Procédé de fabrication de papier pour étiquettes pour bouteilles Method for manufacturing label paper for bottles
DescriptionDescription
Art antérieurPrior art
La présente invention se rapporte à la fabrication de papier couché et concerne en particulier des perfec- tionnements visant a améliorer les propriétés du pa¬ pier couché destiné à réaliser des étiquettes pour bouteilles .The present invention relates to the manufacture of coated paper and relates in particular to improvements aimed at improving the properties of coated paper intended for making labels for bottles.
Les étiquettes pour bouteilles servant à contenir des boissons doivent répondre à un certain nombre de critères qui peuvent être résumés brièvement comme suit :The labels for bottles used to contain drinks must meet a number of criteria which can be briefly summarized as follows:
1. Les supports d'étiquettes doivent assurer un éti¬ quetage parfait c'est-à-dire avoir une adhérence par- faite sur les bouteilles. L'aptitude à l'étiquetage est définie par la perte de rigidité du papier à l'état humide, qui est liée à la vitesse d'absorption de l'eau.1. The label supports must ensure perfect labeling, that is to say have perfect adhesion to the bottles. Suitability for labeling is defined by the loss of stiffness of the paper in the wet state, which is linked to the speed of absorption of water.
2. Les supports d'étiquettes doivent être dimension- nellement stables dans une large gamme de taux d'humi¬ dité relative de manière à rester parfaitement plans pendant les manipulations auxquelles elles sont soumi¬ ses .2. The label supports must be dimensionally stable over a wide range of relative humidity levels so as to remain perfectly flat during the manipulations to which they are subjected.
3. Les encres imprimées et les vernis de surface doi¬ vent développer le maximum de brillance : la pénétra¬ tion des encres et vernis dans le support doit être la plus faible possible.
4. Les étiquettes doivent résister à l'écaillage (non flaking) .3. Printed inks and surface varnishes must develop maximum gloss: the penetration of inks and varnishes in the support must be as low as possible. 4. Labels must resist flaking.
De plus, pour la sauvegarde de l'environnement natu- rel, le support des étiquettes doit être rendu le moins polluant possible et, à cet effet, les étiquet¬ tes doivent présenter une grande résistance aux agents chimiques (soude caustique) afin de ne pas polluer les bains de lavage et elles doivent contenir un taux de formol libre le plus faible possible car le formol libre incommode les personnes qui manipulent les éti¬ quettes et il dépose sur les bouteilles des traces qui détruisent les levures des boissons.In addition, for the protection of the natural environment, the label support must be made as least polluting as possible and, for this purpose, the labels must have a high resistance to chemical agents (caustic soda) so as not to not pollute the washing baths and they must contain the lowest possible free formaldehyde content because free formaldehyde inconveniences people handling the labels and it deposits traces on the bottles which destroy the yeasts of the drinks.
Le papier pour étiquettes est constitué d'un support fibreux dont la face recto porte une couche de matière prévue pour permettre l'impression et dont la face verso est recouverte d'une sauce destinée à assurer les qualités d'étiquetabilité. Selon l'art antérieur, les qualités d'étiquetabilité sont obtenues en utili¬ sant, pour recouvrir la face verso, une sauce relati¬ vement imperméable à l'eau. La quantité d'eau absorbée par le papier est alors usuellement de l'ordre de 12 à 15 grammes par mètre carré.The label paper is made up of a fibrous support, the front side of which carries a layer of material provided for printing and the back side of which is covered with a sauce intended to ensure the qualities of labeling. According to the prior art, the qualities of labeling are obtained by using, to cover the back side, a sauce relatively waterproof. The amount of water absorbed by the paper is then usually of the order of 12 to 15 grams per square meter.
Les performances des papiers pour étiquettes réalisés selon l'art antérieur peuvent être résumées comme suit :The performance of the label papers produced according to the prior art can be summarized as follows:
Aptitude à l'étiquetageSuitability for labeling
Perte de rigidité à l'état humide 45 à 50 %Loss of stiffness in the wet state 45 to 50%
Zone de planéitéFlatness area
Maintien de la planéité de 45 à 80 % d'humidité rela- tive.
Accrochage des encres et vernisMaintaining the flatness of 45 to 80% relative humidity. Attaching inks and varnishes
Perte de matière après trempage dans une solution de soude caustique 12 à 15 g/m2 Material loss after soaking in caustic soda solution 12 to 15 g / m 2
Taux de formaldéhyde libéré lors des manipulations 35 à 60 mg/m2 Level of formaldehyde released during handling 35 to 60 mg / m 2
Il s'avère que les caractéristiques des papiers actu¬ ellement sur le marché pour réaliser des étiquettes ne sont guère entièrement adaptées aux sévères conditions d'utilisation dans l'industrie brassicole et limona¬ dière.It turns out that the characteristics of the papers currently on the market for making labels are hardly entirely adapted to the severe conditions of use in the brewing and limona¬ diere industry.
Exposé de l'inventionStatement of the invention
L'invention a pour objet une technique de fabrication de papier couché qui améliore de façon remarquable les performances et qualités d'étiquetage du papier couché pour étiquettes.The subject of the invention is a technique for manufacturing coated paper which remarkably improves the labeling performance and qualities of coated paper for labels.
L'invention a également pour objet une technique de fabrication de papier couché qui réduit très sensible¬ ment la pollution des bains de lavage, en s'orientant dans le sens de l'évolution des normes européennes en la matière.The subject of the invention is also a technique for manufacturing coated paper which very substantially reduces the pollution of washing baths, while moving in the direction of the evolution of European standards in the matter.
Enfin, l'invention a pour objet une nouvelle généra¬ tion de papier couché pour étiquettes qui répond aux exigences des brasseries.Finally, the invention relates to a new generation of coated label paper which meets the requirements of breweries.
Plus particulièrement, l'invention a pour objet des perfectionnements dans la fabrication de papier cou¬ ché, qui se développent essentiellement suivant trois axes :
1) la composition de la sauce appliquée sur la face verso du papier de manière à améliorer l'aptitude a 1'etiquetage,More particularly, the invention relates to improvements in the manufacture of coated paper, which develop essentially along three axes: 1) the composition of the sauce applied to the back side of the paper so as to improve the labeling ability,
2) la composition de la couche appliquée sur la face recto du papier de manière à améliorer l'accrochage des encres et réduire la pollution des bains de lava¬ ge;2) the composition of the layer applied to the front side of the paper so as to improve the adhesion of the inks and reduce the pollution of the washing baths;
3) le processus de fabrication du papier de manière à conférer aux étiquettes la stabilité dimensionnelle voulue.3) the papermaking process to give labels the desired dimensional stability.
Les particularités de la techniques selon l'invention sont définies dans les revendications.The features of the technique according to the invention are defined in the claims.
Description des dessinsDescription of the drawings
La figure 1 est un schéma général simplifié d'une ins¬ tallation de fabrication de papier exemplaire mettant en oeuvre le procédé selon l'invention.FIG. 1 is a simplified general diagram of an exemplary paper manufacturing installation using the method according to the invention.
La figure 2 est un diagramme montrant une courbe d'ab¬ sorption d'eau typique d'un papier réalisé selon l'in¬ vention et à titre de comparaison, une courbe d'absorption d'eau typique d'un papier selon l'art antérieur.
Description d'un mode de réalisation exemplaireFIG. 2 is a diagram showing a typical water absorption curve for a paper produced according to the invention and, by way of comparison, a typical water absorption curve for paper according to the invention. prior art. Description of an exemplary embodiment
Les pâtes fibreuses devant servir de support au papier sont mélangées dans un cuvier mélangeur où sont égale- ment ajoutés les charges usuelles (kaolin, talc, tita¬ ne) et les agents de collage et de résistance humide éventuels. La composition fibreuse est par exemple :The fibrous pulps intended to serve as a support for the paper are mixed in a mixing tank to which are also added the usual fillers (kaolin, talc, titanium) and the bonding agents and any wet strength agents. The fibrous composition is for example:
Support - fibres longues blanchies 55,00 % - fibres courtes blanchies 37,00 %Support - long bleached fibers 55.00% - short bleached fibers 37.00%
Di-oxyde de titane 0,90 %0.90% titanium di-oxide
Talc 0,90 %Talc 0.90%
Kaolin 0,90 %Kaolin 0.90%
Azurant optique 0,02 % Agents de collage quantité suffisanteOptical brightener 0.02% Adhesive agents sufficient quantity
Exemple de collage acide :Example of acid bonding:
Aluminate de sodium 0,09 %Sodium aluminate 0.09%
Sulfate d'alumine 2,50 %Alumina sulfate 2.50%
Urée-formol 0,25 % Mélamine-formol 0,25 %0.25% urea formalin 0.25% melamine formalin
Les additifs peuvent également être ajoutés au mélange en continu en respectant les temps de contact minimum recommandés en amont de la caisse de tête de la machine.Additives can also be added to the mixture continuously, respecting the minimum contact times recommended upstream of the machine headbox.
Après raffinage du mélange afin de favoriser les liai¬ sons des fibres, la pâte est déversée dans la caisse de tête 1. Se reportant à la figure 1, la caisse de tête est représentée en 1. La pâte passe ensuite sur une table d'égouttage 2 pour en éliminer l'eau et sous des cylindres presseurs 3, puis le support F passe dans une première sécherie 4. Le support contient alors 0,5 à 8% d'eau.
La sécherie est un dispositif connu qui peut être réalisé en divers modes d'exécution.After refining the mixture in order to promote the bonding of the fibers, the dough is poured into the headbox 1. Referring to FIG. 1, the headbox is shown in 1. The dough then passes over a table of draining 2 to remove the water and under pressure rollers 3, then the support F passes through a first dryer 4. The support then contains 0.5 to 8% water. The dryer is a known device which can be produced in various embodiments.
A la sortie de la sécherie 4, le support passe sous un cylindre frictionneur 5 qui achève d'apprêter le support pour l'enduction des faces recto et verso. Le support passe ensuite dans un poste d'enduction 6 dans lequel est effectuée l'enduction des faces verso et recto au moyen de sauces. Le dispositif d'enduction peut être un dispositif connu quelconque (dispositif à lame, à racle rotatif et/ou à rouleaux par exemple). Le poste d'enduction est avantageusement agencé pour effectuer simultanément l'enduction des faces verso et recto. L'enduction peut éventuellement être réalisée successivement sur chacune des faces avec un séchage intermédiaire.At the outlet of the dryer 4, the support passes under a friction cylinder 5 which finishes preparing the support for coating the front and back sides. The support then passes into a coating station 6 in which the coating of the back and front sides is carried out using sauces. The coating device can be any known device (blade device, rotary doctor blade and / or roller for example). The coating station is advantageously arranged to simultaneously coat the back and front sides. The coating may possibly be carried out successively on each of the faces with an intermediate drying.
La composition des sauces est sélectionnée soigneuse¬ ment selon lτinvention afin d'optimiser les performan¬ ces du papier. Suivant un premier aspect de l'inven- tion, la composition de la sauce appliquée sur la face verso est sélectionnée pour améliorer l'aptitude à l'étiquetage. Cette amélioration est obtenue en accé¬ lérant la réaction de la sauce à l'eau de manière à produire une absorption d'eau rapide. La qualité d'un étiquetage est en effet liée à la perte de rigidité du support à l'état humide qui représente la vitesse d'absorption d'eau par la sauce verso. Alors que la sauce verso selon l'art antérieur est couramment ren¬ due moins absorbante à l'eau, la composition de la sauce verso, suivant l'invention, est réalisée de telle manière que la sauce soit hydrophile. Ce résultat est obtenu en choisissant pour le liant qui entre normale ment dans la composition de la sauce verso, un mélange d'amidon et de latex contenant un
mouillant très actif, par exemple un latex type DL 636 de la marque Dow Chemical. Une composition exemplaire pour la sauce verso selon l'invention est donnée ci- après :The composition is selected sauces soigneuse¬ ment according τ invention to optimize these performan¬ paper. According to a first aspect of the invention, the composition of the sauce applied to the back side is selected to improve the labeling ability. This improvement is obtained by accelerating the reaction of the sauce with water so as to produce rapid water absorption. The quality of a labeling is indeed linked to the loss of rigidity of the support in the wet state which represents the speed of absorption of water by the back sauce. While the back sauce according to the prior art is commonly made less absorbent in water, the composition of the back sauce according to the invention is produced in such a way that the sauce is hydrophilic. This result is obtained by choosing, for the binder which normally enters into the composition of the back sauce, a mixture of starch and latex containing a very active wetting agent, for example a latex type DL 636 from the Dow Chemical brand. An exemplary composition for the back sauce according to the invention is given below:
Kaolin anglais 80,0 %Kaolin English 80.0%
Amidon 9,5 %Starch 9.5%
Latex Dow Chemical type DL 636 - 9,5 % Urée-formol 0,5 % Mélamine-formol 0,5 %Dow Chemical Latex type DL 636 - 9.5% Urea-formalin 0.5% Melamine-formalin 0.5%
Le diagramme de la figure 2 montre la courbe de vitesse d'absorption d'eau d'un papier selon l'inven¬ tion (courbe A) comparée à une courbe de vitesse d'ab¬ sorption d'eau typique d'un papier selon l'art anté¬ rieur (courbe B). L'axe des abscisses porte l'échelle ' des temps et en ordonnées est porté le taux de pénétration de l'eau de la face verso du papier vers la face recto. La courbe A montre que l'absorption d'eau par le papier réalisé selon l'invention est fortement accélérée. Cette réaction rapide, presque immédiate, à l'eau assure non seulement une excellente adhérence de l'étiquette sur une bouteille mais évite également le décollement des bords de l'étiquette apposée sur la bouteille.The diagram in FIG. 2 shows the speed of water absorption speed of a paper according to the invention (curve A) compared to a speed curve of water absorption typical of a paper according to prior art (curve B). The abscissa axis carries the scale 'of the time and the ordinate is shown the rate of water penetration to the back of the paper facing the front side. Curve A shows that the absorption of water by the paper produced according to the invention is greatly accelerated. This rapid, almost immediate reaction to water not only ensures excellent adhesion of the label to a bottle but also prevents the edges of the label affixed to the bottle from coming off.
Un deuxième aspect de l'invention concerne la composi- tion de la couche recto qui est sélectionnée pour augmenter l'accrochage des encres et vernis par rap¬ port à l'art antérieur tout en réduisant la pollution des bains de lavage lors du recyclage des bouteilles portant les étiquettes. Pour obtenir ce résultat,
l'invention choisit pour le liant une combinaison de latex réticulable et de latex mou avec ajout d'un agent d'insolubilisation qui fixe toutes les liaisons libres du latex réticulable. Pour la charge de pigmen- tation on choisit un mélange de kaolin et de carbonate de- calcium à particules très fines. Une* composition exemplaire pour la couche recto est donnée ci-après tA second aspect of the invention relates to the composition of the front layer which is selected to increase the adhesion of inks and varnishes compared to the prior art while reducing the pollution of washing baths during recycling of bottles with labels. To get this result, the invention chooses for the binder a combination of crosslinkable latex and soft latex with the addition of an insolubilizing agent which fixes all the free bonds of the crosslinkable latex. For the pigmentation charge, a mixture of kaolin and calcium carbonate with very fine particles is chosen. * An exemplary composition for the front layer is given below t
Kaolin 57 % Carbonate de calcium 24 %Kaolin 57% Calcium carbonate 24%
Latex dur Rohm & Haas type E581 7 %Rohm & Haas hard latex type E581 7%
Latex mou Dow Chemical type DL 570 10 %Dow Chemical soft latex type DL 570 10%
Agent d'insolubilisation 2 %Insolubilizing agent 2%
La granulométrie du carbonate de calcium a une distri¬ bution de 98 % de particules inférieures à 2 microns et de 80 % de particules inférieures à 1 micron.The particle size of the calcium carbonate has a distribution of 98% of particles smaller than 2 microns and 80% of particles smaller than 1 micron.
Après l'opération d'enduction des faces verso et recto, le papier passe dans une deuxième sécherie 7 afin de sécher les faces verso et recto enduites, puis entre des cylindres lisseurs 8, avant d'être acheminé vers un >oste de remouillage 9 constitué d'une rampe d'arrosage. Le papier remouillé passe ensuite dans une autre sécherie 10. A la sortie de celle-ci, le papier passe encore sous une dernière rampe de remouillage 11 avant d'être bobiné sur une enrouleuse 12.After the coating operation on the back and front sides, the paper passes through a second dryer 7 in order to dry the coated back and front sides, then between straightening cylinders 8, before being conveyed to a rewetting oste 9 consisting of a spray bar. The rewetted paper then passes into another dryer 10. At the exit from the latter, the paper again passes under a last rewetting ramp 11 before being wound on a winder 12.
Conformément à un autre aspect de l'invention le papier est soumis à des cycles de séchage-remouillage contrôlé successifs qui ont pour effet d'assurer au papier une stabilité dimensionnelle remarquable indé¬ pendamment de l'humidité et de garantir ainsi aux éti¬ quettes un à-plat exceptionnel. Pour réaliser les cycles de séchage-remouillage, l'invention prévoit un
contrôle rigoureux de l'humidité du papier dès que le feutre est prêt pour l'enduction. Se reportant à la figure 1, ont voit représentés trois dispositifs notés 13 Î le premier en amont du poste d'enduction 6, le deuxième en aval de la sécherie 7 et le troisième en aval de la sécherie 10. Ces dispositifs sont des dispositifs de mesure de l'humidité qui peuvent être d'un type connu quelconque, par exemple un dispositif de mesure d'humidité de marque Accuray. Ces disposi- tifs de mesure sont montés de manière à balayer la surface du papier et produire un signal de mesure re¬ présentant le taux d'humidité. Les signaux de mesure des trois dispositifs 13 dans la figure 1 sont notés Hl, H2 et H3. Le nombre de dispositifs de mesure 13 n'est évidemment nullement limité à trois.In accordance with another aspect of the invention, the paper is subjected to successive controlled drying-rewetting cycles which have the effect of providing the paper with remarkable dimensional stability regardless of the humidity and thus guaranteeing the labels. an exceptional dish. To carry out the drying-rewetting cycles, the invention provides a rigorous control of the humidity of the paper as soon as the felt is ready for coating. Referring to Figure 1, have been shown three devices denoted 13 Î the first upstream of the coating station 6, the second downstream of the dryer 7 and the third downstream of the dryer 10. These devices are humidity measurement which can be of any known type, for example an Accuray brand humidity measurement device. These measurement devices are mounted so as to scan the surface of the paper and produce a measurement signal showing the humidity level. The measurement signals of the three devices 13 in FIG. 1 are denoted H1, H2 and H3. The number of measuring devices 13 is obviously not limited to three.
Les signaux de mesure sont reçus dans un poste de con¬ trôle où chaque signal de mesure est comparé à un signal de consigne prédéterminé : le signal Hl est comparé au signal de consigne Cl, le signal H2 au signal de consigne C2 et le signal H3 au signal de consigne C3. Les signaux de consigne sont engendrés et mémorisés dans un processeur de contrôle 15. Les con¬ signes sont choisies en fonction des caractéristiques du papier à produire. Les signaux de consigne et de mesure sont comparés dans un dispositif de comparaison 14 organisé pour produire respectivement un signal de commande SI, S2, S3 représentant l'écart entre chaque signal de mesure et le signal de consigne correspon- dant. Le signal de commande Si sert à régler la puis¬ sance de chauffe de la sécherie 4 afin de réduire à zéro l'écart entre l'humidité mesurée représentée par le signal Hl et la consigne correspondante représentée par le signal Cl. Le signal S2 sert à régler la puis- sance de chauffe de la sécherie 7 afin de réduire à
zéro l'écart entre l'humidité mesurée représentée par le signal H2 et la consigne correspondante représentée par le signal C2. Le signal S3 sert à régler la puis¬ sance de chauffe de la sécherie 10 afin de réduire à zéro l'écart entre l'humidité mesurée représentée par le signal H3 et la consigne correspondante représentée par le signal C3. Dans un exemple de mise en oeuvre pour fabriquer un papier couché pour étiquettes ayant 50 % d'humidité relative, l'humidité absolue est ré- glée par les consignes Cl, C2 et C3 à une valeur de 5,5 %.The measurement signals are received in a control station where each measurement signal is compared with a predetermined setpoint signal: the signal Hl is compared with the setpoint signal Cl, the signal H2 with the setpoint signal C2 and the signal H3 to the setpoint signal C3. The setpoint signals are generated and stored in a control processor 15. The con¬ signs are chosen according to the characteristics of the paper to be produced. The setpoint and measurement signals are compared in a comparison device 14 organized to respectively produce a control signal S1, S2, S3 representing the difference between each measurement signal and the corresponding setpoint signal. The control signal Si is used to adjust the heating power of the dryer 4 in order to reduce to zero the difference between the measured humidity represented by the signal H1 and the corresponding setpoint represented by the signal Cl. The signal S2 serves to adjust the heating power of the dryer 7 in order to reduce zero the difference between the measured humidity represented by the signal H2 and the corresponding setpoint represented by the signal C2. The signal S3 is used to adjust the heating power of the dryer 10 in order to reduce to zero the difference between the measured humidity represented by the signal H3 and the corresponding setpoint represented by the signal C3. In an exemplary implementation for manufacturing coated label paper having 50% relative humidity, the absolute humidity is adjusted by the instructions C1, C2 and C3 to a value of 5.5%.
Le procédé selon l'invention permet ainsi d'obtenir du papier couché pour étiquettes ayant des performances sensiblement améliorées par rapport à celles des pa¬ piers pour étiquettes réalisés selon la technique antérieure. Les performances obtenues selon l'inven¬ tion peuvent être résumées comme suit :The method according to the invention thus makes it possible to obtain coated paper for labels having performances significantly improved compared to those of paper for labels produced according to the prior art. The performances obtained according to the invention can be summarized as follows:
1. Aptitude à l'étiquetage1. Suitability for labeling
Perte de rigidité à l'état humide ^ 70 %Loss of stiffness in the wet state ^ 70%
2. Zone de planéité2. Flatness area
Maintien de la planéité de 15 à 90 % d'humidité relativeMaintaining the flatness of 15 to 90% relative humidity
3. Accrochage des encres et vernis Perte de matière après trempage dans une solution de soude caustique ^ 1 g/m2 3. Attachment of inks and varnishes Loss of material after soaking in a caustic soda solution ^ 1 g / m 2
4. Taux de formaldéhyde libéré lors de manipulations - 20 mg/m2 4. Level of formaldehyde released during handling - 20 mg / m 2
Ces performances , comparées à celles des papiers pour étiquettes connus, illustrent le progrès remarquable
apporté par l'invention dans le domaine de l'art. Les performances obtenues grâce à la technique de fabrica¬ tion selon l'invention, sont parfaitement adaptées à toutes les conditions d'utilisation dans les brasse- ries et aux exigences des imprimeurs et des métalli- seurs. L'invention permet d'obtenir ces performances remarquables avec une face verso recouverte d'un sauce dont le poids peut avantageusement être réduit jusqu'à 1,*5 g/m2 et même jusqu'à 0,5 g environ et avec une couche recto dont le poids peut être bien inférieur à 15 g/m2. On soulignera en outre que la forte réduction de la pollution des bains de lavage va dans le sens d'évolution des normes européennes et que la réduction du taux de formaldéhyde libéré lors des manipulations améliore les conditions de travail et diminue le ris¬ que de contamination des boissons.These performances, compared to those of known label papers, illustrate the remarkable progress provided by the invention in the field of art. The performances obtained thanks to the manufacturing technique according to the invention are perfectly suited to all the conditions of use in breweries and to the requirements of printers and metallizers. The invention provides these remarkable performance with a back face covered with a sauce which the weight can advantageously be reduced to 1, * 5 g / m 2 and even up to 0.5 g and with a front layer whose weight can be much less than 15 g / m 2 . It should also be noted that the sharp reduction in pollution from washing baths is in line with European standards and that the reduction in the level of formaldehyde released during handling improves working conditions and reduces the risk of contamination. drinks.
Le mode de réalisation de l'invention décrit dans ce qui précède est un exemple donné à titre illustratif et l'invention n'est nullement limitée à cet exemple. Toute modification, toute variante et tout agencement équivalent doivent être considérés comme compris dans le cadre de l'invention.
The embodiment of the invention described in the foregoing is an example given by way of illustration and the invention is in no way limited to this example. Any modification, any variant and any equivalent arrangement must be considered to be within the scope of the invention.