EP2938785B2 - 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 Download PDF

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EP2938785B2
EP2938785B2 EP13828841.0A EP13828841A EP2938785B2 EP 2938785 B2 EP2938785 B2 EP 2938785B2 EP 13828841 A EP13828841 A EP 13828841A EP 2938785 B2 EP2938785 B2 EP 2938785B2
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EP
European Patent Office
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fibrous substrate
adhesive
heat
fibrous
substrate
Prior art date
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EP2938785A1 (fr
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Vincent GODARD
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Oberthur Fiduciaire SAS
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    • 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
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
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    • 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 the methods of preparing fibrous substrates for applications in the field of secure documents, more particularly cotton-based papers for banknotes.
  • the two main methods of reinforcing a security paper consist of adding synthetic reinforcing fibers in the cellulosic system or else of impregnating, or even flocculation, non-reactive polymers in the fibrous mat as described in Requirement EP 2 148 954 .
  • the impregnation or the flocculation of non-reactive polymers in the fibrous mat may, for its part, only to a limited or partial reinforcement of the mechanical properties. Furthermore, too much of the flocculated polymer in the fibrous mat can reduce the quality of the watermark.
  • the invention aims specifically to meet the aforementioned needs.
  • the penetration of a dispersion or of a solution of heat-activatable adhesive within 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 folds, its resistance to tearing. , its resistance to creasing or its resistance to dry or wet elongation.
  • the invention also makes it possible to have fibrous substrates whose resistance to wear and to soiling is improved.
  • the ability to withstand a high number of folds is a property that fiduciary printers and end users place great importance on.
  • the present invention makes it possible to reinforce the fibrous security and / or value substrate by penetrating therein the heat-activatable adhesive.
  • Such an adhesive can, in particular, replace the conventional bonding which uses, for example, polyvinyl alcohol (PVA). Bonding by using PVA may not be entirely satisfactory since the quantities of PVA which it is possible to deposit may be limited because, beyond a certain level of solid matter, the PVA is too viscous.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the invention therefore advantageously allows the application of larger quantities of adhesive than in known PVA bonding processes.
  • the proportion of fibers synthetics 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 makes it possible to achieve good mechanical strength properties using a lower rate of synthetic fibers, and thus limits the degradation of the rendering of the watermark.
  • the fibrous substrate is devoid 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 heat-activatable adhesive.
  • heat-activatable adhesives are known in the field of decorative papers, a field in which these adhesives are used for their adhesive functions during the lamination of the particle board / decorative paper.
  • the heat-activatable adhesive is used, in the context of the present invention, to reinforce the fibrous base and not to bond the fibrous substrate to another element.
  • the heat-activated adhesive In addition to the penetration of the heat-activated adhesive and depending on the amounts used, there may be formation of a layer comprising the heat-activated adhesive on the surface of the fibrous substrate. It is however necessary in this case that at least part of the heat-activatable adhesive has penetrated en masse into the fibrous substrate.
  • the fibrous substrate has not, 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 can be impregnation, coating, surfacing or spraying treatments, which can “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 can 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 a sufficient cohesion to undergo step a). This fibrous mat may in some cases not be completely drained and / or dried.
  • step a) is carried out 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.
  • a heat-activatable adhesive is any adhesive whose adhesive properties increase very strongly following an input of thermal energy, this input of energy leading to a modification of the physical structure of the adhesive, and / or preferably internal chemical reactions. , even at its interfaces.
  • Step a) does not consist in 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 ( ie not dispersed or solubilized in a fluid medium).
  • a hot-melt adhesive or “hot melt”
  • a heat-activatable adhesive can undergo a chemical reaction, for example crosslinking, following an input of heat in order to increase its adhesive properties.
  • a heat-activatable adhesive can also be activated by simple fusion following a supply of heat, said fusion improving the contact and, consequently, after cooling, the adhesion of the adhesive to the fibers of the fibrous substrate.
  • the security element is preferably a watermark.
  • the watermark may be clear, that is to say formed by a local reduction in thickness of the fibrous substrate, or dark, 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 can be deposited on only one face of the fibrous substrate or, preferably, on two opposite faces.
  • 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 among the following devices: impregnator, size press (also called “size press”), air knife or doctor blade coater, curtain coater, coater Champion, gravure coater, film transfer coater (also called “Film press”), for example “Twin-HSM” coater from the company BTG, or spray device, for example nozzle or gun. It is preferably implemented by a device chosen 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.
  • Carrying out this step before any other impregnation, coating, surfacing and / or spraying operation advantageously makes it possible to facilitate the impregnation of the fibrous substrate with the fluid composition and thus to allow 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 high penetration depth of the fluid composition, and therefore of the adhesive, within 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 greatly increase the mechanical strength of the fibrous substrate.
  • the synthetic fibers increase the porosity of the fibrous substrate thus allowing better impregnation / penetration of the adhesive, and, on the other hand, the adhesive has better adhesion with the synthetic fibers (compared to adhesive adhesion / cellulosic fibers).
  • the adhesive can be brought during step c) of activation to an activation temperature T a greater than or equal to the minimum activation temperature T a min which may itself be greater than the temperature of use T m of the fluid composition comprising the heat-activatable adhesive during step a).
  • the adhesive power of the heat-activatable adhesive present within the fibrous substrate then increases considerably, due to chemical modification, in particular by chemical reaction or crosslinking, or else physical, in particular by crystallization or increase in contact surface.
  • a heat-activatable adhesive is preferably considered to be any adhesive whose adhesiveness at a temperature T after activation according to step c) is greater than the adhesiveness at this same temperature T before activation according to step c), the temperature T being lower than the activation temperature T a .
  • T a min cited above is the minimum activation temperature T a for which the increase in adhesiveness following activation, as described in the previous paragraph, is verified.
  • the activation is performed by heating the fibrous substrate by bringing a heated surface into contact with the fibrous substrate.
  • Heating of the fibrous substrate during activation can be localized at one or more distinct areas of the substrate. Heating is applied, for example, substantially only at the level of a middle zone of one face or of the two 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 exhibits a non-zero spatial variation or gradient along the surface of the fibrous substrate.
  • the adhesive is thermoreactive and undergoes a chemical reaction, in particular crosslinking, during step c).
  • the crosslinking taking place during 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 maintains high softness and flexibility, and hence the resulting substrate also maintains high softness and flexibility, by 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 include any crosslinking agent.
  • heat-activated adhesive means the product resulting from the activation of a heat-activated adhesive. This product corresponds, for example, to the product obtained after crosslinking of the heat-activatable adhesive present within the substrate fibrous. As a variant, 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), brought to a temperature above 40 ° C, preferably between 80 ° C and 180 ° C, and / or a pressure greater than or equal to 3 bar, preferably greater than or equal to 10 bar, is applied to the fibrous substrate during step c).
  • Step c) can last between 1 second and 15 minutes.
  • the tackiness of the adhesive can be maximized by raising its temperature to between 80 ° C and 180 ° C for a few or tens of seconds, and preferably by keeping the fibrous substrate under pressure. Temperature and residence time can have a greater influence on adhesion than pressure.
  • the activation step c) is preferably carried out online.
  • the fibrous substrate having undergone or, preferably, undergoing step c) is, preferably, coated on all or part of its surface with a “non-stick” coating, that is to say non-adhesive, to isolate the heat-activated adhesive from the exterior of the fibrous substrate.
  • the non-stick coating can be applied before, during and / or after step c).
  • the non-stick coating is preferably applied before the start 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 can be in the aqueous phase.
  • the non-stick coating is preferably applied by impregnation, coating, surfacing and / or spraying of a fluid composition, or by extrusion or lamination of a film. It is more preferably applied by coating or surfacing a fluid composition.
  • the non-stick coating is coated with an additional coating, having in particular printability and / or protective properties, for example against soiling.
  • the non-stick coating is a coating forming a protective layer in particular to improve the resistance to soiling of the substrate, and / or a coating making it possible to improve the printability of the substrate.
  • the non-stick coating advantageously makes it possible to prevent the fibrous substrate from sticking to various elements after activation. Thus, it is possible to avoid that after activation, the fibrous substrate does not stick to elements of the paper machine or to itself during winding or cutting for example.
  • the fluid medium present within the fibrous substrate obtained after carrying out step a) is evaporated before carrying out step c).
  • the fluid medium is, in particular, liquid.
  • the fluid medium can be a solvent when the heat-activatable adhesive is dissolved in the fluid composition.
  • the fluid medium can be evaporated during step c), the heating of the fibrous substrate carried out during step c) being able both to activate the adhesive and to evaporate the fluid medium.
  • the temperatures used during the implementation of the methods according to the invention can be controlled.
  • the temperature allowing the evaporation of the fluid medium from the fluid composition may be lower than the activation temperature of the heat-activated adhesive.
  • Such a treatment advantageously allows the adhesive to temporarily retain zero or low tackiness, which is advantageous in order to prevent the fibrous substrate from sticking to various elements if the substrate is not coated with an anti- adherent.
  • Evaporation of the fluid medium is preferably carried out by positioning a heated surface, for example 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 one or more heated cylinders
  • Such heating modes advantageously make it possible to obtain moderate heating and avoid activating the adhesive, unlike infrared drying which may be too powerful.
  • Such a sheet has in particular the advantage, due to the non-activation of the adhesive, of not sticking and of not disturbing the manufacturing process (in particular the impregnated fibrous substrate does not stick to the constituents. of the machines used, in particular the fabrics, felts and rolls of the paper machine and the dispersion / solution does not clog the circuits).
  • Such a sheet advantageously exhibits increased mechanical strength, in particular resistance to double folds.
  • the fibrous substrate can be coated over all or part of its surface with a non-stick coating.
  • the adhesive may be heat-reactive or may be the product of the activation of a heat-reactive 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 may decrease over a first portion of the thickness and then possibly increase over a second portion of the thickness up to on the second face, the first and second portions succeeding each other when moving in the same direction along the thickness of the fibrous substrate.
  • the density of the islands is constant over the entire thickness of the fibrous substrate.
  • a security and / or value document is described incorporating a security and / or value sheet as defined above.
  • the document is for example a means of payment, such as a banknote, a card, a check or a restaurant ticket, an identity document, such as an identity card, a visa, a passport or a driving license, a lottery ticket, a transport ticket or an entrance ticket to cultural or sporting events, a loyalty card, a service card, a subscription card, a playing or collecting card , a voucher or a voucher or a banknote.
  • a banknote such as a banknote, a card, a check or a restaurant ticket
  • an identity document such as an identity card, a visa, a passport or a driving license, a lottery ticket, a transport ticket or an entrance ticket to cultural or sporting events, a loyalty card, a service card, a subscription card, a playing or collecting card , a voucher or a voucher or a banknote.
  • the sheet according to the invention can be laminated with at least one plastic layer.
  • a fibrous substrate comprising a security element
  • a fluid composition comprising a heat-activatable adhesive dispersed or dissolved in a fluid medium of the fluid composition for improving the mechanical properties. , in particular 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 can include a mixture of long and short cellulosic fibers.
  • the fibrous substrate may include adjuvants conventionally used in the papermaking field, in particular retention agents, sizing 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 or polyamide fibers, and / or optionally mineral fibers, for example such as glass fibers.
  • cellulosic fibers in particular cotton fibers
  • natural organic fibers other than cellulosic and / or artificial fibers and / or synthetic fibers
  • polyester or polyamide fibers for example such as polyester or polyamide fibers
  • mineral fibers for example such as glass fibers.
  • the fibrous substrate can comprise one or more fibrous layers (also called jets) assembled after formation, in particular in the wet phase.
  • the fibrous substrate may include one or more security structures obtained during manufacture, and the substrate may in particular include a fibrous layer bearing a watermark.
  • the fibrous layer (s) of the substrate can be produced on a paper machine with a flat table or with a round shape, and the watermark (s) can be produced in the wet part according to conventional methods known to those skilled in the art.
  • the fibrous substrate obtained after activation can have a basis weight (according to the ISO 536 standard) 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 ⁇ m and 250 ⁇ m, preferably between 100 ⁇ m and 140 ⁇ m.
  • At least one fibrous layer of the substrate comprises a recess, for example an opening in the form of a fiber-free reserve, produced for example on a paper machine or outside a paper machine. , for example by reduction of dripping, with a punch, by laser cutting or by water jet.
  • the recess (s) present on at least one fibrous layer of the substrate can each have an area of between 0.1 and 10 cm 2 .
  • the recess (s) may have any geometric shape, in particular rectangular or circular.
  • the presence of the adhesive advantageously makes it possible to prevent the fibers from coming off, 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 in particular introduced en masse or in a window.
  • the invention thus also makes it possible to improve the attachment 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 preferably being less than or equal to + 10 ° C.
  • Tg is measured according to the ISO 11357 standard.
  • thermoplastic polymers are advantageous because they can soften, possibly melt, then re-solidify and this repeatedly 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 confer flexibility and sufficient flexibility on 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 in a fluid medium of the fluid composition.
  • This dispersion, in particular emulsion or suspension, or solution can be in the aqueous phase.
  • thermoplastic polymer can be (a) hard (solid) or (b) soft (softened, liquid) at room temperature, i.e. at 20 ° C.
  • it is a powder, for example a powder of a thermofusible 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, in particular styrene-butadiene rubber latex (SBR, “styrene butadiene rubber”), or their mixtures or copolymers.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • EAA ethylene acrylic acid
  • EMA ethylene methacrylate
  • EMMA methylethylene methacrylate
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • thermoplastic resins are of the elastomeric type
  • the crosslinking may have already taken place during the manufacture of the resin.
  • the aforementioned families of polymers are, in an 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 in 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 of a copolymer of ethylene and propylene. It is more preferably an aqueous dispersion, in particular of a polyurethane.
  • thermoplastic polymer can furthermore be thermosetting ("thermoset (ting) resins").
  • thermosetting thermosetting (ting) resins
  • the thermosetting nature is preferably limited as described above so as not to unduly harm the thermoplastic properties of the polymer.
  • the adhesive can crosslink under the effect of heat to form irreversible covalent bonds by carrying out at least one chemical reaction.
  • 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 contain other compounds, in particular chosen from hot-melt agents, tackifiers, plasticizers, mineral fillers, taggants, anti-microbial agents, tracers or agents. surfactants.
  • the adhesive may comprise at least one chemical or biochemical reagent for forgery and / or authentication and / or identification reacting in a colored manner, with at least one agent respectively for forgery and / or authentication and / or d 'identification.
  • the heat-activated adhesive used can 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 quantification of the isotope 14 of carbon ( 14 C).
  • security elements that may be present within the fibrous substrate, some are detectable by eye, in daylight or in artificial light, without using a particular device.
  • These security elements include, for example, colored fibers or planchettes, fully or partially printed or metallized threads. These security elements are said to be first level.
  • Additional security features are detectable only with a relatively simple device, such as an ultraviolet (UV) or infrared (IR) emitting lamp.
  • UV ultraviolet
  • IR infrared
  • These security elements include, for example, fibers, boards, bands, threads or particles. These security elements may or may not be visible to the naked eye, for example being luminescent under lighting from a Wood lamp emitting in a wavelength of 365 nm. These security elements are said to be second level.
  • security elements require a more sophisticated detection device for their detection. 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 the document, if necessary.
  • security elements include, 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 can also be incorporated into the fibrous substrate, they are for example chemical or biochemical reagents of forgery and / or authentication and / or identification which can in particular react respectively with at least one agent of forgery and / or authentication and / or identification.
  • the additional security element (s) present within the fibrous substrate may have first, second or third level security characteristics.
  • the fluid composition can have a function of a second or third level security element. To this end, 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 can 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 by dry weight greater than 3%, preferably between 3 and 35% relative to total fibers of the substrate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the reinforcing fibers also have an authentication function.
  • the reinforcing fibers can have luminescent properties, for example fluorescent.
  • polyester fiber in particular polyethylene terephthalate (PET), which has a reactive compound (fluorescent for example) by grafting or by addition during the extrusion of the fiber.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the length of the reinforcing fibers is preferably between 4 and 6 mm, preferably being approximately 4 mm.
  • the linear density of the fibers is preferably less than 3 dtex, preferably being approximately 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, around 10%.
  • a fibrous substrate 1 having just been formed and comprising a watermark 5, substrate on which has been deposited by impregnation by means of a size press a fluid composition 13 comprising a dispersion 14 of a heat-activatable adhesive 11 within a medium fluid 10.
  • the fibrous substrate 1 can be formed by any known means.
  • the fibrous substrate 1 comprising the watermark 5 can be formed by a round-shaped machine.
  • the fibrous substrate 1 can first be formed by a flat table machine (Fourdrinier) and then be provided with the watermark 5, for example by bringing into contact with a watermark roll, for example during the draining of said substrate.
  • the fibrous substrate 1 comprises synthetic reinforcing fibers. It is possible, as illustrated, 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 can also be deposited on only part of at least one face of the substrate.
  • the heat-activatable adhesive 11 can be a thermoplastic polymer, preferably belonging to the families described above.
  • the adhesive can be heat reactive and undergo crosslinking upon activation.
  • the fluid medium 10 may be water and the fluid composition 13 for example may 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 flowable composition can be deposited after the fibrous substrate has been drained and, if the fibrous substrate is intended to have a watermark, after formation of the latter.
  • the fluid composition can be deposited before or after formation of the watermark, and preferably after the step of draining the fibrous substrate.
  • the quantity of heat-activatable adhesive 11 deposited on the face 7 of the fibrous substrate 1 can be between 1 gram of heat-activated adhesive 11 per m 2 and 30 grams of heat-activated adhesive 11 per m 2 , preferably between 2 grams of heat-activated adhesive 11 per m 2 and 10 grams of heat-activated adhesive 11 per m 2 .
  • the fluid composition 13 After penetration of the fluid composition 13 within the fibrous substrate 1, the structure shown in figure 2 . As can be seen in this figure, the fluid composition 13 penetrates the fibrous substrate 1 obtained after carrying out step a) over substantially the whole of its thickness e. It is not beyond the scope of the present invention if the penetration takes place over only part of the thickness e of the fibrous substrate 1.
  • This structure 100 constitutes a security paper in which a set 15 of islands of a heat-activatable adhesive 11 is present within the fibrous substrate 1.
  • the adhesiveness produced by the heat-activatable adhesive 11 is relatively low. fact of non-activation of the latter, the evaporation conditions being chosen so as not to activate the heat-activated adhesive 11.
  • a non-stick coating 40 is then applied which is intended to isolate the adhesive from the exterior of the fibrous substrate 1 once the adhesive has been activated.
  • the fibrous substrate 1 after application of the non-stick coating 40.
  • the non-stick coating 40 can be applied at least on the face 7 on which the watermark 5 is present.
  • Applying the adhesive to the face on which the watermark is present advantageously makes it possible to reinforce clear watermarks such as watermarks obtained by galvano (or electrotype) or screened watermarks (for example as described in the patent EP 1 122 360 ).
  • the non-stick coating 40 can be applied to all or part of the face 7 on which the watermark 5 is present.
  • the non-stick coating is applied on two faces of the fibrous substrate, for example on a face on which a watermark is present as well as on the opposite face.
  • All or part of the non-stick coating 40 is intended to be brought into contact with an element forming part of a paper machine, on which the fibrous substrate is intended to be placed.
  • Activation can be carried out by exposing the fibrous substrate 1 to a temperature between 80 ° C and 180 ° C, for example by placing the fibrous substrate in an oven or in a press. Activation can allow the fibrous substrate to undergo a chemical reaction, for example to crosslink. In a variant, the activation comprises the melting of the heat-activatable adhesive then its solidification, for example following a cooling, in order to form the adhesive reinforcing islands 17.
  • Activation is advantageously carried out online, preferably on drying rolls or on heated calenders.
  • the figure 6 shows a banknote 200 incorporating a fibrous substrate 1 obtained after activation of the heat-activatable adhesive.
  • This note 200 has an apparent mention 201 and has improved mechanical strength properties, in particular resistance to double folds.
  • the high molecular weight polyurethane aqueous dispersion DISPERCOLL U 42 from the company BAYER is an example of a resin which can be used in the preparation of heat-activated adhesives which are effective for reinforcing banknote paper, and, more generally, any fibrous substrate for banknotes. security.
  • Its minimum activation temperature is between 80 ° C and 100 ° C. This dispersion generally finds applications in textiles because of the flexibility of the product obtained after thermal activation.
  • a high fiber composite paper (30% polyamide fiber, 6.0mm length, 87.0g / m 2 ) was used to increase product penetration into the paper material.
  • Activation is carried out in a press at 25 bars at 160 ° C. for 1 minute or in an oven at 130 ° C. for 10 minutes after application of an acrylic protective coating.
  • Bendtsen porosity and Bekk smoothness are measured before and after wrinkling (Table 2). Before carrying out these measurements, the paper undergoes a calendering step at 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 leakage time in the Bekk smoothness test increases from + 50% to + 200%.
  • pure cotton paper sheets were respectively impregnated with a heat-activatable adhesive and the usual PVA bonding.
  • the adhesive tested is again the aqueous PU dispersion Dispercoll U 42 sold by the company Bayer. It is diluted by adding 200% water.
  • the adhesive is ⁇ u> Table 3 ⁇ /u> Cotton paper Paper 7 (invention) Paper 8 (comparative) Dispercoll U 42 diluted with 200% water PVA composition deposit (“PVA sizing”) comprising 6.25% of solid matter (comparative) 130 ° C oven 130 ° C oven Total weight g / m 2 - 102.2 99.5 Mass of adhesive or PVA deposited ("Sizing weight") g / m 2 /side 2.8 1.8 Mass of non-stick coating g / m 2 /side 3.1 3.7 Thickness ⁇ m - 129 129 Specific volume (“Bulk”) cm 3 / g - 1.26 1.29 Wet strength % MD 50.0 45.0 Dry elongation % MD 7.99 7.47 Wet elongation % MD 12.04 11.32 Double resistance (“Schopper folding”) Double fold MD
  • the heat-activated adhesive improves the mechanical properties of pure cotton paper. Folding resistance and tear resistance increase by + 57% and + 10% respectively.
  • composite paper for banknotes was impregnated with, instead of the usual PVA sizing, a PU dispersion in aqueous phase of Dispercoll U 42.
  • Activation is carried out by hot calendering, at a temperature of 180 ° C. and 16 bars.
  • 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%.
  • Hycar 26-0202 aqueous phase resin contains a heat-activatable carboxylated styrene-acrylic copolymer. Its T g is equal to -12 ° C.
  • Carbobond 26373 is a self-crosslinking high dry extract acrylic resin supporting carboxylic chemical functions. Its T g is + 5 ° C.
  • the Hypod 4501 carboxylated propylene dispersion has vitrification temperatures T g and melting temperatures T f respectively equal to -26 ° C and 85 ° C.
  • the low-carboxylated propylene dispersion Hypod XU 36534.00 has vitrification temperatures T g and melting temperatures T f respectively equal to -32 ° C and 85 ° C.
  • the invention can be applied to a multi-ply or single-ply paper.
  • one or a plurality of the plies may be constituted by a paper produced according to the invention.

Landscapes

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

Description

  • L'invention concerne les procédés de préparation des substrats fibreux pour les applications dans le domaine des documents sécurisés, plus particulièrement les papiers à base de coton pour les billets de banque.
    • 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 oeuvre des techniques décrites dans ce document présentent toutefois une pénétration du polymère au sein des couches papetières relativement superficielle.
  • On connait 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
  • L'invention concerne un procédé de préparation d'une feuille de sécurité et/ou de valeur selon la revendication 1, comportant les étapes consistant à :
    1. 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
    2. 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 oeuvre l'alcool polyvinylique (PVA). Le collage par mise en oeuvre 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 entrainer 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 oeuvre 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 oeuvre 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 oeuvre 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 oeuvre, 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).
  • 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 oeuvre 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, 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 oeuvre de l'étape a) est évaporé avant mise en oeuvre 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 oeuvre 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.
  • Il est décrit une feuille de sécurité et/ou de valeur, notamment préparée par un procédé tel que défini plus haut, comportant :
    1. a) un substrat fibreux, de préférence en papier, comportant un élément de sécurité, et
    2. 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).
  • Il est décrit une feuille de sécurité et/ou de valeur, notamment préparée par un procédé tel que défini plus haut, comportant :
    1. a) un substrat fibreux comportant un élément de sécurité sou forme de filigrane, et
    2. b) un ensemble d'ilots adhésifs de renfort d'un adhésif thermoactivé présent au sein du substrat fibreux, les ilots étant optionnellement des ilots 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.
  • Il est décrit 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.
  • Il est décrit 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.
  • Il est décrit 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.
  • Il est décrit 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.
  • Il est décrit 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.
  • Il 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 µm et 250 µm, de préférence entre 100 µm et 140 µm.
  • Dans un exemple de mise en oeuvre 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 l'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 oeuvre 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 oeuvre 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 oeuvre 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 methacrylate »), du méthacrylate de méthyléthylène (EMMA, « ethylene methyl methacrylate »), du chlorure de polyvinylidène (PVDC, « polyvinylidene chloride »), les résines thermoplastiques de type élastomère, notamment le latex caoutchouc styrène-butadiène (SBR, « styrene 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 covalentes irréversibles par mise en oeuvre 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'oeil, 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'oeil 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 oeuvre 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 oeuvre 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 anti-adhérent 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.
  • 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 11 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 oeuvre 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 11 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 ilots 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 oeuvre 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. Tableau 1
    Papier composite comportant 30% de fibres de polyamide Papier 1 (invention) Papier 2 (invention) Papier 3 (invention) Papier 4 (invention) Papier 5 (comparatif) Papier 6 (comparatif)
    Dispercoll U 42 tel que commercialisé Dispercoll U 42 dilué avec 200% d'eau Dépôt composition PVA ("PVA sizing") comportant 6,25% de matière solide (comparatif)
    Presse 160°C Etuve 130°C Presse 160°C Etuve 130°C Presse 160°C Etuve 130°C
    Grammage total g/m2 - 126,1 125,8 118,3 118,7 111,4 113,5
    Masse d'adhésif ou de PVA déposée (« Sizing weight ») g/m2 /côté 14,2 14,2 6,9 6,9 2,9 2,9
    Masse du revêtement anti-adhérent g/m2 /côté 3,2 3,2 6,2 6,2 7,1 7,1
    Epaisseur µm - 168 195 175 194 175 197
    Volume spécifique (« Bulk ») cm3/g - 1,33 1,55 1,48 1,63 1,57 1,74
    Résistance à l'état humide (« Wet strength ») % MD 57,7 57,4 65,8 52,4 59,0 54,1
    CD 78,4 79,5 84,7 77,3 73,1 66,4
    Moy. 68,1 68,4 75,3 64,9 66,1 60,2
    Elongation sèche (« Dry elongation ») % MD 7,3 7,1 7,4 7,5 5,8 5,9
    CD 7,9 7,1 7,8 6,7 5,5 6,6
    Moy. 7,6 7,1 7,6 7,1 5,7 6,3
    Elongation humide (« Wet elongation ») % MD 10,8 10,2 11,6 10,1 9,4 8,9
    CD 12,0 11,1 12,1 10,6 10,6 10,0
    Moy. 11,4 10,7 11,9 10,4 10,0 9,5
    Résistance au double-pli (« Schopper folding ») Double -pli MD 15880 27289 14776 14024 5573 8087
    CD 8537 29507 9081 12843 6889 5850
    Moy. 12209 28398 11929 13434 6231 6969
    Papier composite comportant 30% de fibres de polyamide Papier 1 (invention) Papier 2 (Invention) Papier 3 (invention) Papier 4 (invention) Papier 5 (comparatif) Papier 6 (comparatif)
    Dispercoll U 42 tel que commercialisé Dispercoll U 42 dilué avec 200% d'eau Dépôt composition PVA ("PVA sizing") comportant 6,25% de matière solide (comparatif)
    Presse 160°C Etuve 130°C Presse 160°C Etuve 130°C Presse 160°C Etuve 130°C
    Résistance à la déchirure (« Tearing ») mN MD 2080 2140 1760 2120 1760 1560
    CD 2120 2260 1780 2200 1480 1720
    Moy. 2100 2200 1770 2160 1620 1640
  • 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 oeuvre d'adhésifs thermoactivables améliore significativement la résistance au froissement du papier pour billet de banque. Tableau 2
    Papier composite comportant 30% de fibres de polyamide Papier 1 (invention) Papier 2 (invention) Papier 3 (invention) Papier 4 (invention) Papier 5 (comparatif) Papier 6 (comparatif)
    Dispercoll U 42 tel que commercialisé Dispercoll U 42 dilué avec 200% d'eau Dépôt composition PVA ("PVA sizing") comportant 6,25% de matière solide (comparatif)
    Presse 160°C Etuve 130°C Presse 160°C Etuve 130°C Presse 160°C Etuve 130°C
    Grammage total g/m2 - 126,1 125,8 118,3 118,7 111,4 113,5
    Masse d'adhésif ou de PVA déposée (« Sizing weight ») g/m2 /côté 14,2 14,2 6,9 6,9 2,9 2,9
    Masse du revêtement anti-adhérent g/m2 /côté 3,2 3,2 6,2 6,2 7,1 7,1
    Epaisseur µm - 168 195 175 194 175 197
    Volume spécifique (« Bulk ») cm3/ g - 1,33 1,55 1,48 1,63 1,57 1,74
    Porosité Bendtsen ml/m in - 0,0 2,0 2,0 7,0 3,0 9,0
    Porosité Bendtsen après froissement ml/m in - 5,0 12,0 12,0 20,0 105,0 98,0
    Lissé Bekk s MD 21,3 6,3 9,2 3,2 9,3 2,9
    CD 11,0 3,6 6,8 3,0 6,6 1,9
    Moy. 16,2 5,0 8,0 3,1 8,0 2,4
    Lissé Bekk après froissement s MD 0,7 0,5 0,4 0,3 0,2 0,2
    CD 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,2
    Moy. 0,7 0,5 0,4 0,3 0,2 0,2
    • 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 Tableau 3
    Papier en coton Papier 7 (invention) Papier 8 (comparatif)
    Dispercoll U 42 dilué avec 200% d'eau Dépôt composition PVA ("PVA sizing") 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 weight ») g/m2 /côté 2,8 1,8
    Masse du revêtement anti-adhérent g/m2 /côté 3,1 3,7
    Epaisseur µm - 129 129
    Volume spécifique (« Bulk ») cm3/g - 1,26 1,29
    Résistance à l'état humide (« Wet strength ») % MD 50,0 45,0
    Elongation sèche % MD 7,99 7,47
    Elongation humide % MD 12,04 11,32
    Résistance au double-(« Schopper folding ») Double-pli MD 852 542
    Résistance à la déchirure (« Tearing ») mN MD 640 580
    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 oeuvre 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 oeuvre d'adhésifs thermoactivables améliore significativement la résistance au froissement de papier pour billet de banque. Tableau 4
    Papier composite comprenant 30% de fibres de polyamide Dépôt composition Dispercoll U 42 dilué avec 150% d'eau Dépôt composition PVA ("PVA sizing") (comparatif)
    Calandrage à chaud 180°C et 16 bars
    Grammage g/m2 120,1 126,0
    Epaisseur µm 135 142
    Volume spécifique cm3/g 1,12 1,13
    Porosité Bendtsen ml/min 1,0 0,7
    Porosité Bendtsen après froissement ml/min 113,0 21,9
    Résistance au pliage (Lhommargy) 2 plis 5000,0 6600,0
    Résistance à la déchirure mN 1500 1600
  • 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 oeuvre 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 NF 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 produit 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 (12)

  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), notamment en papier, 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), notamment un filigrane, 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,
    le procédé 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, l'adhésif thermoactivable (11) 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.
  2. Procédé selon la revendication 1, l'activation étant effectuée par chauffage du substrat fibreux (1) obtenu après mise en œuvre de l'étape a) 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), l'étape c) d'activation étant, de préférence, effectuée en ligne.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, 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).
  4. 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).
  5. 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.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 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).
  7. 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,
  8. 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.
  9. 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.
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 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).
  11. 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).
  12. 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.
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