Brevet FR2491514A1 — publié le 19820409

PAPIERS ET CARTONS ENDUITS ET PROCEDE DE FABRICATION. La présente invention concerne les papiers ou cartons à base de fibres cellulosiques. Elle concerne plus parti- culièrement un nouveau papier ou carton enduit d'au moins une couche permettant ou facilitant l'impression en hélio- gravure. Elle concerne encore un procédé de fabrication des papiers ou cartons enduits. Les papiers et cartons subissent généralement une en- duction (ou couchage) afin d'améliorer notamment leurs pro- priétés mécaniques et/ou d'en permettre l'impression. Les papiers ou cartons couchés connus présentent au moins une couche d'enduction contenant des pigments et des liants. Le pigment le plus couramment utilisé est une argile tel le kaolin. Eventuellement d'autres pigments lui sont associés, tels le carbonate de calcium, l'oxyde de titane, l'hydrargilite, le talc, le sulfate de baryum. Les pigments sont fixés au papier à l'aide de liants, par exemple un copolymère de styrène-butadiène, un polymère acrylique, un polymère d'acétate de vinyle, des liants naturels, de l'amidon, des protéines, des caséines, des alcools polyvinyliques, ou un mélange de ces corps. La couche d'enduction des papiers ou cartons couchés connus peut encore comprendre des agents dispersants ayant servi à sa fabrication à partir de compositions aqueuses. De tels agents sont par exemple le pyrophosphate 24 9 1 5 1 4 tétrasodique, l'hexamétaphosphate de sodium, les polyacry- lates de bas poids moléculaire, à des taux compris entre 0,2 et 0,5 % en poids par rapport aux pigments. La couche d'enduction peut également comprendre des agents susceptibles d'améliorer les propriétés de réten- tion de l'eau tels la carboxyméthylcellulose,les algina- tes. Les propriétés que doivent posséder les papiers ou cartons enduits différent selon le mode d'impression au- quel ils sont destinés: héliogravure, offset, l'impres- sion typographique, l'impression flexographique, la séri- graphie, etc... En héliogravure, l'encre est contenue dans de peti- tes alvéoles et son transfert par capillarité sur le pa- pier ou le carton enduit ne peut se faire que si le pour- tour de chaque alvéole est en contact parfait avec ce dernier. Il importait donc d'utiliser un papier ou un carton couché d'excellent lissé. Or le lissé, obtenu par calandrage, est d'autant plus élevé que la pression de la calandre est plus forte. Il est cependant nécessaire de limiter la pression du calandrage afin de maintenir une porosité de couche suffisante pour l'imprimabilité du papier couché ou encore, dans le cas des cartons, pour ne pas affaiblir certaines caractéristiques physiques ou pro- priétés mécaniques comme l'épaisseur et/ou la rigidité. Ou alors il faut utiliser un papier ou carton d'un grammage supérieur, de l'ordre de 10 à 20 /. C'est pourquoi les papiers ou cartons couchés connus, c'est à dire enduits de compositions contenant des pigments minéraux présentent généralement une aptitude médiocre à l'impression en héliogravure. L'invention propose un nouveau papier ou carton cou- ché ayant une excellente aptitude à l'impression en hélio- gravure, en même temps que de bonnes propriétés mécaniques, sans pour autant être d'un grammage excessif. Le papier ou carton selon l'invention présente au moins une couche d'en- duction contenant des microsphères creuses remplies d'un gaz. Ces microsphères creuses procurent à la couche d'en- 2 4 9 1514 duction une grande souplesse ou compressibilité,très supé- rieure à celle des couches classiques contenant des pig- ments minéraux. Cette souplesse permet un contact continu entre le papier ou le carton couché et les alvéoles con- tenant lfencre lors de l'impression en héliogravure, sans qu'il soit nécessaire d'avoir un lissé excellent. Les microsphères entrant dans la composition de la couche sont par exemple des microcapsules creuses dont la paroi souple est constituée d'un polymère susceptible de se ramollir par chauffage, tel le chlorure de polyvi- nylidène, le polystyrène, contenant à l'intérieur un gaz inerte, par exemple ltisobutane, des hydrocarbures chlo- rofluorés, des dérivés chlorés, du gaz carbonique. Suivant une caractéristique de l'invention, la couche d'enduction contenant des microsphères peut avoir une épaisseur moyenne calculée de l'ordre de 2 à 50,Nm et plus. Sous un des aspects de l'invention, la couche d'en- duction comprend des pigments parmi lesquels 1 à 100 % et de préférence de 25 à 100 %/ en poids sont constitués de microsphères creuses remplies d'un gaz inerte, les autres pigments classiques pouvant être des pigments mi- néraux tels les argiles comme le kaolin, du carbonate de calcium, de l'oxyde de titane, de l'hydrargilite, du talc, du sulfate de baryum. La couche d'enduction comprend également au moins un liant et éventuellement d'autres ingrédients comme les a- gents dispersants, les agents susceptibles d'améliorer les propriétés de rétention de l'eau, etc... Généralement la couche d'enduction a une masse de 1 à 10 g par m de surface et de préférence de 2 à 5 g. Pour augmenter la souplesse du papier, on peut l'en- duire sur chacune de ses faces de deux couches et plus eontenant des microsphères. La couche d'enduction selon l'invention peut-être une couche externe. Elle peut également être recouverte d'une couche d'enduction classique à base exclusive de pigments minéraux. Suivant une caractéristique de l'invention, le papier ou carton présente une couche d'enduction contenant des 2 4 9 1 5 1 4 microsphères sur chacune de ses faces. L'invention concerne également un procédé pour la fa- brication de papiers ou cartons enduits. Selon le procédé, on enduit le papier ou carton sur une de ses faces ou sur les deux par une composition aqueu- se contenant des polymères synthétiques sous forme de mi- crosphères creuses renfermantun gaz inerte, expansibles à la chaleur, au moins un liant, le cas échéant d'autres pigments et d'autres ingrédients classiques comme cités précédemment. On sèche-ensuite le papier ou carton enduit à la température de ramollissement des microsphères creu- ses, comprise généralement entre 800C et 12000 environ. Ce séchage dure quelques secondes, ou plus le cas échéant, et il a pour effet depeovoquer la dilatation des micros- phères. Dans une variante, on utilise une composition aqueuse contenant les microsphères déjà expansées au préalable après avoir subi un traitement thermique. On obtient une couche parfaitement unie et homogène qui présente une souplesse très supérieure à celle des couches classiques à base de pigments minéraux. Après séchage, le papier ou carton couché peut en- core subir une opération de finissage telle que le calan- drage, le brossage ou le surglaçage. Pour la mise en oeuvre du procédé d'enduction, on peut utiliser les moyens d'enduction connus. On peut uti- liser par exemple la lame d'air, la size-press, la cou- cheuse Champion, la coucheuse Massey, la râcle tramnante. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description suivante d'exemples selon l'invention. Exemples 1 à 11: On prépare des compositions aqueu- ses d'enduction avec les composants et dans les propor- tions indiquées dans le tableau 1. Les quantités sont ex- primées pour 100 parties pondérales en poids de pigment (microsphères plus pigments minéraux). Les microsphères sont constituées de capsules creuses en chlorure de poly- vinylidène contenant de l'isobutane. On utilise par exem- ple les microsphères commercialisées sous l'appellation SARAN par la Société DOW CHEMICAL ou encore les microsphè- res PVDC de la Société suédoise KEMANORD. Les microsphères expansibles ont un diamètre moyen de 5 em. Les compositions contiennent un liant qui est un latex de styrène-butadiène. Elles contiennent un épais- sissant tel la carboxyl-méthyl-cellulose désignée par l'abréviation CMC dans le tableau. Elles contiennent éga- lement un agent lubrifiant tel un stéarate. Elles contien- nent enfin un dispersant tel un polyacrylate. L'extrait sec des compositions aqueuses est générale- ment compris entre 10 et 30 % en poids. ex. microsphères kaolin liant CMC stéarate polyacrylate de Ca 1 5 95 15 3 0,5 0,4 2 10 o90 15 3 0,5 0,4 3 20 80 15 3 0,5 o,4 4 30 70 15 3 0,5 0,4 40 60 15 3 0,5 0,4 6 50 50 15 3 0,5 0,4 7 60 40 15 3 0,5 0,4 8 70 30 15 3 0,5 0,4 9 80 20 15 3 0,5 0,4 90 10 15 3 0,5 0,4 11 100 0 15 3 0,5 0,4 Un papier de 150 g/cm 2, constitué de deux jets de pâte, à savoir 100 g de pâte blanchie et 50 g de pâte écrue est enduit sur le côté de la pâte blanchie à l'aide des compositions aqueuses selon le tableau 1, préparées au préalable. Le papier enduit est ensuité séché par une batterie de sécheurs à une température de 90 C pendant 15 secondes environ, ce qui a pour effet de ramollir les microsphères et de permettre leur dilatation jusqu'à un diamètre moyen de l'ordre de 25 em environ puis il subit un calandrage par passage entre deux cylindres d'un diamètre de 25 cm exerçant une force de 20 kg par cm linéaire. La masse de dép6t est généralement comprise entre 2 g et 5 g par m de surface. Le papier est ensuite conditionné à la température de 230C dans une atmosphère à 50 %/ d'humidité relative. Exemples12 à 14: ces exemples concernent des pa- piers couchés à l'aide de compositions aqueuses classi- ques ne contenant que des pigments minéraux et d'autres ingrédients comme indiqués dans le tableau 2. Tableau 2 Les papiers enduits selon les exemples 1 à 14 sont examinés au point de vue de leur aptitude à l'impression héliographique. Pour effectuer ces tests, on utilise un appareil met- tant en oeuvre le principe du procédé d'impression hélio- graphique. Un appareil convenable est l'appareil IGT de "l'Institut Voor Graphische Technick tno Amsterdam". Après avoir raclé l'excès d'encre d'une molette gravée en creux, on imprime dynamiquement le papier couché à tester dans des conditions de pression (300 N/3cm et 600 N/3cm) et de vitesse (100 cm/s) données. Trois types de gravure sont réunies sur la même molette: une plage unie à trame conventionnelle, une plage dégradée à trame variable, des lignes de points. On examine les papiers sur lesquels a été effectuée l'impression. L'impression en plage unie ne permet qu'un jugement qualitatif difficile à exprimer. Par contre les impressions en lignes de points et en plage dégradée montrent la bonne aptitude à l'impression des papiers selon l'invention. L'impression en lignes de points détermine l'aptitude à l'impression par le nombre de points manquants; plus le nombre de points manquants est faible, meilleure est l'im- ex. microsphères kaolin 3aCO3 liant CMC starate polyacrylatE de Ca 12 O 100 0 15 3 0,5 0,4 13 0 0 100 15 3 0,5 0,4 14 0 60 4o 15 3 0,5 0,4 pression. Sur les papiers selon les exemples 1 à 11, on observe zéro point manquant. Sur les papiers 12, 13 et 14, on observe respectivement 6, il et 12 points manquants. Ltimpression en plage dégradée détermine l'aptitude à l'impression par la distance entre le début de l'im- pression, en partant du ton fort, et le vingtième point de simili non imprimé; plus la distance est grande,meil- leure est l'uni des impressions. Sur les papiers selon les exemples 1 à 11, il n'y a jamais de point de simili non imprimé. Pour les papiers réalisés selon les exemples 12 à 14, on note respectivement 24, 45 et 35 mm. 8- REVENDICATIONS 1. Papier ou carton à base de fibre cellulosique re- vêtu d'au moins une couche d'enduction contenant des pig- ments, caractérisé en ce que la couche d'enduction con- tient des microsphères creuses remplies d'un gaz. 2. Papier ou carton selon la-revendication 1, carac- térisé en ce que les microsphères sont expansées. 3. Papier ou carton selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les microsphères forment de 1 à % en poids des pigments et de préférence de 25 % à 100 /%. 4. Papier ou carton selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les microsphères ont des parois formées par des polymères expansés et qu'elles contiennent un gaz inerte. 5. Papier ou carton selon la revendication 4, carac- térisé en ce que le polymère formant les parois des micros- phères est choisi parmi le chlorure de polyvinylidène, le polystyrène, et que le gaz inerte est choisi parmi l'iso- butane, des hydrocarbures chlorofluorés, des dérivés chlo- rés, du gaz carbonique. 6. Papier ou carton selon la revendication 5, carac- térisé en ce que les microsphères sont en chlorure de po- lyvinylidène et qu'elles contiennent de l'isobutane. 7. Papier ou carton selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche d'enduction contenant des microsphères est elle-même revêtue d'une autre couche. 8. Papier ou carton selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche d'enduction contient d'autres ingrédients tels les liants, les adjuvants, les pigments minéraux. 9. Papier ou carton selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couche d'enduction a une masse de 1 à 10 g par m et de préférence de 2 à 5 g. 10. Papier ou carton présentant une couche d'enduction très souple selon une des revendications 1 à 9, caractéri- sé en ce qu'il est utilisé pour l'impression en héliogra- vure. 11. Procédé de fabrication du papier ou carton revêtu d'au moins une couche d'enduction, caractérisé en ce qu'on enduit le papier ou carton à l'aide d'une composition aqueuse contenant des microsphères expansibles, puis qu'on chauffe la couche enduite afin de dilater les microsphères. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'après séchage, on fait subir au papier ou carton en- duit une opération de finissage telle que le calandrage, le brossage ou le surglaçage.