Brevet FR2833625A1 — publié le 20030620

La présente invention se rapporte à une composition de couchage comprenant des microbilles de polyuréthane et au papier enduit sur au moins une face de ladite composition de couchage, et de manière avantageuse sur ses deux faces. Des papiers de types ou de compositions diverses peuvent être couchés de façon à accroître la qualité de leur surface. Une composition de couchage utilisée de manière conventionnelle dans ce but est une dispersion comprenant des pigments, lesquels peuvent être organiques ou minéraux. La composition de couchage peut également comporter d'autres additifs. Des papiers destinés à l'impression, tels que des papiers pour livres, magazines, brochures, ou rapports annuels, ou encore des papiers destinés à l'emballage sont souvent fabriqués en enduisant un papier support à l'aide d'une ou plusieurs unités de couchage, suivis parfois d'un calandrage. Le produit final doit en général posséder des caractéristiques de surface améliorées pour l'usage qui en est fait. Ces caractéristiques de surface se traduisent pour l'essentiel par une modification de l'aspect visuel du papier soit par accroissement de sa blancheur, de sa brillance, ou encore de son opacité. La recherche d'un certain toucher de surface pour la feuille recouverte de la couche est en soi assez nouveau. Dans le brevet antérieur FR 2791368, la Demanderesse s'était intéressée à fournir une feuille d'emballage qui comporterait une caractéristique qui rappellerait l'une des caractéristiques essentielles du produit à emballer, en particulier pour les produits cosmétiques à appliquer sur la peau. La Demanderesse proposait donc de fournir une caractéristique qui évoque la destination, à savoir la peau, c'est-à-dire le toucher, la douceur de la peau. Le toucher recherché pouvait être obtenu en appliquant à la surface de la feuille une couche qui comportait des microsphères thermoplastiques expansibles. Ce brevet visait entre autre à résoudre les problèmes de machinabilité de ces feuilles lors de l'impression, notamment les problèmes de séparation de feuilles dans les piles du fait des propriétés antiglisse des microsphères ajoutées. D'une manière générale, les papiers fins couchés soulèvent souvent de sérieux problèmes lors de l'impression ou lors d'opérations de transformation, les plus courants étant dans le cadre d'une impression offset : le poudrage et le maculage. Le poudrage correspond au détachement de la couche sous forme de poudre sèche durant l'impression, phénomène qui peut s'accentuer avec les passages successifs de la feuille dans les machines d'impression ou de transformation. Ce phénomène vient d'un mauvais dosage liant/pigment, le pigment étant en pourcentage trop important par rapport au liant. Il peut provenir également de la taille et de la forme des particules de pigment. Le maculage correspond au report d'impression d'une feuille à l'autre lors d'une mise en pile notamment. On observe ainsi souvent au verso d'une feuille des tâches d'encre plus ou moins intenses qui proviennent de l'encre du recto de la feuille du dessous. Lorsque l'on défait la pile, on entend plus ou moins fort le crissement des feuilles. Ce phénomène, s'il est faible, se nomme le maculage. C'est du piquetage si des éléments de papier participent au décollement. C'est du collage en pile si on ne peut plus séparer les feuilles les unes des autres. Le papier peut participer à ce phénomène du fait qu'un papier non adapté à l'encre peut avoir une mauvaise capacité d'accueil de l'encre et qu'un papier possédant un état de surface irrégulier demande trop d'encre pour une impression correcte. Au vu de ces considérations, la Demanderesse s'est attachée à fournir un papier ayant un toucher soyeux, couchés de préférence sur ces deux faces et ne présentant pas les problèmes d'imprimabilité et de machinabilité énoncés ci-dessus. Un premier but de l'invention est donc de fournir une composition de couchage pour papiers couchés destinés à être imprimés en offset, caractérisée par le fait que les pigments utilisés dans la couche sont des microbilles de polyuréthanes possédant une taille moyenne inférieure à 10 micromètres, et de manière avantageuse proche de 7 micromètres. En particulier, l'invention se caractérise par le fait que le liant utilisé dans la couche est une émulsion aqueuse de polyuréthane, et de préférence un polyuréthane mou possédant un taux d'élongation supérieur ou égal à 500 %. En particulier, l'invention se caractérise par le fait que le taux de liant par rapport aux pigments est supérieur ou égal à 40 % en poids sec, et de préférence supérieur ou égal à 200 %. Un autre but de l'invention est de fournir un papier couché possédant un toucher soyeux, comportant au moins une face enduite d'une composition de couchage telle que définie ci-dessus, et de manière avantageuse ces deux faces. Ledit papier se caractérise par le fait qu'il peut être imprimé en offset avec un maculage et un poudrage faible, voire inexistant. Le papier est à base de fibres de cellulose, et possède un grammage compris entre 70 et 500 g/m2, de préférence entre 100 et 300 g/m2. Selon un cas particulier, le papier est transparent ou translucide. Plus particulièrement, le papier constitue un papier calque. On entend par papier calque, un papier tel que défini par la norme internationale ISO 4046-1978 au point 6.94. Plus particulièrement, l'invention se caractérise par le fait que le dit papier est un papier calque, en particulier obtenu par un raffinage poussé des fibres de cellulose le composant. En particulier, l'invention se caractérise par le fait que le poids de ladite couche sur au moins l'une des faces est compris entre 2 et 10 g/m2 en sec, de préférence entre 3 et 6 g/m2. Ledit papier se caractérise également par un coefficient de frottement dynamique entre sa face recto couchée et son autre face verso également couchée inférieur ou égal à 1,0, mesure faite selon la norme NF-Q-082 avec un patin de 200 g. Le coefficient de frottement dynamique reflète l'aptitude de la feuille à se bloquer au départ d'un déplacement ; plus il est élevé, plus l'amorce d'un mouvement d'une feuille dans une pile sera difficile. Des exemples comparatifs et des exemples non limitatifs de réalisation de l'invention et d'autres avantages, éventuellement, sont décrits ci-après. EXEMPLES : Exemples 1 à 5 : Sur une feuille de papier support ayant un grammage de 100 g/m2, plus spécifiquement la référence CONQUEROR CX 22 commercialisé par la Demanderesse, on applique, à l'aide d'une coucheuse à lame d'air, une composition comprenant des microbilles de polyuréthane de différentes tailles comme mentionné dans le tableau 1, à raison de 5 g/m2 environ par face. La composition comprenant des microbilles de polyuréthane est réalisée en milieu aqueux et contient en poids sec : - 24, 7 parts d'eau - 0, 1 part d'agent mouillant - 33, 3 parts d'une émulsion aqueuse de polyuréthane Witcobond 290 H - 20 parts de microbilles de polyuréthane - 0, 5 part de régulateur de pH - 1 part d'épaississant. Exemples 6 à 13 : Sur une feuille de papier support ayant un grammage de 100 g/m2, plus spécifiquement la référence CONQUEROR CX 22 commercialisé par la Demanderesse, on applique, à l'aide d'une coucheuse à lame d'air, une composition comprenant des microbilles de polyuréthane de taille moyenne voisine de 7 micromètres à raison de 5 g/m2 en sec environ par face, en faisant varier le taux de liant par rapport au poids de pigment comme mentionné dans le tableau 2. La composition comprenant des microbilles de polyuréthane est réalisée en milieu aqueux et contient en poids sec : parts sèches variables d'une émulsion aqueuse de polyuréthane Rolflex PAD 20 parts de microbilles de polyuréthane Daiplacoat RHU 5070 0, 5 part de régulateur de pH 1 part d'un épaississant REALISATION DES TESTS : On apprécie manuellement le toucher de la face comportant la couche de microbilles de polyuréthane. On détermine la réponse du papier vierge au test de poudrage de façon à mettre en évidence la propension de la couche à se déliter lors d'un passage machine. Le test de poudrage se fait de la manière suivante : a) on applique un patin de 40 mm X 40 mm et d'un poids de 2 kg monté sur un chariot et recouvert d'un feutre noir en tissu (mélange de 70 % laine, 30 % polyamide) sur une ou plusieurs feuilles de papier enduites de ladite couche, b) on effectue un seul passage sur le papier de façon à couvrir une longueur totale de 6 m c) on retire le feutre du patin d) on mesure la réflectivité du feutre à l'aide d'un appareil ELREPHO (la valeur mesurée étant d'environ 1,4 pour le tissu brut) on détermine la réponse du papier imprimé au test de maculage de façon à mettre en évidence la propension du papier à provoquer un maculage lors d'un empilage machine. Le test de maculage se fait de manière suivante : a) on prépare des éprouvettes du papier à tester faisant 48 mm de large et 250 mm de long b) on utilise un appareil de test PRUFBAU possédant un poste n'l d'impression et un poste n 2 de report d'impression c) on règle la pression du poste n l à 1000 N et la pression du poste n 2 à 400 N d) on règle la vitesse de l'appareil à 0, 5 m/sec e) on encre le rouleau d'encrage du poste n l durant 30 sec avec une encre bleue de type HUBER 408010 f) on place un transporteur muni d'une éprouvette devant le poste n'l g) on place une molette non encrée sur le poste n 2 h) on imprime l'éprouvette sur le poste n l i) on déclenche le chronomètre immédiatement après l'impression j) on place à l'aide d'une bande adhésive une éprouvette du même papier sur la molette vierge du poste n 2 k) une fois que 120 sec se sont écoulées sur le chronomètre, on engage le transporteur muni de l'éprouvette imprimée jusqu'au niveau du blanchet 1) on sépare immédiatement l'éprouvette du poste n 2 de sa molette m) on mesure à l'aide d'un densitomètre XRITE la densité optique du cyan reporté sur l'éprouvette vierge. RESULTATS : Les résultats des tests pour les exemples 1 à 5 sont présentés dans le tableau 1. On constate que, même si la plupart des papiers ont une réponse aux tests de maculage et de poudrage plutôt satisfaisant, seules des tailles de microbilles inférieures à 10 micromètres permettent d'obtenir un toucher soyeux acceptable. Les résultats des tests pour les exemples 6 à 13 permettent de conclure qu'en choisissant une taille de microbilles permettant d'obtenir le toucher soyeux voulu, il est nécessaire ensuite de choisir un taux de liant supérieur ou égal à 40 % pour avoir un poudrage correct et supérieur ou égal à 200 % pour avoir un maculage correct. En effet, le poudrage est jugé satisfaisant en dessous de 2 et le maculage en dessous de 0,1. On a représenté sur les figures 1 et 2 une vue au Microscope Electronique à Balayage d'un papier présentant du point de vue de la demanderesse un toucher soyeux. Ce papier a été obtenu en déposant sur un papier support CONQUEROR CX 22 ayant un grammage de 100 g/m2 la composition de couche suivante sur ces deux faces : 2,8 kg d'eau, 0,03 kg d'agent mouillant TEXAPON Z95P, 81 kg de liant ROLFLEX PAD commercialisé par LAMBERTI, 6,1 kg de microbilles de polyuréthane DAIPLACOAT RHU 5070 commercialisé par PROMECOME, 1 kg d'un épaississant CMC BLANOSE 7M65 à 2,5 % commercialisé par AQUALON, à raison de 5,4 g/m2 en poids sec par face, les quantités étant exprimées en poids commercial. Le papier obtenu a été ensuite calandré. Les photographies représentent respectivement une vue de dessus grossie 200 fois et une vue en coupe grossie 2000 fois. Le papier obtenu présente effectivement un toucher soyeux sur ces deux faces. En mesurant le coefficient de frottement dynamique du papier couché sur luimême selon la norme NF-Q-03-082 avec un patin de 200 g, on obtient une valeur de 0,8 susceptible d'assurer une bonne machinabilité des feuilles sur les machines d'impression ou de transformation. Nom des Daiplacoat Decolam F7 Decolam FT Decolam F Decolam W particules Taille des Particules 7 10 28 28 50 (en micromètres Toucher OUI passable moyen moyen NON soyeux Poudrage 1,8 1,6 1,6 1,6 1,4 Maculage 0,4 0,32 0,41 0,39 0,2 Tableau n l Taux de Liant % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 100 % 150 % 400 % Pigment Toucher OUI OUI OUI OUI OUI OUI OUI OUI soyeux Poudrage 15,5 6 3,6 1,9 1,7 1,5 1,5 1,5 Maculage 0,282 0,326 0,327 0,34 0,367 0,123 0,104 0,07 Tableau n 2 REVENDICATIONS 1) Composition de couchage pour papiers couchés destinés à être imprimés en offset comprenant des pigments et un liant, caractérisée en ce que les pigments de couchage sont des microbilles de polyuréthane possédant une taille inférieure à 10 micromètres, et, de manière avantageuse, proche de 7 micromètres. 2) Composition de couchage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liant utilisé est une émulsion aqueuse de polyuréthane, possédant de préférence un taux d'élongation supérieur ou égal à 500 %. 3) Composition de couchage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le taux de liant par rapport aux pigments est supérieur ou égal à 40 % en poids, et de préférence supérieur ou égal à 200 %. 4) Papier possédant un toucher soyeux, comportant au moins une face enduite d'une composition de couchage selon l'une des revendications précédentes, et de manière avantageuse ces deux faces. 5) Papier selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le coefficient de frottement dynamique entre la face recto couchée et l'autre face verso également couchée de ce papier est inférieur ou égal à 1,0, mesure faite selon la norme NF-Q-03-082 avec un patin de 200 g. 6) Papier selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le poids de la couche appliquée sur au moins une face est compris entre 2 et 10 g/m2 en poids sec, et de préférence compris entre 3 et 6 g/m2. 7) Papier selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il constitue un papier calque, en particulier obtenu par un raffinage poussé des fibres de cellulose le composant.