Brevet FR2684698A1 — publié le 19930611

PROCEDE POUR LA FABRICATION D'UN PAPIER COMPORTANT DES ZONES LOCALISEES D'OPACITE REDUITE ET PAPIER AINSI OBTENU. L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un papier comportant des zones localisées d'opacité réduite et plus particulièrement un papier pour billets de banque ou un papier de sécurité comportant des zones importantes d'opacité réduite, à des endroits déterminés, ces zones étant des filigranes. Dans la présente description, "papier" signifie toute feuille obtenue par voie humide à l'aide d'une supension de fibres de cellulose naturelle et/ou de fibres synthétiques pouvant contenir diverses charges et divers additifs utilisés couramment en papeterie. On connaît déjà dans la technique antérieure des papiers qui sont transparentisés Ces papiers sont par exemple rendus transparents par des compositions chimiques (voir notamment le brevet français N O 82 05124, déposé le 15 mars 1982 par ARJOMARI-PRIOUX) Ces papiers sont rendus transparents sur toute leur surface et sont destinés à des applications pour le dessin industriel, la reproduction de plans, etc. On connaît aussi des procédés chimiques de transparentisation partielle, c'est-à-dire à des endroits déterminés Ces procédés utilisent des compositions à base de graisse ou d'huile minérale ou végétale qui sont déposées par impression Cependant, il est difficile d'imprimer sur ces zones transparentisées à l'aide de techniques usuelles actuelles d'impression (offset, taille-douce, héliographie, etc). Par ailleurs, il est connu de réaliser des différences d'épaisseur et de densité dans le papier, notamment par la technique des filigranes utilisée pour sécuriser les papiers pour billets de banque, les documents d'identité ou documents officiels et de valeur Ces filigranes sont obtenus lors de la fabrication de la feuille de papier par des formes rondes comportant des empreintes en creux et/ou en relief ou à l'aide de rouleaux filigraneurs comportant des dessins en creux et/ou en relief associés à une table plate (machine Fourdrinier) On obtient alors une image qui, lorsqu'on regarde la feuille de papier en transmission, apparaît soit claire, si le rouleau filigraneur comporte un dessin en relief, soit sombre, si le rouleau filigraneur comporte un dessin en creux Les zones claires sont dues au fait que l'épaisseur de la feuille et la densité des fibres sont plus faibles que l'épaisseur de la feuille et la densité des fibres dans les zones o il n'y a pas eu empreinte par le rouleau filigraneur Au contraire, les zones foncées sont dues au fait que l'épaisseur de la feuille et la densité des fibres sont plus importantes. De tels filigranes comportent des parties claires qui ont en général des superficies de quelques mm 2 et la variation d'opacité entre la partie claire du filigrane et le papier non filigrané est faible Si l'on souhaite effectuer une impression sur les zones claires de ces filigranes, il est très difficile de faire correspondre les zones claires et l'impression et même avec un repérage très précis des filigranes, on parvient difficilement à obtenir une bonne correspondance. On a décrit dans la demande de brevet européen no 388 090, déposée le 9 mars 1990 par THE LA RUE COMPANY PLC un papier de sécurité comportant des zones d'opacité réduite, à des endroits déterminés et bien localisés, les zones permettant de voir par transmission, à l'oeil nu, des impressions portées sur la face opposée à la face selon laquelle on regarde le papier Les zones peuvent par exemple être réalisées sous forme de filigrane en utilisant des procédés par forme ronde ou par rouleaux filigraneurs. Or, dans cette demande de brevet, on ne décrit pas comment on obtient industriellement ces zones. Industriellement, il est relativement aisé de fabriquer du papier comportant des zones claires obtenues par la technique du filigrane, quand la superficie de ces zones est de l'ordre de 0,4 cm 2 Par contre, si l'on souhaite obtenir des zones dont la superficie est supérieure à 1 cm 2, par la technique du filigrane l'homme du Métier rencontre des problèmes techniques. Le premier problème est le suivant: Pour réaliser un filigrane, l'homme du métier sait que l'on peut embosser la toile d'une forme ronde à l'aide d'un poinçon Par exemple, si on souhaite une zone circulaire claire, on embossera la toile avec un poinçon circulaire Cependant, en utilisant un tel procédé, on n'obtient pas une zone claire d'opacité constante En effet, on s'est aperçu que les fibres ont tendance à se déposer en plus grande quantité au voisinage du centre de la partie embossée que sur les bords et donc le centre du filigrane apparaît beaucoup moins clair que les bords Si on utilise un rouleau filigraneur qui comporte des aspérités en relief, on obtient le même phénomène. Un deuxième problème qui se pose est que lorque l'on veut des zones claires ayant une superficie de plus de 1 cm 2, on n'obtient pas de zone claire. Un premier but de l'invention est de fournir un procédé simple de fabrication de papier comportant des zones claires à des endroits déterminés et bien localisés, ces zones ayant une opacité moyenne uniforme inférieure d'au plus 40 % à l'opacité du reste de la feuille, et ayant une superficie d'au moins un cm Un deuxième but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication d'un tel papier, sans que l'on perce le papier lors de la fabrication. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une feuille de papier comportant des zones ayant une opacité moyenne uniforme inférieure d'au plus 40 % à l'opacité du reste de la feuille, et ayant une superficie d'au moins un cm 2, en disposant sur une toile embossée ou non, une dispersion aqueuse contenant au moins des fibres, en égouttant l'eau pour former la feuille, en présence ou non d'un rouleau filigraneur, caractérisé par le fait qu'on utilise des pastilles planes que l'on solidarise à la toile filigraneuse ou au rouleau filigraneur de façon que l'égouttage de l'eau lors de la formation de la feuille se fasse au niveau des pastilles. Du fait que l'égouttage de l'eau n'est pas empêché au niveau des pastilles, les contraintes exercées sur la feuille de papier ne sont pas suffisantes pour amorcer des points de rupture et la feuille ne se troue pas. Un premier mode de réalisation est d'utiliser des pastilles planes comportant des parties pleines et des parties vides, la surface des parties vides étant inférieure à 80 %, de préférence inférieure à 50 %, ou égale à la surface des parties pleines, ces pastilles étant utilisées soit comme poinçons filigraneurs pour embosser la toile de la forme ronde, soit étant solidarisées à la toile du rouleau filigraneur Les pastilles peuvent être des pastilles en matière synthétique, mais selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les pastilles sont métalliques et sont obtenues par gal vanopl astie. De préférence, les pastilles sont ovales pour obtenir des zones circulaires. Elles peuvent par exemple comporter des parties pleines alternées avec des parties vides, ces parties pleines et vides étant parallèles au diamètre de la pastille. Plus préférentiellement les parties pleines ont une épaisseur égale à l'épaisseur des parties creuses. Les pastilles peuvent aussi comporter des parties vides sensiblement circulaires, équidistantes et alignées selon deux diamètres perpendiculaires de la pastille. Un second mode de réalisation est d'utiliser des pastilles planes qui sont entièrement pleines, ces pastilles étant introduites entre la toile filigraneuse et la ou les sous toiles. La description suivante, en regard des dessins et des exemples, annexés à titre non limitatif, permettra comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente en coupe un filigrane obtenu à l'aide d'embossage de toile, selon la technique antérieure. La figure 2 représente pastilles comportant des parties pleines et des parties vides. La figure 3 représente en coupe une pastille pleine introduite entre la toile filigraneuse et les sous toiles. On a représenté sur la figure 1 une toile 1 embossée, en coupe, qui comporte donc un relief 2 Cette toile est selon la technique bien connue du filigranage, constituée d'une grille métallique à larges mailles sur laquelle on dépose une dispersion aqueuse de fibres, par exemple des fibres de cellulose, éventuellement avec des fibres synthétiques et d'autres additifs couramment utilisés en papeterie L'eau de la dispersion s'égoutte selon la flèche Fl par gravité ou par succion Il se forme alors une feuille 3 humide constituée de fibres Les fibres ne se déposent que très peu sur les bords 4 et 5 de l'embossage en relief Par contre, au centre 6 de l'embossage, les fibres ont tendance à se déposer selon une épaisseur plus importante que sur les bords 4 et 5 Du fait que l'opacité d'une feuille est fonction de son épaisseur, on obtient un filigrane qui a des bords dont l'opacité est faible et un centre dont l'opacité est très voisine de celle du reste de la feuille. On voit donc le filigrane comme un dessin à bords clairs et à centre plus foncé En outre, si la surface de l'embossage et donc du filigrane désiré est supérieure à 1 cm 2, il n'y a que très peu de modification de l'opacité par rapport au reste de la feuille. Pour obtenir un papier ayant une opacité moyenne uniforme et une superficie de plus de un cm 2, on fabrique ce papier de la manière suivante: On dispose, sur une toile embossée ou non, une dispersion aqueuse contenant au moins des fibres, en égouttant l'eau pour former la feuille, en présence ou non d'un rouleau filigraneur On utilise des pastilles planes que l'on solidarise à la toile filigraneuse ou au rouleau filigraneur de façon que l'égouttage de l'eau lors de la formation de la feuille se fasse au niveau des pastilles. Du fait que l'égouttage de l'eau n'est pas empêché au niveau des pastilles, les contraintes exercées sur la feuille de papier ne sont pas suffisantes pour amorcer des points de rupture et la feuille ne se troue pas. Sur la figure 2 on a représenté un premier mode de réalisation de l'invention. On utilise des pastilles planes 7 comportant des parties pleines 8 et des parties vides 9, la surface des parties vides étant inférieure à 80 %, de préférence inférieure à 50 %, ou égale à la surface des parties pleines On peut par exemple utiliser ces pastilles comme poinçons filigraneurs pour embosser la toile de la forme ronde De préférence, on solidarise les pastilles à la toile du rouleau filigraneur Les pastilles peuvent être des pastilles en matière synthétique, mais selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les pastilles sont métalliques et sont obtenues par galvanoplastie. Sur les figures 2 a, 2 b, 2 c et 2 d, on a représenté des pastilles ovales, vues de dessus Mais elles peuvent avoir n'importe quelle forme et leur forme sera reportée de façon légèrement déformée, sur le papier pour donner le filigrane Sur les figures 2 a et 2 b les pastilles comportent des parties pleines 8 rectilignes alternées avec des parties vides 9 rectilignes, ces parties pleines 8 et vides 9 étant parallèles au diamètre de la pastille. Comme on peut le voir, les parties pleines 8 ont une épaisseur égale à l'épaisseur des parties creuses 9. Sur la figure 2 c on a représenté une pastille qui comporte des parties vides sensiblement circulaires, équidistantes et alignées selon deux diamètres perpendiculaires de la pastille Les parties pleines 11 sont sensiblement rectilignes. Sur la figure 2 d on a représenté une pastille dont les parties vides 12 ont une forme sensiblement ovale. Lorsque le papier est terminé, il présente à l'endroit o les fibres se sont déposées, une zone dont l'opacité est plus faible que l'opacité du reste du papier Cette opacité est une opacité moyenne, car aux endroits correspondant aux parties pleines 8 ou 10, les fibres se sont moins déposées en quantité que sur les parties creuses 9 ou 11 Cependant, si on imprime sur une face du papier et sur la zone, on peut voir par transparence l'impression en regardant l'autre face De plus, le papier terminé ne comporte pas de trou du fait que l'eau a pu s'égoutter à travers les parties vides, lors de la fabrication de la feuille. La figure 3 représente un second mode de réalisation de l'invention On utilise des pastilles planes 13 qui sont entièrement pleines, ces pastilles étant introduites entre la toile filigraneuse 14 et la ou les sous toiles 15 et 16 Lors de la fabrication du papier, les fibres viennent se déposer dur la toile filigraneuse 14 et l'eau s'égoutte selon la flèche F 2 Le long des bords 17 et 18 de la pastille 13, l'eau peut s'égoutter et on ne fait pas de trou dans le papier De plus, les fibres se déposent à l'endroit de la pastille de façon que l'épaisseur du papier soit uniforme A l'endroit o les fibres se sont déposées sur la pastille, l'épaisseur des fibres est inférieure à l'épaisseur du reste du papier. EXEMPLE 1 On réalise par galvanoplastie une pastille du genre de celle représentée sur la figure 1 a qui comporte des parties pleines de 0,6 mm de largeur et des parties vides de 0,6 mm On solidarise cette pastille sur un rouleau filigraneur et on fabrique un papier à l'aide de fibres de cellulose et autres produits On mesure l'épaisseur et l'opacité du papier à l'endroit o se trouvait la pastille et dans le reste du papier. EXEMPLE 2 On réalise une pastille comme dans l'exemple 1, mais les parties pleines et les parties vides ont 0,1 mm de largeur On fabrique un papier et on fait les mêmes mesures que dans l'exemple 1. EXEMPLE 3 On réalise une pastille comme celle de la figure 2 c avec des parties vides dont la superficie est supérieure à celle des parties pleines On fabrique du papier et on effectue les mêmes mesures que dans l'exemple 1. EXEMPLE 4 On réalise une pastille comme celle de l'exemple 1, mais les parties vides ont une superficie inférieure à celle des parties pleines On fabrique du papier et on effectue les mêmes mesures que dans l'exemple 1. EXEMPLE 5 On réalise une pastille comme celle de l'exemple 2 c, mais les parties vides ont une superficie inférieure à celle des parties pleines On fabrique du papier et on effectue les mêmes mesures que dans l'exemple 1. EXEMPLE 6 On réalise une pastille pleine et on embosse une toile filigraneuse selon plusieurs profondeurs On fait un papier puis on effectue les mesures d'épaisseur et d'opacité. On obtient les résultats suivants: Pastille comportant des parties vides: papier exemple 1 exemple 2 exemple 3 exemple 4 exemple 5 Epaisseur 135 116 126 135 118 120 (microns) opacité 91,7 84,9 89,4 91,2 83,5 87,2 Pastille pleine: papier Pl P 2 P 3 P 4 P 5 Epaisseur (microns) 134 129 113 127 128 130 Opacité 92,4 91,6 90,2 92 92,1 91,8 On voit que pour les exemples 2 et 3 on n'obtient pas une opacité suffisamment réduite par rapport à celle du papier. Pour l'exemple 6, on voit que l'on diminue l'opacité et l'épaisseur pour la profondeur P 2, plus que pour les autres profondeurs d'embossage. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'une feuille de papier comportant des zones ayant une opacité moyenne uniforme inférieure d'au plus 40 % à l'opacité du reste de la feuille, et ayant une superficie d'au moins un cm 2, en disposant sur une toile embossée ou non, une dispersion aqueuse contenant au moins des fibres, en égouttant l'eau pour former la feuille, en présence ou non d'un rouleau filigraneur, caractérisé par le fait qu'on utilise des pastilles planes que l'on solidarise à la toile filigraneuse ou au rouleau filigraneur de façon que l'égouttage de l'eau lors de la formation de la feuille se fasse au niveau des pastilles. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les pastilles planes comportent des parties pleines et des parties vides, la surface des parties vides étant inférieure à 80 %, de préférence inférieure à 50 %, ou égale à la surface des parties pleines. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les pastilles sont utilisées comme poinçons filigraneurs pour embosser la toile de la forme ronde. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les pastilles sonnt solidarisées à la toile du rouleau filigraneur. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pastilles sont ovales pour obtenir une zone circulaire. 6 Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pastilles comportent des parties pleines alternées avec des parties vides, ces parties pleines et vides étant parallèles au diamètre de la pastille. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les parties pleines ont une largeur égale à la largeur des parties creuses. 8 Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pastilles comportent des parties vides sensiblement circulaires, équidistantes et alignées selon deux diamètres perpendiculaires de la pastille. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les pastilles sont planes et entièrement pleines, ces pastilles étant introduites entre la toile filigraneuse et la ou les sous toiles. Feuille obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.