Brevet FR2659673A1 — publié le 19910920

_ 1 PROCEDE DE FABRICATION DE PAPIER MONNAIE ET SIMILAIRE DESCRIPTION OBJET DE L'INVENTION La présente invention concerne un nouveau procédé pour la fabrication de papier, concrètement de papier de sécurité comme celui qui est employé pour les billets de banque et autre documents de valeur. Le procédé préconisé est destiné à procurer un traitement spécifique qui s'oppose au salissage du papier, sans que ce traitement comporte un composant ou un produit quelconque susceptible de libérer du formaldéhyde. ANTECEDENTS DE L'INVENTION De façon bien connue, le papier de sécurité, employé comme substrat pour la fabrication de billets de banque et autres documents de valeur, présente des caractéristiques physiques extraordinaires en ce qui concerne sa résistance mécanique, et on emploie normalement pour sa fabrication des fibres végétales de haut contenu d'alpha-cellulose, comme par exemple les fibres de coton, lin et autres plantes annuelles Ces fibres sont relativement faciles à blanchir en raison du contenu réduit de lignine de leurs plantes d'origine et permettent d'obtenir une trame fibreuse de résistance extraordinaire. En fait, un papier de sécurité normal est capable de résister à plus de 1 kg/mm dans le sens longitudinal de fabrication, ou 2 000 doubles pliages et 60 grammes de force de déchirage dans les conditions habituelles de l'essai respectif normalisé Il doit, en outre, pouvoir être imprimé en offset, chalcographie et typographie simultanément. Cependant, ce n'est pas la détérioration du papier qui justifie le retrait des billets en ciculation par les banques d'émission des pays les plus développés, mais la saleté qui s'accumule sur eux en se collant à leur surface ou en s'intégrant à leur masse. -2- 1 Par conséquent, le salissage est, en pratique, le le facteur le plus important pour établir la "durée" d'un billet de banque ou similaire Le mécanisme par lequel la saleté s'incorpore au papier diffère beaucoup selon le genre de saleté qui, en première approximation, peut être classée comme liquide ou solide, la première étant divisée, à son tour, en saleté liquide en raison de la présence de substances aqueuses ou de la présence de substances huileuses et dissolvantes. Il est bien connu que la trame des fibres végétales qui constitue le papier est agglomérée grâce au séchage de la feuille de papier qui vient d'être formée dans la machine de fabrication de papier Par conséquent il s'agit d'une liaison sensible à l'eau et à d'autres liquides, lesquels peuvent provoquer de nouveau la rupture des liens entre les fibres en les humidifiant et en les redispersant. Pour éviter ce problème, on ajoute traditionnelle- ment au papier des substances qui lui impartissent, après séchage dans la machine, des caractéristiques hydrofuges, substances qui ont reçu le nom générique d'agents "d'encollage" car, initialement elles provenaient de la colle Leur mission consiste à retarder la pénétration des fluides tels que l'eau, l'huile, etc, à l'intérieur du papier Par la suite on créa d'autres produits qui, sans modifier la rapidité ou la facilité de pénétration des fluides dans le papier, amélioraient sa résistance à l'état humide. Toutes ces substances ont contribué, de façon plus ou moins importante, à protéger le papier contre sa principale cause de détérioration réelle, le salissage Pour l'obtention de papier destiné à des billets de banque ou autres papiers de sécurité, on a l'habitude d'employer un type d'encollage qui imite les procédés archaiques par immersion ou pressage du papier formé préalablement dans un -3- 1 bain de gélatine ou de substituts synthétiques de cette der- nière, de préférence à base d'alcool de polyvinyle On emploie aussi, en général, des agents ou des résines qui augmentent la résistance à l'état humide, principalement de deux classes: l'une à base de mélamineformaldéhyde employée spécialement en milieu acide et l'autre à base de polyamine-épichlorhydrine employée en milieu neutre ou alcalin Les agents d'encollage à base de gélatine comportent généralement un deuxième composant à base d'aldéhydes comme le formaldéhyde pour leur insolubi- lisation Par conséquent, il arrive couramment que les papiers de billets de banque ou autres papiers de sécurité dégagent du formaldéhyde provenant de l'encollage, du durcissement ou de la polymérisation de la résine de mélamine, qui s'effectue avec dégagement de formol Par conséquent ces papiers présentent des risques pour la santé durant leur manipulation à grande échelle au cours de la fabrication de billets ou autres documents de sécurité. Du point de vue technique, la production de papier est réalisable avec des traitements d'encollage et en le dotant de résistance à l'état humide, sans utilisation de formaldéhyde, mais la valeur de la résistance ainsi obtenue, même à sec, qui est critique pour le maintien de la structure de base, est généralement très inférieure à celle que l'on obtient en utilisant des substances qui dégagent du formol. L'encollage par immersion ou à la presse a un effet important sur l'amélioration de la résistance du papier de sécurité, en plus de le doter de caractéristiques comme celle de repousser partiellement les fluides Le papier est une matière anisotrope dont les caractéristiques dépendent fortement du sens dans lequel elles sont mesurées, c'est à dire dans la direction de la machine ou dans la direction trnsversale Au moyen de l'encollage on réduit normalement cette anisotropie, on protège les fibres de -4- 1 cellulose contre l'attaque extérieure et on obture les pores qui permettent l'accés des substances étrangères génératrices de contamination, en plus de former une masse compacte qui améliore la cohésion entre les fibres Chaque encollage par immersion ou à la presse présente en outre des caractéristiques particulières C'est ainsi que la gélatine repousse fortement les graisses, bien que son imperméabilité à l'eau soit plutôt réduite et diminue avec le temps et avec la détérioration de la surface du papier produite par la circulation parmi le public C'est pourquoi, à partir d'un moment déterminé, les billets encollés à la gélatine se détériorent rapidement L'alcool de polyvinyle présente de meilleures carctéristiques du fait qu'il est doté de propriétés hydrofuges bien que, d'autre part, il n'est pas aussi oléofuge que la gélatine Cette propriété peut être exploitée positivement pour obtenir des caractéristiques d'impression supérieures à celles du papier à la gélatine, en dehors du fait que, dans le cas du papier à l'alcool de polivinyle, la détérioration due à la circulation des billets peut être plus progressive Cependant, il existe des limitations de type rhéologique pour obtenir une bonne imprégnation de la trame du papier fabriqué avec une forte dose d'alcool de polyvinyle. Une cause que l'on peut considérer comme ayant une grande influence sur la détérioration rapide d'un matière comme le papier, peut être résumée sous le concept de "vieillisement" L'oxydation naturelle de toute substance chimique organique en présence de l'air, qui est accélérée par des conditions ambiantes adverses, spécialement dans les climats tropicaux et maritimes, se chargent de dégrader la cellulose, la gélatine et l'alcool de polyvinyle ainsi que les autres composants du papier, en leur majorité organiques La saleté contient fréquemment des germes, plus précisément des bactéries et surtout des moisissures qui, en s'alimentant de matière organique, accélèrent le processus _ 5 _- 1 de vieillissement naturel. En accord avec tous les facteurs conditionnants qui précédent, un papier de sécurité idéal devra comporter seulement des matières premières aussi pures que possible, dont la chaîne devra être aussi longue que possible s'agissant de polymères, pour retarder sa dégradation, de haute résistance à sec et à l'état humide, présentant un effet d'encollage hydrofuge et modérément oléofuge pour le doter d'un capacité d'impression optimale, d'une structure suffisamment stable pour qu'il résiste au traitement normal de pliage, d'application de forces de tension, de froissement, etc, pendant sa circulation dans le public et qui n'ait pas tendance à produire des creux ou des cavités dans lesquelles seraient suceptibles de s'adhérer des saletés solides. La limitation la plus importante pour satisfaire les conditions qui précèdent, quand on utilise de l'alcool de polyvinyle qui est l'agent d'encollage le plus universel parmi ceux qui sont connus, consiste en ce que l'alcool de polyvinyle de haute viscosité et par conséquent de poids moléculaire élevé et de chaîne de grande longueur, cesse d'être manipulable au dessus de 6 % aux températures ordinaires de travail d'encollage, de l'ordre de 502 C. DESCRIPTION DE L'INVENTION Le procédé de fabrication de papier de sécurité proposé selon l'invention apporte une solution totalement satisfaisante à ce problème et il est basé sur la mise à profit de la capacité d'auto-polymérisation de l'alcool de polyvinyle dans des conditions appropriées, ainsi que sur l'utilisation d'alcool de polyvinyle de basse viscosité et indice de polymérisation réduit, le tout dans des conditions telles qu'elles facilitent son autopolymérisation pour donner une structure qui occupe toutes les cavités laissées par la cellulose, en une proportion supérieure à celle des procédés connus de fabrication de billets et similaires. 1 D'une façon plus concréte, on part d'une base formée par du papier de coton ou de lin, de haut indice de polymérisation de la cellulose, fabriqué avec des fibres blanchies à plus de 950 et raffinées à plus de 500 SR mesurées dans les conditions normales de ces essais, pour obtenir une forte cohésion, et qui contiennent des charges minérales et colorantes selon l'opacité et la couleur désirées et avec un résine dont la résistance à l'état humide en milieu neutre est telle qu'elle soit supérieure de 25 % par rapport à sa résistance à l'état sec dans les conditions normales de l'essai, pour garantir sa protection contre l'humidité. Par la suite cette base est encollée avec un agent d'encollage à base d'alcool de polyvinyle de basse viscosité pour son imprégnation parfaite, dans un bain à une concentration non inférieure à 8 %, de façon à obtenir dans le papier une concentration non inférieure 5 % et pour que, dans ces conditions, son auto-polymérisation s'effectue facilement, concrètement avec un p H inférieur 7. L'agent d'encollage contiendra, comme hydrofuge spécifique, un produit à base de dimères de seigle ou similaire, bien qu'il pourra contenir un peu de gélatine, jusqu'à un pourcentage de l'ordre de 10 % par rapport à l'alccol de polyvinyle, dont la mission complémentaire consiste à faciliter la polymérisation, et de CMC amidon ou alginates comme agent d'encollage complémentaire, qui le dotera en particulier d'un haute résistance à sec. Il est possible d'ajouter aussi des microbicides pour éviter la dégradation biologique produite par les champignons Les microbicides à employer seront du genre appelés insolubles et dispersés comme ceux qui sont à base d'isothiaziolones pour qu'ils ne soient pas affectés par l'humidité. Egalement, on peut ajouter éventuellement d'autres oléofuges spécifiques coadjuvants de l'action de l'alcool de -7- 1 polyvinyle et de la CMC, comme par exemple des fluoro-hydrocarbures en doses d'additifs, sans constituer un composant principal. Finalement, le papier de sécurité est soumis à une phase de calandrage, pour réduire sa surface spécifique et avec elle la possibilité que s'y adhérent des particules étrangères Le calandrage servira en même temps à améliorer la cohésion interne et à réduire les pores, mais non au point de détériorer la structure de base des fibres, et par conséquent cette opération de calandrage sera effectuée à -60 secondes Bekk, dans les conditions habituelles d'essai EXEMPLE DE REALISATION PRATIQUE DE L'INVENTION L'expérience industrielle a déterminé les conditions théoriques exposées dans ce qui précède, en différentes versions selon l'utilité ou l'application particulière de chaque cas En fonction des spécifications techniques déterminées pour le produit final, on a établi les facteurs conditionnants suivants: -95 % de fibre de coton cardée blanchie et de lin. -15 % de fibre de coton blanchie et de lin coupée ou de linters. 1-10 % de bioxyde de titanium sur fibres. 1-10 % de silicate d'alumine sur fibres. 2-20 % de resine de polyamine-épichlohydrine. -15 % d'alcool de polyvinyle à basse viscosité. 0,5-15 % de produit à base de dimères de seigle sur l'alcool de polyvinyle. 1-5 % d'amidon, gélatine ou alginates. Calandrage jusqu'à 1-60 secondes Bekk. Il n'est pas considéré nécessaire de prolonger cette description pour que tout expert en la matière comprenne la portée de l'invention et les avantages qui en découlent. Les matières, la forme, les dimensions et la dis- 8- 1 disposition des éléments seront susceptibles d'être modifiées sans que ceci donne lieu à une altération du principe de base de l'invention. Les termes employés -pour la rédaction de cette description devront être pris toujous dans un sens ample et non limitatif. 9 - 1 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de papier monnaie et similaire, qui ayant pour but d'obtenir un papier doté d'un effet de protection contre le salissement et ne comportant aucun composant à base de formaldéhyde et donnant pour résultat un papier apte à l'impression par les techniques d'offset, chalcographie et typographie simultanément, se caractérise essentiellement en ce qu'en partant d'une base formée par du papier de coton, lin et autres fibres végétales convenablement blanchies et raffinées dont la cellulose présente un haut indice de polymérisation, on effectue dans une première phase de traitement l'incorporation d'une résine de résistance à l'humidité en milieu neutre, et un encollage à base d'alcool de polyvinyle de basse viscosité, comme composant principal, après quoi on effectue une opération de calandrage entre dix et soixante secondes Bekk, étant prévu que l'alcool de polyvinyle soit apporté dans un bain à une concentration supérieure à 8 % et de façon que le papier soit imprégné par une dose non inférieure à 5 %, étant prévus également un apport d'agent d'encollage complémentaire, à base de CMC, amidon ou alginates, pour améliorer la résistance à sec, ainsi que l'apport éventuel de microbicides et oléofuges spécifiques.