CZ287814B6

CZ287814B6 - Process for producing paper for postal stationery printing

Info

Publication number: CZ287814B6
Application number: CZ19972855A
Authority: CZ
Inventors: Paul Howland; Jonathan Paul Foulkes
Original assignee: Portals Ltd
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2001-02-14
Also published as: ATE186345T1; DK0815321T3; RU2138593C1; BG101890A; PL322120A1; EG20623A; WO1996028610A1; JPH11501703A; CZ285597A3; MY114420A; DE69605026D1; EP0815321A1; AU705477B2; ES2140828T3; CN1064421C; HU221440B; AU4950596A; IN192583B; HUP9800282A3; HUP9800282A2

Description

Způsob výroby papíru pro tisk cenin

Oblast techniky

Tento vynález se týká způsobu výroby papíru pro tisk cenin, přesněji řečeno, takových cenin a dokumentů, které jsou vystavovány častému zacházení, jako jsou například bankovky a řidičské průkazy.

Dosavadní stav techniky

Je důležité, aby výše uvedené ceniny byly trvanlivé, jinými slovy, měly by být odolné vůči potrhání, poškození přehýbáním a zašpinění. Vlhkost a chemikálie absorbované těmito ceninami během používání mohou vést k jejich fyzické degradaci. Je žádoucí, aby podkladová vrstva pro takovéto ceniny byla odolná vůči absorpci. Je ovšem prvotním požadavkem pro tyto dokumenty, že tisk aplikovaný na jejich podkladovou vrstvu by měl rovněž dobře přilnout, obzvláště za nepříznivých podmínek zahrnujících mechanický oděr nebo náhodné vyprání.

Ceniny takového druhu, kterých se týká tento vynález, mají zabudovány jeden nebo více viditelných bezpečnostních prvků, k zabránění nebo odrazení od jejich padělání. Bezpečnostní prvky, jichž může být použito, zahrnují vodotisky a bezpečnostní vlákna přítomná v papíře. Bezpečnostní vlákna mohou být uspořádána zcela uvnitř papíru, či se mohou vyskytovat v tak zvaných „okénkách“, umístěných mezi oblastmi, kde je toto vlákno uloženo mezi povrchy papíru, jako je tomu například u bankovek vydaných Bank of England, Serie E. U cenin je normální, že podklad bude mít dobrou kvalitu, aby umožnil dosažení uspokojivého reliéfního tisku, jako je známý hlubotisk, a zaručil dobré vlastnosti ochrany před opotřebením.

Předchozí návrhy k zajištění papíru pro ceniny, který má dobrou odolnost vůči zašpinění a dobrou trvanlivost, obsahují používání směsi pro ochranný povlak se zabudovaným pigmentem společně s pojivém. Je rovněž známo, že na nejrůznější podkladové vrstvy se mohou používat různé polyuretanové směsi, k vytvoření ochranných vrstev s ochranným účinkem toho či onoho druhu; mezi něž patří používání polyuretanů jako laku na dřevěné nebo jiné poklady. Z Evropského patentu EP-B-189945 je známo používání polyuretanových směsí jako klížidel na papír.

V případě, kde je pro výrobu ceniny použita směs pro ochranný povlak, obsahující pigment, například ve zveřejněné přihlášce WO 91/12372, tento pigment má obvykle užitek při vytváření mikroporózity, či drsnosti, která umožňuje dosáhnout uspokojivého přizpůsobení tiskařské barvy. Nicméně zde existuje vážná nevýhoda, vyplývající z přítomnosti pigmentu, zejména že bezpečnostní prvek, jako je vodotisk nebo vlákna v okénku, v podkladové vrstvě, je do určité míry nejasný. Pigmentované ochranné povlaky jsou vnitřně nestabilní, což vyplývá z přítomnosti tohoto pigmentu, jenž způsobuje, že pojivo se v určitých místech nepřipojí pevně k podkladové vrstvě.

Při použití pigmentovaných ochranných vrstev, se povrchová úprava obvykle provádí po vyrobení papíru, což přináší nevýhodu v nutnosti sušení papíru před nanášením směsi ochranného povlaku. Spis EP-B-189945 podle dosavadního stavu techniky se týká klížení a dále bude uvedeno, že se tento vynálezu týká použití polyuretanové směsi nanesení na papír pro tisk cenin potom, co byl tento papír klížen pomocí přírodního nebo syntetického klížícího prostředku. Navíc podstatným charakteristickým rysem směsi ochranného povlaku podle tohoto vynálezu je, že není přítomen žádný pigment, takže zde nedochází k žádnému znejasnění žádného bezpečnostního prvku. Avšak, jak bude popsáno níže, v polyuretanovém ochranném povlaku mohou být přítomny rozmanité funkční přísady za předpokladu, že se opacita daného papíru nezvýší o více než 1 %.

-1 CZ 287814 B6

Podstata vynálezu

Tento vynález je výsledkem rozsáhlých zkoumání vynálezců, s cílem vyrobit ceniny, které mají zvýšenou trvanlivost a odolnost vůči ušpinění.

Uvedeného cíle se dosáhne způsobem výroby papíru pro tisk cenin, který obsahuje bezpečnostní prvky, kde se tímto způsobem přivádějí do papírenského stroje vlákna k výrobě papíru, dále se do papíru při jeho výrobě zapracuje alespoň jeden bezpečnostní prvek a vyrobí se papír, dále se na výsledný papír nanáší klížidlo pro jeho naklizení, dále se vybere průsvitný povlakový materiál, který se nanese na jednu nebo na obě strany naklizeného papíru a potom se papír suší pro vyrobení uvedeného papíru pro tisk cenin, podle vynálezu, jehož podstatou je, že povlakový materiál obsahuje nepigmentovaný polyuretan o plošné hmotnosti povlaku 0,05 až 20 g/m², který volitelně obsahuje funkční přísadu, a to za předpokladu, že její přítomnost nezvyšuje opacitu výsledného papíru o více než 1%, přičemž tento povlakový materiál je takový, že vytváří fólii po nalití na skleněnou plochu, a vykazuje tvrdost podle Koniga od 15 do 130 sekund, a také splňuje test odolnosti proti vodě, jak je vymezeno následujícími kroky:

a) celkový materiál tohoto složení použitý k vytváření povlaku se nalije na skleněnou desku pro vytvoření fólie s plošnou hmotnostní za sucha 80 g/m²,

b) fólie se nejdříve suší při 23 °C, jakmile je nelepivá, suší se dále po dobu jedné hodiny při 80 °C,

c) fólie se potom váží před svým zvlhčením a testuje se na pevnost v tahu, na modul pružnosti v tahu (Youngův modul), a kontroluje se vizuálně na jakékoliv změny své průsvitnosti,

d) vzorek této fólie se potom vaří ve vodě obsahující 10 gramů Na₂CO₃ (uhličitanu sodného) na 1 litr vody, po dobu 30 minut,

e) fólie se potom vypláchne ve studené vodě a znovu se opakují kroky b) až c), a fólie se potom vysuší a opětovně zváží.

Testovaná fólie je zařazena do kategorie odolné proti vodě, jestliže splňuje následující kritéria:

i) pevnost v tahu za mokra a modul pružnosti v tahu vařené fólie není nižší než 90 % počáteční pevnosti v tahu za mokra a modulu pružnosti v tahu, i i) fólie nevykazuje žádnou pozorovatelnou ztrátu průsvitnosti, iii) hmotnost za sucha této fólie není menší než 98 % původní hmotnosti.

Výzkum prokázal, že výše uvedený test umožňuje identifikaci úspěšného polyuretanového ochranného povlaku pro účely tohoto vynálezu.

Polyuretan může být ve formě vodné disperze. Ochranný povlak může také obsahovat nastavovací plnivo, kde tímto nastavovacím plnivem je polyakralát, přičemž ve výhodném provedení je plošná hmotnost povlaku 0,5 až 5 g/m².

V dalším provedení se povlak obsahující polyuretan nanáší na papír okamžitě po jeho naklizení, dokud je papír ještě mokrý.

V dalším provedení se povlak obsahující polyuretan nanáší na suchý papír po skončení operací normální výroby papíru.

-2CZ 287814 B6

Vlákna, která jsou obsažena v papíru, jsou přírodní nebo syntetická vlákna nebo jsou směsí přírodních a syntetických vláken.

Polyuretan je typu alifatického polyesteru a používá se v disperzi, jejíž polyuretanový obsah je v rozsahu 2 % až 70 % hmotnostních, přičemž ve výhodném provedení je polyuretanový obsah disperze v rozsahu 5 % až 30 % hmotnostních.

Polyuretan je zesíťovatelný a zesíťuje se při sušení papíru, přičemž zesíťování se provádí s použitím aziridinu jako zesíťovacího činidla.

Ochranným prvkem je vodotisk nebo zapuštěné vlákno, které může zahrnovat vizuální nebo skryté bezpečnostní prvky.

V dalším příkladu je polyuretan nepigmentovaný, přičemž polyuretanový materiál obsahuje funkční přísadu, tvořenou fluorescenční nebo irizující přísadou.

V ještě dalším příkladu se k papíru pro tisk cenin připevní před nebo po potisku fólie, která zahrnuje hladkou fólii, hologram nebo kinogram.

Papír pro tisk cenin se vyrobí uvedeným způsobem, a potom se výsledný papír potiskuje pro vytvoření ceniny, jako je bankovka.

Ochranný povlak se zabudovaným nastavovacím plnivem, jako je polyakrylát, je v podobě uretan - akrylové směsi, taková směs musí poskytovat ochranné povlaky s dobrou chemickou odolností a odolností vůči vodě. Rovněž nízké náklady na nastavovací plnidlo ve vztahu k polyuretanu vedou ke směsi značně levnější než je polyuretan samotný.

Ochranným povlakem může být polyuretanová disperze s jednokomponentním předem zesítěným polyuretanem či jedním komponentem, blokovým polyuretanem s izokyanátovými skupinami chemicky vázanými k polymerovým řetězům, ale těmi izokyanátovými skupinami, jež jsou regenerovány při zvýšených teplotách, které se obecně používají v závěrečných fázích postupu výroby papíru. Navíc, tímto povlakem může být polyuretanová disperze dvoukomponentního produktu, jenž může být zesítěn pomocí multifunkčních činidel, jako je melamin/formaldehydový předkondenzát. Zesíťovací prostředky, které mohou být použity, obsahují polyaziridiny. Zesíťovací prostředky zvyšují odolnost proti vodě, včetně odolnosti při vyprání nepigmentovaného polyuretanového ochranného povlaku k zajištění zlepšeného papíru pro tisk cenin a příslušných výrobků.

Polyuretanová směs pro použití ve způsobu tohoto vynálezu může obsahovat přísady známé odborníkům v oboru, jako katalyzátory, rozpouštědla a emulgátory nebo povrchově aktivní látky. Musí však být postupování opatrně, protože emulgátor může ubírat na účinnosti daného povlaku za mokrých nebo vlhkých podmínek. Navíc, mohou být použity jiné známé přísady, včetně odpěňovačů, přísad pro roztékavost, zhušťovače nebo modifikátory viskozity. Obecně by přísada obsažená ve směsi ochranného povlaku měla být udržována na minimu, protože by mohly být postiženy důležité vlastnosti jako je přilnavost k příslušnému podkladu.

Zatímco hlavním aspektem tohoto vynálezu je zajištění užitečných ochranných nepigmentovaných povlaků, aby se zajistily přednosti zde popisované, v jednom aspektu tohoto vynálezu mohou být použity rozmanité funkční přísady za účelem zajištění specifických účinků, které zvyšují bezpečnost nějakého dokumentu vyráběného z papíru pro tisk cenin, podle tohoto vynálezu, bez významného ovlivnění celkových výhod, poskytovaných ochranným nepigmentovaným polyuretanovým povlakem. Odborníkům v oboru bude zřejmé, že do ochranných povlaků se pigmenty přidávají, obzvláště do povlaků papíru aby zajišťovaly barvu nebo opacitu.

V protikladu s tím funkční bezpečnostní přísady, jež mohou být použity v souladu s tímto vynálezem, nejsou pigmenty, ale částicové materiály, které splňují následující měřítka:

-3CZ 287814 B6

a) určitá přísada nezvyšuje opacitu daného papíru, jakmile je nanesen povlak, o více než 1 %. To zajišťuje, že tato přísada nemá znatelný dopad na průsvitnost určitého povlaku a tak jsou udrženy celkové přednosti nepigmentovaných povlaků;

b) přítomnost určité přísady v polyuretanovém ochranném povlaku nepůsobí selhání testů, které identifikují polyuretanový povlak pro tento vynález, jmenovitě Konigův test tvrdosti a test odolnosti vůči vodě.

Funkční přísadou v souladu s tímto vynálezem je přednostně fluorescenční nebo irizující pigment. Bezpečnostní funkční přísada zajistí určitý specifický účinek ke zvýšení bezpečnosti nebo rozpoznatelnosti nějakého dokumentu vyrobeného z papíru v souladu s tímto vynálezem, a tudíž vytváří dodatečný bezpečnostní prvek, když je taková přísada přítomna v polyuretanovém ochranném povlaku. Celkově spadají bezpečnostní funkční přísady do těchto tří kategorií:

a) obecně rozpoznatelné bezpečnostní prvky, jako jsou irizující pigmenty,

b) bezpečnostní prvky, jež poskytují vyšší úrovně bezpečnosti, jako fluorescenční pigment nebo magnetické částice, a jsou zjistitelné pomocí bezpečnostního zařízení,

c) skiyté bezpečnostní charakteristické znaky, například fosforeskující pigmenty, které mají unikátní doby rozpadu, zjistitelné použitím sofistikovaných detekčních zařízení, takových, jakých mohou užívat centrální banky.

Obecně bude hmotnost ochranného povlaku polyuretanového obalu mezi 0,05 až 20 a přednostně mezi 0,5 až 5 g/m².

Přednostně se polyuretanový ochranný povlak nanáší na papír bezprostředně po tvarování ždímacími válci z klížící lázně a před následným sušením, když je papír stále ještě mokrý s klížidlem. Avšak, polyuretan může být nanášen alternativně na suchý papír po dokončení kroků normální výroby papíru.

Přednostně je ochranný povlak polyuretanu nanášen na obě strany papíru.

Polyuretan je přednostně typem alifatického esteru, ačkoli ve způsobu tohoto vynálezu může být alternativně použit polyuretan typu alifatického etheru. Polyuretanem může být též alifatický polykarbonátový polyuretan.

Papír použitý v tomto vynálezu je přednostně opatřen ochranným prvkem, vodoznakem nebo vláknem zapuštěným nebo v okénku, jenž má zapracované vizuální nebo skryté ochranné prvky.

Aby se docílilo primárních požadavků tohoto vynálezu, ochranný povlak obsahující polyuretan musí být v podstatě průsvitný (transparentní), jak je zde vysvětleno, a přednostně mít 100% modul větší než 4,0 mPa. Je žádoucí, aby polyuretanový ochranný povlak měl konečnou pevnost v tahu větší než 40 mPa, například od 40 do 80 mPa, stejně jako tvrdost podle Kóniga větší než 20 sekund, například, od 20 do 40 sekund.

Je zcela novým návrhem užít při výrobě papíru pro tisk cenin, jako je papír k výrobě bankovek, nepigmentovaného ochranného polyuretanového povlaku jak je zde popsán. Způsob tohoto vynálezu opatřuje daný papír pro tisk cenin několika neočekávanými a užitečnými vlastnostmi:

a) Polyuretanový ochranný povlak bez plnidel je průsvitný; nesnižuje tedy viditelné ochranné prvky, přítomné v papíru.

-4CZ 287814 B6

b) Snížení poréznosti povlaku a drsnosti ochranného povlaku značně zvyšuje odolnost papíru k zašpinění. To je důležité k prodloužení doby oběhu bankovky.

c) V protikladu k b), ochranný povlak značně zvyšuje přilnavost tisku k ochrannému povlaku, čehož důkazem jsou testy zmačkání za sucha a mokra, oděr za mokra a praní. Toto je nejpřekvapivější, protože odborníci v oboru očekávají, že použití polyuretanového ochranného povlaku tohoto vynálezu povede ke špatné přilnavosti tisku.

d) Na rozdíl od pigmentovaných ochranných povlaků, polyuretanové ochranné povlaky zde popsané nemění podstatně hmatový dojem nebo vzhled daného papíru. To je důležité, protože neobvyklé vizuální a hmatové vlastnosti papíru bankovky pomáhají veřejnosti při rozlišování padělků.

e) Navíc, tento ochranný povlak zlepšuje zřetelnost a reliéfní tisk hlubotisku.

f) Ochranný obal rovněž zabraňuje nabalování optických zjasňujících prostředků při náhodném vyprání. Toto je výjimečně užitečná a neočekávaná vlastnost, neboť nefluorescenční povaha papíru bankovky též pomáhá detekci padělků. Rovněž to brání fluorescenci optických zjasňujících prostředků, aby zastiňovaly jakékoli záměrné fluorescenční bezpečnostní znaky přítomné v bankovce.

g) Tento ochranný obal neovlivňuje účinnost postupů přeměny či potisk papíru. Zejména je neblokuje.

Tyto vlastnosti vyplývající ze způsobu tohoto vynálezu jsou následkem mechanické a chemické odolnosti a chemického složení polyuretanového ochranného povlaku v souladu s testem odolnosti vůči vodě a charakteristikami tvrdosti podle Koniga, jak byly dříve stanoveny. Materiály, které nesplňují tyto testy, obecně nesplňují náročnou specifikaci očekávanou od papíru bankovky.

Tento vynález v ještě dalším aspektu poskytuje způsob výroby dokumentů, přičemž je papír pro tisk cenin vyráběn způsobem zde popsaným a výsledný papír je pak potištěn a vytváří nějaký dokument. Pojem „dokument“ zahrnuje bankovku, identifikační dokument, řidičský průkaz a list do pasu.

Příklady provedení vynálezu

Následující příklady vysvětlují tento vynález. V těchto příkladech je prováděn odkaz na určité standardní testy, jež jsou nyní dále definovány nebo popsány. Částmi jsou hmotnostní části.

a) Test zmačkání za sucha

Vzorek velikosti bankovky potištěného papíruje podle standardního postupu ručně lOx zmuchlán a narovnán. Potištěný vzorek je pak zkoumán aje stanovena ztráta tiskařské barvy.

b) Test zmačkání za mokra

Provádí se stejně jako u testu zmačkání za sucha, ale papír je před každým zmuchláním namočen.

c) Test oděru za mokra podle Sheena

Vzorek velikosti bankovky potištěného papíru je podroben 300 oděrům, které se provádějí kartáčem zatíženým 800 g, poháněným Sheenovou zkoušečkou odolnosti proti oděru. Vizuálně se hodnotí množství ztracené tiskařské barvy.

-5CZ 287814 B6

d) Test náročného vyprání

Vzorek velikosti bankovky potištěného papíru se vaří po dobu 30 minut v roztoku obsahujícím 5 hmotnostních částí domácího pracího prášku a 10 částí uhličitanu sodného.

Vzorek je pak propláchnut pod studenou vodou. Poté se vizuálně hodnotí množství ztracené tiskařské barvy.

e) Test zašpinění FIRA

Vzorek velikosti bankovky potištěného papíruje umístěn na jednom konci válce spolu s referenčním vzorkem umístěným na protilehlém zakončení a 20 plstěnými kostkami napuštěnými umělým potem a koloidním grafitem. Válec se otáčí střídavými směry po dobu 30 minut. Měří se změna odrazivosti potištěných vzorků a vypočítává se relativní nabalení nečistoty pomocí porovnávání výsledků testu.

Příklad 1

Na papírenském stroji je vyroben arch papíru z vodné suspenze vláken celulózy, volitelně smíchaných se syntetickými či minerálními plnivy nebo jinými přísadami používanými v papírenském průmyslu. Papír je pak sušen, klížen, podruhé sušen a navinut na válec.

Je vyroben přípravek ochranného povlaku, který se skládá z:

částí alifatického polyesterového polyuretanu (Witocobond 785™) dodávaného firmou Baxenden Applied Chemicals Limited, částí vody.

Navinutý zformátovaný papír je odvinut a nanesen ochranný povlak na obě strany papíru použitím Meyerova tyčového natíracího stroje a sušen, poskytuje tímto papíru ochranný povlak s plošnou hmotností 2 g/m² na obou stranách.

Ochranným povlakem opatřený papír je pak dokončen obvyklým způsobem, je kalandrován a řezán.

Ochranným povlakem opatřený papír je pak potištěn jak hlubotiskařským, tak ofsetovým způsobem.

Vzorek prostředku pro ochranný povlak je testován použitím testu odolnosti vůči vodě popsaného výše a testu tvrdosti podle Koniga. Bylo zjištěno, že ochranný povlak má tvrdost podle Kóniga 100 sekund. Bylo také zjištěno, že tento ochranný povlak má dobrou odolnost vůči vodě.

Jak ochranným povlakem opatřený, tak neopatřený potištěný papír, jsou testovány použitím zkoušky zmačkání za mokra, zkoušky zmačkání za sucha, testu náročného vyprání, testu zašpinění FIRA a Sheenova testu oděru za mokra. Při porovnání ochranným povlakem neopatřeného papíru z téže dávky vyrobeného papíru, ochranným povlakem pokryté vzorky vykazovaly pro každý test následující výsledky:

test zmačknutí za mokra: očividně menší ztráta tiskařské barvy, test zmačkání za sucha: viditelně menší ztráta tiskařské barvy,

-6CZ 287814 B6 test náročným vypráním: téměř nepozorovatelná ztráta tiskařské barvy ve srovnání svíce než 80% ztrátou v případě ochranným povlakem nepokrytého papíru, test oděrem za mokra: ochranným povlakem nepokrytý papír má přes 50 % potištěné plochy ztraceno; ochranným povlakem polyuretanu pokrytý papír má ztraceno méně než 10 % potištěné plochy, test zašpinění FIRA: o 30 % menší nabalení špíny.

Zkoumání vypraných vzorků pod ultrafialovým světlem prokazuje, že ochranným povlakem pokryté vzorky nabalují nevnímatelně menší množství optického zjasňujícího prostředku na rozdíl od ochranným povlakem nepokrytých vzorků, jež se po procesu praní stávají znatelně fluorescenčními.

Byl zkoumán hlubotisk na jak ochranným povlakem pokrytých, tak nepokrytých vzorcích. Nepokrytý papír vykazuje charakteristické rozpíjení barvy, očekávané od bankovního papíru. Ochranným povlakem opatřený papír vykazuje znatelně menší rozpíjení.

Příklad 2

Je vyroben přípravek ochranného povlaku, který se skládá z:

7,5 částí alifatického polyesterového polyuretanu (Witocobond 785™) dodávaného firmou Baxenden Applied Chemicals Limited,

7.5 části kopolymeru vinylacetátu VeoVa (Vinamul 6975™) dodávaného firmou Vinamul Limited,

0,5 části polyaziridinu (CX100™) dodávaného firmou Zeneca Resins BV,

84.5 částí vody.

Navinutý zformátovaný papír je odvinut a je nanesen ochranný povlak na obě strany papíru použitím Meyerova tyčového natíracího stroje a sušen, poskytuje tímto papíru ochranný povlak s plošnou hmotností 2 g/m² na obou stranách.

Ochranným povlakem opatřený papír je pak kalandrován a řezán obvyklým způsobem.

Ochranným povlakem opatřený papír je pak potištěn jak hlubotiskovým, tak ofsetovým způsobem.

Vzorek prostředku pro ochranný povlak je testován použitím výše popsaného testu odolnosti vůči vodě a testu tvrdosti podle Koniga. Ochranný povlak má tvrdost podle Kóniga 120 sekund. Bylo zjištěno, že ochranný povlak polyuretanu má dobrou odolnost vůči vodě.

Jak ochranným povlakem opatřený, tak neopatřený papír jsou testovány použitím zkoušky zmačkání za mokra, zkoušky zmačkání za sucha, testu náročného vyprání, testu zašpinění FIRA a testu oděru za mokra. Výsledný papír měl v podstatě stejné vlastnosti jako ty uvedené u papíru vyrobeného způsobem podle příkladu 1, se zřetelem k testu zmačkání za mokra, atd.

-7CZ 287814 B6

Zkoumání vypraných vzorků pod ultrafialovým světlem prokazuje, že ochranným povlakem pokryté vzorky nabalují nevnímatelně malá množství optického zjasňujícího prostředku, na rozdíl od ochranným povlakem nepokrytých vzorků, jež se po procesu praní stávají znatelně fluorescenčními.

Je zkoumán hlubotisk na jak ochranným povlakem pokrytých, tak nepokrytých vzorcích. Nepokrytý papír vykazuje charakteristické rozpíjení barvy, očekávané od bankovního papíru. Ochranným povlakem opatřený papír vykazuje znatelně menší rozpíjení.

Příklad 3

Je vyroben přípravek ochranného povlaku, který se skládá z:

10.5 částí alifatického polyesterového polyuretanu (Witocobond 779™) dodávaného firmou Baxenden Applied Chemicals Limited,

4.5 částí aniontového styren-akrylátového kopolymeru (Vinamkul 7112™) dodávaného firmou Vinamul Limited,

0,5 části polyaziridinu (CX100™) dodávaného firmou Zeneca Resins BV,

84.5 částí vody.

Navinutý zformátovaný papír je odvinut a je nanesen ochranný povlak na obě strany papíru použitím Meyerova tyčového natíracího stroje a je sušen, poskytuje tímto papíru ochranný povlak s plošnou hmotností 2 g/m² na obou stranách.

Ochranným povlakem opatřený papír je poté kalandrován a řezán obvyklým způsobem.

Vzorek prostředku pro ochranný povlak je testován použitím výše popsaného testu odolnosti vůči vodě a testu tvrdosti podle Koniga. Ochranný povlak má tvrdost podle Kóniga 80 sekund. Bylo zjištěno, že tento ochranný povlak má rovněž dobrou odolnost vůči vodě.

Zkoumání vypraných vzorků pod ultrafialovým světlem prokazuje, že ochranným povlakem pokryté vzorky nabalují nevnímatelně malé množství optického zjasňujícího prostředku, na rozdíl od ochranným povlakem nepokrytých vzorků, jež se po procesu praní stávají znatelně fluorescenčními.

Je zkoumán hlubotisk na jak ochranným povlakem pokrytých, tak nepokrytých vzorcích. Nepokrytý papír vykazuje charakteristické rozpíjení očekávané od bankovního papíru. Ochranným povlakem opatřený papír vykazuje znatelně menší rozpíjení.

-8CZ 287814 B6

Příklad 4

Je vyroben přípravek ochranného povlaku, který se skládá z:

částí alifatického polyester-polykarbonátového polyuretanu (IR140™) dodávaného firmou Industrial Copolymers Limited,

0,5 části polyaziridinu (CX100™) dodávaného firmou Zeneca Resins BV,

84,5 částí vody.

Vzorek prostředku pro ochranný povlak je testován použitím výše popsaného testu odolnosti vůči vodě a testu tvrdosti podle Koniga. Ochranný povlak má tvrdost podle Koniga 120 sekund. Bylo zjištěno, že tento ochranný povlak má rovněž dobrou odolnost vůči vodě.

Jak ochranným povlakem opatřený, tak neopatřený papír, jsou testovány použitím zkoušky zmačkání za mokra, zkoušky zmačkání za sucha, testu náročného vyprání, testu zašpinění FIRA a Sheenova testu oděru za mokra. Výsledný papír měl v podstatě stejné vlastnosti jako ty, jež jsou uvedeny u papíru vyrobeného způsobem podle příkladu 1, se zřetelem k testu zmačkání za mokra, atd.

Je zkoumán hlubotisk na jak ochranným povlakem pokrytých, tak nepokrytých vzorcích. Nepokrytý papír vykazuje charakteristické rozpíjení, očekávané od bankovního papíru. Ochranným povlakem opatřený papír vykazuje znatelně menší rozpíjení.

Příklad 5

Na papírenském stroji je vyroben arch papíru z vodné suspenze vláken celulózy, volitelně smíchaných se syntetickými či minerálními plnivy nebo jinými přísadami používanými v papírenském průmyslu. Tento papír je sušen a nanesen roztok klížidla.

Je vyroben přípravek ochranného povlaku, který se skládá z:

15,0 částí alifatického polyester-polykarbonátového polyuretanu (IR140™) dodávaného firmou Industrial Copolymers Limited,

-9CZ 287814 B6

0,5 části polyaziridinu (CX100™) dodávaného firmou Zeneca Resins BV,

84,5 částí vody.

Na obě strany formátovaného klíženého papíru je nanesen ochranný povlak ždímacím válcem po klížící lázni použitím Meyerova tyčového natíracího stroje a je sušen, poskytuje tímto papíru ochranný povlak s plošnou hmotností 2 g/m² na obou stranách. Tento postup poskytuje ekonomickou výhodu v tom, že byl eliminován krok sušení.

Ochranným povlakem opatřený papír je poté sušen a navinut.

Pak je ochranným povlakem opatřený papír kalandrován a řezán obvyklým způsobem.

Vzorek prostředku pro ochranný povlak je testován použitím testu odolnosti vůči vodě a testu tvrdosti podle Kóniga. Ochranný povlak má tvrdost podle Koniga 120 sekund. Bylo zjištěno, že tento ochranný povlak má rovněž dobrou odolnost vůči vodě.

Jak ochranným povlakem opatřený, tak neopatřený papír, jsou testovány použitím zkoušky zmačkání za mokra, zkoušky zmačkání za sucha, testu náročného vyprání, testu ušpinění FIRA a Sheenova testu oděru za mokra. Výsledný papír měl v podstatě stejné vlastnosti jako ty, jež jsou uvedeny u papíru vyrobeného způsobem podle příkladu 1, se zřetelem k testu zmačkání za mokra, atd.

Je zkoumán hlubotisk na jak ochranným povlakem pokrytých, tak nepokrytých vzorcích. Nepokrytý papír vykazuje charakteristické rozpíjení, očekávané od bankovního papíru. Ochranným povlakem opatřený papír vykazuje znatelně menší rozpíjení, když je potištěn tiskařskou barvou a vytváří dokument jako je například bankovka.

Všechny papíry vyrobené způsoby podle příkladů 1 až 5 měly ochranný povlak s odolností vůči vodě jak je stanoveno měřítky (i), (ii) a (iii), stanovenými výše. Konkrétně, (i) pevnost v tahu za mokra a Youngův modul nevykazovaly žádnou ztrátu; (ii) nebyla zde žádná viditelná ztráta průsvitnosti a (iii) nebyla zde žádná změna ve váze dané fólie či filmu.

Pro účely porovnání je nyní zde dále podán příklad, který vykazuje typickou pevnost ochranného povlaku s neadekvátní odolností vůči vodě a mechanickou pevností.

Příklad A

Na papírenském stroji je vyroben arch papíru z vodné suspenze vláken celulózy, volitelně smíchaných se syntetickými vlákny či minerálními plnivy nebo jinými přísadami používanými v papírenském průmyslu. Papír je pak sušen, klížen, podruhé sušen a navinut na válec.

Je vyroben přípravek ochranného povlaku, který se skládá z:

částí alifatického polyesterového polyuretanu (Witocobond 290H™) dodávaného firmou Baxenden Applied Chemical Limited,

-10CZ 287814 B6

84,5 částí vody.

Vzorek prostředku pro ochranný povlak je testován použitím testu odolnosti vůči vodě popsaného výše a testu tvrdosti podle Kóniga. Ochranný povlak má tvrdost podle Kóniga 15 sekund. Bylo rovněž zjištěno, že tento ochranný povlak nemá dobrou odolnost vůči vodě.

Jak ochranným povlakem opatřený, tak neopatřený povlak, je testován použitím testu zašpinění FIRA. Výsledky ukazují, že odolnost vůči zašpinění ochranným povlakem pokrytého papíru je znatelně lepší než je tomu u tímto povlakem nepokrytého papíru.

Jak ochranným povlakem opatřený, tak neopatřený povlak, je testován použitím zkoušky zmačkání za mokra, zkoušky zmačkání za sucha, testu náročného vyprání, a Sheenova testu oděru za mokra. Při porovnání se vzorky ochranným povlakem nepokrytého papíru z téže dávky vyrobeného papíru, jsou ochranným povlakem nepokryté vzorky znatelně podřadné.

Jak je znázorněno výše rozmanitými zkouškami v příkladech 1 až 5, papír vyrobený v souladu se způsobem tohoto vynálezu má značně zlepšené vlastnosti ve vztahu ke standardnímu bankovnímu papíru.

Důkazem dobré přilnavosti tisku je test zmačkání za mokra, test zmačkání za sucha, zkouška oděru za mokra a zkoušky náročného vyprání. Rovněž zřetelnost tisku u papíru podle tohoto vynálezu je značně lepší, než je dosažená použitím tradičního bankovního papíru. Navíc, zejména hlubotisk je lépe zřetelný a rovněž se zlepší reliéfní hlubotiskový tisk. Také vynikající odolnost vůči zašpinění znamená, že ochranným povlakem pokrytý papír vyráběný způsobem podle tohoto vynálezu přitahoval méně než dvě třetiny znečišťujícího média ve srovnání s ochranným povlakem nepokrytým papírem.

Jak bylo naznačeno výše, při vytváření ochranného povlaku je možno použít nastavovacích prostředků, aby se snížily náklady; tyto mohou rovněž udělovat důležité vlastnosti jako je zvýšená přilnavost použitých ochranných prvků, jako jsou hologramy, na povlak.

Nastavovací prostředky, jež mohou být použity v souladu s tímto vynálezem, jsou typicky disperze ve vodě nerozpustných pojiv jako jsou styrenové/akrylové kopolymery, akrylátový vinylacetát, kopolymery vinylchloridu/etylénu, či vinylacetátová kopolymery. Tyto jsou obecně neschopné vydržet jak testy odolnosti vůči vodě, tak testy na tvrdost.

Alternativním nastavovacím prostředkem je kopolymer VA/VEOVA, například ten, jenž je prodáván pod obchodním názvem Vinamul 6975™.

Avšak ve spojení s vhodným polyuretanem tyto mohou uspokojivě fungovat pokud se týče měřítek výše stanovených, za předpokladu, že určitá směs obsahující polyuretan a nastavovací prostředek má specifikovanou tvrdost dle Kóniga a splní test odolnosti vůči vodě.

-11CZ 287814 B6

Nastavovací prostředky mohou být přidávány v úrovních až do asi 70, přednostně od 15 do 50 částí hmotnostních ve 100 částech prostředku ochranného povlaku. V této úrovni mohou být přidávána nejpevnější a vodě nejvíce odolné nastavovací prostředky. V tak vysokých úrovních jasně nemohou být přidávány slabší a vůči vodě méně odolné nastavovací prostředky, když se berou v úvahu vlastnosti specifikované pro složení ochranného povlaku.

Ke zvýšení odolnosti vůči vodě a tvrdosti polyuretanového ochranného povlaku mohou být použita zesíťovací činidla. Mohou být použita k získání požadovaných vlastností od polyuretanů, které by jinak byly nevhodné. Tyto mohou rovněž zlepšit vlastnosti polyuretanové složky, čímž umožňují aby byla použita větší množství nastavovacího prostředku. Vhodné zesíťovací prostředky obsahující polyaziridin, karbodiimid, izokyanát a soli zirkonu. Mohou být použity jiné zesíťovací prostředky jako epoxidová pryskyřice, ale jsou méně praktické v důsledku jejich vysoké vytvrzovací teploty nebo dlouhé doby tvrzení.

Navíc, další šetření naznačují, že polyuretanové ochranné povlaky v souladu s tímto vynálezem zajišťují významný dodatečný užitek. Použití konkrétních polyuretanových ochranných povlaků bylo shledáno jako zvyšující trvanlivost a optické účinky fólií, hologramů, kinogramů a podobně. To je proto, že polyuretanový ochranný povlak značně snižuje rozsah, v němž je adhezivní prostředek použitý při upevňování fólií obsahujících hologramy, absorbován do povlaku papíru. Bylo zjištěno, že adhezivní prostředek může být použit rovnoměrněji a toto vede k lepší přilnavosti a lesklejšímu povlaku. Lesklejší povlak, který se získá, je obzvláště prospěšný pro hologramy, protože vizuální detail přítomný v hologramů je pozorovateli značně jasnější. Jak je dobře známo, hologramy jsou obecně drahé a je nepochybným komerčním užitkem, že zůstávají na místě po delší dobu, když je dokument jako je například bankovka v oběhu, a toto je následkem zvýšené trvanlivosti zajišťované polyuretanovým ochranným povlakem v souladu s tímto vynálezem.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby papíru pro tisk cenin, který obsahuje bezpečnostní prvky, kde se tímto způsobem přivádějí do papírenského stroje vlákna k výrobě papíru, dále se do papíru při jeho výrobě zapracuje alespoň jeden bezpečnostní prvek a vyrobí se papír, dále se na výsledný papír nanáší klížidlo pro jeho naklizení, dále se vybere průsvitný povlakový materiál, který se nanese na jednu nebo na obě strany naklizeného papíru a potom se papír suší pro vyrobení uvedeného papíru pro tisk cenin, vyznačující se tím, že povlakový materiál obsahuje nepigmentovaný polyuretan o plošné hmotnosti povlaku 0,05 až 20 g/m², který volitelně obsahuje funkční přísadu, a to za předpokladu, že její přítomnost nezvyšuje opacitu výsledného papíru o více než 1 %, přičemž tento povlakový materiál je takový, že vytváří fólii po nalití na skleněnou plochu, a vykazuje tvrdost podle Koniga od 15 do 130 sekund, a také splňuje test odolnosti proti vodě, jak je vymezeno následujícími kroky:

a) celkový materiál tohoto složení použitý k vytváření povlaku se naleje na skleněnou desku pro vytvoření fólie s plošnou hmotností za sucha 80 g/m²,

b) fólie se nejdříve suší při 23 °C, jakmile je nelepivá, suší se dále po dobu jedné hodiny při 80 °C,

c) fólie se potom váží před svým zvlhčením a testuje se na pevnost v tahu, na modul pružnosti v tahu, a kontroluje se vizuálně na jakékoliv změny své průsvitnosti,

-12CZ 287814 B6

d) vzorek této fólie se potom vaří ve vodě obsahující 10 gramů Na₂CO₃ na 1 litr vody, po dobu 30 minut,

e) fólie se potom vypláchne ve studené vodě a znovu se opakují kroky b) až c), přičemž po opětném vysušení a zvážení splňuje fólie následující kritéria:

i) pevnost v tahu za mokra a modul pružnosti v tahu vařené fólie není nižší než 90 % počáteční pevnosti v tahu za mokra a modulu pružnosti v tahu, ii) fólie nevykazuje žádnou pozorovatelnou ztrátu průsvitnosti, iii) hmotnost za sucha této fólie není menší než 98 % původní hmotnosti.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že polyuretan je ve formě vodné disperze.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že povlak také obsahuje nastavovací plnivo.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že nastavovacím plnivem je polyakralát.
5. Způsob podle nároků laž4, vyznačující se tím, že plošná hmotnost povlaku je 0,5 až 5 g/m².
6. Způsob podle nároků laž5, vyznačující se tím, že povlak obsahující polyuretan se nanáší na papír okamžitě po jeho naklížení, dokud je papír ještě mokrý.
7. Způsob podle nároků laž5, vyznačující se tím, že povlak obsahující polyuretan se nanáší na suchý papír po skončení operací normální výroby papíru.
8. Způsob podle nároků laž7, vyznačující se tím, že vlákna, která jsou obsažena v papíru, jsou přírodní nebo syntetická vlákna nebojsou směsí přírodních a syntetických vláken.
9. Způsob podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že polyuretan je z typu alifatického polyesteru a používá se v disperzi, jejíž polyuretanový obsah je v rozsahu 2 % až 70 % hmotnostních.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že polyuretanový obsah disperze je v rozsahu 5 % až 30 % hmotnostních.
11. Způsob podle nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že polyuretan je zesíťovatelný a zesíťuje se při sušení papíru.
12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že zesíťování se provádí s použitím aziridinu jako síťovadla.
13. Způsob podle nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že ochranným prvkem je vodotisk nebo zapuštěné vlákno, které může zahrnovat vizuální nebo skryté bezpečnostní prvky.
14. Způsob podle nároků lažl3, vyznačující se tím, že polyuretan je nepigmentovaný.

-13CZ 287814 B6
15. Způsob podle nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že polyuretanový materiál obsahuje funkční přísadu, tvořenou fluorescenční nebo irizující přísadou.
16. Způsob podle nároků lažl5, vyznačující se tím, žesek papíru pro tisk cenin 5 připevní před nebo po potisku fólie, která zahrnuje hladkou fólii, hologram nebo kinogram.
17. Způsob výroby cenin, vyznačující se tím, že se papír pro tisk cenin vyrobí způsobem podle nároků 1 až 16, a potom se výsledný papír potiskuje pro vytvoření ceniny, jako je bankovka.