Brevet FR2353676A1 — publié le 19771230

La présente invention est relative à un procédé et un dispositif pour réaliser une marque particulière ou un motif (ici désigné par marque pour simplifier) dans le matériau d'une feuille de papier pendant la fabrication, ainsi qu'au matériau de papier en feuille produit selon ce procédé. Le produit de l'invention trouve une application particulière dans le domaine des documents de sécurité où il procure des avantages par rapport aux matériaux obtenus avec les filigranes classiques. On fabrique habituellement une nappe de papier en débitant une suspension de faible consistance de fibres pour la fabrication de papier sur un support ou "toile métallique" perforée, sans fin, en déplacement, à travers lequel l'égouttage est effectué. A mesure que progresse l'égouttage pendant le déplacement de la toile, les fibres se déposent sur celle-ci et forment une nappe que l'on détache ensuite et que l'on soumet à d'autres étapes de séchage. A proximité de l'extrémité de la toile métallique un rouleau dit "filigra neur", possédant un bâti ouvert, est disposé de façon à tourner en contact léger avec la nappe. Ceci favorise la compression de la surface supérieure.Lorsqu'on veut réaliser un filigrane, le rouleau filigraneur porte également des motifs moulés ayant la configuration du filigrane désiré, ces motifs étant en relief ou en renfoncement par rapport à la surface du rouleau. La nappe est ainsi soumise à une plus ou moins grande compression dans les zones de ces motifs pendant la rotation du rouleau, et il s'ensuit une redistribution des fibres ayant pour effet de produire des variations locales du grammage. Celles-ci produisent des variations dans la transmission de la lumière à travers le papier séché ce qui produit un effet de filigrane. Cependant, les filigranes ne sont pas toujours clairement visibles et leur relief dépend du degré d'humidité du matériau déposé sur la toile et de la nature des fibres du matériau. Fréquemment avec de tels papiers destinés à être utilisés pour des documents de sécurité, il est nécessaire, pour d'autres raisons, de réaliser le papier d'une manière qui ne permet pas d'obtenir des filigranes satisfaisants. La présente invention a donc, entre autres, pour objet de réaliser un procédé et un dispositif pour produire une marque particulière dans une feuille de papier, pendant la fabrication, similaire à un filigrane, mais qui peut être réalisée dans de nomr breux types de matériau de feuille de papier, dans lesquels des filigranes satisfaisants ne peuvent être facilement réalisés. Le procdé pour réaliser -ne marque dans un matériau de feuille de papier pendant la fabrication selon la présente inven- tion comprend les étapes consistant a former une nappe de fibres pour la fabrication de papier sur un support perforez en dfiplace- ment et à appliquer une suspension d'un aient modificateur d'opacité, sur des zones choisies de la nappe avant l'enlèvement du support, de sorte que ledit agent penture dans les interstices de la nappe et provoque après séchage une modification de l'opacité de la nappe dans les zones choisies. Le terme d' "agent modificateur d'opacité" doit être entendu comme incluant non seulement les matériaux qui modifient l'opacité d'une manière visible, mais également ceux qui rodifient l'opacité soit lorsqu'on les soumet à un éclairage ou un rayonnement appropriés, soit lorsqu'on les met en contact avec un réactif approprié. A titre d'exemple l'agent modificateur d'opacité peut être une charge telle que le bioxyde de titane ce qui produit un accroissement de l'opacité, ou en variante être un matériau qui diminue l'opacité. Dans l'un ou l'autre cas, le résultat est une différence immédiatement visible d'opacité entre les zones marquées et le reste du papier. En variante, ou de plus, l'agent modificateur d'opacité peut comprendre des matières chromogènes telles que la Lactone de Violet cristallisé, l'hydrol de Michler ou tous autres chromogènes appropriés qui conviennent, soit séparément soit en mélange, pour donner une coloration lorsqu'on les met en contact avec un réactif convenable. Le matériau chromogène peut être appliqué dans les zones choisies de la nappe comme décrit ci-dessus, de façon à fournir une caractéristique de sécurité supplémentaire qui peut être mise en évidence avec un fluide réactif convenable. Un exemple d'un tel matériau chromogène et de réactifs appropriés est donné dans le brevet britannique NO 1.269.601. Selon un aspect de l'invention le dispositif pour réaliser une marque dans un matériau de feuille de papier pendant la fabrication comprend un rouleau monté pour un contact de roulement avec un support perforé déplaçable sur lequel la feuille de papier doit être formée, la surface du rouleau étant munie de moyens pour appliquer l'agent modificateur d'opacité à une nappe en formation sur ledit support, pendant son déplacement, lesdits moyens d'application ayant la configuration de la marque désirée dans la feuille de papier, et des moyens pour amener l'agent modificateur d'opacité aux moyens d'application pendant la rotation du rouleau. Le rouleau peut, par exemple, être un rouleau creux muni d'ouvertures dans sa paroi cylindrique de façon qu'il fonctionne comme un stencil cylindrique, une raclette étant montée de façon fixe à l'intérieur du rouleau pour forcer agent modificateur d'opacitéà travers les ouvertures. En variante, le rouleau peut être plein et être muni de régions en relief ayant la forme de la marque désirée et de moyens pour y appliquer l'agent modificateur d'opacité, par exemple à l'aide d'un système de transfert conventionnel. Dans les deux modes de réalisation qui viennent d'être mentionnés, les surfaces du rouleau qui viennent en contact avec la nappe doivent être suffisamment rugueuses pour empêcher que se produise un prélèvement de mati-ère (effet dit de "pick"). Le degré de rugosité nécessaire dépend de la position du rouleau sur le support perforé et/ou de l'importance de l'égouttage et de la compression des nappes. Le degré de rugosité peut être réduit à mesure que croit la distance depuis le début du support et/ou à mesure que croit le degré d'égouttage et de compression de la nappe. L'invention comprend en outre une feuille de papier possédant une marque constituée par des zones d'agent modificateur d'opacité d'un seul tenant avec la structure fibreuse de la feuille. La substance utilisée comme agent modificateur d'opacité, peut par exemple être une suspension dtun pigment ou d'une charge dans un milieu aqueux, ou une solution d'un composé chimique ou d'un composé coloré ou d'une teinture. Le pigment de la suspension peut, par exemple, être le bioxyde de titane, le carbonate de calcium ou le blanc de Meudon et la suspension peut également contenir un agent d'épaississement tel que de la carboxyméthyl-cellulose pour accroître sa disco" sité. L'accroissement de viscosité peut également être obtenu en faisant mousser la suspension à l'aide d'un tensio-actif. Pour amener l'agent modificateur d'opacité à pénétrer dans l'épaisseur de la nappe, le rouleau est de préférence placé devant une caisse de succion positionnée sous le support perforé. La succion exercée après l'application de l'agent amène ce dernier à se trouver aspiré à travers la nappe vers le support et le degré de pénétration peut être dans une certaine mesure commandé par le niveau de vide appliqué pouvant par conséquent être réglé. Le degré de pénétration peut également Btre r8gulé en faisant varier la viscosité de l'agent. L'invention va maintenant être décrite plus en détail, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue en élévation latérale schématique d'une machine à papier Fourdrinier représentant la position normale du rouleau filigraneur pour la réalisation du filigrane, la figure 2 est une vue en élévation à plus grande échelle d'un mode de réalisation de l'invention qui peut être utilisé en remplacement du rouleau filigraneur, la figure 3 est une vue frontale selon la ligne III-III de la figure 2, la figure 4 est une vue en élévation à plus grande échelle d'un second mode de réalisation, qui peut être utilisé en remplacement du rouleau filigraneur, et la figure 5 est une vue frontale selon IV-IV de la figure 4. La figure 1 représente une machine à papier Fourdrinier 1 pour la fabrication d'une nappe de papier 2. L'alimentation en fibres est faite à une caisse de tête 3 qui dépose une suspension de fibres sur une toile Fourdrinier 4 perforée, continue, s'étendant autour d'un rouleau avant 5 et d'un rouleau coucheur 6. La toile 4 est supportée par les rouleaux de table 7 qui servent également à égoutter l'eau de la suspension fibreuse à travers la toile. Les caisses de succion 8 supportent également la toile et aspirent encore de l'eau de la nappe 2 après sa formation. Un rouleau "filigraneurn 9 est monté sur la toile 4 entre la première et la seconde caisses de succion 8, de façon à tourner en contact léger avec la nappe 2 et ainsi à réaliser la consolidation.S'il est nécessaire que la nappe 2 soit filigranée, des parties pleines en relief ou en renfoncement sont aussi réalisées sur le rouleau filigraneur 9 selon la configuration requise. Pendant la rotation du rouleau les parties en relief ou en renfoncement du rouleau provoquent la redistribution des fibres de la nappe et des changements dans le grammage de façon à produire un effet de filigrane. Les figures 2 et 3 représentent un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention qui peut remplacer le rouleau filigraneur 9. L'agencement représenté comprend un rouleau cylindrique creux 10 muni d'ouvertures de forme déterminée 11 dans sa paroi cylindrique. Le rouleau 10 est monté pour tourner (par des moyens non représentés) en contact avec la nappe 2 sur la toile 4 immedia- tement au-dessus d'une caisse de succion 8 et comporte à l'intérieur un arbre fixe 12 depuis lequel une raclette 13 s'étend de façon radiale en contact de balayage avec la paroi interne du rouleau. Une connexion d'alimentation 14 est réalisée cour amener le matffirsan 15 d'agent modificateur d'opacité dans le rouleau.On voit que pendant la rotation du rouleau 10 en contact de roulement avec la nappe 2 pendant le mouvement de la toile 4, le matériau 15 se trouve forcé à travers les ouvertures 11 et dans les interstices de la structure fibreuse de la nappe 2. Cet effet est aidé par la caisse de succion 8. Les figures 4 et 5 représentent un second mode de réalisation d'un dispositif qui peut remplacer le rouleau filigraneur 9. Dans ce cas, un rouleau 20 est muni de zones 21 en relief de configuration désirée pour la marque requise dans la nappe. Le rouleau est monté pour tourner (par des moyens non représentés) au-dessus de la nappe et une caisse de succion 8 de façon que les surfaces des zones soient en contact de roulement avec la nappe 2 pendant le déplacement de la toile 4. Le rouleau peut être entraîné par la toile ou séparément. Les zones 21 sont "encres" à l'aide d'une suspension 22 d'agent modificateur d'opacité amenée depuis une cuve 23 au moyen de rouleaux de prélèvement et d'application 24 et respectivement 25.On voit que pendant la rotation du rouleau 20, l'agent modificateur d'opacité est appliqué à la nappe 2 et forcé dans ses interstices par les zones 21, ce qui est favorisé par l'action de la caisse de succion 8, comme pour le premier mode de réalisation. Dans les deux modes de réalisation décrits ci-dessus, en se référant aux figures 2 à 5, les surfaces du rouleau sont rendues suffisamment rugueuses pour éviter un prélèvement de matière (effet dit "picking"), de se produire pendant la rotation des rouleaux. Ainsi la totalité du rouleau 10 et au moins les zones 21 du rouleau 20 sont rendues rugueuses. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide de l'exemple suivant. On prépare une suspension de fibres comprenant 60 % en poids de fibres connues sous le nom de MODO CROWN (une fibre de bois tendre sulfitée), battues dans de l'eau jusqu'à une humidité de 600 Shopper-Reigler, et 40 % en poids de fibres connues sous le nom de CELBI (fibres de bois d'Eucalyptus) introduites dans l'eau sans être battues. On prépare une suspension dans l'eau de bioxyde de titane KRONOS RLP2 distribuée par BRITISH TITAN LIMITED, la suspension contenant 15 % en poids de bioxyde de titane et possédant une viscosité de 300 cps, mesure à 200C par un Viscosimètre Brookfield RV, broche NO 5 à 75 t/m. La suspension de fiEjres est amenée à la caisse de tête 3 d'une machine à papier d'installation pilote possédant la configu- ration générale représentFe dans la figure 1. La suspension de bioxyde de titane est fournie à la cuve "d'encrage" 23 d'n a blage du type représenté à la figure 4 qui remplace le rouleau filigraneur 9 de la figure 1. La nappe de papier produite sur la machine d'installatior. pilote est séchée et l'on observe qu'elle porte, selon un motif distinct et en relief, des zones opaques de configuration correspondant à celle des zones 21 sur le rouleau 20. A l'examen attentif, on a trouvé que dans les zones portant le motif le pigment au bioxyde de titane s'est inséré entre les interstices de la structure fibreuse du papier d'une manière qui aurait été impossible à obtenir après l'achèvement de la fabrication du papier. Le motif dans le papier est visible des deux côtés lorsqu'il est étendu sur une surface de couleur sensiblement similaire, effet qui ne peut généralement être obtenu par le filigranage classique. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser une marque dans un matériau de feuille de papier pendant la fabrication, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à former une nappe de fibres de fabrication de papier sur un support perforé en mouvement, et à appliquer une suspension d'un agent modificateur d'opacité sur des zones choisies de la nappe avant son enlèvement du support, de sorte que le matériau pénètre dans les interstices de la nappe et provoque une modification de l'opacité de la nappe à traiter dans les zones choisies, après séchage. 2. Procédé selon la revendication 1,caractérisé par le fait que l'agent modificateur d'opacité est une charge qui provoque un accroissement de l'opacité. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé par le fait que la charge est du bioxyde titane. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agent mouificateur d'opacité est un matériau qui provoque une diminution de l'opacité. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait que l'agent modificateur d'opacité comprend un ou plusieurs matériaux chromogènes 6. Dispositif pour effectuer une marque dans un matériau de feuille de papier pendant la fabrication, caractérisé par le fait qu'il comprend un rouleau monté pour un contact de roulement avec un support perforé mobile, sur lequel la feuille de papier doit se former, la surface du rouleau étant munie de moyens pour appliquer l'agent modificateur d'opacité à une nappe se formant sur le support pendant son mouvement, les moyens d'application possédant la configuration de la marque souhaitée dans la feuille de papier, et de moyens pour amener l'agent modificateur d'opacité aux moyens dlappli- cation pendant la rotation du rouleau. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le rouleau est un rouleau creux muni d'ouvertures dans sa paroi cylindrique pour qu'il fonctionne comme un stencil cylindrique, une raclette étant montée de façon fixe à l'intérieur du rouleau pour forcer l'agent modificateur d'opacité à travers les ouvertures. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le rouleau est plein et est muni de zones en relief ayant la forme de la marque souhaitée et de moyens pour y appliquer 1 'agent modificateur d'opacité. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6,7 et 8, caractérisé par le fait que les surfaces du rouleau qui prennent contact avec la nappe sont rendues rugueuses pour empêcher un prélèvement de matière. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que le rouleau est disposé devant une caisse de succion placée sous le support perforé. 11. dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de réglage de la succion. 12. Matériau de feuille de papier possédant une marque formée par des zones contenant un agent modificateur d'opacité d'un seul tenant avec la structure fibreuse de la feuille. 13. Matériau de feuille de papier selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'agent modificateur d'opacité provient d'une suspension d'un pigment ou d'une charge dans un miiieu aqueux, ou d'une solution d'un composé chimique ou d'un composé coloré ou d'une teinture. 14. Matériau de feuille de papier selon la revendication 13 dans lequel le pigment est du bioxyde de titane, du carbonate de calcium ou du blanc de Meudon. 15. Matériau de feuille de papier selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé par le fait que la suspension contient également un agent d'épaississement pour accroître sa viscosité. 16. Matériau de feuille de papier selon la revendication 15, caractérisé par le fait que l'agent d'épaississement est la carbo xymé,thylcellulose. 17. Matériau de feuille de papier selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait que l'on fait mousser la suspension à l'aide d'un tensio actif pour augmenter sa viscosité. 18. Matériau de feuille de papier selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé par le fait que l'agent modificateur d'opacité comprend un ou plusieurs matériaux chromogènes.