Brevet FR3010722A1 — publié le 20150320

Papier comportant au moins une face ultra-brillante et procédé de fabrication dudit papier La présente invention concerne un papier comportant au moins une face ultra-brillante, ainsi que son procédé de fabrication. Un tel papier peut notamment être utilisé pour la réalisation de produits de communication, d'emballage dans le domaine du luxe, de reliures d'ouvrages, de travaux décoratifs ou d'impression de photographies. Il est connu de réaliser un papier en appliquant au moins une couche pigmentée sur un substrat fibreux par un procédé de couchage à lame, puis en réalisant une opération de calandrage à l'aide d'une super-calandre. On rappelle qu'une super-calandre est une série de rouleaux de métal dur alternant avec des rouleaux à surface molle, disposés verticalement les uns sur les autres et entre lesquels serpente la feuille de papier. Des papiers calandrés présentent des surfaces très lisses. Certains produits calandrés utilisant des pigments très fins, parfois additionnés de pigments organiques, peuvent être brillants. La demande de brevet US 2006/0159910 décrit un papier couché avec une composition pigmentaire et calandré afin d'obtenir une brillance de 73% à 75°. Par ailleurs, la demande de brevet US 2003/121634 décrit un papier couché et calandré dont la couche contient des pigments plastiques creux. Le niveau de brillance à 75° atteint 88%. Enfin, la demande de brevet EP 1 816 260 décrit un papier ayant une brillance de 70% à 75°. Ce dernier est obtenu sans calandrage,par couchage de quatre couches pigmentées dont la dépose totale sèche est de 87 g/m2. Il existe également des produits papetiers dits « couchés sur chrome » (ou « cast coated », en anglais) formés par couchage et contact 30 de la face couchée avec un cylindre chromé afin de dupliquer sur la surface couchée le lissé ou l'état de surface du cylindre chromé. L'aplat et le lissé sont alors excellents et la surface est de ce fait brillante. Les papiers couchés pigmentés et calandrés, ou les papiers « couchés sur chrome », qui ont à leur surface une couche constituée de pigments, possèdent une microporosité de surface qui est appréciée des imprimeurs qui utilisent l'offset comme technologie d'impression car cette porosité permet l'absorption des huiles contenues dans les encres et donne ainsi rapidement un aspect sec à l'impression. Par ailleurs, les imprimeurs utilisant de l'encre UV ou des encres électriques (« electro-ink »), c'est-à- dire des encres qui réticulent à la surface du papier lorsqu'elles sont soumises à des rayons UV ou sous l'effet de la chaleur, apprécient également ce type de papier car les pigments en surface procurent une bonne adhésion des encres. Les surfaces des papiers couchés calandrés ou des papiers « couchés sur chrome » sont brillantes mais planes. En effet, ce type de papier ne permet pas la réalisation de produits texturés car la couche de surface, trop épaisse et lisse, recouvre complètement les aspérités formées par une éventuelle texture réalisée par exemple par embossage. Par ailleurs, une opération de calandrage écrase la texture du papier. Il est à noter que les papiers couchés calandrés sont bons marché du fait des vitesses élevées de production et ont comme inconvénients une faible rigidité et une faible main. En effet, le calandrage écrase le papier, réduisant mécaniquement son épaisseur. Par ailleurs, des opérations de couchage successives de couches pigmentées augmentent beaucoup le grammage du papier et peu son épaisseur. A l'inverse, les papiers « couchés sur chrome » sont produits à faible vitesse et sont plus chers. Les papiers brillants non texturés actuels ont des brillances relativement faibles, typiquement de 60% à 80%, à 75°. Les imprimeurs peuvent également être amenés à modifier la brillance d'un produit imprimé. Pour cela, il est connu d'appliquer un vernis brillant, qui peut être appliqué par zone sur l'impression afin d'augmenter une perception visuelle liée au motif imprimé, ou qui peut être appliqué sur l'ensemble de l'impression, de façon à former un revêtement permettant de protéger l'impression des agressions mécaniques. En variante, l'impression peut être protégée par l'application d'une pellicule ou d'une feuille plastique. L'application d'un vernis ou d'une pellicule plastique confère au produit un aspect brillant mais dont la brillance reste toutefois limitée. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique aux problèmes précités en proposant un papier d'une brillance élevée, bon marché, et compatible avec l'application de textures. A cet effet, elle propose un papier comportant un substrat fibreux comprenant au moins une face sur laquelle est appliquée au moins une première couche comportant au moins 50% en masse de latex, au moins une deuxième couche comportant au moins 50% en masse d'un polymère soluble, différent du latex, étant appliquée sur la première couche. On entend par latex, une dispersion de particules de polymère obtenue par polymérisation d'émulsions. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, un tel papier est ainsi le résultat de la superposition sur au moins l'une des faces du substrat d'une première couche directement en contact avec le substrat et d'une deuxième couche directement en contact avec la première couche. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, une ou plusieurs couches supplémentaires de compositions différentes, peut (peuvent) être intercalées entre le substrat et la première couche et/ou entre la première et la deuxième couche. Il importe cependant que les première et deuxième couches soient présentes par rapport au substrat dans l'ordre indiqué ci-dessus. Il a été constaté qu'un tel papier a une brillance très élevée (par comparaison avec les brillances des papiers actuels) dont la valeur dépend notamment du substrat et des épaisseurs des première et deuxième couches. Il a également été constaté que l'inversion des première et seconde couches ne permet pas d'obtenir de tels niveaux de brillance. La première couche empêche la pénétration de la deuxième couche dans les pores du substrat fibreux. De préférence, la quantité de matière déposée lors de l'application de la première couche est suffisante pour couvrir au mieux les pores de la surface correspondante du substrat. Cette quantité déposée peut donc être modulée en fonction du type de substrat utilisé. Avantageusement, le matelas fibreux peut comporter des fibres cellulosiques, tels que des fibres de cellulose de bois ou de plantes annuelles telles que les fibres de coton, bambou, paille, chanvre, lin, alpha, jute, des fibres recyclées, ou un mélange de fibres choisies parmi deux ou plus de deux types de fibres citées précédemment. Selon une caractéristique de l'invention, la deuxième couche est appliquée directement sur la première couche. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la deuxième couche est la couche la plus externe du papier, avant l'impression. On notera que le substrat peut être un matelas fibreux déjà revêtu d'une couche, cette couche étant par exemple appliquée par couchage à la lame ou par couchage à l'aide d'un cylindre chromé (« cast coating »). Ceci permet d'atteindre des niveaux de brillance exceptionnels avec un aplat très élevé. La couche comprenant le polymère soluble ne comprend pas de latex ou comprend moins de 10% de latex. Le polymère soluble selon l'invention n'est donc pas du latex. De préférence, la première couche comporte au moins 80% en masse de latex et/ou la deuxième couche comporte au moins 80% en masse de polymère soluble. Dans certains cas, une couche supplémentaire peut être appliquée sur la deuxième couche, la couche supplémentaire comportant par exemple plus de 50% de masse sèche d'un polymère soluble par rapport à la masse sèche totale de ladite couche, et préférentiellement plus de 80% de masse sèche de polymère soluble par rapport à la masse sèche totale de ladite couche, avec un extrait sec compris entre 5% et 25%. Ceci permet d'augmenter encore la brillance du papier. La première couche et/ou la deuxième couche peut (peuvent) comporter entre 2 et 20 g/m2 de dépose sèche, préférentiellement entre 3 et 8 g/m2 de dépose sèche. Selon une forme de réalisation de l'invention, le substrat est un matelas fibreux à base de fibres cellulosiques comportant au moins une face couchée pigmentée, recouverte par lesdites première et deuxième couches. Dans ce cas, la face recouverte par lesdites première et deuxième couches peut avoir une brillance au moins égale à 40, mesurée à 15 20°. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le substrat est un matelas fibreux à base de fibres cellulosiques comportant au moins une face lisse, recouverte par lesdites première et deuxième couches, et dont la rugosité Bendtsen est inférieure à 150mL/mn. 20 Dans ce cas, la face recouverte par lesdites première et deuxième couches a une brillance au moins égale à 40, mesurée à 60°. Selon encore une autre forme de réalisation de l'invention, le substrat est un matelas fibreux à base de fibres cellulosiques comportant au moins une face texturée, recouverte par lesdites première et deuxième 25 couches. L'adjonction d'une texture, réalisée par exemple par embossage ou par grainage, confère un aspect visuel particulier car les rayons réfléchis sont sensibles à la pente locale de la surface correspondante du papier, ce qui augmente sensiblement la visibilité de la texture. 30 La texture peut être réalisée avant l'application des première et deuxième couches. Ce mode de réalisation permet de baisser les coûts en réalisant la texture en ligne sur la machine à papier, par exemple à l'aide d'un cylindre graineur ou par embossage. Ce mode de réalisation permet également de réaliser des opérations de couchage des première et deuxième couches permettant d'enrober au mieux la texture. En effet, suivant la technique de couchage utilisée, l'uniformité de la couche correspondante peut être perturbée par la texture, de façon à générer un dessin se superposant à la texture de façon à amplifier son rendu visuel. Dans ce cas, la face recouverte par lesdites première et deuxième couches peut avoir une brillance au moins égale à 20, mesurée à 10 60°. Par ailleurs, le substrat peut être coloré. La coloration peut être réalisée au niveau de l'une des couches ou au niveau du substrat. Cette coloration permet d'amplifier l'aspect réfléchissant des surfaces recouvertes des couches précitées, en particulier lorsque le substrat et/ou 15 les couches sont colorées en noir. Avantageusement, la première couche comporte un latex du type latex acrylique. Bien entendu, d'autres latex peuvent être utilisés pour la première couche, tels par exemple que les latex styrène-butadiène, les 20 latex styrène-acrylate, les latex polyvinyle acétate, les latex styrène- butadiène-acrylonitrile et les latex styrène-anhydride maléique. En outre, la deuxième couche peut comporter un polymère soluble de type alcool polyvinylique. Bien entendu, d'autres polymères solubles peuvent être utilisés pour la 25 deuxième couche, tels par exemple que les polysaccharides comme l'amidon, l'amidon carboxyméthylé, l'agar et l'alginate de sodium, les protéines comme l'albumine, la protéine de soja, la caséine et la gélatine, la polyvinylpyrrolidone, l'acétate de polyvinyle, la cellulose et les dérivés de cellulose Selon une caractéristique de l'invention, le papier peut comporter un promoteur d'adhésion au niveau de la deuxième couche et/ou au niveau d'une troisième couche appliquée sur la deuxième couche. Un agent réticulant peut également être ajouté dans l'une au moins des couches appliquées sur le substrat, afin de lier chimiquement le polymère de la deuxième couche et améliorer ainsi la résistance du papier en présence d'eau. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les deux faces du papier sont traitées pour qu'au moins une première couche et au moins une deuxième couche selon les définitions données dans la demande lui soient appliquées. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les deux faces du papier sont revêtues des mêmes première et deuxième couches successives. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un papier du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - appliquer au moins une première couche comportant au moins 50% en masse de latex, sur au moins une face d'un substrat, et - appliquer au moins une deuxième couche comportant au moins 20 50% en masse d'un polymère soluble sur la première couche. La première couche peut être appliquée par couchage à l'aide d'une presse encolleuse (ou « size press », en anglais) d'une machine à papier, ce qui permet de réduire le coût de fabrication du papier. En variante, la première et/ou la deuxième couches peuvent être 25 appliquées par couchage à la barre, par couchage à la lame, par couchage à la lame d'air, par couchage à la fente, par couchage au cylindre gravé, par couchage au ménisque ou par couchage rideau. Dans le cas où lesdites couches sont appliquées par couchage au ménisque ou par couchage rideau, ces couches peuvent être appliquées simultanément. Plus particulièrement, lors de la dépose, l'extrait sec de la première couche peut être compris entre 30 et 55% et/ou l'extrait sec de la deuxième couche peut être compris entre 5 et 25%. La plupart des équipements de couchage sont limités à des déposes de quelques dizaines de microns d'épaisseur. Il est donc avantageux d'utiliser des couches concentrées en matière solide. L'invention est illustrée et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui comprend des exemples de mise en ceuvre de l'invention. Ces exemples sont répartis en quatre séries, référencées respectivement A, B, C et D, chaque série comportant au moins un exemple hors du champ de l'invention, également appelé exemple comparatif, et au moins un exemple appartenant à l'invention. Ces exemples démontrent que, pour chaque série, les exemples appartenant à l'invention ont des brillances plus élevées que les exemples comparatifs. Les mesures de brillance à 20° et 60° ont été réalisées à l'aide d'un brillance-mètre micro-tri-gloss 4446 BYK dont la mesure respecte la norme EN ISO 2813/ 7668. Les mesures de brillance à 75° ont été réalisées à l'aide d'un 20 brillance-mètre micro-gloss 4456 BYK dont la mesure respecte la norme Tappi T 480. Exemples de la série A Pour cette série, le substrat utilisé est un papier connu sous la 25 référence SATIMKC 250g (papier couché pigmenté à la lame) dont la main est de 0,94 cm3/g et dont la rugosité Bendtsen est de 15 m L/mn. Une couche notée Cl comporte du latex acrylique Acronal° S728 et du PVA (28cP à 4%, taux d'hydrolyse 99%). Plus particulièrement, la couche Cl comporte 1 part sèche de PVA pour 100 parts sèches de 30 latex. La couche Cl comporte 48% d'extrait sec. Une couche notée C2 comporte uniquement du PVA (4cP à 4%, taux d'hydrolyse 98%). La couche C2 comporte 48% d'extrait sec. Les couches Cl et C2 sont appliquées par couchage à la barre de Mayer. - Exemple comparatif Al : dépôt de 6,6g/m2 d'une couche C1, pas de dépôt d'une couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 25, 72 et 96. - Exemple comparatif A2 : dépôt de 10 g/m2 d'une couche C1, pas de dépôt d'une couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 33, 80 et 97. - Exemple comparatif A3 : dépôt de 16 g/m2 d'une couche C1, pas de dépôt d'une couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 37, 83 et 99. - Exemple suivant l'invention A4: dépôt de 3,9 g/m2 d'une couche Cl et dépôt de 7,7 g/m2 d'une couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 42, 88 et 99. - Exemple suivant l'invention A5: dépôt de 6,6 g/m2 d'une couche Cl et dépôt de 8,4 g/m2 d'une couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 63, 95 et 100. Exemples de la série B Pour cette série, le substrat utilisé est un papier connu sous la référence Opale 150g (papier non couché lisse) dont la main est de 1,0 cm3/g et dont la rugosité Bendtsen est de 90 mL/mn. Une couche notée Cl comporte du latex acrylique Acronal° S728 et du PVA (28cP à 4%, taux d'hydrolyse 99%). Plus particulièrement, la couche Cl comporte 1 part sèche de PVA pour 100 parts sèches de latex. La couche Cl comporte 48% d'extrait sec. Une couche notée C2 comporte uniquement du PVA (4cP à 4%, 30 taux d'hydrolyse 98%). La couche C2 comporte 20% d'extrait sec. Les couches Cl et C2 sont appliquées par couchage à la barre de Mayer. - Exemple comparatif B1 : dépôt de 7,1g/m2 d'une couche C1, pas de dépôt d'une couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 3,2, 19 et 48. - Exemple comparatif B2 : dépôt de 13 g/m2 d'une couche C1, pas de dépôt d'une couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 5, 29 et 65. - Exemple comparatif B3 : dépôt de 6,6 g/m2 d'une couche C2, 10 puis dépôt de 6,7 g/m2 d'une autre couche C2, pas de dépôt d'une couche C1. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 3,8, 23 et 57. - Exemple conforme à l'invention B4 : dépôt de 7,6 g/m2 d'une couche C1, puis dépôt de 3,7 g/m2 d'une couche C2, puis dépôt de 3,5g/m2 15 d'une autre couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 11, 50 et 90. - Exemple conforme à l'invention B5 : dépôt de 7,6 g/m2 d'une couche Cl puis dépôt de 8,1 g/m2 d'une couche C2. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 12, 51 et 96. 20 Exemples de la série C Pour cette série, le substrat utilisé est un papier connu sous la référence Rives Dot 120g (papier texturé géométrique), dont la main est de 1,48 cm3/g et dont la rugosité Bendtsen est de 1100 mL/mn. 25 Une couche notée C3 comporte du latex acrylique Acronal° S728 et un épaississant de type xanthane. Plus particulièrement, la couche C3 comporte 0,2 part sèche d'épaississant pour 100 parts sèches de latex. La couche C3 comporte 43% d'extrait sec. Une couche notée C4 comporte uniquement du PVA (4cP à 4%, 30 taux d'hydrolyse 98%). La couche C4 comporte 15 % d'extrait sec. Les couches C3 et C4 sont appliquées par couchage à la barre de Mayer. - Exemple comparatif Cl : dépôt de 10,5 g/m2 d'une couche C3, pas de dépôt d'une couche C4. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 2,8, 16 et 42. - Exemple suivant l'invention C2: dépôt de 8,5 g/m2 d'une couche C3 puis dépôt de 3,1 g/m2 d'une couche C4. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 5,3, 26 et 59. - Exemple suivant l'invention C3: dépôt de 9,6 g/m2 d'une 10 couche C3 puis dépôt de 6,1 g/m2 d'une couche C4. Les brillances mesurées à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 6,2, 29 et 68. Exemples de la série D Pour cette série, on utilise le même substrat et les mêmes 15 couches C3 et C4 que dans les exemples de la série C. Les couches C3 et C4 sont appliquées par couchage à la lame d'air. - Exemple comparatif D1 : dépôt de 8,5 g/m2 d'une couche C3, pas de dépôt d'une couche C4. La brillance mesurée à 20°, 60° et 75° sont 20 respectivement de 2,5, 13 et 40. - Exemple suivant l'invention D2: dépôt de 8,5 g/m2 d'une couche C3, puis dépôt de 5,7 g/m2 d'une couche C4, puis dépôt de 5.7 g/m2 d'une autre couche C4. La brillance mesurée à 20°, 60° et 75° sont respectivement de 5,5, 31 et 68. 25 Les données des exemples des séries A à D sont résumées dans le tableau suivant. Dépose des couches en g/m2 Brillances Exemple substrat papier Cl C2 20° 60° 75° Al Satimat 250g/m2 6,6 25 72 96 A2 Satimat 250g/m2 10 33 80 97 A3 Satimat 250g/m2 16 37 83 99 A4 Satimat 250g/m2 3,9 7,7 42 88 99 A5 Satimat 250g/m2 6,6 8,4 63 95 100 Exemple base papier Cl C2 C2 20° 60° 75° B1 Opale 150g/m2 7,1 3,2 19 48 B2 Opale 150g/m2 13 5 29 65 B3 Opale 150g/m2 6,6 6,7 3,8 23 57 B4 Opale 150g/m2 7,6 3,7 3,5 11 50 90 B5 Opale 150g/m2 7,6 8,1 12 51 96 Exemple base papier C3 C4 20° 60° 75° Cl Dot 120g/m2 10,5 2,8 16 42 C2 Dot 120g/m2 8,5 3,1 5,3 26 59 C3 Dot 120g/m2 9,6 6,1 6,2 29 68 Exemple base papier C3 C4 C4 20° 60° 75° Dl Dot 120g/m2 8,5 2,5 13 40 D2 Dot 120g/m2 8,5 5,7 5,7 5,5 31 68 REVENDICATIONS1. Papier comportant un substrat fibreux comprenant au moins une face sur laquelle est appliquée au moins une première couche comportant au moins 50% en masse de latex, au moins une deuxième couche comportant au moins 50% en masse d'un polymère soluble étant appliquée sur la première couche, ledit polymère soluble n'étant pas du latex. 2. Papier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 10 deuxième couche est appliquée directement sur la première couche. 3. Papier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche comporte au moins 80% en masse de latex et/ou la deuxième couche comporte au moins 80% en masse de polymère soluble. 4. Papier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en 15 ce que la première couche et/ou la deuxième couche comporte entre 2 et 20 g/m2 de dépose sèche, préférentiellement entre 3 et 8 g/m2 de dépose sèche. 5. Papier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le substrat est un matelas fibreux à base de fibres cellulosiques 20 comportant au moins une face couchée pigmentée, recouverte par lesdites première et deuxième couches. 6. Papier selon la revendication 5, caractérisé en ce que la face recouverte par lesdites première et deuxième couches a une brillance au moins égale à 40, mesurée à 20°. 7. Papier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le substrat est un matelas fibreux à base de fibres cellulosiques comportant au moins une face lisse, recouverte par lesdites première et deuxième couches, et dont la rugosité Bendtsen est inférieure à 150mL/mn. 8. Papier selon la revendication 7, caractérisé en ce que la face 30 recouverte par lesdites première et deuxième couches a une brillance au moins égale à 40, mesurée à 60°. 9. Papier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le substrat est un matelas fibreux à base de fibres cellulosiques comportant au moins une face texturée, recouverte par lesdites première et deuxième couches. 10. Papier selon la revendication 9, caractérisé en ce que la face recouverte par lesdites première et deuxième couches a une brillance au moins égale à 20, mesurée à 60°. 11. Papier selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le substrat est coloré. 12. Papier selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la première couche comporte un latex du type latex acrylique. 13. Papier selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la deuxième couche comporte un polymère soluble de type alcool polyvinylique. 14. Papier selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte un promoteur d'adhésion au niveau de la deuxième couche et/ou au niveau d'une troisième couche appliquée sur la deuxième couche. 15. Procédé de fabrication d'un papier selon l'une des 20 revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - appliquer au moins une première couche comportant au moins 50% en masse sèche de latex, sur au moins une face d'un substrat, et - appliquer au moins une deuxième couche comportant au moins 25 50% en masse sèche d'un polymère soluble sur la première couche, ledit polymère soluble n'étant pas du latex. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la première couche est appliquée par couchage à l'aide d'une presse encolleuse d'une machine à papier. 17. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que, lors de la dépose, l'extrait sec de la première couche est compris entre 30 et 55% et/ou l'extrait sec de la deuxième couche est compris entre 5 et 25%.