WO2014002014A2 - Element en feuille engravable par laser - Google Patents

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WO2014002014A2
WO2014002014A2 PCT/IB2013/055219 IB2013055219W WO2014002014A2 WO 2014002014 A2 WO2014002014 A2 WO 2014002014A2 IB 2013055219 W IB2013055219 W IB 2013055219W WO 2014002014 A2 WO2014002014 A2 WO 2014002014A2
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fibers
laser
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sheet
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Thibaut Le Loarer
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Arjowiggins Security
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    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
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    • B41M5/50—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/502—Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording characterised by structural details, e.g. multilayer materials
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    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/40—Agents facilitating proof of genuineness or preventing fraudulent alteration, e.g. for security paper

Definitions

  • the present invention relates to sheet elements, in particular multilayer structures, such as cards, whether or not they have a communication system, whether with contacts, without contacts or with a dual interface with contacts and without contacts.
  • the invention relates more particularly, but not exclusively, to a fibrous sheet element made on a conventional flat-table or round-shaped paper machine, for conveying any security means known in the field of security documents, and intended to be laminated according to any method used in the field of so-called "plastic" cards, with any card body, in particular paper, plastic, synthetic paper or a mixture of these three materials, the body may have a multilayer structure or monolayer.
  • laser marking it is understood to achieve a visible mark using a laser, a local carbonization process.
  • laser engraving or “laser engraving” in English, it is necessary to understand a laser marking produced using a laser with a wavelength preferably ranging from 800 nm to 1200 nm.
  • the laser marking generates a mark in shades of gray and allows the realization of texts, photographs, codes or any other elements related in particular to the bearer of the document.
  • the major advantage of this customization is that it is difficult to falsify.
  • Application FR 2 918 485 describes the use of mineral fillers in a fibrous safety support. Such a medium is not intended to be printable as laser toner or inkjet.
  • the application FR 2 943 074 discloses a secure fibrous substrate comprising paper mineral fillers to increase the opacity and improve the printability, especially offset, of the substrate.
  • the laser marking is performed at the wavelength 10600 nm.
  • the material capable of forming a mark under laser irradiation is applied by impregnation and chosen from transition metals which induce a change of color by change of oxidation state, such as molybdates, tungstates and vanadates, and in particular octamolybdates, heptamolybdates and molybdate amines.
  • the application FR 2 963 275 describes a multilayer card comprising a fibrous outer layer comprising natural and synthetic fibers and a mineral filler, such as silica or sodium aluminosilicate, to provide printability, opacity and whiteness.
  • a mineral filler such as silica or sodium aluminosilicate
  • the publication DE 102004027306 discloses a security document suitable for laser marking, comprising a coating zone which may comprise a metal layer.
  • EP 1826728 discloses a laser-markable layer comprising laser-markable encapsulated particles.
  • EP 2284019 discloses a paper-based security document for laser engraving, comprising titanium dioxide, preferably rutile, to increase the contrast during laser marking.
  • the laser markable pigment is tin oxide doped with antimony.
  • US application 2009315316 discloses a security document, laser markable.
  • the application US 2012001413 discloses a paper-based security document comprising a layer comprising a thermoplastic material for laser engraving, comprising titanium dioxide to improve the visibility of the marking.
  • US application 2011156382 discloses a laser markable security document.
  • PC polycarbonate
  • Laser markable papers have been proposed where the laser-reactive particles are applied by surfacing, for example by "size press” coating. These particles, apart from the fact that they are present on the surface only, do not react for the most part with lasers used in card personalization machines, namely lasers having a wavelength of between 800 and 1200 nm.
  • a laser engravable sheet element comprising:
  • a fibrous substrate comprising:
  • o natural fibers in particular cellulose fibers
  • At least one laser marking pigment o dispersed in the mass of the fibrous substrate, at least one laser marking pigment, in particular with a wavelength of between 800 and 1200 nm,
  • a printability charge especially chosen from mineral particles
  • the printability charge is distinct from the or all of the laser-markable pigments.
  • the same particulate compound can serve both as a printable filler and a laser marking pigment, it is considered that a certain amount of this compound acts as a laser marking pigment and that the remaining amount belongs to the filler. printability and is used for printability.
  • the compounds that come into the composition of the printability load and those that constitute the laser marking pigment or pigments are of different natures.
  • the laser marking pigment or pigments are dispersed in the mass of the fibrous substrate, that is to say that they are added, for example, to the paper forming vat, and extend throughout its thickness, preferably substantially homogeneous manner, unlike an incorporation by impregnation or surfacing in which the pigment or pigments would be concentrated on the surface of the substrate only.
  • the sheet element is capable of laser penetration when it can be marked in gray scale with a definition of at least 600dpi on an "IXLA" type laser engraving machine, for example at a wavelength of from 800 nm to 1200 nm.
  • the printability load gives an ability to offset printing, laser toner and inkjet.
  • the sheet element is suitable for laser toner printing when it is possible to print with a definition of at least 300dpi.
  • the sheet element is suitable for inkjet printing when it allows inkjet printing with a definition of at least 600dpi.
  • the invention makes it possible to provide a sheet element that can be secured and laminated to form a multilayer structure, in particular of the card type, capable of receiving offset, inkjet and toner laser printing, and customizable by laser engraving, for example using commercial machines used on polycarbonate identity cards and marketed by DataCard.
  • the fibrous substrate also comprises non-cellulosic synthetic fibers.
  • the invention makes it possible to combine both the printability characteristics and the mechanical characteristics of commonly used papers, such as those currently marketed under the names AWSLA and AWCEL, and the possibility of customization by laser engraving, whereas this laser customization conventionally was reserved for polycarbonate supports.
  • the sheet element according to the invention is advantageously used as an outer layer in the manufacture of a multilayer structure, in particular a card, and allows:
  • the fibrous substrate can receive any security element known to be used on or in a paper, for example fibers, luminescent or magnetic particles, boards, one or more wires or foils,
  • the mechanical properties of the sheet element according to the invention can be similar to those of a plastic material of PVC or PETg type in terms of of physical resistance according to ISO-10373
  • the Young's modulus is determined according to ISO 1924 "Paper and board - Determination of tensile properties” ("Part 2: Constant elongation gradient method”).
  • the sheet element according to the invention may have a Young's modulus of less than 2000 MPa, preferably less than 1500 MPa.
  • Double fold resistance is determined according to ISO 5626 "Paper -
  • the sheet element according to the invention may have a double-fold resistance (Lhommargy measurement) greater than 2000, preferably greater than 5000.
  • the elongation is determined according to ISO 1924 "Paper and board -
  • the sheet element according to the invention may have a running elongation (in the production direction on the paper machine) greater than 3%, preferably greater than 5%.
  • the natural fibers may be present in the fibrous substrate of the sheet element in the form of a mixture of long natural fibers (derived from softwood) and short natural fibers (derived from hardwoods).
  • Long natural fibers can be used to improve mechanical strength and short natural fibers can be used to impart opacity.
  • the mass proportion of short natural fibers within the sheet element is less than or equal to the mass proportion of long natural fibers.
  • at least 50% by weight of the natural fibers can be long natural fibers.
  • at least 60% by weight of the natural fibers are long natural fibers, based on the total weight of the sheet element.
  • the natural fibers may be formed in whole or in part of cellulosic fibers, in particular all of them being cellulosic fibers.
  • the natural fibers are preferably made from ceasa green fibers (short fibers) and sodra green fibers (long fibers).
  • the synthetic fibers are chosen from fibers of a thermoplastic material, in particular a polyamide, a polyester, a polyolefin and / or a mixture of such materials.
  • the mass content of synthetic fibers in the sheet element can be evaluated, for example, by three-dimensional measurement by two-dimensional cross-section stereology using a scanning electron microscope.
  • the number of synthetic fibers intercepted by the cut for each image is counted for each paper direction, namely N st and N sm .
  • the total length L of counted paper is given by the sum of the lengths of the counted images.
  • N ml -.
  • the rate of synthetic fibers is obtained by dividing this weight by the grammage of the sheet element.
  • the number of images is sufficient to count at least 400 synthetic fibers, in order to reduce the imprecision of the method.
  • the mass content of synthetic fibers with respect to the total weight of the sheet element is preferably from 6 to 15%.
  • the synthetic fibers are polyamide fibers.
  • the synthetic fibers may have an average length greater than or equal to 4 mm.
  • the synthetic fibers may, for example, have an average length of 6 mm.
  • the average diameter of the synthetic fibers can range from 0.9 to 4.2 dtex, more preferably from 0.9 to 1.7 dtex.
  • the mass proportion of synthetic fibers relative to the total mass of synthetic and natural fibers is preferably from 10 to 20%.
  • the printability load includes all particles, including mineral, added to improve printability.
  • the charge can group particles of different natures to each other and different from those used for laser engraving.
  • the offset, laser toner and inkjet printability is achieved by adding the printability, bulk or coating, during the manufacture of the sheet element.
  • the printability load is added in bulk, that is to say directly in the mixture of cellulosic and synthetic fibers, if any.
  • the aforementioned binder can also help improve printability.
  • the preferred printability load is chosen from mineral particles and more preferably from silica, in particular amorphous silica, sodium silicates and aluminosilicates, carbonates, in particular calcium carbonates, talc, kaolin, alumina hydrate, titanium dioxide (anatase or rutile) and mixtures thereof.
  • silica in particular amorphous silica, sodium silicates and aluminosilicates
  • carbonates in particular calcium carbonates, talc, kaolin, alumina hydrate, titanium dioxide (anatase or rutile) and mixtures thereof.
  • the sheet member preferably comprises a mixture of amorphous silica and sodium aluminosilicate as the printability load.
  • the printability load that is to say the total mass of particles used for the printability (thus not including the mass of the particles of the laser marking pigment or pigments) is in a mass quantity included between 5 and 20%> relative to the total mass of the sheet element, better between 10 and 15%.
  • the sheet element may comprise silica, in particular amorphous silica, in a mass content of between 5 and 15%, preferably between 8 and 12%, relative to the total weight of the sheet element.
  • the sheet element may comprise sodium aluminosilicate in a mass content of between 1 and 8%, preferably between 2 and 5%, based on the total weight of the sheet element.
  • the sodium aluminosilicate preferably represents between 1 and 5% of the total mass of the natural and synthetic fibers, in particular around 3%.
  • the mass of the printability charge is preferably between 40 and 70% of the total mass of natural and synthetic fibers, more preferably between 45 and 55%.
  • the amorphous silica represents between 15 and 30% of the total mass of natural and synthetic fibers, especially around 20%.
  • the binder is polymeric and preferably selected from acrylic, acrylonitrile, styrene, styrene butadiene or mixtures thereof, PVA and preferentially cationic starch.
  • the binder can be added in bulk (in admixture with the cellulosic and synthetic fibers) such as for example PVA or a styrene flocculated latex or in impregnation once the sheet already formed on the paper machine.
  • the cellulosic and synthetic fibers such as for example PVA or a styrene flocculated latex or in impregnation once the sheet already formed on the paper machine.
  • the mass amount of binder with respect to the total mass of the sheet element is preferably between 15 and 50%.
  • the mass ratio of printability / binder is between 25 and 60, better around 35%.
  • the ratio above may possibly vary, in order to optimize the performance for the printing to be preferred.
  • the laser marking pigment is preferably chosen from metal oxides and metal compounds capable of enabling laser marking, in particular at a wavelength ranging from 800 to 1200 nm, and more particularly from titanium dioxide in anatase form, oxides of tin, antimony, iron oxides, zirconium oxides and phyllosilicates (more commonly known as mica), and mixtures thereof.
  • the total mass content of laser-markable pigment (s) is preferably between 0.5 and 10% relative to the weight of the sheet element, especially in a proportion of between 1 and 5% relative to the mass of the sheet element.
  • the security element according to the invention may comprise a laser marking pigment comprising or consisting of a metal oxide, especially in a proportion of between 1 and 5% relative to the total mass of the fibers of the fibrous substrate.
  • the laser marking pigment may comprise or consist of titanium dioxide in anatase form.
  • the mass content of titanium dioxide in anatase form in the sheet element according to the invention is preferably between 2 and 8%, better still 1 and 5%, even better 2.5% and 4.5% with respect to the total mass of the sheet element.
  • the content of titanium dioxide in anatase form is higher than the content of other metal oxides used for laser marking.
  • the content of this or these other oxides is for example between one-sixth and one-half of the content of titanium dioxide anatase.
  • the content of this or these other oxides is for example between 20 and 50% relative to the total mass of the sheet element.
  • the mass content of titanium dioxide in anatase form is preferably between 0.5 and 5% relative to the total mass of natural and synthetic fibers.
  • the mass content of other metal oxide (s) serving as laser marking pigments is preferably between 1 and 5% relative to the total mass of natural and synthetic fibers.
  • the sheet element according to the invention receives an impregnation treatment, in particular size-press, which improves its mechanical properties, including its flexibility.
  • the sheet element receives a latex binder, advantageously an acrylic latex and styrenic copolymer so as to have a high durability.
  • a latex binder advantageously an acrylic latex and styrenic copolymer so as to have a high durability.
  • the mass content of impregnated latex binder is preferably between 15 and 35% based on the total weight of the sheet element.
  • the sheet element also receives the application of a softening mixture comprising urea and sodium nitrate.
  • the softening agent makes it possible to lubricate the individual fibers in the fibrous network constituted by the paper.
  • the softening agent may be present within the sheet element in a mass content of between 4 and 15%, preferably between 8 and 13%.
  • the urea / sodium nitrate mixture can be used with urea. . . . , mass ratio between 1 and 5, for example between 1.5 and 3.
  • the sheet element may have a grammage of between 50 and 200 g / m 2 , measured according to ISO 536.
  • the sheet element undergoes a color printing of a base map, called "security background", by means of offset printing, inkjet or laser toner.
  • the sheet element is then grayscale laser engraved to carry variable information relating to the wearer of the document and / or a photograph of the wearer, for example the "ghost" photograph which is a grayscale copy of an image. color, made for example in inkjet printing.
  • the base map can be printed in offset using one or more engraved plates, which offers additional security, since offset printing allows for guilloches, color gradients, UV printing and micro-prints.
  • Inkjet printing is less secure in that it does not provide the print definitions of the offset.
  • the inkjet printing is less complex and allows the customization of the document at the customer, which is not possible with the offset because it would change the engraved plate with each customization.
  • the pigment or pigments intended for laser marking are arranged in bulk. within the fibrous substrate, and the mark made by the laser is less falsifiable than if it was confined to a surface layer.
  • the invention makes it possible to produce a card, for example with a secure bottom in offset or in ink jet, with variable mentions printed in inkjet or made by laser engraving, and with in all cases a mark per engravage laser, for example a "ghost" image or variable mentions.
  • the multilayer structure may comprise a body, in particular a multilayer body, with which the sheet element is secured by lamination, in particular under hot and under pressure conditions.
  • the sheet element then constitutes an outer layer of the multilayer structure.
  • the invention further relates, in another aspect, a multilayer structure, including a security document, incorporating a sheet element as defined above.
  • the subject of the invention is also a process for printing and marking a sheet element as defined above, in which the sheet element according to the invention is printed. by offset printing, laser toner or inkjet, and laser engraved, preferably of wavelength between 800 nm and 1200 nm, the substrate with a particular information, including personalized.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a method of manufacturing a sheet element as defined above, in which the natural fibers are mixed in a vat with the possible synthetic fibers, the the charges printability, the binder, and the laser marking pigment.
  • the process may comprise an impregnation, especially with the size press, with a softening agent and / or a latex, in particular acrylic and / or styrenic copolymer.
  • the sheet element can thus be impregnated after the outlet of the vat, with an aqueous solution comprising a dispersion of acrylic ester and styrenic copolymer.
  • the sheet element and / or the security structure made with this sheet element may comprise one or more additional security elements as defined below.
  • security elements comprise for example colored fibers or boards, fully or partially printed or metallized wires. These security elements are called first level.
  • Additional security elements are detectable only with a relatively simple apparatus, such as a lamp emitting in the ultraviolet (UV) or infrared (IR).
  • UV ultraviolet
  • IR infrared
  • These security elements comprise, for example, fibers, boards, strips, wires or particles. These security elements may be visible to the naked eye or not, being for example luminescent under a lighting of a Wood lamp emitting at a wavelength of 365 nm. These security elements are said to be second level.
  • Additional security elements require for their detection a more sophisticated detection device.
  • These security elements are for example capable of generating a specific signal when they are subjected, simultaneously or not, to one or more external excitation sources. The automatic detection of the signal makes it possible to authenticate, if necessary, the document.
  • These security elements comprise, for example, tracers in the form of active materials, particles or fibers capable of generating a specific signal when these tracers are subjected to optronic, electrical, magnetic or electromagnetic excitation. These security elements are said to be third level.
  • the at least one additional security element present in the document, or the sheet element therein, may have first, second, or third level security features. Examples
  • the sheet element according to the invention is produced according to the table below.
  • Softener (urea nitrate ratio 2/3 - 7.5% dry
  • the refining of natural fibers is carried out with 40% by dry weight of short fibers from hardwoods and 60% by dry weight of long fibers from softwoods.
  • Synthetic fibers are added to the vats at a level of 30% by weight relative to the weight of the cellulose fibers.
  • the synthetic fibers consist of a mixture of equal parts of polyamide 6-6 fibers and polyester fibers, of the same diameter and length.
  • a styrene binder is added to the vat at a level of 10% by weight relative to the weight of cellulosic fibers. It is in the example considered a styrene butadiene copolymer binder such as Dow Latex XZ marketed by the company DOW.
  • a mineral printability charge is added up to 15% relative to the total weight of natural and synthetic fibers.
  • this feedstock consists of a mixture of amorphous silica particles, introduced at a level of 8% by weight relative to the total weight of cellulose fibers, and sodium aluminosilicate particles introduced at a level of 3% by weight relative to the total weight of cellulose fibers.
  • Laser-markable pigments are also added, in the form of tin oxides doped with antimony and titanium dioxide in anatase form.
  • the iron oxide content is preferably between 0.5 and 5% by weight relative to the total weight of the cellulosic fibers, preferably about 2%.
  • titanium dioxide in anatase form in particular up to 8%, and other metal oxide (s), in particular up to 2%, makes it possible to obtain laser-engraved images with a resolution at least 600dpi.
  • the dewatering, pressing and drying of the fibrous suspension from the vat are carried out.
  • the paper jet is then impregnated with the size press with an aqueous solution comprising an acrylic latex, in particular acrylonitrile styrene, having a Tg of approximately -10 ° C. determined according to ISO 11357.
  • This binder may for example be chosen in the range of Acronal or Acrodur marketed by BASF, the Baystal marketed by the company Polymer latex, Aquacoat marketed by the company Synthomer.
  • the sheet element according to this example provides good absorption and drying of the ink.
  • the printability charges (silica, titanium and aluminosilicate) favor inkjet and offset printing and avoid the sluggish appearance of the printed brand.
  • the sheet element can be added during its manufacture security elements conventionally used in the manufacture of security papers, such as Hilite fluorescent particles, and luminescent tracers, for example in the form of fibers.
  • security elements conventionally used in the manufacture of security papers, such as Hilite fluorescent particles, and luminescent tracers, for example in the form of fibers.
  • the sheet element may also have a security element such as a security thread or a foil.
  • a card body is produced, consisting in this case of six layers of PVC each of thickness ⁇ , from the company Galazzi.
  • Two sheet elements according to the invention as made above are disposed respectively on either side of the card body.
  • the sheet element comprises Hilite fluorescent particles, safety fibers and a bi-metal foil.
  • the body and sheet elements assembly is hot rolled on a platen press at a temperature of the order of 140 ° C. under a pressure of 100 bar for 25 min.
  • the resulting board has substantially the same properties as a traditional PVC board, which can be determined in accordance with ISO 10373 except that it is customizable in addition to offset, inkjet, laser toner and laser engraving. In addition, it is secured by security fibers, Hilites particles and bi-metal foil.
  • This card can be offered pre-printed offset and customized by inkjet or laser toner for parts requiring color customization. Customization of the signature or a QR code can be done by laser engraving.
  • the card is ISO, ie its thickness is 760 ⁇ +/- 80 ⁇
  • Example 2 Secure paper card
  • the card body is composed of three layers of paper and two sheet elements according to the invention, constituting its outer layers.
  • the sheet element according to the invention comprises fluorescent security fibers under UV and a tracer introduced in bulk, in the form of active materials, particles or fibers, capable of generating a specific signal when these tracers are subject to to optronic, electrical, magnetic or electromagnetic excitation.
  • These security elements are said to be third level.
  • the assembly is hot-rolled at temperatures of the order of 140 ° C., under a pressure of 80 bars and for 15 minutes.
  • the resulting card is a card made entirely of paper, more flexible than a traditional plastic card, but showing no irreversible deformation after folding tests according to ISO 10373-6.
  • This card is secured on the one hand by fluorescent fibers under UV and can be authenticated using a tracer-specific detector built into the mass of the paper.
  • the map is ISO in thickness.
  • the card body consists of a structure called PAPERLAM ® monolayer, with a module chip MOB4, for example MCC8 marketed by the company Infineon and a wire antenna.
  • the PAPERLAM structure can be realized as disclosed in application FR 2 963 275 pages 17 and 18.
  • a paper is disposed on either side of the PAPERLAM ® structure and a sheet member according to the invention is used as outer layer of the structure, on at least one side.
  • the sheet element comprises Hilite fluorescent particles, UV luminescent security fibers and boards.
  • the assembly is laminated on a platen press at a temperature of the order of 130 ° C. under a pressure of 80 bars for 15 minutes.
  • the resulting card is secured by the RFID device itself and identifiable by UV fibers, Hilites particles and boards.
  • the card can be supplied pre-printed in offset, the card personalization being performed in laser engraving on an IXLA 100+ machine marketed by IXLA.
  • the cardholder's photograph is printed in color inkjet.
  • This map is ISO in thickness.
  • This card is for example about 80% paper and 20% PETg by volume.
  • the card body consists of a PAPERLAM ® structure, for example bilayer, with a module chip and a film antenna.
  • ® PAPERLAM the structure can be made with two layers manufactured as disclosed in the application FR 2,963,275 pages 17 and 18.
  • a layer of PETG 80 ⁇ is disposed on either side of the PAPERLAM ® structure.
  • One paper is attached to one side and a sheet member according to the invention on the other side, each having Hilite particles and UV luminescent security fibers.
  • a contact module as found in the bank cards is inserted at the surface of the card into a cavity made by milling the sheet element and the PETg layer.
  • the resulting card is secured by the RFID device and the contact module and identifiable by the presence of UV luminescent fibers, Hilites particles and boards.
  • the card may be provided pre-printed in offset, being customizable by printing the name of the inkjet card holder on the face opposite to the contact module.
  • the card number is made by laser engraving on an EDIsecure ® LCP 9000 machine which allows the application of a protective laminate on the opposite side to the module, ie the custom face in inkjet only.
  • the body of the voucher or ticket consists of an insert called inlay, PET with engraved aluminum antenna and a flip chip chip with a layer of paper to compensate for the thickness of the chip.
  • Each sheet element has visible security fibers under UV.
  • the whole is rolled on a roller press at a temperature of about 130 ° C.
  • the resulting structure is printed in offset and then cut to the desired format.
  • the thickness is of the order of 350 to 400 ⁇ and the structure can be used as a loyalty card, ski pass, event ticket or other.
  • the personalization of the event can be carried out ticket by ticket by laser toner printing.
  • the ticket number and / or 2D QR code can be made by laser engraving.

Abstract

La présente invention concerne un élément en feuille engravable par laser, comportant: un substrat fibreux, comportant: - des fibres naturelles, notamment cellulosiques, - dispersé dans la masse du substrat fibreux, au moins un pigment de marquage laser notamment au moins un oxyde métallique, - au moins à la surface du substrat fibreux, et - de préférence dans sa masse, une charge d'imprimabilité, notamment choisie parmi les particules minérales, et ode préférence, au moins un liant dispersé dans la masse du substrat fibreux.

Description

Elément en feuille engravable par laser
La présente invention concerne les éléments en feuille, notamment les structures multicouches, tels que des cartes, possédant ou non un système de communication, qu'il soit avec contacts, sans contacts ou à interface duale à contacts et sans contacts.
L'invention se rapporte plus particulièrement mais non exclusivement à un élément en feuille, fibreux, réalisé sur une machine à papier traditionnelle à table plate ou à forme ronde, permettant de véhiculer tout moyen de sécurisation connu dans le domaine des documents de sécurité, et destiné à être laminé selon tout procédé utilisé dans le domaine des cartes dites « plastiques », avec un corps de carte quelconque, notamment en papier, matière plastique, papier synthétique ou un mélange de ces trois matériaux, le corps pouvant présenter une structure multicouche ou monocouche.
Dans ce qui suit, par « marquage laser », il faut comprendre réaliser une marque visible à l'aide d'un laser, par un processus de carbonisation locale.
Par « engravage laser » ou « laser engraving » en anglais, il faut comprendre un marquage laser réalisé à l'aide d'un laser de longueur d'onde allant de préférence de 800 nm à 1200 nm.
Le marquage laser génère une marque en dégradés de gris et permet la réalisation de textes, de photographies, codes ou tous autres éléments liés notamment au porteur du document. L'intérêt majeur de cette personnalisation est qu'elle est difficilement falsifîable.
La demande FR 2 918 485 décrit l'utilisation de charges minérales dans un support de sécurité fibreux. Un tel support n'est pas prévu pour être imprimable en toner laser ni en jet d'encre.
La demande FR 2 943 074 divulgue un substrat fibreux sécurisé comprenant des charges minérales papetières pour augmenter l'opacité et améliorer l'imprimabilité, notamment offset, du substrat. Le marquage laser est effectué à la longueur d'onde 10600 nm. Le matériau apte à former une marque sous irradiation laser est appliqué par imprégnation et choisi parmi les métaux de transition qui induisent un changement de couleur par changement d'état d'oxydation, tels que les molybdates, les tungstates et les vanadates, et en particulier les octamolybdates, les heptamolybdates et les aminés molybdates. La demande FR 2 963 275 décrit une carte multicouche comportant une couche externe fibreuse comportant des fibres naturelles et synthétiques et une charge minérale, telle que de la silice ou de l'alumino silicate de sodium, pour apporter de l'imprimabilité, de l'opacité et de la blancheur.
La publication DE 102004027306 décrit un document de sécurité adapté au marquage laser, comprenant une zone de revêtement pouvant comprendre une couche de métal.
La demande EP 1826728 divulgue une couche marquable par laser comprenant des particules encapsulées marquables par laser.
La demande EP 2284019 décrit un document de sécurité à base de papier pour l'engravage laser, comprenant du dioxyde de titane, de préférence rutile, pour augmenter le contraste lors du marquage laser. Le pigment marquable laser est l'oxyde d'étain dopé à l'antimoine.
La demande US 2009315316 décrit un document de sécurité, marquable laser. La demande US 2012001413 décrit un document de sécurité pouvant être partiellement à base de papier, comportant une couche comportant une matière thermoplastique pour l'engravage laser, comprenant du dioxyde de titane pour améliorer la visibilité du marquage.
La demande US 2011156382 divulgue un document de sécurité marquable par laser.
Il existe par ailleurs des éléments en feuille à base de polycarbonate (PC) qui se personnalisent par engravage laser et qui sont imprimables offset sans être des papiers et qui ne s'impriment pas en toner laser ou jet d'encre. De plus, ces éléments en feuille sont difficiles à sécuriser.
II a été proposé des papiers marquables laser où les particules réactives au laser sont appliquées par surfaçage, par exemple par couchage à la « size press ». Ces particules, outre le fait qu'elles soient présentes en surface seulement, ne réagissent pas pour la plupart aux lasers utilisés dans les machines de personnalisation de cartes, à savoir les lasers ayant une longueur d'onde comprise entre 800 et 1200 nm.
II existe par conséquent un besoin pour fournir un papier imprimable offset, jet d'encre ou toner laser, personnalisable par engravage laser et possédant des caractéristiques mécaniques adaptées à son utilisation au sein d'un document de sécurité. L'invention vise à répondre à ce besoin et a pour objet, selon un premier de ses aspects, un élément en feuille engravable par laser comportant :
- un substrat fibreux, comportant :
o des fibres naturelles, notamment cellulosiques,
o dispersé dans la masse du substrat fibreux, au moins un pigment de marquage laser, notamment de longueur d'onde comprise entre 800 et 1200 nm,
o au moins à la surface du substrat fibreux, et de préférence dans sa masse, une charge d'imprimabilité, notamment choisie parmi les particules minérales, et
o de préférence au moins un liant dispersé dans la masse du substrat fibreux.
La charge d'imprimabilité est distincte du ou de l'ensemble des pigments marquables par laser. Lorsqu'un même composé particulaire peut servir à la fois de charge d'imprimabilité et de pigment de marquage laser, on considère qu'une certaine quantité de ce composé joue le rôle de pigment de marquage laser et que la quantité restante appartient à la charge d'imprimabilité et sert à l'imprimabilité. De préférence, les composés qui entrent dans la composition de la charge d'imprimabilité et ceux qui constituent le ou les pigments de marquage laser sont de natures différentes.
Le ou les pigments de marquage laser sont dispersés dans la masse du substrat fibreux, c'est-à-dire qu'ils sont ajoutés par exemple dans le cuvier de formation du papier, et s'étendent dans toute son épaisseur, de préférence de façon sensiblement homogène, à la différence d'une incorporation par imprégnation ou surfaçage dans lesquelles le ou les pigments seraient concentrés à la surface du substrat seulement.
L'élément en feuille est apte à Pengravage laser lorsqu'il peut être marqué en niveaux de gris avec une définition d'au moins 600dpi sur une machine d'engravage laser de type « IXLA », par exemple à une longueur d'onde allant de 800 nm à 1200 nm.
La charge d'imprimabilité confère une aptitude à l'impression offset, toner laser et jet d'encre.
L'élément en feuille est apte à l'impression toner laser lorsqu'il est possible d'imprimer avec une définition d'au moins 300dpi. L'élément en feuille est apte à l'impression jet d'encre lorsqu'il permet l'impression jet d'encre avec une définition d'au moins 600dpi.
L'invention permet de fournir un élément en feuille pouvant être sécurisé et laminé pour former une structure multicouche, notamment de type carte, apte à recevoir une impression offset, jet d'encre et laser à toner, et personnalisable par engravage laser, par exemple à l'aide de machines du commerce utilisées sur des cartes d'identité en polycarbonate et commercialisées par la société DataCard.
De préférence, le substrat fibreux comporte également des fibres synthétiques non cellulosiques.
L'ajout aux fibres naturelles de fibres synthétiques non cellulosiques permet d'améliorer les caractéristiques mécaniques.
L'invention permet de combiner à la fois les caractéristiques d'imprimabilité et les caractéristiques mécaniques de papiers couramment utilisés, tels que ceux actuellement commercialisés sous les dénominations AWSLA et AWCEL, et la possibilité de personnalisation par engravage laser, alors que classiquement cette personnalisation laser était réservée aux supports en polycarbonate.
L'élément en feuille selon l'invention est avantageusement utilisé comme couche externe dans la fabrication d'une structure multicouche, notamment d'une carte, et permet:
- de sécuriser la structure au moyen d'un ou plusieurs éléments de sécurité connus dans le domaine des papiers de sécurité, car le substrat fibreux peut recevoir tout élément de sécurité connu pour être utilisé sur ou dans un papier, par exemple des fibres, des particules luminescentes ou magnétiques, des planchettes, un ou plusieurs fils ou foils,
- d'avoir une structure finale multicouche homogène d'un point de vue mécanique dans la mesure où les propriétés mécaniques de l'élément en feuille selon l'invention peuvent être similaires de celles d'un matériau plastique de type PVC ou PETg en termes de résistance physique selon la norme ISO- 10373
- de diminuer la teneur en matériaux plastiques par rapport à une carte traditionnelle, et d'obtenir un produit écologique et recyclable,
- de pouvoir imprimer un fond de structure sécurisé en offset,
- de pouvoir personnaliser la structure avec des méthodes d'impression grand public comme l'impression jet d'encre ou l'impression toner laser, ce qui permet de proposer une carte entièrement vierge destinée à être imprimée en jet d'encre ou toner laser,
- de pouvoir personnaliser la structure par engravage laser, ce qui constitue un moyen de sécurisation particulièrement difficile à reproduire et très difficile à falsifier,
- de pouvoir fournir une carte avec ou sans système de communication, qui soit composée en quasi-totalité, si on le souhaite, de papier, hormis le ou les adhésifs nécessaires à la tenue des couches constitutives de la structure.
Module d'Young
Le module d'Young est déterminé selon la norme ISO 1924 « Papier et carton - Détermination des propriétés de traction » (« Partie 2 : méthode à gradient d'allongement constant »).
L'élément en feuille selon l'invention peut présenter un module d'Young inférieur à 2000 MPa, de préférence inférieur à 1500 MPa.
Résistance au double pli
La résistance au double pli est déterminée selon la norme ISO 5626 « Papier -
Détermination de la résistance au pliage ».
L'élément en feuille selon l'invention peut présenter une résistance au double pli (mesure Lhommargy) supérieure à 2000, de préférence supérieure à 5000.
Allongement
L'allongement est déterminé selon la norme ISO 1924 « Papier et carton -
Détermination des propriétés de traction » (« Partie 2 : méthode à gradient d'allongement constant »).
L'élément en feuille selon l'invention peut présenter un allongement sens marche (dans la direction de la fabrication sur la machine à papier) supérieur à 3%, de préférence supérieure à 5 %.
Fibres
Fibres naturelles
Les fibres naturelles peuvent être présentes dans le substrat fibreux de l'élément en feuille sous la forme d'un mélange de fibres naturelles longues (issues de résineux) et de fibres naturelles courtes (issues de feuillus).
Les fibres naturelles longues peuvent être utilisées pour améliorer la résistance mécanique et les fibres naturelles courtes peuvent être utilisées pour conférer de l'opacité. Dans un exemple de réalisation, la proportion massique de fibres naturelles courtes, au sein de l'élément en feuille, est inférieure ou égale à la proportion massique de fibres naturelles longues. Ainsi, au moins 50% en masse des fibres naturelles peuvent être des fibres naturelles longues. De préférence, au moins 60%> en masse des fibres naturelles sont des fibres naturelles longues, par rapport au poids total de l'élément en feuille.
Les fibres naturelles peuvent être formées en tout ou partie de fibres cellulosiques, notamment être en totalité des fibres cellulosiques.
Les fibres naturelles sont de préférence constituées de fibres de ceasa green (fibres courtes) et de sodra green (fibres longues).
Fibres synthétiques
Les fibres synthétiques sont choisies parmi les fibres d'une matière thermoplastique, notamment d'un polyamide, d'un polyester, d'une polyoléfme et/ou un mélange de tels matériaux.
La teneur massique en fibres synthétiques dans l'élément en feuille peut être évaluée par exemple par une mesure tridimensionnelle par stéréologie sur coupe bidimensionnelle au microscope électronique à balayage.
Plusieurs images en coupe peuvent être acquises, dans le sens marche de la machine (SM) à papier et dans le sens travers (ST).
Le nombre de fibres synthétiques interceptées par la coupe pour chaque image est compté pour chaque sens papier, à savoir Nst et Nsm. Le nombre moyen de fibres synthétiques dans le papier est calculé par N = ^jNst x Nsm .
La longueur totale L de papier comptée est donnée par la somme des longueurs des images comptées.
N
Le nombre de fibres par mètre linéaire de papier est donnée par Nml =— .
L
Le poids de fibres synthétiques au mètre carré, w, est calculé en utilisant le titrage (ou masse linéique) T des fibres synthétiques exprimé en décitex (poids en grammes de 10 000 m de fibres) et Nmi à l'aide de la formule suivante : w = i^ x Nml x T .
Le taux de fibres synthétiques est obtenu en divisant ce poids par le grammage de l'élément en feuille. De préférence, le nombre d'images est suffisant pour compter au moins 400 fibres synthétiques, afin de réduire l'imprécision de la méthode.
La teneur massique en fibres synthétique par rapport au poids total de l'élément en feuille va de préférence de 6 à 15%.
De préférence, au moins 6%> en masse des fibres synthétiques sont des fibres de polyamide. Les fibres synthétiques peuvent avoir une longueur moyenne supérieure ou égale à 4 mm. Les fibres synthétiques peuvent, par exemple, avoir une longueur moyenne de 6 mm.
Le diamètre moyen des fibres synthétiques peut être compris entre 0,9 et 4,2 dtex, mieux entre 0.9 etl .7 dtex.
La proportion massique de fibres synthétiques par rapport à la masse totale de fibres synthétiques et naturelles va de préférence de 10 à 20%>.
Charge d'imprimabilité
La charge d'imprimabilité regroupe toutes les particules, notamment minérales, ajoutées pour améliorer l'imprimabilité. La charge peut regrouper des particules de natures différentes entre elles et différentes de celles servant à l'engravage laser.
L'imprimabilité offset, toner laser et jet d'encre est obtenue grâce à l'ajout de la charge d'imprimabilité, en masse ou en couchage, lors de la fabrication de l'élément en feuille. De préférence, la charge d'imprimabilité est ajoutée en masse, c'est-à-dire directement dans le mélange de fibres cellulosiques et synthétiques éventuelles. Le liant précité peut également contribuer à améliorer l'imprimabilité.
La charge d'imprimabilité préférée est choisie parmi les particules minérales et plus préférentiellement parmi la silice, notamment amorphe, les silicates et aluminosilicates de sodium, les carbonates en particulier de calcium, le talc, le kaolin, l'hydrate d'alumine, le dioxyde de titane (anatase ou rutile) et leurs mélanges.
L'élément en feuille comporte de préférence un mélange de silice amorphe et d'aluminosilicate de sodium, en tant que charge d'imprimabilité.
De préférence, la charge d'imprimabilité, c'est-à-dire la masse totale de particules servant à l'imprimabilité (n'incluant donc pas la masse des particules du ou des pigments de marquage laser) est en une quantité massique comprise entre 5 et 20%> par rapport à la masse totale de l'élément en feuille, mieux entre 10 et 15%. L'élément en feuille peut comporter de la silice, notamment amorphe, en une teneur massique comprise entre 5 et 15 %, de préférence entre 8 et 12 %, par rapport au poids total de l'élément en feuille.
L'élément en feuille peut comporter de l'aluminosilicate de sodium en une teneur massique comprise entre 1 et 8 %, de préférence entre 2 et 5 %, par rapport au poids total de l'élément en feuille. L'aluminosilicate de sodium représente de préférence entre 1 et 5 % de la masse totale des fibres naturelles et synthétiques, notamment autour de 3 %. La masse de la charge d'imprimabilité représente de préférence entre 40 et 70 % de la masse totale fibres naturelles et synthétiques, mieux entre 45 et 55%.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, la silice amorphe représente entre 15 et 30 % de la masse totale de fibres naturelles et synthétiques, notamment autour de 20 %.
Liant
Le liant est polymérique et de préférence choisi parmi les latex acrylique, acrylonitrile, styrène, styrène butadiène ou leurs mélanges, le PVA et l'amidon préférentiellement cationique.
Le liant peut être ajouté en masse (en mélange avec les fibres cellulosiques et synthétiques) comme par exemple du PVA ou un latex floculé styrènique ou en imprégnation une fois la feuille déjà formée sur la machine à papier.
La quantité massique de liant par rapport à la masse totale de l'élément en feuille est de préférence comprise entre 15 et 50%.
De préférence, le ratio masse en charge d'imprimabilité/liant est compris entre 25 et 60, mieux autour de 35%.
Selon que l'élément en feuille est plus particulièrement destiné à une impression offset, toner laser ou jet d'encre, le ratio ci-dessus pourra éventuellement varier, afin d'optimiser les performances pour l'impression à privilégier.
Pigment de marquage par laser
Le pigment de marquage laser est choisi de préférence parmi les oxydes métalliques et les composés métalliques capables de permettre le marquage laser, notamment à une longueur d'onde allant de 800 à 1200 nm, et plus particulièrement parmi le dioxyde de titane sous forme anatase, les oxydes d'étain, d'antimoine, oxydes de fer, oxydes de zirconium et phyllosilicates (plus connus sous le nom de mica), ainsi que leurs mélanges.
La teneur massique totale en pigment(s) marquable(s) par laser est de préférence comprise entre 0.5 et 10 % par rapport à la masse de l'élément en feuille, notamment en une proportion comprise entre 1 et 5 % par rapport à la masse de l'élément en feuille.
L'élément de sécurité selon l'invention peut comporter un pigment de marquage laser comportant ou constitué par un oxyde métallique, notamment dans une proportion comprise entre 1 et 5 % par rapport à la masse totale des fibres du substrat fibreux.
Le pigment de marquage laser peut comporter ou être constitué par du dioxyde de titane sous forme anatase. La teneur massique en dioxyde de titane sous forme anatase dans l'élément en feuille selon l'invention est de préférence comprise entre 2 et 8 %, mieux 1 et 5 %, encore mieux 2.5 % et 4.5 % par rapport à la masse totale de l'élément en feuille.
De préférence, la teneur en dioxyde de titane sous forme anatase est supérieure à la teneur en autres oxydes métalliques servant au marquage laser.
La teneur en ce ou ces autres oxydes est par exemple comprise entre le sixième et la moitié de la teneur en dioxyde de titane anatase.
La teneur en ce ou ces autres oxydes est par exemple comprise entre 20 et 50 % par rapport à la masse totale de l'élément en feuille.
La teneur massique en dioxyde de titane sous forme anatase est de préférence comprise entre 0,5 et 5 % par rapport à la masse totale fibres naturelles et synthétiques.
La teneur massique en autre(s) oxyde(s) métallique(s) servant de pigments de marquage laser est de préférence comprise entre 1 et 5 % par rapport à la masse totale fibres naturelles et synthétiques.
Traitement du jet de papier après formation
De préférence, au cours de sa fabrication, l'élément en feuille selon l'invention reçoit un traitement d'imprégnation, notamment en size-press, qui permet d'améliorer ses propriétés mécaniques, et notamment sa souplesse.
De préférence, l'élément en feuille reçoit lors de ce traitement un liant latex, avantageusement un latex acrylique et de copolymère styrénique de façon à présenter une durabilité élevée. La teneur massique en liant latex appliqué par imprégnation est de préférence comprise entre 15 et 35% par rapport au poids total de l'élément en feuille.
De préférence, l'élément en feuille reçoit également lors de ce traitement l'application d'un mélange assouplissant comprenant de l'urée et du nitrate de sodium. L'agent assouplissant permet de lubrifier les fibres individuelles dans le réseau fibreux que constitue le papier.
L'agent assouplissant peut être présent au sein de l'élément en feuille en une teneur massique comprise entre 4 et 15 %, de préférence entre 8 et 13 %.
On peut, par exemple, utiliser le mélange urée / nitrate de sodium avec un urée . . . . , rapport massique compris entre 1 et 5, par exemple entre 1,5 et 3.
nitrate de sodium
L'élément en feuille peut présenter un grammage compris entre 50 et 200g/m2, mesuré selon la norme ISO 536.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'élément en feuille subit une impression en couleur d'un fond de carte, appelée « fond de sécurité », par le biais d'une impression offset, jet d'encre ou toner laser. L'élément en feuille est ensuite engravé laser en niveaux de gris pour porter des mentions variables relatives au porteur du document et/ou une photographie du porteur, par exemple la photographie « fantôme » qui est une copie en niveaux de gris d'une image couleur, réalisée par exemple en impression jet d'encre.
Le fond de carte peut être imprimé en offset au moyen d'une ou plusieurs plaques gravées, ce qui offre une sécurisation supplémentaire, car l'impression offset permet de réaliser des guilloches, des dégradés de couleur(s), de l'impression UV et des micro -impressions .
L'impression jet d'encre est moins sécurisée en ce qu'elle ne permet pas d'obtenir les définitions d'impression de l'offset. Toutefois, l'impression jet encre est moins complexe et permet la personnalisation du document chez le client, ce qui n'est pas possible avec l'offset car il faudrait changer la plaque gravée à chaque personnalisation.
De plus, selon l'invention, le ou les pigments destinés au marquage laser, de préférence le titane anatase et le ou les autres oxydes métalliques, sont disposés en masse au sein du substrat fibreux, et la marque réalisée par le laser est moins falsifïable que si elle était cantonnée à une couche superficielle.
L'invention permet de réaliser une carte, par exemple avec un fond sécurisé en offset ou en jet d'encre, avec des mentions variables imprimées en jet d'encre ou réalisées par engravage laser, et avec dans tous les cas une marque par engravage laser, par exemple une image « fantôme » ou des mentions variables.
L'élément en feuille selon l'invention apporte ainsi les avantages suivants:
- permet de cumuler l'impression couleur par jet d'encre ou offset et une impression en niveaux de gris par engravage laser,
- permet de cumuler les sécurités d'impression apportées par l'offset et l'engravage laser, tout en étant personnalisable de manière simple par impression jet d'encre et/ou engravage laser, à la différence des cartes en polycarbonate qui ne sont pas imprimables jet d'encre car l'encre tient mal sur le polycarbonate,
- permet de dispenser d'avoir à utiliser un film de protection recouvrant la marque laser, puisque l'engravage laser a lieu au sein du substrat, dans la masse.
La structure multicouche peut comporter un corps, notamment multicouche, avec lequel l'élément en feuille est solidarisé par lamination, notamment à chaud et sous pression.
L'élément en feuille constitue alors une couche externe de la structure multicouche.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une structure multicouche, notamment un document de sécurité, incorporant un élément en feuille telle que défini précédemment.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé d'impression et de marquage d'un élément en feuille de tel que défini ci-dessus, dans lequel on imprime l'élément en feuille selon l'invention par impression offset, laser toner ou jet d'encre, et l'on marque par engravage laser, de préférence de longueur d'onde comprise entre 800 nm et 1200 nm, le substrat avec une information, notamment personnalisée.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de fabrication d'un élément en feuille tel que défini ci-dessus, dans lequel on mélange dans un cuvier les fibres naturelles avec les fibres synthétiques éventuelles, la ou les charges d'imprimabilité, le liant, et le pigment de marquage laser. Le procédé peut comporter une imprégnation, notamment à la size press, avec un agent assouplissant et/ou un latex, notamment acrylique et/ou de copolymère styrénique. L'élément en feuille peut ainsi être imprégné après la sortie du cuvier, avec une solution aqueuse comportant une dispersion d'ester acrylique et de copolymère styrénique.
L'élément en feuille et/ou ou la structure de sécurité réalisée avec cet élément en feuille peuvent comporter un ou plusieurs éléments de sécurité supplémentaires tels que définis ci-après.
Parmi les éléments de sécurité supplémentaires, certains sont détectables à l'œil, en lumière du jour ou en lumière artificielle, sans utilisation d'un appareil particulier. Ces éléments de sécurité comportent par exemple des fibres ou planchettes colorées, des fils imprimés ou métallisés totalement ou partiellement. Ces éléments de sécurité sont dits de premier niveau.
D'autres types d'éléments de sécurité supplémentaires sont détectables seulement à l'aide d'un appareil relativement simple, tel qu'une lampe émettant dans l'ultraviolet (UV) ou l'infrarouge (IR). Ces éléments de sécurité comportent par exemple des fibres, des planchettes, des bandes, des fils ou des particules. Ces éléments de sécurité peuvent être visibles à l'œil nu ou non, étant par exemple luminescents sous un éclairage d'une lampe de Wood émettant à une longueur d'onde de 365 nm. Ces éléments de sécurité sont dits de deuxième niveau.
D'autres types d'éléments de sécurité supplémentaires 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.
Le ou les éléments de sécurité supplémentaires présents au sein du document, ou de l'élément en feuille qu'il comporte, peuvent présenter des caractéristiques de sécurité de premier, de deuxième ou de troisième niveau. Exemples
On réalise l'élément en feuille selon l'invention selon le tableau ci-dessous.
RAFFINAGE
fibres de celluloses dites courtes (issues 40% en masse
de feuillus)
fibres de cellulose dites longues (issues de 60% en masse
résineux)
CUVIER
Fibres polyamide 6,6 15% en masse par rapport
1 ,7 dtex - 6mm aux fibres celluloses fibres polyester 15% en masse par rapport
1 ,7 dtex - 6mm aux fibres celluloses
Silice amorphe 10% en masse par rapport
aux fibres celluloses
Aluminosilicate de sodium 3% en masse par rapport aux
fibres celluloses
epichlorhydrine 15% en masse par rapport
aux fibres celluloses latex styrène 10% en masse par rapport (va réagir directement avec aux fibres de cellulose l'épichlorhydrine pour s'agglomérer sur
les fibres)
Oxyde de fer Fe203 2% en
masse par rapport aux fibres de cellulose
Dioxyde de titane de forme anatase 8% en masse par rapport aux
fibres de cellulose
SIZE-PRESS
latex acrylique 15% sec
Assouplissant (urée nitrate en ratio 2/3 - 7,5% sec Le raffinage des fibres naturelles, est réalisé avec 40% en poids sec de fibres courtes issues de feuillus et 60% en poids sec de fibres longues issues de résineux.
On rajoute en cuvier les fibres synthétiques, à hauteur de 30%> en masse par rapport au poids des fibres de cellulose
Dans l'exemple considéré, les fibres synthétiques consistent en un mélange à parts égales de fibres de polyamide 6-6 et de fibres de polyester, de mêmes diamètre et longueur.
Un liant styrènique est ajouté en cuvier à hauteur de 10%> en masse rapport au poids de fibres cellulosiques. Il s'agit dans l'exemple considéré d'un liant copolymère styrène butadiène comme le Dow Latex XZ commercialisé par la société DOW.
Une charge minérale d'imprimabilité est ajoutée à hauteur de 15 % par rapport au poids total de fibres naturelles et synthétiques.
Dans l'exemple considéré, cette charge consiste en un mélange de particules de silice amorphe, introduites à hauteur de 8 % en poids par rapport au poids total de fibres de cellulose, et de particules d'aluminosilicate de sodium introduites à hauteur de 3 % en poids par rapport au poids total de fibres de cellulose.
Des pigments marquables par laser sont également ajoutés, sous forme d'oxydes d'étain dopé avec de l'antimoine et du dioxyde de titane sous forme anatase.
La teneur en oxyde de fer est de préférence comprise entre 0,5 et 5% en masse par rapport à la masse totale des fibres cellulosiques, de préférence environ 2%.
La combinaison de dioxyde de titane sous forme anatase, notamment à hauteur de 8%>, et d'oxyde(s) métallique(s) autres, notamment à hauteur de 2%, permet d'obtenir des images engravées par laser avec une résolution d'au moins 600dpi.
Selon le procédé papetier courant, on procède à l'égouttage, au pressage puis au séchage de la suspension fibreuse provenant du cuvier.
Le jet de papier est ensuite imprégné à la size press avec une solution aqueuse comportant un latex acrylique, notamment acrylonitrile styrène, ayant une Tg d'environ - 10°C déterminée d'après la norme ISO 11357. Ce liant peut être par exemple choisi dans la gamme des Acronal ou Acrodur commercialisés par la société BASF, les Baystal commercialisés par la société Polymer latex, les Aquacoat commercialisés par la société Synthomer. L'élément en feuille selon cet exemple permet d'obtenir une bonne absorption et un séchage correct de l'encre. Les charges d'imprimabilité (silice, titane et aluminosilicate) favorisent l'impression jet d'encre et offset et évitent l'aspect baveux de la marque imprimée.
Le dioxyde de titane anatase et l'oxyde métallique (Sn, Sb, Fe, Zr, Mica) réagissent avec un laser ayant une longueur d'onde de 800-1200nm et permettent l'engravage laser.
Avec l'élément en feuille dont la composition est donnée par le tableau ci- dessus, on réalise les cartes suivantes.
A l'élément en feuille peuvent être ajoutés durant sa fabrication des éléments de sécurité utilisés conventionnellement dans la fabrication des papiers de sécurité, tels que des particules fluorescentes Hilites, et des traceurs luminescents, par exemple sous forme de fibres. L'élément en feuille peut également présenter un élément de sécurité tel qu'un fil de sécurité (security thread en anglais) ou un foil.
Exemple 1 : Carte PVC sans dispositif RFID
On réalise un corps de carte, composé en l'espèce de six couches de PVC de ΙΟΟμιη d'épaisseur chacune, provenant de la société Galazzi. Deux éléments en feuille selon l'invention tels que réalisés ci-dessus sont disposés respectivement de part et d'autre du corps de carte. L'élément en feuille comporte dans cet exemple des particules fluorescentes Hilites, des fibres de sécurité et un foil bi-métal.
L'ensemble corps et éléments en feuille est laminé à chaud sur presse à plateau à une température de l'ordre de 140°C, sous une pression de lOObars pendant 25min.
La carte résultante présente sensiblement les mêmes propriétés qu'une carte PVC traditionnelle, qui peuvent être déterminées selon la norme ISO 10373mis à part qu'elle est personnalisable outre l'offset, en jet d'encre, toner laser et engravage laser. De plus, elle est sécurisée par les fibres de sécurité, les particules Hilites et le foil bi-métal.
Cette carte peut être proposée pré-imprimée offset et personnalisée par jet d'encre ou toner laser pour les parties nécessitant une personnalisation couleur. La personnalisation de la signature ou d'un code QR peut se faire par engravage laser.
La carte est ISO, c'est à dire que son épaisseur est 760μιη +/-80μιη
Exemple 2 : Carte sécurisée papier Le corps de carte est composé de trois couches de papier et de deux éléments en feuille selon l'invention, constituant ses couches externes.
L'élément en feuille selon l'invention comporte des fibres de sécurité fluorescentes sous UV et un traceur introduit en masse, 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.
L'ensemble est laminé à chaud à des températures de l'ordre de 140°C, sous une pression de 80 bars et pendant 15 min.
La carte résultante est une carte entièrement en papier, plus flexible qu'une carte plastique traditionnelle, mais ne présentant aucune déformation irréversible après des tests de pliage selon ISO 10373-6.
Cette carte est sécurisée d'une part par les fibres fluorescentes sous UV et peut être authentifiée à l'aide d'un détecteur spécifique au traceur intégré dans la masse du papier.
Elle peut être proposée vierge à l'utilisateur qui imprime le fond de carte entièrement par toner laser. La personnalisation avec les données du porteur de la carte, telle que la photographie, le nom, etc. peut être réalisée après impression toner laser sur une machine DataCard « laser engraving », par exemple celle commercialisée sous la référence MPR5800.
La carte est ISO en épaisseur.
Exemple 3 : Carte sécurisée papier RFID
Le corps de carte est constitué d'une structure dite PAPERLAM® monocouche, avec une puce module MOB4, par exemple MCC8 commercialisée par la société Infineon et une antenne filaire.
La structure PAPERLAM peut être réalisée comme divulgué dans la demande FR 2 963 275 pages 17 et 18.
Un papier est disposé de part et d'autre de la structure PAPERLAM® et un élément en feuille selon l'invention est utilisé comme couche extérieure de la structure, sur une face au moins. L'élément en feuille comporte des particules fluorescentes Hilites, des fibres de sécurité luminescentes UV et des planchettes.
L'ensemble est laminé sur presse à plateau à une température de l'ordre de 130°C sous une pression de 80bars pendant 15min.
La carte résultante est sécurisée par le dispositif RFID lui-même et identifiable par les fibres UV, les particules Hilites et les planchettes.
La carte peut être fournie pré-imprimée en offset, la personnalisation de la carte étant réalisée en engravage laser sur une machine IXLA 100+ commercialisée par la société IXLA. La photographie du porteur de la carte est imprimée en jet d'encre en couleur.
Cette carte est ISO en épaisseur.
Exemple 4 : Carte sécurisée mixte papier et plastique
Cette carte est par exemple environ 80% papier et 20% PETg en volume.
Le corps de carte est constitué d'une structure PAPERLAM®, par exemple bicouche, avec une puce module et une antenne fîlaire. La structure PAPERLAM® peut être réalisée avec deux couches fabriquées comme divulgué dans la demande FR 2 963 275 pages 17 et 18.
Une couche de PETg de 80μιη est disposée de part et d'autre de la structure PAPERLAM®. Un papier est rapporté sur une face et un élément en feuille selon l'invention sur l'autre face, comportant chacun des particules Hilites et des fibres de sécurité luminescentes UV. De plus, un module contact comme on trouve dans les cartes bancaires est inséré en surface de la carte dans une cavité réalisée par fraisage de l'élément en feuille et de la couche de PETg.
La carte résultante est sécurisée par le dispositif RFID et par le module contact et identifiable de par la présence des fibres luminescentes UV, des particules Hilites et des planchettes.
La carte peut être fournie pré-imprimée en offset, étant personnalisable par impression du nom du détenteur de la carte en jet d'encre sur la face opposée au module contact. Le numéro de la carte est réalisé par engravage laser sur une machine EDIsecure® LCP 9000 qui permet l'application d'un laminât de protection sur la face opposée au module, c'est à dire la face personnalisée en jet d'encre uniquement.
Exemple 5 : Voucher / ticket
Celui-ci est par exemple sensiblement entièrement en papier et comporte un dispositif RFID.
Le corps du voucher ou ticket est constitué d'un insert appelé inlay, en PET avec antenne aluminium gravée et une puce flip chip avec une couche de papier pour compenser l'épaisseur de la puce.
Deux éléments en feuille selon l'invention sont disposés de part et d'autre du corps. Chaque élément en feuille comporte des fibres de sécurité visibles sous UV.
Le tout est laminé sur presse à rouleau à une température de l'ordre de 130°C.
La structure résultante est imprimée en offset puis découpée au format souhaité.
L'épaisseur est de l'ordre de 350 à 400μιη et la structure peut être utilisée comme carte de fidélité, forfait de ski, ticket événementiel ou autre. Dans le cas d'un ticket événementiel, la personnalisation de l'événement peut être effectuée ticket par ticket par impression toner laser. Le numéro du ticket et/ou un code QR 2D peut être réalisé par engravage laser.
L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins un », sauf si le contraire est spécifié, et « compris entre » s'entend bornes incluses.

Claims

REVENDICATIONS
1. Elément en feuille engravable par laser, à une longueur d'onde comprise entre 800 nm et 1200 nm, comportant :
- un substrat fibreux, comportant :
o des fibres naturelles, notamment cellulosiques,
o dispersé dans la masse du substrat fibreux, au moins un pigment de marquage laser notamment au moins un oxyde métallique,
o au moins à la surface du substrat fibreux, et de préférence dans sa masse, une charge d'imprimabilité, notamment choisie parmi les particules minérales, et
o de préférence, au moins un liant dispersé dans la masse du substrat fibreux.
2. Elément en feuille selon la revendication 1 , ledit au moins un pigment de marquage laser étant en une proportion massique comprise entre 0,5et 10 % par rapport à la masse de l'élément en feuille, notamment en une proportion comprise entre 1 et 5 % par rapport à la masse de l'élément en feuille.
3. Elément selon l'une des revendications 1 et 2, ledit au moins un pigment de marquage laser comportant un oxyde métallique, notamment dans une proportion massique comprise entre 1 et 5% par rapport à la masse totale des fibres du substrat fibreux.
4. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, ledit au moins un pigment de marquage laser comportant du dioxyde de titane sous forme anatase, notamment dans une proportion massique comprise entre 0,5 et 10 % par rapport à la masse de l'élément en feuille, de préférence en une proportion comprise entre 1 et 5 % par rapport à la masse de l'élément en feuille.
5. Elément selon l'une des revendications 3 et 4, ledit au moins un pigment de marquage laser étant choisi parmi les oxydes métalliques et les composés métalliques et plus particulièrement parmi le dioxyde de titane sous forme anatase et les oxydes métalliques d'étain, d'antimoine, les oxydes de fer, les oxydes de zyrconium, les phyllosilicates, et leurs mélanges, avec de préférence à la fois du dioxyde de titane sous forme anatase et au moins un oxyde métallique d'étain, d'antimoine, ou des phyllosilicates.
6. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, le liant étant choisi parmi les latex, notamment les latex acrylique, acrylonitrile, styrène, styrène butadiène et leurs mélanges, le PVA et l'amidon, préférentiellement cationique.
7. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, le liant étant en une proportion massique comprise entre 15 et 50 % par rapport à la masse totale de l'élément en feuille.
8. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, la charge d'imprimabilité étant choisie parmi les silices et silicates et leurs mélanges, l'élément en feuille comportant de préférence à la fois des particules de silice amorphe et d'aluminosilicate de sodium.
9. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, la teneur massique en charge d'imprimabilité étant comprise entre 5 et 20 % par rapport à la masse totale de l'élément en feuille.
10. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, le substrat fibreux comportant des fibres synthétiques non cellulosiques, notamment en matériau(x) thermoplastique(s), en une proportion massique de préférence allant de 6 à 15 %, par rapport au poids total de l'élément en feuille.
11. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, le substrat fibreux comportant des fibres synthétiques non cellulosiques choisies parmi les fibres de polyamide, de polyester, de polyoléfines et leurs mélanges, le substrat comportant de préférence des fibres de polyamide, notamment de polyamide 6-6, et des fibres de polyester.
12. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, les fibres naturelles comportant des fibres longues et des fibres courtes, notamment un mélange de fibres de sodra et de fibres de ceasa.
13. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un élément de sécurité, notamment choisi parmi les fibres et particules luminescentes, les planchettes et les fils ou foils de sécurité.
14. Elément en feuille selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins un pigment de marquage laser dispersé dans la masse du substrat fibreux étant un pigment de marquage par laser de longueur d'onde comprise entre 800 et 1200 nm
15. Structure multicouche comportant un élément en feuille tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.
16. Structure selon la revendication 15, l'élément en feuille définissant une face externe de la structure multicouche.
17. Procédé de fabrication d'un élément en feuille tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel :
- on mélange dans un cuvier les fibres naturelles avec le liant, ledit au moins un pigment de marquage laser et la charge d'imprimabilité.
18. Procédé de fabrication d'un élément en feuille selon la revendication 17, dans lequel on ajoute dans le cuvier des fibres synthétiques.
19. Procédé selon l'une des revendications 17 et 18, dans lequel après sortie du cuvier, l'élément en feuille est imprégné avec une solution aqueuse comportant une dispersion d'ester acrylique et de copolymère styrénique.
20. Procédé d'impression et de marquage d'un élément en feuille tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel on imprime l'élément en feuille par impression offset, jet d'encre et/ou laser toner et l'on marque par engravage laser l'élément en feuille avec une information, notamment personnalisée.
21. Procédé d'impression et de marquage d'un élément en feuille selon la revendication 20, dans lequel on marque par engravage laser l'élément en feuille avec un laser ayant une longueur d'onde comprise entre 800 et 1200 nm.
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