CN106103126A - 安全票据的表面处理方法和相关的安全票据 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全票据(1)的表面处理方法，所述安全票据在该安全票据的相反的两个面中的至少一个面上包括至少一个安全印花，该安全印花包括至少一个图案，该面和相关的该至少一个安全印花由透明保护覆盖层覆盖，其中，通过印刷或涂布技术将漆施加到该至少一个面上，并且对所述漆层进行干燥，所述漆包括的晶体纳米纤维素达到所述漆的重量的0.5％至10％。

Description

安全票据的表面处理方法和相关的安全票据
技术领域
本发明涉及安全票据领域，尤其涉及信用票据和识别票据领域。
在本发明中，“信用票据(document fiduciaire)”指的是诸如纸币、支票、银行卡之类用于转移一定金额的全部票据。“识别票据(document assimilé)”指的是由政府部门下发的用于证明个人的身份、驾驶车辆的权利的票据，诸如身份证、护照、驾照等。这样的表述还指的是用于鉴定贵重物品的票据，例如贴在奢华衣物上的标签。这样的表述还指的是像纳税证票这样的用于证明税款缴纳的票据。
背景技术
图1示出了信用票据1，更特别地为纸币，在该信用票据上并没有添加任何保护覆盖层。
纸币1包括基材2，基材2为棉质的并且具有相反的两个面20、21。纸币1在一个面上还具有至少一个图案的多个安全印花3。
通常，不同安全级别的安全印花3被添加到纸币1上，尤其用于阻止对纸币1进行复制的企图。
这些安全印花3通过印刷和安全化的连续步骤来实现，例如，但不限于，激光标记或微穿孔、柔版印刷、丝网印刷、热标记、干法或湿法胶印，或者凹版印刷。这些安全印花3赋予纸币1高附加价值。
第一级别的安全印花3是在日光或人工光线下裸眼可见的，并且不需要使用特定的仪器。水印、有色纤维、透视可见元素又或者通过凹版印刷在纸币1上制作的触觉凸起的存在，是第一级别的安全印花3的示例。
第二级别的安全印花3是可以借助于诸如紫外线灯或红外线灯，或者偏振滤光片之类技术简单的仪器检测到的。特别地，该安全印花3使得能够在各种机构中对纸币1进行鉴定。以在日光下不可见但在紫外线或红外线辐射下可见的墨水印刷的图案或文字、荧光纤维或磁丝是第二级别的安全印花3的示例。
最后，第三级别的安全印花3有必要使用复杂仪器并且因此代表成本上升。该安全印花3，例如特定频谱记号示踪物的安全印花，主要由中央银行进行检验。
因此，这些安全印花3使得纸币1能够被鉴定。
或者，确保对安全印花3进行鉴定的时间上的必要条件之一就是纸币1和安全印花3充分老化。
因此，在降低成本并持续开发的角度上，中央银行越来越多地关注于开发具有更长的使用寿命的纸币。
中央银行已经进行了多项研究来对纸币的回收的各种可能理由进行表征。这样的理由例如为撕扯、污物、缺角、涂写、硬度下降等。
或者，根据文献DE HEIJ Hans，持久钞票：概述，(Durable Banknotes:anoverview)，BPC介绍，BPC纸币委员会(Presentation of the BPC/Paper Committee tothe BPC)，2002年5月，布拉格，污物在纸币1的回收中占60％至80％的比重。因此，污物似乎是纸币1的回收的主要理由。
尤其是，污物是由诸如人类皮脂之类很自然地存在于皮肤表面上的油脂体造成的。这些通过停留在细孔中和/或通过弱化学键而积聚在纸币1上的油脂体将使得纸币1的原始颜色发生褪色。另外，积聚在纸币1的表面上的油脂体的氧化作用将随着时间使得出现浅黄色，随后出现栗色，从出现栗色开始对纸币1的流通进行收回。
本领域的技术人员、尤其是造纸者已经提出了多种解决方案，例如在纸币1的基材2上设置聚氨酯类或者乳胶类的抗污涂层。
然而，这样的涂层并不一定使得能够将基材2的可印刷性保留在最佳水平，也不保证能保护安全印花3，但安全印花对于纸币1的鉴定是至关重要的。
在文献WO02051638中描绘了一种技术，该技术在于在纸币1的制造方法的最后对基材2进行柔版印刷涂漆。重叠印刷添加的该漆改善了纸币1对于污物的抵抗力，并因此保护了全部安全印花3。
然而，尽管文献WO02051638中描绘的方法使得能够以惯常方式对纸币1的抗污特性进行改进，这样的改进在疏水性和疏油性方面较弱。
此外，现有技术中已知在文献WO2013/178986中提供了一种安全票据，该安全票据包括基于纤维素微原纤维的漆。该漆中使用的纤维素微原纤维的长度介于1μm至100μm之间，并且宽度和厚度介于5nm和10nm之间。
现有技术中同样已知在文献WO2012/127110中记载了用于安全票据的晶体纳米纤维素虹色薄膜。这样的薄膜例如通过基于水基溶液来获得，该水基溶液包括晶体纳米纤维素。该水基溶液首先被置于安全票据上，然后被进行挥发以在安全票据上形成固态薄膜。例如，在文献WO2010/066029中对该方法进行了描述。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种安全票据的表面处理方法以缓解上文中提到的不便，该方法使得能够改善安全票据的污物抵抗力、及其疏水和疏油特性，并且尤其确保对安全印花的保护，该安全印花对于纸币的鉴定是至关重要的。
更确切地，本发明的目的在于一种安全票据的表面处理方法，所述安全票据至少在所述安全票据的相反的两个面中的一个面上包括至少一个安全印花，该安全印花包括至少一个图案，该面和相关的该至少一个安全印花由透明保护覆盖层覆盖，其中，通过印刷或涂布技术将包括晶体纳米纤维素(NCC)的漆施加到至少一个面上，并且对所述漆层进行干燥，所述晶体纳米纤维素占所述漆的重量的0.5％至10％。
优选地，使用的漆包括大约1％的晶体纳米纤维素。
根据本发明的一个实施例，在紫外线辐射下对所述漆进行干燥。根据一个变型，通过热空气流对所述漆进行干燥。
优选地，所述漆是环氧化物类漆或丙烯酸酯类漆。
优选地，将包括纤维素微原纤维的溶液涂覆到所述安全票据的至少一个面上，之后对纤维素微原纤维层进行干燥，并且随后将所述漆层施加到所述纤维素微原纤维层上。
优选地，在施加所述漆层之前，将包括纤维素微原纤维的溶液涂覆到所述安全票据的至少一个面上以及对所述纤维素微原纤维层进行干燥的步骤重复至少一次，从而形成至少两个纤维素微原纤维层。
本发明的目的还在于一种安全票据，所述安全票据至少在所述安全票据的相反的两个面中的一个面上包括至少一个安全印花，该至少一个安全印花包括至少一个图案，该面和相关的该至少一个安全印花由透明保护覆盖层覆盖，其特征在于，所述覆盖层至少一个漆层，该漆包含占所述漆的重量的0.5％至10％的晶体纳米纤维素。
优选地，所述漆包括大约1％的晶体纳米纤维素。
优选地，所述漆是环氧化物类漆或丙烯酸酯类漆。
优选地，所述透明保护覆盖层还包括设置在所述票据的至少一个面和所述漆层之间的至少一个纤维素微原纤维层。
附图说明
通过以下参照附图给出的仅用于解释而非限制性的说明，本发明的其他特征、目的和优点将变得明显，在附图中：
图1(已说明)为在方法被应用之前的纸币的局部示意性俯视图；
图2为根据本发明的一个实施例的纸币沿图1中的平面II-II的截面简化图；
图3为根据本发明的另一实施例的纸币沿图1中的平面II-II的截面简化图；
图4为针对图2中所示的纸币实现的处理方法的流程图；
图5为针对图3中所示的纸币实现的处理方法的流程图。
具体实施方式
安全票据1包括基材2，该基材例如为棉质的仿羊皮纸制成的。
根据一个变型，基材2为仿羊皮纸制成的，该仿羊皮纸(papier vélin)包括棉和天然纤维的混合物，天然纤维例如为亚麻纤维或蓖麻纤维。
根据另一变型，基材2为仿羊皮纸制成的，该仿羊皮纸包括棉和聚合物合成纤维的混合物，该聚合物例如为基于聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺。
根据另一变型，基材2仅由聚合物组成，例如双轴取向的聚丙烯(polypropylènebi-orienté)。
根据另一变型，基材2是复合物，即基材2是天然纤维材料层与连续聚合物层的组合，连续聚合物层如聚酯层、聚酰胺层或双轴取向的聚丙烯层。
安全票据1例如为纸币。
基材2具有相反的两个面20、21。在图2和3所示的示例中，纸币1在这两个面中的一个面20上具有至少一个图案的多个安全印花3。根据一个变型(未示出)，纸币1在基材2的两个面20和21上具有一个或多个安全印花3。
纸币1还包括透光的保护覆盖层R，该保护覆盖层覆盖一个或两个面20和21以及相关的安全印花3。
保护覆盖层R包括至少一个漆层4，该漆中包含的晶体纳米纤维素NCC达到漆的重量的0.5％至10％。晶体纳米纤维素NCC例如为粉末状。
“漆”指的是配置为在红外线和/或热空气或紫外线下干燥的漆。例如，包括水性基质的丙烯酸漆、包括环氧化物基质的漆，或者包括丙烯酸酯基质的漆尤其适于形成层4。例如基于脂环族环氧化物单体的漆也适于形成层4，脂环族环氧化物单体通过诸如紫外线活化的鎓盐之类的引发剂聚合来提供聚环氧化物基质。
纳米纤维素是由尺寸极小、尤其约为5nm至20nm的纤维素纤维合成的有机材料。晶体纳米纤维素NCC(nanocellulose cristalline)不同于纤维素微原纤维MFC(microfibrille de cellulose)。
纤维素微原纤维MFC是通过对预先漂白的纤维进行机械剥离处理，然后进行均质化、微流态化以及微研磨处理来获得的。纤维素微原纤维MFC的微粒的尺寸根据提取出纤维素微原纤维的纤维素源而变化。纤维素微原纤维MFC通常直径为50nm至100nm，长度为1000nm至2000nm，且比表面积为10m2/g至100m2/g。
晶体纳米纤维素NCC自身是通过对纤维素微原纤维MFC进行酸性水解化学处理来获得的。该酸性水解使得能够避免纤维素的晶体区被破坏，仅破坏纤维素微原纤维的外围和中间部分的非晶部分。由此得到纤维素晶体，被称为“晶须(whiskers)”。晶体纳米纤维素NCC的微粒的尺寸根据提取出晶体纳米纤维素的纤维素源而变化。晶体纳米纤维素NCC例如直径为5nm至10nm，长度为100nm至500nm，且比表面积为大约500m2/g。晶体纳米纤维素NCC因此与纤维素微原纤维MFC之间在尺寸上有很大区别，尤其是晶体纳米纤维素的长度远小于纤维素微原纤维的长度。
优选地，漆和晶体纳米微原纤维NCC的层包括大约为漆的重量的1％的晶体纳米纤维素NCC。
在图2所示的示例中，保护覆盖层R包括漆和晶体纳米纤维素NCC的一个层4。根据一个变型(未示出)，保护覆盖层R包括漆和晶体纳米纤维素NCC的多个层4。
在漆中使用处于掺杂物状态、即作为微量添加物的晶体纳米纤维素NCC的目的在于对纸币1对于污物的抵抗力、以及疏水性和疏油性进行实质性改进这样的惊人效果，并且确保了良好的机械特性。
纳米纤维素的使用在纳米纤维素是来自于天然材料且可以再生、回收、降解的措施中是尤其有利的。
包括漆和晶体纳米纤维素NCC的层的保护覆盖层R还具有以下优点：可印刷、并且可适应于表皮接触即没有毒性或过敏。
在图3所示的示例中，保护覆盖层R还包括纤维素微原纤维MFC层5，该纤维素微原纤维MFC层设置在漆和晶体纳米纤维素NCC的层4与纸币1的面20之间。纤维素微原纤维MFC例如采用置于溶剂中的凝胶形式，该溶剂尤其是水或异丙醇。纤维素微原纤维MFC凝胶例如包含，当使用的溶剂为水时，固含量为2重量％的凝胶；以及，当使用的溶剂为异丙醇时，固含量为2.5重量％的凝胶。
优选且如图3中所示，保护覆盖层R还包括至少两个纤维素微原纤维MFC层5，这两个纤维素微原纤维MFC层设置在漆和晶体纳米纤维素NCC的层4与纸币1的面20之间。
纤维素微原纤维MFC层5的使用在与漆和晶体纳米纤维素NCC的层4相结合下使得，与仅使用漆和晶体纳米纤维素NCC的层4的情况相比，能够为纸币1提供更好的污物抵抗力以及疏水和疏油特性。另外，纤维素微原纤维MFC层5的使用使得能够改善纸币1的机械特性，尤其是抗撕扯性。
此外，如上所述，纳米纤维素的使用在纳米纤维素是来自于天然材料且可以再生、回收、降解的措施中是尤其有利的。
包括至少一个纤维素微原纤维MFC层以及一个漆和晶体纳米纤维素NCC的层的保护覆盖层R还具有以下优点：可通过诸如涂布和印刷之类的已知工业方法来实现、并且可适应于表皮接触即没有毒性或过敏。
图2中所示的纸币1的表面处理通过以下方式进行。
在图4中所示的第一步骤30中，包括晶体纳米纤维素NCC的漆通过印刷或涂布技术被施加在纸币1的一个或两个面20和21上，从而形成透明的保护覆盖层R。
包括晶体纳米纤维素NCC的漆层4例如通过柔版印刷方法、凹版印刷方法或丝网印刷方法来涂覆，又或者通过气刀涂布方法、侧幕涂布方法或辊筒涂布方法来涂覆。漆层4例如采用10cm3/m2的网纹辊的柔版印刷被施加以平均涂覆4g/m2至5g/m2。
在第二步骤31中，对包括晶体纳米纤维素NCC的漆层4进行干燥。根据一个实施例，包括晶体纳米纤维素NCC的漆层4的干燥在紫外线辐射下进行。当漆为包括环氧化物类或丙烯酸酯类的漆时，该实施例尤其有利。根据一个变型，包括晶体纳米纤维素NCC的漆层4的干燥在热空气流下进行。当漆为包括水基的漆时，该实施例尤其有利。
根据本发明的一个实施例(未示出)，第一步骤和第二步骤30和31至少重复一次，从而形成两个或更多的漆和晶体纳米纤维素NCC的层4。
图3中所示的纸币1的表面处理通过以下方式进行。
在图5中所示的第一步骤40中，纤维素微原纤维MFC凝胶和溶剂的溶液被涂覆在纸币1的一个或两个面20和21上。纸币1可以预先印刷，或者没有预先印刷。
例如，在实验室中借助于螺纹杆来实现溶液的涂覆，包括纤维素微原纤维MFC凝胶的溶液置于该螺纹杆上。该杆随后沿着纸币1的面20或21移动，从而使溶液均匀分布。螺纹杆例如涂覆厚度为36μm的溶液层5。
根据一个变型，通过以下所述的涂布或印刷技术将溶液涂覆到纸币1的一个或两个面20和21上。该变型尤其适用于工业生产条件。
在第二步骤41中，对包括晶体纳米纤维素MFC凝胶层5进行干燥。晶体纳米纤维素MFC凝胶层5的干燥例如通过实验室的热空气流和/或开放的空气来实现。在干燥过程中，溶液的溶剂挥发并且层5的厚度减小。
优选且如图5中所示，第一步骤和第二步骤40和41重复至少一次，从而形成两个或更多的纤维素微原纤维凝胶层5。
根据本发明的一个实施例(未示出)，基材2随后被层叠，例如通过采用墨水或没有墨水的凹版工艺，从而使得基材2的表面再次均匀并光滑。
在第三步骤42中，通过印刷或涂布技术将包括晶体纳米纤维素NCC的漆施加到最近涂覆的纤维素微原纤维凝胶层5上。
包括晶体纳米纤维素NCC的漆层4例如通过柔版印刷方法、凹版印刷方法或丝网印刷方法来涂覆，又或者通过气刀涂布方法、侧幕涂布方法或辊筒涂布方法来涂覆。
在第四步骤43中，对包括晶体纳米纤维素NCC的漆层4进行干燥。根据一个实施例，包括晶体纳米纤维素NCC的漆层4的干燥在紫外线辐射下进行。当漆为包括环氧化物或丙烯酸酯基质的漆(分别可阳离子聚合和自由基聚合)时，该实施例尤其有利。根据一个变型，包括晶体纳米纤维素NCC的漆层4的干燥在热空气流下进行。当漆为包括水基质的漆时，该实施例尤其有利。
根据本发明的一个实施例(未示出)，第三步骤和第四步骤42和43重复至少一次，从而形成两个或更多的漆和晶体纳米纤维素NCC的层4。
下表集中给出了对应用了各个处理的安全票据进行的Cobb粘性测试、Fritsch测试、“Kit测试”和Bendtsen渗透性测试得到的结果。
“1面压光”指的是铜板在一面上经过基材。
“复压MFC层”指的是无墨水的铜板经过纤维素微原纤维MFC层。
“标准漆”指的是基于环酯丙烯酸族单体的漆，环酯丙烯酸通过提供环氧树脂基质来在诸如络合阳离子盐之类的引发剂的作用下在紫外线下聚合。
在上表中，在压光面进行各个测试，并且基材中的每一个的两个面上都涂有漆。
Cobb粘性测试使得能够表征疏水性，也就是纸币的基材对于例如汗水之类的水的穿透的抵抗力。更确切地，涉及到在60秒的时长内基材吸收的以g/m2表示的水量。
Fritsch测试使得能够表征对污物的抵抗力。Fritsch测试借助于振动仪器来实现，其中，小玻璃滚珠使得基于沙子、泥、活性炭、面粉的组合物以及皮脂中的油脂体、甘油单油酸脂散开并停留在基材上15分钟。在基材被暴露在污物组合物中之前和之后，在多个区域上对基材的亮度L*进行测量。所获得的在进行测试之前和之后的测量值之间的差距ΔL*使得能够对污物在基材上的附着进行表征。因此，差距越小，基材对于污物的抵抗力越强。
“Kit测试”使得能够对基材的疏油性进行表征。在该测试中，基材暴露在油脂体中，尤其是蓖麻油和高沸点溶剂、甲苯和正庚烷的混合物下。通过对上述产品的比例进行变化，获得表面的粘度和张力与浸渍能力反向变化的组合物。因此，富有蓖麻油的组合物位于标度的底部，同时富有溶剂的组合物位于相同标度的上部。通常使用12种不同的组合物。从视觉上进行评估。惊讶的是，大于或等于6的分数对应于令人满意的对油脂体的屏障。该测试的结果很大程度上取决于基材的表面状态以及覆盖基材的安全印花。
Bendtsen渗透性测试使得能够表征基材的空气渗透性，或者说是穿过基材的尺寸为10cm2的表面的空气流量。
前表使得本发明的优点能够变得明显。
实际上，从该表中很清楚地得到以下结论：将包含有掺杂物状态、即很小比例的晶体纳米纤维素NCC的漆施加到基材2上使得能够显著改进纸币1的污物抵抗力、疏水和疏油特性、以及空气渗透性。
从该表中还得到以下结论：纤维素微原纤维MFC层与包括晶体纳米纤维素NCC的漆层的组合使得还能够对已经通过仅施加漆和晶体纳米纤维素NCC的层4得到的纸币1的特性、尤其是污物抵抗力和疏油性方面进行改进。
另外，在包括加入了纤维素微原纤维MFC粉末的漆层的纸张上进行的类似测试使得能够显示出，漆与纤维素微原纤维MFC粉末的混合物很难于印刷。另外，这些测试并未能够提供有重要意义的结果，尤其是对于污物抵抗力、疏水特性、疏油特性和空气渗透性。因此，即便漆与晶体纳米纤维素NCC的组合在尤其是污物抵抗力、疏水性、疏油性和空气渗透性方面提供了尤其有意义的结果，但这也不是相同的漆与纤维素微原纤维MFC的组合。这些测试的结果因此使得能够揭示出，即便在剂量很小的情况下，漆与晶体纳米纤维素NCC之间也存在协同作用，而该协同作用并不存在于漆与纤维素微原纤维MFC之间。
因此，本发明的优点在于提出了一种纸币1，该纸币具有大幅改进的抗污物特性。根据本发明的纸币1因此能够在被中央银行回收之前流通更久。另外，根据本发明，该抗污物特性的改进不会在经济方面做出牺牲，并且不使用会增加纸币1的制造成本的复杂物理方法。最后，作为天然产物的纤维素微原纤维MFC和晶体纳米纤维素NCC的不可否认地具有以下优点：不会记录在由欧洲化学品管理局(ECHA，European Chemicals Agency)规定的REACH(化学品的注册、评估、授权和限制，REGULATION concerning the Registration,Evaluation，Authorization and Restriction of Chemicals)管理范围内的受限物质名单中。

Claims (11)

1.一种对安全票据(1)进行表面处理的方法，所述安全票据在该安全票据的相反的两个面(21、22)中的至少一个面上包括至少一个安全印花(3)，该至少一个安全印花包括至少一个图案，该面和相关的该至少一个安全印花由透明保护覆盖层(R)覆盖，其特征在于，通过印刷或涂布技术将包括晶体纳米纤维素(NCC)的漆施加(30、42)到所述至少一个面(21)上，并且对漆层(4)进行干燥(31、43)，所述晶体纳米纤维素占所述漆的重量的0.5％至10％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用的漆包括大约1％的晶体纳米纤维素(NCC)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在紫外线辐射下对所述漆进行干燥(31、43)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过热空气流对所述漆进行干燥(31、43)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述漆是环氧化物类漆或丙烯酸酯类漆。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，将包括纤维素微原纤维(MFC)的溶液涂覆(40)到所述安全票据(1)的所述至少一个面(21、22)上，对纤维素微原纤维(MFC)层(5)进行干燥(41)，并且随后将所述漆层(4)施加到所述纤维素微原纤维(MFC)层(5)上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在施加所述漆层(4)之前，将通过涂布技术将纤维素微原纤维(MFC)施加到所述安全票据(1)的至少一个面(21、22)上以及对所述纤维素微原纤维(MFC)层进行干燥的步骤(40、41)重复至少一次，从而形成至少两个纤维素微原纤维(MFC)层(5)。
8.一种安全票据(1)，所述安全票据在该安全票据的相反的两个面(21、22)中的至少一个面上包括至少一个安全印花(3)，该至少一个安全印花包括至少一个图案，该面和相关的该至少一个安全印花由透明保护覆盖层(R)覆盖，其特征在于，所述覆盖层包括至少一个漆层(4)，该漆包含占所述漆的重量的0.5％至10％的晶体纳米纤维素(NCC)。
9.根据权利要求8所述的票据(1)，其特征在于，所述漆包括大约1％的晶体纳米纤维素(NCC)。
10.根据权利要求8或9所述的票据(1)，其中，所述漆是环氧化物类漆或丙烯酸酯类漆。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的票据(1)，其特征在于，所述透明保护覆盖层(R)还包括设置在所述票据的所述至少一个面(21、22)和所述漆层(4)之间的至少一个纤维素微原纤维(MFC)层(5)。
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