Brevet FR2509767A1 — publié le 19830121

Nouveau papier synthétique léger imprimable et son procédé de prépa- ration. La présente invention concerne un nouveau papier syn- thétique léger imprimable et le procédé de fabrication de ce papier. On a déjà proposé, à la place des papiers cellulosiques classiques, divers papiers synthétiques réalisés à partir d'un film d'une résine synthétique Dans ce domaine les papiers sur lesquels on peut écrire ou effectuer des impressions à l'aide des techniques con- nues, constituent une classe particulière impliquant des propriétés spécifiques. C'est ainsi qu'on a déjà proposé de réaliser des papiers synthétiques couchés selon des techniques et avec des machines clas- siques; ce couchage implique le dépôt, sur la ou les surfaces d'un film d'une résine thermoplastique, d'une couche adhérente comportant notamment des charges qui confèrent à la couche l'imprimabilité néces- saire et un liant qui permet de lier les particules de ces charges, entre elles et avec le film thermoplastique. La pratique montre aujourd'hui que les papiers synthé- tiques imprimables connus, réalisés par couchage, utilisent toujours comme film en résine synthétique un film d'une épaisseur assez grande, c'est-à-dire d'une épaisseur supérieure à 50 microns, donnant nais- sance à des papiers relativement lourds Les papiers qui sont commer- cialisés ont de ce fait des domaines d'utilisation bien délimités. Il est apparu souhaitable de disposer d'un papier syn- thétique léger imprimable obtenu par couchage, permettant une utilisa- tion dans le domaine des revues, des catalogues et des imprimés publi- citaires; la légèreté dudit papier constitue un avantage économique essentiel; ce sont là les buts de la présente invention. Le nouveau papier synthétique léger imprimable selon la présente invention est caractérisé par les éléments suivants: il est réalisé à partir d'un film de polypropylène biétiré d'une épaisseur comprise entre 10 et 30 microns, d'une opacité de 50/L à 807 et d'une densité comprise entre 0,5 et 0,85, ce film ayant été rendu apte à fixer une couche en milieu aqueux par des techniques connues de préférence par traitement Corona; ledit film est couché sur ses deux faces; la couche,déposée à rai- son de 4 à 10 g/m 2 et par face, comporte: À au moins une charge opacifiante,de préférence de l'oxyde de titane, - au moins une charge d'imprimabilité,de préférence du carbonate de calcium, au moins un liant du type latex, de préférence un latex de type styrène-acrylique, utilisé à raison de 10 à 50 % en poids sec par rap- port au poids de l'ensemble des charges, et au moins une résine thermodurcissable à température de l'ordre de 110 à 150 C choisie parmi les résines mélamine-formol et urée- formol, cette résine étant utilisée à raison de 5 à 20 % en poids sec par rapport au liant latex, le papier obtenu présentant un grammage de 13 à 46 g/m 2. Ainsi selon l'invention le film de base est un film mince de polypropylène biétiré d'une épaisseur comprise entre 10 et microns Il a été trouvé en effet qu'un tel film, malgré sa très faible épaisseur, pouvait subir, sans déformation ni rupture, les manipulations imposées par les techniques industrielles de couchage du papier De plus, le choix d'un film de faible densité (entre 0,5 et 0,85) présente pour le produit fini des avantages notamment dans le domaine économique (gain de poids donc diminution des cofûts lors des transports par exemple) Mais ce film doit, de plus, avoir une certaine opacité et avoir été traité par des techniques connues pour rendre les films de polyoléfine aptes à fixer une couche en milieu aqueux On a trouvé en effet que, lorsqu'un tel film de polypropylène avait été traité en appliquant sur ses faces une décharge de type Corona, il était apte à se lier solidement avec la couche de latex et de résine qu'il recevra ultérieurement Le choix d'un tel film comme élément de base du papier selon l'invention est dû aux propriétés suivantes dudit film: stabilité dimensionnelle notamment aux hautes températures, faible poids, propriétés mécaniques élevées malgré une très faible épaisseur, possibilité, grace à un traitement approprié, de retenir une couche, densité faible, économie. L'opacité du film de polypropylène biétiré est déter- minée selon la norme AFNOR Q 03040; cette propriété est importante car il est difficile d'obtenir un papier suffisamment opaque donc utilisable recto-verso pour les emplois d'impression en utilisant un film de polypropylène transparent et en réalisant l'opacification nécessaire seulement par modification de la composition et éventuelle- ment de l'épaisseur de la couche. Le couchage du film de polypropylène biétiré est effec- tué selon les techniques papetières courantes à partir d'une disper- sion aqueuse convenable Parmi ces techniques papetières courantes on peut citer: l'enduction à lame d'air, à racle traînant, en champion par reverse-roll ou par Bill-blade. La couche devra comporter des charges visant à conférer, d'une part, un complément d'opacité et, d'autre part, les propriétés d'imprimabilité requises (c'est-à-dire notamment une bonne recepti- vité et une vitesse de séchage vis-à-vis des encres adaptée aux moyens d'impression) Parmi les charges connues, utilisables, on peut citer: les kaolins, les carbonates, l'oxyde de titane, le talc, les silico- aluminates et le sulfate de baryum Il a été trouvé que,parmi ces charges et compte tenu des propriétés du film biétiré du polypropylène, il convenait d'utiliser de préférence pour 100 parties de charges de 30 à 60 parties (en poids) de Ti O (anatase ou rutile); de 70 à 40 parties (en poids) de carbonate de calcium finement broyé (diamètre moyen des particules de 1 à 2 microns environ). Parmi les latex connus, utilisables comme liants, on pourra employer des liants acryliques, des copolymères styrène-acry- lates, des copolymères styrène-butadiène, des polyacrylonitriles, des polyisoprènes ou des copolymères éthylène-acétate de vinyle Mais, parmi ces latex,le produit préféré est le copolymère styrène-acrylate. Ce choix a une certaine importance car il semble bien que, lors du séchage des couches, ce copolymère subit, du fait de la présence de la résine mélamine-formol ou urée-formol, une certaine réticulation et participe ainsi aux propriétés d'adhésion de la couche au film. Le latex doit être utilisé de façon à représenter environ 10 à 50 % en poids sec par rapport à l'ensemble des charges:une telle proportion peut Etre considérée comme connue dans le domaine du couchage du papier. La couche doit comporter également une résine mélamine- formol ou urée-formol On a déjà préconisé l'emploi d'une résine de ce type pour réaliser le couchage de film en matériau thermoplastique mais en quantité nettement plus faible que dans la présente invention. Dans la présente invention, cette résine joue un rôle important puisque non seulement, en conjonction avec le latex, elle améliore l'accro- chage de la couche de couchage sur le film (comme indiqué ci-dessus) mais encore elle contribue à conférer au papier final la raideur désirée. Pour réaliser une bonne dispersion de ces charges dans l'eau formant la suspension de couchage, il est parfois souhaitable d'ajouter à cette eau un agent de dispersion tel que, par exemple, un sel de sodium d'un acide polycarboxylique ou un composé de polyphos- phate Il peut Etre également intéressant d'ajouterdes agents tensio- actifs qui facilitent le mouillage du film vis-à-vis de la couche aqueuse Ces agents tensioactifs sont du type des sulfonates de sodium paraffiniques, des éthers d'alcoyle, des alkylarylesde poly- glycols ou des combinaisons de ces produits. Il va de soi que la couche pourra comporter, en faible quantité des adjuvants tels que des azurants optiques, des agents antimousses, des agents antistatiques et des modificateurs de rhéo- logie. Le procédé de couchage est identique au procédé clas- sique de couchage du papier à savoir: réalisation d'un mélange aqueux comportant en concentration voulue les divers ingrédients de la couche, dépôt de ce mélange sur le film de polypropylène avec réglage de l'épaisseur du dépôt, chauffage du film enduit de la couche à une température comprise entre 110 à 1500 C en vue d'une réticulation de l'ensemble latex- résine mélamine-formol contenu dans la couche. On obtient ainsi industriellement selon l'invention un nouveau papier synthétique léger imprimable apte à se substituer par exemple aux papiers dits L W C (Light Weight Coated), au papier magazine ou au papier journal connus pour leur aptitude à l'impres- sion à très grande vitesse principalement par des procédés de type 2 '509767 héliogravure offset ou flexographie De plus, le papier selon l'inven- tion présente, par rapport à ces papiers, un certain nombre d'avan- tages parmi lesquels on peut citer d'excellentes propriétés mécani- ques, une très grande stabilité dimensionnelle aux variations d'humi- dité relative et, pour des propriétés mécaniques similaires, un poids par unité de surface très inférieur. Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'in- vention. Exemple 1. On utilise comme film de départ un film de polypropy- lène biétiré mécaniquement présentant une épaisseur de 25 microns, une densité de 0,56 et une opacité de 74 %,. Ce film est traité sur ses deux faces par une effluve électrique de type Corona. On utilise pour réaliser la couche de couchage une dispersion aqueuse contenant 0,9 litre d'eau, 0,375 kg de Ti O 2 (de type anatase) 0,375 kg de carbonate de calcium précipité dont les grains ont un diamètre moyen de l'ordre de 1,5 micron, 0,200 kg d'un latex formé d'un copolymère de styrène et d'acrylate, 0,020 kg de résine mélamine-formol. Cette dispersion comporte également un agent dispersant, un agent antimousse, un agent de stabilisation de l'émulsion, et un agent antiblocking. On réalise l'enduction du film de polypropylène biétiré sur un appareil de couchage des papiers utilisant la technique dite à lame d'air et on dépose ainsi sur chaque face une quantité de disper- sion correspondant à environ 6 g/m de substances sèches Le film enduit est porté dans le séchoir à une température d'environ 140 C. Le papier synthétique obtenu a les caractéristiques suivantes poids: 26 g/m opacité: 90 %. 250976 ? Exemple 2. On utilise comme film de base un film de polypropylène biétiré (HERCULES W T 503) ayant une épaisseur de 28 microns, une densité de 0,58 et une opacité de 60 %. Ce film est traité sur ses deux faces par une effluve électrique type Corona. Le film est ensuite couché en utilisant une dispersion aqueuse telle que décrite dans l'exemple 1 et on dépose ainsi 9 g/m et par face de couche On obtient ainsi un papier imprimable de: 34 g/m, 86 % d'opacité. 250976 v R E V E N D I C A T I O N S 1 Nouveau papier synthétique léger imprimable ayant un grammage compris entre 13 et 46 g/m 2 obtenu par couchage sur ses deux faces d'un film de matière thermoplastique, caractérisé en ce que: ledit film de matière thermoplastique est un film de polypropylène biétiré d'épaisseur comprise entre 10 et 30 microns, d'une opacité comprise entre 50 % 7 et 80 % d'une densité comprise entre 0,5 et 0,85 et rendu apte à fixer une couche en milieu aqueux de préférence par un traitement Corona, et ledit couchage, réalisé selon les techniques papetières, consiste & déposer, à raison de 4 a 10 g/m et par face, une couche compor- tant: À au moins une charge opacifiante, de préférence d'oxyde de titane, au moins une charge d'imprimabilité, de préférence du carbonate de calcium, au moins un liant de type latex, de préférence un latex styrène- acrylique, utilisé à raison de 10 à 50 % 7 en poids sec par rapport au poids de l'ensemble des charges, et À au moins une résine thermodurcissable à température de 110 a 150 C choisie parmi les résines mélamine-formol et urée-formol, ladite résine étant utilisée à raison de 5 à 20 % 7 en poids sec par rapport au liant latex. 2 Nouveau papier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, pour 100 parties en poids de charges, de 30 à 60 par- ties en poids de Ti O et de 70 à 40 parties en poids de carbonate de calcium. 3 Procédé pour la réalisation d'un papier synthétique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme produit de départ un film de polypropylène biorienté d'épaisseur comprise entre 10 et 30 microns, d'une opacité comprise entre 50 % et %, d'une densité comprise entre 0,5 et 0,85 et rendu apte à fixer une couche en milieu aqueux de préférence par un traitement Corona et que l'on dépose sur les deux faces dudit film, en utilisant les techniques et les machines industrielles de couchage du papier, une solution aqueuse contenant: 250976- * au moins une charge opacifiante, de préférence d'oxyde de titane, au moins une charge d'imprimabilité, de préférence du carbonate de calcium, au moins un liant de type latex, de préférence un latex styrène- acrylique, utilisé à raison de 10 à 50 % en poids sec par rapport au poids de l'ensemble des charges, et au moins une résine thermodurcissable à température de 110 à 1500 C choisie parmi les résines mélamine-formol et urée-formol, ladite résine étant utilisée à raison de 5 à 20 % en poids sec par rapport au liant latex, ladite solution étant conditionnée de façon que, après séchage du film enduit à une température comprise entre 110 et 1500 C, chaque couche représente 4 à 10 g/m 2 de matière sèche.