EP2938785A1 - Procede de preparation d'une feuille de securite et/ou de valeur par penetration d'un adhesif thermoactivable au sein d'un substrat fibreux - Google Patents

Procede de preparation d'une feuille de securite et/ou de valeur par penetration d'un adhesif thermoactivable au sein d'un substrat fibreux

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EP2938785A1
EP2938785A1 EP13828841.0A EP13828841A EP2938785A1 EP 2938785 A1 EP2938785 A1 EP 2938785A1 EP 13828841 A EP13828841 A EP 13828841A EP 2938785 A1 EP2938785 A1 EP 2938785A1
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EP
European Patent Office
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fibrous substrate
adhesive
fibrous
security
substrate
Prior art date
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EP13828841.0A
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English (en)
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EP2938785B1 (fr
EP2938785B2 (fr
Inventor
Vincent GODARD
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Oberthur Fiduciaire SAS
Original Assignee
ArjoWiggins Security SAS
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • D21H21/18—Reinforcing agents
    • 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
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • 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
    • 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
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • 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
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating
    • D21H25/06—Physical treatment, e.g. heating, irradiating of impregnated or coated paper

Definitions

  • the invention relates to fibrous substrates for applications in the field of secure documents, more particularly cotton-based papers for bank notes and their preparation methods.
  • the two main methods of reinforcing security paper are to add synthetic reinforcing fibers to the cellulosic system or to impregnate or even flocculate non-reactive polymers in the fibrous batt as described in US Pat. EP 2 148 954.
  • Publication WO 02/20902 still discloses a coated security sheet which has good durability and print rendering properties and which makes it possible to observe the security elements that the sheet comprises.
  • the addition of synthetic fibers of high rate reinforcement in the cellulosic system can, in this case, deteriorate the fineness and contrast of the watermark.
  • the impregnation or flocculation of nonreactive polymers in the fibrous mat can, for its part, strengthen only in a limited or partial way the mechanical properties.
  • too much flocculated polymer in the fibrous mat may impair the quality of the watermark.
  • the invention aims specifically to meet the aforementioned needs.
  • the invention relates to a method for preparing a security and / or value sheet comprising the steps of:
  • the penetration of a dispersion or a solution of heat-activatable adhesive into the fibrous substrate advantageously makes it possible, after activation of said adhesive, to increase the mechanical strength of the fibrous substrate, in particular its resistance to double fold, its resistance to tearing , its resistance to wrinkling or its resistance to dry or wet elongation.
  • the invention also makes it possible to have fibrous substrates with improved resistance to wear and dirt.
  • the present invention makes it possible to reinforce the fibrous substrate of safety and / or value by penetration within it of the thermo-activatable adhesive.
  • Such an adhesive may, in particular, replace the conventional bonding which involves, for example, polyvinyl alcohol (PVA).
  • PVA bonding may not be entirely satisfactory because the amounts of PVA that can be deposited may be limited because above a certain level of solids PVA is too viscous.
  • the invention therefore advantageously allows the application of larger amounts of adhesive than in known PVA bonding processes.
  • the proportion of synthetic fibers within the fibrous substrate may need to be increased, which may not be feasible and / or may result in degradation of the watermark rendering.
  • the present invention achieves good strength properties by using a lower rate of synthetic fibers, and thus limits the degradation of the watermark rendering.
  • the fibrous substrate is free of adhesion agent other than the heat-activatable adhesive.
  • the fibrous substrate is, for example, devoid of a polyolefin, for example polyethylene or polypropylene, other than the thermo-activatable adhesive.
  • thermo-activatable adhesives The impregnation of heat-activatable adhesives is known in the field of decorative papers, a field in which these adhesives are used for their adhesive functions during particleboard / decorative paper lamination. Unlike the field of decorative papers, the thermo-activatable adhesive is used, in the context of the present invention, to strengthen the fibrous base and not to bond the fibrous substrate to another element.
  • the heat-activatable adhesive may, in addition to the penetration of the heat-activatable adhesive and in the quantities used, have formed a layer comprising the heat-activatable adhesive on the surface of the fibrous substrate. However, it is necessary in this case that at least part of the heat-activatable adhesive has penetrated mass into the fibrous substrate.
  • the fibrous substrate has, before step a), undergone any treatment capable of reducing the porosity of the zone of the fibrous substrate intended to be brought into contact with the fluid composition.
  • Such treatments may be impregnating, coating, surfacing or spraying treatments, which may "plug" the pores of the fibrous substrate.
  • the fibrous substrate is preferably in the form of a sheet of paper.
  • the fibrous substrate is preferably made of paper.
  • the fibrous substrate may be a nonwoven material.
  • the "fibrous substrate” within the meaning of the present invention covers the fibrous substrate of the sheet obtained after draining, pressing and drying a fibrous suspension but also, more generally, any fibrous mat formed during the manufacture of the sheet having sufficient cohesion to undergo step a). This fibrous mat may in some cases not be fully drained and / or dried.
  • step a) is performed after the formation of the fibrous substrate.
  • Step a) is preferably carried out on a fibrous substrate of the sheet obtained after draining, pressing and drying a fibrous suspension.
  • heat-activatable adhesive is understood to mean any adhesive whose adherent properties increase very strongly as a result of a supply of thermal energy, this supply of energy causing a modification of the physical structure of the adhesive, and / or preferably of chemical reactions in-house , or even its interfaces.
  • Step a) does not involve the application of a hot melt adhesive (or
  • “Hot melt”) without a fluid medium for example in the molten state, the adhesive being, in this case in the pure state (i.e. not dispersed or solubilized in a fluid medium).
  • a heat-activatable adhesive can undergo a chemical reaction, for example a crosslinking, following a heat input in order to increase its adherent properties.
  • a heat-activatable adhesive may be further activated by simple melting due to heat input, said melting improving contact and, therefore, after cooling, adhesion of the adhesive to the fibers of the fibrous substrate.
  • the security element is preferably a watermark.
  • the watermark can be clear, that is to say formed by a local decrease in thickness of the fibrous or dark substrate, that is to say formed by a local increase in thickness of the fibrous substrate.
  • the watermark is multi-tone.
  • the fluid composition is, during step a), deposited on a surface of the fibrous substrate by impregnation, coating, surfacing and / or spraying.
  • the fluid composition is, during step a), deposited on a surface of the fibrous substrate by impregnation.
  • the fluid composition may be deposited on only one side of the fibrous substrate or, preferably, on two opposite sides.
  • the fluid composition is preferably deposited over the entire surface of the fibrous substrate.
  • the fluid composition is deposited in a pattern on the surface of the fibrous substrate.
  • the fluid composition is preferably deposited over the entire surface of at least one face of the fibrous substrate.
  • Step a) is preferably carried out by means of a device chosen from the following devices: impregnator, sizing press (also called “size press”), coater with air knife or doctor blade, curtain coater, coater Champion, gravure coater, film transfer coater (also called “film press”), for example "Twin-HSM” coater from BTG, or spray device, for example nozzle or gun. It is preferably implemented by a device selected from an impregnator, a size press (also called “size press”) or a film transfer coater.
  • Step a) is preferably carried out on a paper machine before any other impregnation, coating, surfacing and / or spraying operation.
  • Performing this step before any other impregnation, coating, surfacing and / or spraying operation advantageously facilitates the impregnation of the fibrous substrate with the fluid composition and thus allows a relatively deep impregnation.
  • the fluid composition penetrates the fibrous substrate obtained after implementation of step a) on at least 25%, preferably at least 50%, preferably at least 75%, preferably substantially all, of its thickness.
  • a large depth of penetration of the fluid composition, and therefore of the adhesive, into the fibrous substrate advantageously makes it possible to improve the mechanical strength of the latter and, in particular, its resistance to folding and creasing.
  • the fibrous substrate undergoing step a) comprises synthetic reinforcing fibers, preferably at least 5%, and more preferably at least 15%, by dry weight of synthetic reinforcing fibers relative to the total weight of the substrate. fibrous.
  • a fibrous substrate comprising synthetic fibers advantageously makes it possible, after activation of the adhesive, to very greatly increase the mechanical strength of the fibrous substrate.
  • the synthetic fibers increase the porosity of the fibrous substrate thus allowing a better impregnation / penetration of the adhesive, and, on the other hand, the adhesive has a better adhesion with the synthetic fibers.
  • the method comprises a step c) of activation of the heat-activatable adhesive present within the fibrous substrate obtained after implementation of step a), the activation being carried out by heat treatment and being, preferably, carried out by heating the fibrous substrate obtained after carrying out step a), particularly preferably by positioning a heated surface in the vicinity of and / or in contact with the fibrous substrate and / or by blowing the substrate. heated air on the fibrous substrate.
  • Activation of the heat-activatable adhesive can be achieved by:
  • the adhesive may be increased during the step c) activating a T activation temperature is greater than or equal to the activation of T min minimum temperature which can itself be higher than the temperature of implementation T m of the fluid composition comprising the heat-activatable adhesive in step a).
  • the adhesive power of the heat-activatable adhesive present within the fibrous substrate then increases considerably, for example due to chemical modification, in particular by chemical reaction or crosslinking, or physical, in particular by crystallization or growth. of the contact surface.
  • T a min previously mentioned is the minimum activation temperature T a for which the increase in adhesiveness following activation, as described in the previous paragraph, is verified.
  • activation is effected by heating the fibrous substrate by contacting a heated surface with the fibrous substrate.
  • the heating of the fibrous substrate upon activation may be localized at one or more distinct areas of the substrate.
  • the heating substantially only at a central region of one or both opposite faces of the substrate.
  • the heating of the fibrous substrate is spatially uniform, that is to say that each zone of the surface of the fibrous substrate receives substantially the same thermal energy.
  • the thermal energy imparted to the surface of the fibrous substrate has a nonzero spatial variation or gradient along the surface of the fibrous substrate.
  • the adhesive is heat-reactive and undergoes a chemical reaction, including crosslinking, in step c).
  • the crosslinking occurring in step c) is preferably limited so as not to obtain a thermosetting adhesive.
  • the density of chemical bonds produced by the crosslinking reaction can be relatively low so that the heat-activated adhesive retains high flexibility and flexibility, and thus the substrate thus obtained also retains high flexibility and flexibility, particularly high folding resistance.
  • the degree of crosslinking is preferably chosen so that the heat-activated adhesive has an elastomeric character.
  • the substrate does not comprise any crosslinking agent.
  • heat-activated adhesive is meant the product resulting from the activation of a heat-activatable adhesive.
  • This product corresponds, for example, to the product obtained after crosslinking of the heat-activatable adhesive present within the fibrous substrate.
  • this product corresponds to the product obtained after melting and cooling of the heat-activatable adhesive present within the fibrous substrate.
  • the adhesive present within the fibrous substrate is, during step c), raised to a temperature greater than 40 ° C., preferably between 80 ° C. and 180 ° C., and / or pressure greater than or equal to 3 bars, preferably greater than or equal to 10 bars, is applied to the fibrous substrate during step c).
  • Step c) can last between 1 second and 15 minutes.
  • the adhesiveness of the adhesive can become maximal by raising its temperature between 80 ° C and 180 ° C for some or some tens of seconds, and preferably by maintaining the fibrous substrate under pressure.
  • the temperature and the residence time can have a greater influence on the adhesion than the pressure.
  • the activation step c) is preferably carried out online.
  • An online activation advantageously simplifies and makes more efficient the methods according to the invention.
  • the fibrous substrate which has undergone or, preferably, undergoes step c) is preferably coated on all or part of its surface with a "non-adherent", that is to say non-adhesive, coating. for isolating the heat-activated adhesive from outside the fibrous substrate.
  • the release coating may be applied before, during and / or after step c).
  • the release coating is preferably applied before the beginning of step c).
  • the non-stick coating is for example a film, in particular extruded or laminated, or a fluid composition.
  • Said fluid composition may be in the form of a dispersion, in particular an emulsion or suspension, or a solution in a fluid medium of the fluid composition.
  • This dispersion, in particular emulsion or suspension, or solution may be in the aqueous phase.
  • the release coating is preferably applied by impregnating, coating, surfacing and / or spraying a fluid composition, or by extrusion or lamination of a film. It is more preferably applied by coating or surfacing a fluid composition.
  • the release coating is coated with an additional coating, in particular having printability and / or protection properties, for example against soiling.
  • the release coating is a coating forming a protective layer in particular to improve the soil resistance of the substrate, and / or a coating for improving the printability of the substrate.
  • the non-stick coating advantageously prevents the fibrous substrate from sticking to various elements after activation. Thus, it can be avoided, that after activation, the fibrous substrate does not stick to elements of the paper machine or itself during winding or cutting for example.
  • all or part of the fluid medium present in the fibrous substrate obtained after implementation of step a) is evaporated before implementation of step c).
  • the fluid medium is, in particular, liquid.
  • the fluid medium may be a solvent when the heat-activatable adhesive is solubilized within the fluid composition.
  • the fluid medium can be evaporated during step c), the heating of the fibrous substrate made in step c) being both able to activate the adhesive and evaporate the fluid medium.
  • the temperature for evaporation of the fluid medium from the fluid composition may be lower than the activation temperature of the heat-activatable adhesive.
  • Such a treatment advantageously allows the adhesive to temporarily retain a zero or low adhesiveness, which is advantageous in order to prevent the fibrous substrate from sticking to various elements if the substrate is not coated with an anti-adhesive coating. member.
  • the evaporation of the fluid medium is preferably carried out by positioning a heated surface, for example of one or more heated cylinders, in the vicinity and / or in contact with the fibrous substrate, and / or by blowing hot air on the fibrous substrate.
  • a heated surface for example of one or more heated cylinders
  • Such heating modes advantageously make it possible to obtain moderate heating and to avoid activating the adhesive, unlike infrared drying which may be too powerful.
  • the invention relates to a security and / or value sheet, in particular prepared by a method as defined above, comprising:
  • a fibrous substrate preferably made of paper, comprising a security element, and b) a set of islands of a heat-activatable adhesive present within the fibrous substrate.
  • a sheet has the particular advantage, because of the non-activation of the adhesive, not to stick and not to disturb the manufacturing process (especially the impregnated fibrous substrate does not stick to the constituents of the machines used, especially to the webs, felts and rolls of the paper machine and the dispersion / solution does not clog the circuits).
  • the invention relates to a security and / or value sheet, in particular prepared by a method as defined above, comprising:
  • a fibrous substrate comprising a security element, and b) a set of reinforcing adhesive islands of a thermoactivated adhesive present within the fibrous substrate, the islands being optionally reinforcing adhesive crosslinking islands.
  • a sheet advantageously has a mechanical strength, including increased double-fold resistance.
  • the fibrous substrate may be coated on all or part of its surface with a non-stick coating.
  • the adhesive may be thermoreactive or may be the product resulting from the activation of a thermoreactive adhesive.
  • the fibrous substrate comprises synthetic reinforcing fibers, preferably at least 5%, and more preferably at least 15%, by dry weight of synthetic reinforcing fibers relative to the total weight of the fibrous substrate.
  • a sheet comprising synthetic fibers advantageously has a very greatly increased mechanical strength.
  • the density of islands can decrease on a first portion of the thickness and then possibly increase on a second portion of the thickness up to at the second face, the first and second portions succeeding one another when moving in the same direction along the thickness of the fibrous substrate.
  • the density of the islets is constant over the entire thickness of the fibrous substrate.
  • the invention relates, in another of its aspects, a security document and / or value incorporating a security sheet and / or value as defined above.
  • the document is for example a means of payment, such as a bank note, a card, a check or a restaurant ticket, an identity document, such as an identity card, a visa, a passport or a passport. driver's license, a lottery ticket, a ticket or an entrance ticket to cultural or sporting events, a loyalty card, a service card, a subscription card, a playing card or collectible card , a voucher or a voucher or a bank note.
  • the sheet according to the invention can be laminated with at least one plastic layer.
  • the invention relates to the use, within a fibrous substrate comprising a security element, of a dispersion or a solution of a thermo-activatable adhesive for the improvement of the mechanical properties, in particular the double-fold resistance of said fibrous substrate.
  • the invention relates to the use, within a fibrous substrate comprising a security element, of a fluid composition comprising a thermo-activatable adhesive dispersed or solubilized within a fluid medium of the composition fluid for improving the mechanical properties, especially the double-fold resistance, of said fibrous substrate.
  • the invention relates to the use, within a fibrous substrate comprising a security element, of a combination of a dispersion or a solution of a thermo-activatable adhesive and of synthetic fibers. reinforcement for improving the mechanical properties, especially the double-fold resistance, of said fibrous substrate.
  • the invention relates to the use, within a fibrous substrate comprising a security element, of a fluid composition comprising a thermo-activatable adhesive dispersed or solubilized within a fluid medium of the fluid composition and reinforcing synthetic fibers for improving the mechanical properties, especially the double-fold resistance, of said fibrous substrate.
  • Fibrous substrate comprising a security element, of a fluid composition comprising a thermo-activatable adhesive dispersed or solubilized within a fluid medium of the fluid composition and reinforcing synthetic fibers for improving the mechanical properties, especially the double-fold resistance, of said fibrous substrate.
  • the fibrous substrate may comprise fibers conventionally used in the papermaking field, in particular cellulose fibers.
  • the fibrous substrate may comprise a mixture of long and short cellulosic fibers. It is preferable to use fibers having good adhesion with respect to the heat-activated adhesive.
  • the fibrous substrate may comprise adjuvants conventionally used in the papermaking field, especially retention agents, bonding agents and / or wet strength agents.
  • the fibrous substrate is for example based on cellulosic fibers (in particular cotton fibers) and / or natural organic fibers other than cellulosic and / or artificial fibers and / or synthetic fibers, for example such as polyester fibers. or polyamide, and / or optionally mineral fibers, for example such as glass fibers.
  • the fibrous substrate may comprise one or more fibrous layers (also called jets) assembled after formation, especially in the wet phase.
  • the fibrous substrate may comprise one or more safety structures obtained during manufacture, and the substrate may in particular comprise a fibrous layer carrying a watermark.
  • the fibrous layer (s) of the substrate may be made on a flat-bed or round-shaped paper machine, and the watermark (s) may be made partly wet according to the conventional methods known to those skilled in the art.
  • the fibrous substrate obtained after activation may have a basis weight (according to ISO 536) of between 60 g / m 2 and 140 g / m 2 , preferably between 85 g / m 2 and 115 g / m 2
  • the fibrous substrate obtained after activation may have a thickness of between 60 ⁇ and 250 ⁇ , preferably between 100 ⁇ and 140 ⁇ .
  • at least one fibrous layer of the substrate comprises a recess, for example an opening in the form of a reserve without fibers, made for example on a paper machine or out of a paper machine. for example by reducing dewatering, by punching, by laser cutting or by water jet.
  • the recess or recesses present on at least one fibrous layer of the substrate may each have an area of between 0.1 and 10 cm 2 .
  • the recess or recesses may have any geometric shape, in particular rectangular or circular.
  • the presence of the adhesive advantageously prevents the fibers from becoming detached, even if the fibrous substrate has a recess.
  • At least one security thread is introduced at least partially into the fibrous substrate.
  • a security thread is particularly introduced in mass or window. The invention thus also makes it possible to improve the grip of said security thread in the fibrous substrate and thus contributes to improving the securing of the fibrous substrate.
  • the adhesive comprises a thermoplastic polymer, the glass transition temperature (T g ) of the thermoplastic polymer being preferably less than or equal to + 10 ° C. Tg is measured according to ISO 11357.
  • thermoplastic polymers are advantageous because they can soften, possibly melt, then re-solidify repeatedly and without significantly losing their properties.
  • thermoplastic polymers having a glass transition temperature of less than or equal to + 10 ° C. is advantageous because it makes it possible to impart sufficient flexibility and flexibility to the fibrous substrate obtained after activation.
  • the fluid composition may be in the form of a dispersion, in particular an emulsion or suspension, or a solution of the thermoplastic polymer within a fluid medium of the fluid composition.
  • This dispersion, in particular emulsion or suspension, or solution may be in the aqueous phase.
  • thermoplastic polymer can be (a) hard (solid) or (b) soft (softened, liquid) at room temperature, that is to say at 20 ° C. It is a case of (a) a powder, for example a powder of a hot melt polymer (or "hot melt”). It is preferably a thermoplastic polymer according to the case (b).
  • the thermoplastic polymer is chosen from the families of acrylic polymers, polyurethanes, polyolefins, in particular polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate (EVA, "ethylene vinyl acetate"), ethylene acrylic acid (EAA, “ethylene acrylic acid”), ethylene methacrylate (EMA, “ethylene methacrylate”), methylethylene methacrylate (EMMA, "ethylene methyl methacrylate”), polyvinylidene chloride (PVDC "Polyvinylidene chloride”), thermoplastic resins of elastomer type, especially styrene-butadiene rubber latex (SBR, "styrene butadiene rubber”), or mixtures thereof or copolymers thereof.
  • SBR styrene-butadiene rubber latex
  • thermoplastic resins are of elastomer type
  • the crosslinking may already have occurred during the manufacture of the resin.
  • the aforementioned polymer families are, in one exemplary embodiment, used in the context of the processes according to the invention in a fluid composition which is in the form of a dispersion, in particular an emulsion or suspension, or a solution of said polymer thermoplastic within a fluid medium.
  • the fluid medium of the fluid composition is water, the fluid composition preferably being an aqueous dispersion, in particular of a polyurethane, an acrylic polymer, a polyethylene, a polypropylene or a copolymer of ethylene and propylene. It is more preferably an aqueous dispersion, especially a polyurethane.
  • thermoplastic polymer may, in addition, be thermosetting ("thermoset (ting) resins").
  • thermosetting character is preferably limited as previously described so as not to unduly affect the thermoplastic properties of the polymer.
  • the adhesive can crosslink under the effect of heat to form coval bonds irreversible by carrying out at least one chemical reaction.
  • the crosslinking is made possible, either directly if the resin is self-crosslinking, or by adding a resin or a crosslinking agent.
  • the fluid composition may comprise other compounds, especially chosen from hot-melt agents, tackifiers, plasticizers, mineral fillers, taggants, antimicrobial agents, tracers or surfactants.
  • the adhesive may comprise at least one chemically or biochemical chemical tampering and / or authentication and / or identification reagent reacting in a colored manner with at least one falsification and / or authentication and / or 'identification.
  • thermo-activatable adhesive used may be of plant or animal origin.
  • the fibrous substrate preferably makes it possible to provide identification and / or authentication information by measuring the content of bio-sourced material by quantifying the isotope 14 of the carbon ( 14 C).
  • security elements that may be present in the fibrous substrate, some are detectable to the eye, daylight or artificial light, without the use of a particular device.
  • These security elements comprise for example colored fibers or boards, fully or partially printed or metallized wires. These security elements are called first level.
  • Additional security elements are detectable only with a relatively simple apparatus, such as a lamp emitting in the ultraviolet (UV) or infrared (IR).
  • These security elements comprise, for example, fibers, boards, strips, wires or particles. These security elements may be visible to the naked eye or not, being for example luminescent under a lighting of a Wood lamp emitting in a wavelength of 365 nm. These security elements are said to be second level.
  • Other types of security elements require for their detection a more sophisticated detection device. These security elements are for example capable of generating a specific signal when they are subjected, simultaneously or not, to one or more external excitation sources. The automatic detection of the signal makes it possible to authenticate, if necessary, the document.
  • These security elements comprise, for example, tracers in the form of active materials, particles or fibers capable of generating a specific signal when these tracers are subjected to optronic, electrical, magnetic or electromagnetic excitation. These security elements are said to be third level.
  • Reagents may also be incorporated into the fibrous substrate, for example chemical or biochemical reagents for tampering and / or authentication and / or identification which may react with, respectively, at least one counterfeiting agent and / or or authentication and / or identification.
  • the additional security element (s) present within the fibrous substrate may have first, second or third level security features.
  • the fluid composition may have a second or third level security element function.
  • it comprises for example a second or third level security element.
  • the fibrous substrate may comprise reinforcing fibers made from a synthetic or artificial polymer, preferably from a synthetic hydrocarbon polymer.
  • the reinforcing fibers may be chosen from polyester or polyamide fibers, and mixtures thereof.
  • the reinforcing fibers are polyamide or polyethylene terephthalate (PET) fibers, and are present in an amount in dry weight greater than 3%, preferably between 3 and 35% relative to the total fibers of the substrate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the reinforcing fibers also have an authentication function.
  • the reinforcing fibers may have luminescent properties, for example fluorescent.
  • the length of the reinforcing fibers is preferably between 4 and 6 mm, being preferably about 4 mm.
  • the linear density of the fibers is preferably less than 3 dtex, preferably about 1.7 dtex.
  • the tenacity of the fibers is preferably greater than 4 cN / dtex.
  • the rate of introduction into the fibrous substrate is for example between 3
  • % and 35% by dry weight relative to the total fibers of the substrate It is for example about 10%.
  • FIG. 1 represents a fibrous substrate on which a fluid composition has been applied in the context of an exemplary method according to the invention
  • FIG. 2 represents the result obtained after implementation of a step a) according to the invention on the substrate of FIG. 1,
  • FIG. 3 represents the result obtained after evaporation of the fluid medium initially present within the substrate of FIG. 2
  • FIG. 4 represents the result obtained after applying an anti-adhesive coating to the substrate of FIG. 3,
  • FIG. 5 represents the result obtained after submitting the substrate of FIG. 4 to a step c) according to the invention
  • FIG. 6 represents a banknote according to the invention.
  • FIGS. 1 to 5 One example of a method of manufacturing a security paper according to the invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 1 shows a fibrous substrate 1 which has just been formed and comprises a watermark 5, on which substrate has been deposited by impregnation by means of a gluing press a fluid composition 13 comprising a dispersion 14 of a heat-activatable adhesive 11 in a fluid medium 10.
  • the fibrous substrate 1 may be formed by any known means.
  • the fibrous substrate 1 comprising the watermark 5 may be formed by a round machine.
  • the fibrous substrate 1 may first be formed by a flat-bed machine (Fourdrinier) and then be provided with the watermark 5, for example by contact with a filigree roller, for example during the dewatering of said substrate fibrous 1.
  • the fibrous substrate 1 comprises synthetic reinforcing fibers. As illustrated, it is possible to deposit the fluid composition 13 over the entire surface of the fibrous substrate 1.
  • the fluid composition 13 is deposited on the two opposite faces 7 and 8 of the fibrous substrate, or even on only one side of the fibrous substrate.
  • the fluid composition 13 may also be deposited on only part of at least one face of the substrate.
  • the heat-activatable adhesive 11 may be a thermoplastic polymer, preferably belonging to the families described above.
  • the adhesive may be thermoreactive and crosslinked upon activation.
  • the fluid medium 10 may be water and the fluid composition 13 for example be an aqueous dispersion of a polyurethane.
  • the deposition of the fluid composition 13 can be carried out on the fibrous substrate 1 by impregnation, coating, surfacing and / or spraying.
  • the fluid composition may be deposited after the fibrous substrate has been drained and, if the fibrous substrate is intended to include a watermark, after formation of the latter.
  • the fluid composition may be deposited before or after the formation of the watermark, and preferably after the step of dewatering the fibrous substrate.
  • the amount of heat-activatable adhesive 11 deposited on the face 7 of the fibrous substrate 1 can be between 1 gram of thermo-activatable adhesive 1 1 per m 2 and 30 grams of heat-activatable adhesive 11 per m 2 preferably between 2 grams of heat-activatable adhesive 11 per m 2 and 10 grams of heat-activatable adhesive 11 per m 2 .
  • the structure shown in FIG. 2 is obtained.
  • the fluid composition 13 penetrates the fibrous substrate 1 obtained after implementation of the step a) over substantially its entire thickness e. It is not beyond the scope of the present invention if the penetration is only on a part of the thickness e of the fibrous substrate 1.
  • the substrate 1 shown in FIG. 2 then undergoes evaporation of the fluid medium in order to produce the structure 100 according to FIG. 3.
  • This structure 100 constitutes a security paper in which a set of islands 15 of a thermo-activatable adhesive 11 is present in the fibrous substrate 1.
  • the adhesiveness produced by the heat-activatable adhesive 11 is relatively low due to the non-activation of the latter, the evaporation conditions being chosen so as not to activate the thermo-activatable adhesive 11.
  • FIG. 4 shows the fibrous substrate 1 after application of the non-stick coating 40.
  • the non-stick coating 40 may be applied at least on the face 7 on which the watermark 5 is present.
  • Applying the adhesive on the face on which the watermark is present advantageously makes it possible to reinforce the clear watermarks such as watermarks obtained by galvano (or electrotype) or the screened watermarks (for example as described in patent EP 1 122 360).
  • the non-stick coating 40 may be applied to all or part of the face 7 on which the watermark 5 is present.
  • the release coating is applied to two faces of the fibrous substrate, for example on a face on which a watermark is present and on the opposite face.
  • All or part of the non-stick coating 40 is intended to be in contact with an element forming part of a paper machine, on which the fibrous substrate is intended to be placed.
  • FIG. 5 shows the product obtained after activation in which an assembly 16 of reinforcing adhesive islands 17 of a thermoactivated adhesive is present within the fibrous substrate 1.
  • the activation may be effected by exposing the fibrous substrate 1 to a temperature of between 80 ° C. and 180 ° C., for example by placing the fibrous substrate in an oven or in a press.
  • the activation may allow the fibrous substrate to undergo a chemical reaction, for example crosslinking.
  • the activation comprises the melting of the heat-activatable adhesive and then its solidification, for example following a cooling, in order to form the adhesive reinforcing islands 17.
  • the activation is advantageously carried out in line, preferably on drying cylinders or on heated calenders.
  • FIG. 6 represents a banknote 200 incorporating a fibrous substrate
  • This note 200 has an apparent mention 201 and has improved strength properties, including double-fold resistance.
  • U 42 from Bayer is an example of a resin which can be used in the preparation of heat-activated adhesives effective for reinforcing paper for bank note, and, more generally, any fibrous substrate for security documents.
  • Composite paper with a high fiber content (30% polyamide fiber, length 6.0 mm, 87.0 g / m 2 ) was used to increase the penetration of the product into the paper material.
  • the activation is carried out in press at 25 bar at 160 ° C. for 1 minute or in an oven at 130 ° C. for 10 minutes after application of an acrylic protective coating.
  • Composite paper comprising 30% Dispercoll U 42 such as Dispercoll U 42 diluted with (“PVA sizing") comprising commercially available polyamide fibers 200% water 6.25% solids
  • Bendtsen porosity and Bekk smoothness are measured before and after wrinkling (Table 2).
  • the paper undergoes a calendering step under 15 bar on both sides.
  • the heat-activatable adhesive reduces the porosity of crumpled paper.
  • the air flow through the crumpled paper decreases by at least 80%.
  • the leakage time of the Bekk smoothness test increases from + 50% to + 200%.
  • pure cotton paper forms were respectively impregnated with a heat-activatable adhesive and the usual PVA bonding.
  • the adhesive tested is again the dispersible PU aqueous dispersion U 42 sold by the company Bayer. It is diluted by adding 200% water.
  • the adhesive is Paper 7 Paper 8
  • PVA composition deposit (“PVA sizing")
  • Table 3 activated in an oven at 130 ° C for 10 minutes, after the application of a protective coating.
  • the heat-activatable adhesive improves the mechanical properties of pure cotton paper.
  • the folding resistance and the tear strength increase by + 57% and + 10% respectively.
  • billboard composite paper was impregnated with, instead of the usual PVA bonding, an aqueous PU dispersion of Dispercoll U 42.
  • Activation is carried out by hot calendering at a temperature of 180 ° C and 16 bar.
  • Bendsten porosity is measured before and after creasing. Before carrying out these measurements, the paper undergoes a calendering step under a pressure of 15 bars on both sides.
  • the heat-activatable adhesive reduces the porosity of crumpled paper.
  • the air flow through the crumpled paper decreases by at least 80%.
  • the acrylic emulsions of LUBRIZOL are suitable starting resins for formulating heat-activatable adhesives for the impregnation of bank note papers within the scope of the present invention.
  • the Hycar 26-0202 aqueous phase resin contains a thermoactivatable carboxylated styrene-acrylic copolymer. Its T g is equal to -12 ° C.
  • Carbobond 26373 is a self-curing dry extract acrylic resin that supports carboxylic chemical functions. Its T g is + 5 ° C.
  • heat-activatable adhesive that can be used in the context of the present invention is the polyolefin dispersions sold by the company DOW, which also have reinforcing properties of the bank note papers following a heat activation.
  • the Hypod 4501 carboxylated propylene dispersion has vitrification T g and melting temperatures T f of -26 ° C and 85 ° C, respectively.
  • the low carboxylated propylene dispersion Hypod XU 36534.00 has vitrification temperatures T g and melting temperature T f of -32 ° C and 85 ° C, respectively.
  • the invention can be applied to multijet or monojet paper. In the case of the application to a multijet paper, one or a plurality of jets may be constituted by a paper according to the invention.
  • bearing (s) must be understood as "containing at least one”.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation d'une feuille de sécurité et/ou de valeur comportant les étapes consistant à : a) faire pénétrer, au sein d'un substrat fibreux (1), une composition fluide (13) comportant un adhésif thermoactivable (11) dispersé, notamment émulsionné ou en suspension, ou solubilisé au sein d'un milieu fluide (10) de la composition (13), le substrat fibreux (1) comportant un élément de sécurité (5) ou étant destiné à en recevoir un, et b) lorsque le substrat fibreux est destiné à recevoir un élément de sécurité, munir le substrat fibreux dudit élément de sécurité.

Description

Procédé de préparation d'une feuille de sécurité et/ou de valeur par pénétration d'un adhésif thermoactivable au sein d'un substrat fibreux
L'invention concerne les substrats fibreux pour les applications dans le domaine des documents sécurisés, plus particulièrement les papiers à base de coton pour les billets de banque et leurs procédés de préparation.
Arrière-plan
Les deux principales méthodes de renfort d'un papier de sécurité consistent à ajouter des fibres synthétiques de renfort dans le système cellulosique ou bien à procéder à l'imprégnation, voire à la floculation, de polymères non-réactifs dans le matelas fibreux comme décrit dans la demande EP 2 148 954.
On connaît aussi le document US 2006/0198987 qui décrit des procédés de préparation de papiers par lamination d'une couche de polymère thermoplastique entre deux couches papetières, la lamination produisant un substrat multicouche dans lequel le polymère pénètre les couches fibreuses sur une certaine épaisseur. Les produits obtenus par mise en œuvre des techniques décrites dans ce document présentent toutefois une pénétration du polymère au sein des couches papetières relativement superficielle.
On connaît encore de la publication WO 02/20902 une feuille de sécurité couchée qui présente de bonnes propriétés de durabilité, de rendu d'impression et qui permet l'observation des éléments de sécurité que comporte la feuille.
Les méthodes classiques de renfort peuvent ne pas donner des résultats entièrement satisfaisants notamment lorsqu'elles visent à renforcer un papier comportant un filigrane.
En effet, l'ajout de fibres synthétiques de renfort à taux élevé dans le système cellulosique peut, dans ce cas, détériorer la finesse et le contraste du filigrane.
L'imprégnation ou la floculation de polymères non-réactifs dans le matelas fibreux peut, quant à elle, ne renforcer que de manière limitée ou partielle les propriétés mécaniques. En outre, une trop grande quantité de polymère floculé dans le matelas fibreux peut amoindrir la qualité du filigrane.
Il existe, par conséquent, un besoin pour augmenter la résistance mécanique des substrats fibreux utilisés dans les applications de sécurité, et notamment des substrats fibreux comportant un filigrane. Il existe encore un besoin pour améliorer la résistance à l'usure et à la salissure de tels substrats fibreux.
L'invention vise spécifiquement à répondre aux besoins précités.
Résumé
Selon un premier de ses aspects, l'invention concerne un procédé de préparation d'une feuille de sécurité et/ou de valeur comportant les étapes consistant à :
a) faire pénétrer, au sein d'un substrat fibreux, de préférence en papier, une composition fluide comportant un adhésif thermoactivable dispersé, notamment émulsionné ou en suspension, ou solubilisé au sein d'un milieu fluide de la composition fluide, le substrat fibreux comportant un élément de sécurité ou étant destiné à en recevoir un, et b) lorsque le substrat fibreux est destiné à recevoir un élément de sécurité, munir le substrat fibreux dudit élément de sécurité.
La pénétration d'une dispersion ou d'une solution d'adhésif thermoactivable au sein du substrat fibreux permet avantageusement, après activation dudit adhésif, d'augmenter la résistance mécanique du substrat fibreux, notamment sa résistance au double pli, sa résistance à la déchirure, sa résistance au froissement ou encore sa résistance à l'élongation sèche ou humide.
L'invention permet, en outre, encore de disposer de substrats fibreux dont la résistance à l'usure et à la salissure est améliorée.
Pour un billet de banque notamment, la capacité à résister à un nombre élevé de pliages est une propriété à laquelle les imprimeurs fiduciaires et les utilisateurs finaux accordent une grande importance.
La présente invention permet de renforcer le substrat fibreux de sécurité et/ou de valeur par pénétration en son sein de l'adhésif thermoactivable. Un tel adhésif peut, en particulier, remplacer le collage classique lequel met, par exemple, en œuvre l'alcool polyvinylique (PVA). Le collage par mise en œuvre de PVA peut ne pas être entièrement satisfaisant car les quantités de PVA qu'il est possible de déposer peuvent être limitées car au-delà d'un certain taux de matière solide, le PVA est trop visqueux.
L'invention permet donc avantageusement l'application de quantités d'adhésif plus importantes que dans les procédés de collage par PVA connus. En outre, lorsque l'on cherche à atteindre certaines propriétés de résistance mécanique, la proportion de fibres synthétiques au sein du substrat fibreux peut devoir être augmentée, ce qui peut ne pas être réalisable et/ou peut entraîner une dégradation du rendu du filigrane.
La présente invention permet d'atteindre de bonnes propriétés de résistance mécanique en utilisant un taux plus faible de fibres synthétiques, et limite ainsi la dégradation du rendu du filigrane.
Dans un exemple de réalisation, le substrat fibreux est dépourvu d'agent d'adhésion autre que l'adhésif thermoactivable. Le substrat fibreux est, par exemple, dépourvu d'une polyoléfine, par exemple de polyéthylène ou de polypropylène, autre que l'adhésif thermoactivable.
L'imprégnation d'adhésifs thermoactivables est connue dans le domaine des papiers décor, domaine dans lequel ces adhésifs sont utilisés pour leurs fonctions adhésives lors de la lamination panneau de particule / papier décor. A la différence du domaine des papiers décors, l'adhésif thermoactivable est utilisé, dans le cadre de la présente invention, pour renforcer la base fibreuse et non pour coller le substrat fibreux à un autre élément.
Il peut, en plus de la pénétration de l'adhésif thermoactivable et selon les quantités utilisées, y avoir formation d'une couche comportant l'adhésif thermoactivable en surface du substrat fibreux. Il est toutefois nécessaire dans ce cas qu'une partie au moins de l'adhésif thermoactivable ait pénétré en masse dans le substrat fibreux.
De préférence, le substrat fibreux n'a, avant l'étape a), subi aucun traitement apte à réduire la porosité de la zone du substrat fibreux destinée à être mise en contact avec la composition fluide. De tels traitements peuvent être des traitements d'imprégnation, de couchage, de surfaçage ou de pulvérisation, lesquels peuvent « boucher » les pores du substrat fibreux.
Le substrat fibreux se présente, de préférence, sous la forme d'une feuille de papier. Ainsi, le substrat fibreux est, de préférence, en papier.
En variante, le substrat fibreux peut être un matériau non-tissé.
Le « substrat fibreux » au sens de la présente invention recouvre le substrat fibreux de la feuille obtenu après égouttage, pressage et séchage d'une suspension fibreuse mais aussi, plus généralement, tout matelas fibreux formé au cours de la fabrication de la feuille ayant une cohésion suffisante pour subir l'étape a). Ce matelas fibreux peut dans certains cas ne pas être entièrement égoutté et/ou séché.
Dans la présente invention, l'étape a) est réalisée après la formation du substrat fibreux. L'étape a) est, de préférence, réalisée sur un substrat fibreux de la feuille obtenu après égouttage, pressage et séchage d'une suspension fibreuse.
On considère comme adhésif thermoactivable tout adhésif dont les propriétés adhérentes augmentent très fortement suite à un apport d'énergie thermique, cet apport d'énergie entraînant une modification de la structure physique de l'adhésif, et/ou de préférence des réactions chimiques en interne, voire à ses interfaces.
L'étape a) ne consiste pas en l'application d'un adhésif thermofusible (ou
« hot melt ») sans milieu fluide, par exemple à l'état fondu, l'adhésif étant, dans ce cas à l'état pur (i.e. non dispersé ou solubilisé au sein d'un milieu fluide).
Ainsi, un adhésif thermoactivable peut subir une réaction chimique, par exemple une réticulation, suite à un apport de chaleur afin d'augmenter ses propriétés adhérentes.
Un adhésif thermoactivable peut encore être activé par simple fusion suite à un apport de chaleur, ladite fusion améliorant le contact et, par conséquent après refroidissement, l'adhérence de l'adhésif aux fibres du substrat fibreux.
L'élément de sécurité est de préférence un filigrane. Le filigrane peut être clair, c'est-à-dire formé par une diminution locale d'épaisseur du substrat fibreux ou sombre, c'est-à-dire formé par une augmentation locale d'épaisseur du substrat fibreux. Dans un exemple de réalisation, le filigrane est multi-ton.
Dans un exemple de réalisation, la composition fluide est, lors de l'étape a), déposée sur une surface du substrat fibreux par imprégnation, couchage, surfaçage et/ou pulvérisation. De préférence, la composition fluide est, lors de l'étape a), déposée sur une surface du substrat fibreux par imprégnation.
La composition fluide peut être déposée sur une face seulement du substrat fibreux ou, de préférence, sur deux faces opposées. La composition fluide est, de préférence, déposée sur toute la surface du substrat fibreux.
Dans une variante, la composition fluide est déposée selon un motif sur la surface du substrat fibreux. La composition fluide est, de préférence, déposée sur toute la surface d'au moins une face du substrat fibreux. L'étape a) est de préférence mise en œuvre au moyen d'un dispositif choisi parmi les dispositifs suivants : imprégnatrice, presse encolleuse (encore appelée « size press »), coucheuse à lame d'air ou à racle, coucheuse rideau, coucheuse Champion, coucheuse hélio, coucheuse à transfert de film (encore appelée « Film press »), par exemple coucheuse « Twin-HSM » de la société BTG, ou dispositif de pulvérisation, par exemple buse ou pistolet. Elle est de préférence mise en œuvre par un dispositif choisi parmi une imprégnatrice, une presse encolleuse (encore appelée « size press ») ou une coucheuse à transfert de film.
L'étape a) est, de préférence, réalisée sur une machine à papier avant toute autre opération d'imprégnation, de couchage, de surfaçage et/ou de pulvérisation.
Réaliser cette étape avant toute autre opération d'imprégnation, de couchage, de surfaçage et/ou de pulvérisation permet avantageusement de faciliter l'imprégnation du substrat fibreux par la composition fluide et ainsi de permettre une imprégnation relativement profonde.
De manière préférée, la composition fluide pénètre le substrat fibreux obtenu après mise en œuvre de l'étape a) sur au moins 25%, de préférence au moins 50%, de préférence au moins 75%, de préférence sensiblement la totalité, de son épaisseur.
Une forte profondeur de pénétration de la composition fluide, et donc de l'adhésif, au sein du substrat fibreux permet avantageusement d'améliorer la résistance mécanique de ce dernier et, en particulier, sa résistance au pliage et au froissement.
De manière préférée, le substrat fibreux subissant l'étape a) comporte des fibres synthétiques de renfort, de préférence au moins 5 %, et plus préférentiellement au moins 15 %, en poids sec de fibres synthétiques de renfort par rapport au poids total du substrat fibreux.
La mise en œuvre, lors de l'étape a), d'un substrat fibreux comportant des fibres synthétiques permet avantageusement, après activation de l'adhésif, d'augmenter très fortement la résistance mécanique du substrat fibreux.
En effet, d'une part, les fibres synthétiques augmentent la porosité du substrat fibreux permettant ainsi une meilleure imprégnation / pénétration de l'adhésif, et, d'autre part, l'adhésif présente une meilleure adhésion avec les fibres synthétiques
(comparativement à l'adhésion adhésif / fibres cellulosiques). Dans un exemple de réalisation, le procédé comporte une étape c) d'activation de l'adhésif thermoactivable présent au sein du substrat fibreux obtenu après mise en œuvre de l'étape a), l'activation étant effectuée par traitement thermique et étant, de préférence, effectuée par chauffage du substrat fibreux obtenu après mise en œuvre de l'étape a), de manière particulièrement préférée par positionnement d'une surface chauffée au voisinage du et/ou en contact avec le substrat fibreux et/ou par soufflage d'air chauffé sur le substrat fibreux. L'activation de l'adhésif thermoactivable peut être réalisée par :
- pressage précédé d'un chauffage par infrarouges, air chaud ou micro-ondes,
- calandrage précédé d'un chauffage par infrarouges, air chaud ou micro-ondes,
- pressage à chaud, notamment en utilisant une plaque chauffante,
- calandrage, notamment en utilisant un cylindre chauffant, et/ou
- chauffage par infrarouges, air chaud ou micro-ondes, sans application préalable de pression.
En particulier, l'adhésif peut être porté pendant l'étape c) d'activation à une température d'activation Ta supérieure ou égale à la température minimale d'activation Ta min qui peut elle-même être supérieure à la température de mise en œuvre Tm de la composition fluide comportant l'adhésif thermoactivable lors de l'étape a).
Suite à l'activation thermique, le pouvoir adhésif de l'adhésif thermoactivable présent au sein du substrat fibreux augmente alors considérablement, par exemple du fait de la modification chimique, notamment par réaction chimique ou réticulation, ou bien physique, notamment par cristallisation ou accroissement de la surface de contact.
On considère de préférence comme adhésif thermoactivable tout adhésif dont l'adhésivité à une température T après activation selon l'étape c), est supérieure à l'adhésivité à cette même température T avant activation selon l'étape c), la température T étant inférieure à la température d'activation Ta.
Ta min précédemment citée est la température d'activation Ta minimale pour laquelle l'augmentation d'adhésivité suite à l'activation, comme décrit dans le paragraphe précédent, est vérifiée.
Dans un exemple de réalisation, l'activation est effectuée par chauffage du substrat fibreux par mise en contact d'une surface chauffée avec le substrat fibreux.
Le chauffage du substrat fibreux lors de l'activation peut être localisé au niveau d'une ou plusieurs zones distinctes du substrat. On applique, par exemple, le chauffage sensiblement uniquement au niveau d'une zone médiane d'une face ou des deux faces opposées du substrat.
Dans un exemple de réalisation, le chauffage du substrat fibreux est spatialement uniforme, c'est-à-dire que chaque zone de la surface du substrat fibreux reçoit sensiblement la même énergie thermique.
En variante, l'énergie thermique communiquée à la surface du substrat fibreux présente une variation ou un gradient spatial non nul le long de la surface du substrat fibreux.
Dans un exemple de réalisation, comme mentionné plus haut, l'adhésif est thermo-réactif et subit une réaction chimique, notamment une réticulation, lors de l'étape c).
La réticulation ayant lieu lors de l'étape c) est de préférence limitée afin de ne pas obtenir un adhésif thermodurcissable. Dans ce cas, la densité de liaisons chimiques produites par la réaction de réticulation peut être relativement faible afin que l'adhésif thermoactivé conserve une souplesse et une flexibilité élevées, et donc que le substrat ainsi obtenu conserve également une souplesse et une flexibilité élevées, en particulier une résistance au pliage élevée. Le taux de réticulation est de préférence choisi de manière à ce que l'adhésif thermoactivé présente un caractère élastomère.
De préférence et afin de limiter la réticulation qui a lieu lors de l'étape c), le substrat ne comprend aucun agent réticulant.
Par « adhésif thermoactivé », on entend le produit issu de l'activation d'un adhésif thermoactivable. Ce produit correspond, par exemple, au produit obtenu après réticulation de l'adhésif thermoactivable présent au sein du substrat fibreux. En variante, ce produit correspond au produit obtenu après fusion et refroidissement de l'adhésif thermoactivable présent au sein du substrat fibreux.
Dans un exemple de réalisation, l'adhésif présent au sein du substrat fibreux est, durant l'étape c), porté à une température supérieure à 40°C, de préférence comprise entre 80°C et 180°C, et/ou une pression supérieure ou égale à 3 bars, de préférence supérieure ou égale à 10 bars, est appliquée sur le substrat fibreux durant l'étape c).
L'étape c) peut durer entre 1 seconde et 15 minutes.
L'adhésivité de l'adhésif peut devenir maximale en élevant sa température entre 80°C et 180°C pendant quelque unes ou quelque dizaines de secondes, et de préférence en maintenant le substrat fibreux sous pression. La température et le temps de séjour peuvent avoir une influence plus importante sur l'adhésion que la pression.
L'étape c) d'activation est, de préférence, effectuée en ligne.
Une activation en ligne permet avantageusement de simplifier et rendre plus efficaces les procédés selon l'invention.
Le substrat fibreux ayant subi ou, de préférence, subissant l'étape c) est, de préférence, revêtu sur tout ou partie de sa surface d'un revêtement « anti-adhérent », c'est- à-dire non-adhésif, permettant d'isoler l'adhésif thermoactivé de l'extérieur du substrat fibreux. Le revêtement anti-adhérent peut être appliqué avant, pendant et/ou après l'étape c).
Le revêtement anti-adhérent est, de préférence, appliqué avant le début de l'étape c).
Le revêtement anti-adhérent est par exemple un film, notamment extrudé ou laminé, ou une composition fluide.
Ladite composition fluide peut se présenter sous la forme d'une dispersion, notamment émulsion ou suspension, ou solution au sein d'un milieu fluide de la composition fluide. Cette dispersion, notamment émulsion ou suspension, ou solution peut être en phase aqueuse.
Le revêtement anti-adhérent est de préférence appliqué par imprégnation, couchage, surfaçage et/ou pulvérisation d'une composition fluide, ou par extrusion ou lamination d'un film. Il est plus préférentiellement appliqué par couchage ou surfaçage d'une composition fluide.
Selon une variante, le revêtement anti-adhérent est revêtu d'un revêtement supplémentaire, ayant notamment des propriétés d'imprimabilité et/ou de protection, par exemple vis-à-vis des salissures.
Selon une variante préférée, le revêtement anti-adhérent est un revêtement formant une couche protectrice notamment pour améliorer la résistance à la salissure du substrat, et/ou un revêtement permettant d'améliorer l'imprimabilité du substrat.
Le revêtement anti-adhérent permet avantageusement d'éviter que le substrat fibreux ne se colle à divers éléments après activation. Ainsi, on peut éviter, qu'après l'activation, le substrat fibreux ne se colle à des éléments de la machine à papier ou à lui- même lors de l'enroulage ou du coupage par exemple. De préférence, tout ou partie du milieu fluide présent au sein du substrat fibreux obtenu après mise en œuvre de l'étape a) est évaporé avant mise en œuvre de l'étape c). Le milieu fluide est, en particulier, liquide. Le milieu fluide peut être un solvant lorsque l'adhésif thermoactivable est solubilisé au sein de la composition fluide.
Ainsi, tout ou partie du milieu fluide peut être évaporé sans que cela ne résulte en une activation de l'adhésif thermoactivable.
En variante, le milieu fluide peut être évaporé durant l'étape c), le chauffage du substrat fibreux réalisé lors de l'étape c) étant à la fois en mesure d'activer l'adhésif et d'évaporer le milieu fluide.
On pourra contrôler les températures utilisées lors de la mise en œuvre des procédés selon l'invention. En particulier, la température permettant l'évaporation du milieu fluide de la composition fluide pourra être inférieure à la température d'activation de l'adhésif thermoactivable.
Un tel traitement permet avantageusement à l'adhésif de conserver temporairement une adhésivité nulle ou faible, ce qui est avantageux afin d'éviter que le substrat fibreux ne se colle à divers éléments si le substrat n'est pas revêtu d'un revêtement anti-adhérent.
L'évaporation du milieu fluide est, de préférence, réalisée par positionnement d'une surface chauffée, par exemple d'un ou plusieurs cylindres chauffés, au voisinage et/ou au contact du substrat fibreux, et/ou par soufflage d'air chaud sur le substrat fibreux.
De tels modes de chauffage permettent avantageusement d'obtenir un chauffage modéré et d'éviter d'activer l'adhésif, à la différence d'un séchage infrarouge qui peut être trop puissant.
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne une feuille de sécurité et/ou de valeur, notamment préparée par un procédé tel que défini plus haut, comportant :
a) un substrat fibreux, de préférence en papier, comportant un élément de sécurité, et b) un ensemble d'ilôts d'un adhésif thermoactivable présent au sein du substrat fibreux. Une telle feuille présente notamment l'avantage, du fait de la non-activation de l'adhésif, de ne pas coller et de ne pas perturber le procédé de fabrication (en particulier le substrat fibreux imprégné ne colle pas aux constituants des machines utilisées, notamment aux toiles, feutres et rouleaux de la machine à papier et la dispersion / solution n'encrasse pas les circuits).
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne une feuille de sécurité et/ou de valeur, notamment préparée par un procédé tel que défini plus haut, comportant :
a) un substrat fibreux comportant un élément de sécurité, et b) un ensemble d' ilôts adhésifs de renfort d'un adhésif thermoactivé présent au sein du substrat fibreux, les ilôts étant optionnellement des ilôts de réticulation adhésifs de renfort. Une telle feuille présente avantageusement une résistance mécanique, notamment une résistance au double pli, augmentée.
Le substrat fibreux peut être revêtu sur tout ou partie de sa surface d'un revêtement anti-adhérent.
Dans les feuilles décrites ci-dessus, l'adhésif peut être thermoréactif ou peut être le produit issu de l'activation d'un adhésif thermoréactif.
De préférence, dans les feuilles décrites ci-dessus, le substrat fibreux comporte des fibres de renfort synthétiques, de préférence au moins 5 %, et plus préférentiellement au moins 15 %, en poids sec de fibres de renfort synthétiques par rapport au poids total du substrat fibreux.
Comme expliqué plus haut, une feuille comportant des fibres synthétiques présente avantageusement une résistance mécanique très fortement augmentée.
Lorsque l'on se déplace le long de l'épaisseur du substrat fibreux en partant d'une face, la densité d'îlots peut diminuer sur une première portion de l'épaisseur puis éventuellement augmenter sur une deuxième portion de l'épaisseur jusqu'à la deuxième face, les première et deuxième portions se succédant lorsque l'on se déplace dans un même sens le long de l'épaisseur du substrat fibreux.
De préférence, la densité des îlots est constante sur toute l'épaisseur du substrat fibreux. L'invention concerne, selon un autre de ses aspects, un document de sécurité et/ou de valeur incorporant une feuille de sécurité et/ou de valeur telle que définie plus haut.
Le document est par exemple un moyen de paiement, tel qu'un billet de banque, une carte, un chèque ou un ticket restaurant, un document d'identité, tel qu'une carte d'identité, un visa, un passeport ou un permis de conduire, un ticket de loterie, un titre de transport ou encore un ticket d'entrée à des manifestations culturelles ou sportives, une carte de fidélité, une carte de prestation, une carte d'abonnement, une carte à jouer ou à collectionner, un bon d'achat ou un voucher ou encore un billet de banque.
Il s'agit de préférence d'un billet de banque.
Dans un exemple de réalisation, la feuille selon l'invention peut être laminée avec au moins une couche en matière plastique.
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation, au sein d'un substrat fibreux comportant un élément de sécurité, d'une dispersion ou d'une solution d'un adhésif thermoactivable pour l'amélioration des propriétés mécaniques, notamment de la résistance au double-pli, dudit substrat fibreux.
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation, au sein d'un substrat fibreux comportant un élément de sécurité, d'une composition fluide comportant un adhésif thermoactivable dispersé ou solubilisé au sein d'un milieu fluide de la composition fluide pour l'amélioration des propriétés mécaniques, notamment de la résistance au double-pli, dudit substrat fibreux.
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation, au sein d'un substrat fibreux comportant un élément de sécurité, d'une association d'une dispersion ou d'une solution d'un adhésif thermoactivable et de fibres synthétiques de renfort pour l'amélioration des propriétés mécaniques, notamment de la résistance au double-pli, dudit substrat fibreux.
Selon encore un autre de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation, au sein d'un substrat fibreux comportant un élément de sécurité, d'une composition fluide comportant un adhésif thermoactivable dispersé ou solubilisé au sein d'un milieu fluide de la composition fluide et de fibres synthétiques de renfort pour l'amélioration des propriétés mécaniques, notamment de la résistance au double-pli, dudit substrat fibreux. Substrat fibreux
Le substrat fibreux peut comporter des fibres classiquement utilisées dans le domaine papetier, notamment des fibres de cellulose. Le substrat fibreux peut comporter un mélange de fibres cellulosiques longues et courtes. II est préférable d'utiliser des fibres possédant une bonne adhérence par rapport à l'adhésif thermoactivé.
Le substrat fibreux peut comporter des adjuvants classiquement utilisés dans le domaine papetier, notamment des agents de rétention, des agents de collage et/ou des agents de résistance à l'état humide. Le substrat fibreux est par exemple à base de fibres cellulosiques (en particulier de fibres de coton) et/ou de fibres organiques naturelles autres que cellulosiques et/ou de fibres artificielles et/ou de fibres synthétiques, par exemple telles que des fibres de polyester ou de polyamide, et/ou éventuellement de fibres minérales, par exemple telles que des fibres de verre.
Le substrat fibreux peut comporter une ou plusieurs couches fibreuses (encore appelées jets) assemblées après formation, notamment en phase humide.
Le substrat fibreux peut comporter une ou plusieurs structures de sécurité obtenues à la fabrication, et le substrat peut notamment comporter une couche fibreuse portant un filigrane. La ou les couches fibreuses du substrat peuvent être réalisées sur une machine à papier à table plate ou à forme ronde, et le ou les filigranes peuvent être réalisés en partie humide selon les procédés classiques connus de l'homme du métier.
Le substrat fibreux obtenu après activation peut présenter un grammage (selon norme ISO 536) compris entre 60 g/m2 et 140 g/m2, de préférence entre 85 g/m2 et 115 g/m2
Le substrat fibreux obtenu après l'activation peut présenter une épaisseur comprise entre 60 μπι et 250 μπι, de préférence entre 100 μπι et 140 μπι. Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, au moins une couche fibreuse du substrat comporte un évidement, par exemple une ouverture sous forme de réserve sans fibres, réalisée par exemple sur une machine à papier ou hors d'une machine à papier, par exemple par réduction de l'égouttage, à emporte-pièce, par découpe laser ou par jet d'eau.
Le ou les évidements présents sur au moins une couche fibreuse du substrat peuvent avoir chacun une surface comprise entre 0,1 et 10 cm2. Le ou les évidements peuvent présenter une forme géométrique quelconque, notamment rectangulaire ou circulaire. La présence de l'adhésif permet avantageusement d'éviter que les fibres ne se détachent, et ce même si le substrat fibreux présente un évidement.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, au moins un fil de sécurité est introduit au moins partiellement dans le substrat fibreux. Un tel fil de sécurité est notamment introduit en masse ou en fenêtre. L'invention permet ainsi également d'améliorer l'accroche dudit fil de sécurité dans le substrat fibreux et participe ainsi à améliorer la sécurisation du substrat fibreux.
Composition fluide et adhésif
De préférence, l'adhésif comporte un polymère thermoplastique, la température de transition vitreuse (Tg) du polymère thermoplastique étant, de préférence, inférieure ou égale à + 10°C. La Tg est mesurée selon la norme ISO 11357.
La mise en œuvre de polymères thermoplastiques est avantageuse car ils peuvent se ramollir, éventuellement fondre, puis se re-solidifier et ce de manière répétée sans perdre significativement leurs propriétés.
La mise en œuvre de polymères thermoplastiques ayant une température de transition vitreuse inférieure ou égale à + 10°C est avantageuse car elle permet de conférer une souplesse et une flexibilité suffisante au substrat fibreux obtenu après activation.
La composition fluide peut se présenter sous la forme d'une dispersion, notamment émulsion ou suspension, ou solution du polymère thermoplastique au sein d'un milieu fluide de la composition fluide. Cette dispersion, notamment émulsion ou suspension, ou solution peut être en phase aqueuse.
Ledit polymère thermoplastique peut être (a) dur (solide) ou (b) mou (ramolli, liquide) à température ambiante, c'est-à-dire à 20°C. Il s'agit selon le cas (a) d'une poudre, par exemple d'une poudre d'un polymère thermofusible (ou « hot melt »). Il s'agit de préférence d'un polymère thermoplastique selon le cas (b).
Dans un exemple de réalisation, le polymère thermoplastique est choisi parmi les familles des polymères acryliques, des polyuréthanes, des polyoléfines, notamment du polyéthylène, du polypropylène, de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA, « ethylene vinyl acétate »), de l'éthylène-acide acrylique (EAA, « ethylene acrylic acid »), du méthacrylate d'éthylène (EMA, « ethylene méthacrylate »), du méthacrylate de méthyléthylène (EMMA, « ethylene methyl méthacrylate »), du chlorure de polyvinylidène (PVDC, « polyvinylidène chloride »), les résines thermoplastiques de type élastomère, notamment le latex caoutchouc styrène-butadiène (SBR, « styrène butadiene rubber »), ou leurs mélanges ou copolymères.
Lorsque les résines thermoplastiques sont de type élastomère, la réticulation peut déjà avoir eu lieu lors de la fabrication de la résine.
Les familles de polymères précitées sont, dans un exemple de réalisation, utilisées dans le cadre des procédés selon l'invention au sein d'une composition fluide qui se présente sous la forme d'une dispersion, notamment émulsion ou suspension, ou solution dudit polymère thermoplastique au sein d'un milieu fluide.
De manière préférée, le milieu fluide de la composition fluide est l'eau, la composition fluide étant, de préférence, une dispersion aqueuse, notamment d'un polyuréthane, d'un polymère acrylique, d'un polyéthylène, d'un polypropylène ou d'un copolymère d'éthylène et de propylène. Il s'agit plus préférentiellement d'une dispersion aqueuse, notamment d'un polyuréthane.
D'autres milieux fluides tels que des solvants organiques peuvent être utilisés dans le cadre de la présente invention.
Dans une certaine mesure, le polymère thermoplastique peut, en outre, être thermodurcissable (« thermoset(ting) resins »). Dans ce cas, le caractère thermodurcissable est, de préférence, limité comme précédemment décrit afin de ne pas nuire outre mesure aux propriétés thermoplastiques du polymère. Dans ce cas, l'adhésif peut réticuler sous l'effet de la chaleur pour former des liaisons coval entes irréversibles par mise en œuvre d'au moins une réaction chimique.
La réticulation est rendue possible, soit directement si la résine est autoréticulante, soit par ajout d'une résine ou d'un agent réticulant.
Par ailleurs, la composition fluide peut comporter d'autres composés, notamment choisis parmi les agents thermofusibles (« hot-melt »), les tackifiants, les plastifiants, les charges minérales, les taggants, les agents anti-microbiens, les traceurs ou les agents tensioactifs.
L'adhésif peut comporter au moins un réactif chimique ou biochimique d'infalsification et/ou d'authentification et/ou d'identification réagissant de manière colorée, à au moins un agent respectivement de falsification et/ou d'authentification et/ou d'identification.
L'adhésif thermoactivable utilisé peut être d'origine végétale ou animale.
Lorsque l'adhésif thermoactivable est d'origine végétale, le substrat fibreux permet de préférence de fournir une information d'identification et/ou d'authentification par mesure de la teneur en matière bio-sourcée par quantification de l'isotope 14 du carbone (14C).
Cette teneur est évaluée selon la norme ASTM D6866-11 : Determining the Biobased Content of Solid, Liquid and Gaseous Samples Using Radiocarbon Analysis.
Eléments de sécurité pouvant être présents au sein du substrat fibreux
Parmi les éléments de sécurité pouvant être présents au sein du substrat fibreux, certains sont détectables à l'œil, en lumière du jour ou en lumière artificielle, sans utilisation d'un appareil particulier. Ces éléments de sécurité comportent par exemple des fibres ou planchettes colorées, des fils imprimés ou métallisés totalement ou partiellement. Ces éléments de sécurité sont dits de premier niveau.
D'autres types d'éléments de sécurité supplémentaires sont détectables seulement à l'aide d'un appareil relativement simple, tel qu'une lampe émettant dans l'ultraviolet (UV) ou l'infrarouge (IR). Ces éléments de sécurité comportent par exemple des fibres, des planchettes, des bandes, des fils ou des particules. Ces éléments de sécurité peuvent être visibles à l'œil nu ou non, étant par exemple luminescents sous un éclairage d'une lampe de Wood émettant dans une longueur d'onde de 365 nm. Ces éléments de sécurité sont dits de deuxième niveau. D'autres types d'éléments de sécurité nécessitent pour leur détection un appareil de détection plus sophistiqué. Ces éléments de sécurité sont par exemple capables de générer un signal spécifique lorsqu'ils sont soumis, de manière simultanée ou non, à une ou plusieurs sources d'excitation extérieure. La détection automatique du signal permet d'authentifier, le cas échéant, le document. Ces éléments de sécurité comportent par exemple des traceurs se présentant sous la forme de matières actives, de particules ou de fibres, capables de générer un signal spécifique lorsque ces traceurs sont soumis à une excitation optronique, électrique, magnétique ou électromagnétique. Ces éléments de sécurité sont dits de troisième niveau.
Des réactifs peuvent également être incorporés dans le substrat fibreux, il s'agit par exemple de réactifs chimiques ou biochimiques d'infalsification et/ou d'authentification et/ou d'identification pouvant notamment réagir respectivement avec au moins un agent de falsification et/ou d'authentification et/ou d'identification.
Le ou les éléments de sécurité supplémentaires présents au sein du substrat fibreux, peuvent présenter des caractéristiques de sécurité de premier, de deuxième ou de troisième niveau.
La composition fluide peut avoir une fonction d'élément de sécurité de deuxième ou de troisième niveau. A cet effet, elle comprend par exemple un élément de sécurité de deuxième ou de troisième niveau.
Fibres de renfort
Le substrat fibreux, peut comporter des fibres de renfort réalisées à partir d'un polymère synthétique ou artificiel, de préférence à partir d'un polymère synthétique hydrocarboné.
Il est avantageux d'utiliser des fibres possédant une bonne adhérence par rapport à l'adhésif thermoactivé.
Les fibres de renfort peuvent être choisies parmi les fibres de polyester ou de polyamide, et leurs mélanges.
Selon un cas particulier de l'invention, les fibres de renfort sont des fibres de polyamide ou de polyéthylène téréphtalate (PET), et sont présentes en une quantité en poids sec supérieure à 3%, de préférence comprise entre 3 et 35% par rapport au total des fibres du substrat.
Selon un cas particulier de l'invention, les fibres de renfort ont aussi une fonction d'authentification. Les fibres de renfort peuvent avoir des propriétés luminescentes, par exemple fluorescentes.
Il peut s'agir par exemple d'une fibre de polyester, en particulier de polyéthylène téréphtalate (PET), qui possède un composé réactif (fluorescent par exemple) par greffage ou par ajout lors de l'extrusion de la fibre. La longueur des fibres de renfort est comprise de préférence entre 4 et 6 mm, étant de préférence de 4 mm environ.
La masse linéique des fibres est de préférence inférieure à 3 dtex, étant de préférence de 1,7 dtex environ.
La ténacité des fibres est de préférence supérieure à 4 cN/dtex. Le taux d'introduction dans le substrat fibreux est par exemple compris entre 3
% et 35% en poids sec par rapport au total des fibres du substrat. Il est par exemple d'environ 10%.
Description des dessins
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 représente un substrat fibreux sur lequel une composition fluide a été appliquée dans le cadre d'un exemple de procédé selon l'invention,
- la figure 2 représente le résultat obtenu après mise en œuvre d'une étape a) selon l'invention sur le substrat de la figure 1,
- la figure 3 représente le résultat obtenu après évaporation du milieu fluide initialement présent au sein du substrat de la figure 2, - la figure 4 représente le résultat obtenu après application d'un revêtement antiadhérent sur le substrat de la figure 3,
- la figure 5 représente le résultat obtenu après soumission du substrat de la figure 4 à une étape c) selon l'invention, et - la figure 6 représente un billet de banque selon l'invention.
On va décrire en se référant aux figures 1 à 5 un exemple de procédé de fabrication d'un papier de sécurité selon l'invention.
On a représenté à la figure 1 un substrat fibreux 1 venant d'être formé et comportant un filigrane 5, substrat sur lequel a été déposée par imprégnation au moyen d'une presse encolleuse une composition fluide 13 comportant une dispersion 14 d'un adhésif thermoactivable 11 au sein d'un milieu fluide 10.
Le substrat fibreux 1 peut être formé par tout moyen connu. Le substrat fibreux 1 comportant le filigrane 5 peut être formé par une machine à forme ronde. En variante, le substrat fibreux 1 peut être d'abord formé par une machine à table plate (Fourdrinier) et ensuite être muni du filigrane 5, par exemple par mise en contact avec un rouleau filigraneur, par exemple lors de l'égouttage dudit substrat fibreux 1.
Le substrat fibreux 1 comporte des fibres synthétiques de renfort. On peut, comme illustré, déposer la composition fluide 13 sur toute la surface du substrat fibreux 1.
Dans des variantes non illustrées, la composition fluide 13 est déposée sur les deux faces opposées 7 et 8 du substrat fibreux, voire sur une face seulement du substrat fibreux.
La composition fluide 13 peut encore être déposée sur une partie seulement d'au moins une face du substrat.
L'adhésif thermoactivable 11 peut être un polymère thermoplastique, de préférence appartenant aux familles décrites ci-dessus.
L'adhésif peut être thermoréactif et subir une réticulation lors de l'activation. Le milieu fluide 10 peut être de l'eau et la composition fluide 13 par exemple être une dispersion aqueuse d'un polyuréthane.
Comme mentionné plus haut, le dépôt de la composition fluide 13 peut être réalisé sur le substrat fibreux 1 par imprégnation, couchage, surfaçage et/ou pulvérisation. Lorsque le substrat fibreux est fabriqué par une machine à forme ronde, la composition fluide peut être déposée après que le substrat fibreux ait été égoutté et, si le substrat fibreux est destiné à comporter un filigrane, après formation de ce dernier.
Dans la variante où le substrat fibreux est fabriqué par une machine à table plate, la composition fluide peut être déposée avant ou après formation du filigrane, et de préférence après l'étape d'égouttage du substrat fibreux.
Lors de l'étape a), la quantité d'adhésif thermoactivable 11 déposée sur la face 7 du substrat fibreux 1 peut être comprise entre 1 gramme d'adhésif thermoactivable 1 1 par m2 et 30 grammes d'adhésif thermoactivable 11 par m2, de préférence entre 2 grammes d'adhésif thermoactivable 11 par m2 et 10 grammes d'adhésif thermoactivable 11 par m2.
On obtient après pénétration de la composition fluide 13 au sein du substrat fibreux 1 la structure représentée à la figure 2. Comme on peut le voir sur cette figure, la composition fluide 13 pénètre le substrat fibreux 1 obtenu après mise en œuvre de l'étape a) sur sensiblement la totalité de son épaisseur e. On ne sort pas du cadre de la présente invention si la pénétration ne se fait que sur une partie seulement de l'épaisseur e du substrat fibreux 1.
Le substrat 1 représenté à la figure 2 subit ensuite une évaporation du milieu fluide afin de produire la structure 100 selon la figure 3. Cette structure 100 constitue un papier de sécurité dans lequel un ensemble 15 d'îlots d'un adhésif thermoactivable 1 1 est présent au sein du substrat fibreux 1. Dans cette structure 100, l'adhésivité produite par l'adhésif thermoactivable 11 est relativement faible du fait de la non-activation de ce dernier, les conditions d' évaporation étant choisies pour ne pas activer l'adhésif thermoactivable 11.
Sur le substrat représenté à la figure 3 est alors appliqué un revêtement 40 anti- adhérent qui est destiné à isoler l'adhésif de l'extérieur du substrat fibreux 1 une fois que l'adhésif sera activé. On a représenté à la figure 4 le substrat fibreux 1 après application du revêtement anti-adhérent 40. Comme illustré, le revêtement anti-adhérent 40 peut être appliqué au moins sur la face 7 sur laquelle le filigrane 5 est présent.
Appliquer l'adhésif sur la face sur laquelle le filigrane est présent permet avantageusement de renforcer les filigranes clairs tels que filigranes obtenus par galvano (ou électrotype) ou les filigranes tramés (par exemple tels que décrit dans le brevet EP 1 122 360). Le revêtement anti-adhérent 40 peut être appliqué sur tout ou partie de la face 7 sur laquelle le filigrane 5 est présent.
Dans une variante non illustrée, le revêtement anti-adhérent est appliqué sur deux faces du substrat fibreux, par exemple sur une face sur laquelle un filigrane est présent ainsi que sur la face opposée.
Tout ou partie du revêtement anti-adhérent 40 est destiné à être mis au contact d'un élément faisant partie d'une machine à papier, sur lequel le substrat fibreux est destiné à être placé.
A la figure 5 est représenté le produit obtenu après activation dans lequel un ensemble 16 d'ilots adhésifs de renfort 17 d'un adhésif thermoactivé est présent au sein du substrat fibreux 1.
L' activation peut être effectuée par exposition du substrat fibreux 1 à une température comprise entre 80°C et 180°C, par exemple en plaçant le substrat fibreux dans une étuve ou dans une presse. L' activation peut permettre au substrat fibreux de subir une réaction chimique, par exemple de réticuler. Dans une variante, l'activation comporte la fusion de l'adhésif thermoactivable puis sa solidification, par exemple suite à un refroidissement, afin de former les ilôts adhésifs de renfort 17.
L'activation est avantageusement effectuée en ligne, de préférence sur des cylindres sécheurs ou sur des calandres chauffées.
La figure 6 représente un billet de banque 200 incorporant un substrat fibreux
1 obtenu après activation de l'adhésif thermoactivable. Ce billet 200 comporte une mention apparente 201 et présente des propriétés de résistance mécanique améliorées, notamment de résistance au double pli.
Exemples
Exemple 1
La dispersion aqueuse polyuréthane à haute masse moléculaire DISPERCOLL
U 42 de la société BAYER est un exemple de résine pouvant entrer dans la préparation d'adhésifs thermoactivés efficaces pour renforcer le papier pour billet de banque, et, plus généralement, tout substrat fibreux pour documents de sécurité.
Sa température d'activation minimum est comprise entre 80°C et 100°C. Cette dispersion trouve généralement des applications en textile du fait de la souplesse du produit obtenu après activation thermique. Au cours d'une première étude, du papier composite pour billet de banque a été imprégné avec, au lieu du collage usuel PVA, la dispersion PU en phase aqueuse Dispercoll U 42.
Un papier composite à haut taux de fibres (30% de fibres de polyamide, longueur 6,0 mm, 87,0 g/m2) a été utilisé afin d'accroître la pénétration du produit dans le matériau papier.
L'activation est réalisée en presse à 25 bars à 160°C pendant 1 minute ou en étuve à 130°C pendant 10 minutes après application d'un revêtement protecteur acrylique.
La mise en œuvre d'un adhésif thermoactivable améliore considérablement la résistance au pliage du papier composite. Le gain peut atteindre 300%. Le meilleur compromis est obtenu avec l'adhésif dilué et activé par pressage à chaud. La résistance au pliage et la résistance à la déchirure augmentent respectivement au moins de +92% et +9% (voir tableau 1).
Sauf mention contraire, les poids indiqués dans les tableaux qui suivent sont exprimés en poids sec.
Papier 1 Papier 2 Papier 3 Papier 4 Papier 5 Papier 6
(invention) (invention) (invention) (invention) (comparatif) (comparatif)
Dépôt composition PVA
Papier composite comportant 30% Dispercoll U 42 tel que Dispercoll U 42 dilué avec ("PVA sizing") comportant de fibres de polyamide commercialisé 200% d'eau 6,25% de matière solide
(comparatif)
Presse Etuve Presse Etuve Presse Etuve 160°C 130°C 160°C 130°C 160°C 130°C
Grammage total g/m2 - 126,1 125,8 118,3 118,7 111 ,4 113,5
Masse d'adhésif
ou de PVA
g/m2 /côté 14,2 14,2 6,9 6,9 2,9 2,9 déposée (« Sizing
weight »)
Masse du
revêtement antig/m2 /côté 3,2 3,2 6,2 6,2 7,1 7,1 adhérent
Epaisseur pm - 168 195 175 194 175 197
Volume
spécifique (« cm3/g - 1,33 1 ,55 1 ,48 1,63 1,57 1,74 Bulk »)
Résistance à MD 57,7 57,4 65,8 52,4 59,0 54,1 l'état humide % CD 78,4 79,5 84,7 77,3 73,1 66,4 (« Wet strength ») Moy. 68,1 68,4 75,3 64,9 66,1 60,2
Elongation sèche MD 7,3 7,1 7,4 7,5 5,8 5,9 (« Dry % CD 7,9 7,1 7,8 6,7 5,5 6,6 elongation ») Moy. 7,6 7,1 7,6 7,1 5,7 6,3
Elongation MD 10,8 10,2 11,6 10,1 9,4 8,9 humide (« Wet % CD 12,0 11,1 12,1 10,6 10,6 10,0 elongation ») Moy. 11,4 10,7 11,9 10,4 10,0 9,5
Résistance au MD 15880 27289 14776 14024 5573 8087 double-pli Double CD 8537 29507 9081 12843 6889 5850 (« Schopper -pli
Moy. 12209 28398 11929 13434 6231 6969 folding »)
Résistance à la MD 2080 2140 1760 2120 1760 1560 déchirure mlM CD 2120 2260 1780 2200 1480 1720 (« Tearing ») Moy. 2100 2200 1770 2160 1620 1640
Tableau 1
Les papiers précédemment testés sont repris pour évaluer leur résistance au froissement.
La porosité Bendtsen et le lissé Bekk sont mesurés avant et après froissement (Tableau 2). Avant de réaliser ces mesures, le papier subit une étape de calandrage sous 15 bars sur ses deux côtés. Comparé au collage PVA, l'adhésif thermoactivable réduit la porosité du papier froissé. Le flux d'air au travers du papier froissé diminue d'au moins 80%. Inversement, le temps de fuite au test de lissé Bekk augmente de +50% à +200%.
Ces résultats montrent que la mise en œuvre d'adhésifs thermoactivables améliore significativement la résistance au froissement du papier pour billet de banque.
Tableau 2
Exemple 2
Dans cet exemple, des formettes de papier pur coton ont respectivement été imprégnées avec un adhésif thermoactivable et le collage usuel PVA.
L'adhésif testé est à nouveau la dispersion PU aqueuse Dispercoll U 42 commercialisée par la société Bayer. Il est dilué par addition de 200% d'eau. L'adhésif est Papier 7 Papier 8
(invention) (comparatif)
Dépôt composition PVA ("PVA sizing")
Papier en coton Dispercoll U 42 dilué avec 200% d'eau comportant 6,25% de matière solide
(comparatif)
Etuve 130°C Etuve 130°C
Grammage total g/m2 - 102,2 99,5
Masse d'adhésif ou de
PVA déposée (« Sizing g/m2 /côté 2,8 1,8
weight »)
Masse du revêtement
g/m2 /côté 3,7
anti-adhérent 3,1
Epaisseur pm - 129 129
Volume spécifique («
cm3/g
Bulk ») - 1 ,26 1,29
Résistance à l'état
humide % MD 50,0 45,0
(« Wet strength »)
Elongation sèche % MD 7,99 7,47
Elongation humide % MD 12,04 11,32
Résistance au double-
Double- pli MD 852 542
pli
(« Schopper folding »)
Résistance à la
mlM MD 640 580
déchirure (« Tearing »)
Tableau 3 activé en étuve à 130°C pendant 10 minutes, après l'application d'un revêtement protecteur.
L'adhésif thermoactivable améliore des propriétés mécaniques du papier pur coton. La résistance au pliage et la résistance à la déchirure augmentent respectivement de +57% et +10%.
Exemple 3
Dans cet exemple, du papier composite pour billet de banque a été imprégné avec, au lieu du collage usuel PVA, une dispersion PU en phase aqueuse de Dispercoll U 42.
L'activation est réalisée par calandrage à chaud, à une température de 180° C et 16 bars.
La mise en œuvre d'un adhésif thermoactivable améliore considérablement la résistance au pliage du papier composite. La résistance au pliage et la résistance à la déchirure augmentent respectivement au moins de +32% et +7% (Tableau 4). Les papiers testés sont repris pour évaluer leur résistance au froissement.
La porosité Bendsten est mesurée avant et après froissement. Avant de réaliser ces mesures, le papier subit une étape de calandrage sous une pression de 15 bars sur ses deux côtés.
Comparé au collage PVA, l'adhésif thermoactivable réduit la porosité du papier froissé. Le flux d'air au travers du papier froissé diminue d'au moins 80%.
Les résultats du Tableau 4 montrent que la mise en œuvre d'adhésifs thermoactivables améliore significativement la résistance au froissement de papier pour billet de banque.
Tableau 4
On observe, lorsque l'on compare les résultats du Tableau 3 avec ceux du Tableau 1, l'existence d'un effet particulièrement avantageux en termes d'augmentation de la résistance mécanique résultant de la mise en œuvre de la combinaison au sein d'un même substrat fibreux de fibres de renfort synthétiques et d'un adhésif thermoactivable.
Les normes suivantes ont été utilisées :
Grammage mesuré selon la norme ISO 536 « Papier et carton - Détermination du grammage »,
- Epaisseur mesurée selon la norme ISO 534 « Papier et carton - Détermination de l'épaisseur, de la masse volumique et du volume spécifique », - Porosité Bendtsen (avant et après froissement) mesurée selon la norme ISO 5636-3 « Papier et carton; détermination de la perméabilité à l'air (valeur moyenne); partie 3 : méthode Bendtsen »,
- Lissé Bekk (avant et après froissement), similaire à porosité Bendtsen mais mesuré selon la norme ISO 5627 « Papier et carton - Détermination du lissé (Méthode
Bekk) »,
- Elongation sèche et humide mesurées selon norme ISO 1924-2 « Papier et carton - Détermination des propriétés de traction - Partie 2: Méthode à gradient d'allongement constant (20 mm/min) », pour la valeur « humide », les échantillons sont préparés conformément à la norme F Q03-056,
- Résistance à l'état humide (%) = 100 x longueur de rupture en humide (ISO 3781) / longueur de rupture à l'état sec (ISO 1924-2)
- Résistance au double-pli (ou pliage Schopper) mesurée selon la norme ISO 5626 « Papier; détermination de la résistance au pliage »
- Résistance à la déchirure mesurée selon la norme ISO 1974 « Papier -
Détermination de la résistance au déchirement - Méthode Elmendorf »
Par ailleurs, certaines des émulsions acryliques de la société LUBRIZOL constituent de résines de départ adaptées pour formuler les adhésifs thermoactivables pour l'imprégnation des papiers pour billet de banque dans le cadre de la présente invention. La résine en phase aqueuse Hycar 26-0202 contient un copolymère styrène-acrylique carboxylé thermoactivable. Sa Tg est égale -12°C. Le Carbobond 26373 est une résine acrylique à haut extrait sec autoréticulante supportant des fonctions chimiques carboxyliques. Sa Tg s'élève à +5°C.
Un autre exemple d'adhésif thermoactivable utilisable dans le cadre de la présente invention est constitué par les dispersions de polyoléfines commercialisées par la société DOW qui présentent aussi des propriétés de renfort des papiers pour billet de banque suite à une activation à la chaleur. La dispersion de propylène carboxylée Hypod 4501 a des températures de vitrification Tg et de fusion Tf respectivement égales à -26°C et 85°C. De même, la dispersion de propylène peu carboxylée Hypod XU 36534.00 a des températures de vitrification Tg et de fusion Tf respectivement égales à -32°C et 85°C. L'invention peut s'appliquer à un papier multijet ou monojet. Dans le cas de l'application à un papier multijet, un ou une pluralité des jets peuvent être constitués par un papier selon l'invention.
L'expression « comportant un(e) » doit être comprise comme « comportant au moins un(e) ».
Les expressions « compris entre ... et ... » et « allant de ... à ... » doivent s'entendre comme incluant les bornes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'une feuille de sécurité et/ou de valeur (100 ; 110 ; 200) comportant les étapes consistant à :
a) faire pénétrer, au sein d'un substrat fibreux (1), une composition fluide (13) comportant un adhésif thermoactivable (11) dispersé, notamment émulsionné ou en suspension, ou solubilisé au sein d'un milieu fluide (10) de la composition (13), le substrat fibreux (1) comportant un élément de sécurité (5) ou étant destiné à en recevoir un, et b) lorsque le substrat fibreux est destiné à recevoir un élément de sécurité, munir le substrat fibreux dudit élément de sécurité.
2. Procédé selon la revendication 1, comportant une étape c) d'activation de l'adhésif thermoactivable (11) présent au sein du substrat fibreux (1) obtenu après mise en œuvre de l'étape a), l'activation étant effectuée par traitement thermique et étant, de préférence, effectuée par chauffage du substrat fibreux (1) obtenu après mise en œuvre de l'étape a), de manière particulièrement préférée par positionnement d'une surface chauffée au voisinage et/ou au contact du substrat fibreux et/ou par soufflage d'air chauffé sur le substrat fibreux (1).
3. Procédé selon la revendication précédente, l'étape c) d'activation étant effectuée en ligne.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, l'adhésif thermoactivable (1 1) subissant durant l'étape c) une modification chimique, notamment par réaction chimique ou réticulation, ou physique, notamment par cristallisation ou accroissement de la surface de contact.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, le substrat fibreux (1) ayant subi ou subissant l'étape c) étant revêtu sur tout ou partie de sa surface d'un revêtement anti-adhérent (40) permettant d'isoler l'adhésif thermoactivé (17) de l'extérieur du substrat fibreux, le revêtement anti-adhérent (40) étant, de préférence, appliqué avant le début de l'étape c).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le substrat fibreux (1) subissant l'étape a) comportant des fibres synthétiques de renfort, de préférence au moins 5 % en poids sec de fibres synthétiques de renfort par rapport au poids total du substrat fibreux (1).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, la composition fluide (13) étant, lors de l'étape a), déposée sur une surface (7) du substrat fibreux (1) par imprégnation, couchage, surfaçage et/ou pulvérisation.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, tout ou partie du milieu fluide (10) présent au sein du substrat fibreux (1) obtenu après mise en œuvre de l'étape a) étant évaporé avant mise en œuvre de l'étape c).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'adhésif comportant un polymère thermoplastique, la température de transition vitreuse (Tg) du polymère thermoplastique étant, de préférence, inférieure ou égale à + 10°C.
10. Procédé selon la revendication précédente, le polymère thermoplastique étant choisi parmi les familles des polymères acryliques, des polyuréthanes, des polyoléfines, notamment du polyéthylène, du polypropylène, de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA), de l'éthylène-acide acrylique (EAA), du méthacrylate d'éthylène (EMA), du méthacrylate de méthyléthylène (EMMA), du chlorure de polyvinylidène (PVDC), les résines thermoplastiques de type élastomère, notamment le latex caoutchouc styrène- butadiène (SBR), ou leurs mélanges ou copolymères.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le milieu fluide (10) de la composition fluide (13) étant de l'eau, la composition fluide étant, de préférence, une dispersion aqueuse, notamment d'un polyuréthane, d'un polymère acrylique, d'un polyéthylène, d'un polypropylène ou d'un copolymère d'éthylène et de propylène.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, l'adhésif présent au sein du substrat fibreux (1) étant, durant l'étape c), porté à une température supérieure à 40°C, de préférence comprise entre 80°C et 180°C, et/ou une pression supérieure ou égale à 3 bars, de préférence supérieure ou égale à 10 bars, étant appliquée sur le substrat fibreux (1) durant l'étape c).
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément de sécurité étant un filigrane (5).
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, la composition fluide (13) pénétrant le substrat fibreux (1) obtenu après mise en œuvre de l'étape a) sur au moins 25%, de préférence au moins 50%, de préférence au moins 75%, de préférence sensiblement la totalité, de son épaisseur (e).
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le substrat fibreux étant en papier.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'étape a) étant réalisée sur un substrat fibreux obtenu après égouttage, pressage et séchage d'une suspension fibreuse.
17. Feuille de sécurité et/ou de valeur (100), notamment préparée par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant :
i) un substrat fibreux (1), de préférence en papier, comportant un élément de sécurité (5), et ii) un ensemble (15) d'ilots d'un adhésif thermoactivable (11) présent au sein du substrat fibreux (1).
18. Feuille de sécurité et/ou de valeur (110 ; 200), notamment préparée par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant :
i) un substrat fibreux (1) comportant un élément de sécurité (5), et ii) un ensemble (16) d'îlots adhésifs de renfort (17) d'un adhésif thermoactivé présent au sein du substrat fibreux (1).
19. Feuille de sécurité et/ou de valeur (100 ; 1 10 ; 200) selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, le substrat fibreux étant revêtu sur tout ou partie de sa surface d'un revêtement anti-adhérent (40).
20. Feuille (100 ; 110 ; 200) selon l'une des revendications 17 à 19, le substrat fibreux (1) comportant des fibres de renfort synthétiques, de préférence au moins 5 % en poids sec de fibres de renfort synthétiques par rapport au poids total du substrat fibreux (1).
21. Feuille (100 ; 110 ; 200) selon l'une quelconque des revendications 17 à
20, l'adhésif étant thermo-réactif ou étant le produit issu de l'activation d'un adhésif thermoréactif.
22. Feuille (100 ; 110 ; 200) selon l'une quelconque des revendications 17 à
21, l'adhésif comportant un polymère thermoplastique, notamment choisi parmi les familles des polymères acryliques, des polyuréthanes, des polyoléfines, notamment du polyéthylène, du polypropylène, de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA), de l'éthylène- acide acrylique (EAA), du méthacrylate d'éthylène (EMA), du méthacrylate de méthyléthylène (EMMA), du chlorure de polyvinylidène (PVDC), les résines thermoplastiques de type élastomère, notamment le latex caoutchouc styrène-butadiène (SBR), ou leurs mélanges ou copolymères.
23. Document (200) de sécurité et/ou de valeur comportant une feuille selon l'une quelconque des revendications 17 à 22.
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