Brevet FR2765898A1 — publié le 19990115

PAPIER CALQUE DE COULEUR La présente invention concerne un papier transparent etlou translucide de couleur intense, plus particulièrement un papier calque de couleur intense. On connaît déjà des papiers calques qui sont obtenus avec des fibres de cellulose très raffinées. Ces papiers sont transparents et sont utilisés dans le domaine du dessin industriel ou par des architectes. De tels papiers ont un couleur grisâtre. On connaît aussi des papiers calques qui ont une couleur légèrement bleutée et qui sont utilisés par des architectes en liaison avec du papier "diazo", ces papiers étant utilisés pour la reproduction de plans. De même, on connaît des papiers calques qui ont une couleur légèrement rosée et qui sont utilisés pour le dessin industriel. La présente invention vise à fournir un papier translucide etlou transparent qui possède une couleur intense et utilisable dans le domaine de l'impression etlou l'écriture. La présente invention vise aussi à fournir un papier calque comprenant un pourcentage élevé de colorant. La présente invention vise aussi à fournir un papier calque très coloré ayant un bon épair. L'invention vise aussi à fournir un procédé de fabrication d'un papier calque très coloré. L'homme du métier dans le domaine de la papeterie sait que pour colorer un papier non transparent, il existe plusieurs solutions. Un premier moyen est d'effectuer une impression recto-verso sur le papier. Les inventeurs ont effectué de nombreux essais consistant à réaliser une telle impression sur la face supérieure et la face inférieure d'un papier translucidelet ou transparent, plus particulièrement un papier calque obtenu avec des fibres très raffinées. Or, lorsqu'on effectue une impression sur les faces d'une feuille de papier calque, que ce soit une impression flexographique, héliographique ou offset, la transparence est fortement altérée et l'imprimabilité est dégradée. Un deuxième moyen pour colorer un papier est d'effectuer un couchage sur la face supérieure et la face inférieure, ce couchage étant effectué avec une composition contenant des colorants, des charges et un liant. Les inventeurs ont donc effectué un couchage d'un papier translucidelet ou transparent avec une composition colorée. Cependant, plus on augmente le pourcentage de colorant, plus on perd la transparence. Un troisième moyen de colorer un papier est d'introduire un colorant dans la suspension aqueuse de fibres cellulosiques. Cette technique ne peut être utilisée que si on introduit le colorant dans la partie amont des circuits où l'on mélange la pâte à papier avec l'eau et les autres constituants traditionnels du papier. En effet, il est nécessaire que le colorant reste au contact des fibres cellulosiques pendant un temps suffisant pour que le colorant se fixe sur les fibres. L'homme du métier sait que si on augmente la quantité de colorant, seule une certaine partie de colorant se fixe sur les fibres, car une fois que les sites des fibres sont occupés par le colorant, on ne peut plus fixer de colorant supplémentaire. L'homme du métier pense donc qu'il est impossible de fixer plus d'environ 5 % en poids de colorant liquide par rapport au papier fini. En outre, plus on introduit de colorant, plus celui-ci est rejeté dans les eaux d'égouttage, ce qui entraîne une pollution des circuits de la machine et de l'environnement. Un quatrième moyen est de colorer le papier calque après les rouleaux sécheurs, en size-press. Cependant, un tel procédé ne permet pas d'obtenir une teinte intense du papier. Par conséquent, les inventeurs ont dû résoudre les problèmes suivants: obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré qui ait une teinte prononcée ou intense; obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré qui conserve sa transparence bien qu'ayant une couleur intense; obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré qui ait un bon épair, c'est-à-dire un épair homogène; obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré qui ait une imprimabilité aussi bonne que celle d'un papier calque non coloré; obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré par un procédé de fabrication qui entraîne une faible pollution des circuits de la machine; obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré par un procédé de fabrication qui n'entraîne qu'une faible coloration des eaux d'égouttage rejetées par la machine à papier. Techniquement, tous ces problèmes semblaient ne pas pouvoir être résolus par l'homme du métier, puisqu'augmenter la.couleur du papier aurait dû diminuer la transparence du papier et augmenter la pollution. En outre, L'homme du métier pensait qu'augmenter la quantité de colorant ne permettrait pas d'augmenter la teinte du papier puisque seule une partie du colorant serait fixée sur les fibres cellulosiques. Or, les inventeurs, contrairement aux préjugés de l'homme du métier, ont pu après de nombreux essais, obtenir un papier transparent et/ou translucide, ayant un bon épair et une teinte intense. A cet effet, les inventeurs ont fabriqué un papier transparent et/ou translucide en introduisant en masse de 5 à 10 % en poids de colorant par rapport au poids du papier fini. Un tel papier se caractérise par le fait que le rapport de l'intensité de couleur c (ou chroma) sur la luminosité L mesurées sur un appareil de type Hunterlab ou Datacolor, est supérieur à 30 %, de préférence supérieur à 50 %. Les inventeurs ont obtenu un tel papier, de manière surprenante, en raffinant la pâte à papier à un degré chopper de 50 à 80, et en introduisant le colorant juste avant la caisse de tête, c'est-à-dire bien en aval du pulpeur, contrairement à ce qui a toujours été fait de manière traditionnel le pour des colorations intenses. Sans vouloir être lié par la théorie, les inventeurs pensent que du fait que les fibres sont très raffinées, c'est-à-dire qu'elles comportent de nombreuses fibrilles, le nombre de sites de fixation du colorant est augmenté et que pour un même poids de papier obtenu avec des fibres peu raffinées, on peut augmenter la quantité de colorant fixé, jusqu'à 4 fois. Par ailleurs, du fait que les fibres sont très raffinées, on peut introduire le colorant en caisse de tête, car il n'est pas nécessaire que le temps de contact entre les fibres et le colorant soit très long, les fibres ayant de nombreux sites de fixation du colorant, du fait de la présence de nombreuses fibrilles. En outre, lors de la fabrication d'un papier transparent et/ou translucide, on règle la température de la suspension fibreuse entre environ 80 et 100 "C pour permettre un meilleur égouttage de la feuille de papier. Or ces températures relativement élevées sont très favorables à la fixation des colorants sur les fibres. Ainsi, I'introduction du colorant en caisse de tête évite de polluer la partie de la machine entre le pulpeur et la caisse de tête. Comme le colorant est retenu par les fibrilles, I'eau en sortie d'égouttage contient très peu de colorant, et donc la pollution est diminuée. Par ailleurs, comme le papier fini est transparent et/ou translucide chaque particule de colorant joue un rôle visible. Le colorant qui est dans la masse du papier est visible. Au contraire, pour les papiers non transparents, seul le colorant qui est à la surface du papier est visible, et donc, pour avoir une teinte intense, il est nécessaire d'introduire beaucoup plus de colorant. L'invention concerne en outre un papier transparent et/ou translucide comportant un colorant en masse introduit en caisse de tête sur lequel on a déposé un colorant en milieu aqueux en size press, pour obtenir un accroissement de l'intensité lorsqu'on utilise le même colorant et des effets matières lorsqu'on utilise un colorant différent. La description suivante, en regard de la Figure unique et des exemples annexés à titre non limitatif, permettra de comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La Figure unique est un diagramme représentant les coordonnées obtenues avec un appareil de mesure de couleur pour les papiers selon l'invention. Exemple comparatif 1 On met en suspension dans l'eau, dans un pulpeur, des fibres longues d'une pâte à papier provenant de résineux, et on les raffine dans un raffineur, jusqu'à obtenir un degré chopper de 60. On maintient la température de la suspension aqueuse de fibres à une température de 80-100 "C. Puis, on dépose la suspension aqueuse de fibres sur la toile d'une machine à papier à table plate, on enlève l'eau par gravité. La température relativement élevée de la suspens ion aqueuse est nécessaire pour enlever l'eau par gravité, les fibres ayant une grande affinité pour l'eau du fait de la présence de nombreuses fibrilles. Puis on presse la feuille pour enlever l'eau résiduelle. La feuille est ensuite séchée entre des rouleaux sécheurs. On obtient alors un papier transparent. Ce papier est un papier calque traditionnel de couleur grisâtre. On prépare une encre composée d'un liant, d'un solvant et de 15 % en poids d'un colorant bleu. On imprime le papier calque obtenu ci dessus par impression flexographique, sur les deux faces. On obtient un papier d'une couleur bleue. Le papier a perdu sa transparence. II peut présenter certains défauts d'aspect dus à l'impression. La coloration n'est pas homogène. L'impression d'une encre sur le papier modifie l'état de surface, donc l'imprimabilité. Le papier calque imprimé avec l'encre grasse comprenant le colorant est plus difficilement imprimable. Exemple comparatif 2 On prépare un papier calque comme dans l'exemple comparatif 1. On prépare ensuite une composition aqueuse contenant le colorant, des charges et un latex. Cette composition est alors déposée par couchage sur les deux faces. II se pose de nombreux problèmes de machinabilité. La coloration d'un papier calque par couchage lui fait en outre perdre sa transparence. De plus, le couchage d'un papier calque entraînerait un tuilage très important du papier. Exemple 1 On met en suspension dans l'eau, dans un pulpeur, des fibres longues d'une pâte à papier provenant de résineux, et on les raffine dans un raffineur, jusqu'à obtenir un degré stopper de 60. On maintient la température de la suspension aqueuse de fibres à une température de 80-100 "C. Puis, juste avant la caisse de tête d'une machine à papier, on introduit dans la suspension aqueuse de fibres un colorant bleu en solution aqueuse, la quantité de colorant étant telle qu'elle est de 6 % en poids par rapport au poids du papier sec fini. Le colorant est un colorant direct qui se fixe directement sur la cellulose, de marque CARTASOL référence bleu 3RF, fabriqué et vendu par la société Clariant (Suisse). On dépose la suspension de fibres et de colorant sur une toile d'une machine à papier table plate, on enlève l'eau par gravité. L'eau qui sort de la machine est très peu colorée, ce qui montre que le colorant s'est bien fixé sur les fibres. Puis, on sèche la feuille entre des rouleaux sécheurs. On obtient un papier transparent et/ou translucide qui a une couleur bleue foncée. Le poids de colorant par rapport au poids de papier fini est supérieur à 5 %. On mesure la couleur du papier obtenu à l'aide par exemple d'un appareil fabriqué par la société Hunterlab. Un tel appareil permet de mesurer les coordonnées cartésiennes en trois directions a, b, L d'un point P d'une couleur. Ainsi, le point P est repéré en fonction des quatre couleurs bleu, rouge, jaune et vert. Si a est positif, la couleur tire vers le rouge, si a est négatif, la couleur est plus verte. Si b est positif, la couleur tire vers le jaune, si b est négatif, la couleur est plus bleue. Sur la figure, le point P représente une couleur assez rouge et un peu jaune, il s'agit donc d'une couleur orangée. La troisième coordonnée, perpendiculaire au plan de a et b, représente la luminosité de la couleur. L'appareil Hunterlab permet aussi de mesurer les coordonnées polaires du point P. La distance entre le centre O et le point P est c et appelée chroma. Elle représente l'intensité de la couleur. L'angle H permet de situer le point P par rapport au quatre couleurs jaune, rouge, bleu, vert. Les valeurs obtenues avec l'appareil Hunterlab sont données dans le Tableau qui suit. Exemple 2 On prépare un papier transparent de la même manière que dans l'exemple 1, mais on ajoute en caisse de tête un colorant rouge qui est un colorant provenant de la société Clariant, de même marque que celui de l'exemple 1 et de référence 2RF. La quantité de colorant est de 10 % en poids par rapport au poids du papier fini. On obtient un papier transparent rouge de couleur foncée. On mesure la couleur du papier comme dans l'exemple 1. Les valeurs sont données dans le tableau qui suit. Exemples 3 à 5 On fabrique des papiers de la même manière que dans l'exemple 1, en utilisant des colorants jaune 5GFN et RF de la société Clariant et de même marque que ceux des exemples précédents. On les mélange avec le colorant rouge 2RF pour obtenir une teinte jaune, ou orange ou carmin. On mesure la couleur des papiers obtenus de la même manière que dans les exemples précédents. Les résultats sont donnés dans le Tableau suivant. Tableau Ex. No. Couleur L a b c H c/L 1 bleu 27,27 4,81 -16,45 17,14 286,31 62,85 % 2 rouge 47,56 59,59 38,01 70,68 32,53 148,61 % 3 jaune 84,34 6,70 87,21 87,47 85,61 103,71 % 4 orange 73,81 34,14 83,01 89,76 67,65 91,65 % 5 carmin 32,37 28,16 12,08 30,64 23,23 94,66 % D'après le tableau, on voit que le rapport de l'intensité de couleur (chroma) à la luminosité est largement supérieur à 30 % et même supérieur à 50 %. Exemple comparatif 3 On prépare un papier calque traditionnel comme dans l'exemple comparatif 1. Puis, on dépose en size press un colorant bleu de chez Clariant, référence 3RF,en solution aqueuse. Le papier obtenu a une couleur bleuâtre. On mesure avec un appareil Huntelab et on obtient un rapport c/L de 10 %. Exemple 6. On prépare un papier comme dans l'exemple 2 en introduisant le colorant en caisse de tête. Puis en size press, on dépose un colorant rouge en solution aqueuse. On obtient un papier de couleur rouge, dont le rapport c/l est 90 %, de teinte plus intense que dans l'exemple 2. Par conséquent, selon l'invention, on peut obtenir des papiers transparents et/ou translucides dont l'intensité de couleur c est très élevée par rapport aux papiers de la technique antérieure. De plus, ces papiers sont obtenus selon un nouveau procédé qui évité la pollution des circuits de la machine à papier, qui ne rejette que des eaux très peu colorées. REVENDICATIONS 1. Papier caractérisé en ce qu'il est transparent et/ou translucide et qu'il a une intensité de couleur c et une luminosité L, telles que le rapport de c à L est supérieur à 30 %, de préférence supérieur à 50 %. 2. Papier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un colorant en masse. 3. Papier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte de 5 à 10 % en poids de colorant liquide par rapport au poids du papier fini. 4. Papier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le colorant est un colorant qui se fixe directement sur la cellulose. 5. Procédé de fabrication d'un papier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on raffine une suspension aqueuse d'une pâte à papier à un degré chopper de 50 â.80, on introduit un colorant en caisse de tête, en même temps que la suspens ion aqueuse de fibres, on dépose la suspension aqueuse de fibres et de colorant sur une table plate d'une machine à papier, on enlève l'eau par gravité puis on sèche la feuille obtenue entre des rouleaux sécheurs. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on maintient la température de la suspens ion aqueuse de fibres et de colorant juste avant la caisse de tête à une température comprise entre environ 80 et 100 "C. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on introduit le colorant liquide dans une quantité de 5 à 10 % par rapport au poids de papier fini. 8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'on dépose en outre un colorant en milieu aqueux en size press.