纸的防伪特征的改进的制作方法

专利名称：纸的防伪特征的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及纸张防伪特征的改进，特别涉及制造纸张的方法和使纸张的选定区域透明化以提供增高的防伪特征。
有价证券和识别标志，如钞票、护照、身份证等是易于受到复制或伪造的、彩色复印机和其他成像体系的愈来愈普通，以及彩色复制技术质量的改进已经导致文件伪造量的增加。因此需要改进这类文件或纸的防伪特征，加入附加的防伪特征或者对模仿现存特征的察觉和阻止。已经使用过在这类文件中引入光变特征的步骤，这种光变特征不能够用复印复制。因此就要求引入肉眼可辨但用复印机是“不可见”或看起来不同的特征。因为复印方法一般包括反射出高能量的光使含影像的原始文件可以被复印，一个解决方案是将一个或多个特征结合到一个文件上，而这些特征在反射或透射光中有不同的感知效果。这种防伪特征的例子包括水印、埋入的防伪线、发光颜料等。
EP-A2-0203499公开了在纸上采用假水印的方法。此方法包括含热敏物质的纸的制备，热敏物质的存在使纸根据温度的改变而有半透明性的变化，当随后将热施于纸的部分表面时，纸的一部分区域就变成半透明的。
US-A-2021141公开了一种对纸采用假水印的方法，它是在成纸上采用树脂组合物，使之渗入纸中，使纸变得比其周围地区更透明或半透明。
GB-A-1489084叙述了在纸张中产生模拟水印的方法，将纸片以透明化的组合物浸渍在所需要的水印图样中，这种组合物被紫外光照射时开始聚合形成模拟水印。
US-A-5118526叙述了一种生产模拟水印的方法，是按需要的水印图形将热施于薄的蜡质固体型片上，此基质与纸片接触，结果产生了耐久的半透明水印的印痕。
US-A-4513056涉及在特别透明化树脂浴中浸渍，然后加热使树脂交联，给予纸面全部或部分透明的方法。
EP-A1-0388090叙述了将一种透视或透印特征与具有基本均匀的透明度的纸张的一个区域相结合的方法，这部分比纸张其余的主要部分更为透明。
JP-61-41397公开了使纸张透明的方法和开窗信封的生产方法。此方法利用紫外光进行交联生成油墨的效果以渗入纸张，因此使该部分纸变为透明，所有这些提供增强防伪特征的方法都是用于成品纸和非货币纸和非防伪纸的，它们可用于木浆基的纸以作为大量商业应用。这样的基质仍是十分多孔性的，并且其本身的抗油或脂性较小，并可成功地使其具有透明性。再者，在这种应用中特别希望把透明化的步骤作为一单独的工艺。因为造纸过程中有一定量的损失，在造纸过程中再结合一附加和方法通常是应避免的，以防止增加损失。没有一种先有技术能够更适于低吸收性和低孔隙度的纸，如钞票纸。这样的纸一般是经处理以尽量降低油性物质和有机溶剂的吸收。达到这种目的，一般使用为减少纸的孔隙度而设计的纤维基质并把纸用任何一种上胶树脂如聚乙烯醇或明胶进行浸渍，并将纸砑光。上胶和砑交过程有助于降低纸的孔隙度。当成品纸用这种方法处理时不能使其透明化，因其吸收率低阻止了透明化树脂的渗透。如果是用紫外线固化的树脂或要求有一热干燥过程，纸的含湿量受到干扰，这可能就是在印刷阶段产生印刷走纸(runability)问题的原因。
本发明的一目的(也叙述于同时提交的共同未决申请中)是提供一种造纸的方法，该纸至少有一部分是透明化的，以在防伪或复制时提供一增强的防伪特征。
另一在纸中改进防伪特征的方案是利用表面虹彩的光学性质。
EP-A-O，493，231叙述了一种制造防伪文件的可印刷的纸张，在纸张的至少部分表面上至少有一种虹彩涂层。涂层组合物至少由一种粘合剂如聚氯乙烯和一种虹彩物质组成，涂层是施于成品纸上的。
FR-A-2，641，011也公开了可印刷的纸张，在其表面上包括一层至少由一种虹彩物质构成的涂层。涂层是用照像凹版印刷法沉积在成品纸上的，使用清漆和虹彩物质组成的油墨。
EP-A-0，490，825也叙述了一种防伪纸，其表面彩色涂层由至少两种毗连的成带状的表面积组成，涂层带含不同的彩虹颜料，当从至少一个倾斜的观察角范围观察时会呈现不同的颜色。
在先有技术方法中，使纸透明化采用的彩虹涂层只适用于在已进行无吸收和低孔率纸处理过的成品纸。
本发明的一个目的是提供一造纸方法，使纸的至少一部分透明化并有虹彩，以提供增强的仿制和复印的防伪性。
须了解，“防伪文件”一词包括钞票、支票、护照、身份证、股票、配给证、票证等。
同时也须了解，“虹彩物质”一词是指能经薄膜前后反射光的干涉作用而在其表成产生颜色改变的物质。
现用实施例并参考附图对本发明的最佳实施方案进行详细叙述。在附图中

图1是本发明的造纸方法中使用的设备的剖视图;
图2是本发明造纸方法所用的另一设备剖视图;
图3是图1中的旋转丝网印刷机的透视图;
图4是由本发明的低制成的证券文件示意;
图5是由本发明的纸制成的另一证券文件示意;
图6是图4文件沿Ⅵ-Ⅵ线放大部分的横截侧面正视图。
参看图1，圆网造纸机10包括含纸浆的槽11，纸浆即造纸纤维12的悬浮液。水平放置的圆网13的大部分浸入槽11，圆网13的表面有金属网笼，可以是压花的，而且一般采用几层网笼，最外一层最细，当圆网13旋转时，液体通过金属网吸入，使造纸纤维沉积在网上并形成湿纸层14。用伏辊15将湿纸层14从筒上取下，在运动的金属网笼16上被传走。
湿纸层14然后通过湿压辊17以挤压纸层14，除去多余的水、然后将纸14在加热的筒19上干燥。
虽然本发明是以圆网造纸机进行描述的，这是优选方法，但形成纸的方法可用其它许多方法来完成，最通常使用的另一方法是用图2所示的长网造纸机。在此造纸机中，从纸浆施料器或流出盒30流出的纤维纸浆沉积到一个连续运动的筛网31上。纤维浆料中的水经筛网31而渗滤，得到湿的脱水纤维层32，纤维层32在水印辊33下通过，印上凸形水印。然后将湿纸通过湿压辊34，再进行干燥。
在传统的造纸方法中是将纸用任何一种上胶树脂如聚乙烯醇(PVOH)或明胶浸渍以尽可能减少油性物质或有机溶剂的吸收，纸片14通过一上胶浴18使其上胶饱和。这样得到的纸因此就能抗油脂，并且吸收性很低，比较适合用作钞票纸等。此后将纸片14通过一空气浮槽或其它适宜的干燥机20以进一步干燥，然后在卷筒22前通过一砑光装置21使之有光滑的表面。
按照本发明的改良方法，用丝网印刷法或其它树脂施料器将含虹彩物质的透明化树脂在部分形成的纸片14进入上胶浴18之前施于其表面。详细情况示于图3。丝网印刷机23是一旋转的印刷机，它包括安装在硬的在钢框上的柔性金属筛网的圆筒形丝网，其上覆盖以漏花板24，需要在纸上重现的图样用一开口25在漏花板中形成，当纸片通过圆筒时，透明化树脂26即施于金属筛网的内侧，并用挤压刀27迫使其通过金属筛网达到纸片14上。
有些纸可以较适宜的地用凹印、苯胺印或其它方法进行处理，而不用丝网印刷法。
印刷过程中施用的透明化树脂量至少为5%(重量)于部分形成的纸片。本发明的一个最佳具体方案中，树脂的施用量至少为10%(重量)。
此时部分形成的纸是最有吸收性的，因此使透明化树脂有好的渗透性。在本发明的一个具体实施方案中是不用固化过程的，纸片14直接被送入上胶浴18。这样就有效地把流动的透明化树脂凝固就位，防止了透明化树脂的污染。这效果是意料不到的，一经纸片14进入上胶浴18，胶料就填充进含透明化树脂周围的纸张的孔隙中，因此防止了透明化树脂的转移。透明化树脂就可施于纸的明显限定的区域内，因而对纸做成的防伪文件的整体和假冒性能够提供一透明区域或图案。防伪文件可以是钞票、支票、护照、身份证、股票等。用此方法制做的防伪文件的例子说明于图4中，其中显示了明确限定的半透明化区28。应当注意到，透明化区域反射光线没有非透明化的纸多，因而在反射光中透明化区的轮廓可以看得很清楚。
将虹彩物质加入透明化树脂，在反射和透射光中均存在未预料的协同效应。将纸移动并在反射光中检查可以看到一不同的色位移。虽然只在反射光中改变观测角度看不到有色的改变，但当光线从透射光转变至反射光时，也可看到有一不同的色位移。
这一效应可用图6来进行解释。当含有虹彩物质颗粒41的树脂40涂布在纸14上时，树脂40则渗透入纸14的孔隙。但虹彩物质颗粒41的粒度大于纸的孔隙，因而不能渗入纸片，颗粒41就与在纸14表面上与形成层的一部分树脂40a一起留在表面层中。因此这种树脂有双重作用渗入纸中的树脂产生透明化的效果;留在纸面的树脂与虹彩颗粒结合形成虹彩涂层。因为它显示了清楚和不同的效果，这就给防伪文件提供了更高的防伪造能力。
在本发明的另一具体方案中，树脂可用电子束(EB)或紫外(UV)辐射来固化以“固定”树脂，固化是在树脂涂布后不久并在将纸片14送入上胶浴18前发生的。这些树脂的优点是，它们一经固化就被固定并控制住。
印刷机23和上胶浴18之间的加工空间可以受限制。在本发明的另一具体实施方案中，树脂是在部分形成的纸14已经通过干燥器20和在砑光机之前被固化。为了防止透明化树脂转换到上胶浴的辊子上，在纸进入上胶浴18之前进行短时预固化，这样可使树脂表面固化防止发生转移，纸体中其余的树脂直到上胶工艺完成后才“固定”。
另外，可以在空气浮动干燥器和砑光机之间进行辐射交联以给透明化树脂提供较长时间以渗透纸片14。
用上述方法生产纸时，在方法中可采用二项附加技术，以便增加纸片14对透明化树脂的吸收能力。
树脂可施于通过已知的模型法或压纹辊水印法制成的纸的低克数部分，其结果是水印的效果大为增强，因为水印的亮区和暗区反差大大地增加了。在模制水印的情况下，它也有创造一个不透光颜料(如二氧化钛)低的局部区域的优点，进一步提高了透明化树脂的透明化效果。在模制水印的情况下，这也具有能形成不透光颜料(如二氧化钛)低的局部区域的优点，这能进一步增强透明化树脂的透明化效果，并且因此也增加虹彩物质的色效果。
透明化树脂也可施用于装饰水印29，如图4所示，而不是将树脂施用于纸的低克数部分，这极大地扩大了透明化和虹彩特征的用处，以显著地增加其视觉复杂性和产生于其中的容易识别性而又难于复制图象，以威慑仿造者。
当半透明度被控制在不低于50%的遮光度时，水印轮廓的可见性提高了，这是未意料到的。
在本发明另一具体实施方案中，以图5说明，树脂可用作围绕水印37和纸的低克数部分的轮廓或外框，这有将注意力引向水印的效果。
另外，或者除了有关水印的用途之外，透明化树脂可施于纸的条纹上。在用圆网造纸机10造纸时，可用纤维放置器将不同类型的纤维放置到模的一定部位，使得到的纸上有条纹的效果。这些不同类型的纤维可以产生较多孔的纸结构。这种条纹的产生有使透明化树脂较之其周围的纸有更好的吸收，因此就能被用于提高透明的效果。
另外，可在透明化树脂和虹彩物质中加入发荧光的染料。这有很重要的商业效果，当用紫外灯就能使其有透射的荧光，这种荧光通常仅在反射光中产生。
还可以将发荧光的透明化树脂应用于装饰性水印。其结果当在紫外透射光中观察时有显示其水印阴影的特征，这是未意料到的效果，而且由于其明显的外观，它是有用的防伪特征。
在本发明的又一具体实施方案中，用已知为纸张压纹的凹版印刷方法能增强透明化树脂的效果。在凹版印刷法中所用的热、压结合改进了树脂透过纸张的分布，但非热塑性树脂如辐射固化型树脂除外。
在质量高的防伪纸中加入传统的二氧化钛或另一使不透明的颜料以降低印迹的透视或穿透，并尽可能减少不需要的纸发荧光。为了尽可能增大树脂的透明化效果，最好是将本发明中的二氧化钛水平保持在最低。
在本发明的又一具体实施方案中，以机器和横向水印用彩虹特征进行注册。未注册的特征有其技术上简单的优点，但同理，它比注册的特征更明显地易于大量仿造，此过程要求用光学检测器鉴定水印的位置，并将此信息反馈给控制印刷丝网(在丝网印刷的情况下)驱动的电子装置。另外，在其它的印刷方法中，丝网张力控制可以是完成注册的机制。
适合于用本发明造纸的原料和组成的实例将在下面进行讨论。
造纸纤维适于钞票和证券文件的纸是用各种纤维制造的，如亚麻、蕉麻、木浆、棉花和它们的混合物。木浆常用于非钞票防伪文件，棉花是优选的造钞票纤维。这些棉花常常来自废弃材料，如纺织工业的边角料。加工过的纤维具有带状外形，有较高的表面/表面接触面积。但是要生产适合于造钞票纸等的棉纤维，纤维必须经过去短污纤维的机械加工从其原始管状构型进行精制，为了得到高质量的基纸，必须确保小心进行制备，进行操作和去短污以得到最合适的长度和排水特性以得到高质量水印，同时还保留了纸所必需的高强度。这种纸通常是由schopper Riegler值为45-70的纤维制造的。尽管其加工是精心的，但纤维是天然纤维并且各批可能不同，得到孔隙率不同的纸。不同用户要求的规格不同也可改变孔隙率。
上胶树脂须注意，本发明所指的上胶树脂是表面上胶树脂，而不是内部上胶树脂，最好是传统的上胶树脂，诸如聚乙烯醇(PVOH)或明胶，从功能上说它们一般是最成功的，但也有其他许多化学品可以使用，如淀粉或乳液基聚合物。
因为纸纤维的质量是变化的，所以在加工过程中上胶浓度也可改变。
透明化树脂如上所述，透明化树脂可以是已知的紫外固化、非固化的和可交联的树脂。
将透明化树脂经丝网印刷术印到纸片14上的方法以及将此树脂吸收到纸中所需的时间，除了其他一些因素外，决定于树脂的粘度。因为造纸机运转的速度不同并且基纸纤维的性质可能不同，所以必须控制树脂的粘度，以便控制纸的透明度。因此推荐在粘度谱两端的两种树脂，将它们混合，形成有适合机器速度、所达到的透明度水平和吸收速度等的粘度的树脂。另一选择方法也是加入不同水平的润湿剂如FC-430 Fluorad(商标)(由3M供应，是一种氟代脂肪族聚酯)。因而，如果基纸孔隙度比理想的要低，这种润湿剂即可与树脂混合，并在丝网印刷阶段加入。
树脂的渗透程度可以根据使用的树脂量、停留时间、吸收速率等来进行控制。
可紫外固化的树脂-优选的树脂是100%的树脂，不加溶剂、其折光指数在1.5左右，23℃时的粘度为400-1500厘泊。树脂最好应为不变黄的并且透明。当可固化的树脂硬化时，也必须有适当的物理强度的要求，例如它们不能是脆性。
这种树脂的实例是Photomer 4061(商标)，它是三聚丙烯二醇的二丙烯酸酯，以及Photomer 5018(商标)，它是四功能基的丙浠酸聚酯，二者均由Harcros Chemical(英国)公司供应。这二种树脂是处于粘度谱的相对端，可以结合使用以提供有适当粘度的适宜的透明化树脂。
非固化树脂-适合的非固化树脂的物理标准基本上与紫外固化的树脂的要求相同，适合的材料包括聚丁烯类材料，诸如Hyvis 7(商标)，它是聚异丁烯(BP Chemicals)，以及Hyvis 5(商标)，也是BP Chemicals供应的聚异丁烯。Hyvis 5比Hyvis 7的粘度高。
应注意，非固化树脂一般是液态，不要求有物质强度。但为本发明的目的，如用非紫外固化树脂则必须是能变成固体基质的树脂，以将有虹彩的表面保持在适合的地方。
可交联树脂-建议也可使用诸如环氧树脂和醇酸树脂。但重要的是这类树脂的固化时间较长。如果在纸卷筒时还未发生变化，整卷纸将粘在一起，或者可发生树脂转移到相邻的纸上去。
使用非固化和可交联树脂时，其量必须小心控制。这类树脂实际上并不固化。重要的是纸并未饱和，它能在纸卷上的相邻纸上留下痕迹。
虹彩物质虹彩物质优选的虹彩物质是IRIODIN(商标)，它是用二氧化钛(TiO2)涂覆的云母小片，由Merck AG提供。该物质的色范围取决于TiO2涂层厚度，二氧化钛的粒度约为5-100微米。
在由本发明的纸制造的钞票的一实例中，加入树脂中的小片的量是树脂重的40%。
权利要求
1.一种造纸方法，包括以下步骤将纤维沉积在支承表面上以形成多孔吸收纸；将含虹彩物质的透明化树脂的组合物施于所说多孔纸的至少一部分；然后用上胶树脂浸渍多孔纸。
2.权利要求要求的方法，其中施于多孔纸的组合物量至少为10%(重量)。
3.权利要求1或2的方法，其中施于多孔纸的组合物量至少为10%(重量)。
4.前述任一项权利要求的方法，其中施用组合物是用丝网印刷法。
5.前述任一项权利要求的方法，其中透明化树脂是非固化的或可交联的树脂。
6.权利要求1-4任一项的方法，其中透明化树脂是可用紫外或电子束辐射进行固化的可固化树脂。
7.权利要求6的方法，该方法进一步包括在用上胶树脂浸渍前将多孔纸进行紫外辐射以固化透明化树脂的步骤。
8.前述任一项权利要求的方法，该方法进一步包括在多孔纸上形成低克数面积并将组合物施于至少一部分所说的低克数面积上的步骤。
9.权利要求1-7任一项的方法，该方法进一步包括在多孔纸上形成一低克数面积并在所说低克数面积的边缘施用组合物的步骤。
10.权利要求8或9的方法，其中低克数面积是一水印。
11.前述任一权利要求的方法，该方法进一步包括在多孔纸上产生一不同类型的纤维条带并将组合物施于所说条带的至少一部分上。
12.前述任一权利要求的方法，其中在组合物中加入发荧光的染料。
13.前述任一权利要求的方法，其中在组合物中加入润湿剂。
14.前述任一权利要求的方法，其中对透明化树脂的粘度加以控制以控制纸的透明度。
15.前述任一权利要求的方法，该方法进一步包括用热和压相结合以在纸上压花的步骤。
16.前述任一权利要求的方法，该方法进一步包括砑光上胶纸的步骤。
17.用前述任一项权利要求的方法生产的纸。
18.包括至少一个区域已经透明化的纸，进一步包括在至少部分透明化区域上的至少一个虹彩涂层，在透射或反射光中观察时，呈现不同的色彩。
19.权利要求18所述的纸，其中涂层包括含虹彩物质的透明化树脂。
20.权利要求18或20所述的纸，其中虹彩物质包括云母颗粒。
21.由权利要求17-20任一项所述的纸生产的或包括所说的纸的防伪文件。
22.一种包括形成纸的设备的造纸的设备，包括将纤维沉积在支承表面上以形成多孔吸收纸的装置，将含虹彩物质的透明化树脂的组合物施于该纸的至少一部分的装置，上胶树脂浴，以及其间的传送该多孔纸的装置。
23.一种基本上如上述并以附图作参考的造纸方法。
24.基本上如上述并以附图为参考的纸。
25.基本上如上述并以附图为参考的造纸设备。
全文摘要
本发明涉及纸中防伪特征的改进，特别涉及造纸方法和纸的透明化选择区，以提供增强的防伪特征，本发明提供的造纸方法包括如下步骤将纤维沉积在支承表面以形成多孔吸收纸；将含虹彩物质包括透明化树脂的组合物施于该多孔纸的至少一部分上；然后用上胶树脂浸渍多孔纸。
文档编号B41M3/10GK1106091SQ94116458
公开日1995年8月2日 申请日期1994年9月26日 优先权日1993年9月30日
发明者P·豪兰德 申请人:波特尔斯有限公司