Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Papier fin couché à toucher doux
La présente invention concerne un papier fin couché d'écriture,
d'emballage et/ou d'impression, en particulier offset, ainsi que son procédé
de préparation.
Dans l'industrie du papier destiné à l'impression, on peut distinguer
les papiers par leur utilisation, chaque utilisation correspondant à des
clients qui ont un type d'imprimante particulier et auquel correspond un
marché spécifique. Un client de l'industrie papetière choisit donc parmi les
différents papiers proposés celui qui est imprimable avec le type
d'imprimante qu'il souhaite utiliser et qui correspond le mieux à ses besoins
en termes de qualité et de coût.
Il existe plusieurs types d'imprimante ou d'impression parmi lesquels
le jet d'encre desk top, le jet d'encre continu, l'offset noir-blanc (par
exemple pour l'impression de papiers journaux), l'offset 4 couleurs
(quadrichromie), l'offset numérique, l'offset thermique, l'électro-
photographie (photocopieur, imprimante laser), l'héliogravure, la
sérigraphie, et la sublimation.
Les encres utilisées pour l'impression d'un papier dépendent du type
d'impression. Les encres pour une impression jet d'encre comprennent des
solvants volatils ou de l'eau comme véhicule, alors que les encres pour une
impression offset utilisent comme véhicule des huiles végétales ou des
distillats pétroliers.
Pour l'impression offset 4 couleurs, deux types de papier peuvent
être utilisés : les papiers couchés et les papiers fins.
Un papier couché comprend un papier classique sur lequel est
déposée une couche comportant un liant et des pigments. Les fibres du
papier sont alors masquées par la couche de façon à ce qu'elles ne soient
plus visibles. Le papier sert uniquement de support pour la couche qui est
conçue pour conférer au papier couché une très bonne qualité
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d'impression. Le papier formant support du papier couché ne se voit donc
pas dans le produit final et peut être de qualité relativement faible.
Un papier couché a une main de faible valeur (en général inférieure
à 1,04 cm3/g, et la pâte à papier utilisée pour sa fabrication comprend des
fibres cellulosiques de plus ou moins bonne qualité, un liant, et une quantité
relativement importante de charges (en général supérieure à 15% en poids
sec par rapport au poids sec total du papier).
La couche pigmentée est en général déposée sur le papier support à
raison de 18 à 35g/m2 par face, par une technique de couchage lissant telle
que la lame, qui confère au papier couché un à-plat qui masque les
imperfections du papier telles que l'épair et la rugosité apportés par le
matelas fibreux du papier support.
La production d'un papier couché est faite à moindre coût avec des
machines de plusieurs mètres de large allant à des vitesses de feuille à
l'enroulement typiquement supérieures à 1000m/min. Le papier reçoit
d'abord un apprêt qui est une première couche d'enduction en général
pigmentée qui est déposée en ligne à raison de quelques g/m2, reçoit la
couche pigmentée précitée définissant l'imprimabilité du produit final, et est
calandré en bout de ligne.
Un papier fin est au contraire un papier précieux ou de qualité qui
diffère d'un papier classique ou support utilisé pour la préparation d'un
papier couché notamment par sa main, la composition de la pâte à papier
qui est utilisée pour sa fabrication, et son coût de fabrication qui est plus
élevé. Un papier fin est en général marqué ou texturé naturellement du fait
du procédé de fabrication employé et/ou par un traitement qui lui est
appliqué, tel que le grainage.
Un papier fin a une main supérieure ou égale à 1,10cm3/g, et la pâte
à papier qui est utilisée pour sa fabrication comprend des fibres
cellulosiques de bonne qualité, un liant, et une faible proportion de charges
et/ou d'adjuvants, tels que de l'amidon.
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Une caractéristique importante d'un papier fin est son imprimabilité,
et en particulier le temps de séchage des encres utilisées pour son
impression. Lorsqu'un papier fin est imprimé par exemple par un procédé
d'impression offset, il est important que le temps de séchage des encres
utilisées soit relativement court pour que les encres déposées sur le recto
d'un papier fin ne tachent par le verso d'un autre papier fin lorsqu'ils sont
empilés l'un sur l'autre, ou de ce même papier fin lorsqu'il est enroulé sur
lui même.
Les papiers fins utilisés dans l'impression offset 4 couleurs sont pour
la plupart non traités. Les encres sont déposées directement sur les fibres
qui sont uniquement enrobées par des adjuvants usuels. Dans ce cas, le
papier n'a pas de pigments en surface et les fibres du papier sont
apparentes et se distinguent nettement après impression. En particulier, les
fibres d'eucalyptus d'un papier fin sont visibles à l'ceil nu en formant des
petits points brillants à la surface du papier fin. L'aspect texturé visible
du
papier fin donne un relief à la surface imprimée et se traduit par un rendu
final après impression du papier fin très esthétique, qui est apprécié des
clients. Une autre différence notable entre un papier fin et un papier couché
est que, lorsqu'un papier couché présente une certaine rugosité de surface,
celle-ci est due à la couche déposée sur le papier, alors que la rugosité de
surface d'un papier fin est essentiellement due à sa propre texture.
Un papier fin est en effet en général texturé ou marqué, sa texture
pouvant être naturelle et/ou forcée, c'est-à-dire dans ce cas obtenue par un
procédé de grainage ou de marquage ou par un procédé analogue. Le
grainage d'un papier fin peut être réalisé pendant la fabrication du papier
(au moyen par exemple d'une toile d'égouttage adéquate de la pâte à
papier ou de rouleaux embosseurs ou de marquage) ou après celle-ci. Un
papier fin grainé comprend des motifs en creux et/ou en relief sur au moins
l'une de ses faces, conférant par exemple au produit final après impression
des textures telles que des traits courbes ou des figures géométriques. Au
contraire, un papier couché a une surface lisse qui ne fait pas apparaître le
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matelas fibreux ou un marquage du support par un élément du procédé de
fabrication. Le papier fin peut être vergé et comprendre des vergeures
faites par exemple à l'aide d'un rouleau filigraneur.
Les papiers fins de la technique actuelle souffrent toutefois d'une
qualité d'impression relativement faible, en particulier car le temps de
séchage des encres utilisées est très long. En effet, les fibres du papier fin
ne fixent pas assez les encres d'impression et ne permettent donc pas aux
encres de sécher rapidement. De plus, les à-plats ne sont pas uniformes
car ils dépendent du matelas fibreux du papier fin qui, par sa structure
même, n'est pas uniforme.
On a déjà proposé de traiter un papier fin pour améliorer ses qualités
d'impression tout en évitant de masquer le relief de la surface du papier.
Une composition de couchage comportant des pigments et un liant est
alors déposée à raison de 8 à 16g/m2 sur une face du papier fin pour
améliorer son imprimabilité.
Cependant, les compositions de couchage utilisées dans la
technique actuelle ne sont pas satisfaisantes notamment car elles modifient
les propriétés des papiers fins couchés avec ces compositions, et en
particulier leur main ou tenue mécanique et leur toucher.
La tenue mécanique du papier est une caractéristique importante
pour un papier fin. Plus le papier fin a une main importante, plus sa tenue
mécanique est importante, et plus la qualité du papier fin ressentie par un
client tenant ce papier dans ses mains est importante.
Toutefois, le couchage d'une composition pigmentaire sur un papier
fin a tendance à diminuer sa main. Au contraire d'un papier classique
couché, une quantité relativement faible de cette composition de couchage
est donc déposée sur un papier fin pour qu'il conserve une main
importante.
Le toucher est également une caractéristique importante d'un papier
fin. En effet, la vocation d'un papier fin est en général d'être tenu par les
mains d'un client afin de véhiculer de l'information sous forme écrite ou
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imprimée ou de transporter un objet dans le cadre d'un emballage. Par
contact physique avec les mains du client, une information sensorielle se
rajoute au message écrit ou à l'appréhension de l'objet emballé, pour
former une perception globale de l'objet.
5 Un papier fin, usuellement constitué de fibres courtes de cellulose,
présente la particularité d'être doux au toucher. Un papier fin constitué de
fibres de coton est aussi très doux. Cette douceur peut quelque peu varier
suivant la composition fibreuse du papier, la quantité de charges utilisée
dans le papier et la rugosité finale du papier. Néanmoins, les papiers fins
ont la particularité de présenter une surface douce particulièrement
agréable au toucher.
Cependant, on a constaté qu'un papier fin couché avec une
composition pigmentaire de la technique actuelle a un toucher moins doux
(plus rugueux) que le même papier fin avant couchage. Autrement dit, la
dépose, même en petite quantité, d'une composition de couchage de la
technique actuelle sur un papier fin modifie le toucher de ce papier, qui
devient plus rugueux du fait notamment de la présence des pigments dans
la composition de couchage.
La présente invention permet de remédier à ce problème au moyen
d'une composition de couchage pour papier fin qui confère à ce papier une
douceur proche de celle du papier avant couchage. Elle a également pour
but d'améliorer l'imprimabilité d'un papier fin, en particulier par impression
offset, tout en préservant sa texture.
Elle propose à cet effet un papier fin d'écriture, d'emballage et/ou
d'impression, en particulier offset, comprenant un matelas fibreux ayant
une main supérieure ou égale à 1,10cm3/g et au moins une couche dont la
dépose sèche sur une ou chaque face du matelas fibreux est comprise
entre 3 et 1 Og/m2 et qui comprend
- au moins un pigment minéral,
- au moins un latex formant liant, et
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- au moins une dispersion aqueuse de polyuréthane à raison de 0,5 à 8%
en poids par rapport au poids sec de pigment(s) de cette couche. Du fait de
la dispersion aqueuse de polyuréthane ainsi définie, le papier fin couché a
un toucher similaire à celui du matelas fibreux.
La définition d'un papier fin et les différences entre un papier fin et
un papier classique ou un papier couché ont été détaillées dans ce qui
précède. Le papier fin selon l'invention a une main supérieure ou égale à
1,10cm3/g, de préférence supérieure à 1,2cm3/g, et par exemple supérieure
à 1,25cm3/g. Il a une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,5mm par exemple,
et de préférence entre 0,15 et 0,35mm environ, et/ou un grammage
compris entre 100 et 300g/m2, et de préférence entre 120 et 240g/m2. La
main d'un papier fin est obtenue par le rapport de son épaisseur sur son
grammage.
Le matelas fibreux du papier fin selon l'invention est de préférence
formé de fibres de cellulose, d'un liant, et de charges dont la quantité est
inférieure à 22%, et de préférence inférieure à 15%, en poids sec par
rapport au poids sec total du papier. Il peut en outre être texturé de manière
naturelle et/ou forcée par un procédé du type précité, et comprendre des
motifs en relief et/ou en creux, la couche précitée ne modifiant pas ou peu
cette texture sur ladite face. Ces motifs ont en général des dimensions d'au
moins plusieurs dizaines de microns.
La dépose de la composition de couchage sur la ou chaque face du
matelas fibreux est relativement faible (entre 3 et 10g/m2, de préférence
entre 5 et 7g/m2, et plus préférentiellement de l'ordre de 5 ou 6g/m2) pour
ne pas masquer la texture du papier et avoir une faible influence sur sa
main, et conserver ainsi les caractéristiques tactiles, visuelles et de tenue
mécanique du matelas fibreux d'origine. Avantageusement, le papier fin
couché a un aspect, un toucher et une brillance proches de ceux du
matelas fibreux d'origine. Par ailleurs, après impression offset, le papier
fin
selon l'invention présente une bonne uniformité d'impression (du fait de
l'absence de marbrure ou mottling ).
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La présence de pigments minéraux dans la composition de
couchage permet d'améliorer l'imprimabilité du papier fin, en accélérant
notamment le temps de séchage des encres utilisées lors de l'impression.
Les pigments minéraux sont de préférence présents en majorité (en
terme de poids) dans la couche déposée. Ils peuvent représenter plus de
50% en poids, de préférence entre 60 et 95% en poids, plus
préférentiellement entre 70 et 90% en poids, et par exemple entre 80 et
90% en poids, de la couche déposée. Ils peuvent être déposés à raison de
2 à 9g/m2, de préférence 4 à 8g/m2, et plus préférentiellement 4 à 7g/m2,
sur le matelas fibreux.
Le liant de la ou chaque couche est un latex, par exemple à base de
copolymère(s) styrène-butadiène et/ou de copolymère(s) styrène-acrylique.
La ou chaque couche peut comprendre une quantité de latex comprise
entre 1 et 10% en poids sec par rapport au poids sec total de cette couche.
La dispersion aqueuse de polyuréthane confère au papier fin le
toucher doux recherché, qui est similaire à celui de ce papier fin avant
couchage. La quantité de cette dispersion dans la couche est relativement
faible (0,5 à 8%, de préférence 1 à 6%, et plus préférentiellement 1 à 5%,
en poids sec par rapport au poids sec total de pigment(s) dans cette
couche) car une trop grande quantité de cette dispersion aurait pour effet
de conférer à cette couche une surface collante.
Le polyuréthane utilisé dans la ou chaque couche peut être composé
de diisocyanate et de polyéther. Il est avantageusement non ionique de
façon à faciliter son mélange avec les autres constituants de cette couche.
Il a de préférence une température de transition vitreuse inférieure à -40 C,
et par exemple de l'ordre de -55 C, de façon à avoir une consistance molle
à température ambiante. La dispersion aqueuse de polyuréthane non
ionique commercialisée par la société LAMBERTI sous la marque
ESACOTE PAD peut être utilisée pour préparer le papier fin selon
l'invention.
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Le degré de brillance de la ou chaque face couchée du papier fin
selon l'invention peut être compris entre 2 et 7% et de préférence entre 3 et
6%. Il est par exemple inférieur à 6%. Le degré de brillance de la ou
chaque face couchée du papier fin après impression peut être compris
entre 4 et 12% environ, et de préférence entre 6 et 9%. Il est par exemple
inférieur à 8%. Le degré de brillance du papier fin est mesuré à 75 selon la
norme Tappi T480, l'encre d'impression utilisée étant une encre noire à
100% (telle que l'encre: K+E NOVAVIT série " Suprême Bio ").
Selon une autre caractéristique de l'invention, la ou chaque couche
comprend du carbonate de calcium et/ou du kaolin. Le carbonate de
calcium a l'avantage d'être relativement bon marché et d'apporter de la
blancheur au papier fin. Le carbonate de calcium est de préférence le
pigment majoritaire dans la couche. La ou chaque couche peut comprendre
50 à 95%, de préférence 60 à 90%, et plus préférentiellement 60 à 70%, en
poids sec de carbonate de calcium par rapport au poids sec total de
pigments de cette couche. Le carbonate de calcium commercialisé par la
société IMERYS sous la marque CARBITAL peut être utilisé pour
préparer le papier fin selon l'invention.
La ou chaque couche peut en outre comprendre du talc et/ou de la
silice amorphe poreuse. Le talc a l'avantage d'être doux au toucher et
d'améliorer le toucher du papier fin couché.
La ou chaque couche peut comprendre 5 à 50%, de préférence 15 à
40%, et plus préférentiellement 20 à 30%, en poids sec de talc par rapport
au poids sec total de pigments de cette couche. La quantité de talc dans la
ou chaque couche est donc relativement faible car une quantité trop
importante, par exemple supérieure à 50%, diminuerait la blancheur de la
couche et la rendrait trop brillante. Les particules de talc ont
préférentiellement une taille comprise entre 1 et 5 m. Le talc commercialisé
par la société MONDO MINERALS sous la marque FINNTALC peut être
utilisé pour préparer le papier fin selon l'invention.
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La ou chaque couche peut comprendre de 1 à 15%, de préférence
de 4 à 12%, et plus préférentiellement de 6 à 10%, en poids sec de silice
amorphe poreuse par rapport au poids sec total de pigments de cette
couche. La silice permet de réduire le temps de séchage des encres lors de
l'impression, en particulier offset, et de conférer au papier fin couché une
brillance proche de celle d'un papier fin non couché. La silice
commercialisée par la société GRACE sous la marque SYLOID peut être
utilisée pour préparer le papier fin selon l'invention.
La ou chaque couche peut comprendre en outre au moins un
colorant, et/ou au moins un azurant optique, et/ou au moins une cire, et/ou
de l'amidon, et/ou au moins un alcool polyvinylique (en tant que liant), et/ou
au moins un réticulant, et/ou au moins un épaississant, et/ou du stéarate de
calcium.
L'ajout de colorant et/ou d'azurant optique dans la ou chaque couche
permet de conférer à cette couche une teinte homogène. L'alcool
polyvinylique peut servir de support à l'azurant optique.
La couche peut comprendre une quantité de réticulant comprise
entre 0,2 et 0,6%, de préférence entre 0,3 et 0,5%, et par exemple de
l'ordre de 0,4%, en poids sec par rapport au poids sec total de la couche.
Le réticulant peut être utilisé pour réticuler le latex et/ou l'alcool
polyvinylique et ainsi améliorer la résistance de la couche, en particulier à
l'eau.
La couche peut comprendre une quantité d'alcool polyvinylique
comprise entre 1 et 10%, de préférence entre 3 et 8%, et par exemple entre
4 et 6%, en poids sec par rapport au poids sec total de la couche. Elle peut
comprendre une quantité d'épaississant comprise entre 0,8 et 1,2%, et de
préférence de l'ordre de 0,8-1 %, en poids sec par rapport au poids sec total
de la couche. Cet épaississant peut être du carboxyl méthyl cellulose. Elle
peut comprendre entre 0,3 à 3%, et de préférence entre 1 et 2%, de
stéarate de calcium en poids sec par rapport au poids sec total de pigments
de la couche.
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De préférence, le papier comprend une couche selon l'invention sur
chacune de ses faces et est donc du type symétrique.
Le papier fin selon l'invention comprend de préférence au moins une
couche comportant :
5 - au moins 60% en poids sec de carbonate de calcium et entre 4 et 12% en
poids sec de silice amorphe poreuse, par rapport au poids sec total de
pigments de cette couche,
- entre 1 et 6% en poids sec de dispersion aqueuse de polyuréthane par
rapport au poids sec total de pigments de cette couche, et
10 - entre 1 et 10% en poids sec de latex par rapport au poids sec total de
pigments de cette couche.
La ou chaque couche peut comprend entre 20 et 30% en poids sec
de talc par rapport au poids sec total de pigments de cette couche.
En variante, la ou chaque couche comprend au moins 90% en poids
sec de carbonate de calcium par rapport au poids sec total de pigments de
cette couche.
Le papier fin couché selon l'invention peut avoir une rugosité
Bendtsen comprise entre 50 et 400m1/min. Cette rugosité est de préférence
supérieure à 100ml/min et/ou inférieure ou égale à 200m1/min.
La présente invention concerne également un procédé de
préparation d'un papier fin tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il
comprend une étape consistant à déposer la ou chaque couche sur le
matelas fibreux par couchage rideau, à la lame d'air, ou au moyen d'une
barre de Meyer. Le papier fin peut être calandré après couchage.
Par opposition à la technique de couchage à la lame qui écrase le
matelas fibreux du papier fin en raclant la couche, les techniques de
couchage au rideau et à la lame d'air ne lissent pas le papier fin mais
déposent simplement la couche sur le papier fin, cette couche suivant la
texture du papier fin. La couche déposée par ces techniques a une
épaisseur plus uniforme et la surface externe de la couche est moins plate
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et donc plus marquée, ce qui contribue notamment au rendu final après
impression.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques
et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la
lecture de la description suivante comportant plusieurs exemples
comparatifs.
Des papiers fins couchés ont été préparés à partir de papiers fins
Conqueror Velin commercialisés par la déposante. Une composition de
couchage a été déposée sur une face de chaque papier fin, et les papiers
fins couchés obtenus ont ensuite été testés pour évaluer leur toucher ainsi
que le temps de séchage des encres après impression. Le tableau ci-
dessous reprend la composition de ces papiers fins couchés et les résultats
obtenus de ces tests.
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La brillance d'un papier fin non couché (matelas fibreux) Conqueror
Velin est comprise entre 5 et 7%. La brillance de ce papier après
impression (avec une encre d'impression 100% d'encre noir, de densité
1,5, telle que l'encre: K+E NOVAVIT série " Suprême Bio ") est
comprise entre 6 et 9%. Le coefficient de frottement dynamique de chaque
face du papier fin a été mesuré selon la norme NF-Q-03-082 avec un patin
de 200g, et est de 0,86.
Les exemples 1 à 4 concernent des papiers fins couchés ne
concernant par l'invention.
La couche déposée sur le papier fin dans chacun de ces exemples
comprend en tant que pigments minéraux des carbonates de calcium (en
majorité) et de la silice amorphe poreuse. Chaque couche comprend un
latex en tant que liant, de l'alcool polyvinylique, un réticulant et un
épaississant. Les couches des exemples 1 à 4 sont dépourvues de
dispersion aqueuse de polyuréthane et comprennent une cire destinée à
améliorer le glissement des papiers fins dans les machines de façonnage.
La quantité de couche déposée sur une face de chaque papier fin
est de 5g/m2.
On a constaté manuellement que le toucher des papiers fins
couchés obtenus était différent de celui des papiers fins ou matelas fibreux
d'origine.
Cette différence de toucher est appréciable par les différences de
rugosité Bendtsen et de lissé Bekk entre les matelas fibreux et les papiers
fins couchés.
Le couchage des papiers fins dans les exemple 1 à 4 entraîne une
augmentation de leur rugosité, et ce de manière importante dans le cas des
exemples 3 et 4 (augmentation supérieure ou égale à 70m1/min après
couchage).
Le lissé Bekk des papiers fins a diminué de manière relativement
importante après couchage (de 24 jusqu'à 18s dans le cas de l'exemple 1),
ce qui traduit une augmentation de la rugosité de ces papiers fins.
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L'augmentation relativement importante de la rugosité des papiers
fins après couchage dans le cas des exemples 1 à 4 (illustrée par
l'augmentation de leur rugosité Bendtsen ou la diminution de leur lissé
Bekk) traduit une modification de leur toucher.
Les exemples 5 à 8 concernent des papiers fins couchés selon
l'invention.
Les couches déposées sur les papiers fins comprennent en tant que
pigments minéraux des carbonates de calcium et de la silice amorphe
poreuse dans les exemples 5 et 6, et en outre du talc dans les exemples 7
et 8.
Les couches des exemples 5 et 6 comprennent un latex en tant que
liant, de l'alcool polyvinylique, un réticulant, un épaississant, ainsi qu'une
dispersion aqueuse de polyuréthane. Les couches des exemples 7 et 8
comprennent en outre du stéarate de calcium.
La quantité de couche déposée sur une face de chaque papier fin
est de 5 ou 6g/m2 dans les exemples 5 à 8.
La présence de la dispersion aqueuse de polyuréthane dans les
couches pigmentaires confère aux papiers fins couchés des exemples 5 à
8 un toucher doux très proche de celui des papiers fins d'origine. Par
ailleurs, l'impression en offset 4 couleurs de ces papiers fins couchés est
de bonne qualité dans le cas des exemples 7 et 8. Le coefficient de
frottement dynamique du papier fin couché à l'exemple 7 est de 0,67
(mesuré selon la norme NF-Q-03-082 avec un patin de 200g).
La rugosité Bendtsen des papiers fins des exemples 5 à 8 n'est pas
ou est peu modifiée après couchage (augmentation d'au plus 1 ml/min dans
l'exemple 8, voire diminution, après couchage). De plus, le lissé Bekk de
ces papiers a peu diminué après couchage dans le cas des exemples 5 et
6 et a même augmenté dans le cas des exemples 7 et 8. Cette
augmentation du lissé Bekk dans le cas des exemples 7 et 8 pourrait
s'expliquer par la technique de couchage utilisée, qui est la lame d'air.
CA 02804326 2012-11-27
WO 2011/151581 PCT/FR2011/051226
Les faibles différences entre la rugosité ou le lissé des papiers fins
avant et après couchage dans les exemples 5 à 8 signifient que les
touchers des papiers couchés sont similaires à ceux des matelas fibreux
d'origine.
5 L'exemple 9 concerne un papier fin couché en dehors de l'invention.
La couche déposée sur le papier fin ne comporte pas de dispersion
aqueuse de polyuréthane, et le papier fin couché obtenu a un toucher
différent du papier fin de base (ce qui est illustré par une augmentation
importante de sa rugosité Bendtsen de 52m1/min).
10 En conclusion, les papiers fins couchés selon l'invention ont une
rugosité Bendtsen et un lissé Bekk proches de ceux des papiers fins ou
matelas fibreux non couchés et conservent donc leur toucher doux
d'origine.
