Aspect de surface et lissé

L’aspect de surface et le lissé sont des propriétés connexes. Deux objets en carton, cependant, qui ont le même lissé de surface peuvent présenter un aspect différent. Le lissé de surface donne de précieuses indications sur l’imprimabilité ultérieure du carton, l’absorption d’encre, etc., mais aucune sur la texture de la surface ni sur d’autres défauts qui pourraient apparaître pendant les opérations de transformation. Le lissé de surface s’évalue en fonction de la rugosité de surface.

Le lissé de surface et l’aspect sont des propriétés qui ont une forte influence sur:
• l’aspect visuel en général
• l’impression et le vernissage
• l’impact visuel du carton pelliculé et enduit de plastique.

L’aspect de surface du carton dépend du choix de la matière première, du procédé de fabrication et de la finition. Au premier coup d’œil, la surface du carton est régulière et plane, et aucune irrégularité ne se révèle au toucher. Mais si on y regarde de plus près en l’éclairant par une lumière rasante, on découvre un paysage en trois dimensions. On appelle aspect de surface ce motif topographique.

On peut évidemment choisir délibérément de modifier l’aspect de surface par un gaufrage. Lorsqu’on parle d’aspect de surface, on fait généralement allusion aux irrégularités topographiques indésirables du carton. Il arrive que les conséquences – perçues alors comme des défauts – de la structure du carton ne soient décelées qu’à l’issue de l’impression, du vernissage, du pelliculage, du passage sur conditionneuse ou de la distribution. Pour certaines applications, ces irrégularités ne sont pas importantes, ou peuvent même améliorer l’attrait du produit.

Le choix du carton

Lorsque l’aspect visuel de l’objet en carton est important, la recherche d’un lissé de surface élevé est un critère primordial du choix. Si l’on envisage un pelliculage ou un marquage à chaud, les exigences en termes de lissé sont encore plus strictes. L’aspect de surface n’est pas visible tant que le carton n’est pas imprimé, verni, contrecollé, etc.
Il est donc crucial de faire un essai de transformation avec la qualité de carton choisie. A l’heure du choix, il est essentiel de connaître la technique d’impression appliquée, car chacune requiert un lissé différent.

Matière première, composants de la couche et technique mise en œuvre sont autant d’éléments qui modifient le lissé. La pâte chimique blanchie donne la surface la plus lisse. Elle s’utilise pour les jets externes de différentes qualités de carton. Différentes techniques, notamment le calandrage et le brossage, permettent d’améliorer le lissé de surface.

Propriétés de lissé de surface

Le lissé de surface est une des propriétés essentielles du carton si l’on veut obtenir une bonne présentation graphique.

Le lissé de surface influence:
• l’impression et le vernissage
• le pelliculage et l’enduction plastique.

L’impression n’exige pas nécessairement le meilleur lissé possible ; la technique exige cependant une surface lisse pour le rendu des détails et la brillance des illustrations. Un lissé uniforme sur toute la surface est le critère essentiel d’un résultat satisfaisant.
Les exigences en termes de surface varient en fonction de la technique d’impression utilisée. L’impression offset a des exigences généralement moins sévères que l’héliogravure. La prise et l’absorption d’encre, ainsi que les caractéristiques de séchage de l’encre sont les facteurs critiques liés à la qualité de l’impression. Le rapport entre le lissé de surface et la qualité d’impression est moindre en offset que pour d’autres techniques d’impression, sur la base d’une plage raisonnable de lissé. Pour plus d’informations sur différentes exigences de l’impression, reportez-vous aux chapitre « Impression et transformation ».

 

Les pelliculages métallisés révèlent le lissé de surface.

Pour certaines applications, il ne faut pas rechercher un lissé trop prononcé car une rugosité minimale est nécessaire pour assurer une glisse suffisante qui évitera le maculage à l’impression ou le blocage des feuilles. C’est le cas pour le carton enduit de plastique sur les deux faces : pour éviter ces problèmes, le verso ne doit pas être trop lisse.

Différentes formations du jet de carton

Le type de pâte composant les jets extérieurs a une influence décisive sur le lissé de surface. Pour cette raison, les cartons qui doivent avoir un aspect visuel de grande qualité ont des jets extérieurs en pâte chimique blanchie.

La configuration de la sécherie est importante pour la fabrication du carton FBB intérieur bois. Le lissé peut s’obtenir sans réduction d’épaisseur ni de rigidité en utilisant un cylindre frictionneur qui évite un calandrage ultérieur trop poussé.

Propriétés déterminantes

Si la matière première et la technique de fabrication sont les deux éléments déterminants du lissé, une série de traitements de finition apportent de nombreuses améliorations.

Une amélioration majeure s’obtient par le calandrage. Il consiste à comprimer le carton entre des cylindres d’acier sous pression pour diminuer les irrégularités. Un calandrage poussé peut amener une perte d’épaisseur et de rigidité.

L’encollage de surface consiste à imprégner le carton d’une solution amidonnée souvent enrichie de pigments, que l’on peut assimiler à une pré-couche. Le couchage est l’ultime opération d’amélioration du lissé. L’enduction contenant des pigments et des liants, est appliquée en une ou plusieurs couches. Le brossage ne modifie pas la forme de la surface mais procure une brillance plus régulière.

Propriétés mesurables

Rugosité de surface (ISO 8791)
On évalue le lissé de surface en mesurant la rugosité. Plus la valeur de cette dernière est faible, plus la surface est lisse.

Méthode d’essai et matériel

Le principe utilisé par les deux méthodes de mesure habituelles se base sur la mesure de la quantité d’air qui peut s’écouler entre la surface du carton et la surface de référence de l’instrument.

La méthode la plus couramment utilisée à l’heure actuelle pour l’évaluation de la rugosité de la surface d’un carton est la méthode PPS (Parker Print-Surf). Le résultat de l’essai est le profil moyen de la surface exprimé en micromètres (µm). Plus la valeur est faible, plus la surface est lisse.Les mesures de différentes qualités de carton ne sont pas directement comparables en raison de leurs différences de structure, porosité et compressibilité. Pour les surfaces non couchées, plus rugueuses, la méthode et l’instrument de Bendtsen sont mieux adaptés. L’instrument fournit la mesure d’un débit total d’air exprimé en ml/mn. Une surface lisse donnera un résultat exprimé par une valeur plus faible.


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Brillance

La brillance de surface d’un papier est aussi une propriété optique importante. Dans ce cas, la brillance signifie la propriété de la surface à réfléchir la lumière, comme un miroir. La brillance se mesure en dirigeant un rayon lumineux sur la surface selon un angle défini. La surface réfléchit la lumière dans diverses directions. On mesure l’intensité de la lumière réfléchie à ces divers angles. L’intensité varie selon la direction parce que plus de lumière sera réfléchie dans certaines directions que d’autres. La brillance est une caractéristique qui dépend des propriétés de surface du papier, du type d’éclairage, de l’angle d’incidence de la lumière, et de l’aptitude du cerveau humain à percevoir la réflexion.

Propriétés mesurables

Brillance (ISO 8254-1)
Un brillancemètre est généralement un réflectomètre avec une lumière entrante directionnelle (75° entre le rayon incident et la normale au point d’impact). Le brillancemètre mesure, dans la direction de la réflexion spéculaire, le pourcentage de lumière réfléchie. Il existe aussi d’autres méthodes de mesure qui se basent sur des angles de 20° ou 60°.

Méthode d’essai et matériel

Les mesures de la brillance dépendent de l’angle d’incidence : les angles très aigus donnent des valeurs faibles et les grands angles des valeurs élevées. On en déduit que les surfaces très brillantes doivent être éclairées sous des angles très aigus pour que la précision soit acceptable. De même, les surfaces peu brillantes seront mieux définies si on les éclaire sous un angle plus ouvert. Pour les cartons non imprimés, on spécifie un angle d’incidence de 75°. On mesure le degré de brillance des surfaces imprimées et vernies sous un angle de 60°.

Unprinted paperboard products are measured and specified at an angle of incidence of 75 º. The gloss level of printed and varnished surfaces is measured at 60º.

 

Propriétés déterminantes

Des opérations telles que le calandrage ou le brossage renforcent le degré de brillance de la surface d’un carton couché. Pour éviter une trop forte réduction d’épaisseur (et par conséquent de rigidité), les calandres utilisées ne doivent pas être trop dures.

Voici quelques éléments qui peuvent affecter le degré de brillance:
• la composition de la couche (type de pigment et liant, proportion entre ces deux produits)
• la technique de couchage
• le matériel de calandrage et de brossage
• la surface du carton de base.

Pour éviter les irrégularités de brillance, il faut assurer une répartition uniforme des fibres et un traitement adéquat de la feuille.

Surface de carton sous éclairage à faible incidence.
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Propriétés de l’aspect de surface

Tout carton présente en surface une structure qui le distingue et le rend unique. Le type de pâte, la formation du carton, la technique de couchage, etc., déterminent son « empreinte digitale ». Un fabricant de carton expérimenté peut reconnaître un carton au seul examen de la structure de sa surface. Elle a du reste une influence sur l’aspect de surface. Par ailleurs, comme chaque carton a une structure unique, cette dernière peut contribuer à l’obtention d’un résultat final unique. Dans la plupart des cas, cepen-dant, une structure ou une texture plus ou moins régulière n’ont que peu d’importance. Un type et un niveau moyens sont souvent acceptables pour autant qu’ils restent constants. Dans d’autres cas, cependant, les variations de structure peuvent être critiques. Parfois, on peut accepter des défauts répartis de façon aléatoire, parfois non. En règle générale, un aspect plus brillant fait ressortir les irrégularités sous-jacentes. Une structure irrégulière et poreuse de la feuille de carton pose un problème majeur au fabricant, qui doit prendre des mesures pour minimiser ces irrégularités. Il peut jouer sur les paramètres que sont le choix des fibres, le traitement, la répartition uniforme des fibres lors de la formation de la feuille, ainsi que le couchage et la finition qui doivent être irréprochables.

Propriétés déterminantes

L’aspect de surface du carton est conditionné par les propriétés suivantes:
• type de pâte
• formation de la feuille, construction multijet
• habillage de la machine à carton
• technique et composition du couchage de surface
• finition de la surface.

Méthodes d’essai

Il n’existe pas de normes industrielles en matière de méthode de mesure de la structure de surface. Après examen visuel, on émettra un jugement subjectif. Un ensemble de méthodes d’essai permettent de déterminer des paramètres qui exercent une influence indirecte sur l’aspect de surface.

Quelques-unes de ces méthodes d’examen sont décrites ci-dessous:
1. Examen visuel sous lumière rasante.
2. Système LandSco® pour visualisation de la texture de surface. Il se compose de trois faisceaux lumineux convergents dirigés selon une incidence donnée, vers une grande zone plane du carton, de façon à obtenir un éclairement uniforme d’une surface étendue.
3. Pour obtenir un enregistrement des caractéristiques de surface, l’idéal est de la photographier avec un appareil muni d’un microscope grossissant 10 fois sous éclairement par fibre optique sous un angle très aigu.
4. On peut également examiner l’image du microscope à l’aide d’un analyseur d’image et déterminer par ordinateur les caractéristiques de la surface. On estime ainsi le degré de rugosité.
5. Méthodes quantitatives directes de repérage des contours en profilométrie tridimensionnelle. Le profilomètre à laser STURE, se base sur des techniques de triangulation pour créer une carte tridimensionnelle du carton. Depuis cette image, le nombre d’irrégularités, petites ou grandes, peut être calculé et réduit sous forme topographique valide pour le matériau. Plus le chiffre est bas, plus la surface est lisse.

Principe du profilomètre à laser utilisé pour évaluer la topographie de surface.
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