Brevet FR2598160A1 — publié le 19871106

La présente invention concerne un papier couché, up carton couché ou autre produit similaire, qui est couché sur une face ou sur deux faces de façon qu'au moins une des faces soit pourvue au moins d'une double couche d'enduit. Un papier d'impression utilisé pour les articles d'impression de qualité supérieure est généralement couché à l'aide d'une couche mince d'une pâte d'enduction au cours du procédé de fabrication du papier. Ceci peut être effectué soit comme une opération individuelle appelée couchage hors machine à papier, soit 10 comme une opération associée à la fabrication du papier de base, appelée couchage sur machine à papier. Dans l'un ou l'autre-cas, une seule couche de pâte d'enduction est séparément, ou parfois simultanément, appliquée sur les deux faces du papier. Plusieurs types différents et variantes d'appa15 reillage sont connus comme pouvant convenir pour l'application d'une couche de pâte d'enduction. La pâte d'enduction peut être appliquée à la surface du papier par exemple au moyen d'un jeu de rouleaux ou par extrusion. En outre, le lissage et le raclage de la couche pour l'amincir peuvent être effectués en utilisant 20 par exemple une lame ou une tige de raclage, ou des rouleaux pinceurs. Le couchage à la racle donne une couche très lisse de revêtement derrière la racle. Celle-ci est utilisée pour remplir les irrégularités du papier et enlever par raclage l'excès de matière. Après la racle, en raison de la déshydratation, la couche d'enduction se rétrécit et se fige dans les irrégularités de la surface. En même temps, ceci met à nu la surface des fibres restant non enduites, après l'action du racloir. Ainsi, bien que ce papier à une seule couche d'enduction soit tout à fait satisfaisant pour 30 de nombreuses utilisations, sa qualité, spécialement, son applicabilité à des travaux d'impression plus exigeants, peut être améliorée en prenant des mesures pour améliorer l'aspect lisse, le brillant et l'uniformité de la capacité d'absorption d'encre dans le papier. Pour coucher certains sous-types d'un papier dénommé 35 fin, le couchage a été appliqué au papier en deux étapes, c'est-àdire qu'une double enduction a été employée. Le papier est en premier lieu couché en utilisant par exemple une presse encolleuse ou un dispositif similaire, souvent également par enduction à la racle ou par des moyens intermédiaires (dénommé pigmentation), parfois comme une opération sur machine à papier. Ceci est suivi du couchage de la même face de nouveau par enduction à la racle. Cette dernière est effectuée en pratique comme une opération séparée hors machine à papier. Les produits de qualité supérieure sont couchés à deux reprises sur les deux faces après l'encollage de la surface. L'information est également disponible en ce qui concerne les avantages de la double enduction pour certains soustypesdepapiersd'impression fins, dénommés qualité LWC. Dans la qualité LWC, la quantité d'une couche d'enduction simple est par exemple de 10 g/m. Les qualités plus épaisses, dénommées NWC, qui contiennent la pâte mécanique, sont déjà produites par double enduction à l'échelle commerciale. Dans ce cas, les quantités d'enduit sont supérieures à celles qui pourraient être utilisées dans les qualités LWC. Toutefois, même avec des quantités d'enduit de 10-12 g/m2, une double enduction donne un résultat meilleur à celui d'une enduction simple avec la même quantité d'enduit. La supériorité de la double enduction est mise en évidence par des mesures de l'aspect lisse et clairement dans l'impression car il en résulte une impression plus lisse et plus brillante et plus 25 photographique. De nos jours, le pigment d'une pâte d'enduction pour la première étape d'enduction est généralement du carbonate, dont le rapport L/h (défini ci-après) est environ 2. Ainsi, le pouvoir couvrant après la première étape est médiocre et conduit à une demande totale de grandes quantités de matière d'enduction. 30 Dans les méthodes de double enduction actuelles, on n'accorde pas beaucoup d'attention à la signification des étapes d'enduction et en particulier à la première étape d'enduction pour un produit enduit ou pour le procédé de fabrication et la structure de l'appareillage. L'aspect le plus important à considérer dans un 35 procédé d'enduction est naturellement les propriétés telles que l'aspect lisse, le brillant et l'aptitude à l'absorption d'encre d'un produit final, c'est-à-dire le papier couché, le carton couché ou autre produit similaire. Maintenant, on a découvert de façon surprenante que les propriétés d'un produit enduit pourra être obtenu avec des quantités totales inférieures de matière d'enduc5 tion si au moins 85 % des particules dans la matière couvrante d'une pâte d'enduction de la première étape d'un produit couché (papier, carton ou autre produit similaire) sont telles qu'elles remplissent la condition L/h supérieure à 10. Le rapport L/h désigne un rapport entre la dimension le plus grande et la dimen10 sion la plus petite des particules. De plus, la distribution granulométrique des particules doit être telle qu'au moins 70 % de toutes les particules ont un diamètre équivalent inférieur à 5 pm. Un diamètre équivalent désigne le diamètre d'une sphère qui a des caractéristiques de sédimentation correspondant à celles 15 d'une particule d'une certaine forme. Un test pour déterminer le diamètre équivalent d'une matière couvrante peut être conduit en utilisant un test Sédigraphe 5000, effectué à l'aide d'un dispositif micrométrique. L'emploi d'une telle matière couvrante conduit à une pâte d'enduction ayant un pouvoir couvrant très 20 efficace, de sorte qu'il est possible de produire un papier, un carton ou un produit similaire avec certaines caractéristiques de surface et d'impression en utilisant une quantité totale plus faible de matière d'enduction. Cet effet est obtenu du fait que la distribution granulométrique des particules d'une matière couvrante est faible et que les particules ont une configuration plate, comme indiqué par le rapport L/h. Une telle matière couvrante peut également être hydrophobe dans la plupart des cas pour que sa déshydratation soit rapide. Cet aspect offre plusieurs avantages techniques. La pâte d'enduction peut également contenir des pigments 30 auxiliaires ajoutés, dont le rapport L/h est très bas. Ainsi, ces pigments auxiliaires ne créent pas de pouvoir couvrant mais certaines autres propriétés. La quantité d'une pâte d'enduction pour la première étape par rapport à la quantité totale de matière d'enduction est inférieure à la moitié. La quantité totale de la couche d'enduit est de 18 g/m2 au plus. Un papier ayant de bonnes propriétés peut être obtenu même avec une quantité d'enduit inférieure à 15 g/m en utilisant une pâte d'enduction pour la première étape selon l'invention. D'une manière typique, la quantité d'une pâte d'enduction pour la première étape est approximativement de 44 % de la quantité totale de matière d'enduction et d'au moins 2 g/m. La matière couvrante peut comprendre de préférence par exemple de la terre argileuse blanche ou du talc, dont le rapport L/h est typiquement de 20- 40, ou un mélange de ces composés. La rétention d'eau (déshydratation) d'une pâte d'enduction pour la première 10 étape est de l'ordre de 10 s à 80 s, de préférence 20 s à 40 s. Ainsi, la rétention d'eau est déterminée par le test "S.D. Warren-test", TAPPI, février 1958, volume 41, n 2. L'invention concerne également une méthode de couchage du papier, du carton ou d'un produit similaire en au 15 moins deux étapes, au moins sur la même face d'une nappe, la nappe à coucher passant d'une étape de couchage à l'autre. En ce qui concerne l'aspect technique de la méthode, une double enduction avec des moyens technologiques disponibles sur les deux faces d'une nappe requiert la construction de quatre têtes d'enduction, adaptées à une unité de répartition, en liaison avec une machine à fabriquer du papier ou bien en liaison avec une machine d'enduction séparée ou partiellement avec les deux. L'appareillage actuel est construit de manière qu'une nappe à enduire passe entre des jeux de rouleaux ou autres moyens auxiliaires ana25 logues montés de façon stationnaire et en rotation entre les têtes d'enduction. L'emploi de jeux de rouleaux requiert une certaine résistance de la nappe, de sorte que la teneur en humidité de la nappe est essentielle pour la méthode et le fonctionnement de l'appareillage. Ainsi, après chaque unité de répartition, la nappe 30 entière doit être séchée jusqu'à une teneur en matière sèche de 96-97 %. Ceci veut dire que les opérations de séchage intermédiaires augmentent considérablement les coûts de l'opération. De plus, une enduction effectuée à l'aide par exemple de quatre têtes d'enduction (enduction en deux étapes sur les deux faces d'une nappe) réduit 35 sensiblement l'efficacité d'une ligne de production, requiert un personnel de supervision plus important et, étant donné que les possibilités d'erreurs augmentent, conduit à plus de rebuts comparativement à une méthode selon laquelle une enduction similaire pourrait être effectuée avec un nombre réduit de têtes d'enduction. Les méthodes d'enduction actuelles sont caracté5 risées en outre en ce que la rétention d'eau d'une pâte pigmentée est aussi élevée que possible. Un objet de l'invention est de remédier aux inconvénients de la technologie d'enduction actuelle. La méthode selon l'invention offre une liberté de choix considérable en ce quii 10 concerne les propriétés d'une pâte pigmentée pour la première étape d'enduction, étant donné que les caractéristiques de résistance d'une nappe à enduire ne sont pas critiques pour la mise en oeuvre avec succès de ladite méthode. Ainsi, le pouvoir couvrant et les propriétés de déshydratation d'une pâte pigmentée peuvent 15 toujours être sélectionnés à une valeur optimale. De plus, la méthode offre une construction d'appareillage, dans laquelle une seule tête d'enduction est capable de réaliser toutes les opérations d'enduction car elle peut être pourvue d'au moins deux unités de répartition. En vue d'atteindre ces objets, la méthode selon la présente invention est essentiellement caractérisée en ce que entre les opérations d'enduction, une nappe est supportée au moyen d'un élément se déplaçant en même temps que la nappe. Ainsi, la teneur en humidité d'une nappe peut être éLevée entre les opérations 25 ou étapes d'enduction, car la nappe n'est pas exposée à une tension majeure quelconque. Ainsi, par exemple, la pâte d'enduction pour une première opération d'enduction peut être choisie d'une manière telle que sa déshydratation soit rapide. De cette manière, la nappe peut recevoir l'humidité de la première pâte d'enduction de façon à 30 atteindre plus rapidement le point de solidification d'une pâte d'enduction pour première étape. Le point de solidification se réfère à la teneur en matière sèche d'une pâte d'enduction à laquelle les particules de pigment individuel ne sont plus capables de se mouvoir les unes par rapport aux autres mais un certain mouvement peut encore se produire dans le composant liant. En d'autres termes, la méthode rend possible l'arrangement des conditions après la première étape d'enduction d'une manière telle que la teneur en matière sèche d'une pâte d'enduction sur la surface d'une nappe atteigne rapidement un niveau déterminé de 78- 85 %, alors qu'elle est de 55-60 % durant la répartition d'une pâte d'enduction. Au moins une certaine portion 5 de cette déshydratation d'une pâte d'enduction peut être obtenue par sélection d'une pâte d'enduction avec une rétention d'eau faible, ce qui veut dire que l'humidité est rapidement absorbée depuis la pâte d'enduction par une nappe à enduire. Ceci est obtenu en supportant la nappe conformément à la présente invention et en conséquence il 10 n'y a plus d'étape entre les étapes ou opérations d'enduction qui pourrait requérir une résistance à l'état sec du papier, du carton ou d'un produit similaire. Il est évident conformément à la présente méthode, que la teneur en matière sèche d'une nappe peut être accrue entre les étapes d'enduction également par élimi15 nation du liquide par évaporation à l'atmosphère. Ceci est utile par exempte lorsque la vitesse de la machine est élevée ou lorsqu'un appareillage compact est désiré. Comme on peut l'apprécier d'après ce qui précède, un aspect essentiel de l'invention concerne la sélection des propriétés 20 d'une pâte d'enduction pour première étape afin d'obtenir les propriétés désirées pour un produit final, c'est-à-dire pour le papier couché, le carton couché ou un autre produit similaire avec une quantité totale plus faible de matière d'enduction. Ainsi, la première étape ou opération d'enduction est essentielle pour obtenir 25 les propriétés d'un produit et pour mettre en oeuvre la présente méthode. Pour la suite, avec au moins une unité de répartition, les conditions peuvent être choisies librement à l'intérieur de limites requises fixées pour les propriétés d'un produit final. La mesure et l'ajustement de l'épaisseur d'une 30 couche d'enduction dans la méthode selon l'invention peuvent également être obtenus à présent. La mesure peut être effectuée par exemple en utilisant la technologie de mesure par fluorescence X connue. La présente invention concerne également un appa35 reillage pour la production du papier, du carton ou autre produit similaire en appliquant la méthode conformément à l'invention. L'appareil comprend deux ou plus de deux unités de répartition pour enduire au moins une surface d'une nappe et au moins en deux étapes. Une nappe de papier, de carton ou autre produit analogue à enduire passe d'une étape d'enduction à l'autre. Comme mis en évidence ci-dessus, une nappe à enduire passe dans un appareillage actuel à travers des jeux de rouleaux ou de dispositifs auxiliaires similaires montés de manière stationnaire et en rotation entre des têtes d'enduction qui sont équipées d'une unité de répartition. Un appareil selon la présente invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comprend un élément supportant la nappe se déplaçant en même temps que ladite nappe pour transporter la nappe en la supportant, entre les étapes d'enduction. Des variantes de construction préférées pour réaliser 15 l'élément mentionné ci-dessus incluent un cylindre, qui est monté en rotation autour de son axe longitudinal et sa périphérie extérieure est en contact au moins avec deux unités de répartition montées à une distance périphérique l'une de l'autre, ou bien un convoyeur sans fin pourvu d'au moins deux unités de répartition 20 espacées l'une de l'autre dans la direction longitudinale dudit convoyeur. L'invention sera décrite plus en détail dans ce qui suit en référence aux dessins ci-joints.Sur les dessins, les figures 1 et 2 sont des vues latérales schématiques des modes de 25 mise en oeuvre préférés d'un appareil selon l'invention. La figure I illustre un ensemble dans lequel l'élément de support, qui se déplace en même temps que cet ensemble, comprend un cylindre unique 2 monté en rotation autour de son axe longitudinal. Ce cylindre 2, ensemble avec les unités de répartition 3 30 et 4 forment une tête d'enduction grâce à laquelle la première surface d'une nappe 1 de papier, de carton ou analogue peut être enduite en deux étapes. Le diamètre du cylindre 2, ainsi que la distance entre les unités de répartition 3 et 4 montées à la périphérie du cylindre 2, sont choisis de manière que la distance entre les étapes d'enduc35 tion et la vitesse de déplacement d'une nappe de la première étape d'enduction à la seconde étape d'enduction soient appropriées en vue d'obtenir des propriétés de surface appropriéespour La nappe après la première étape d'enduction, en d'autres termes, la durée de transfert de La nappe de La première étape d'enduction à La seconde est appropriée. Entre les unités de répartition 3 et 4,sur la surface extérieure du cylindre 2 peut être monté un dispositif chauffant 5 pour réaliser l'élimination de L'humidité, qui peut être par exemple un radiateur à infrarouge. La forme de la surface d'émission de la chaleur de ce dispositif chauffant peut être dessinéepour épouser la configuration de la surface du cylindre 2. Le dispositif chauffant peut être équipé de tuyaux de ventilation pour rendre le séchage plus efficace. De plus, la surface du cylindre 2 peut être dessinée afin de réfléchir efficacement le rayonnement thermique. Dans le cas d'un cylindre métallique, ceci peut être obtenu par exemple par polissage de la surface du cylindre. De plus, en vue d'obtenir un équilibre thermique préféré, ce cylindre peut être chauffé ou refroidi en utilisant par exemple une circulation de fluide ou une insufflation d'air depuis l'intérieur ou depuis l'extérieur. La figure 2 montre un second mode de réalisation préféré de l'appareil selon l'invention, désigné par des références numériques correspondantes et dans Lequel l'élément supportant La nappe comporte un convoyeur sans fin unique 2' susceptible de se mouvoir sur des rouleaux ou analogues 6 et 7 à la même vitesse qu'une 25 nappe de papier. Les unités de répartition 3' et 4' sont espacées l'une de l'autre dans la direction Longitudinale de ce convoyeur. De plus, ce convoyeur 2' peut être supporté sur le côté opposé par rapport à la nappe à l'aide de plaques de support 8 ou analogues. Les unités de répartition 3, 4 et 3', 4' peuvent 30 être de préférence des unités dénommées à court délai, dans lesquelles un ensemble de racles transporte une pâte d'enduction sur la surface d'une nappe à travers une buse, dont la paroi frontale est formée par cette racle.Un avantage offert par une unité à court déLai est donné par un mouillage réduit du papier avant le raclage, ce qui 35 nécessite moins d'interruptions. La pression de la racle appliquée à la nappe est relativement négligeable. De plus, des lavages peuvent être effectués plus facilement et plus rapidement durant les interruptions. Ces unités à court délai sont connues en soi comme dispositifsde répartition de pâte d'enduction. Dans la présente invention, il est possible et préférable d'utiliser une qualité de ces dispositifs, à savoir le fait que leur tendance à provoquer des troubles est négligeable même à des vitesses élevées de fonctionnement, ce qui explique pourquoi ces unités 10 de répartition conviennent particulièrement pour réaliser les objets de la présente invention. Ceci ne doit pas exclure d'autres unités de répartition, mais alors il n'est pas possible d'obtenir des vitesses de fonctionnement aussi élevées. L'une des applications de la présente invention est la modernisation des machines 15 à fabriquer le papier surannées. Ces machines ne demandent pas beaucoup d'espace pour la construction, rendant l'application de la présente invention très favorable. Pour d'autres raisons, la vitesse des machines à fabriquer le papier surannées est limitée à 700-800 m/min au maximum. Dans ce cas, certains dispositifs autres que les dispositifs à court délai peuvent également être utilisés. En plus des papiers et des cartons, l'invention couvre également par exemple divers types de structures stratifiées, dont la couche de dessus est constituée par un matériau 25 à base de pâte de bois. Le tableau 1 qui suit illustre un petit nombre de pâtes d'enduction particulièrement utiles comme pâtes pour première étape d'enduction. Les proportions sont données en parties en poids et les pâtes d'enduction 1 et 2 sont des pâtes pour offset 30 et La pâte 3 est une pâte pour impression en héliogravure. t TABLEAU 1 1 2 3 Argile blanche 100 - Talc - 100 100 Latex (par exemple styrènebutadiène) 10,5 11 4 Liant soluble dans l'eau (par exemple carboxyméthylcellulose) I 1 Lubrifiant 0, 5 0,5 Agent dispersant 0,3 0,3 0,3 Régulateur de pH 0,02 0,02 0,02 Durcisseur 0,1 0,1 Mouillant - 0....1 o...1 Le tableau 2 suivant illustre des pâtes appropriées pour la seconde étape (proportions en parties en poids). TABLEAU 2 Impression en - Offset héliogravure Argile blanche 100 Talc - 100 Latex A 11 Latex B - 4 Liant soluble dans l'eau Agent dispersant 0,03 0,03 Lubrifiant 0,5 Durcisseur 0,1 Mouillant - 0...1 Régulateur de pH 0,02 0,1 Le tableau 3 suivant illustre les propriétés du papier offset lorsqu'il s'agit d'un papier de base LWC environ et la quantité d'une pâte d'enduction pour première étape est de 5 g/m. TABLEAU 3 Quantité totale d'enduit a/m2 10 12 Brillant, Hunter 75 % 60-70 63-73 Blancheur ISO % 65-76 68-77 Force de liaison en sur10 face IGT m/s 0,6-1,0 0,75-1,1. Absorption d'encre K & N % 7-12 8-14 Grain du papier PPS s10 Pm 0,6-1,2 0, 4-0,8 Grain du papier PPS s20 pm 0,3-0,6. 0,3-0,5 Le tableau 4 montre un exemple des valeurs de 15 qualité d'un papier pour impression en héliogravure et la quantité d'une pâte d'enduction pour première étape est de 5 g/m. TABLEAU 4 Quantité d'enduit q/m2 10 12 Grain du papier PPS sO1 pm 0,6-1,2 0,4-0,8 Grain du papier PPS s20 pm 0,3-0,6 0,3-0,5 Aspect lisse Fogra, 4,9 mPA % 40-65 45-75 Heliotest mm 60-90 70-105 Brillant, Hunter 75 % 50-70 55-80 La figure 3 représente une courbe donnant le pourcentage cumulatif de distribution en fonction du facteur de forme (rapport L/h) pour deux types différents de talc (Finnminerals Oy, Talc C10(1) et M(15)2). REVENDICATIONS 1. Un papier couché, un carton couché ou autre produit similaire, qui est couché sur une face ou sur deux faces de façon qu'au moins une face soit munie d'au moins une double couche d'enduction, caractérisé en ce que au moins 85 % des particules dans la matière couvrante d'une pâte d'enduction pour première étape sont telles qu'elles remplissent la condition L/h supérieure à 10, le rapport-L/h désignant le rapport entre la dimension la plus grande et la dimension la plus petite des particules, et que la distribution granulométrique est telle qu'au moins 70 % de toutes les particules ont un diamètre équivalent inférieur à 5 pm. 2. Un papier couché, un carton couché ou autre produit similaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de pâte d'enduction pour première étape ne dépasse pas 15 la moitié de la quantité totale de matière d'enduction et que la quantité totale de matière d'enduction est 18 g/m ou plus. 3. Un papier couché, un carton couché ou autre produit similaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière couvrante contient de l'argile blanche et/ou du talc 20 dont le rapport L/h est typiquement de 20-40. 4. Un papier couché, un carton couché ou autre produit similaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rétention d'eau de la pâte d'enduction pour première étape est de 10 s à 80 s, de préférence de 20 s à 40 s.