WO2015181686A1 - Substrat pour document securise - Google Patents

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WO2015181686A1
WO2015181686A1 PCT/IB2015/053713 IB2015053713W WO2015181686A1 WO 2015181686 A1 WO2015181686 A1 WO 2015181686A1 IB 2015053713 W IB2015053713 W IB 2015053713W WO 2015181686 A1 WO2015181686 A1 WO 2015181686A1
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WO
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substrate
composition
substrate according
binder
nanometric
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Application number
PCT/IB2015/053713
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Inventor
Pierre Sarrazin
Original Assignee
Arjowiggins Security
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • 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
    • B41M5/52—Macromolecular coatings
    • B41M5/5218—Macromolecular coatings characterised by inorganic additives, e.g. pigments, clays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • 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
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
    • D21H19/40—Coatings with pigments characterised by the pigments siliceous, e.g. clays
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H21/40—Agents facilitating proof of genuineness or preventing fraudulent alteration, e.g. for security paper
    • D21H21/44—Latent security elements, i.e. detectable or becoming apparent only by use of special verification or tampering devices or methods
    • D21H21/48—Elements suited for physical verification, e.g. by irradiation
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D21H21/50—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 form
    • D21H21/52—Additives of definite length or shape

Definitions

  • the present invention relates to secure documents and methods and compositions used for their manufacture.
  • Secure documents include sheet-like substrates that are often paper-based and security features, some of which are applied by printing.
  • EP 1 844 945 describes a method for applying interferential pigments to a substrate and the substrate thus obtained.
  • EP 0 493 231 A1 discloses a substrate on which is applied a composition containing an iridescent pigment.
  • printing plates are inked which are etched and subjected to a high pressure (often greater than 50 MPa), as well as at a temperature of between 70.degree. About 80 ° C. If an iridescent layer is printed on a sheet of paper, this iridescent layer may tend to be more or less partially transferred to the printing plates.
  • the iridescent layer resists all the mechanical actions that could alter it.
  • security documents made from these sheets circulate between individuals and pass through various machines, for example false document detectors, vending machines, etc.
  • the documents undergo treatments likely to deteriorate, for example they are folded, wrinkled, wet, scraped, subjected to various friction and may even undergo washing treatment by introduction into a washing machine.
  • the coated substrate must also be able to be printed satisfactorily.
  • the line obtained by printing must be perfectly clean, that is to say, it does not have burrs. It must be possible to make micro-prints, which are very useful as security elements because they are difficult to reproduce by photocopiers which currently can not reproduce very fine prints.
  • Print rendering is also characterized by the print color density.
  • composition providing an optical effect of brightness while being easily carried by any coating or printing means on a substrate so that the gloss effect is conserved and at the same time it is possible to print on this coating by obtaining a good print rendering and a good resistance to the circulation of the printed substrate.
  • the composition must also be compatible with the security elements conventionally used such as fibers and security threads.
  • the object of the invention is to respond to them and thus has, according to a first of its aspects, a substrate coated at least partially on at least one of its faces with a composition comprising reflective particles and a nanometric charge, preferably mineral, and most preferably a colloidal silica, preferably pyrogenic.
  • the invention makes it possible to obtain a good printability of the zone thus coated, in particular, in soft-cut, as well as a relatively high gloss. It is preferred to use, as a nanometric filler, fumed colloidal silica, which gives good printability properties and, surprisingly, also has an effect on the brightness of the composition applied in the presence of the reflective particles.
  • the invention further relates, according to another of its aspects, to a secure document comprising a substrate according to the invention, a substrate treatment composition and a method of manufacturing the substrate.
  • the substrate coated with the composition may be printed on the area already coated with composition, especially with micro-intaglio prints.
  • "Secure document” means 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 passport. driver's license, a lottery ticket, a ticket, a tax stamp or stamp, or a ticket for cultural or sporting events.
  • nanometric load is meant a charge whose largest dimension is between 1 nm and 1000 nm
  • the filler according to the invention preferably comprises an amorphous silica, better a pyrogenic amorphous silica, also called fumed colloidal silica.
  • silica may be manufactured by a high temperature hydrolysis process of a volatile silicon compound such as SiCl 4 , passing through an oxyhydrogen flame.
  • Such a silica makes it possible to improve the quality of the printing.
  • a nanometric charge comprising silica is advantageous because it has the advantage of not absorbing UV radiation useful for luminescence, which makes it possible to produce the security element with one or more luminescent layers, in particular fluorescent under UV.
  • the largest dimension of the particles of the nanometric charge is preferably between 1 and 500 nm, better still between 1 and 200 nm, and better still between 50 and 200 nm.
  • the nanometric size of the filler makes it possible to limit the dullness tending to be brought by it, especially when it consists of silica.
  • the specific surface of the nanometric filler particles is between 50 and 300 m 2 / g.
  • the nanometric charge is preferably anionic in order to be compatible with the binders generally used in the field of security documents, these binders being indeed anionic.
  • the nanometric charge is a fumed silica, it may be a hydrophilic or hydrophobic silica, acid or basic.
  • a nanometric charge comprising or consisting of basic hydrophilic silica with a specific surface area of between 200 and 300 m 2 / g is particularly preferred.
  • the amount of nanometric filler, in particular fumed colloidal silica, in the substrate treatment composition is preferably between 10 and 70% by dry weight, relative to the total dry weight of the composition, better still between 30 and 70% by weight. %, even better between 30 and 60%.
  • nanometric charges there may be mentioned fumed colloidal silicas sold by the company Wacker Chemie under the reference HDK, or those of the company Cabot Corporation sold under the reference Cab-o-sperse PG001 or PG002 .
  • the nanometric charge may consist exclusively of fumed colloidal silica.
  • the nanometric charge may comprise a mixture of nanometric charges of different natures.
  • reflective particles particles dispersed in a binder which when applied to a substrate produce a high gloss in contrast with the low gloss of the substrate, especially in the case of a localized application of the composition.
  • the brightness difference provided by the reflective particles relative to the substrate is greater than or equal to 2UB, preferably 4UB.
  • Gloss is the ability of a surface to reflect light in a precise direction (specular reflection). A ray of light is directed at the surface with a precise angle and the light reflected at the same angle is measured. The higher the amount of light, the brighter the surface.
  • the reflective particles are preferably chosen from interferential pigments and metallic pigments.
  • the interference pigments may comprise a substrate, natural or synthetic, in particular silica, mica, alumina or borosilicate, and one or more layers of different refractive indices, in particular an alternation of high and low indices, producing a color by interference.
  • the pigment produces this color through a succession, in the path of light, of at least two different refractive index materials.
  • a pigment interfere! multilayer is still sometimes referred to as "mother-of-pearl" in the case of layers deposited on a platelet-based basis.
  • a pigment interfere! el is different from a liquid crystal, which can also generate a color by an interference phenomenon due to its intrinsic structure.
  • the multilayer interference pigment according to the invention comprises a transparent base, preferably mineral, coated with at least one layer of a refractive index material different from that of the base.
  • the pigment may comprise a platelet base, preferably of mica or glass.
  • the pigment comprises mica or silica (silicon dioxide) coated with titanium dioxide.
  • the reflective particles may also be chosen from metallic pigments, preferably those having a layer of a metal chosen from aluminum, nickel, chromium, silver, gold, copper, tin, and their alloys. .
  • the metal layer may coat a natural or synthetic substrate of spherical or platelet shape, especially formed of silica, mica, alumina, or borosilicate.
  • the metallic pigments can behave like mirrors and, especially when their surface state is smooth, do not produce color by interference, unlike interference pigments.
  • the average size D50 of the reflective particles may be between 1 and 100 microns, more preferably between 10 and 60 microns.
  • the reflective particles are chosen for example from those sold under the references Iriodin (Merck), Mearlin (BASF), Sungem (SunChemical).
  • the amount of reflective particles may be between 1 and 60% by dry weight relative to the total dry weight of the composition, preferably from 25 to 50%.
  • the quantity can be chosen differently depending on whether the composition is intended to be applied locally or on a complete face of the substrate.
  • the mass proportion of reflective particles may be higher, especially between 35 and 60% by dry weight, whereas for an application on a whole face, the mass proportion may be between 2 and 5% by weight. and 15% by dry weight.
  • the composition may comprise only one category of reflective particles, for example only an interferential pigment or only a metallic pigment.
  • the composition comprises a mixture of interferential pigments, a mixture of metallic pigments or a mixture of one or more interference pigments with one or more metallic pigments.
  • composition may comprise, in addition to the reflective particles, other optical agents such as dyes, fluorescent particles, for example fluorescent or phosphorescent, thermochromic, photochromic, tribochromic particles, plasmon-effect particles.
  • other optical agents such as dyes, fluorescent particles, for example fluorescent or phosphorescent, thermochromic, photochromic, tribochromic particles, plasmon-effect particles.
  • the composition may comprise, in addition to the reflective particles, tactile agents, in particular particles having a size of between 5 and 150 ⁇ .
  • the composition may comprise, in addition to the reflective particles, authenticating agents, in particular tracers in the form of active materials, particles or fibers, capable of generating a specific signal when these tracers are subjected to optronic excitation. , electric, magnetic or electromagnetic.
  • Said optical, tactile or authentication agents may be in the form of particles added to the composition.
  • these agents are incorporated in and / or on the reflective particles and / or the nanometric charges.
  • the substrate according to the invention is obtained by treating a base substrate with at least one treatment composition comprising a nanometric filler and reflective particles, as defined above.
  • the base substrate is treated with a single composition containing both the reflective particles and the nanoscale filler mixed with a binder.
  • the dry amount of composition applied per unit area of the substrate may be between 2 and 35 g / m 2, better still between 5 and 20 g / m 2 .
  • the composition is formulated to be adapted to the technique used to coat the substrate.
  • the composition may be an aqueous solution or based on at least one organic solvent.
  • the composition preferably comprises a binder, in particular a film-forming polymer binder, in a mass proportion by dry weight preferably of between 10 and 90% relative to the total dry weight of the composition, preferably from 30 to 70%,
  • the binder used is preferably transparent in the dry state, this transparency being preferably in the visible, but also in the UV or IR, if necessary, if the composition must cover, for example, luminescent safety elements, for example fluorescent under UV.
  • the binder is preferably chosen from acrylic polymers, polyurethanes, polyalcohols (preferably polyvinyl alcohols), polyacetates (preferably polyvinylacetates), polystyrene-butadienes, polyethylenes, and the like, and mixtures thereof.
  • This binder may be in a dry weight ratio of between 10 and 90% by weight, preferably between 30 and 70% by dry weight relative to the total dry weight of the composition.
  • the composition may comprise a crosslinker in a mass proportion of between 2 and 10% by dry weight relative to the binder, preferably 4 to 8% by dry weight relative to the binder.
  • the crosslinking agent may be chosen from polyisocyanates, polycarbodiimides and polyaziridines, and mixtures thereof.
  • the crosslinking agent may be separate from the binder or may be included in a binder then called a self-crosslinking binder. Such a crosslinking agent makes it possible to provide resistance to the coating in the wet state, which is generally desirable in the field of security documents.
  • crosslinking agent known under the trade name Acrafix PCI from Tanatex Chemicals.
  • the binder and crosslinker may represent, in dry weight, between 10 and 90%, preferably between 30 and 70% of the total dry weight of the composition.
  • composition is preferably free of surfactant.
  • the composition may be applied to the base substrate by impregnation, surfacing, sizing, printing, or coating, in particular coating.
  • the composition is applied by surfacing, sizing or coating.
  • the treatment can be localized, for example in band, or be performed on the entire surface of at least one face. It is preferably at least one printed face intaglio thereafter.
  • both sides of the base substrate are processed.
  • the base substrate when porous has undergone prior treatment, including impregnation, surfacing, sizing or coating (including coating). It is preferably an impregnation or surfacing.
  • the pretreatment closes the pores of the substrate and thus obtain a smoother surface for applying the composition according to the invention.
  • this zone can make it possible to locally print micro-impressions.
  • the base substrate is preferably a paper, based on natural or synthetic fibers.
  • the paper comprises papermaking fibers and any additives suitable for its manufacture.
  • it may be of primarily cellulosic nature, which can be reinforced by the addition of synthetic fibers in an amount of between 1 and 50%, preferably between 5 and 15% by weight.
  • the substrate may comprise, when it is intended for the manufacture of banknotes, cellulosic fibers and more particularly cotton fibers. Other plant fibers of annual plants may enter the composition of the substrate, when fibrous.
  • the substrate may have one or more jets of paper assembled in the wet state.
  • the substrate may have, as finished and dry paper, before sizing and deposition of the composition according to the invention, a basis weight of between 20 and 120 g / m 2 and a thickness of between 30 and 180 ⁇ .
  • the base substrate may comprise a watermark, as well as any other usual security elements, first, second or third level.
  • Some of the security features are detectable to the eye, daylight or artificial light, without the use of a particular device.
  • These additional security elements comprise, for example fibers or colored boards, fully or partially printed or metallized wires. These security elements are called first level.
  • security elements are detectable only with a relatively simple device, such as a lamp emitting in the ultraviolet (UV) or infrared (TR).
  • UV ultraviolet
  • TR 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 the lighting of a Wood lamp emitting at a wavelength of 365 nm.
  • These security elements are said to be second level.
  • security elements require for their detection a more sophisticated 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 security element or elements present in the secure document according to the invention may have first, second or third level security features.
  • base substrate an entirely synthetic paper or a multilayer plastic film suitable for a soft-printing, as disclosed in patent application EP2722172.
  • a synthetic substrate as described in application WO 83/00659. It is also possible to use as a base substrate a multilayer synthetic substrate comprising a compressible core structure of polymeric material covered by two non-completely opaque protective layers.
  • a base substrate a multilayer substrate comprising a paper core structure covered on both sides by a protective plastic layer as described in application WO 2004/028825.
  • a basic substrate may be a multilayer substrate comprising a core structure of a polymeric material covered on both sides by a layer of paper as described in application WO 2004/076198.
  • the substrate according to the invention, coated with composition, is in coil or sheets.
  • a paper whose fiber formulation is 95% cotton fibers and 5% synthetic fibers by weight is used.
  • the basis weight of this substrate is 95g / m 2 .
  • the treatment composition according to the invention comprises, as binder, a crosslinkable polyurethane, for example that known under the reference Edolan SE from Tanatex Chemicals.
  • composition contains, as crosslinking agent, an isocyanate base, for example that known under the name Acrafix PCT from Tanatex Chemicals, in a proportion of 7% by dry weight relative to the weight of binder.
  • an isocyanate base for example that known under the name Acrafix PCT from Tanatex Chemicals
  • the iridescent pigment is the one marketed by Merck under the reference
  • the nanometric mineral filler is the colloidal silica marketed by Wacker Chimie under the reference XK20030.
  • compositions are produced with such a binder and crosslinking mixture, which is screen printed on the base substrate to obtain a dry deposit of 12 g / m 2 .
  • AWS patterns are intaglio printed and whiteness and gloss are measured on the non-inked and non-patterned part of the intaglio printing, the part subjected to printing at high pressure (often greater than 50 MPa) ) as well as a temperature of between 70 and 80 ° C.
  • ISO whiteness is determined by ISO 2470-2 "Paper, board and pulps - Measurement of diffuse reflectance factor in blue - Part 2, Outdoor daylight conditions (degree of whiteness D65)".
  • the substrate which has been treated with the third composition according to the invention comprising both the nanometric filler of colloidal silica and the iridescent pigment, has the best gloss on a soft-cut.
  • a high contrast can be obtained between the dullness of intaglio printing and the brilliance of the iridescent coating, which enhances the impression.
  • the nanometric charge may comprise nanometric particles of metal oxides (for example titanium dioxide, zinc oxide) and metal ionic derivatives (for example calcium carbonate and barium sulfate).
  • metal oxides for example titanium dioxide, zinc oxide
  • metal ionic derivatives for example calcium carbonate and barium sulfate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Printing Methods (AREA)

Abstract

Substrat revêtu au moins partiellement sur au moins l'une de ses faces d'une composition comportant des particules réfléchissantes et une charge nanométrique.

Description

« Substrat pour document sécurisé »
La présente invention concerne les documents sécurisés et les procédés et compositions utilisés pour leur fabrication.
Les documents sécurisés comportent des substrats en feuille qui sont souvent à base de papier et des éléments de sécurité dont certains sont appliqués par impression.
Il est ainsi connu d'appliquer sur le substrat une composition comportant des pigments interférentiels afin de former une bande irisée apportant une sécurité. Il peut être avantageux de réaliser la bande avec une forte brillance afin de faciliter son repérage par l'homme de la rue et contribuer à l'esthétique du document.
EP 1 844 945 décrit un procédé pour appliquer des pigments interférentiels sur un substrat et le substrat ainsi obtenu.
EP 0 493 231 Al divulgue un substrat sur lequel est appliquée une composition contenant un pigment iridescent.
11 est expliqué dans cette demande qu'il faut éviter que lors de l'impression du substrat, notamment par impression taille-douce, il se produise un transfert de la couche de composition iridescente sur les plaques d'impression.
En effet, lorsqu'on réalise une impression par taille-douce, on encre des plaques d'impression qui sont gravées et on les soumet à une forte pression (souvent supérieure à 50 MPa), ainsi qu'à une température comprise entre 70 et 80°C environ. Si on effectue une impression sur une couche iridescente déposée sur une feuille de papier, cette couche iridescente peut avoir tendance à se transférer plus ou moins partiellement sur les plaques d'impression.
Il faut également que la couche iridescente résiste à toutes les actions mécaniques qui pourraient l'altérer. Or, compte-tenu notamment de leur valeur d'échange, les documents de sécurité fabriqués à partir de ces feuilles circulent entre les individus et passent dans des machines diverses, par exemples des détecteurs de faux documents, des distributeurs automatiques, etc. Lors de ces manipulations et circulations fréquentes, les documents subissent des traitements susceptibles de les détériorer, par exemple ils sont pliés, froissés, mouillés, grattés, soumis à divers frottements et peuvent même subir un traitement de lavage par introduction dans un lave-linge.
Le substrat revêtu doit aussi pouvoir être imprimé de façon satisfaisante. Le trait obtenu par impression doit être parfaitement net, c'est-à-dire qu'il ne comporte pas de bavures. Il doit être possible de réaliser des micro-impressions, qui sont très utiles comme éléments de sécurité car elles sont difficilement reproductibles par les photocopieurs qui actuellement ne peuvent reproduire des impressions très fines. Le rendu d'impression se caractérise aussi par la densité de couleur d'impression.
Il existe un besoin pour perfectionner encore les documents sécurisés et notamment fournir une composition apportant un effet optique de brillance tout en pouvant être facilement portée par tout moyen de couchage ou d'impression sur un substrat de façon à ce que l'effet de brillance soit conservé et qu'en même temps il soit possible d'imprimer sur ce revêtement en obtenant un bon rendu d'impression et une bonne résistance à la circulation du substrat imprimé. La composition doit également être compatible avec les éléments de sécurité classiquement utilisés tels que les fibres et fils de sécurité.
L'invention vise à y répondre et a ainsi pour objet, selon un premier de ses aspects, un substrat revêtu au moins partiellement sur au moins l'une de ses faces d'une composition comportant des particules réfléchissantes et une charge nanométrique, de préférence minérale, et tout préférentiellement une silice colloïdale, de préférence pyrogénée.
L'invention permet d'obtenir une bonne imprimabilité de la zone ainsi revêtue, notamment, en taille douce, ainsi qu'une brillance relativement élevée. Il est préféré d'utiliser comme charge nanométrique de la silice colloïdale pyrogénée, qui confère de bonnes propriétés d'imprimabilité et de façon surprenante s'avère aussi avoir une action sur la brillance de la composition appliquée en présence des particules réfléchissantes.
On peut obtenir un contraste élevé entre la matité de l'impression notamment de l'impression taille-douce et la brillance de la composition, qui met en valeur l'impression.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un document sécurisé comportant un substrat selon l'invention, une composition de traitement du substrat et un procédé de fabrication du substrat.
Le substrat revêtu de la composition peut être imprimé sur la zone déjà revêtue de composition, notamment avec des micro-impressions en taille-douce. Par « document sécurisé », on désigne 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, une vignette ou un timbre fiscal, ou encore un ticket d'entrée à des manifestations culturelles ou sportives.
Charge nanométrique
Par charge nanométrique on entend une charge dont la plus grande dimension est comprise entre 1 nm et 1000 nm
La charge selon l'invention comporte de préférence une silice amorphe, mieux une silice amorphe pyrogénée, encore appelée silice colloïdale pyrogénée. Une telle silice peut être fabriquée par un procédé d'hydrolyse à haute température d'un composé volatil du silicium tel que SiCl4, passant dans une flamme oxhydrique.
Une telle silice permet d'améliorer la qualité de l'impression.
Une charge nanométrique comportant de la silice (dioxyde de silicium) est avantageuse car elle présente l'avantage de ne pas absorber le rayonnement UV utile à la luminescence, ce qui permet de réaliser l'élément de sécurité avec une ou plusieurs couches luminescentes, notamment fluorescentes sous UV.
La plus grande dimension des particules de la charge nanométrique, notamment de silice pyrogénée colloïdale, est de préférence comprise entre 1 et 500 nm, mieux entre 1 et 200 nm, encore mieux entre 50 et 200 nm.
La taille nanométrique de la charge permet de limiter la matité tendant à être apportée par celle-ci, notamment lorsqu'elle est constituée par de la silice.
De préférence, la surface spécifique des particules de charge nanométrique, notamment de silice amorphe pyrogénée, est comprise entre 50 et 300 m2/g.
La charge nanométrique est de préférence anionique afin d'être compatible avec les liants généralement utilisés dans le domaine des documents de sécurité, ces liants étant en effet anionique.
Lorsque la charge nanométrique est une silice pyrogénée, celle-ci peut être une silice hydrophile ou hydrophobe, acide ou basique.
On préfère tout particulièrement une charge nanométrique comportant ou constituée de silice hydrophile basique, avec une surface spécifique comprise entre 200 et 300 m2/g. La quantité de charge nanométrique, notamment de silice colloïdale pyrogénée, au sein de la composition de traitement du substrat, est de préférence comprise entre 10 et 70% en poids sec, par rapport au poids sec total de la composition, mieux entre 30 et 70%, encore mieux entre 30 et 60%.
Comme exemples de charges nanométriques, on peut citer les silices colloïdales pyrogénées ("fumed" en anglais) commercialisées par la société Wacker Chemie sous la référence HDK, ou celles de la société Cabot Corporation vendues sous la référence Cab-o-sperse PG001 ou PG002.
La charge nanométrique peut être constituée exclusivement de silice colloïdale pyrogénée. En variante, la charge nanométrique peut comporter un mélange de charges nanométriques de natures différentes.
Particules réfléchissantes
Par « particules réfléchissantes» il faut comprendre des particules en dispersion dans un liant qui lorsqu' appliquées sur un substrat produisent une forte brillance par contraste avec le faible brillant du substrat, notamment dans le cas d'une application localisée de la composition. De préférence, l'écart de brillance apporté par les particules réfléchissantes par rapport au substrat est supérieur ou égal à 2UB, de préférence 4UB.
La brillance est l'aptitude d'une surface à réfléchir la lumière dans une direction précise (réflexion spéculaire). Un rayon de lumière est dirigé sur la surface avec un angle précis et l'on mesure la lumière qui se réfléchit suivant le même angle. Plus cette quantité de lumière est élevée, plus la surface est brillante.
La mesure de la brillance sur taille douce s'effectue selon la norme ISO 8254- 1 (UB = Unités de brillant telles que définies dans la norme).
Les particules réfléchissantes sont de préférence choisies parmi les pigments interférentiels et les pigments métalliques.
Les pigments interférentiels peuvent comporter un substrat, naturel ou synthétique, notamment de silice, de mica, d'alumine ou de borosilicate, et une ou plusieurs couches d'indices de réfraction différents, notamment une alternance de hauts et bas indices, produisant une couleur par interférence.
Le pigment produit cette couleur grâce à une succession, sur le trajet de la lumière, d'au moins deux matériaux d'indices de réfraction différents. Un pigment interfèrent! el multicouche est encore parfois qualifié de « nacre » dans le cas de couches déposées sur une base de forme plaquettaire. Un pigment interfèrent! el est différent d'un cristal liquide, qui peut générer également une couleur par un phénomène d'interférences en raison de sa structure intrinsèque.
De préférence, le pigment interférentiel multicouche selon l'invention comporte une base transparente, de préférence minérale, revêtue d'au moins une couche d'un matériau d'indice de réfraction différent de celui de la base. Le pigment peut comporter une base plaquettaire, de préférence en mica ou en verre. Par exemple, le pigment comporte du mica ou de la silice (dioxyde de silicium) enrobé de dioxyde de titane.
Les particules réfléchissantes peuvent encore être choisies parmi les pigments métalliques, de préférence ceux présentant une couche d'un métal choisi parmi l'aluminium, le nickel, le chrome, l'argent, l'or, le cuivre, Fétain, et leurs alliages.
La couche de métal peut enrober un substrat naturel ou synthétique, de forme sphérique ou plaquettaire, notamment formé de silice, de mica, d'alumine, ou de boro silicate.
Les pigments métalliques peuvent se comporter comme des miroirs et, notamment lorsque leur état de surface est lisse, ne pas produire de couleur par interférences, à la différence des pigments interférentiels.
La taille moyenne D50 des particules réfléchissantes peut être comprise entre 1 et 100 micromètres, mieux entre 10 et 60 micromètres.
Les particules réfléchissantes sont choisies par exemple parmi celles commercialisées sous les références Iriodin (Merck), Mearlin (BASF), Sungem (SunChemical).
La quantité de particules réfléchissantes peut être comprise entre 1 et 60% en poids sec par rapport au poids sec total de la composition, de préférence de 25 à 50%.
On peut choisir la quantité différemment selon que la composition est destinée à être appliquée localement ou sur une face complète du substrat.
Lorsque la composition est destinée à une application locale, la proportion massique en particules réfléchissantes peut être plus élevée, notamment comprise entre 35 et 60% en poids sec, tandis que pour une application sur une face entière, la proportion massique peut être comprise entre 2 et 15% en poids sec. La composition peut ne comporter qu'une seule catégorie de particules réfléchissantes, par exemple uniquement un pigment interférentiel ou uniquement un pigment métallique. En variante, la composition comporte un mélange de pigments interférentiels, un mélange de pigments métalliques ou un mélange d'un ou plusieurs pigments interférentiels avec un ou plusieurs pigments métalliques.
Autres agents
La composition peut comporter, outre les particules réfléchissantes, d'autres agents optiques tels que des colorants, des particules luminescentes par exemple fluorescentes ou phosphorescentes, des particules thermochromiques, photochromiques, tribochromiques, des particules à effet plasmon.
La composition peut comporter, outre les particules réfléchissantes, des agents tactiles, notamment des particules d'une taille comprise entre 5 et 150 μηι.
La composition peut comporter, outre les particules réfléchissantes, des agents d'authentifi cation, notamment 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.
Lesdits agents, optiques, tactiles ou d'authentifi cation peuvent être sous forme de particules ajoutées à la composition. En variante, il s'agit d'agents incorporés dans et/ou sur les particules réfléchissantes et/ou les charges nanométriques.
Composition de traitement
Le substrat selon l'invention est obtenu en traitant un substrat de base par au moins une composition de traitement comportant une charge nanométrique et des particules réfléchissantes, telles que définies ci-dessus.
De préférence, le substrat de base est traité par une seule composition contenant à la fois les particules réfléchissantes et la charge nanométrique, mélangées à un liant.
La quantité sèche de composition appliquée par unité de surface du substrat peut être comprise entre 2 et 35 g/m , mieux entre 5 et 20 g/m2. La composition est formulée de façon à être adaptée à la technique utilisée permettant d'en revêtir le substrat.
La composition peut être une solution aqueuse ou à base d'au moins un solvant organique. La composition comporte de préférence un liant, notamment un liant polymère filmogène, en une proportion massique en poids sec de préférence comprise entre 10 et 90 % par rapport au poids sec total de la composition, de préférence de 30 à 70%,
Le liant utilisé est de préférence transparent à l'état sec, cette transparence étant de préférence dans le visible, mais également dans l'UV ou ÏR en cas de besoin, si la composition doit recouvrir par exemple des éléments de sécurité luminescents, par exemple fluorescents sous UV.
Le liant est de préférence choisi parmi les polymères acryliques, les polyuréthanes, les polyalcools (de préférence les alcools polyvinyliques), les polyacétates (de préférence les polyvinylacétates), les polystyrène-butadiènes, les polyéthyîènes,..., et leurs mélanges. Ce liant peut être en une proportion massique en poids sec comprise entre 10 et 90 %, de préférence entre 30 et 70% en poids sec par rapport au poids sec total de la composition.
La composition peut comporter un réticulant en une proportion massique comprise entre 2 et 10% en poids sec par rapport au liant, de préférence 4 à 8% en poids sec par rapport au liant.
Le réticulant peut être choisi parmi les polyisocyanates, les poîycarbodiimides, les polyaziridines et leurs mélanges.
Le réticulant peut être distinct du liant ou être inclus dans un liant alors appelé liant auto-réticulant. Un tel réticulant permet d'apporter une résistance du revêtement à l'état humide, ce qui est généralement souhaitable dans le domaine de documents de sécurité.
On peut notamment utiliser le réticulant connu sous la référence commerciale Acrafix PCI de la société Tanatex Chemicals.
L'ensemble liant et réticulant peut représenter, en poids sec, entre 10 et 90%, de préférence entre 30 et 70% du poids sec total de la composition.
La composition est de préférence exempte de surfactant.
La composition peut être appliquée sur le substrat de base par imprégnation, surfaçage, encollage, impression, ou enduction, notamment couchage. De préférence, la composition est appliquée par surfaçage, encollage ou couchage.
On peut utiliser pour appliquer la composition tous dispositifs permettant de réaliser de tels traitements, tels qu'imprégnatrice, presse encolleuse, coucheuse lame d'air, coucheuse à racle, coucheuse rideau, coucheuse hélio (héliogravure), sérigraphie, flexographie.
Le traitement peut être localisé, par exemple en bande, ou être effectué sur toute la surface d'au moins une face. Il s'agit de préférence d'au moins une face imprimée en taille-douce ensuite.
De préférence, les deux faces du substrat de base sont traitées.
De préférence, le substrat de base lorsque poreux a subi un traitement préalable, notamment une imprégnation, un surfaçage, un encollage ou une enduction (notamment un couchage). Il s'agit de préférence d'une imprégnation ou d'un surfaçage. Le traitement préalable permet de boucher les pores du substrat et d'obtenir ainsi une surface plus lisse pour appliquer la composition selon l'invention.
Notamment lorsque l'application de la composition est localisée, notamment sous forme d'une bande s'étendant d'un bord à l'autre du substrat, cette zone peut permettre d'imprimer localement des micro-impressions.
Substrat
Le substrat de base est de préférence un papier, à base de fibres naturelles ou synthétiques.
Le papier comporte des fibres papetières et tous additifs convenant à sa fabrication. En particulier, il peut être de nature principalement cellulosique, pouvant être renforcé par l'ajout de fibres synthétiques en quantité comprise entre 1 et 50 %, de préférence entre 5 et 15 % en masse.
Le substrat peut comporter, lorsqu'il est destiné à la fabrication de billets de banque, des fibres cellulosiques et plus particulièrement des fibres de coton. D'autres fibres végétales de plantes annuelles pourront entrer dans la composition du substrat, lorsque fibreux.
Le substrat peut présenter un ou plusieurs jets de papier assemblés à l'état humide.
Le substrat peut présenter, en tant que papier fini et sec, avant encollage et dépôt de la composition selon l'invention, un grammage compris entre 20 et 120 g/m2 et une épaisseur comprise entre 30 et 180 μιη. Le substrat de base peut comporter un filigrane, ainsi que tous autres éléments de sécurité usuels, de premier, deuxième ou troisième niveau.
Parmi les éléments de sécurité, certains sont détectables à l'œil, en lumière du jour ou en lumière artificielle, sans utilisation d'un appareil particulier. Ces éléments de sécurité supplémentaires 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 sont détectables seulement à l'aide d'un appareil relativement simple, tel qu'une lampe émettant dans l'ultraviolet (UV) ou l'infrarouge (TR). 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 l'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 nécessitent pour leur détection un appareil 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 présents au sein du document sécurisé selon l'invention peuvent présenter des caractéristiques de sécurité de premier, de deuxième ou de troisième niveau.
On peut encore utiliser comme substrat de base un papier entièrement synthétique ou un film multicouche en plastique convenant à une impression taille douce, tel que divulgué dans la demande EP2722172.
On peut aussi utiliser comme substrat de base un substrat synthétique tel que décrit dans la demande WO 83/00659. On peut également utiliser comme substrat de base un substrat synthétique multicouche comportant une structure de cœur compressible en matériau polymérique recouverte par deux couches de protection non complètement opaques.
On peut en outre utiliser comme substrat de base un substrat multicouche comportant une structure de cœur en papier recouverte sur ses deux faces par une couche de protection en matière plastique tel que décrit dans la demande WO 2004/028825.
On peut en variante utiliser comme substrat de base un substrat multicouche comportant une structure de cœur en un matériau polymérique recouvert sur ses deux faces par une couche de papier tel que décrit dans la demande WO 2004/076198.
Le substrat selon l'invention, revêtu de composition, se présente en bobine ou en feuilles.
Exemples
On utilise un papier dont la formulation fibreuse est de 95% de fibres de coton et 5% fibres synthétiques en masse.
Le grammage de ce substrat est de 95g/m2.
La composition de traitement selon l'invention comporte, en tant que liant, un polyuréthane réticulable, par exemple celui connu sous la référence Edolan SE de la société Tanatex Chemicals.
La composition contient comme réticulant une base isocyanate, par exemple celle connue sous la dénomination Acrafix PCT de la société Tanatex Chemicals, en une proportion de 7% en poids sec par rapport au poids de liant.
Le pigment iridescent est celui commercialisé par Merck sous la référence
Iriodin 300.
La charge minérale nanométrique est la silice colloïdale commercialisée par le société Wacker Chimie sous la référence XK20030.
On réalise avec un tel mélange liant et réticulant les trois compositions suivantes, que l'on applique par sérigraphie sur le substrat de base pour obtenir une dépose sèche de 12g/m2.
On imprime en taille-douce les motifs AWS et on mesure la blancheur et la brillance sur la partie non encrée et dépourvue de motif de l'impression taille douce, partie soumise lors de l'impression a une forte pression (souvent supérieure à 50 MPa) ainsi qu'à une température comprise entre 70 et 80°C environ. La mesure de la brillance sur taille douce s'effectue selon la norme ISO 8254-1 (UB = Unités de brillant telles que définies dans la norme).
La blancheur ISO est déterminée par la norme ISO 2470-2 "Papier, carton et pâtes - Mesurage du facteur de réflectance diffuse dans le bleu - Parie 2 ; Conditions de lumière du jour extérieure (degré de blancheur D65)".
On obtient les résultats suivants :
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0002
On a reproduit les substrats imprimés avec les trois compositions n°l à n°3 respectivement sur les figures 1 à 3.
On voit que le substrat qui a été traité avec la troisième composition selon l'invention, comportant à la fois la charge nanométrique de silice colloïdale et le pigment iridescent, présente la meilleure brillance sur taille douce. On peut obtenir un contraste élevé entre la matité de l'impression taille-douce et la brillance du couchage iridescent, qui met en valeur l'impression.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits.
La charge nanométrique peut comporter des particules nanométriques d'oxydes métalliques (par exemple dioxyde titane, oxyde de zinc) et de dérivés ioniques métalliques (par exemple carbonate de calcium et sulfate de baryum).
L'expression "compris entre" s'entend bornes incluses, sauf si le contraire est spécifié.
L'expression "comportant un" doit être comprise comme étant synonyme de "comprenant au moins un".

Claims

REVENDICATIONS
1. Substrat revêtu au moins partiellement sur au moins l'une de ses faces d'une composition comportant des particules réfléchissantes, une charge nanométrique comportant une silice colloïdale pyrogénée, et un liant.
2. Substrat selon la revendication 1 , la plus grande dimension des particules de charge nanométrique étant comprise entre 1 et 500 nm, mieux 1 et 200 nm, encore mieux 50 et 200 nm.
3. Substrat selon l'une des revendications 1 et 2, la quantité de charge nanométrique étant comprise entre 10 et 70% en poids sec, par rapport au poids total de la composition.
4. Substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, la charge nanométrique étant constituée exclusivement de silice colloïdale pyrogénée.
5. Substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, la charge nanométrique étant anionique.
6. Substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant un réticulant, distinct du liant ou inclus dans un liant alors appelé liant auto-réticulant,
7. Substrat selon Tune quelconque des revendications 1 à 6, les particules réfléchissantes comportant un pigment interférentiel.
8. Substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, les particules réfléchissantes comportant un pigment métallique.
9. Substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, la zone revêtue portant une impression taille douce.
10. Substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comportant un papier en tant que substrat de base sur lequel est appliquée la composition.
11. Document sécurisé comportant un substrat tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Document selon la revendication 11 , étant choisi parmi les moyens 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, une vignette ou un timbre fiscal, ou encore un ticket d'entrée à des manifestations culturelles ou sportives.
13. Composition de traitement d'un substrat de base, comportant :
un liant filmogène,
une charge nanométrique comportant une silice colloïdale pyrogénée,
- des particules réfléchissantes, notamment un pigment interfèrent] el ou métallique.
14. Procédé de fabrication d'un substrat pour document sécurisé, comportant le traitement d'un substrat de base par une composition telle que définie à la revendication 13.
15. Procédé selon la revendication 14, comprenant l'impression du substrat revêtu de la composition sur la zone déjà revêtue de composition, avec des microimpressions en taille-douce.
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