EP0927279B1 - Papier calque de couleur - Google Patents

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EP0927279B1
EP0927279B1 EP98924408A EP98924408A EP0927279B1 EP 0927279 B1 EP0927279 B1 EP 0927279B1 EP 98924408 A EP98924408 A EP 98924408A EP 98924408 A EP98924408 A EP 98924408A EP 0927279 B1 EP0927279 B1 EP 0927279B1
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EP
European Patent Office
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paper
fibers
coloring agent
dye
transparent
Prior art date
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EP98924408A
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English (en)
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EP0927279A1 (fr
EP0927279B8 (fr
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Emeric Thibierge
Jean-François Loeillot
Christopher Body James
Graham Bracewell Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thibierge and Comar
Arjo Wiggins Fine Papers Ltd
Original Assignee
Thibierge and Comar
Arjo Wiggins Fine Papers Ltd
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Publication date
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Application filed by Thibierge and Comar, Arjo Wiggins Fine Papers Ltd filed Critical Thibierge and Comar
Publication of EP0927279A1 publication Critical patent/EP0927279A1/fr
Publication of EP0927279B1 publication Critical patent/EP0927279B1/fr
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Publication of EP0927279B8 publication Critical patent/EP0927279B8/fr
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H5/00—Special paper or cardboard not otherwise provided for
    • D21H5/12—Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials
    • D21H5/1263—Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials of fibres which have been swollen
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/18—Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/28—Colorants ; Pigments or opacifying agents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/04—Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/06—Vegetable or imitation parchment; Glassine paper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S8/00—Bleaching and dyeing; fluid treatment and chemical modification of textiles and fibers
    • Y10S8/916—Natural fiber dyeing
    • Y10S8/919—Paper

Definitions

  • the present invention relates to a transparent paper and / or translucent intense color, more particularly a tracing paper of intense color or a transparent paper of intense color.
  • Tansparent or translucent papers are also known colored or not obtained from initially opaque paper using very hot calendering.
  • This kind of paper called “crystal paper” or “glassine” is easily recognizable by the very high smoothness of its surface. Said smoothed being the direct consequence of the crushing to which he was subjected in the grille to make it transparent. Measurement of smoothness according to Bekk typically exceeds 2,000 seconds for papers of this kind.
  • the technique used to make the base paper does not make call for a very advanced refining of the fibers before the formation of the leaves.
  • a paper is colored, the fixation of the dyes on the fibers is not not favored and it's hard to get a paper having a color intense.
  • DE-C-603 554 discloses a method of manufacturing printing paper, cardboard for printing or other cartons by assembly of unfinished paper sheets, wet, containing dyes or fillers with usual paper layers. This The process is such that fillers or dyes are added according to a amount of once or twice the dry weight of the fibers and thus laminates layers of paper. This document therefore concerns the manufacture of paper or cardboard that have multiple layers of fiber. In no way, this document only concerns the manufacture of a tracing paper colored.
  • EP-A-0 097 371 relates to a manufacturing process of paper or other similar products by suspending fibrous material in a pulper, grinding the pulp to shorten, fibrillate and hydrate the fibers, possibly the mixture of the mass of fibers obtained with additives, dyes and / or binders, and on a grid, this method being characterized in that it replaces from 10 to 35% by weight of cellulose with reinforcing agents.
  • These reinforcing agents can be reinforcing agents based corn, rice and wheat. Therefore, this document does not concern absolutely not making a layer. It only describes the manufacture of a paper with possibly mass dyes and with additives based on corn, rice, etc.
  • US-A-2 128 739 relates to a laminated paper manufactured from two sheets of paper between which a film is interposed of wax. This gives a laminated sheet that is resistant to grease and moisture. It is possible to introduce a colored or tinted product in the fiber suspension.
  • This document describes the coloring of a paper during the process of papermaking by adding a dye. It is well mentioned that the gloss and opacity of the paper is maintained. We carry out the control of the coloring of the paper with the brightness value L, the value a of difference in color between red and green and the value b which is the difference value between yellow and blue. This document does not describe absolutely not the manufacture of a colored tracing paper. He describes only the way in which colorings of a paper can be adjusted measuring L, a and b.
  • DE-C-250 533 relates to a process for staining of the paper in mass.
  • the dye solution is brought from the headbox using a hose.
  • JP-A-49 125 614 describes the reduction of wood pulp in the presence of a hydrosulphite reducing agent and sodium hydroxide. We blend the pulp with a water soluble dye. It is not therefore a question of method of manufacturing a tracing paper.
  • the present invention aims to provide a translucent paper and / or transparent made of very refined fibers to a very Schöpper degree high, at least greater than 80 or a medium-transparent paper of a chemical composition that has an intense color and that has a Bekk smoothness of less than 2,000 seconds, preferably less than at 30 seconds, whose cellulose is 100% in the form of fibers and which is usable in the field of printing and / or writing.
  • the present invention also aims at providing a tracing paper comprising a high percentage of dye.
  • the present invention also aims to provide a very tracing paper colorful having a good look.
  • the invention also aims to provide a method of manufacturing a very colored tracing paper or a very colored transparent paper.
  • One way is to double-sided printing on the paper.
  • the inventors have carried out numerous tests consisting in make such an impression on the top and the bottom a translucent / and or transparent paper, more particularly a paper layer obtained with very refined fibers.
  • a printing on the sides of a sheet of tracing paper whether it be a flexographic, heliographic or offset printing, transparency is heavily altered and the printability is degraded.
  • a second way to color a paper is to perform a sleeping on the upper and lower faces, this sleeping being performed with a composition containing dyes, fillers and a binder.
  • the inventors therefore made a coating of a paper translucent / and or transparent with a colored composition.
  • the more we increase the percentage of dye the more we lose the transparency.
  • a third way to color a paper is to introduce a dye in the aqueous suspension of cellulosic fibers. This The technique can only be used if the dye is introduced into the upstream part of the circuits where the pulp is mixed with the water and other traditional constituents of paper. Indeed, it is necessary that the dye remains in contact with the cellulosic fibers for a time sufficient for the dye to attach to the fibers.
  • the skilled person know that if we increase the amount of dye, only a certain part of dye gets fixed on the fibers because once the fiber sites are When the dye is used, no more dye can be fixed. The skilled person therefore thinks that it is impossible to fix more than about 5% by weight of liquid dye relative to the finished paper. In addition, more dye is introduced, the more it is rejected in the sewage, which causes a pollution of the circuits of the machine and of the environment.
  • a fourth way is to color the tracing paper after dryer rolls, in size-press.
  • such a method does not allow not to get an intense shade of paper.
  • the inventors have obtained such a paper, surprisingly, by refining the pulp to a Schöpper degree at least greater than 80, and introducing the dye just before the headbox, i.e. well downstream of the pulper, contrary to what has always been done traditional way for intense coloring.
  • Paper has from 5 to 10% by weight of liquid dye relative to the weight of paper finished.
  • the inventors believe that that the fibers are very refined, that is to say that they contain numerous fibrils, the number of dye binding sites is increased and that for the same weight of paper obtained with fibers unrefined, the amount of dyestuff can be increased up to 4 times.
  • the fibers are very refined, one can introduce the dye into the headbox because it is not necessary for the contact time between the fibers and the dye is very long, the fibers having many dye binding sites, due to the presence of many fibrils.
  • the pulp is refined to a Schöpper degree from 50 to 80.
  • the temperature of the fibrous suspension between approximately 80 and 100 ° C to allow a better drainage of the leaf of paper. These relatively high temperatures are very favorable to fixing dyes on the fibers.
  • the inventors have surprisingly prepared a paper transparent in intense color by producing an aqueous suspension of fibers and a water-soluble dye, by depositing the said hanging on a flat table of a paper machine, removing the water by gravity, then drying the sheet between drying rollers, depositing on the sheet thus dried a chemical composition of transparency and finally drying the leaf.
  • the introduction of the dye in the headbox avoids polluting the part of the machine between the pulper and the headbox.
  • the dye is retained by the fibrils, the water out of the drain contains very little dye, and so the pollution is diminished.
  • each dye particle plays a visible role.
  • the dye that is in the mass of the paper is visible.
  • only the dye on the surface of the paper is visible, and therefore, to have an intense shade, it is necessary to introduce a lot more dye.
  • the invention further relates to a transparent paper and / or translucent having a mass dye introduced into a headbox on which a dye has been deposited in an aqueous medium in a size press, for obtain an increase in intensity when using the same dye and material effects when using a different dye.
  • the invention further relates to a transparent paper and / or translucent material comprising a mass or size press a fluorescent dye and possibly one or more other soluble dyes in the water.
  • Figure 1 is a diagram representing coordinates obtained with a color measuring device for papers according to the invention.
  • Figure 2 is a diagram showing the abscissa values of L and ordinate the values of c for papers according to the invention and papers of the prior art.
  • the hues are characterized by a polar coordinate system L, c, H. It can also be used a system of orthogonal coordinates L, a, b.
  • the first parameter L is the brightness of the hue. It is worth between 0 and 100 and indicates whether the hue is dark (0) or light (100).
  • the brightness L on the abscissa and the saturation c on the ordinate are defined.
  • White papers as well as papers of light shades and little are located in the sector at the bottom right of the graph of the Figure 2 and are represented by squares. They are not part of this invention. Tracing or transparency papers with bright colors and very saturated which are the subject of the present invention are found in the area at the top right of the graph of Figure 2; the tracing papers or transparencies having dark hues according to the present invention found in the left part of the graph.
  • the papers according to this The invention is represented by dots on the graph of FIG.
  • Fibers are suspended in water in a pulper long-lasting pulp from softwoods, and refined in a refiner until a Schöpper degree of 60 is obtained.
  • temperature of the aqueous fiber suspension at a temperature of 80-100 ° C.
  • the aqueous suspension of fibers is deposited on the canvas of a flat-table paper machine, the water is removed by gravity.
  • the relatively high temperature of the aqueous suspension is necessary to remove the water by gravity, the fibers having a great affinity for water due to the presence of many fibrils.
  • we press the leaf to remove the residual water The sheet is then dried between drying rolls. We then obtain a paper transparent. This paper is a traditional colored tracing paper greyish.
  • An ink composed of a binder, a solvent and 15% is prepared by weight of a blue dye.
  • the paper has lost its transparency. he can have some appearance defects due to printing.
  • the coloring is not not homogeneous.
  • Printing an ink on the paper changes the state of surface, so printability. Tracing paper printed with ink fat including the dye is more difficult to print.
  • a tracing paper is prepared as in Comparative Example 1.
  • An aqueous composition containing the dye is then prepared. fillers and a latex. This composition is then deposited by coating on both sides.
  • the coating of a tracing paper would result in very important tiling of the paper.
  • Fibers are suspended in water in a pulper long-lasting pulp from softwoods, and refined in a refiner until a Schöpper degree of 60 is obtained.
  • temperature of the aqueous fiber suspension at a temperature of 80-100 ° C.
  • one introduced into the aqueous suspension of fibers a blue dye in aqueous solution, the amount of dye being such that it is 6% weight relative to the weight of the finished dry paper.
  • the dye is a dye directly attached to cellulose, brand CARTASOL ®, blue reference 3RF, manufactured and sold by Clariant (Switzerland).
  • Clariant Clariant
  • the water coming out of the machine is very light, which shows that the dye is well fixed on the fibers. Then, the sheet is dried between drying rolls. We gets a transparent and / or translucent paper that has a blue color dark. The weight of dye relative to the weight of finished paper is greater than 5%.
  • the color of the paper obtained is measured using, for example, a apparatus manufactured by Hunterlab. Such a device allows measure the Cartesian coordinates in three directions a, b, L of a point P of a color. So the point P is spotted according to the four colors blue, red, yellow and green. If a is positive, the color draws toward the red, if a is negative, the color is greener. If b is positive, the color draws yellow, if b is negative, the color is bluer. On the face, the point P represents a rather red color and a little yellow, it is therefore an orange color.
  • the third coordinate, perpendicular to the plane of a and b, represents the brightness of the color.
  • the Hunterlab device also allows you to measure coordinates of the point P.
  • the distance between the center O and the point P is c and called chroma. It represents the intensity of the color.
  • the angle H allows to locate the point P with respect to the four colors yellow, red, Blue green.
  • a transparent paper is prepared in the same way as in Example 1, but a red dye is added at the headbox which is a dye from Clariant, the same brand as Example 1 and Reference 2RF.
  • the amount of dye is 10% weight relative to the weight of the finished paper.
  • Papers are made in the same manner as in Example 1, using 5GFN and RF yellow dyes from Clariant and the same brand as those of the previous examples. They are mixed with the red 2RF dye to obtain a yellow, or orange or carmine hue. The color of the obtained papers is measured in the same manner as in the previous examples. The results are given in the following Table I. Ex. No.
  • Papers are made in the same manner as in Example 1, using other dyes mentioned in the following Table II.
  • a paper is prepared as in Example 2 by introducing the dye in the headbox. Then in size press, we put a dye red in aqueous solution. A red paper is obtained, the ratio c / 1 is 90%, hue more intense than in Example 2.
  • the papers according to the invention are located in the part upper left from right A and right C, and preferably from right B and right D.
  • Papers such as L> 60 and c / L ⁇ 50% simultaneously are located in the lower right part of the diagram and are papers from the prior art.

Description

La présente invention concerne un papier transparent et/ou translucide de couleur intense, plus particulièrement un papier calque de couleur intense ou un papier transparentisé de couleur intense.
On connaít déjà des papiers calques qui sont obtenus avec des fibres de cellulose très raffinées. Ces papiers sont transparents et sont utilisés dans le domaine du dessin industriel ou par des architectes. De tels papiers ont un couleur grisâtre.
On connaít aussi des papiers transparents qui sont obtenus par transparentisation de papiers opaques à l'aide de compositions chimiques, à base d'un liquide non volatil ou d'une cire. Ces papiers sont appelés couramment papiers transparentisés.
On connaít également des papiers tansparents ou translucides colorés ou non obtenus à partir de papier initialement opaques au moyen d'un calandrage à chaud très poussé.
Ce genre de papier, dénommé "papier cristal" ou "glassine" est facilement reconnaissable au lissé très élevé de sa surface. Ledit lissé étant la conséquence directe de l'écrasement auquel il a été soumis dans la calandre pour le rendre transparent. La mesure du lissé selon Bekk dépasse généralement 2 000 secondes pour les papiers de ce genre.
La technique employée pour réaliser le papier de base ne fait pas appel à un raffinage très poussé des fibres avant la formation des feuilles. Lorsqu'un tel papier est coloré, la fixation des colorants sur les fibres n'est pas favorisée et il est difficile d'obtenir un papier ayant une couleur intense.
On connaít aussi des papiers transparents ou translucides, colorés ou non obtenus à partir de papier initialement opaque par le procédé de sulfurisation.
Ce genre de papier, appelé "papier sulfurisé" ou "parchemin végétal" est rendu transparent par voie chimique. On immerge le papier de base opaque dans un bain d'acide sulfurique qui dissout une partie de la cellulose des fibres. Ce bain est suivi de nombreux rinçages à l'eau durant laquelle la cellulose recristallise tandis que l'acide excédentaire est éliminé. La fixation des colorants n'est pas favorisée et il est donc difficile d'obtenir des papiers colorés ayant une teinte prononcée.
On connaít aussi des papiers calques qui ont une couleur légèrement bleutée et qui sont utilisés par des architectes en liaison avec du papier "diazo", ces papiers étant utilisés pour la reproduction de plans. De même, on connaít des papiers calques qui ont une couleur légèrement rosée et qui sont utilisés pour le dessin industriel.
Le document DE-C-603 554 décrit un procédé de fabrication de papier d'impression, de cartons pour impression ou d'autres cartons par assemblage de feuilles de papier non encore finies, humides, contenant des colorants ou des charges avec des couches de papier habituelles. Ce procédé est tel que l'on ajoute des charges ou des colorants selon une quantité d'une fois ou deux fois le poids sec des fibres et on stratifie ainsi les couches de papier. Ce document concerne donc la fabrication de papier ou de cartons qui comportent plusieurs couches de fibres. En aucune façon, ce document ne concerne la fabrication d'un papier calque coloré.
Le document EP-A-0 097 371 concerne un procédé de fabrication de papier ou autres produits semblables par mise en suspension de matière fibreuse dans un pulpeur, le broyage de la pulpe pour raccourcir, fibriller et hydrater les fibres, éventuellement le mélange de la masse de fibres obtenues avec des additifs, des colorants et/ou des liants, et passage sur une grille, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on remplace de 10 à 35 % en poids de cellulose par des agents de renforcement. Ces agents de renforcement peuvent être des agents de renforcement à base de maïs, de riz et de blé. Par conséquent, ce document ne concerne absolument pas la fabrication d'un calque. Il décrit seulement la fabrication d'un papier avec éventuellement des colorants en masse et avec des additifs à base de maïs, de riz, etc.
Le document US-A-2 128 739 concerne un papier stratifié fabriqué à partir de deux feuilles de papier entre lesquelles on interpose un film de cire. On obtient ainsi une feuille stratifiée qui résiste aux graisses et à l'humidité. On peut éventuellement introduire un produit coloré ou teinté dans la suspension de fibres.
Ce document décrit la coloration d'un papier pendant le procédé de fabrication du papier en ajoutant un colorant. Il est bien mentionné que l'on maintient la brillance et l'opacité du papier. On effectue le contrôle de la coloration du papier avec la valeur de luminosité L, la valeur a de différence de couleur entre le rouge et le vert et la valeur b qui est la valeur de différence entre le jaune et le le bleu. Ce document ne décrit absolument pas la fabrication d'un papier calque coloré. Il décrit seulement la manière dont on peut ajuster des colorations d'un papier en mesurant L, a et b.
Le document DE-C-250 533 concerne un procédé pour la coloration du papier en masse. On amène la solution de colorant provenant à la caisse de tête à l'aide d'un tuyau.
Le document JP-A-49 125 614 décrit la réduction de pulpe de bois en présence d'un agent réducteur hydrosulfite et de soude. On mélange la pulpe avec un colorant soluble dans l'eau. Il ne s'agit donc pas d'un procédé de fabrication d'un papier calque.
La présente invention vise à fournir un papier translucide et/ou transparent constitué de fibres très raffinées à un degré Schöpper très élevé, au moins supérieur à 80 ou un papier transparentisé au moyen d'une composition chimique qui possède une couleur intense et qui possède un lissé Bekk inférieur à 2 000 secondes, de préférence inférieur à 30 secondes, dont la cellulose est 100 % sous forme de fibres et qui est utilisable dans le domaine de l'impression et/ou l'écriture.
La présente invention vise aussi à fournir un papier calque comprenant un pourcentage élevé de colorant.
La présente invention vise aussi à fournir un papier calque très coloré ayant un bon épair.
L'invention vise aussi à fournir un procédé de fabrication d'un papier calque très coloré ou d'un papier transparentisé très coloré.
L'homme du métier dans le domaine de la papeterie sait que pour colorer un papier non transparent, il existe plusieurs solutions.
Un premier moyen est d'effectuer une impression recto-verso sur le papier. Les inventeurs ont effectué de nombreux essais consistant à réaliser une telle impression sur la face supérieure et la face inférieure d'un papier translucide/et ou transparent, plus particulièrement un papier calque obtenu avec des fibres très raffinées. Or, lorsqu'on effectue une impression sur les faces d'une feuille de papier calque, que ce soit une impression flexographique, héliographique ou offset, la transparence est fortement altérée et l'imprimabilité est dégradée.
Un deuxième moyen pour colorer un papier est d'effectuer un couchage sur la face supérieure et la face inférieure, ce couchage étant effectué avec une composition contenant des colorants, des charges et un liant. Les inventeurs ont donc effectué un couchage d'un papier translucide/et ou transparent avec une composition colorée. Cependant, plus on augmente le pourcentage de colorant, plus on perd la transparence.
Un troisième moyen de colorer un papier est d'introduire un colorant dans la suspension aqueuse de fibres cellulosiques. Cette technique ne peut être utilisée que si on introduit le colorant dans la partie amont des circuits où l'on mélange la pâte à papier avec l'eau et les autres constituants traditionnels du papier. En effet, il est nécessaire que le colorant reste au contact des fibres cellulosiques pendant un temps suffisant pour que le colorant se fixe sur les fibres. L'homme du métier sait que si on augmente la quantité de colorant, seule une certaine partie de colorant se fixe sur les fibres, car une fois que les sites des fibres sont occupés par le colorant, on ne peut plus fixer de colorant supplémentaire. L'homme du métier pense donc qu'il est impossible de fixer plus d'environ 5 % en poids de colorant liquide par rapport au papier fini. En outre, plus on introduit de colorant, plus celui-ci est rejeté dans les eaux d'égouttage, ce qui entraíne une pollution des circuits de la machine et de l'environnement.
Un quatrième moyen est de colorer le papier calque après les rouleaux sécheurs, en size-press. Cependant, un tel procédé ne permet pas d'obtenir une teinte intense du papier.
Par conséquent, les inventeurs ont dû résoudre les problèmes suivants:
  • obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré qui ait une teinte prononcée ou intense;
  • obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré qui conserve sa transparence bien qu'ayant une couleur intense;
  • obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré qui ait un bon épair, c'est-à-dire un épair homogène;
  • obtenir un papier transparent et/au translucide coloré qui ait un lissé Bekk inférieur à 2 000 de préférence inférieur à 30 secondes;
  • obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré dont les fibres de cellulose sont à 100 % sous forme de fibres ou fibrilles;
  • obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré qui ait une imprimabilité aussi bonne que celle d'un papier calque non coloré;
  • obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré par un procédé de fabrication qui entraíne une faible pollution des circuits de la machine;
  • obtenir un papier transparent et/ou translucide coloré par un procédé de fabrication qui n'entraíne qu'une faible coloration des eaux d'égouttage rejetées par la machine à papier.
Techniquement, tous ces problèmes semblaient ne pas pouvoir être résolus par l'homme du métier, puisqu'augmenter la couleur du papier aurait dû diminuer fortement la transparence du papier et augmenter la pollution. En outre, l'homme du métier pensait qu'augmenter la quantité de colorant au delà de 5 % environ ne permettrait pas d'augmenter la teinte du papier puisque l'excédent du colorant ne pourrait pas être fixé sur les fibres cellulosiques.
Or, les inventeurs, contrairement aux préjugés de l'homme du métier, ont pu après de nombreux essais, obtenir un papier transparent et/ou translucide, à savoir un papier comprenant des fibres très raffinées (papier calque) ou un papier transparentisé par une composition chimique, ayant un bon épair et une teinte intense. A cet effet, les inventeurs ont fabriqué un papier transparent et/ou translucide comportant des fibres très raffinées avec un degré Schöpper au moins supérieur à 80 ou obtenu par transparentisation, ayant un lissé Bekk inférieur à 2000, de préférence inférieur à 30 secondes, dont la cellulose est à 100 % sous forme de fibres et/ou de fibrilles, en introduisant en masse un colorant. Ce papier a une couleur intense ou sombre définie et est tel que l'intensité de couleur c (ou chroma) et la luminosité L mesurées sur un appareil de type Hunterlab ou Datacolor sont de la manière suivante:
  • soit le rapport de c à L est supérieur à 60%, de préférence supérieur à 70%,
  • soit Lest inférieur ou égal à 60, de préférence inférieur ou égal à 50,
  • soit le rapport de c à L est supérieur à 60%, de préférence supérieur à 70%, et L est inférieur ou égal à 60, de préférence inférieur ou égal à 50.
Les inventeurs ont obtenu un tel papier, de manière surprenante, en raffinant la pâte à papier à un degré Schöpper au moins supérieur à 80, et en introduisant le colorant juste avant la caisse de tête, c'est-à-dire bien en aval du pulpeur, contrairement à ce qui a toujours été fait de manière traditionnelle pour des colorations intenses. Le papier comporte de 5 à 10 % en poids de colorant liquide par rapport au poids de papier fini. Sans vouloir être lié par la théorie, les inventeurs pensent que du fait que les fibres sont très raffinées, c'est-à-dire qu'elles comportent de nombreuses fibrilles, le nombre de sites de fixation du colorant est augmenté et que pour un même poids de papier obtenu avec des fibres peu raffinées, on peut augmenter la quantité de colorant fixé, jusqu'à 4 fois. Par ailleurs, du fait que les fibres sont très raffinées, on peut introduire le colorant en caisse de tête, car il n'est pas nécessaire que le temps de contact entre les fibres et le colorant soit très long, les fibres ayant de nombreux sites de fixation du colorant, du fait de la présence de nombreuses fibrilles.
Selon un aspect de l'invention, on raffine la pâte à papier à un degré Schöpper de 50 à 80.
En outre, lors de la fabrication d'un papier transparent et/ou translucide, on règle la température de la suspension fibreuse entre environ 80 et 100 °C pour permettre un meilleur égouttage de la feuille de papier. Or ces températures relativement élevées sont très favorables à la fixation des colorants sur les fibres.
Lors de la fabrication d'un papier transparentisé par une composition chimique, les phénomènes chimiques différents de ceux mentionnés précédemment conduisent de manière inattendue à un papier transparentisé ayant une couleur intense.
Les inventeurs ont préparé de manière surprenante un papier transparentisé de couleur intense en réalisant une suspension aqueuse de fibres et d'un colorant soluble dans l'eau, en déposant ladite suspension sur une table plate d'une machine à papier, en enlevant l'eau par gravité, puis en séchant la feuille entre des rouleaux sécheurs, en déposant sur la feuille ainsi séchée une composition chimique de transparentisation et en séchant finalement la feuille.
Ainsi, l'introduction du colorant en caisse de tête évite de polluer la partie de la machine entre le pulpeur et la caisse de tête. Comme le colorant est retenu par les fibrilles, l'eau en sortie d'égouttage contient très peu de colorant, et donc la pollution est diminuée.
Par ailleurs, comme le papier fini est transparent et/ou translucide, chaque particule de colorant joue un rôle visible. Le colorant qui est dans la masse du papier est visible. Au contraire, pour les papiers non transparents, seul le colorant qui est à la surface du papier est visible, et donc, pour avoir une teinte intense, il est nécessaire d'introduire beaucoup plus de colorant.
L'invention concerne en outre un papier transparent et/ou translucide comportant un colorant en masse introduit en caisse de tête sur lequel on a déposé un colorant en milieu aqueux en size press, pour obtenir un accroissement de l'intensité lorsqu'on utilise le même colorant et des effets matières lorsqu'on utilise un colorant différent.
L'invention concerne en outre un papier transparent et/ou translucide comportant en masse ou en size press un colorant fluorescent et éventuellement un ou plusieurs autres autre colorants solubles dans l'eau.
La description suivante, en regard des Figures et des Exemples annexés à titre non limitatif, permettra de comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La Figure 1 est un diagramme représentant les coordonnées obtenues avec un appareil de mesure de couleur pour les papiers selon l'invention.
La Figure 2 est un diagramme montrant en abscisses les valeurs de L et en ordonnées les valeurs de c pour des papiers selon l'invention et des papiers de la technique antérieure.
Comme on le voit sur les Figures, les teintes sont caractérisées par un système de coordonnées polaires L, c, H. On peut utiliser par ailleurs un système de coordonnées orthogonales L, a, b.
Le premier paramètre L est la luminosité de la teinte. Il vaut entre 0 et 100 et indique si la teinte est sombre (0) ou claire (100).
Le second paramètre c est la saturation (ou pureté) de couleur. Il varie aussi de 0 à 100. Lorsque c est faible, la teinte varie du noir absolu (L = 0) au blanc absolu (L = 100) en parcourant la gamme des gris.
Lorsque c augmente, la teinte devient plus colorée, indépendamment de la nuance. c = 100 correspond aux couleurs les plus pures et les plus intenses.
H est la nuance, c'est-à-dire la couleur proprement dite. Ce paramètre vaut entre 0 et 360 °. Il indique la position en degré de la nuance dans le cercle chromatique : 0 = rouge, 90 = jaune, 270 = bleu 300 = violet.
Pour définir les teintes des papiers calques ou transparentisés suivant la présente invention, on note la luminosité L en abscisse et la saturation c en ordonnées.
Selon la présente invention les papiers comportant des fibres très raffinées (ou papiers calques) ou les papiers transparentisés de couleur sont tels que l'intensité de couleur c et la luminosité L sont définies de la manière suivante:
  • soit le rapport de c à L est supérieur à 60%, de préférence supérieur à 70%,
  • soit L est inférieur ou égal à 60, de préférence inférieur ou égal à 50,
  • soit le rapport de c à L est supérieur à 60%, de préférence supérieur à 70%, et L est inférieur ou égal à 60, de préférence inférieur ou égal à 50.
Les papiers blancs ainsi que les papiers de teintes claires et peu saturées se situent dans le secteur en bas à droite du graphe de la Figure 2 et sont représentés par des carrés. Ils ne font pas partie de la présente invention. Les papiers calques ou transparentisés ayant des teintes vives et très saturées qui font l'objet de la présente invention se trouvent dans la zone en haut à droite du graphe de la Figure 2 ; les papiers calques ou transparentisés ayant des teintes sombres selon la présente invention se trouvent dans la partie gauche du graphe. Les papiers selon la présente invention sont représentés par des points sur le graphe de la Figure 2.
Exemple comparatif 1
On met en suspension dans l'eau, dans un pulpeur, des fibres longues d'une pâte à papier provenant de résineux, et on les raffine dans un raffineur, jusqu'à obtenir un degré Schöpper de 60. On maintient la température de la suspension aqueuse de fibres à une température de 80-100 °C. Puis, on dépose la suspension aqueuse de fibres sur la toile d'une machine à papier à table plate, on enlève l'eau par gravité. La température relativement élevée de la suspension aqueuse est nécessaire pour enlever l'eau par gravité, les fibres ayant une grande affinité pour l'eau du fait de la présence de nombreuses fibrilles. Puis on presse la feuille pour enlever l'eau résiduelle. La feuille est ensuite séchée entre des rouleaux sécheurs. On obtient alors un papier transparent. Ce papier est un papier calque traditionnel de couleur grisâtre.
On prépare une encre composée d'un liant, d'un solvant et de 15 % en poids d'un colorant bleu. On imprime le papier calque obtenu ci-dessus par impression flexographique, sur les deux faces. On obtient un papier d'une couleur bleue. Le papier a perdu sa transparence. Il peut présenter certains défauts d'aspect dus à l'impression. La coloration n'est pas homogène. L'impression d'une encre sur le papier modifie l'état de surface, donc l'imprimabilité. Le papier calque imprimé avec l'encre grasse comprenant le colorant est plus difficilement imprimable.
Exemple comparatif 2
On prépare un papier calque comme dans l'exemple comparatif 1. On prépare ensuite une composition aqueuse contenant le colorant, des charges et un latex. Cette composition est alors déposée par couchage sur les deux faces. Il se pose de nombreux problèmes de machinabilité. La coloration d'un papier calque par couchage lui fait en outre perdre sa transparence. De plus, le couchage d'un papier calque entraínerait un tuilage très important du papier.
Exemple 1
On met en suspension dans l'eau, dans un pulpeur, des fibres longues d'une pâte à papier provenant de résineux, et on les raffine dans un raffineur, jusqu'à obtenir un degré Schöpper de 60. On maintient la température de la suspension aqueuse de fibres à une température de 80-100 °C. Puis, juste avant la caisse de tête d'une machine à papier, on introduit dans la suspension aqueuse de fibres un colorant bleu en solution aqueuse, la quantité de colorant étant telle qu'elle est de 6 % en poids par rapport au poids du papier sec fini. Le colorant est un colorant direct qui se fixe directement sur la cellulose, de marque CARTASOL ®, référence bleu 3RF, fabriqué et vendu par la société Clariant (Suisse). On dépose la suspension de fibres et de colorant sur une toile d'une machine à papier table plate, on enlève l'eau par gravité. L'eau qui sort de la machine est très peu colorée, ce qui montre que le colorant s'est bien fixé sur les fibres. Puis, on sèche la feuille entre des rouleaux sécheurs. On obtient un papier transparent et/ou translucide qui a une couleur bleue foncée. Le poids de colorant par rapport au poids de papier fini est supérieur à 5 %.
On mesure la couleur du papier obtenu à l'aide par exemple d'un appareil fabriqué par la société Hunterlab. Un tel appareil permet de mesurer les coordonnées cartésiennes en trois directions a, b, L d'un point P d'une couleur. Ainsi, le point P est repéré en fonction des quatre couleurs bleu, rouge, jaune et vert. Si a est positif, la couleur tire vers le rouge, si a est négatif, la couleur est plus verte. Si b est positif, la couleur tire vers le jaune, si b est négatif, la couleur est plus bleue. Sur la figure, le point P représente une couleur assez rouge et un peu jaune, il s'agit donc d'une couleur orangée. La troisième coordonnée, perpendiculaire au plan de a et b, représente la luminosité de la couleur.
L'appareil Hunterlab permet aussi de mesurer les coordonnées polaires du point P. La distance entre le centre O et le point P est c et appelée chroma. Elle représente l'intensité de la couleur. L'angle H permet de situer le point P par rapport au quatre couleurs jaune, rouge, bleu, vert.
Les valeurs obtenues avec l'appareil Hunterlab sont données dans le Tableau 1 qui suit.
Exemple 2
On prépare un papier transparent de la même manière que dans l'exemple 1, mais on ajoute en caisse de tête un colorant rouge qui est un colorant provenant de la société Clariant, de même marque que celui de l'exemple 1 et de référence 2RF. La quantité de colorant est de 10 % en poids par rapport au poids du papier fini. On obtient un papier transparent rouge de couleur foncée. On mesure la couleur du papier comme dans l'exemple 1. Les valeurs sont données dans le tableau I qui suit.
Exemples 3 à 5
On fabrique des papiers de la même manière que dans l'exemple 1, en utilisant des colorants jaune 5GFN et RF de la société Clariant et de même marque que ceux des exemples précédents. On les mélange avec le colorant rouge 2RF pour obtenir une teinte jaune, ou orange ou carmin. On mesure la couleur des papiers obtenus de la même manière que dans les exemples précédents. Les résultats sont donnés dans le Tableau I suivant.
Ex. No. Couleur L a b c H c/L
1 bleu 27,27 4,81 -16,45 17,14 286,31 62,85 %
2 rouge 47,56 59,59 38,01 70,68 32,53 148,61 %
3 jaune 84,34 6,70 87,21 87,47 85,61 103,71 %
4 orange 73, 81 34,14 83,01 89,76 67,65 91,65 %
5 carmin 32,37 28,16 12,08 30,64 23,23 94,66 %
D'après le tableau, on voit que le rapport de l'intensité de couleur (chroma) à la luminosité est largement supérieur à 50 % et même supérieure 70 %.
Exemples 6 à 16
On fabrique des papiers de la même manière que dans l'exemple 1, en utilisant d'autres colorants mentionnés dans le tableau Il suivant.
N° Coloris Coordonnées Lab
L* a* b* c* h* % c/L
9 Anis 76,77 -10,96 73,83 74,63 98,44 97,21
10 Jaune 84,34 6,70 87,21 87,47 85,61 103,71
11 Orangé 73,81 34,14 83,01 89,76 67,64 121,60
12 Vermillon 47,56 59,59 38,01 70,68 32,53 148,61
13 Indigo 33,61 10,07 -35,38 36,79 285,89 109,45
14 Carmin 32,37 28,16 12,08 30,64 23,22 94,66
15 Sapin 29,52 -6,09 7,08 9,34 130,70 31,64
16 Noir 23,91 0,63 -0,03 0,63 357,27 2,64
Exemple comparatif 3
On prépare un papier calque traditionnel comme dans l'exemple comparatif 1. Puis, on dépose en size press un colorant bleu de chez Clariant, référence 3RF,en solution aqueuse. Le papier obtenu a une couleur bleuâtre. On mesure avec un appareil Huntelab et on obtient un rapport c/L de 10 %.
Exemple 17
On prépare un papier comme dans l'exemple 2 en introduisant le colorant en caisse de tête. Puis en size press, on dépose un colorant rouge en solution aqueuse. On obtient un papier de couleur rouge, dont le rapport c/l est 90 %, de teinte plus intense que dans l'exemple 2.
Par conséquent, selon l'invention, on peut obtenir des papiers transparents et/ou translucides dont l'intensité de couleur c est très élevée par rapport aux papiers de la technique antérieure. De plus, ces papiers sont obtenus selon un nouveau procédé qui évité la pollution des circuits de la machine à papier, qui ne rejette que des eaux très peu colorées.
Sur la Figure 2,
   la première droite A représente les valeurs c/L = 60 %.
   la deuxième droite B représente les valeurs c/L = 70 %.
   la troisième droite C représente les valeurs L = 60 ( c = 0 à l'infini),
   la quatrième droite D représente les valeurs L = 50.
On voit que les papiers selon l'invention sont situés dans la partie supérieure gauche depuis la droite A et la droite C, et de préférence depuis la droite B et la droite D.
Les papiers tels que L > 60 et c/L < 50 % simultanément sont situés dans la partie inférieure droite du schéma et sont des papiers de la technique antérieure.

Claims (14)

  1. Papier caractérisé en ce qu'il est transparent et/ou translucide, à savoir qu'il comporte des fibres ayant un degré de raffinage élevé ou qu'il est constitué d'un papier opaque transparentisé par une composition chimique, ayant un lissé Bekk inférieur à 2000 secondes, dont la cellulose est à 100% sous forme de fibres et/ou de fibrilles, et en ce qu'il a une couleur intense ou sombre définie par l'intensité de couleur c et la luminosité L de l'une des manières suivantes:
    le rapport de c à L est supérieur à 60 %, et/ou
    L est inférieur ou égal à 60,
  2. Papier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en un papier calque.
  3. Papier selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il a un lissé Bekk inférieur à 30 secondes.
  4. Papier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport de c à L est supérieur à 70 %.
  5. Papier selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que L est inférieur ou égal à 50.
  6. Papier selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un colorant en masse.
  7. Papier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte de 5 à 10 % en poids de colorant liquide par rapport au poids de papier fini.
  8. Papier selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le colorant est un colorant qui se fixe directement sur la cellulose.
  9. Procédé de fabrication d'un papier selon l'une des revendications 1 à 8, ledit papier comportant des fibres ayant un degré de raffinage élevé, caractérisé en ce qu'on raffine une suspension aqueuse d'une pâte à papier à un degré Schöpper au moins supérieur à 80 et on introduit un colorant juste avant la caisse de tête.
  10. Procédé de fabrication d'un papier selon l'une des revendications 1 à 8, ledit papier comportant des fibres ayant un degré de raffinage élevé, caractérisé en ce qu'on raffine une suspension aqueuse d'une pâte à papier à un degré Schöpper de 50 à 80, on introduit un colorant en caisse de tête, en même temps que la suspension aqueuse de fibres, on dépose la suspension aqueuse de fibres et de colorant sur une table plate d'une machine à papier, on enlève l'eau par gravité puis on sèche la feuille obtenue entre des rouleaux sécheurs.
  11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'on maintient la température de la suspension aqueuse de fibres et de colorant juste avant la caisse de tête à une température comprise entre environ 80 et 100° C.
  12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'on introduit le colorant liquide dans une quantité de 5 à 10 % par rapport au poids de papier fini.
  13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12 caractérisé en ce qu'on dépose en outre un colorant en milieu aqueux en size press.
  14. Procédé de préparation d'un papier selon l'une des revendications 1 ou 3 à 8, ledit papier étant constitué d'un papier opaque transparentisé par une composition chimique, caractérisé en ce qu'on réalise une suspension aqueuse de fibres et d'un colorant soluble dans l'eau, on dépose ladite suspension sur une table plate d'une machine à papier, on enlève l'eau par gravité, puis on sèche la feuille entre des rouleaux sécheurs, on dépose sur la feuille ainsi séchée une composition chimique de transparentisation et on sèche finalement la feuille.
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