La présente invention concerne également, de manière plus générale, une feuille portant un motif en relief recouvert d'une couche sur au moins une de ses faces.

L'invention concerne en particulier une feuille marquée ou un papier marqué présentant une bonne imprimabilité, notamment en impression offset.

Dans la présente invention, les termes « feuille marquée » et « papier marqué » signifient respectivement une feuille ou un papier, présentant des marques ou des motifs en relief réalisés à l'aide de rouleaux embosseurs ou filigraneurs, de feutres marqueurs ou de presses graineuses, éventuellement à chaud. Il s'agit par exemple d'un papier vergé, les vergeures étant faites à l'aide d'un rouleau filigraneur ; d'un papier grainé, le grain étant réalisé au moyen d'un rouleau embosseur, d'un feutre marqueur ou d'une presse graineuse. Il peut s'agir aussi par exemple d'un film de matière synthétique embossé.

Dans l'art antérieur, on connaît déjà des papiers marqués et couchés.

Toutefois, ces papiers présentent un certain nombre d'inconvénients.

Lorsque lesdits papiers sont marqués après avoir été couchés, ils présentent comme inconvénient principal que l'opération de marquage rend la couche brillante aux endroits où on exerce la pression par l'intermédiaire des reliefs réalisés sur les

rouleaux embosseurs ou filigraneurs ou des reliefs des feutres marqueurs. Ainsi, ces papiers présentent des points ou des stries brillants et inesthétiques. De plus, la couche s'appliquant de manière uniforme sur toute la surface du papier, la sensation de relief pour le papier final peut s'en trouver amoindrie, notamment dans le cas d'une couche colorée.

Lorsque lesdits papiers sont couchés après avoir été marqués, il a été constaté, notamment de part l'enseignement du brevet FR 2670811 de la Demanderesse, que la couche se déposait de manière homogène sur les creux et les bosses du papier. La sensation de relief résultante pouvait donc également en tre affectée, notamment dans le cas d'une couche colorée.

Les feuilles de la présente invention présenteront au contraire une sensation de relief renforcée à l'oeil par la différence de teintes ou de brillances entre la couche appliquée et le support enduit.

L'effet produit sera notamment comparable à celui d'un simili cuir ou d'un tissu de type « jean ».

Dans un certain nombre de matériaux naturels ou artificiels présentant une structure rugueuse, des différences de teinte entre creux et bosses de cette structure renforcent à l'oeil la sensation de relief.

C'est le cas par exemple des cuirs, dont les pores sont plus sombres que la surface, ou des tissus de « jeans » dont l'usure rend blanches les parties saillantes.

Dans l'art antérieur, il a déjà été envisagé des procédés destinés à imiter cet aspect naturel sur des supports artificiels de façon à en obtenir des feuilles décoratives, notamment pour la création, l'emballage ou le dessin.

Il existe notamment des procédés de coloration de simili cuir, dans lesquels on effectue une impression des sommets des bosses des similis, les creux étant d'une couleur différente.

Cette différence de coloration leur confère à la fois un aspect plus naturel, mais produit aussi un aspect de relief à la texture.

Le mme effet est également connu avec des différences de brillance entre les creux et les bosses dans le cas des similis cuirs.

Il est également connu des procédés de marquage et de coloration de papier effectués hors ligne au moyen d'une impression de type héliogravure, dans lesquels seules les bosses du papier sont recouvertes par l'encre.

Or, la plupart des procédés existants ont en commun de mettre en oeuvre un procédé de coloration réalisé hors machine.

Un des buts de l'invention est donc de proposer un papier coloré à effet de relief renforcé réalisé sur machine à papier.

Conformément à l'invention, le papier est obtenu à l'aide d'un procédé de fabrication sur machine à papier d'une feuille portant un motif en relief recouverte d'une couche colorée lui conférant un effet de profondeur, notamment un aspect simili cuir ou semblable à un tissu type « jean », caractérisé en ce que qu'il comprend au moins : - une première étape consistant à former puis à marquer un papier support ;

- une seconde étape consistant à enduire au moins une des faces du papier marqué avec une couche colorée à l'aide d'un dispositif d'enduction, en choisissant la viscosité de la couche appliquée et la pression dans le dispositif d'enduction de façon que la couche colorée soit déposée de manière préférentielle soit dans les creux, soit sur les reliefs du papier marqué.

Le procédé de fabrication d'une telle feuille selon la présente invention va au-delà des connaissances actuelles de l'homme du métier.

En effet, l'homme du métier savait, comme nous l'avons plus avant, que si l'on déposait une couche pigmentée sur un papier préalablement marqué, la couche se répartissait de façon homogène et épousait les reliefs du papier marqué.

Or, La Demanderesse a pu constater dans le cadre de ses recherches que cet enseignement reste vrai lors d'un couchage effectué selon des méthodes conventionnelles mais ne se vérifie plus pour des conditions bien spécifiques liées au choix du dispositif de couchage, aux caractéristiques physiques de la sauce de couchage et aux réglages du dispositif de couchage lui-mme.

La Demanderesse a donc eu l'idée de faire varier la rhéologie de la sauce de couchage et la pression appliquée sur celle-ci en fonction du résultat à obtenir, c'est-à- dire un dépôt préférentiel de la couche dans les creux ou sur les reliefs du papier.

Le dispositif d'enduction sera de préférence choisi parmi les presses à transfert de film, notamment du type Twin HSM, ou les presses encolleuses classiques.

De façon à obtenir les effets de relief, on fait varier la rhéologie de la couche appliquée et la pression appliquée lors de l'enduction en fonction du type de papier et du type de couche utilisés pour obtenir l'effet désiré, effet résultant du dépôt sélectif de la couche soit dans les creux, soit sur les reliefs du papier.

En l'occurrence, pour une enduction dans les creux du papier marqué, la sauce de couchage devra présenter un faible seuil de cisaillement et la pression entre les rouleaux des presses à transfert ou encolleuses sera élevée.

A contrario, pour une enduction sur les sommets des grains du papier, la sauce de couchage devra présenter un seuil de cisaillement relativement élevé et la pression appliquée sera faible, mais suffisante pour que la feuille soit en contact avec les presses.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour aboutir à une enduction préférentielle dans les creux, ou respectivement sur les reliefs de la feuille marquée, la pression appliquée sur la feuille marquée lors de l'enduction sera choisie de manière à ce que la largeur de la zone de contact des rouleaux d'enduction soit supérieure à 19 mm, ou respectivement inférieure à 17 mm.

Selon un autre mode de réalisation, la viscosité de la sauce de couchage sera inférieure à 0,3 Pa. s mesurée avec un appareil de type Brookfield à 100 tr/min avec le module 3 pour une enduction dans les creux du papier marqué et sera supérieure à 0,5 Pa. s mesurée avec un appareil de type Brookfield à 100 tr/min avec le module 3 pour une enduction sur les reliefs du papier marqué.

Le marquage pourra se faire sur machine ou hors machine.

Une enduction supplémentaire pourra tre effectuée à la suite de la première enduction à l'aide d'un dispositif d'enduction formé de deux presses à transfert de film ou d'une presse encolleuse et d'une presse à transfert de film.

Les couches premières et secondes pourront, à ce titre, tre identiques ou différentes entre elles quant à leur coloration et leur brillance.

De manière plus générale, la ou les couches appliquées contiendront au moins un composant choisi parmi les colorants, les pigments blancs et/ou à haute valeur de brillance, les substances iridescentes, luminescentes ou fluorescentes, les agents thermochromes.

De manière particulière, le pourcentage de reliefs par rapport aux creux pour la surface totale du dispositif de marquage en relief sera compris entre 40 % et 80 %, et sera de préférence proche de 60 %.

Un autre but de l'invention est de fournir une feuille portant un motif en relief recouvert sur une de ses faces d'au moins une couche, caractérisée par le fait que la couche se situe majoritairement soit dans les creux, soit sur les reliefs de la feuille.

De manière spécifique, la proportion en volume de couche déposée soit dans les creux, soit sur les reliefs de la feuille pourra tre supérieure à 80 %, et de préférence supérieure à 90 %.

A ce titre, on considèrera comme un relief pour la feuille toutes les parties de la surface de la feuille située au-dessus de l'amplitude moyenne des motifs en relief de la feuille, et comme un creux pour la feuille toutes les parties de la surface de la feuille située au-dessous de l'amplitude moyenne des motifs en relief de la feuille.

Cette feuille pourra présenter des colorations de couche et de support de teintes différentes, notamment l'une étant colorée et l'autre blanche.

De la mme façon, il pourra présenter des brillances de couche et de support différentes, l'une étant mate et l'autre étant brillante, ou l'une étant iridescente et l'autre étant mate.

De manière générale, la ou les couches appliquées pourront contenir au moins un composant choisi parmi les colorants, les pigments blancs et/ou à haute valeur de brillance, les substances iridescentes, luminescentes ou fluorescentes, les agents thermochromes.

De manière particulière, la feuille marquée présentera un pourcentage de reliefs par rapport aux creux pour sa surface totale compris entre 40 % et 80 %, et de préférence proche de 60 %.

De manière préférée, la feuille marquée possédera une bonne imprimabilité, notamment en impression offset.

On décrira ci-dessous en détails un des modes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins.

La Figure 1 représente un dispositif d'enduction du type presse TWIN HSM.

La Figure 2 représente un exemple de motif de grainage.

La Figure 3 représente la photographie de surface d'une presse graineuse vue en lumière rasante, relativement à un autre exemple de motif de grainage.

La Figure 4 est la représentation graphique en perspective du relief de surface de la presse graineuse de la figure 3.

La Figure 5 est un diagramme représentant la distribution des amplitudes des reliefs de la presse graineuse de la figure 3.

La Figure 6 est la représentation graphique de la fonction d'approximation de la surface de la presse graineuse de la figure 3.

La Figure 7 est un diagramme représentant la valeur affichée par la presse Twin HSM en unité BTG en fonction de la largeur de la « nip » ou zone de contact mesurée entre les rouleaux d'enduction de la presse exprimée en mm.

Sur la figure 1, on peut voir une configuration particulière de la presse à transfert de film, telle que l'a conçue le fabricant suédois BTG Kâlle Inventing AB sous l'appellation Twin-HSM et qui est protégé par le brevet EP 362174, dont le contenu doit tre considéré comme faisant partie des connaissances techniques courantes de l'homme du métier.

Dans cette configuration particulière, la presse Twin-HSM dépose une sauce de couchage sur les deux faces de la bande de papier (1).

La bande est en défilement vertical dans la direction de la flèche (c).

La presse comprend deux rouleaux de pression (9) en rotation dans la direction (a) et entre lesquels la bande de papier est pressée.

Chaque rouleau de pression possède un dispositif de couchage (2) associé qui est muni d'un rouleau de couchage (3) en rotation dans la direction de la flèche (b).

Le rouleau de couchage (3) baigne dans sa partie inférieure sur toute sa longueur dans un bain (21) de composition ou liquide de couchage alimenté par une goulotte d'alimentation et transfère de cette façon une composition de couchage sur la surface externe du rouleau de pression et, par la suite, sur l'une des faces de la bande de papier faisant face au rouleau de pression.

L'excès de composition de couchage est évacué de la zone de pincement et collecté dans un bac collecteur (23) pour sa remise en circulation dans le procédé lui- mme.

La presse à transfert de film peut tre soit intégrée au procédé de fabrication de papier lui-mme, et donc montée sur machine à papier, soit installée hors machine de façon à appliquer la sauce de couchage sur un papier déjà formé.

Il est bien entendu que l'utilisation de cette presse à transfert de film est une solution avantageuse pour le problème à résoudre, mais ne constitue en rien une limitation stricte des moyens d'enduction susceptibles d'tre mis en oeuvre afin d'aboutir au résultat désiré.

Il est entendu aussi que le relief du papier pourra tre obtenu soit par tout autre procédé de finition que le simple grainage, notamment par des procédés de crpage ou d'embossage, soit qu'il résulte de l'état de surface d'origine du papier lui- mme, notamment de part un degré élevé de rugosité.

Dans la suite des exemples, le relief appliqué sur le papier résulte d'un grainage effectué juste avant la sécherie de la machine à papier.

Le relief appliqué n'étant pas le paramètre essentiel de l'invention, les différents exemples sont basés sur le mme relief de grainage.

Celui-ci a été représenté schématiquement sur la figure 2.

Il peut tre assimilé à un réseau de points ellipsoïdaux en reliefs disposés en damier couvrant une surface, représentant environ 60 % de celle des creux de la presse graineuse.

Un autre motif de grainage utilisé par la Demanderesse, et pour lequel les observations dans les exemples qui suivent ont été confirmées, a été représenté sur la figure 3.

Cette figure 3 correspond en fait à la photographie de la surface d'une presse graineuse vue en lumière rasante.

Les parties blanches de la photographie correspondent aux reliefs de la presse et les parties sombres aux creux de la presse.

La Demanderesse a analysé la topographie de cette presse graineuse, en réalisant une empreinte de sa surface à l'aide de silicone et en effectuant à l'aide de capteurs optiques des mesures de la profondeur des creux.

Ces mesures ont abouti à la représentation graphique en perspective de la figure 4.

Sur cette figure, on peut voir en relief une partie de la surface de la presse graineuse, un carré de 5 mm sur 5 mm, les parties hautes étant blanches et les parties basses étant sombres.

On constate que les pics les plus hauts se situent autour de 500 lml.

Ces mesures ont ensuite fait l'objet de calculs statistiques et d'une approximation mathématique destinée à donner une représentation graphique simple et lissée de la surface de la presse graineuse.

On peut ainsi voir sur la figure 5 un diagramme représentant la distribution des amplitudes des reliefs de la presse graineuse.

Le diagramme en bâtons se réfère à l'abscisse inférieure et donne le pourcentage, par rapport à la surface totale, des reliefs ayant l'amplitude indiquée sur l'axe des ordonnées.

La courbe linéaire se réfère, quant à elle, à l'abscisse supérieure et représente le pourcentage cumulé, par rapport à la surface totale, des reliefs possédant une amplitude inférieure ou égale à celle indiquée sur l'axe des ordonnées.

Le pourcentage à 50 % sur l'abscisse supérieure nous permet donc de trouver une amplitude moyenne de reliefs pour la surface totale valant environ 320 p, m.

Les moyens logiciels mis en oeuvre par la Demanderesse ont permis ensuite de trouver, à partir des mesures faites, une approximation mathématique simple de la surface étudiée.

Cette approximation est représentée sur la figure 6.

Elle permet d'assimiler la surface de la presse graineuse à une série de sillons parallèles identiques, les sillons étant eux-mmes assimilables à des cylindres à base trapézoïdale.

Cette base trapézoïdale se définit par une grande base valant environ 10 mm, une petite base valant environ 3 mm, et une hauteur valant environ 6 mm.

En considérant la partie des sillons possédant une amplitude supérieure ou égale à la demi-hauteur du trapèze comme les reliefs de la presse graineuse, et l'autre partie des sillons comme les creux de la presse graineuse, on aboutit par le calcul à un

taux de reliefs par rapport aux creux pour la surface totale proche de 60 %, c'est-à-dire proche de celui du premier motif utilisé.

Quoiqu'il en soit, il est entendu que d'autres motifs de surface sont envisageables, l'obtention de l'effet de relief renforcé visé par l'invention étant normalement indépendante de la forme des creux ou des bosses de la presse graineuse et de leurs répartitions à sa surface.

Les exemples fournis ont pour but de mettre en évidence le rôle majeur de la rhéologie de la sauce de couchage et, accessoirement, de la pression appliquée lors de l'enduction dans la presse à transfert de film, dans l'obtention du résultat recherché.

De ce fait, dans un premier temps, on a modifié la viscosité de la sauce de couchage, soit en modifiant les pigments ajoutés, soit en incluant des agents modificateurs de viscosité.

Ces agents modificateurs de viscosité pourront tre notamment des rhéofluidifiants ou des rhéoépaissisants.

Pour la mesure de la viscosité, l'appareil utilisé a été le rhéomètre RHEOVISCO Modèle ERV8 (de type Brookfield).

Cet appareil a été représenté schématiquement à la figure 7.

Il fonctionne suivant le principe bien connu d'un cylindre tournant dans le produit dont on veut connaître la viscosité.

On mesure le couple nécessaire pour vaincre la résistance opposée par le produit à la rotation du cylindre.

Le cylindre tournant dont la hauteur peut tre, suivant les cas, réduite à celle d'un disque est relié par un ressort à un axe entraîné à une vitesse connue.

L'angle de déformation de l'axe sous l'effet du couple est mesuré électroniquement.

Plusieurs types de cylindres sont utilisables avec les différentes vitesses de rotation permises, ce qui offrent une large gamme de mesure.

Dans les exemples fournis, le cylindre utilisé, selon la documentation fournie avec l'appareil, le cylindre n°3, les mesures ayant été fait à une vitesse de 100 tr/min.

Dans un deuxième temps, on a modifié la pression appliquée sur la feuille lors de l'enduction, en modifiant les réglages de la presse à transfert de film.

La presse Twin HSM utilisée affiche la valeur de la pression appliquée dans une unité BTG propre à son constructeur.

Le diagramme de-la figure 7 donné par le constructeur donne, en fonction de la pression affichée par la machine, en unité BTG, la valeur en mm de la largeur de la zone de contact des rouleaux d'enduction.

Cette zone de contact correspond en fait à la zone de pincement, plus couramment appelée « nip », dans laquelle la feuille est forcée de passer et dans laquelle elle subit une compression plus ou moins importante.

Ce diagramme peut tre facilement retrouvé en utilisant une feuille de papier autocopiant que l'on fait passer dans le dispositif d'enduction en faisant varier la pression appliquée et en mesurant la largeur de la zone noircie de la feuille en sortie du dispositif d'enduction.

EXEMPLE 1 : Dans l'exemple considéré, le support de base papier est un papier blanc grainé selon le motif défini ci-dessus possédant un grammage de 250 g/m2.

On a ajouté à ce matériau cellulosique des charges, en particulier environ 12 % d'un carbonate de calcium broyé.

Le support de base obtenu possède alors un degré de blancheur ISO de 108 %.

Ce papier a été, lors de sa formation, grainé en ligne pour obtenir le motif désiré.

L'amplitude des bosses est alors de 300 um environ.

Le papier est commercialisé par ARJO WIGGINS sous l'appellation « Tradition ».

Le support de base est ensuite couché dans une presse à transfert de film du type Twin HSM.

La composition de sauce utilisée est la suivante : Pigment Kaolin SPS à 66 % (ECC). 100 parts Liant styrene acrylique ACRONAL S305D (BASF) : 20 parts Colorant bleu LEVANOX ULTRA MARIN 3113 LF : 1, 1 part La viscosité de cet enduit est de 0,2 Pa. s mesurée au viscosimètre Brookfield à 100 tr/min à 20 °C.

On dépose cet enduit dans une proportion de 10 g/m2 par face.

Le réglage de la presse à transfert de film est telle que la pression entre les rouleaux transfert est de 1030 (unité BTG), ce qui correspond, d'après le diagramme de la figure 7, à une largeur de « nip » d'environ 27 mm.

Dans ces conditions, la couche est préférentiellement déposée dans les creux du papier.

Celui-ci est donc blanc sur les sommets des grains et bleu dans les creux.

EXEMPLE 2 : Dans cet exemple, on utilise le mme support papier que dans l'exemple précédent.

La composition de sauce utilisée est la suivante : Pigment kaolin ULTRAGLOSS 90 à 66 % (ENGELHARD) : 100 parts Liant styrene acrylique ACRONAL S305D (BASF) : 20 parts Epaississant SATIAXANE à 1 % (SIZE Biosystem) : 0, 32 part Colorant bleu LEVANOX ULTRAMARIN 3113 LF : 1, 00 part La viscosité Brookfield à 100 tr/min à 25 °C mesurée avec un cylindre n°3 est dans ce cas de 0,6 Pa. s.

On dépose cet enduit à raison de 8,8 g/m2/face.

La pression appliquée sur les rouleaux de transfert de la presse à transfert de film est de 1010 (unité BTG), ce qui correspond à une largeur de « nip » d'environ 6 mm.

Dans ce cas, la sauce de couchage se dépose préférentiellement sur les reliefs du papier.

EXEMPLE 3 comparatif : Le support papier est celui des deux exemples précédents.

La composition de couche utilisée est la suivante : Pigment de carbonate de calcium HYDROCARB 90 à 75 % (OMYA) : 56 parts Pigment kaolin SPS à 66 % (ECC) : 44 parts Epaississant CMC finnfix 2000 à 1 % (METSA SERLA) : 0, 35 part Colorant bleu LEVANOX ULTRAMARIN 3113LF : 1, 2 part La viscosité Brookfield à 100 tr/min à 21 °C avec le cylindre n°3 est de 0,4 Pa. s.

On dépose cet enduit à raison de 9,1 g/m2/face.

La pression appliquée entre les rouleaux de la presse à transfert de film est de 1030 ( unité BTG), ce qui correspond à une largeur de « nip » d'environ 27 mm.

On constate dans ce cas que la sauce ne se dépose pas préférentiellement sur les creux ou les bosses du papier, mais plutôt d'une façon homogène sur toute la surface du papier.

Cet exemple permet de constater que, pour une viscosité de la sauce de couchage comprise entre 0,3 et 0,5 Pa. s, on aboutit plutôt à un dépôt uniforme et régulier de la couche sur toute la surface de la feuille et, ce, malgré une pression d'enduction assez forte qui aurait tendance à l'amener dans les creux de la feuille.