Brevet FR2897077A1 — publié le 20070810

La présente invention concerne un carton couché, notamment pour la réalisation d'emballage, muni d'un élément de marquage, ainsi que le procédé de marquage dudit carton. Les cartons couchés peuvent être définis comme des matériaux formés de la superposition d'une couche support, à base majoritairement de fibres naturelles telles que des fibres cellulosiques, et d'une couche pigmentaire. Si la couche support est légèrement grisée, le revêtement formant la couche pigmentaire peut par exemple être à base de pigments plus clairs ou blancs, et permettre ainsi son impression ultérieure. Les éléments de marquage d'un papier ou d'un carton sont des éléments d'authentification ou de reconnaissance apposés ou incorporés dans un papier ou un carton, notamment pour éviter qu'il ne soit contrefait. Les éléments de marquage connus à ce jour se divisent en deux grandes catégories. Dans la première catégorie, on trouve les éléments de marquage qui sont appliqués ou réalisés sur le papier ou carton fini, c'est-à-dire après la fabrication du matériau proprement dit. Ces éléments de marquage sont par exemple des encres colorées ou des encres fluorescentes, à savoir des encres renfermant un composé qui présente une fluorescence lors de son irradiation par des rayons ultra-violets, qui sont imprimées sur une face externe du matériau fini, par exemple un papier fiduciaire. Ces impressions de surface présentent l'inconvénient d'être effaçables (par exemple par frottement, usure, diluants chimiques,...), falsifiables ou pouvant être assez facilement contrefaites, en particulier par apposition d'éléments de marquage similaires sur des supports d'autres origines. Dans la seconde catégorie, on trouve les éléments de marquage qui sont incorporés au matériau papier ou carton lors de sa fabrication. Ce sont par exemple des filaments métalliques, ou des fibres fluorescentes, ou des éléments solides insérés parmi les fibres qui composent ledit papier ou carton. Ces procédés d'incorporation des éléments de marquage sont de mise en oeuvre complexe et coûteuse. En outre, ils sont facilement détectables à l'oeil nu, en particulier s'ils provoquent des surépaisseurs du matériau, apparaissent jusqu'à la surface extérieure, ou sont visibles en transparence. Il n'est parfois pas souhaitable que l'existence de ces éléments de marquage soit visible par l'usager, ou le contrefacteur éventuel. D'autres types de marquage connus modifient en certains endroits prédéterminés l'épaisseur du matériau en réalisant une sorte de "gaufrage" du papier ou du carton : le procédé de mise en oeuvre nécessite également, comme dans le cas précédent, un dispositif particulier. En outre, la surface du matériau est altérée dans ces zones qui sont rendues difficilement imprimables par la suite. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités en proposant un carton couché incorporant un élément de marquage pouvant servir notamment d'élément de sécurité ou de contrôle, difficile à reproduire et infalsifiable, invisible à l'oeil nu. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de mise en place d'un tel élément de marquage simple et peu coûteux. A cet effet, selon l'invention, le carton couché, notamment pour la réalisation d'emballage, formé d'une couche support à base de fibres majoritairement cellulosiques recouverte, sur au moins une de ses faces, d'une couche pigmentaire, est caractérisé en ce qu'un composé fluorescent est disposé de manière discontinue entre la couche support et la couche pigmentaire, ledit composé étant invisible à la lumière naturelle et visible sous irradiation U.V. au travers de la couche pigmentaire et constituant ainsi un élément de marquage dudit carton. Ainsi la constitution de chacune des couches est conservée sans modification majeure : la couche support et la couche pigmentaire sont fabriquées de manière classique, et le carton peut être utilisé comme emballage dans les mêmes conditions qu'en l'absence de l'élément de marquage : la présence de l'élément de marquage selon la présente invention autorise l'impression ultérieure à la surface de la couche pigmentaire, sans altération des qualités d'imprimabilité de la face externe de la couche pigmentaire à l'endroit du marquage. En effet, la couche pigmentaire reste, après séchage, d'épaisseur uniforme et de structure homogène, y compris dans les zones recouvrant le marquage. L'élément de marquage formé par la simple impression d'un composé fluorescent est ainsi disposé au coeur du carton, et est de ce fait inviolable et infalsifiable. Il est invisible à l'oeil nu, ni au travers de la couche pigmentaire, ni au travers de la couche support, car il ne provoque ni surépaisseur dans le matériau, ni modification de l'état de surface de la couche pigmentaire observable en lumière rasante, ni même de modification locale des propriétés d'absorption des encres par la couche pigmentaire, qui seraient appliquées ultérieurement à la surface de cette dernière. De manière avantageuse, la couche pigmentaire est constituée de pigments minéraux faiblement opaques aux rayons ultra-violets d'excitation du composé fluorescent ainsi qu'à la lumière émise à sa longueur d'onde d'émission lors de sa fluorescence. Cette couche pigmentaire peut être par exemple formée d'une dispersion aqueuse d'un liant de couchage papetier classique à base de latex styrène-butadiène, renfermant des pigments minéraux tels que le kaolin et/ou le carbonate de calcium et des additifs classiques d'une formule de couchage (dispersant, anti-mousse, modificateurs de viscosité...). La couche pigmentaire est de faible épaisseur (par exemple comprise entre 12 et 30 micromètres d'épaisseur moyenne). Ainsi lors de l'irradiation de la surface du carton par des rayons ultra-violets, le composé de marquage est excité et est rendu fluorescent : il devient alors observable au travers du voile irrégulier formé par la couche contenant les pigments. Le marquage est discontinu, sous forme de texte et/ou de motif(s) : il peut représenter par exemple le logo du fabricant du carton ou du produit à emballer, ou tout autre signe distinctif ou de sécurité. L'élément de marquage est avantageusement formé d'un vernis, par exemple un vernis à base acrylique, renfermant de 0,2 à 1,2 % environ en poids dudit composé fluorescent, de préférence de 0,4 à 0,8 % environ en poids. Le vernis est de préférence diluable à l'eau, afin de ne pas introduire de solvant dans le carton, en particulier lorsque ce dernier est destiné à l'emballage de denrées alimentaires. Le dit vernis présente, après dilution, un extrait sec avantageusement compris entre 20 et 27 % en poids environ. Le marquage est de préférence discontinu, sous forme de texte et/ou de motif(s), le grammage du vernis sec au niveau des zones de marquage étant avantageusement inférieur à 2 g/m2, de préférence inférieur à 1,5 g/m2, voire inférieur à 1 g/m2. II s'agit d'une quantité plus faible de vernis (de l'ordre de 2 fois moins) que celle habituellement déposée dans le cas d'une impression sur carton non couché, visible à l'oeil nu avec une encre ou un vernis classique. De manière avantageuse, afin que le vernis ne pénètre pas dans la couche support, et ne la rende moins opaque et donc visible par sa traversée dans l'épaisseur de ladite couche, ladite couche support présente un degré de collage Cobb inférieur à 50 g/m2. Le degré de collage Cobb mesure la capacité d'absorption de l'eau dans le maillage poreux du support, et exprime en g/m2, la masse d'eau absorbée par le support pendant un temps donné (1 minute par la mesure selon la norme NFQ 03-014 ou ISO 535). A titre de référence, un carton "non collé" peut absorber au moins son 20 propre poids d'eau (soit 200 g d'eau pour un carton de 200 g/m2). Dans le cas d'un marquage réalisé en ligne de la machine à carton et précédant un couchage pigmentaire également en ligne, le couchage ou "collage" du carton est de préférence effectué par l'incorporation au sein de la pâte cellulosique de produits de collage. Ces produits de collage sont de 25 préférence à base de résine de colophane et/ou d'anhydride succinique, car la valeur de collage Cobb souhaitée est obtenue instantanément, à la différence des produits de collage à base d'alkyl cétènes (dimères) dont on doit attendre la polymérisation plusieurs heures. L'application de l'élément de marquage peut par conséquent suivre immédiatement la fabrication de la couche support du 30 carton, et être effectuée en ligne. La couche support présente également avantageusement un lissé de surface (méthode Bendtsen) inférieur à 500 mUmin, obtenu par calandrage et/ou par frictionnage, préalablement au marquage. Le lissé de surface correspond à la réduction de la taille des pores de la surface du support et est mesuré (selon la norme ISO 8791-2) en plaçant un anneau de métal à sa surface et en mesurant le débit d'air (mUmin) s'échappant par les pores supérieurs du matériau (à titre de référence un carton non calandré ou non frictionné présente un lissé de surface Bendtsen de l'ordre de 1500 mUmin). La présente invention concerne également le procédé de mise en place de l'élément de marquage précité, ou marquage, permettant l'obtention du carton couché décrit ci-dessus. Ce procédé de marquage d'un carton couché selon l'invention comprend la fabrication d'une couche support à base de fibres (majoritairement cellulosiques), éventuellement le frictionnage et/ou le calandrage de ladite couche support, son séchage, puis le recouvrement d'au moins une face de cette couche support par une dispersion aqueuse de pigments minéraux, en présence d'un liant, destinée à former la couche pigmentaire, suivi du séchage de la couche pigmentaire ainsi formée, et est caractérisé en ce que l'élément de marquage est appliqué par impression discontinue d'un vernis renfermant le composé fluorescent en surface d'une face de la couche support, destinée à être ensuite recouverte de la couche pigmentaire. L'incorporation de l'élément de marquage entre les deux couches du carton est donc effectuée par impression du vernis, par exemple au moyen d'une impression par flexographie. Conformément au principe de ce procédé d'impression, le vernis est appliqué sur le support au moyen d'un système à trois rouleaux : un cylindre de contre-pression à l'opposé de la surface à imprimer, et côté face à imprimer un rouleau porteur d'un cliché en relief et un rouleau alvéolé. Le vernis renfermant ledit composé fluorescent est déposé dans les alvéoles par un système doseur (chambre à racle ou rouleau barboteur dans une bâcholle contenant le vernis). Le vernis est ensuite transféré des alvéoles sur le cliché en relief, qui reporte ensuite le vernis sur la couche support. A cet effet, la viscosité du vernis renfermant le composé fluorescent est avantageusement faible, pour faciliter l'impression et pour n'appliquer qu'une faible quantité de vernis. On mesure habituellement le temps d'écoulement du vernis, qui est de préférence compris entre 15 et 30 s à la coupe AFNOR n 4 (selon la norme AFNOR NF T 30014 de septembre 1983). Comme indiqué précédemment, quand le marquage est associé au couchage en ligne de la machine fabriquant le carton, il est également préférable que la couche support qui doit recevoir l'application de l'élément de marquage, soit traitée dans la masse des fibres par un produit de collage à base de résine de collophane et/ou d'anhydride succinique et/ou tout autre produit permettant de développer immédiatement en sécherie un degré de collage Cobb inférieur à 50 g/m2, de manière à réduire dans l'étape suivante la pénétration du vernis dans la couche support. Le carton fabriqué selon la présente invention, muni du marquage distinctif selon l'invention, représentant par exemple le logo du laboratoire pharmaceutique ou de la ligne de produits correspondante, peut être utilisé pour la production d'emballages tels que des boîtes de médicaments, de produits alimentaires ou de pièces de rechange industrielles. Ce marquage distinctif est avantageusement disposé sur le carton à intervalles réguliers de façon à ce qu'au moins un logo complet soit visible en entier sur une zone non recouverte de l'encre d'impression finale de chaque boîte. Le marquage pourra ainsi être détecté et authentifié en exposant les boîtes à une source d'irradiation UV par les intervenants de la chaîne de distribution des produits ou le cas échéant par les services douaniers ou de la répression des fraudes, et avantageusement en le comparant au marquage d'une boîte témoin dont l'authenticité a été préalablement garantie. La présente invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide d'un exemple illustratif. Sur une machine de type multi-jets est fabriquée en continu, de manière 30 classique, une feuille de carton par un procédé papetier de formation de feuille sur formers, section presse et sécherie multicylindrique. Ce matériau d'épaisseur comprise entre 350 et 800 micromètres environ est frictionné et calandré pour améliorer son état de surface, et constitue ainsi la couche support du carton. Sur la face supérieure de cette couche support est ensuite appliquée de manière classique au moins une couche pigmentaire homogène, au moyen d'un poste de couchage par exemple équipé d'un crayon rotatif ou d'une lame lissante. Conformément à l'invention, avant l'application de la couche pigmentaire, on procède d'abord à l'impression, sur la couche support, de motifs de marquage au moyen d'un vernis renfermant un composé fluorescent. Le vernis est un vernis mat acrylique, diluable à l'eau, à 26 % en poids d'extrait sec et de viscosité comprise entre 20 et 30 s., à 23 C (G/ESC 345 de la Société SIEGWERK dilué avec de l'eau dans la proportion de 1 kg d'eau pour 2 kg de vernis). Il renferme après dilution environ 0, 8 % en poids de composé fluorescent (4 % en poids d'un azurant optique 85ZI054047 de la Société SIEGWERK, à 20 % en poids d'extrait sec, visible sous des longueurs d'onde de 210 à 350 nm, avec une absorbance maximale à 274 nm). L'impression discontinue du vernis est effectuée sur la couche support, par flexographie au moyen d'un rouleau cylindrique alvéolé, présentant un volume réduit d'alvéoles, à savoir de l'ordre de 5 à 9 cm3 par m2 de manière à n'appliquer qu'une faible quantité de vernis. En particulier, on évite ainsi toute incidence de la présence du vernis sur les caractéristiques, finales d'imprimabilité, de la couche pigmentaire qui reste homogène. En effet, dans le procédé flexographique, ce sont les caractéristiques des alvéoles (nombre de lignes d'alvéoles par unité de longueur de circonférence du cylindre alvéolé et volume des alvéoles par unité de surface du cylindre) qui vont permettre de contrôler le paramètre déterminant du grammage sec de vernis déposé. Afin de réaliser une impression non visible à l'oeil nu au travers de la couche pigmentaire et de ne pas modifier l'état de surface ni les caractéristiques de la couche pigmentaire au niveau du marquage, il a été constaté qu'il convenait d'appliquer une quantité de vernis réduite de 2 à 3 fois par rapport au grammage de vernis déposé habituellement dans le cas d'une impression classique. Par conséquent, le choix des caractéristiques des alvéoles du cylindre alvéolé est adapté à cette exigence. Pour l'impression de caractères ou de logos sur ce type de support non couché, le choix des caractéristiques des alvéoles se porte généralement vers un volume d'alvéoles de 10 à 12 cm3/m2 et une trame de 80 à 100 lignes/cm. Dans le cas de la présente invention le choix se porte vers un volume d'alvéoles de 5 à 9 cm3/m2 et une trame de 120 à 180 lignes/cm, permettant de déposer à la surface de la couche-support un grammage de vernis sec inférieur à 2 g/m2, de préférence inférieur à 1,5 g/m2. Ainsi la couche pigmentaire appliquée dans l'étape finale sèche de manière uniforme, sans créer de zones de structure et de porosité différentes, entre les zones superposées au motif de marquage et celles non superposées au marquage. La vitesse d'impression du vernis est comprise entre 80 et 350 m/min, c'est-à-dire est compatible avec les vitesses des machines de production du carton ; l'impression peut donc être effectuée en ligne lors de la fabrication du carton. Le vernis est imprimé sous la forme de motifs régulièrement espacés les uns des autres sur toute la surface de la couche support (ici huit motifs sur 100 cm2). L'impression est réalisée à température ambiante (15 à 30 C), la couche support du carton présentant une humidité d'environ 7 % en poids. L'opération de couchage est ensuite effectuée de manière classique. Cependant la couche pigmentaire ne contient de préférence pas d'azurant optique, et si elle en contient, celui-ci émet avantageusement à des longueurs d'onde différentes de celles de l'élément de marquage. Le dioxyde de titane étant un pigment trop opaque aux rayonnements ultra-violets, le kaolin et le carbonate de calcium sont préférés. Dans le présent exemple, la couche pigmentaire est appliquée en deux temps sous la forme d'une précouche de grammage compris entre 13 et 18 g/m2 (à partir d'une dispersion aqueuse renfermant des pigments minéraux, à savoir des proportions égales en kaolin KI 1020 de la Société Kaolin International BV, et en carbonate de calcium Carbital 60 de la Société IMERYS, en présence d'un liant à base de latex styrène-butadiène et divers additifs de couchage traditionnels en quantités minoritaires présentant un taux de matière sèche de 67 % en poids) recouverte ensuite d'une couche supérieure de grammage compris entre 10 et 12 g/m2 (à partir d'une dispersion aqueuse renfermant du carbonate de calcium, Carbilux de la Société IMERYS et un liant à base de latex de type styrène-butadiène, associés à des additifs de couchage traditionnels en quantités minoritaires) à 68,5 % en poids de matière sèche. Le séchage de la couche pigmentaire est ensuite réalisé soit par un système de séchage à air chaud, ou un système de séchage à infra-rouge, associés à des cylindres sécheurs traditionnels. Il a été constaté de manière surprenante qu'une telle couche pigmentaire atténue certes la fluorescence, en raison d'une certaine opacité intrinsèque des pigments de couchage utilisés, mais n'empêche pas une lecture très distincte des motifs imprimés sous lumière U.V., par exemple sous une lampe du type habituellement utilisée par les philatélistes, dont l'intensité maximale est obtenue pour une longueur d'onde voisine de 366 nm. En lumière visible, ces motifs ne sont nullement détectables à l'ceil nu.20 REVENDICATIONS 1. Carton couché, notamment pour la réalisation d'emballage, formé d'une couche support à base de fibres majoritairement cellulosiques recouverte, sur au moins une de ses faces, d'une couche pigmentaire, caractérisé en ce qu'un composé fluorescent est disposé de manière discontinue entre la couche support et la couche pigmentaire, ledit composé étant invisible à la lumière naturelle et visible sous irradiation U.V. au travers de la couche pigmentaire et constituant ainsi un élément de marquage dudit carton. 2. Carton selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche pigmentaire renferme des pigments minéraux faiblement opaques aux rayons ultra-violets d'excitation du composé fluorescent ainsi qu'à la lumière émise à sa longueur d'onde d'émission lors de sa fluorescence. 3. Carton selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche 15 pigmentaire est formée d'un liant à base de latex styrène-butadiène, renfermant du kaolin et/ou du carbonate de calcium. 4. Carton selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de marquage est formé d'un vernis renfermant de 0,2 à 1,2 % environ, de préférence de 0,4 à 0,8 % environ en poids dudit composé fluorescent. 20 5. Carton selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vernis est un vernis diluable à l'eau. 6. Carton selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche support présente un degré de collage Cobb inférieur à 50 g/m2. 25 7. Carton selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche support présente un lissé de surface Bendtsen inférieur à 500 mL/min (mesuré selon la norme ISO 8791-2). 8. Carton selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le marquage est discontinu, sous forme de texte et/ou de motif(s), le 10grammage du vernis sec au niveau de la zone de marquage étant inférieur à 2 g/m2, de préférence inférieur à 1,5 g/m2. 9. Procédé de fabrication d'un carton couché muni d'un marquage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant la fabrication d'une couche support à base de fibres majoritairement cellulosiques et son séchage, puis le recouvrement d'au moins une face de cette couche support par une dispersion aqueuse de pigments minéraux, en présence d'un liant, destinée à former la couche pigmentaire, suivi du séchage de la couche pigmentaire, ainsi formée, caractérisé en ce que l'élément de marquage est appliqué par impression discontinue d'un vernis renfermant le composé fluorescent en surface d'une face de la couche support, destinée à être ensuite recouverte de la couche pigmentaire. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche support qui doit recevoir l'application de l'élément de marquage, est traitée dans la masse des fibres par un produit de collage à base de résine de collophane et/ou d'anhydride succinique permettant de développer immédiatement en sécherie un degré de collage Cobb inférieur à 50 g/m2 , de manière à réduire dans l'étape suivante la pénétration du vernis dans la couche support. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que l'impression du vernis est effectuée par flexographie. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'impression par flexographie est effectuée au moyen d'un rouleau cylindrique alvéolé présentant un volume d'alvéoles de 5 à 9 cm3/m2 avec une trame de 120 à 180 lignes/cm, permettant de déposer à la surface de la couche-support un grammage de vernis sec inférieur à 2 g/m2, de préférence inférieur à 1,5 g/m2.