CN107667198B - 含有合成纤维的纸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纸，其含有：原纤化合成纤维；以及其横截面具有不同形状因子的非原纤化合成纤维的混合物，特别是具有圆形横截面的非原纤化合成纤维和具有扁平横截面的非原纤化合成纤维的混合物。

Description

含有合成纤维的纸
技术领域
本发明涉及纤维文件，特别是安全文件。
本发明更具体地但非排他地涉及适于制作安全文件的纸及其制造方法。
背景技术
“安全文件(secure document)”表示安全文件(security document)或有价值的文件，例如支付工具，例如钞票、支票、银行卡或餐厅餐券；身份证件，例如身份证、签证、护照、特别是护照的个人资料页面、“嵌体(inlay)”或驾驶执照；彩票；旅行票或文化活动或体育赛事的入场券。
为了防止篡改或伪造安全文件的尝试，已知将安全元件(例如以纤维、条带、膜、针织结构或安全线的形式)添加到文件的基底。文件的基底本身可以由难以伪造的材料组成，并且该基底被称为“安全基底”。
由于安全文件的使用寿命一般至关重要，因此已经开发出具有“非常高的耐久性”的安全基底。
在片材形式的安全基底领域，已知纤维素基底、所谓的“复合”基底、塑料基底和所谓的“混合”基底。
纤维素基底通常是通过造纸工艺(也称为湿法工艺)从纤维素纤维、例如来自阔叶树、针叶树、一年生植物(特别是棉花)或其混合物的纤维中获得的纤维基底。
“造纸工艺”或“湿法工艺”表示普通造纸工艺，特别包括以下连续步骤：
-排出已经预先精制的纤维的悬浮液，该悬浮液任选地包括常规用于造纸和/或特定安全元件的填料和添加剂，
-按压得到的湿片材，然后
-干燥。
所谓的“复合”基底是纤维组合物除了纤维素纤维之外还包含合成纤维的纤维素基底。这样的纤维通常相对于基底的总重量以低于20％干重的含量引入，并且它们的使用使得可以增加基底的机械强度。
纤维素纤维的存在在合成纤维的缠结和固定中起重要作用，使得可以形成合成纤维的固有潜能。事实上，在形成片材材料的机械特性时，合成纤维的聚合物的性能是重要的，但纤维的相互作用的能力也是决定性的。精制纤维素纤维的存在极大地促进了纤维素与合成纤维的聚合物之间的桥接键合。
复合基底比纤维素基底具有更好的耐循环性。表述“耐循环性”是指以下性能的组合：耐折性、耐撕裂性和耐污性。
所谓的“混合”基底包括与至少一个塑料层相关联的至少一个纤维素基底或复合基底。相对于构成它们的纤维素基底或复合基底，它们通常显示相当的撕裂强度和改善的耐折度。
在安全基底领域中使用的混合基底特别描述在申请WO 2006/066431、WO 2004/028825、EP 1 854 641、WO 03/054297和WO 94/29105中。
常规地通过挤出聚合物获得塑料基底。这些基底通常具有“非常高的耐久性”。
在申请EP 2 252 102、WO 99/67093、WO 97/01438和W O83/00659中特别描述了这些塑料基底。这些基底显示出良好的耐折性和耐污性，但它们的耐撕裂扩展性相对较低。
由于这些基底与用于纸基底(纤维素基底、复合基底或混合基底)的主要安全特征不兼容，例如至少部分地在本体中的水印和安全线的插入，因此也更难以使其安全，例如在申请EP 0 059 056、GB 2 388 377和GB 2 381 539中所描述的。
还有所谓的“无纺布(nonwoven)”基底。无纺布基底在标准ISO 9092和EN 29092中被定义为人造片材，其由膜或定向的或随机取向的纤维层组成，通过摩擦和/或内聚和/或粘合而结合，不包括纸和由编织、针织、簇绒或缝合、结合捆扎线或细丝或通过湿式漂洗制毡获得的产品，无论它们是否为针刺的。
无纺布工业协会(INDA)将它们定义为“不经编织并且可以以各种方式结合在一起的天然纤维和/或制造纤维或细丝的片材或膜，不包括纸”。
这些基底及其制造更详细地描述于文件“Les non-tissés(无纺布)”(GérardCoste，2004年6月25日)和“Material Science&Engineering 554-Nonwovens science andtechnology II”(Larry C.Wadsworth，2004年春)中，可在互联网上访问以下各个地址：
-http://cerig.efpg.inpg.fr/tutoriel/non-tisse/summary.htm，以及
-http://web.utk.edu/～mse/Textiles/index.html。
在申请WO 2002/38368和FR 2 447 995中，该无纺布被描述为可用作安全基底。这些基底通常由长的非纤维素纤维组成，例如长度在3mm和25mm之间，并且具有高的比体积和孔隙率，这意味着它们具有低的耐污性。
可通过各种方法来制造无纺布，特别是通过干法工艺(例如通过梳理或空气动力学方法(也称为“气流成网”))，通过熔融工艺、特别是通过挤出(也称为“纺粘法”)或挤出吹塑(也称为“熔喷”)，通过湿法工艺(也称为“湿法成网(wetlaid)”)，通过与造纸工艺类似的工艺，或以其他方式，特别是通过溶解在溶剂中(也称为“闪蒸纺丝”)。
通过湿法工艺制造的无纺布通常包含纤维素纤维，例如至少10％，特别是为了提供对所获得的基底的更好的内聚力。
此外，当通过湿法工艺制造的无纺布中的纤维素纤维的比例低或甚至为零时，在这些纤维之间形成的氢键不能为基底提供足够的内聚力，因此需要进行至少一个结合步骤。这种结合可以通过浸渍、胶乳喷涂或涂覆，通过热固化，通过针刺或通过水射流结合(也称为“水刺”)来实现。
包含很少的纤维素纤维或不包含纤维素纤维的无纺布基底的实例描述于申请EP2 438 599中。
此外，可以通过将强化纤维引入纸体来改善纸的机械性能。这些强化纤维通常相对于纸的纤维的总干重以大于3％干重的比率引入，并且通常基于合成聚合物、例如聚酰胺6.6(PA 6.6)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，因为这些聚合物赋予的机械强度和经济原因、以及与制造有关的原因以及与纸的纤维素纤维的良好相互作用。
“合成纤维”被理解为由一种或多种合成聚合物制成的纤维，其是由化学合成获得的聚合物，特别是通过单体聚合的反应，无论是否与交联反应偶联。
优选地，非原纤化合成纤维的数均长度在0.5mm和8mm之间，更好地是在2mm和8mm之间，甚至更好地是在4mm和6.5mm之间。
下表给出了上述基底的撕裂强度和耐折度的数量级供参考。
撕裂强度根据标准ISO 1974“纸-撕裂强度的测定-Elmendorf法”测定和耐折度根据标准ISO 5626“纸-耐折度测定”测定。
纤维素基底 复合基底 混合基底 塑料基底
撕裂强度(mN) 800 1100 800 250
耐折度 2500 5000 >5000 >50000
为了获得具有改善的机械强度性能、特别是改善的撕裂强度和耐折度的新型基底，特别是比现有技术的安全纸基底的撕裂强度更强的撕裂强度以及至少与塑料基底的耐折度相当的耐折度，申请人内部开发了一种纸，包括：
-原纤化合成纤维；和
-非原纤化合成纤维。
这种纸也与用于纸的主要安全特征兼容，特别是至少部分地在本体中的水印和安全线的插入。
申请人发现，虽然原纤化合成纤维对片材的形成和水印的渲染做出了重要的贡献，但是它们对机械强度性能的改善做出了有限的贡献。
申请人还发现，虽然非原纤化合成纤维对机械强度性能的改善做出了重要的贡献，但它们对于纸的松厚度(比体积)和水印的渲染具有负面影响。
因此，仍然需要进一步改善机械强度性能，特别是撕裂强度和耐折度，而没有对片材的形成和任何水印的渲染的任何过度的不利影响。
发明内容
本发明旨在满足这一需要，并且通过包含以下的纸来实现这一目的：
-原纤化合成纤维，
-其横截面具有第一形状因子的非原纤化合成纤维，
-其横截面具有第二形状因子的非原纤化合成纤维，该第二形状因子大于第一形状因子。
具有不同形状因子的非原纤化合成纤维的存在允许进一步改善纸的特性，如下所详细说明的。
这两个形状因子优选地至少差两倍。第一形状因子可以接近1，这对应于大致圆形横截面的纤维。第二形状因子可以大于2，更好地大于3，甚至更好地大于5或10，这对应于具有扁平的、特别是大致矩形的横截面的纤维。
根据本发明的基底是纸，其表示它是通过造纸工艺获得，特别是通过倾斜台、平台和/或圆网造纸工艺获得。优选地例如是圆网造纸工艺，以便获得更好的水印清晰度或至少部分地在本体中插入安全线。
因此，常规地用于提供具有安全特征的纸的技术可以用于在根据本发明的基底中提供安全特征。此外，根据本发明的基底相对于纤维素纸具有改善的性能，特别是更好的撕裂强度。
原纤化合成纤维
原纤化纤维是具有从纤维体延伸的原纤维的纤维。原纤化纤维可以特别地是其中至少一个壁部分断裂、导致原纤维的部分松解的纤维。
这样的纤维通过原纤维分枝，原纤维的横截面整体上远小于纤维的横截面，这增加了这些纤维与其他纤维、特别是合成纤维的相互作用，并且限制了纤维在彼此上滑动的能力。这样的纤维例如描述在文献FR1317778和FR2199015中。
因此，原纤化纤维在根据本发明的纸的内聚中起着重要作用，特别是通过缠结效应。
根据本发明的纸可以包括原纤化合成纤维，它们是聚酰胺(PA)纤维、聚乙烯(PE)纤维、聚丙烯(PP)纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，也称为聚酯)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、芳香族聚酯纤维(例如由Kuraray公司销售的
Figure GDA0002328016240000061
)、聚酰胺酰亚胺纤维、聚烯烃纤维，并且优选聚丙烯酸纤维，例如由Sterling公司以编号CFF 111-2销售的那些纤维。优选地，原纤化合成纤维的材料的拉伸强度在300MPa和600MPa之间。
本发明中原纤化合成纤维的存在弥补了不存在纤维素纤维或较少量的纤维素纤维，并且使得可以获得所需的在撕裂强度和耐折度方面的机械性能。
根据本发明的优选变型，纸包含原纤化聚乙烯纤维、特别是具有高密度聚乙烯的原纤化聚乙烯纤维。事实上，除了它们的易于应用之外，这些纤维使得可以获得良好的水印渲染。原纤化聚乙烯纤维的比例相对于纤维的总干重优选为大于50干重％。原纤化聚乙烯纤维的平均长度优选在0.5mm和2mm之间。
特别是当纸的纤维组合物包含按干重计至少20％、优选至少50％的原纤化聚乙烯纤维时，也可以：
-通过热封产生粘合，特别地强化纸，
-产生半透明图案和/或浮雕图案，特别是通过压花、压缩和/或热成型，和/或
-通过在聚乙烯的熔点熔化来再造纸，纸的其他成分通常具有比聚乙烯更高的熔点。
优选地，原纤化合成纤维的平均长度在0.5mm和8mm之间，优选地在2mm和8mm之间，并且甚至更好地在4mm和6.5mm之间。
根据本发明的原纤化合成纤维的比表面积优选地在35m2/g和75m2/g之间，更优选为约50m2/g。它根据标准ISO 9277“通过气体吸附测定固体比表面积-BET法”进行测量。
优选地，相对于纸的总重量，根据本发明的纸包含干重超过5％、更好地干重超过10％、甚至更好地干重超过20％的原纤化合成纤维。作为变型，相对于纸的总重量，根据本发明的纸包含干重超过50％的原纤化合成纤维。
原纤化合成纤维可以是白色的或彩色的，特别是可以具有与其它合成纤维的颜色相同或不同的颜色。
根据CSF标准，纤维的原纤化水平可以在5mL和700mL之间，优选地在5mL和100mL之间。
纤维可以含有至少一种示踪剂，所述示踪剂允许通过确定的方式、特别是通过暴露于UV和/或IR辐射和/或通过暴露于化学指示剂来鉴定纤维。因此，该示踪剂可以是发光示踪剂，特别是在UV或IR下发荧光的示踪剂。
原纤化纤维可以不全部具有相同的配方。
其横截面具有第一形状因子的非原纤化合成纤维、特别是具有大致圆形横截面的 非原纤化合成纤维
优选地，这些纤维的形状因子小于1.5、更好地小于或等于1.3，甚至更好地小于或等于1.1，其对应于大致圆形的横截面。
形状因子定义为横截面中最大外部尺寸与同一横截面中最小外部尺寸的比率。因此，完全圆形横截面的纤维的形状因子等于1。具有低偏心率的椭圆形横截面的纤维的形状因子可以接近1。在矩形横截面的情况下，形状因子等于截面宽度与其厚度的比率。在正方形截面的情况下，形状因子等于21/2。
具有第一形状因子的非原纤化合成纤维、特别是具有圆形横截面的非原纤化合成纤维优选地选自聚酰胺(PA)纤维、聚丙烯酸类纤维、聚丙烯(PP)纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，也称为聚酯)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、芳香族聚酯纤维(例如由Kuraray公司销售的
Figure GDA0002328016240000071
)、聚酰胺酰亚胺纤维、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)纤维、聚烯烃纤维并且优选聚乙烯(PE)纤维。
在热塑性纤维中，这些非原纤化合成纤维更优选为聚酰胺纤维。
相对于纸的总重量，根据本发明的纸优选地包含干重小于95％、更好地干重小于90％、甚至更好地干重小于80％的具有第一形状因子的所述非原纤化合成纤维、特别是具有圆形横截面的所述非原纤化合成纤维。
相对于纸的总重量，具有第一形状因子的非原纤化纤维的干重的量优选大于或等于5％。
优选地，具有第一形状因子的非原纤化合成纤维的数均长度在3mm和6mm之间，并且其支数在0.3分特(dtex)和1.7分特之间。
优选地，具有第一形状因子的非原纤化合成纤维的支数低于2分特、更好地低于1分特，甚至更好地低于0.5分特。具有第一形状因子的非原纤化合成纤维例如是由Woongjin公司以编号mini Eslon销售的纤维，以及是0.3分特的PET纤维，或者例如由Kuraray公司以编号EP023销售的纤维，以及是0.33分特的PET纤维。特别地，具有第一形状因子、特别是具有圆形横截面的非原纤化合成纤维，可以是由Rhodia公司销售的1.7dTex 4mm的聚酰胺6.6纤维或者由Kuraray公司以编号EP023 5mm销售的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。
具有第一形状因子的非原纤化合成纤维可以具有与原纤化纤维相同的颜色或不同的颜色。
具有第二形状因子、特别是具有扁平横截面、特别是具有矩形横截面的非原纤化 合成纤维
这些纤维优选为具有“扁平”横截面的纤维，即横截面的宽度大于或等于该相同截面的厚度的三倍、优选五倍、更优选十倍的合成纤维。因此，这些纤维的形状因子优选大于或等于3、更好地大于或等于5、甚至更好地大于或等于10。
具有第二形状因子、特别是具有至少为3的第二形状因子的非原纤化合成纤维的横截面的宽度，优选在5μm和25μm之间，更优选在10μm和20μm之间。
具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的第二形状因子的非原纤化合成纤维的横截面的厚度优选在0.5μm和10μm之间，更优选在1μm和5μm之间。
优选地，具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维选自聚酰胺(PA)纤维、聚丙烯酸类纤维、聚丙烯(PP)纤维、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET，也称为聚酯)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、芳香族聚酯纤维(例如由Kuraray公司销售的
Figure GDA0002328016240000081
)、聚酰胺酰亚胺纤维、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)纤维、聚烯烃纤维并且优选聚乙烯(PE)纤维。
具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维更优选为聚酰胺纤维和/或聚酯纤维。
特别地，具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维，可以是由Kuraray公司销售的聚酯和聚酰胺的混合纤维，例如以编号Wramp W101销售的纤维，或由Teijin公司销售的聚酯纤维，例如以编号TA 14N销售的纤维。
相对于纸的总重量，根据本发明的纸优选包含干重大于10％、更好地干重大于15％、甚至更好地干重大于25％的具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维。
相对于纸的总重量，根据本发明的纸优选包含干重小于60％、更好地干重小于50％、甚至更好地干重小于40％的具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维。
优选地，具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维的数均长度在2mm和10mm之间，优选地在3mm和7mm之间，更优选地在5mm和6mm之间，并且支数在0.2分特和3分特之间。
具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维可以具有与原纤化纤维相同的颜色或不同的颜色。
具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维优选地由多组分初级纤维(“可分裂纤维”)、优选地双组分初级纤维获得。这些初级纤维可以是分割带状、分割交叉的形式，或者可以具有以扇形区分割的多叶截面、特别是三叶截面，或扇形的圆形横截面(中空的或实心的)。这些纤维的实例如以下描述的图1至图6所示。
附图说明
这些图中所示的双组分初级纤维1包含第一组分2和第二组分3。它们例如分别是聚酯和聚酰胺。
图1示出了具有扇形分割的横截面的双组分初级纤维1，即所谓的“饼状楔形纤维”。一个组分的扇区关于纤维的轴线与另一个组分的扇区相间。在制造纸期间，例如通过搅拌纤维悬浮液使这些扇区在纸浆中分离。为了允许这种分离(或分裂)，这些扇区可以通过可溶性粘合剂结合在一起。这种纤维是通过挤出制成的。
图2示出所谓“分割带状”横截面的双组分初级纤维1(“分割带状纤维”)。
图3示出所谓“中空饼状楔形”横截面的双组分初级纤维1(“中空饼状楔形纤维”)。
图4示出所谓“分割交叉”横截面的双组分初级纤维1(“分割交叉纤维”)。
图5示出所谓“锥形且三叶形”横截面的双组分初级纤维1(“锥形且三叶形纤维”)。
图6示出被称为“共轭”的多层横截面的双组分初级纤维1(“共轭纤维”)，其组分从该截面的一侧到另一侧交替。
具体实施方式
优选地，当这些初级纤维用于制造根据本发明的纸时，这些初级纤维的组分分开，以便获得其横截面具有第二形状因子的所述非原纤化纤维、特别是具有形状因子大于或等于3的扁平的横截面的所述非原纤化纤维。
具有矩形横截面的非原纤化合成纤维优选地由具有共轭横截面的双组分纤维获得。
优选地，具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维，支数低于3分特。具有第二形状因子、特别是具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维，例如是由Teijin公司以编号TA 14N销售的纤维，以及是聚酯纤维，或衍生自例如由Kuraray公司以编号Wramp W101销售的纤维的解离，它们分裂前是3.3分特的双组分聚酯/聚酰胺共轭纤维。
在解离期间，多组分初级纤维可以仅产生具有大于或等于3的形状因子的非原纤化合成纤维。作为变型，它们产生具有严格低于3、特别严格低于2、更好地严格低于1.1的形状因子的纤维，以及具有严格大于3的形状因子的纤维。本发明的形状因子不同的所有非原纤化合成纤维可以由同一类型的初级纤维的解离产生。作为变型，根据本发明的不同形状因子的非原纤化合成纤维的混合物，源自于引入具有第一形状因子的纤维、特别是具有圆形横截面的纤维以及引入多组分初级纤维、特别是双组分初级纤维两者。
其他纤维
根据本发明的纸可以包含相对于纸的总重量小于5％干重的非合成纤维(例如纤维素纤维)、以及相对于纸的总重量优选小于2％干重的非纤维素纤维，甚至更好地可以不含非合成纤维(例如纤维素纤维)。
特别地，在优选实施方式中，根据本发明的纸的纤维仅由原纤化合成纤维和非原纤化合成纤维构成。
处理
可以通过引入与合成纤维显示协同作用的聚合物粘合剂、例如聚乙烯醇(PVA)或苯乙烯-丙烯酸共聚物来增强本发明的纸的内聚力，令人惊奇地允许耐折度的发展以及撕裂强度的发展。聚合物粘合剂可以通过浸渍、表面化或涂覆来施加，优选地，聚合物粘合剂至少部分地引入到本体中。
组合物可以包含阴离子聚合物分散体，特别是絮凝的阴离子聚合物分散体。组合物优选包含至少3％干重的阴离子聚合物分散体，特别是絮凝的阴离子聚合物分散体。这种阴离子聚合物分散体使得可以改善纸的湿拉伸强度、内聚力和耐折度。
所使用的胶乳例如是由Dow Chemicals以编号94755.04销售的胶乳或如在国际申请WO2008152299或申请WO2014083527中描述的胶乳。
相对于纸的总重量，根据本发明的纸的配方还可以包含在1％干重和5％干重之间的量的主要的阳离子絮凝剂和任选的在0.1％干重和0.5％干重之间的量的次要阳离子絮凝剂，其选自阳离子树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺及其混合物，优选阳离子树脂，更好地聚酰胺-胺-表氯醇树脂。
可以使用其它粘合剂，特别是透明的或半透明的弹性体粘合剂，例如聚氨酯和胶体二氧化硅、或丙烯酸聚合物或苯乙烯-丙烯酸共聚物粘合剂。
为了增强纸的强度，可以通过阴离子分散体，将具有高的断裂伸长率(例如高于600％)的聚氨酯的絮凝体(聚集体)并入纸内，特别是以相对于纸的总重量，干量为5％至45％的比例。
纸的其他组分
根据本发明的纸可以包括常规用于通过造纸工艺制造纸的任何添加剂和化合物，例如填料、助留剂、粘结剂和/或湿强剂，特别是表氯醇树脂。
根据本发明的纸可以特别地包含孔填料、特别是塑料，例如由Kem One公司以编号LacovylPb 1302销售的聚氯乙烯(PVC)颗粒。所述填料特别允许根据本发明的纸的致密化。
纸的制造
如果不存在纤维素纤维，则除了与纤维素纤维的存在特别相关的步骤之外，根据本发明的纸可以通过用于制造纤维素纸的常规技术制造。特别地，可以有利地省略特别耗能的精制步骤。
制造方法可以适用于安全元件、例如水印或安全线的存在。
纸的松厚度优选小于或等于2.5cm3/g、更好地松厚度小于或等于2cm3/g、甚至更好地松厚度小于或等于1.5cm3/g。
纸的厚度可以在100μm和300μm之间，更好地在100μm和150μm之间。它是根据标准ISO 534“纸和纸板-厚度、密度和比容的测定”来测量的。
纸的定量可以在70g/m2至150g/m2之间，优选地在90g/m2和110g/m2之间。它是根据标准ISO 536“纸和纸板-定量的测定”来测量的。
水印
根据本发明的纸可以包含水印。该水印可以在网笼(cylinder mold)或平台上形成。
水印可以是任何已知的类型，例如浅色和/或暗色，任选地混合色系或具有混合色系效果，例如在专利EP 1 122 360、EP 2 350 384和EP 2 550 395中所述。
安全线
根据本发明的纸可以包含结合在湿相中的引入到根据本发明的纸的本体中或在根据本发明的两层纸之间的安全线。安全线可以至少部分地被引入到纸中。
纸可以包含纤维带、特别是如申请WO2008043965中所述的纤维素纤维带，塑料带或者针织带，特别是如申请WO2006016088中所述的针织带。
线可以是金属化和/或全息的和/或具有干涉效应和/或设置有光学结构，特别是透镜或反射镜。
多层纸
根据本发明的纸可以是单层或多层的。
在多层结构的情况下，层可以具有或不具有相同的纤维组成。特别地，纸可以在湿相中组装的包含根据本发明的合成纤维层以及纤维素纤维层，然后根据本发明的层构成强化层。
作为变型，纸可以一方面包含根据本发明的其纤维组成促进片材的形成、特别是水印的透视和渲染的合成纤维层、特别是水印化的合成纤维层，并且另一方面包含根据本发明的其纤维组成促进机械强度性能的合成纤维层，所述的层被湿组装。
层可以具有相同的颜色或者可以不具有相同的颜色。
性能
纸的Bendtsen孔隙率可以在0mL/min和10000mL/min之间，更好地在1mL/min和7000mL/min之间。它是根据标准ISO 5636-3“纸和纸板；透气度的测定(平均值)；第3部分：Bendtsen法”进行测量。
优选地，根据本发明的纸的肖伯尔(Schopper)双折叠耐折度高于5000、更好地高于20000、甚至更好地高于50000。它是根据标准ISO 5626“纸；耐折度的测定”来测量的。
优选地，纸的撕裂强度(根据标准ISO1974测量)高于1000mN、更好地高于2000mN、甚至更好地高于3000mN。它是根据ISO 1974“纸-撕裂强度的测定，Elmendorf法”来测量的。
本发明使得可以获得其机械性能、特别是耐折度和撕裂强度高于常规纸的机械性能、特别是耐折度和撕裂强度的合成纸，同时如果需要，使得可以产生具有令人满意的分辨率的优质水印。
使用与纤维素纤维相比不可润湿且对水不敏感的合成纤维，使得可以获得具有增加的耐久性的基底，并且特别地自然地更能抵抗模具侵蚀。
安全元件和安全文件
根据本发明的纸优选地包含安全元件，特别是水印或安全线、例如如上所提及的在窗口中引入的线。
本发明还涉及包含根据本发明的纸的安全文件。
在本发明的优选实施方式中，安全文件是钞票。安全文件还可以构成另一种支付工具，例如支票或餐厅餐券；身份证件，例如身份证、签证、护照(特别是护照的个人资料页面)、安全标签、热伸缩安全套管、用于护照或卡片、特别是智能卡的“预制”插入件或“嵌体”、或者驾驶执照；彩票；旅行票；文化活动或体育赛事的入场券；游戏卡或可搜集卡。插入件是支持非接触通信设备的层、优选射频的层。
根据本发明的纸和/或用根据本发明的纸制成的安全文件可以包含如下定义的一个或多个另外的安全元件。
在另外的安全元件中，有些安全元件可以在日光或者人造光下通过眼睛进行检测，而无需使用特殊设备。这些安全元件包含例如有色纤维或有色条带。这些安全元件被认为是第一级别的安全元件。
其他类型的另外的安全元件只能通过使用相对简单的设备(例如发射紫外线(UV)或红外线(IR)的灯)来检测。这些安全元件包含例如纤维、条带或颗粒。这些安全元件对于肉眼可以是可见的或可以是不可见的，并且当用发射波长为365nm的伍氏灯点亮时，例如是发光的。这些安全元件被认为是第二级别的安全元件。
其他类型的另外的安全元件需要用更复杂的检测设备来检测。这些安全元件例如能够在经历一个或多个外部激发源时(不论是否同时)，产生特定信号。如果适用，信号的自动检测使得可以对文件进行验证。这些安全元件包含例如活性材料、颗粒或纤维形式的示踪剂，当这些示踪剂经受光电、电、磁或电磁激发时能够产生特定信号。这些安全元件被认为是第三级别的安全元件。
在根据本发明的纸或根据本发明的安全文件中存在的一个或多个另外的安全元件可以具有第一级别、第二级别或第三级别的安全特征。
在合成纤维组合物的配方包含热熔性热塑性材料的纤维、特别是聚乙烯的纤维的情况下，可以通过简单的加热将另外的安全元件固定在文件上，从而避免使用热熔粘合剂。
比较试验
进行各种比较试验以证明根据本发明的纸的有利性能。
在下面：
-根据标准ISO 1974测量撕裂强度，
-(或双折叠，所谓的“Schopper折叠”)根据标准ISO 5626测量耐折度，
-根据标准ISO 536测量定量，
-根据标准ISO 534测量厚度，并且使得可以获得等于厚度除以重量的松厚度(或比体积)，
-视觉评估水印的质量，得分从1(差)到6(非常好)。
测试原始基底(即没有如上所定义的任何处理)和表面化的基底(即用聚乙烯醇的组合物浸渍的基底或用苯乙烯-丙烯酸共聚物的组合物浸渍的基底)。
将其纤维组成仅由原纤化合成纤维和具有圆形横截面的非原纤化合成纤维构成的基底(实施例1)的性能，与除了一些具有圆形横截面的非原纤化合成纤维被具有矩形横截面的非原纤化合成纤维替代这一事实之外、其纤维组成对应于实施例1的纤维组合物的基底(实施例2)的性能进行比较。
下表中所示的结果反映出这一事实：具有不同横截面和不同形状因子的非原纤化合成纤维的混合物(在本例中为圆形横截面和矩形横截面)，使得可以增加撕裂强度和耐折度而不会使水印的质量过度降低。获得令人满意的性能，特别是良好的撕裂强度。
Figure GDA0002328016240000161
比例按重量计算。
将其纤维组合物由原纤化合成纤维和具有圆形横截面的非原纤化合成纤维构成的基底(实施例3)的性能，与除了具有圆形横截面的非原纤化合成纤维完全被具有矩形横截面的非原纤化合成纤维替代这一事实之外、其纤维组成对应于实施例3的纤维成的基底(实施例4)的性能进行比较。
下表中所示的结果反映出这一事实：用具有矩形横截面的非原纤化合成纤维完全替代具有圆形横截面的非原纤化合成纤维，不能显著增加撕裂强度和耐折度，并且降低水印的质量。如通过比较实施例所证明的，因此在所考虑的实施例中，具有不同形状因子的非原纤化合成纤维的组合，即具有圆形横截面的纤维和具有矩形横截面的纤维的组合，使得可以增加撕裂强度和耐折度而不会使水印的质量过度降低。
Figure GDA0002328016240000171
比例按重量计算。
根据预期的应用，重要的是可以获得低孔隙率的致密基底，特别是允许产生优质的水印。
将其纤维组合物由76％的原纤化合成纤维、具有圆形横截面的非原纤化合成纤维和10％的具有矩形横截面的非原纤化合成纤维构成的基底(实施例5)的性能与以下基底的性能进行比较：
-其纤维组合物由56％的原纤化合成纤维、具有圆形横截面的非原纤化合成纤维和30％的具有矩形横截面的非原纤化合成纤维构成的基底(实施例6)，和
-其纤维组合物由56％的原纤化合成纤维、具有圆形横截面的非原纤化合成纤维和30％的具有矩形横截面的非原纤化合成纤维的混合物构成的基底(实施例5)(实施例7)。
下表中所示的结果反映出这一事实：实施例6和实施例7中的纤维组成使得可以在表面化之后实现非常高水平的撕裂强度和耐折度。还要注意的是Wragen W101纤维比Teijin TA 14N纤维给出了更好的撕裂强度，这强调了使用多组分初级纤维的好处。
Figure GDA0002328016240000181
比例按重量计算。
除非另有说明，否则表述“包含(comprising a)”或“包含一(comprising one)”应理解为与“包含至少一”同义，并且“在…之间”应被理解为包含端值。

Claims (36)

1.一种纸，包含：
-原纤化合成纤维，
-其横截面具有第一形状因子的非原纤化合成纤维，以及
-其横截面具有第二形状因子的非原纤化合成纤维，所述第二形状因子大于所述第一形状因子。
2.根据权利要求1所述的纸，具有所述第一形状因子的所述非原纤化合成纤维的形状因子小于或等于1.3。
3.根据权利要求2所述的纸，具有所述第一形状因子的所述非原纤化合成纤维的形状因子小于或等于1.1。
4.根据权利要求1所述的纸，具有所述第二形状因子的所述非原纤化合成纤维的形状因子大于或等于3。
5.根据权利要求1所述的纸，具有所述第一形状因子的所述非原纤化合成纤维是具有圆形横截面的纤维。
6.根据权利要求1所述的纸，具有所述第二形状因子的所述非原纤化合成纤维是具有扁平横截面的纤维。
7.根据权利要求1所述的纸，所述第一形状因子和所述第二形状因子之间的差值大于或等于3。
8.根据权利要求1所述的纸，具有所述第二形状因子的所述非原纤化纤维源自用于造纸的纸浆中的多组分初级纤维的解离。
9.根据权利要求8所述的纸，具有所述第二形状因子的所述非原纤化纤维源自双组分聚酯/聚酰胺纤维的解离。
10.根据权利要求8所述的纸，所述多组分初级纤维是共轭纤维。
11.根据权利要求10所述的纸，所述共轭纤维为聚酯/聚酰胺纤维。
12.根据权利要求1所述的纸，具有所述第二形状因子的所述非原纤化合成纤维按重量计的量大于具有所述第一形状因子的纤维的按重量计的量。
13.根据权利要求1所述的纸，包含安全元件。
14.根据权利要求1所述的纸，包括水印。
15.根据权利要求1所述的纸，其中，所述非原纤化合成纤维选自聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯醇纤维、乙烯乙烯醇共聚物纤维和聚烯烃纤维。
16.根据权利要求1所述的纸，相对于所述纸的总重量，包含超过5％干重的非原纤化合成纤维，相对于所述纸的总重量，具有所述第二形状因子的非原纤化合成纤维的量，大于或等于10％干重。
17.根据权利要求1所述的纸，其中，所述原纤化合成纤维是原纤化聚乙烯纤维。
18.根据权利要求1所述的纸，其中，所述非原纤化合成纤维的数均长度在0.5mm和8mm之间。
19.根据权利要求1所述的纸，相对于所述纸的总重量，包含小于95％干重的原纤化合成纤维。
20.根据权利要求1所述的纸，所述纸包含表面处理剂。
21.根据权利要求1所述的纸，包含胶乳。
22.根据权利要求21所述的纸，所述胶乳为絮凝的胶乳。
23.根据权利要求21所述的纸，相对于所述纸的总重量，包含至少3％干重的胶乳。
24.根据权利要求1所述的纸，相对于所述纸的总重量，包含小于5％干重的非合成纤维。
25.根据权利要求1所述的纸，所述纸的纤维仅由原纤化合成纤维和非原纤化合成纤维构成。
26.根据权利要求1所述的纸，所述纸的松厚度小于或等于2.5cm3/g。
27.根据权利要求26所述的纸，所述纸的松厚度小于或等于2cm3/g。
28.根据权利要求1所述的纸，所述纸的定量在70g/m2和150g/m2之间。
29.根据权利要求1所述的纸，所述纸的肖伯尔双折叠耐折度大于或等于5000。
30.根据权利要求1所述的纸，所述纸的根据标准ISO1974测量的撕裂强度高于1000mN。
31.根据权利要求1所述的纸，包含安全线。
32.一种安全文件，包含根据权利要求1所定义的纸。
33.根据权利要求32所述的安全文件，所述安全文件构成支付工具、身份证件、彩票、旅行票、文化活动或体育赛事的入场券、游戏卡或可搜集卡。
34.根据权利要求32所述的安全文件，所述安全文件构成钞票、支票或餐厅餐券。
35.根据权利要求32所述的安全文件，所述安全文件构成身份证、签证、护照、安全标签、热伸缩安全套管、用于护照或卡片的插入件、或者驾驶执照。
36.根据权利要求32所述的安全文件，所述安全文件构成用于智能卡的插入件。
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