 0,8 à 2mm environ). Plus les fibres cellulosiques sont longues et plus leurs propriétés mécaniques sont bonnes et plus les papiers fabriqués à partir de ces fibres ont de bonnes résistances mécaniques, notamment à la déchirure. Toutefois, les fibres cellulosiques courtes ont l'avantage d'améliorer la résistance à la traction des papiers comportant de telles fibres, ainsi que la formation du papier et son épair. Plus la quantité de fibres issues d'algues dans un papier est importante et plus il est préférable que la longueur des fibres issues de bois et/ou de plantes dans ce papier soit importante pour compenser les faibles propriétés mécaniques, notamment à la déchirure, des fibres issues des algues. De ce fait, il est préférable d'utiliser au moins un tiers de fibres de bois de résineux par rapport à la quantité totale de fibres de bois.
L'utilisation de fibres de plantes annuelles telles que les fibres de coton, bambou, paille, chanvre, lin, alpha, jute, ou l'utilisation de fibres recyclées ou d'un mélange des fibres citées préalablement, est également envisageable. Les fibres issues de plantes annuelles ont en général une longueur supérieure à celle des fibres de bois de résineux, ce qui permet de valider leur utilisation.
Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de blanchiment ou de décoloration totale ou partielle de la pâte papetière, par exemple en y ajoutant un produit tel que de l'hypochlorite de sodium, du peroxyde d'hydrogène, de l'hydroxyde de sodium, des agents chelatants, de l'acide citrique, de l'acide peracétique ou de l'ozone, ou en traitant la pâte papetière par voie enzymatique avec des chlorophyllases ou des carotenases, ou par cuisson en milieu basique. Une solution d'hypochlorite de sodium peut être ajoutée à la pâte papetière à raison de 1 % de chlore actif par rapport au poids sec de la pâte papetière. Le blanchiment de la pâte papetière peut être obtenu en la chauffant (cuisson) en présence d'hydroxyde de sodium, à une température comprise entre 60 et 90°C (de préférence entre 70 et 80°C). La pâte papetière peut être également mise en présence d'hydroxyde de sodium, d'agents chelatants (par exemple l'EDTA) et d'acide citrique dans des conditions normales de température. Le blanchiment de la pâte papetière peut être obtenu par l'addition de trois composants dans la pâte : un acide, une enzyme et un agent dispersant tel qu'un tensioactif. L'acide et l'enzyme servent à détruire les colorants naturels des algues et l'agent dispersant évite la sédimentation de ces colorants.
Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de traitement de la pâte papetière en vue de supprimer ou de masquer son odeur, par exemple en y ajoutant des particules poreuses absorbant cette odeur ou des molécules odorantes, telles que de la vanille synthétique (par exemple de la vanilline).
Il est en effet préférable de supprimer ou masquer l'odeur naturelle iodée des algues qui pourrait persister dans le papier, car cette odeur peut être particulièrement désagréable en particulier lorsqu'une grande quantité de papiers libèrent simultanément des effluves, par exemple lors de leur désemballage par un imprimeur, ou lors de l'impression du papier.
Les particules poreuses peuvent être des particules de charbon actif, de silice poreuse, de diatomée, d'allophane, de zéolithe ou toutes autres particules à fortes surfaces spécifiques, qui sont mélangées à la pâte papetière, par exemple à raison de 0,01 à 5% en poids par rapport au poids sec de la poudre d'algues. Ces particules poreuses ont de préférence une surface spécifique relativement importante. Les particules de charbon actif, de silice poreuse, de diatomée, d'allophane ou de zéolithe peuvent être également ajoutées à la poudre d'algues lors d'une étape préalable, puis enlevées par tamisage. Ceci permet de ne pas retrouver ces particules dans le papier final. Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de lixiviation acide de la pâte papetière pour augmenter la solubilité de la poudre d'algues.
L'étape de lixiviation est réalisée en traitant la pâte papetière avec une solution acide (par exemple à base d'acide citrique) puis en neutralisant la pâte papetière avec une solution basique,
Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de raffinage de la pâte papetière. Ce raffinage permet de poursuivre la fragmentation des fibres de cellulose et leur hydratation et d'améliorer leurs propriétés mécaniques.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication de papier à partir d'une pâte papetière préparée par le procédé tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction de la pâte papetière dans une machine à papier, par exemple du type Fourdrinier, et la fabrication du papier.
A titre d'exemple, dans la machine à papier, la pâte papetière peut être diluée et mélangée à différents produits, tels que de l'amidon, des colorants et/ou des pigments. Elle peut ensuite être envoyée sur une table d'égouttage pour retirer l'eau qu'elle contient, puis pressée et séchée sur des cylindres sécheurs permettant une montée douce en température. Lors de ce séchage, les algues et/ou la cellulose de flottaison, qui étai(en)t partiellement dissoute(s) va/vont précipiter sous forme de films sans pour autant brunir à cause des réactions de Maillard. L'aspect du papier obtenu sera alors homogène et son épair fondu.
Le papier obtenu a ainsi une esthétique similaire à celle d'un papier à base uniquement de fibres de bois, c'est-à-dire sans inclusion foncée apparente. Le papier est très homogène en surface (le papier peut avoir une homogénéité de surface maximale de 2 sur une échelle de 1 a 5, 1 étant un papier très homogène en surface - l'homogénéité de surface est évaluée par un opérateur). Les fibres cellulosiques d'algues sont mélangées aux fibres cellulosiques de bois et/ou de plantes et peuvent apporter une coloration naturelle au papier. Le papier peut posséder par ailleurs une forte opacité (supérieure ou égale à 95%, et par exemple égale à 100% lorsqu'il a un grammage supérieur à 80 g/m2). Il a en outre une très bonne tenue lumière lorsqu'il est fabriqué sans ajout de colorants de synthèse (le papier peut avoir une tenue lumière supérieure à 5 en couleur naturelle, sur une échelle de 1 à 8 en couleur naturelle). La tenue lumière peut être mesurée par un appareil XENOTEST selon la norme ISO 105B02.
Le procédé selon l'invention peut comporter une étape de traitement de surface du papier fabriqué pour modifier son apparence, et en particulier sa couleur et/ou sa brillance, et/ou pour le rendre imprimable.
Le traitement de surface peut être réalisé en ligne, c'est-à-dire juste après la sortie du papier de la machine à papier, ou hors ligne. Il peut être réalisé à l'aide de procédés d'enduction classiques du type size-press, film- press, lame d'air, lame métallique, héliogravure, flexographie, etc. Il peut par exemple consister à déposer une couche imprimable sur au moins une face du papier, cette couche comprenant de l'amidon et/ou du PVA (polyvinyle alcool). Le surface traitée du papier peut être rendue matte ou brillante suivant l'épaisseur de la couche déposée et de ses constituants. La brillance du papier peut être augmentée en ajoutant dans la couche des produits chimiques tels que de la gélatine, du PVP (polyvinylpyrrolidone), du latex synthétique (acrylique, PU, styrène-butadiène, etc.), etc. Le papier peut également subir un traitement de surface mécanique de type lissage ou calandrage dans le but d'obtenir un fort lissé et/ou une brillance importante.
Avantageusement, la pâte papetière introduite dans la machine à papier est exempte de charges minérales, ou a un faible taux de charges minérales (par exemple inférieur à 5%).
L'invention concerne également un papier susceptible d'être obtenu par le procédé de fabrication précité, ce papier comprenant des fibres de cellulose issues d'algues et étant exempt de charges minérales. Les minéraux pouvant être naturellement contenus dans les algues et dans la poudre d'algues ne sont pas considérés comme des charges minérales pour papier dans la présente demande.
Ce papier peut être un papier fin ayant une main supérieure ou égale à 1 cm3/g. Il peut avoir un grammage supérieur à 80g/m2 et une opacité supérieure ou égale à 95%.
Ce papier peut être utilisé pour l'impression, l'écriture, la brochure ou l'emballage.
La présente invention concerne encore une utilisation de fibres de cellulose issues d'algues dans un papier en vue d'augmenter son opacité, ces fibres de cellulose se présentant sous forme d'une poudre provenant du broyage d'algues et/ou de cellulose de flottaison issue du traitement d'algues et ayant une granulométrie comprise entre 5 et Ι ΟΌμηη. Ces fibres de cellulose peuvent représenter plus de 50% en poids sec du poids sec total des fibres de cellulose du papier.
La présente invention concerne enfin une poudre d'algues comportant des fibres de cellulose, pour la fabrication de papier, caractérisée en ce qu'elle a une granulométrie dans l'intervalle de 5 à Ι ΟΟμΐη et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20%, et en ce qu'elle est conditionnée dans au moins un sac en papier repulpable.
Du fait de la faible granulométrie de la poudre d'algues, celle-ci est très volatile. Pour éviter les poussières et les désagréments lorsque le contenu pulvérulent d'un sac classique est vidé dans un pulpeur, la poudre d'algues est conditionnée dans un sac repulpable qui peut être directement introduit dans un pulpeur sans le vider. Ce sac est en général non imprimé et réalisé avec des fibres recyclables. Il ne comporte par de matière susceptible de polluer la pâte papetière, telle que des matériaux plastiques, des inserts ou des enductions. Il peut s'agir d'un sac repulpable commercialisé par la société Vicat (France) ou Tyler Packaging (Angleterre). L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, qui comprend des exemples comparatifs et de mise en œuvre de l'invention, ainsi que des références aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est un graphe représentant l'évolution de l'indice d'éclatement d'un papier en fonction du taux de fibres cellulosiques issues d'algues dans ce papier ;
- la figure 2 est un graphe représentant l'évolution de l'indice de déchirure d'un papier en fonction du taux de fibres cellulosiques issues d'algues dans ce papier ;
- la figure 3 est un graphe représentant l'évolution de l'indice de déchirure d'un papier en fonction de la granulométrie de la poudre d'algues utilisée dans ce papier ;
la figure 4 est un graphe représentant l'évolution de l'homogénéité de surface d'un papier en fonction de la granulométrie de la poudre d'algues utilisée dans ce papier ; et
- la figure 5 est un graphe représentant l'opacité d'un papier en fonction du taux de fibres cellulosiques issues d'algues dans ce papier.
Exemple 1 : Fabrication de papiers ayant des fibres cellulosiques de bois et d'algues et comparaison des caractéristiques de ces papiers à celles d'un papier sans fibres cellulosiques d'algues
Quatre papiers sont fabriqués au moyen d'une machine à papier classique. Le premier papier comprend uniquement des fibres de cellulose issues de bois et les autres papiers sont chacun obtenus à partir d'une pâte papetière préparée à partir de fibres de cellulose issues de bois et d'algues (avec respectivement 25, 50, et 75% en poids de poudre d'algues par rapport au poids cumulé de la poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois de la pâte papetière, c'est-à-dire avec respectivement les rapports 1 : 3, 1 : 1 et 3 : 1 en poids entre la poudre d'algues et les fibres de cellulose issues de bois et/ou d'algues). Des premiers composants de chaque papier sont introduits dans un pulpeur afin de les mélanger et de préparer la pâte papetière. La pâte papetière est introduite dans la machine à papier et le substrat obtenu est traité au niveau d'une size-press ou presse encolleuse de la machine à papier avec une sauce comprenant d'autres composants.
Les compositions des quatre papiers sont présentées dans le tableau suivant.
Figure imgf000014_0001
Comme expliqué dans ce qui précède, les pâtes papetières à base de fibres cellulosiques d'algues et de bois comprennent des fibres longues de bois pour compenser les faibles propriétés mécaniques des fibres d'algues, qui sont plus courtes que les fibres de bois. Les fibres courtes de bois sont ici issues d'eucalyptus (type Cenibra) et ont une longueur moyenne de l'ordre de 0,8mm, et les fibres longues de bois sont issues de résineux et ont une longueur moyenne de l'ordre de 2mm. Les fibres d'algues ont une longueur moyenne de 0,1 mm environ.
Les poudres d'algues ont été préparées par les étapes de séchage et de broyage du procédé selon l'invention, et ont une granulométrie moyenne de 30μηη.
La pâte papetière qui comporte 75% en poids de poudre d'algues par rapport au poids total de poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois est traitée avec de l'eau de javel (hypochlorite de sodium) afin de décolorer et blanchir cette pâte.
La size-press ou presse encolleuse comprend deux rouleaux disposés côte à côte horizontalement qui forment entre eux une cuvette que l'on alimente avec une sauce comprenant les composants du tableau. Les papiers passent entre les deux rouleaux et sont enduits de cette sauce.
L'agent de réticulation permet de réticuler l'amidon et d'améliorer notamment la tenue du papier (Cartabond® TSI commercialisé par la société Clariant). L'agent de collage permet de rendre la surface du papier hydrophobe, en vue d'une impression offset du papier (Impress® de la société Hercules SA et EKA SP 50 de la société EKA Chimie SA). La colle EX3026 utilisée dans le pulpeur est commercialisée par la société Hercules SA.
Les papiers fabriqués avec et sans fibres de cellulose issues d'algues sont analysés. Les résultats des tests effectués sur ces papiers sont récapitulés dans le tableau ci-dessous.
Figure imgf000015_0001
note e on
Figure imgf000016_0001
La porosité des papiers a été mesurée avec un appareil Bendtsen. Les indices de déchirure et d'éclatement ont été mesurés avec respectivement des appareils Elmendorf Protear Thwing-Albert et EL05 Adamel Lhomargy. L'opacité des papiers a été mesurée au moyen d'un appareil Colourtouch.
Les papiers fabriqués à partir de fibres issues d'algues et de bois ont de meilleures porosité, main et opacité que celles du papier fabriqué uniquement à partir de fibres de bois. Les propriétés mécaniques (déchirement, éclatement, etc.) de ces papiers sont légèrement moins bonnes que celles du papier fabriqué à partir de fibres de bois, mais sont toutefois acceptables.
Les figures 1 et 2 représentent l'évolution des indices de déchirure et d'éclatement d'un papier en fonction de la quantité de fibres cellulosiques issues d'algues dans ce papier. On constate que l'augmentation du taux de fibres d'algues dans le papier fait baisser légèrement l'indice d'éclatement, et fait fortement baisser l'indice de déchirure du papier. Cette baisse marquée de la résistance à la déchirure du papier s'explique par la faible longueur des fibres cellulosiques issues d'algues.
Exemple 2 : Fabrication d'un papier comportant des fibres de cellulose issues d'algues et de bois et des particules de charbon actif
0.5% en poids de particules de charbon actif (commercialisées par la société PICA) est ajoutée à une composition papetière (dans le pulpeur) identique à celle de l'exemple 1 comportant 50% en poids de poudre d'algues par rapport au poids total de poudre d'algues et de fibres cellulosiques de bois.
Les particules de charbon actif ont absorbé l'odeur naturelle des algues. Le papier fabriqué n'a pas d'odeur désagréable.
Exemple 3 : Fabrication d'un papier comportant des fibres de cellulose issues d'algues et de bois et de la vanilline
1 % en poids de vanilline (commercialisée par la société Rhodia) est ajoutée au niveau de la size-press dans un papier ayant la même composition que le papier de l'exemple 1 comportant 50% en poids de poudre d'algues par rapport au poids total de poudre d'algues et de fibres cellulosiques de bois.
Le papier fabriqué a une odeur similaire à la vanille.
Exemple 4 :
Plusieurs papiers ont été fabriqués à partir de poudres d'algues de granulométries différentes, afin d'observer l'influence de cette granulométrie (taille des particules) sur l'indice de déchirure des papiers et sur leur aspect de surface. Un premier papier a été fabriqué à partir d'une poudre d'algues non tamisée, c'est-à-dire contenant des particules de taille supérieure à 125μηη. Un second papier a été fabriqué à partir d'une poudre d'algues ayant une granulométrie inférieure à 125μηη, un troisième papier a été fabriqué à partir d'une poudre d'algues ayant une granulométrie inférieure à 75μηη et un quatrième papier a été fabriqué à partir d'une poudre d'des algues de granulométrie inférieure à 30μηη. Chaque papier comporte 50% (rapport 1 :1 ) en poids de poudre d'algues par rapport au poids cumulé de la poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois du papier.
Des tests de déchirure et une évaluation de l'homogénéité de surface des papiers obtenus ont ensuite été effectués. Les résultats de ces analyses sont représentés dans les figures 3 et 4.
Il est préférable d'utiliser une poudre d'algues dont les particules ont une taille de l'ordre de 30μηη, pour obtenir un bon compromis en termes d'homogénéité de surface et de propriétés mécaniques des papiers préparés à partir de cette poudre d'algues.
Exemple 5:
Deux lots d'algues provenant de l'industrie des alginates ont été pressés et séchés à des températures différentes au moyen d'un four rotatif. Le premier lot a été séché à 80°C, le second à 150°C. Les deux lots ont ensuite subi une étape de micronisation à 75μηη. Des papiers ont ensuite été fabriqués à partir de ces lots d'algues, à partir de 50% en poids de poudre d'algues par rapport au poids cumulé de la poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois des papiers.
Le papier fabriqué à partir du premier lot a un aspect homogène et possède une couleur verte naturelle.
Le papier fabriqué à partir du second lot possède des inclusions, en raison d'une mauvaise solubilisation des algues due aux réactions de Maillard. Par ailleurs, ce papier possède une couleur brune car le un séchage à 150°C a entraîné un brunissement des algues.
Exemple 6 : Plusieurs papiers comportant différentes quantités de poudre d'algues par rapport au poids cumulé de la poudre d'algues et des fibres cellulosiques de bois des papiers ont été fabriqués. Ces quantités sont respectivement de 0, 10, 15, 20, 25, 50 et 75%. L'opacité de ces papiers est ensuite mesurée au moyen d'un appareil Colourtouch.
La figure 5 représente l'évolution de l'opacité d'un papier en fonction du taux de fibres cellulosiques d'algues dans ce papier. On constate que le papier a une opacité de 100% avec un taux de fibres d'algues supérieur ou égal à 50%. Un papier ayant un taux de fibres d'algues supérieur ou égal à 20% a une opacité proche de 100% (99,8%).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de préparation d'une poudre d'algues comportant des fibres de cellulose, destinée à la fabrication de papier, comprenant les étapes consistant à :
a) sécher des algues et/ou de la cellulose de flottaison issue du traitement d'algues, à une température inférieure à 150°C, jusqu'à ce que les algues et/ou la cellulose de flottaison ait un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20% en poids ; et
b) broyer les algues et/ou la cellulose de flottaison de façon à obtenir une poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 100 μηη.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le séchage à l'étape a) est réalisé à une température inférieure ou égale à 100°C.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le séchage à l'étape a) est maintenu jusqu'à ce que l'humidité des algues et/ou de la cellulose de flottaison soit dans l'intervalle de 5 à 12% en poids.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les algues sont choisies parmi des algues vertes, telles que Ulva.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les algues sont choisies parmi des algues brunes, en particulier ayant subi une extraction des alginates, telles que laminaria digitata, laminaria hyperboréa, ascophyllum, fucus et trabelucata, des algues rouges, des algues bleues, ou un mélange d'au moins deux types d'algues différentes parmi les précédentes.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape a), au moins une étape préliminaire choisie parmi les étapes suivantes :
- récolte des algues ;
- lavage des algues à l'eau de mer ou à l'eau douce ; et
- pressage des algues jusqu'à ce qu'elles aient un taux d'humidité dans l'intervalle de 60 à 85% en poids, et de préférence de 60 à 80% en poids.
7. Procédé de préparation d'une pâte papetière à partir d'une poudre d'algues, cette poudre ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à 10Ομπτι et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20%, comprenant les étapes consistant à:
c) apporter la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes dans des proportions telles que la poudre d'algues représente au moins 20% du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes ; et
d) mélanger la poudre d'algues et les fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes à de l'eau de façon à préparer la pâte papetière.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la poudre d'algues représente plus de 50%, de préférence au moins 51 %, et par exemple dans l'intervalle de 55 à 65%, du poids total de la poudre d'algues et des fibres de cellulose issues de bois et/ou de plantes.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la pâte papetière est mélangée dans un pulpeur.
10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de blanchiment ou de décoloration totale de la pâte papetière, par exemple en y ajoutant un produit tel que de l'hypochlorite de sodium, du peroxyde d'hydrogène, de l'hydroxyde de sodium, des agents chelatants, de l'acide citrique ou de l'ozone, ou en la traitant par voie enzymatique avec des chlorophyllases ou des carotenases, ou par cuisson en milieu basique.
1 1 . Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement de la pâte papetière en vue de supprimer ou de masquer son odeur, par exemple en y ajoutant des particules poreuses absorbant cette odeur ou des molécules odorantes.
12. Procédé selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que des particules poreuses de charbon actif, de silice poreuse, d'allophane de diatomée ou de zéolithe sont ajoutées à la pâte papetière à raison de 0,01 à 5% en poids par rapport au poids de la poudre d'algues.
13. Procédé selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de lixiviation acide de la pâte papetière, pour augmenter la solubilité de la poudre d'algues.
14. Procédé selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de raffinage de la pâte papetière.
15. Procédé de fabrication d'un papier à partir d'une pâte papetière préparée par le procédé selon l'une des revendications 7 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction de la pâte papetière dans une machine à papier, et la fabrication du papier.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement de surface du papier fabriqué pour modifier son apparence, et en particulier sa couleur et/ou sa brillance, et/ou pour le rendre imprimable.
17. Procédé selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la pâte papetière introduite dans la machine à papier est exempte de charges minérales.
18. Papier obtenu par le procédé selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend des fibres de cellulose issues d'algues et est exempt de charges minérales.
19. Papier selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un papier fin ayant une main supérieure ou égale à 1 cm3/g, un grammage supérieur à 80g/m2 et une opacité supérieure ou égale à 95%.
20. Utilisation de fibres de cellulose issues d'algues dans un papier en vue d'augmenter son opacité, ces fibres de cellulose se présentant sous forme d'une poudre provenant du broyage d'algues et/ou de cellulose de flottaison issue du traitement d'algues et ayant une granulométrie dans l'intervalle de 5 à Ι ΟΌμηη et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20%.
21 . Poudre d'algues comportant des fibres de cellulose, pour la fabrication de papier, caractérisée en ce qu'elle a une granulométrie dans l'intervalle de 5 à Ι ΟΟμηη et un taux d'humidité dans l'intervalle de 1 à 20%, et en ce qu'elle est conditionnée dans au moins un sac en papier repulpable.
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