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Une nouvelle génération d'ingénieurs
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> Formation

Couchage TP - 4FME3001

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  • Volumes horaires

    • TP : 6.0
    Crédits ECTS : 8.0
  • Responsables : Celine MARTIN

Objectifs

Les surfaces des papiers et cartons sont usuellement fonctionnalisées chimiquement pour permettre d’acquérir des propriétés d’imprimabilité, de barrière à la graisse, de barrière à l’humidité, de perméabilité à l’oxygène, de perméabilité à l’eau, ... Ces caractéristiques sont obtenues par l’enduction de sauces de couchage dont les formulations doivent être adaptées aux contraintes du procédé ainsi qu’aux propriétés d’usage.

L'objectif de ces deux séances de travaux pratiques est d'appréhender les opérations de couchage de la formulation de la sauce aux propriétés du support couché imprimé.

Contact Celine MARTIN

Contenu

Séance 1 - Formulation et comportement rhéologique des sauces

1. Formulation
Une sauce de couchage est constituée majoritairement de pigments (qui vont conférer au support enduit ses propriétés optiques telles que blancheur, opacité, brillance, …) et de liants (qui assurent la cohésion de la couche pigmentaire et son adhésion au support).
La quantité de chaque constituant se calcule en parts, en prenant pour référence une masse de 100 parts de pigments secs. Les taux de dispersants, liants et additifs se calculent par rapport à ces 100 parts et sont toujours exprimés en parts de produit sec.

1.1 Pigments
Les pigments se dispersent dans l’eau (du robinet) et leur quantité doit être optimisée.

Travail à réaliser :
- Choisir le ou les pigments de la sauce et renseigner la feuille de formulation (Annexe 1).
- Mesurer la viscosité Brookfield du slurry en fonction de la fraction massique, à une vitesse de rotation de 50 tr.min-1 et à température ambiante.
- Tracer l’évolution de la viscosité en fonction de la fraction massique. Quelle est la fraction massique maximale ?
En déduire la fraction volumique maximale et retrouver les paramètres de la loi de Krieger-Dougherty.

Pour la suite du TP, vous travaillerez avec des slurries à la fraction massique maximale précédemment déterminée.

1.2 Dispersants
Certains pigments vont être plus facilement dispersables si un dispersant est ajouté dans le slurry. Les dispersants sont soit de type polymère organique de faible poids moléculaire, soit de type inorganique tel que celui utilisé dans ce TP. Ils sont ajoutés en très petite quantité dans le slurry.
Afin d’ajuster cette quantité, il est nécessaire de mesurer la viscosité du mélange en fonction du taux de dispersant.

Travail à réaliser :
- Tracer l’évolution de la viscosité en fonction de nombre de part de dispersant entre 0.05 et 0.5 parts. Pour quelle part, la courbe passe-t’elle par un minimum de viscosité ?
En déduire la quantité optimale de dispersant.

Pour la suite du TP, vous travaillerez avec des slurries à la fraction massique maximale et avec la quantité de dispersant optimale précédemment déterminées.

1.3 Liants
Les liants sont ajoutés en solution au slurry. Ils se présentent par conséquent sous forme liquide. Les concentrations des solutions diffèrent selon la nature du liant. De plus la quantité de liant doit être optimisée afin que la couche reste suffisamment poreuse, que la couche ne poudre pas une fois sèche et que la viscosité de la sauce soit adaptée au procédé d’enduction.

Travail à réaliser :
- Tracer l’évolution de la viscosité Brookfield de la sauce en fonction de nombre de part de liants (entre 2 et 10 parts), à une vitesse de rotation de 50 tr.min-1 et à température ambiante. Comment évolue cette courbe ?
Pour quelle quantité de liant, la viscosité est de l’ordre de 2 Pa.s ?

2. Caractérisation de la sauce
Une fois la formulation de la sauce établie, plusieurs propriétés sont mesurées avant de procéder à l’enduction des supports.

Travail à réaliser :
- Quelle est votre formulation finale ?
- Mesurer la concentration massique réelle de la sauce et la comparer à la concentration massique théorique. Qu’en déduisez-vous ?
- Mesurer le pH et la température de la sauce.
- Mesurer la rétention d’eau
Principe : déposer du permanganate sur du papier Whatman n°1 que l’on met en contact avec la sauce. Le temps de coloration du permanganate en rose-violet correspond au temps de rétention de la sauce.
- Tracer l'évolution de la viscosité Brookfield de la sauce en fonction de la vitesse de rotation. Quelles sont les propriétés rhéologiques de cette sauce ?
- Chauffer la sauce et mesurer la viscosité. Que concluez-vous ?

Séance 2 - Couchage et impression

Le but de cette séance est de quantifier les effets du couchage sur un support de référence. Tous vos résultats seront analysés par rapport à cette référence et pour les deux techniques d’enduction utilisée (voir Annexe 2).
Lors de cette séance, les mesures seront effectuées sur 3 échantillons minimum.

1. Couchage
Deux appareils d’enduction sont à votre disposition pour réaliser le couchage du support de votre choix avec la sauce précédemment formulée. Il s’agit de l’Endupap (couchage baguette) et de la Size-Press (couchage sur deux faces).
Une partie des supports couchés et votre support de référence seront calandrés à l’aide de la calandre de laboratoire.

2. Caractérisation des supports

  • Grammage déposé.
  • Epaisseur de la couche.
  • Blancheur.
  • Brillant.

3. Impression
Déposer de l’encre sur les supports couchés, couchés - calandrés et votre support de référence.

  • Analyser visuellement la qualité d'impression.
  • A l’aide du ColorTouch, mesurer les coordonnées colorimétriques des imprimés.
  • Conclure.


Prérequis

Procédés d'enduction, Rhéologie

Contrôles des connaissances

Compte-rendu de TP.
Matière non rattrapable



note = note du TP

Calendrier

Le cours est programmé dans ces filières :

  • Cursus ingénieur - Ingenieur Pagora - Statut Etudiant - Semestre 4
cf. l'emploi du temps 2015/2016

Informations complémentaires

Cursus ingénieur->Ingenieur Pagora - Statut Etudiant->Semestre 3


Sécurité-Environnement
Blouse et port de chaussures de sécurité obligatoires Respect des consignes de sécurité énoncées au démarrage de l'activité. Les élèves n'ayant pas suivi la formation sécurité lors de l'intégration à Pagora ne sont pas autorisés à manipuler en TP

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mise à jour le 15 juillet 2015

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes