Brevet FR2835265A1 — publié le 20030801

une forme en J. La présente invention concerne des feuilles couchées ulka- opaques et leur procédé de fabrication. Des feuilles couchées ultra-opaques sont couramment utilisces dans des applications diverses pour lesquelles elles doivent pouvoir être imprimées et o il est impératif que l'opacité desdites feuilles soit très supérieure à celle de feuilles couchées conventionnelles de poids par mètre carré comparable. On connâît ainsi des feuilles ultra-opaques qui sont réalisées par couchage, 0 traditionnellement au moyen de coucheuses à lame d' air, à lame trainante ou à barre rotative, d'au moins l'une des deux faces d'un support papier multijet, préférentiellement un trijet o le jet central de composition papetière grise apporte l'ultra-opacité par absorption de la lumière, et est encadré par deux jets de composition papetière blanche tels que l' ensemble de chaque j et blanc supportant s une ou plusieurs couches blanches confère à la feuille ultra-opaque une apparence visuelle blanche et homogène. Un inconvénient de cette technique est la mise en _uvre difficile et onéreuse d' une machine multij et, notamment pour la fabrication de papiers à faible grammage. On connâît également des feuilles ultra-opaques qui sont réalisces par au moins deux jets de papier couché blanc contrecollés avec une colle noire et o là aussi l'ultra-opacité est apportée par l'absorption de la lumière du fait de la coloration noire, tout en conservant une apparence visuelle blanche et homogène. Cette technique présente quant à elle l'inconvénient d'utiliser un contrecollage, étape qui s'avère souvent délicate à réaliser, de part le choix et de la quantité de colle à utiliser, qui ne permet pas des vitesses élevées de fabrication et qui peut parfois engendrer des défauts d'assemblage entre les jets papier. Un des buts de l'invention est donc de fournir des feuilles ultra opaques pouvant être fabriquces à moindre coût, à des vitesses élevées et ne présentant pas les contraintes de fabrication de l'art antérieur. Un autre but de l'invention est de fournir des feuilles ultra opaques ayant un très bon état de surface. La Demanderesse propose notamment d'utiliser des équipements de production les plus répandus, en particulier les machines à papier monoj et, et de réduire le nombre d'étapes de fabrication, notamment l'étape de contrecollage. Au vu de ces considérations, la Demanderesse s'est attachée à fournir un s support de base opacifiant à partir d'un seul j et de matière coloré sur lequel est appliqué une ou plusieurs couches blanches sur au moins une des faces. Le support coloré est destiné en l'occurrence à faire écran au passage de la lumière, condition impérative à l'obtention de l'opacité recherchée. L'intensité et la nnance de la couleur du support dépendent de l'application o finale et de l'ultra-opacité recherchée par absorption de la lumière: préférentiellement la couleur du support de base est plus ou moins grise, plus ou . moms nolre. Selon l' invention, le monoj et coloré est donc couché, selon les applications finales sur une ou deux faces, de manière à apporter une apparence visuelle blanche i5 et homogène, ainsi qu'une bonne imprimabilité. La Demanderesse a tiré partie des méthodes modernes de couchage en milieu papetier, pour garantir une uniformité dans l'enduction, condition nécessaire à l'obtention d'une bonne opacité et d'un bon rendu d' impression au final. Alors que toutes les tentatives jusqu'à présent pour recouvrir un support coloré avec une ou des couches blanches, notamment par les procédés répandus de couchage lame d' air ou de couchage à lame acier, conduisaient à des produits dont l' aspect visuel n' était pas homogène, la Demanderesse a découvert qu'un procédé de couchage utilisé de manière marginale jusqu'à présent dans l'industrie papetière, le couchage à rideau, permettait d'aboutir aux feuilles ultra-opaques et d'aspect visuel homogène recherchées. La Demanderesse a constaté également que ce procédé permettait de réduire la quantité de l' agent colorant nécessaire à l'obtention dudit effet opacifiant. Le procédé de couchage à rideau est une méthode de couchage prédosée, utilisée dans l'industrie photographique depuis plus de 20 ans. Cette technologie a été développée pour les films photographiques, qui nécessitent le dépôt de nombreuses couches différentes, généralement entre 8 et 10, avec des contraintes sévères tant au niveau de l'état de surface que de l'épaisseur des couches appliquces. Le procédé de couchage à rideau est basé sur l'écoulement libre sur une surface à partir d'une tête de couchage situce au-dessus de la surface à enduire à une hauteur variant entre 10 et 25 cm. La tête de couchage est définie selon les propriétés du fluide de couchage, de s façon à obtenir une épaisseur de film de couchage la plus uniforme possible dans le sens marche ou travers de la machine. I1 est généralement utilisé deux types de têtes de couchage: les têtes à fentes et les têtes à surface de glissement, telles que le représentent respectivement les figures 1 et 2. o Un des intérêts du couchage à rideau est la possibilité d'appliquer deux ou plusieurs couches simultanément. Les têtes de fentes sont en pratique limitées à 2 ou 3 couches maximum du fait de leur configuration, tandis que le nombre maximal de couches déposées simultanément dans une tête à surface de glissement peut dépasser 10. Un autre avantage est l'absence de contact entre la tête de couchage et le support, contrairement au couchage à lame notamment. Ceci permet de supprimer les efforts appliqués sur le support lors du couchage, générateur de casse machine en particulier, d'accélérer de façon non négligeable la vitesse de la machine et, par voie de conséquence, d'abaisser les coûts de production. L' invention a donc pour obj et une feuille couchée ultra opaque constituée d'un support coloré réalisé à partir d'un monojet de matière, ledit support étant couché sur au moins une de ses faces d'une ou plusieurs couches pigmentées 2s blanches ou claires. Par couches pigmentées, on entend les compositions (comprenant principalement des pigments et des liants) couramment employées pour les papiers couchés impression-écriture. Leur nombre, leur composition exacte, leur poids par mètre carré est fonction de l'application finale de la feuille ultraopaque. Selon un mode particulier de l'invention, la feuille possède un indice d'ultra opacité supérieur à 92, et de manière avantageuse supérieur ou égal à 94 dans le cas o son grammage est inférieur à 300 g/m2 et un indice d'ultra-opacité supérieur à 94, et de manière avantageuse supérieure ou égal à 98 dans le cas o son grammage est supérieur ou égal à 300 g/m2. L'indice d'ultra-opacité sera explicité plus loin dans l'exposé de l'invention. Selon un autre mode particulier de l'invention, la feuille possède une blancheur mesurée selon la norme ISO 11475 supérieure à 7S, et de préférence supérieure ou égale à 78. Selon un mode préféré de l'invention, le monojet de matière est un papier à base de fibres cellulosiques. Selon une autre variante de l'invention, le monojet est un film plastique o coloré ou un film plastique avec une précouche colorée opacifiante. Le poids par mèke carré du monojet papier ou plastique est directement dépendant de l' application. I1 est compris entre 5 0 et 500 g/m2. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une feuille définie précédemment, dans lequel on réalise d'abord un support coloré à partir d'un monojet de matière, support que l'on enduit ensuite sur au moins une de ses faces avec une ou plusieurs couches pigmentées blanches. Selon un mode avantageux de l'invention, le dépôt de la ou des couches pigmentées blanches est réalisé au moyen d'une tête de couchage à rideau. Selon un mode particulier de l' invention, la coloration opacifiante est obtenue par incorporation de pigments opacifiants dans la masse d'un jet de papier. S elon un autre mode particulier de l' invention, la coloration opacifiante est obtenue par dépôt en surface d'un jet de papier d'une précouche de pigments opacifiants soit au moyen d'une presse encolleuse, soit au moyen d'un dispositif de couchage, en particulier une tête de couchage à rideau, et de préférence simultanément et à l' aide de la même tête de couchage à rideau que lors de l'enduction de la ou des couches pigmentées blanches. Selon un autre mode particulier de l'invention, le monojet de matière est un film plastique coloré ou un film plastique recouvert d'une précouche colorée opacifiante. Selon un mode avantageux de l'invention, la matière colorante utilisée est du noir de carbone. L'invention se rapporte également à la carte à jouer ultra opaque obtenue par le procédé précédemment défini ou comportant comme base une feuille couchée ultra opaque précédemment définie. Bien que l' obj ectif principal de l'invention soit des feuilles ultraopaques blanches, l' invention pourra être étendue à la préparation des feuilles ultra-opaques faiblement colorces ou pastels pour lesquelles les modifications à apporter ne portent que sur le pigment de couchage et non sur les éléments essentiels de l' invention. Les exemples comparatifs suivants, avec leur application finale, illustrent l' invention. Du fait des applications, les feuilles couchées ultra-opaques objet de S l'invention sont trop opaques pour que la transmission de lumière puisse être déterminée avec les appareils spectrophotomètres disponibles dans le commerce. Pour pallier à cette difficulté et disposer de mesures significatives, reproductibles, en relation avec l'observation visuelle à contrejour d'une lumière naturelle ou artificielle plus ou moins intense, la demanderesse a développé le dispositif de mesure suivant: une source de lumière incidente est constituée par une lampe à filament incandescent, ampoule de verre transparent, commercialisce par Philips sous la référence 60W-220V. La feuille couchée, dont l'opacité est à déterminer, est placée à la fois entre et au contact, a) côté source lumineuse, d'un diaphragme de diamètre 12 millimètres et b) côté opposé, du capteur de diamètre 20 millimètres d'un appareil luxmètre commercialisé par Gossen sous la référence Mavolux Digital. La distance entre le capteur luxmètre centré sur le diaphragme et la source lumineuse est préalablement ajustée de manière à ce que sans la feuille couchée, la valeur lue en lumière directe incidente soit 14000 lux et on relève la valeur L en lux de lumière transmise en présence de la feuille couchée. L'opacité de cette feuille peut alors être quantifiée par un " indice d'ultra-opacité " défini par la formule: Indice d'ultraopacité = 100 x ( 1- L/14000) A titre illustratif, des papiers couchés blancs traditionnels, c'est-à-dire non ultra-opaques ont selon cette méthode des indices d'ultra-opacité de l'ordre de 77 pour un papier de 130 grammes par mètre carré, et de l'ordre de 94 pour un papier de 300 grammes par mètre carré. L'homogénéité de l' aspect visuel de la surface des différentes feuilles est évaluée à l'aide de l'appareil Khéops commercialisé par Techpap. Cet appareil muni d'une caméra CCD effectue une analyse d'image des différences de couleur et luminosité de la surface et donne une valeur globale d'autant plus faible que o l'homogénéité est grande. La blancheur de la surface des différentes feuilles est mesurce selon la norme ISO 11475 en l'absence d'éclairement ultraviolet. Exemples comparatifs la,lc et exemples lb selon l'invention pour une application impression-écriture: Exemple la: Une feuille ultra-opaque selon l'art antérieur la est constituée d'un papier support bijet machine à papier dont l'un est une composition papetière grise pour apporter l'opacité et dont l'autre est une composition papetière blanche; ce bijet, sur la face externe du jet blanc, est couché par procédé à lame acier d'une couche pigmentée blanche mélange de 90 % de carbonate de calclum et de 10 % de latex styrène butadiène pour conférer à ladite feuille la l'état de surface nocessaire à un usage impression-écriture sur la face couchée. Exemple lb: Une feuille ultra-opaque selon l' invention lb, de poids par mètre carré analogue à la feuille la, est réalisée à partir d'un papier monojet de poids par mètre carré égal à 100 g/m2 de couleur grise dont la coloration opacifiante est ici apportée par le procédé de couchage à rideau sous forme d'une précouche sur chaque face de grammes par mètre carré, ladite couche comportant en sec O,OS part de noir de carbone pour 100 parts d'un mélange de 90 % de carbonate de calcium et de 10% de latex styrène butadiène. Ce monojet coloré est ensuite couché, toujours par procédé de couchage à s rideau, sur chacune de ses deux faces de 10 grammes par mètre carré d'une couche pigmentée blanche identique à celle utilisce dans l'exemple la. Exemple lc: Une autre feuille ultra-opaque lc, non conforme à l'invention, est réalisée par o couchage à lame acier du monojet coloré de la feuille lb, avec 10 grammes par mètre carré sur chaque face de la même couche pigmentée blanche impression-écriture que la feuille lb. Les caractéristiques optiques des trois feuilles sont comparées dans le tableau Tableau 1 Feuille la lb lc Grammage ( en g/m2) 130 120 120 Indice d'ultra-opacité Blancheur 75 78 75 Homogénéité 2,4 1,5 S,8 La feuille lb selon l'invention, bien que de poids par mètre carré légèrement inférieur est à la fois plus ultra-opaque, plus blanche et d'état de surface plus homogène que la feuille la de l'art antérieur fabriquce à partir d'un procédé industriel plus complexe (bijet). La feuille monojet lc réalisée avec couchage procédé lame acier ne présente pas une homogénéité de surface suffisante. Exemple comparatif 2a et exemple 2b selon 1'invention pour une application Carte à Jouer: Exemple 2a: Une feuille ultra-opaque selon l'art antérieur 2a est constituée de deux jets de papier couché blanc contrecollés avec une colle noire représentant en sec 0,24 grammes par mètre carré de noir de carbone. Exemple 2b: o Une feuille ultra opaque selon l'invention 2b, de poids par mètre carré identique à la feuille 2a, est réalisée à partir d'un papier monojet de poids par mètre carré 240 grammes de couleur gris-noire o la coloration opacifiante est apportée comrne à l'exemple lb par une précouche sur chaque face de S grammes par mètre carré, ladite couche comportant en sec 0,5 part de noir de carbone pour 100 parts d'un mélange identique à celui utilisé dans l'exemple lb. Ce monojet coloré est ensuite couché, toujours par procédé couchage à rideau, sur chacune de ses deux faces de 30 grammes par mètre carré d'une couche pigmentée blanche identique à celle utilisce dans l'exemple lb. Les caractéristiques optiques des deux feuilles sont comparées dans le tableau 2. Tableau 2 Feuille 2a 2b Grammage (en g/m2) 300 300 Dont poids de noir opacifiant par mètre carré ( en g) 0,24 0,05 Indice d'ultra-opacité 99 98 Blancheur 79 78 Homogénéité 1,4 1,6 La feuille 2b selon l'invention, réalisce sans l'étape supplémentaire de contrecollage, a le même niveau de qualité de surface (blancheur, homogénéité) que la feuille 2a de l'art antérieur. Ces deux feuilles ont aussi la même ultra-opacité, mais la quantité de noir nécessaire est beaucoup plus faible pour la feuille 2b, ce qui représente un avantage économique appréciable du point de vue coût matière première et possibilité de o recyclage. REVENDICATIONS 1) Feuille couchée ultra opaque caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un support coloré réalisé à partir d'un monojet de matière, le dit support étant couché sur au moins une de ses faces d'une ou plusieurs couches pigmentées blanches. 2) Feuille selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle possède un indice d'ultra-opacité supérieur à 92, et de manière avantageuse 0 supérieur ou égal à 94 dans le cas o son grammage est inférieur à 300 g/m2 et un indice d'ultra-opacité supérieur à 94, et de manière avantageuse supérieur ou égal à 98 dans le cas o son grammage est supérieur ou égal à 300 g/m2. 3) Feuille selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle possède une blancheur mesurce selon la norme ISO 11475 supérieure à 75, et de préférence supérieure ou égale à 78. 4) Feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le monojet de matière est un monojet de papier à base de fibres cellulosiques. ) Feuille selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le monojet de matière est un film plastique. 6) Procédé de fabrication d'une feuille selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on réalise d'abord un support coloré à partir d'un monojet de matière, support que l'on enduit ensuite sur au moins une de ses faces avec une ou plusieurs couches pigmentées blanches. 7) Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le 2s dépôt de la ou des couches pigmentées blanches est réalisé au moyen d'une tête de couchage à rideau. 8) Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le monojet de matière est un papier à base de fibres cellulosiques. 9) Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'opacification est obtenue par incorporation de pigments opacifiants dans la masse du papier. ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'opacification est obtenue par dépôt en surface du papier d'une précouche de pigments opacifiants soit au moyen d'une presse encolleuse, soit au moyen d'un dispositif de couchage. 1 l)Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de couchage utilisé pour déposer la précouche de pigments opacifiants est une tête de couchage à rideau, la dépo se se fai s ant notamment simultanément et à l' aide de la même tête de couchage à rideau que lors de l' enduction de la ou des couches pigmentées blanches prévue à la revendication 7. 12)Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le monojet de matière est un film plastique coloré ou un film plastique recouvert d'une lo précouche colorée opacifiante. 13)Procédé selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que la matière colorante utilisée est du noir de carbone. 14) Carte à jouer ultra opaque obtenue par le procédé selon l'une des revendications 6 à 13 ou comportant comme base, une feuille selon l'une des