WO2010041226A1 - Procédé de fabrication d'un document de sécurité - Google Patents

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WO2010041226A1
WO2010041226A1 PCT/IB2009/054461 IB2009054461W WO2010041226A1 WO 2010041226 A1 WO2010041226 A1 WO 2010041226A1 IB 2009054461 W IB2009054461 W IB 2009054461W WO 2010041226 A1 WO2010041226 A1 WO 2010041226A1
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security element
treatment
plasma
plasma treatment
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PCT/IB2009/054461
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Thibaut Le Loarer
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Arjowiggins Security
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Definitions

  • the present invention relates to security documents comprising paper, and in particular to their manufacture.
  • paper means any sheet obtained by wet process using a suspension of natural cellulose fibers and / or inorganic, vegetable or organic fibers other than cellulose, possibly synthetic, which may contain various fillers and various additives commonly used in stationery.
  • a security sheet comprising one or more security elements
  • small security elements whose width and length are of the order of a few millimeters, for example such as boards that are elements plastic and / or paper dishes, or such as colored or luminescent fibers, or a fine ribbon commonly called "safety thread" is introduced.
  • This tape is generally made of plastic and includes security elements, for example luminescent.
  • the introduction in band of the security elements can in particular be done by supply ducts placed along the width and opening into the form tank in the vicinity from round form, before the beginning of draining of a fibrous suspension on a fabric of a round form. After draining, a security sheet is obtained which is then pressed and then dried according to the current papermaking process.
  • the security threads are incorporated inside the fibrous substrate constituting the security sheet is "en masse", that is to say that the son are completely covered with fibrous material, or “window”, the son of safety being then partially located on the surface of the security sheet and partially in mass in the latter, for example in an alternating manner.
  • the windows thus described can be through or not, depending on whether the security thread appears respectively on two or on one side of the security sheet.
  • the introduction of bulk security son may in particular be carried out in a single jet, on a paper machine flat or round table.
  • the wire is introduced into the shaped tank before or shortly after the beginning of the draining of the fibrous suspension on the fabric.
  • the position of the security thread in the thickness of the final security sheet is determined in particular by the place and the insertion inclination of the security thread.
  • the jet thus obtained can then be married in the wet state, that is to say before drying, with other jets whose fibrous compositions can be identical or different and which can be formed on paper machines at the table flat or round.
  • Another way of introducing the security son en masse is to incorporate them between two successive jets produced on a flat table and / or a round shape, before the "marriage" successive jets by wet pressing.
  • the jets may themselves be married to other jets whose compositions may be the same or different and which may be formed on a flat table or a round shape, before or after the introduction of security threads. After their marriage, the two successive streams comprising the security threads are eventually married to the other jets and then dried according to the current papermaking process to obtain a security sheet.
  • the introduction of a window safety wire in a single jet is for example described in patent applications EP 059 056 for a paper machine with a round shape and EP 0 609 252 for a flat-bed paper machine.
  • the introduction into the window between two jets of multijet fibrous material is described in the patent application EP 0 229 645.
  • the introduction of the security threads can in particular lead to poor recovery of the security threads characterized by they are introduced in mass, by a lack of material above the security threads and, when they are introduced in window, by insufficient bypasses also called "broken bridges".
  • bridging is meant the fibrous covering of a safety wire introduced in the windows in the zones between the windows, that is to say at the places where the wire is contained in the mass of the security sheet. They are all the more pronounced as the security sheet in which the security threads are introduced is of low weight. This effect of broken bridges is reflected in particular by visual defects on the security sheet and by embrittlement of the security sheet, thus constituting a drawback of the security sheets of the prior art containing the security threads.
  • Solutions have been proposed to improve the adhesion of a security element to the paper fibers during its incorporation.
  • the application of a varnish on the security element has been considered.
  • the application of varnish may have the effect of reducing or even canceling the lenticular effect and thus the security conveyed by the wire.
  • plasma or corona treatments are known to increase surface energy, that is to say increase the wettability, many materials such as metal, wood, polymers or paper.
  • Plasma can be called hot, when it is totally ionized and composed only of ions and electrons as is the case for the sun, or cold when it is only partially ionized and composed of ions, electrons and neutral particles (atoms, molecules, metastable radicals).
  • Plasma in the sense of this application refers to so-called cold plasma and thermodynamic equilibrium, ie a partially ionized gas where the electrons are the most energetic particles.
  • Plasma-surface interactions lead to surface reactions that can cause changes in the physicochemical characteristics of the treated media. Plasma produces especially high energy particles such as electrons, UV and visible radiation but also ions and excited particles.
  • the exposure of a surface to a plasma can thus lead to a modification of the surface by the breaking of chemical bonds by the formation of free radicals. These radicals will be able to react allowing the formation of functional chemical groups depending on the nature of the plasma discharge. According to the used discharge gas, the treatment will be qualified as activation when the main effect is the cleaning of the surface, or deposition when the surface is grafted or covered with new chemical functions.
  • the application WO 2005/026440 describes a security element for incorporation in a security document, the security element comprising a fibrous layer that can undergo plasma or corona pre-treatment to increase the polarization of the fibers of the fibrous layer.
  • the application WO 03/044276 describes a security article comprising a security element whose surface can be treated by a low-pressure plasma treatment in order to modify the surface of the security element, by removing or adding an element. on the surface of the security element, for example by fluorination or abrasion of the treated surface.
  • Corona treatment is distinguished from plasma treatment by the density of active species involved and by the homogeneity of the treatment.
  • the plasma and corona treatments can be used as an activation treatment, thus making it possible to modify the surface to be treated, for example to homogenize the surface energy of a support before coating, to sterilize paper or non-woven supports, to improve the impregnation by increasing the wettability of the support, or to make thin layers on the surface of a support by deposition or grafting treatment.
  • the so-called activation treatments mainly consist of surface cleaning, which means a "stripping" of the surface at the atomic scale to remove surface pollution naturally present in the ambient air, this effect being combined to an oxidation of the material generally allowing an increase in the surface energy and therefore the wettability by obtaining a more reactive surface.
  • a surface exposed to new contaminants will react in a very short time and ultimately "become” a polluted surface of low surface energy.
  • the effect of a plasma treatment is thus optimum immediately after the treatment and its effect decreases very rapidly as a function of time.
  • the Applicant has carried out tests consisting in treating by atmospheric pressure plasma a security thread such as that with a lenticular network marketed by the company CRANE under the trade name Motion®.
  • the increase in the wettability of such a wire has
  • the treatment did not show any significant improvement in the problem of adhesion of the yarn to the fibrous substrate when introduced into a paper machine a few days later.
  • the invention thus aims to facilitate the incorporation of security elements in a security document, in particular by an activation processing security elements.
  • the subject of the invention is a method of manufacturing a security document comprising a fibrous material shaped in a paper machine, in which a security element is incorporated in the security document.
  • this method comprising a step of processing the security element in line with a plasma discharge just prior to incorporation into the fibrous material or transfer to a sheet exiting the paper machine.
  • the treatment step is carried out on the production line of the fibrous material.
  • the invention it is possible to improve the adhesion of the security element to the security document, to avoid the appearance of air bubbles between the security element and the paper fibers and to prevent the separation or tearing of the security element.
  • the Applicant explains the improvement obtained surprisingly thanks to the invention in that the efficiency of the plasma treatment decreases with time.
  • the effect of the treatment remains important at the moment the security element comes into operation. contact of the fibrous material.
  • the processing is performed in particular just before the introduction of the security element into the paper mass, that is to say before the formation of the security element. the sheet on the paper machine.
  • the treatment can be carried out just before the formation of the paper mass, the security elements being for example dispersed in the water and then integrated in the paper mass via the water supply circuit.
  • the security elements can also be projected on the sheet of paper in formation by a laminar flow of a jet containing a suspension of security elements. Plasma treatment carried out at this time of the process makes it possible in particular to improve the dispersion of the security elements while improving their adhesion in the paper mass.
  • the treatment may be chosen from plasma or corona treatments, as defined above, which make it possible to increase the surface energy of the security element.
  • the plasma treatment may be a dielectric barrier plasma (DBD) treatment, the plasma being or not conducted via a gas flow.
  • DBD dielectric barrier plasma
  • Such treatment may in particular have the advantage of implementing a higher density of active species than in the implementation of other treatments, such as corona treatment.
  • a dielectric barrier plasma treatment can produce a homogeneous discharge, which has the particular advantage of avoiding the formation of electric arcs and heating of the treated security element.
  • the plasma treatment can be performed in a static manner, ie in an atmospheric pressure or low pressure treatment reactor where the treated security element will remain a definite time, or dynamically - also called "roll to roll "or” parade "- that is to say within an atmospheric pressure reactor in which will scroll the processed security element without stopping time inside thereof.
  • the plasma treatment can be carried out in a fluidized bed.
  • the treatment of fibers and safety boards can in particular be carried out in a fluidized bed reactor.
  • Plasma treatment can for example be performed with Plasmatreat, Enercon, DowPlasma, Diener, Apit Technology, Grinp, Air Liquide, Ahlbrandt or Acxys plants.
  • the treatment can be carried out at atmospheric pressure, that is to say without the presence of a vacuum system. In this way, it is easier to carry out the online processing during the production of the security document.
  • the time between the processing of the security element and its incorporation into the security document is as short as possible, for example of the order of a few seconds, especially less than 60 seconds.
  • the time between the plasma treatment and the incorporation of the security element of the wire may be that necessary, taking into account the continuous running speed of the security element, so that the treated region reaches the fibrous suspension.
  • the method according to the invention may comprise a step of printing and / or coating the security element after plasma treatment. This step can take place before or after incorporation of the security element in the fibrous suspension of a paper machine with round shape or flat table.
  • a conventional or security ink can thus be applied to the security element, in particular a fluorescent, phosphorescent, magnetic, photochromic, thermochromic, piezochrome, iridescent ink, among others.
  • the ink can be applied partially or totally to the security element, that is to say only in certain areas or on the entire surface of the latter.
  • the ink can be applied by any printing means, for example offset, gravure, screen printing or inkjet printing.
  • the plasma treatment may correspond to dielectric barrier plasma treatment, inductively coupled plasma treatment, radio frequency plasma treatment, capacitive plasma treatment or microwave plasma treatment, among others.
  • the plasma treatment may be a surface discharge treatment, i.e. a treatment in which the security element is directly processed by the ionized gas that is produced out of the inter-electrode space.
  • the treatment is advantageously a post-discharge treatment also called
  • the plasma treatment can still be a volume plasma treatment, ie a treatment where the security element is treated in the inter-electrode space.
  • the plasma treatment can be carried out in a confined space, in particular so as not to disturb the introduction of the security element in the security document on the production line.
  • the security element or elements may be chosen from fibers or safety boards, highlights, security threads or safety foils.
  • the security element can be introduced in windows. Alternatively, the security element can be introduced in bulk, that is to say completely covered by the fibers of the security document.
  • the security element can still be introduced on the surface of the security document, that is to say so that one of its faces is fully visible on the security document.
  • the security element may be non-fibrous.
  • the security element has a microrelief such as a lenticular network.
  • the security element When the security element is a security thread, it has for example a width less than 15 mm and a thickness of between 5 and 45 microns.
  • the security thread may extend over an entire dimension (width, length) of the document as it is placed on the market.
  • the security element can be secured by visible or non-visible patterns, in positive and / or negative, optically variable devices and in particular holograms, magnetism, electrical conduction.
  • the security element can still have an optical effect such as, for example, iridescence, fluorescence, photochromy, thermochromic, and tribochromic.
  • the security element may comprise a support made of thermoplastic material, for example PE, PET, PC, PES or PVC.
  • the security element may be coated with an adhesive before being introduced into the security document, in particular in the fibrous suspension of a round-shaped machine, in particular a heat-reactive heat-sealable product.
  • the coating must take place before the plasma treatment in order to obtain the best adhesion at the time of introduction of the security element into the fibrous suspension.
  • the security document may be a means of payment such as a bank note, 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 title of transportation, an entrance ticket to cultural or sports events, a playing card or a collectible card.
  • the subject of the invention is also a method for treating a security element, for example a security thread or a safety foil, comprising the step of exposing it to a plasma discharge, in particular to a plasma as defined above.
  • FIG. 1 illustrates the processing of a security element according to the invention
  • FIG. 2 represents an example of a device making it possible to carry out a discharge of ionized gas on the security element
  • FIG. 3 is a graph showing the density of active species of the ionized gas as a function of the treatment distance.
  • FIG. 4 represents an example of fluidized bed plasma treatment of a security element
  • FIG. 1 illustrates an exemplary treatment of a security element 1 according to the invention.
  • the security element 1 corresponds to a security thread which is introduced into a fibrous suspension 3 of a round-shaped paper machine 4.
  • the security thread 1 is subjected to a treatment by a plasma discharge 2, generated by a device 5 placed upstream of the incorporation of the security thread 1 into the fibrous suspension 3 of the machine. paper.
  • the plasma discharge treatment is carried out online on the paper machine and at atmospheric pressure.
  • Safety thread 1 obtained after treatment with plasma 2 has improved adhesion properties.
  • the method may optionally comprise a step of printing the safety thread 1 after plasma treatment 2 and before incorporation into the fibrous suspension 3.
  • FIG. 2 shows a device 5 for processing the safety wire 1 by plasma discharge 2.
  • This device 5 comprises a compressed air inlet 7 and a generator of a high frequency sinusoidal current 6 for maintaining and exciting the compressed air 7 so as to give rise to the active species 8 which form the plasma 2 which is blown on the security thread 1.
  • FIG. 3 shows a graph showing the evolution of the number of active species 8 contained in the plasma 2 as a function of the processing distance of the safety thread 1.
  • the processing distance of the security thread 1 will be chosen so as to be in a balanced ratio between the number of active species 8 and the thermal effect on the security thread 1.
  • FIG. 4 shows a device X enabling the treatment of safety board by plasma discharge in a fluidized bed reactor.
  • This device comprises a reactor with a gas inlet / outlet (air or treatment gas), a high frequency generator for maintaining the plasma discharge and an inlet / outlet for the circulation of the safety elements in the reactor.
  • a post-discharge plasma treatment at atmospheric pressure is carried out on a safety wire of the Motion® type marketed by the company Skull shortly before being introduced into a fibrous suspension of a round-shaped paper machine.
  • the time interval of 2 to 4 seconds separating the plasma treatment from immersion in the fibrous material corresponds to the travel time of the wire because of its running speed, for example between 40 and 60 m / min.
  • the treatment is carried out, for example, by an OpenAir® system marketed by Plasmatreat, a Plasmastream® system marketed by Dowcorning Plasma, or a ULS series system marketed by Acxys. Any other atmospheric pressure plasma treatment system, post discharge or not, allowing the treatment of a wire is possible.
  • the security thread used is for example a lenticular network wire, that is to say a wire having microstructures responsible for poor wettability of the wire of security.
  • the lenticular network makes it possible to create an animation on the wire when the angle of observation varies.
  • Plasma treatment temporarily increases the surface energy of the safety wire, that is to say to achieve a combined effect of cleaning and oxidation of the extreme surface of the security thread, defined as the first tens of nanometers of the wire, thus making it possible to increase the wettability of the security thread and thus its adhesion to the paper mass
  • Example 2 Plasma treatment is carried out on a safety foil intended to be incorporated into a security document, for example a lunch check.
  • the plasma treatment makes it possible to improve the printability of the foil, which may for example be printed with an ultraviolet (UV) cross-linked ink.
  • UV ultraviolet
  • the treatment allows an increase of the surface energy as well as a cleaning of the extreme surface of the safety wire making it possible to obtain a more homogeneous surface and better wettability, thus facilitating the adhesion of the ink once deposited on the safety foil.
  • Plasma treatment of security boards for example iridescent security boards intended to be incorporated in banknotes, is carried out.
  • a plasma is blown through the reactor which allows to "fluidize" the safety boards that are maintained in the reactor with two grids in and out of gas.
  • the device is also provided with an input allowing replenishment, continuous or not, in security elements and an output for transferring the processed security elements into the circuit of the paper machine.
  • Such a process could also be achieved with fibers or other relatively small format elements such as highlights.
  • the plasma treatment makes it possible to increase the wettability of the boards when they are introduced into the paper mass and thus to obtain better adhesion of the boards in the paper.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

Procédé de fabrication d'un document de sécurité comportant une matière fibreuse mise en forme dans une machine à papier, dans lequel un élément de sécurité (1) est incorporé au document de sécurité, comportant une étape consistant à traiter en ligne à pression atmosphérique l'élément de sécurité (1) avec une décharge plasma (2) juste avant son incorporation dans la matière fibreuse ou son transfert sur une feuille sortant de la machine à papier.

Description

Procédé de fabrication d'un document de sécurité
La présente invention se rapporte aux documents de sécurité comportant du papier, et notamment à leur fabrication.
Dans la description « papier » signifie toute feuille obtenue par voie humide à l'aide d'une suspension de fibres de cellulose naturelle et/ou de fibres minérales, végétales ou organiques autres que la cellulose, éventuellement synthétiques, pouvant contenir diverses charges et divers additifs couramment utilisés en papeterie. Arrière-plan
Lors de la fabrication d'une feuille de sécurité comportant un ou plusieurs éléments de sécurité soit on introduit de petits éléments de sécurité dont la largeur et la longueur sont de l'ordre de quelques millimètres, par exemple tels que des planchettes qui sont des éléments plats en plastique et/ou en papier, ou tels que des fibres colorées ou luminescentes, soit on introduit un ruban fin couramment appelé « fil de sécurité ». Ce ruban est généralement en matière plastique et comprend des éléments de sécurité, par exemple luminescents.
L'introduction en bande d'éléments de sécurité de format relativement petit tels que des fibres ou des planchettes peut notamment se faire, si la machine à papier est une machine à table plate, par flux laminaire d'un jet contenant une suspension d'éléments de sécurité au-dessus d'une feuille de papier en formation qui sera ensuite pressée puis séchée selon le procédé papetier courant. Ce mode d'introduction est décrit par exemple dans la demande de brevet EP 1 253 241.
Dans le cas d'une machine à papier équipée d'une forme ronde, l'introduction en bande des éléments de sécurité peut notamment se faire par des conduits d'alimentation placés le long de la laize et débouchant dans la cuve de forme à proximité de la forme ronde, avant le début de l'égouttage de la suspension fibreuse sur la toile de la forme ronde. Après égouttage, on obtient une feuille de sécurité qui est ensuite pressée puis séchée selon le procédé papetier courant.
Les fils de sécurité sont incorporés à l'intérieur du substrat fibreux constituant la feuille de sécurité soit « en masse », c'est-à-dire que les fils sont totalement recouverts de matière fibreuse, soit « en fenêtre », les fils de sécurité étant alors partiellement situés à la surface de la feuille de sécurité et partiellement en masse dans cette dernière, par exemple d'une façon alternée. En particulier, les fenêtres ainsi décrites peuvent être traversantes ou non, selon que le fil de sécurité apparaît respectivement sur deux ou sur une seule face de la feuille de sécurité.
L'introduction des fils de sécurité en masse peut notamment être réalisée dans un seul jet, sur une machine à papier à table plate ou à forme ronde. Dans le cas d'une forme ronde, le fil est introduit dans la cuve de forme avant ou peu après le début de l'égouttage de la suspension fibreuse sur la toile. La position du fil de sécurité dans l'épaisseur de la feuille de sécurité finale est notamment déterminée par le lieu et l'inclinaison d'introduction du fil de sécurité. Le jet ainsi obtenu peut alors être marié à l'état humide, c'est-à-dire avant séchage, avec d'autres jets dont les compositions fibreuses peuvent être identiques ou différentes et qui peuvent être formés sur des machines à papier à table plate ou à forme ronde.
Une autre façon d'introduire les fils de sécurité en masse est de les incorporer entre deux jets successifs produits sur une table plate et/ou une forme ronde, avant le « mariage » des jets successifs par pressage à l'état humide. Les jets peuvent eux-mêmes être mariés à d'autres jets dont les compositions peuvent être identiques ou différentes et qui peuvent être formés sur une table plate ou une forme ronde, avant ou après l'introduction des fils de sécurité. Après leur mariage, les deux jets successifs comprenant les fils de sécurité sont éventuellement mariés aux autres jets et ensuite séchés selon le procédé papetier courant permettant d'obtenir une feuille de sécurité. L'introduction d'un fil de sécurité en fenêtre dans un seul jet est par exemple décrite dans les demandes de brevet EP 059 056 pour une machine à papier à forme ronde et EP 0 609 252 pour une machine à papier à table plate. L'introduction en fenêtre entre deux jets d'un matériau fibreux multijet est quant à elle décrite dans la demande de brevet EP 0 229 645. L'introduction des fils de sécurité peut notamment engendrer un mauvais recouvrement des fils de sécurité se caractérisant, lorsqu'ils sont introduits en masse, par un manque de matière au-dessus des fils de sécurité et, lorsqu'ils sont introduits en fenêtre, par des pontages insuffisants aussi appelés « ponts cassés ». On désigne par pontage le recouvrement fibreux d'un fil de sécurité introduit en fenêtre dans les zones entre les fenêtres, c'est-à-dire aux endroits où le fil est contenu dans la masse de la feuille de sécurité. Ils sont d'autant plus prononcés que la feuille de sécurité dans laquelle les fils de sécurité sont introduits est de faible grammage. Cet effet de ponts cassés se traduit en particulier par des défauts visuels sur la feuille de sécurité et par une fragilisation de la feuille de sécurité, constituant ainsi un inconvénient des feuilles de sécurité de l'art antérieur contenant les fils de sécurité.
Des solutions ont été proposées afin d'améliorer l'adhésion d'un élément de sécurité aux fibres papetières lors de son incorporation. Par exemple, l'application d'un vernis sur l'élément de sécurité a été envisagée. Cependant, dans le cas d'un fil de sécurité qui présente un réseau lenticulaire, c'est-à-dire des microreliefs à l'origine d'une très faible mouillabilité - aussi appelée « effet lotus » -, l'application du vernis peut avoir pour effet de réduire voire d'annuler l'effet lenticulaire et donc la sécurité véhiculée par le fil. Par ailleurs, les traitements plasma ou corona sont connus pour augmenter l'énergie de surface, c'est à dire augmenter la mouillabilité, de nombreux matériaux tels que du métal, du bois, des polymères ou du papier.
Selon les cas, le matériau à traiter est placé dans une enceinte sous vide ou reste à pression atmosphérique. Le plasma peut être dit chaud, lorsqu'il est totalement ionisé et composé uniquement d'ions et d'électrons comme c'est le cas du soleil, ou froid lorsqu'il n'est que partiellement ionisé et composé d'ions, d'électrons et de particules neutres (atomes, molécules, radicaux métastables). Le plasma au sens de cette demande se rapporte au plasma dit froid et hors équilibre thermodynamique, c'est à dire un gaz partiellement ionisé où les électrons sont les particules les plus énergétiques. Les interactions plasma-surface mènent à des réactions en surface qui peuvent provoquer la modification des caractéristiques physico-chimiques des supports traités. Le plasma produit notamment des particules de haute énergie comme des électrons, des radiations UV et visibles mais aussi des ions et des particules excitées. L'exposition d'une surface à un plasma peut ainsi mener à une modification de la surface par la rupture de liaisons chimiques par la formation de radicaux libres. Ces radicaux vont pouvoir réagir permettant la formation de groupements chimiques fonctionnels dépendant de la nature de la décharge plasma. Selon le gaz de décharge utilisé, le traitement sera qualifié d'activation lorsque l'effet principal est le nettoyage de la surface, ou de dépôt lorsque la surface se voit greffée ou recouverte de nouvelles fonctions chimiques, La demande WO 2005/026440 décrit un élément de sécurité destiné à être incorporé dans un document de sécurité, l'élément de sécurité comportant une couche fibreuse pouvant subir un pré-traitement plasma ou corona afin d'augmenter la polarisation des fibres de la couche fibreuse. La demande WO 03/044276 décrit un article de sécurité comportant un élément de sécurité dont la surface peut être traitée par un traitement plasma basse pression dans le but de modifier la surface de l'élément de sécurité, par enlèvement ou ajout d'un élément à la surface de l'élément de sécurité, par exemple par fluoration ou abrasion de la surface traitée.
L'utilisation d'un traitement plasma permettant d'ajouter par exemple du fluor à la surface d'un élément de sécurité impose des conditions de travail spécifiques rendant notamment impossible la mise en ligne du traitement sur une machine à papier à pression atmosphérique, en particulier du fait des risques liés aux molécules de fluor. De même, le traitement en ligne d'un élément de sécurité par un traitement plasma basse pression sur une machine à papier engendre des contraintes et des difficultés de réalisation compte-tenu des installations usuelles de fabrication des papiers de sécurité.
On distingue le traitement corona du traitement plasma par la densité d'espèces actives impliquées et par l'homogénéité du traitement. Dans l'industrie papetière en particulier, les traitements plasma et corona peuvent être utilisés comme traitement d'activation, permettant ainsi de modifier la surface à traiter, par exemple pour homogénéiser l'énergie de surface d'un support avant couchage, pour stériliser des supports en papier ou non-tissés, pour améliorer l'imprégnation par augmentation de la mouillabilité du support, ou encore pour réaliser des couches fines en surface d'un support par traitement de dépôt ou greffage.
Les traitements dits d'activation consistent principalement dans le nettoyage de surface, par cela on entend un « décapage » de la surface à l'échelle atomique permettant d'enlever les pollutions de surface présentes naturellement dans l'air ambiant, cet effet étant combiné à une oxydation du matériau permettant globalement une augmentation de l'énergie de surface et donc de la mouillabilité grâce à l'obtention d'une surface plus réactive. Néanmoins, une telle surface exposée à de nouveaux contaminants va réagir dans un temps très court et in fine « redevenir » une surface polluée de faible énergie de surface. L'effet d'un traitement plasma est ainsi optimum immédiatement après le traitement et son effet décroît très rapidement en fonction du temps. La demanderesse a réalisé des essais consistant à traiter par plasma à pression atmosphérique un fil de sécurité tel que celui à réseau lenticulaire commercialisé par la société CRANE sous la marque Motion®. L'augmentation de la mouillabilité d'un tel fil a été constatée, néanmoins le traitement n'a pas montré d'amélioration notable quant à la problématique d'adhésion du fil au substrat fibreux lors de son introduction en machine à papier quelques jours plus tard.
Résumé II existe un besoin pour remédier au moins à certains des inconvénients mentionnés ci-dessus, notamment améliorer la compatibilité d'un élément de sécurité avec les fibres papetières d'un document de sécurité, notamment l'adhésion de l'élément de sécurité aux fibres papetières.
L'invention vise ainsi à faciliter l'incorporation des éléments de sécurité dans un document de sécurité, notamment par un traitement d'activation des éléments de sécurité.
L'invention a pour objet, selon l'un de ses aspects, un procédé de fabrication d'un document de sécurité comportant une matière fibreuse mise en forme dans une machine à papier, dans lequel un élément de sécurité est incorporé au document de sécurité, ce procédé comportant une étape consistant à traiter en ligne l'élément de sécurité avec une décharge plasma juste avant son incorporation dans la matière fibreuse ou son transfert sur une feuille sortant de la machine à papier. En particulier, l'étape de traitement est réalisée sur la ligne de production de la matière fibreuse.
Grâce à l'invention, il est possible d'améliorer l'adhésion de l'élément de sécurité au document de sécurité, d'éviter l'apparition de bulles d'air entre l'élément de sécurité et les fibres papetières et d'empêcher le décollement ou l'arrachage de l'élément de sécurité.
Sans être liée par une théorie, la demanderesse explique l'amélioration obtenue de façon surprenante grâce à l'invention par le fait que l'efficacité du traitement plasma diminue avec le temps. Ainsi, en traitant l'élément de sécurité en ligne juste avant qu'il soit intégré à la masse papetière ou introduit dans le circuit de la machine à papier, l'effet du traitement reste important au moment où l'élément de sécurité vient au contact de la matière fibreuse.
Dans Ie cas d'un élément de sécurité allongé comme un ruban ou un fil de sécurité, le traitement est notamment réalisé juste avant l'introduction de l'élément de sécurité dans la masse papetière c'est-à-dire avant la formation de la feuille sur la machine à papier. Dans le cas d'éléments de sécurité de format relativement petit comme des fibres ou des planchettes de sécurité, le traitement peut être effectué juste avant la formation de la masse papetière, les éléments de sécurité étant par exemple dispersés dans l'eau puis intégrés dans la masse papetière via le circuit d'alimentation en eau. Les éléments de sécurité peuvent également être projetés sur la feuille de papier en formation par un flux laminaire d'un jet contenant une suspension d'éléments de sécurité. Le traitement plasma effectué à ce moment du procédé permet notamment d'améliorer la dispersion des éléments de sécurité tout en améliorant leur adhésion dans la masse papetière. Le traitement peut être choisi parmi les traitements plasma ou corona, tels que définis précédemment, qui permettent d'augmenter l'énergie de surface de l'élément de sécurité.
Le traitement plasma peut être un traitement plasma à barrière diélectrique (DBD), le plasma étant ou non conduit par l'intermédiaire d'un flux gazeux. Un tel traitement peut notamment présenter l'avantage de mettre en œuvre une densité d'espèces actives plus élevée que dans la mise en œuvre d'autres traitements, notamment tel qu'un traitement corona. De plus, un traitement plasma à barrière diélectrique peut permettre de produire une décharge homogène, ce qui a notamment pour avantage d'éviter la formation d'arcs électriques et réchauffement de l'élément de sécurité traité. Le traitement plasma peut être réalisé en statique, c'est à dire au sein d'un réacteur de traitement à pression atmosphérique ou basse pression où l'élément de sécurité traité va rester un temps défini, ou en dynamique - aussi appelé « roll to roll » ou « au défilé » -, c'est à dire au sein d'un réacteur à pression atmosphérique dans lequel va défiler l'élément de sécurité traité sans marquer de temps d'arrêt à l'intérieur de celui-ci. Le traitement plasma peut être réalisé en lit fluidisé. Le traitement des fibres et des planchettes de sécurité peut en particulier être effectué dans un réacteur à lit fluidisé.
Le traitement plasma peut par exemple être réalisé avec des installations des sociétés Plasmatreat, Enercon, DowPlasma, Diener, Apit Technologie, Grinp, Air liquide, Ahlbrandt ou Acxys. Le traitement peut être réalisé à pression atmosphérique, c'est-à-dire sans la présence d'un système de mise sous vide. De cette façon, il est plus facile de réaliser le traitement en ligne au cours de la fabrication du document de sécurité. Avantageusement, la durée séparant le traitement de l'élément de sécurité de son incorporation au document de sécurité est la plus faible possible, par exemple de l'ordre de quelques secondes, notamment moins de 60 secondes.
La durée séparant le traitement plasma de l'incorporation de l'élément de sécurité du fil peut être celle nécessaire, compte-tenu de la vitesse de défilement en continu de l'élément de sécurité, pour que la région traitée atteigne la suspension fibreuse. Le procédé selon l'invention peut comporter une étape d'impression et/ou de couchage de l'élément de sécurité après traitement plasma. Cette étape peut avoir lieu avant ou après incorporation de l'élément de sécurité dans la suspension fibreuse d'une machine à papier à forme ronde ou table plate.
Une encre classique ou de sécurité peut ainsi être appliquée sur l'élément de sécurité, notamment une encre fluorescente, phosphorescente, magnétique, photochrome, thermochrome, piézochrome, iridescente, entre autres. L'encre peut être appliquée partiellement ou totalement sur l'élément de sécurité, c'est-à-dire seulement sur certaines zones ou sur l'intégralité de la surface de celui-ci. L'encre peut être appliquée par tout moyen d'impression, par exemple l'offset, l'héliogravure, la sérigraphie ou l'impression par jet d'encre.
Le traitement plasma peut correspondre à un traitement plasma à barrière diélectrique, un traitement plasma à couplage inductif, un traitement plasma radio fréquence, un traitement plasma capacitif ou un traitement plasma micro-ondes, entre autres.
Le traitement plasma peut être un traitement en décharge de surface, c'est-à- dire un traitement dans lequel l'élément de sécurité est directement traité par le gaz ionisé qui est produit hors de l'espace inter-électrodes. Le traitement est avantageusement un traitement en post-décharge aussi appelé
« plasma soufflé », c'est-à-dire un traitement dans lequel le plasma est généré puis soufflé à l'aide du flux de gaz sur l'élément de sécurité.
Le traitement plasma peut encore être un traitement plasma de volume, c'est à dire un traitement ou l'élément de sécurité est traité dans l'espace inter-électrodes. Le traitement plasma peut être effectué dans un espace confiné, notamment de manière à ne pas perturber l'introduction de l'élément de sécurité dans le document de sécurité sur la ligne de fabrication. Le ou les éléments de sécurité peuvent être choisis parmi les fibres ou planchettes de sécurité, les highlights, les fils de sécurité ou les foils de sécurité. L'élément de sécurité peut être introduit en fenêtres. En variante, l'élément de sécurité peut être introduit en masse, c'est-à-dire en étant totalement recouvert par les fibres du document de sécurité.
L'élément de sécurité peut encore être introduit en surface sur le document de sécurité, c'est-à-dire de manière à ce qu'une de ses faces soit entièrement apparente sur le document de sécurité.
L'élément de sécurité peut être non fibreux. Selon un cas particulier de l'invention, l'élément de sécurité présente un microrelief comme par exemple un réseau lenticulaire.
Lorsque l'élément de sécurité est un fil de sécurité, il a par exemple une largeur inférieure à 15 mm et une épaisseur comprise entre 5 et 45 μm.
Le fil de sécurité peut s'étendre sur toute une dimension (largeur, longueur) du document tel qu'il est mis sur le marché.
L'élément de sécurité peut être sécurisé par des motifs visibles ou non, en positif et/ou en négatif, des dispositifs optiquement variables et en particulier des hologrammes, du magnétisme, de la conduction électrique. L'élément de sécurité peut encore présenter un effet optique tel que par exemple l'iridescente, la fluorescence, la photochromie, la thermochromie, et la tribochromie.
L'élément de sécurité peut comporter un support en matière thermoplastique, par exemple du PE, du PET, PC, PES ou du PVC L'élément de sécurité peut être enduit d'un adhésif avant introduction dans le document de sécurité, notamment dans la suspension fibreuse d'une machine à forme ronde, notamment un produit thermoscellant réactivable à chaud.
L'enduction doit avoir lieu avant le traitement plasma afin d'obtenir la meilleure adhésion au moment de l'introduction de l'élément de sécurité dans la suspension fibreuse.
Le document de sécurité peut être un moyen de paiement tel qu'un billet de banque, 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, un ticket d'entrée à des manifestations culturelles ou sportives, une carte à jouer ou encore une carte à collectionner.
L'invention a encore pour objet un procédé de traitement d'un élément de sécurité, par exemple un fil de sécurité ou un foil de sécurité, comportant l'étape consistant à l'exposer à une décharge plasma, notamment à un plasma comme défini ci- dessus.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture qui va suivre, de la description d'exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci, et à l'examen des figures du dessin annexé, schématiques et partielles, sur lequel : - la figure 1 illustre le traitement d'un élément de sécurité selon l'invention,
- la figure 2 représente un exemple de dispositif permettant d'effectuer une décharge de gaz ionisé sur l'élément de sécurité, et
- la figure 3 est un graphique représentant la densité d'espèces actives du gaz ionisé en fonction de la distance de traitement. - La figure 4 représente un exemple de traitement plasma en lit fluidisé d'un élément de sécurité
On a illustré sur la figure 1 un exemple de traitement d'un élément de sécurité 1 selon l'invention.
Dans cet exemple, l'élément de sécurité 1 correspond à un fil de sécurité qui est introduit dans une suspension fibreuse 3 d'une machine à papier à forme ronde 4.
On peut voir sur la figure 1 que le fil de sécurité 1 est soumis à un traitement par une décharge plasma 2, générée par un dispositif 5 placé en amont de l'incorporation du fil de sécurité 1 dans la suspension fibreuse 3 de la machine à papier. Le traitement par décharge plasma s'effectue en ligne sur là machine à papier et à pression atmosphérique. Le fil de sécurité 1 obtenu après traitement par le plasma 2 présente des propriétés d'adhésion améliorées.
Le procédé peut le cas échéant comporter une étape d'impression du fil de sécurité 1 après traitement plasma 2 et avant incorporation dans la suspension fibreuse 3.
On a représenté sur la figure 2 un dispositif 5 permettant le traitement du fil de sécurité 1 par décharge plasma 2.
Ce dispositif 5 comporte une entrée d'air comprimé 7 et un générateur d'un courant sinusoïdal haute fréquence 6 permettant d'entretenir et d'exciter l'air comprimé 7 de manière à donner naissance aux espèces actives 8 qui forment le plasma 2 qui est soufflé sur le fil de sécurité 1.
On a représenté sur la figure 3 un graphique représentant l'évolution du nombre d'espèces actives 8 contenues dans le plasma 2 en fonction de la distance de traitement du fil de sécurité 1.
Sur ce graphique, on peut voir que le nombre d'espèces actives 8 contenues dans le plasma 2 est d'autant plus important que la distance de traitement entre le dispositif 5 et le fil de sécurité 1 est faible.
La distance de traitement du fil de sécurité 1 sera choisie de manière à être dans un rapport équilibré entre le nombre d'espèces actives 8 et l'effet thermique sur le fil de sécurité 1.
On a représenté sur la figure 4 un dispositif X permettant le traitement de planchette de sécurité par décharge plasma dans un réacteur à lit fluidisé.
Ce dispositif comporte un réacteur avec une entrée/sortie de gaz (air ou gaz de traitement), un générateur haute fréquence permettant d'entretenir la décharge plasma et une entrée/sortie permettant la circulation des éléments de sécurité dans le réacteur.
Exemple 1
On réalise un traitement plasma post-décharge à pression atmosphérique sur un fil de sécurité du type Motion® commercialisé par la société Crâne, peu avant son introduction dans une suspension fibreuse d'une machine à papier à forme ronde. Le laps de temps de 2 à 4 secondes séparant le traitement plasma de l'immersion dans la matière fibreuse correspond au temps de trajet du fil en raison de sa vitesse de défilement, par exemple comprise entre 40 et 60 m/min. Le traitement est par exemple réalisé par un système OpenAir® commercialisé par la société Plasmatreat, un système Plasmastream® commercialisé par la société Dowcorning plasma, ou encore un système ULS séries commercialisé par la société Acxys. Tout autre système de traitement par plasma à pression atmosphérique, en post décharge ou non, permettant le traitement d'un fil est possible. Le fil de sécurité utilisé est par exemple un fil à réseau lenticulaire, c'est-à-dire un fil comportant des microstructures responsables d'une mauvaise mouillabilité du fil de sécurité. Le réseau lenticulaire permet de créer une animation sur le fil lorsque l'angle d'observation varie.
Le traitement plasma permet d'augmenter temporairement l'énergie de surface du fil de sécurité, c'est-à-dire de réaliser un effet combiné de nettoyage et d'oxydation de l'extrême surface du fil de sécurité, définie comme les premières dizaines de nanomètres du fil, permettant ainsi d'augmenter la mouillabilité du fil de sécurité et donc son adhésion à la masse papetière
Exemple 2 On effectue un traitement plasma sur un foil de sécurité destiné à être incorporé dans un document de sécurité, par exemple un chèque-déjeuner.
Le traitement plasma permet d'améliorer l'imprimabilité du foil, celui-ci pouvant par exemple être imprimé avec une encre réticulée sous ultraviolet (UV).
Le traitement permet une augmentation de l'énergie de surface ainsi qu'un nettoyage de l'extrême surface du fil de sécurité permettant d'obtenir une surface plus homogène et de meilleure mouillabilité, facilitant ainsi l'adhésion de l'encre une fois déposée sur le foil de sécurité.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et l'on peut réaliser le traitement de surface plasma ou corona autrement encore. L'expression « comportant » doit se comprendre comme étant synonyme de
« comportant au moins un ».
Exemple 3
On effectue un traitement plasma de planchettes de sécurité par exemple des planchettes de sécurité iridescentes destinées à être incorporées dans des billets de banque. Un plasma est soufflé à travers le réacteur ce qui permet de « fluidiser » les planchettes de sécurité qui sont maintenues dans le réacteur à l'aide de deux grilles en entrée et sortie de gaz. Le dispositif est également pourvu d'une entrée permettant rapprovisionnement, en continu ou non, en éléments de sécurité et une sortie permettant de transférer les éléments de sécurité traités dans le circuit de la machine à papier.
Un tel procédé pourrait également être réalisé avec des fibres ou d'autres éléments de format relativement petit comme par exemple des highlights. Le traitement plasma permet d'augmenter la mouillabilité des planchettes lors de leur introduction dans la masse papetière et donc d'obtenir une meilleure adhésion des planchettes dans le papier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un document de sécurité comportant une matière fibreuse mise en forme dans une machine à papier, dans lequel un élément de sécurité (1) est incorporé au document de sécurité, comportant une étape consistant à traiter en ligne à pression atmosphérique l'élément de sécurité (1) avec une décharge plasma (2) juste avant son incorporation dans la matière fibreuse ou son transfert sur une feuille sortant de la machine à papier.
2. Procédé selon la revendication 1, le traitement plasma étant un traitement plasma à barrière diélectrique.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le traitement plasma étant effectué en lit fluidisé.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant une étape d'impression de l'élément de sécurité (1) après traitement plasma (2) et avant incorporation à la matière fibreuse.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une étape de couchage de l'élément de sécurité (1) après traitement plasma (2) et avant incorporation à la matière fibreuse.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le traitement étant effectué en post-décharge.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément de sécurité (1) étant un fil de sécurité ou un foil de sécurité.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, l'élément de sécurité (1) étant des planchettes ou des fibres de sécurité.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'élément de sécurité (1) étant introduit en fenêtres dans le document de sécurité.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, l'élément de sécurité (1) étant introduit en masse dans le document de sécurité.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, l'élément de sécurité (1 ) étant introduit en surface sur le document de sécurité.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément de sécurité présentant un microrelief,
13. Procédé selon Ia revendication 12, l'élément de sécurité présentant un réseau lenticulaire.
14. Procédé selon l'une des revendications 12 et 13, l'élément de sécurité présentant au moins un effet optique.
15. Procédé selon la revendication précédente, l'effet optique étant choisi parmi l'iridescente, la fluorescence, la photochromie, la thermochromie, et la tribochromie.
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