KR100296427B1 - 종이에가시적이고연속적인줄및/또는경계영역을형성하는방법 - Google Patents

종이에가시적이고연속적인줄및/또는경계영역을형성하는방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 초지기(paper machine)에서 두루마리 종이(paper web)를 제조할 때, 종이 내에 가시적인, 바람직하게는 투명 또는 반투명한 연속적인 줄 및/또는 경계영역을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은, 초지기에서 두루마리 종이를 제조할 때, 초지기의 형성부(formation unit)내의 초지망(wire)의 하나 또는 그 이상의 표면에서 종이원료/종이섬유가 탈수되는 것을 방지하고, 초지망에 부착된 섬유재료와 다른 섬유를 함유하는 특수원료와 임의의 충전제 및/또는 결합제를 선택적으로 함께 함유하여 적용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 상기 설명한 종이로부터 제조되는, 은행권 따위의, 유가증권에 관한 것이다.

Description

[발명의 명칭]
종이에 가시적이고 연속적인 줄 및/또는 경계영역을 형성하는 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 회전하는 초지망(wire) 표면을 기계적으로 밀봉하는 한편 초지망이 회전할때 상기 초지망 표면으로 특수원료가 이송되도록 하는 노즐이 배열되어 있는 초지기 형성부 내에서 본 발명에 따라 종이가 제조되는 원통형 초지기(cylinder-vat paper machine)의 예시도.
제2도는 여러 가지 원료 혼합물이 동시에 이송될 수 있도록 하는 개방부 분할 헤드 박스(head box)를 구비한 원통형 초지기의 예시도.
제3도는 형성부 내에 특수원료와 섬유상 밴드 형태로된 탈수장애물을 초지망 표면으로 이송하는 노즐이 제공되어 있는 원통형 초지기의 예시도.
제4도는 초지망 표면(wire surface)상에 이미 형성된 섬유평판지(fibre sheet)를 잘라내고, 세척하거나 불어 내는 수단이 형성부에 제공된 원통형 초지기의 예시도.
제5도는 투명펄프의 길이방향으로 연장되는 줄이 형성구역내에 삽입되는 초지망의 평면도.
제6a도 내지 제6d도는 두루마리 종이의 평면내에서 연장된 탈수장애물이 여러가지 형태로 적용된 초지망의 평면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 헤드 박스 2 : 종이 섬유원료
3 : 초지망(wire) 4 : 정렬 롤
5 : 두루마리 종이 6 : 노즐
7 : 격벽 8 : 섬유상 스트립
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경과 분야]
본 발명은 초지기(paper machine)에서 두루마리 종이(paper web)를 제조할 때, 종이내에 가시적이고, 바람직하게는 투명 또는 반투명한 연속적인 줄(streaks) 및/또는 경계영역(delimited fields)을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 종이로부터 제조되는 유기증권(valuable paper), 특히 은행권(bank note)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 여러 가지 크기의 경계영역 및/또는 줄을 여러 위치에서 포함하는 두루마리 종이를 제조하는 방법 및 그러한 두루마리 종이로부터 제조되는 유가증권에 관한 것이다. 경계영역 및/또는 줄은, 재료, 색상, 반투명성 및/또는 투명성에 있어서 또는 쉽게 식별되는 다른 특성, 바람직하게는 광학적인 특성에 있어서, 주위의 종이와는 구별된다. 삽입되는 경계영역 및/또는 줄은 투명하거나 반투명한 상태로 이루어지는 것이 바람직하다.
복사방법 및 특히 4색 칼라복사기의 급속한 개발로 인해, 증권용지, 수표용지 및 은행권의 제조에 대한 수요가 급격히 증가하게 되었다. 이러한 수요는 위조를 방지하거나 적어도 완전한 위조를 어렵게 하는 새로운 방법, 재료 및 제품의 개발을 촉진하는 원인이 되었다. 현재까지 제안된 방법의 대다수는 사용이 복잡하고 비용이 많이 들며, 이러한 방법에 의해 제조된 제품은 내구성이 만족스럽지 못하다는 결점을 안고 있다.
따라서, 칼라복사에 의해서도 위조가 어렵고, 증권 인쇄용으로 사용되어 온 종래의 인쇄용 잉크를 사용하여 종래의 인쇄기로 인쇄할 수 있는 증권용지를 비교적 간단히 그리고 적은 비용으로 제조할 수 있는 필요성이 대두되었다.
[종래기술]
종이 따위의 기본재료(basic material)상의 화상이나 문자를 복사기에서 단순한 4색 칼라복사에 의해 복제하는 것을 방지하기 위해서는, 빛이 조사된 표면의 일부가, 기본재료의 나머지 표면에 의해 일어나는 반사와는 다른 방식으로, 복사기 내에 제공된 센서 또는 그와 유사한 장치로 입사광을 다시 방사 및/또는 반사함으로써, 기술적인 보조장치를 사용하지 않고도 관찰자에 의해 식별될 수 있는, 즉 육안으로 식별될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또 다른 방법으로는, 입사광을 크게 흡수하거나 또는 투과함으로써 표면으로부터의 반사율이 매우 낮도록, 기본재료의 표면을 처리할 수도 있다. 일찍이, 이와 같은 공지된 현상은 칼라복사에 의한 위조를 어렵게 하는데 활용되어 왔다. 예를 들어, 식별가능한 반사 또는 간섭을 얻는 방법이 다수 제안된 바 있다. 두드러진 반사나 눈부신 반사의 경우, 광선은 거울상으로부터 평행하게 반사되는 바, 이는 반사광이 측정범위, 즉 측정 표면 또는 측정 영역의 밖에 놓이거나 광도가 측정하기에는 너무 약하기 때문에, 사진 복사기의 센서가 신호를 수신하지 않음을 의미한다. 공지되어 있는 두드러진 반사의 가장 좋은 예는, 포탈스 리미티드(Portals Ltd.)에 의해 제안되고(EP 0059056 참조), 영국은행에 의해 제안된(SE-C 415,214 참조) "부분적으로 박혀 있는 보안 필라멘트(security filament) 또는 실(thread)"이다. 이들 공지된 방법에 따르면, 반사를 일으키는 층 또는 코팅부가 포함된 실/스트립(thread/strip)이 예를 들어 금속성 거울-반사 코팅부를 포함하는 스트립이 종이내에 부분적으로 박혀 있다. 실/스트립은 서로 일정한 간격을 두고 떨어진 위치에 노출된다. 그러한 반사재료로 된 실이 부분적으로 박혀 있는 유가증권이 사진 복사될 때, 반사면은 사진 복사된 부분에서 검게 나타난다.
초기에 제안된 또다른 방법은 파장이 다른 반사광 간의 간섭을 이용한다. 간섭재료가 들어 있는 표면을 관찰할 때, 가시적인 색상은 표면을 관찰하는 각도에 따라 변한다. 이 현상은 복사된 화상 또는 그림에서는 재생이 불가능하다. 간섭 효과는, 예를 들어 이색층(dichromatic layer), 회절 격자(diffraction lattice)및/또는 홀로그램(hologram)에 의해 달성될 수 있다. 이들은, 제조비용이 많이 드는 것 외에도, 균열이 일어나고 쉽게 더러워지기 때문에, 사용자의 측면에서 보아 그다지 내구성을 갖지 못한다.
투명 플라스틱 재료 따위의 투명한 재료가 또한 사용되었다. 그 중에서도 특히, 식민지화 이백주년을 기념하여 발행된 오스트레일리아 은행권에는 플라스틱 박판이 사용되었다. 은행권은 전체적으로 흰색 및 유색 잉크로 인쇄된 투명한 플라스틱 박판으로 만들어지지만, 은행권의 표면 일부는 인쇄되지 않은 상태로 남겨짐으로써 투명한 상태로 유지된다. 플라스틱 은행권은, 불가능한 것은 아니지만, 칼라복사기로 복사하기 어렵다. 그러나, 은행권에 사용된 인쇄는 만족스럽지 못하며, 고가의 특수장비의 사용을 필요로 하기 때문에, 오스트레일리아 은행권은 계속해서 발행되지 않았다. 은행권이 주는 "플라스틱 형태"의 인상과 그 일반적인 외관에 대한 거부감 또한 야기되었다.
[본 발명의 개시]
본 발명은 종이에 가시적이고 연속적인 줄 및/또는 경계영역을 형성하는 방법을 제공한다. 이렇게 형성된 종이는, 종이 내에 넣어진 줄/경계 영역 또한 종이 구조를 갖는 것을 그 특징으로 한다. 종이에 투명한 줄 및/또는 경계영역을 형성하는 방법으로는 본 발명중의 한가지 특히 바람직한 양상에 따라, 종이의 투명 및/또는 부분적으로 투명한 부분 또한 종이구조, 즉 섬유구조로 되어 있고, 종래의 인쇄잉크, 바람직하게는 증권 인쇄용 잉크를 사용하여 종래의 인쇄기로 인쇄할 수 있는 방법이 제공된다. 따라서, 종이의 투명 및/또는 부분적으로 투명한 부분은, 광학적 특성이 다른 점을 제외하면, 종이의 나머지 부분의 특성과 유사한 물리적인 특성을 갖는다. 여기서, 투명한 종이라 함은 통상적인 발광장치에서 일반적으로 발생하는 파장의 광선이 본질적으로 투과될 수 있는 종이를 의미한다. 투과치가 높다는 것은, 광선이 산란되거나 또는 산란됨이 없이 재료를 통과한다는 것을 의미한다. 투과광 및 반사광에 있어서, 항상 어느 정도는 산란이 일어난다. 바람직한 바이지만, 광선이 산란되거나 반사됨이 없이 재료를 통과하면, 관련된 재료는 더욱 현저한 "창의 성질(window character)"을 갖게 된다.반면, 투과광의 산란이 크게 증가하게 되면 종이를 통하여 들여다볼 경우 종이는 밝기는 하지만 뿌연 사물의 모습을 얻게 된다. 투과율이 높다는 것은, 재료를 관통하는 광선이 산란된 직접 투과광에 관한 것인지의 여부와는 상관없이, 불투명도가 낮다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에 의해 종이 내에 삽입된 줄/경계 영역의 낮은 불투명도는 복사에 의한 위조를 방지하는 최상의 상태를 제공한다. 종이를 통하여 들여다 보았을 때 선명하고 연속적인 화상을 얻기 위해서는, 입사광은 불규칙한 반사에 의해 산란되어서는 아니된다. 바꾸어 말하면, 광선의 산란 및 광선의 흡수는 낮아야 한다.
이와 같이 만들어진 종이가 종이 구조를 가질 때, 종이는 외견상(dimensionally) 안정되고 질긴 특징을 갖게 되는데, 즉, 일면 다른 성질을 가진 줄/경계 영역과 그리고 그를 둘러싼 영역은, 종이가 차후 통상적인 방식으로 임의로 처리될 때, 서로 본질적으로 동일한 방식의 형태를 보이게 된다. 따라서, 줄/경계 영역 내의 섬유 재료는 바람직하게도 외견상 안정되고 그를 둘러싼 영역에 존재하는 종이 섬유와 매우 일관된 형태를 보여서, 차후의 처리 및 인쇄중에 종이가 변형되는 것을 피할 수 있다.
본 발명의 방법은, 초지기(paper machine)에서 두루마리 종이(paper web)를 형성하는 과정에 형성부(forming unit)의 초지망(wire)의 하나 또는 그 이상의 표면에 종이 원료/종이 섬유의 부착을 방지하고, 형성 초지망(forming wire)에 부착된 셀룰로오스 섬유 재료의 잔류물과는 다른 섬유를 함유하는 특수 원료(special stock)를 상기 표면에 도입하는 것을 그 특징으로 한다. 하나 또는 그 이상의 줄(streaks) 또는 경계영역(delimited fields) 내에 부착된 특수원료(special stock)는, 다른 종이 원료에 또한 사용될 수 있는 적절한 충전제 및 결합제를 함유할 수도 있다. 특수원료의 섬유 재료와 또한 선택적으로 사용되는 충전제 및 결합제는 초지망(wire)에 부착된 다른 섬유 재료와는 광학적으로 다른 것이 바람직하다. 하나의 바람직한 구체적 실시태양에 있어서, 특수원료는 투명하다. 하지만, 본 발명이 투명한 줄 및/또는 경계 영역을 형성하는 것에만 국한되지 않으며, 뛰어난 광택 및 색상을 가진 섬유와 같이 특수한 성질을 가진 섬유가 사용될 수가 있고, 또 형광성(fluorescent), 광호변성(photochromatic), 열호변성(thermo-chromatic), 전기전도성(electrical) 또는 광전도성(light-conductive properties) 따위의 다른 특성을 갖는 섬유가 또한 사용될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 투명섬유는 우수한 광택의 특성을 갖기 위해 예비처리되고 성형될 수가 있다. 이는 예를 들어, 섬유에 장방형의 단면형태를 제공함으로써, 즉 섬유를 평평하게 함으로써 달성될 수 있다.
"노출된(naked)" 초지망 표면(들)을 형성하고 특수원료를 상기 표면에 공급하는 공정은, 형성부(forming unit) 내의 , 예를 들어 원통형 형성부(cylinder-vat unit)내의 종이 원료의 잔류물을 탈수하는 공정과 함께 수행된다. 원통형 형성부에서 탈수를 수행할 때, 원통형 형성부는 통상적으로 회전하는데, 이때 하나의 초지망 표면을 종이 원료와 접촉한 상태로 있다. 대기압보다 낮은 압력이 실린더의 내부에서 발생하며, 원료에서 배출되는 액체는 실린더가 회전할 때 원통형 초지망과 실린더 위에 부착된 종이섬유를 통해 배출된다.
종이의 다른 부분과는 성질에 다른, 바람직하게는 투명한 줄/경계 영역을 상기 줄/경계 영역을 둘러싸는 영역에 공동 정렬 및 결합하는 공정은, 초지기 내에서 두루마리 종이를 형성할때, 젖은 상태로 수행된다. 본 발명의 하나의 바람직한 구체적 실시태양에 있어서 삽입된 경계영역 또는 줄의 섬유 구조는 주변영역의 섬유구조와 함께 엮어진다.
특수원료(special stock)가 탈수된 상태에서, 이들 줄/경계 영역에서 눈에 보이는 편차 또는 다른 점을 얻기 위해서는, 이 영역 내에서 초지망 표면이 다른 종이 원료와는 필히 접촉하지 않도록 할 필요가 있다. 이는 여러 가지 방법으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 특수 원료가 초지망사(wire gauze)에 부착될 때까지는 초지망이 종이 원료와 접촉하지 않도록 하기 위해, 형성부(forming unit)의 초지망사를 밀봉하는 기계적인 장치를 사용할 수 있다.
초지망 표면(wire surface)을 다른 종이원료와 접촉하지 않도록 하는 또다른 방법은 탈수장애물(dewatering obstacles), 바람직하게는 투명한 탈수장애물을 도입하는 것으로, 이들을 초지망사의 평면으로 연장하여 표준 종이섬유의 대부분이 이 영역위에 부착되는 것을 방지하고, 따라서 다른 모양의 줄/경계영역의 형성이 촉진될 수 있도록 하는 것이다. 초지망사에 공급되는 탈수장애물은 간편하게 균질한 및/또는 섬유상의 재료로 된 스트립 또는 단편형태를 취할 수도 있다. 탈수장애물은 규칙적인 또는 불규칙적인 형상을 취할 수도 있으며, 박편 형태 및/또는 그와 유사한 형태로 이루어질 수도 있다. 탈수장애물은 광학 간섭층으로 형성될 수도 있다. 탈수장애물은, 투명한 재료와 같이, 가시광선범위 내에서 전체 반사율이 낮은 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 그러나, 두드러진 특성을 갖는 불투명 재료, 예를 들어 열호변성 및/또는 광호변성을 갖는 재료가 사용될 수도 있다. 후자의 경우, 탈수장애물은 줄/경계 영역에서 쉽게 식별될 수 있도록, 기하학적으로 규칙적인 형상을 취하는 것이 바람직하다. 바람직한 형상은 별(star), 사각형(square) 또는 육각형(hexagonal) 형상이지만, 다른 적절한 형상을 취할 수도 있다. 탈수장애물은 교차연결되고 엮어지지 않은(non-woven) 섬유 구조를 또한 형성할 수도 있으며, 가시광선범위 내에서 전체 반사율이 낮은 투명한 또는 광호변성 재료, 아니면 열호변성 또는 착색된 재료, 예를 들어 셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 아크릴 또는 폴리비닐 알코올과 같이 적절히 변형된 섬유 재료로부터 생성되는 재료로 된 예비성형된 섬유상 두루마리 종이 또는 섬유 밴드의 형태로 공급된다. 의도되는 목적에 적절한 열호변성 및 광호변성 플라스틱 재료 몇가지가 시판되고 있다.
탈수장애물이 투명한 경우, 탈수장애물이 초지망사 위의 표준 종이원료의 연속적인 탈수를 방지하는 결과, 부분적으로 투명한 줄/경계 영역이 형성될 수 있으며, 그와 함께 몇몇 섬유, 바람직하게는 투명한 섬유에 의해 결합된 투명한 줄/경계 영역을 형성한다. 부분적으로 투명한 줄/경계 영역의 강도를 향상시키기 위해, 투명 펄프 및/또는 결합제가 줄/경계 영역에 공급될 수 있으며, 또는 그렇게 형성된 두루마리 종이는 투명한 재료와 함께, 후처리, 예를 들어 소정 크기로 만들거나, 피복하거나 래커 칠을 하는 따위의 처리를 할 수 있다. 초지망사 위에 형성된 종이판은 하나 또는 그 이상의 다른 종이판과 함께 정렬될 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
초지망 영역은, 초지망사 위에 이미 형성된 섬유층을 기계적, 유압적, 또는 공압적으로 잘라내고, 세척하거나 불어 내고 아니면 빨아들임으로써 또한 본질적으로 분리될 수 있다. 세척 및 불어 내기 공정은 적절히 설계된 노즐을 사용하여 공기 및/또는 물을 분사함으로써 수행될 수 있다. 형성된 섬유판을 흡입에 의해 떼어내는 공정은 진공 조건을 사용하여 또한 수행될 수도 있다. 예를 들어, 초지망사의 전체 폭에 걸쳐 연속하는 섬유판을 구성하는 것은 상기한 방법중 어느 하나 때문에 방해를 받고 또는 불가능하기까지 하며, 그후에, 특수섬유, 바람직하게는 투명한 섬유를 함유하는 펄프가 노출(naked)된 또는 일반적으로 드러난(exposed) 초지망에 공급되고, 그 위에서 탈수된다.
본 발명의 방법은, 탈수가 시작되는 위치의 바로 옆에 노즐을 장착함으로써 수행될 수 있는데, 그러한 노즐은 폐쇄 노즐부/입술형 노즐을 가지고 있고, 종이 원료가 형성부의 초지망사의 하나 또는 그 이상의 표면에 부착되는 것을 차단하고 방지하는 한편, 동시에 초지망 위에 부착된 셀룰로오스 섬유 재료와는 다른 섬유를 함유하고 있는 특수원료가 동시에 상기 표면으로 이송될 수 있도록 하는 것이다. 노즐은 폭이 좁아지거나 끝이 뾰족하게 되어 있는 것이 바람직하며, 탈수를 행하는 원통형 형성부에 적용되는 경우, 초지망 원통과 동일한 곡률 반경을 갖는 것이 바람직하다.
노즐의 입술형 입구는 특수원료를 포함하는 줄(streak)을 형성할 수 있도록 구성될 수도 있지만, 이하에서 논의되는 바와 같이, 동일한 또는 상이한 펄프를 함유하는 여러 가지 줄이 동시에 들어갈 수 있도록 여러 부분으로 분할될 수도 있다. 후자의 경우, 입술형 입구는 노즐의 나머지 부분을 밀봉하고 노즐의 선단부로 열려 있는 채널 또는 관을 포함한다. 채널 또는 관은 노즐 입구의 전체 폭에 걸쳐 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 후자의 경우, 형성 노즐은 두루마리 종이의 전체 폭에 걸쳐 늘어나거나, 적어도 상기 두루마리 종이 대부분에 걸쳐 늘어나는 연장부를 가지고 있다.
노즐이 좁은 폭의 줄을 생성하는 경우, 노즐부/입술형 노즐의 연장영역(extension zone)은 폭이 약 1-100 mm, 바람직하게는 3-50 mm, 특히 바람직하게는 5-25 mm이고, 적용영역(application zone)은 길이가 약 30-500 mm, 바람직하게는 50-300 mm이다. 이 적용영역의 길이와 폭은, 물론, 사용되는 초지기(paper machine)의 크기에 맞게 조정되어야 하며, 특히 두루마리 종이의 폭(약 0.5-5 m인 것이 적절하다)과 탈수영역(dewatering zones)의 크기에 맞게 조정되어야 한다. 따라서, 전술한 내용은 단지 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다. 삽입된 줄/경계 영역의 실제 가능한 폭/크기는, 무엇보다도 특히, 펄프 내에 포함된 특수 섬유의 섬유길이에 의해 결정되며, 또한 충전제 및 결합제가 같이 쓰인다면, 충전제 및 결합제의 특성, 즉 줄의 강도 특성에 의해 결정된다. 펄프의 유동속도 및 펄프의 농도는, 두루마리 종이 내에 삽입된 줄의 섬유가 종이의 나머지 부분과 결합되거나 엮어지기까지 해서 매끄러운 두루마리 종이를 형성할 수 있도록 적절히 조정된다. 상이한 섬유 형태인 기타 종이 영역의 섬유는 강도가 큰 섬유간 압축을 통하여 서로 스며들어 서로 점착되게 된다. 두루마리 종이의 다른 영역간의 교차점은 확연히 구분되며, 본질적으로 접합부가 없다. 적절한 펄프 유동속도 및 펄프 농도는, 처음 몇가지 시험을 통해, 본 기술분야에서 당업자에 의해 쉽게 설정될 수 있다. 하지만 특수 원료중의 펄프 농도(consistency), 그리고 표준종이 원료중의 펄프 농도는 약 1-10 g/ℓ사이인 것이 바람직하다.
줄/경계 영역이 두루마리 종이 내에 여러개 포함되는 경우, 형성부의 노즐부는 여러 부분으로 알맞게 분할되는데, 이는 형성부의 전체 두루마리 종이 폭에 걸쳐 또는 상기 폭의 대부분에 걸쳐 배열되어 있는, 그리고 표준종이 원료의 탈수가 시작되는 위치의 바로 옆에 열려 있는 여러개의 노즐 채널을 설치함으로써 가능하다. 여러 가지 다른 펄프 시스템이 형성부의 여러 가지 다른 노즐 채널에 연결될 수 있는데, 그 결과, 투명한 원료/펄프의 하나 또는 그 이상의 줄이나 선택적으로색이 있거나 기타 다른 성질을 가진 원료/펄프의 하나 또는 그 이상의 줄이 표준종이 원료와 함께 형성부의 초지망사(wire gauze) 위에 부착되도록 할 수 있다.
줄/경계 영역을 여러개 생성하기 위한 목적으로, 형성부의 헤드 박스(head box)가 격벽에 의해 여러 부분으로 또한 분할될 수도 있다. 이들 부분은 여러 가지 다른 펄프 시스템에 연결되며, 적어도 하나의 부분은 섬유의 내용물이 통상적인 종이 펄프의 내용물과는 다른 펄프/원료 시스템에 연결된다.
본 발명의 또다른 양상에 따라, 종이의 두께 방향으로 성분이 다른 두겹, 세겹 또는 그 이상의 종이가 제조될 수 있다. 얇은 섬유 줄은, 종이를 형성하는 과정에서 상기 방법중의 하나에 의해 형성될 수 있는데, 바람직하게는 투명한 탈수 장애물 따위의 얇은 부분에 투명한 재료의 포함율을 높게 하는 방법이다.
얇은 부분이 포함된 두루마리 종이는 투명판 쉬트와 함께 정렬되는데 이 투명 쉬트는 바람직하게는 가변적인 기본중량을 가지고, 즉 최초의 두루마리 종이내의 얇은 부분을 "채우기" 위해 두루마리 종이의 폭에 걸쳐 기본중량이 변동되는 상태로 생성된다. 이렇게 하여, 두루마리 종이의 두께방향으로 경계가 정해진 여러 개의 재료판을 갖는 층상구조가 형성된다. 이러한 응용예의 경우, 초지기의 입구부는 상기 변형의 조합체, 즉 노즐에 의한 형성 및 헤드박스에 의한 형성의 조합체로서 구성될 수 있다. 형성부의 노즐부 및 헤드 박스부는, 두 유동속도, 즉 섬유 혼합물의 분포가 소정의 상태로 달성될 수 있도록, 압력을 받으며 위치하고 상호 독립적으로 제어될 수 있다.
제조된 종이 내에 투명성을 제공하고자 하는 목적으로 형성 초지망으로 이송된 특수 펄프/원료가 사용되는 경우, 특수 원료는 투명한 섬유 및, 필요에 따라 투명한 충전제 및/또는 결합제로 구성된다. 섬유는 재생 셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 아크릴섬유 등과 같은 합성 또는 천연소재로 만들어질 수도 있으며, 또는 이러한 소재들의 혼합물로 구성될 수 있다. 셀룰로오스 섬유와 비-셀룰로오스 섬유는 혼합될 수 있다. 원료는 젖었을 때 주변의 종이원료 내에 엮어질 수 있는 기다란 섬유의 포함율이 높은 것이 바람직하며, 이 원료는 동시에 초지망 위에서 탈수된다. 투명한 섬유의 길이는 약 0.1-10 mm인 것이 바람직하며, 사용된 기다란 섬유, 즉 길이가 3-10 mm인 섬유의 포함율은 약 10-90 %, 바람직하게는 약 50-80 %인 것이 좋다.
사용된 충전제는, 평판지(sheet)내에서 높은 충전도(pack density), 고밀도 및 낮은 기공체적(pore volume)을 얻는 것이 바람직하며, 투명한 결합제와 함께 기공을 효과적으로 충전할 수 있는 습기 특성을 갖는, 즉 투명섬유와의 호환성을 갖는 것이 바람직하다. 결합제 및 충전제는, 공기가 포함되는 것을 방지하기 위해서, 젖은 평판지(sheet) 내에 균일하게 결합제가 분포할 수 있는 구조를 취하는 것이 바람직하다. 종이 내의 투명한 경계 영역/줄에서의 불필요한 광반사, 광흡수 및 광산란을 피하기 위해, 즉 "응집성(coherent)"이 높은 광투과를 얻기 위해, 사용되는 결합제 및 충전제는 통상적인 발광장치에서 일반적으로 발생하는 파장의 광선, 즉 가시광선을 본질적으로 투과할 수 있는 것이 바람직하다. 결합제 및 충전제의 굴절률은 사용되는 투명 섬유재료에 대해 크게 조정될 수 있는 것이 바람직하다. 본 기술분야의 당업자는, 시판되고 있는 결합제 및 충전제 중에서 본 발명의 방법에 특이적인 조건을 충족시키는 무기질 및 유기질로 된 적절한 충전제(filler) 및 결합제(binder)를 용이하게 선택할 수 있다.
투명한 줄을 둘러싸는 종이 원료는 종이, 특히 증권용지, 수표용지의 제조에 적절한 형태로 되어 있다. 종이원료는 통상적인 셀룰로오스 섬유재료로 된 원료, 바람직하게는 목면 섬유 원료(cotton fibre stock)일 수도 있다. 또한 합성섬유 및 셀룰로오스 섬유의 여러 가지 혼합물, 예를들어, 합성 강화섬유를 추가하여 사용될 수도 있다. 추가된 섬유는 통상적인 셀룰로오스 섬유와 동일한 팽창 및 수축 특성을 나타내는 것이 바람직하다.
투명한 줄/경계 영역이 두루마리 종이 내에 형성될 때, 생성되는 종이는, 종이판에서의 불필요한 광선의 산란을 피하기 위해, 평평하며 매끄러운 표면을 갖추는 것이 특히 중요하다. 종이가 불규칙하게 제조되면, 종이를 통과한 화상이 흐트러지거나 흐릿해지게 되는바, 이는 가능한한 최대로 피해야할 점이다. "응집성(coherent)"이 높은 투과는 또한, 종이를 젖은 상태에서 압착하고 건조시키며 소정 크기로 절단하고 캘린더 가공하는 따위의 통상적인 후처리공정으로 처리함으로써, 또한 표면을 부풀리고 유리 전이시키며, 용융하고 화학적으로 용해시키거나 분리시킴으로써, 투명 경계영역/줄 내에서 얻을 수 있다.
종이 내에 포함된 줄/경계 영역은, 고가의 장비를 사용하지 않고도 쉽게 찾아내고 식별될 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법에 따르면, 일차 또는 이차 유형의 여러 가지 공지된 보안요소를 포함함으로써, 유가증권이 위조로부터 보호될 수 있게 된다. 여기서, 일치 보완요소는 눈에 잘 띄며 특수장비를 사용하지 않고도 쉽게 식별할 수 있는 요소를 의미하는 반면, 이차 보안요소는 일반적으로 눈에 띄지 않아서 특수한 측정장비 없이는 식별이 어려운 요소를 의미한다. 보안성을 더욱 증가시키기 위한 목적으로, 종이내에 형성된 줄/경계 영역은 여러 가지 다른 일차 및/또는 이차 보안요소, 예를 들어 자기, 형광, 인광, 금속, 반사, 전기전도, 광전도 또는 광산란 재료로 구성되는 요소로 보완될 수도 있다. 또한, 여러 가지 유형의 물결무늬(watermark)가 종이 내에 끼워 넣어질 수도 있다. 보안을 향상시키는 이들 별도의 조처는 초지망 원통에서 두루마리 종이를 형성하는 과정에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 여러 가지 보안요소가 박혀 있는 유가증권이 한번의 작업공정으로 제조될 수 있다.
이하 첨부도면과 아울러 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 회전하는 초지망(wire) 표면을 기계적으로 밀봉하는 한편 초지망이 회전할 때 상기 초지망 표면으로 특수원료가 이송되도록 하는 노즐이 배열되어 있는 초지기 형성부 내에서 본 발명에 따라 종이가 제조되는 원통형 초지기(cylinder-vat paper machine)의 예시도이고;
제2도는 여러 가지 원료 혼합물이 동시에 이송될 수 있도록 하는 개방부 분할 헤드 박스(head box)를 구비한 원통형 초지기의 예시도이며;
제3도는 형성부 내에 특수원료와 섬유상 밴드 형태로된 탈수장애물을 초지망 표면으로 이송하는 노즐이 제공되어 있는 원통형 초지기의 예시도이고;
제4도는 초지망 표면(wire surface)상에 이미 형성된 섬유평판지(fibre sheet)를 잘라내고, 세척하거나 불어 내는 수단이 형성부에 제공된 원통형 초기지의 예시도이며;
제5도는 투명펄프의 길이방향으로 연장되는 줄이 형성구역내에 삽입되는 초지망의 평면도이고;
제6a도 내지 제6d도는 두루마리 종이의 평면내에서 연장된 탈수장애물이 여러 가지 형태로 적용된 초지망의 평면도이다.
제1도는 원통형 초지기(cylinder-type paper machine)를 예시한 것으로, 예를 들어 종이 섬유 원료(2)가 담겨 있는 헤드 박스(1)를 포함하며, 종이섬유는 두루 마리 종이(paper web)의 제조를 위해 형성부내에 부착되는 원통형 초지기(cylinder-vat paper machine)이다. 형성부는 헤드 박스(1)내의 종이원료와 접촉 상태로 회전하는 초지망(wire) 실린더(3)로 구성되어 있다. 실린더의 내압은 주위의 원료의 압력보다 낮고, 따라서, 실린더가 회전할 때 실린더 표면 상에 종이 섬유가 부착되는 동안, 원료에서 배출되는 액체는 초지망을 통과하게 된다. 이렇게 형성된 종이는 정렬 롤(couch roll)(4)에 의하여 초지망 표면(3)에서 떨어져서, 벨트 상에 지지되는 두루마리 종이/섬유(5)가 형성된다. 두루마리 종이는 후속의 처리공정으로 이송되는데, 그 중에서도 특히 종이에 있는 투명한 줄/용역에서의 빛의 투과를 높이기 위한 두루마리 압착, 건조, 소정 크기로 절단, 캘린더 가공 공정 따위가 이에 해당된다.
본 발명의 방법이 잘 수행될 수 있도록, 초지기의 형성부(forming unit)에는 노즐(6)이 설치되어 있는데, 이를 통하여 특수 섬유를 함유하고, 또 바람직하게는 투명한 임의의 충전제 및 결합제를 선택적으로 함유하는 원료를 이송한다. 특수 섬유를 함유하는 원료는, 형성부 내에서 다른 종이 원료 또는 표준의 종이 원료(2)의 탈수가 시작되는 위치 바로 옆에 있는 형성 초지망(forming wire)에 이송된다. 탈수는 형성부 내에 배열된 덮개천의 하류 측에서 적절히 시작된다. 제1도에 도시한 상세도에서, 노즐(6)은 입술형 입구를 갖추고 있는데 이는 회전하는 초지망사를 밀봉하고 상기 초지망사(3)의 일부에 종이섬유가 부착되는 것을 방지하는 역할을 하고 있으며, 또한 초지망사의 노출부에 특수원료를 이송하는 노즐부를 갖추고 있다. 상기 입술형 밀봉입구를 타나내고 초지망을 향하여 구부러져 있는 형성노즐(6)은 초지망 실린더(3)와 동일한 곡률 반경을 갖는 것이 바람직하다. 입술형 입구는 두루마리 종이의 폭 전체 또는 일부에 걸쳐 폭방향으로 가로질러 연장되고, 또는 분할되어, 원료가 노즐로부터 형성 초지망(3) 상에 흘러나오는 위치 바로 옆에 있는 노즐(6) 내로 들어가는 이동 채널을 갖추고 있을 수 있다. 노즐 채널은 원료 이송선(도시 안됨)에 의해 여러 가지 다른 용기에 연결되어 있다.
두루마리 종이 펄프의 흐름은, 제2도에 예시한 바와같이, 격벽(7)을 포함하는 헤드 박스(1)에 의해 또한 분할될 수 있다. 헤드 박스는 이송선(도시 안됨)에 의해 여러 가지 다른 원료용기에 연결되어 있다.
제3도에 예시한 바와같이, 탈수방지제 장애물(dewatering obstacles)을 형성 구역내로 이송하는 것은, 예비성형 섬유상 스트립(8)을 도입함으로써 가능하다. 이와 유사한 조치에 의하여, 연속하는 실, 필라멘트 또는 스트립 형태의 보완요소가, 두루마리 종이를 형성하는 과정에 종이내에 위치할 수 있게 된다.
제4도에 예시한 바와같이, 초지망 위에 이미 형성되어 있는 섬유층은, 노즐(9)을 사용하여 상기 층을 잘라내고, 세척하고 불어내거나 빨아들임으로써, 초지망으로부터 떼어낼 수 있다. 그런 다음, 특수 원료가 또다른 노즐(10)을 통해 도입될 수 있다. 그렇지 않으면, 두개의 노즐(9.10)이 묶여서 단일체를 형성할 수 있다.
제5도는 초지망의 평면도로서, 초지망의 "노출(naked)"표면(11) 및 특수원료로 이루어진 삽입된 줄(streak)(12)을 보여주고 있다. 본 발명의 또다른 구체예에 따라 종이내에 구체적으로 적용되는 탈수장애물은, 예를 들어 규칙적인 또는 불규칙적인 박편 형상(제6a도)을 취하거나, 연속하는 망구조(제6b도, 제6c도)의 형태를 취할 수도 있으며, 아니면 이들이 조합된 형태(제6d도)를 취할 수도 있다. 탈수 장애물은 투명하거나 불투명하게 이루어질 수 있으며 및/또는 다른 특수한 물리적 특성을 나타낼 수도 있다.
[실시예]
목면 원료 및 각각 다른 조성으로서, 2.0-2.3 g/ℓ의 농도(consistency)를 갖는 특수원료는 원통형 초지기(cylinder-vat machine)에서 탈수시켰다. 원료의 농도는 아래의 표에 나타내었다. 생성된 줄(streak)의 폭(width)은 10 mm 또는 25 mm이었고, 종이의 대략적인 기본중량(weight)은 80 g/㎡ 이었다. 줄에 대해 수행된 강도시험의 결과는 아래의 표에 잘 나타나 있다. 얻어진 결과는, 예를 들어, 통상적인 종이에 가할 수 있는 관용의 화학약품을 첨가하고, 종이제조분야에서 알려져 관용의 여러 가지 후처리를 행함으로써 향상될 수 있다고 생각된다. 통상적인 은행권 용지에 대한 수치는 비교를 위해 주어졌다. 줄을 포함하고 목면 섬유를 함유하는 은행권 용지원료로부터 만들어진 종이에 비해 상기의 은행권 용지는 더 높은 수치를 보이고 있다. 이러한 높은 수치는 은행권 용지가 적절한 검사를 거친 처방에 따라 잘 정비된 장치를 사용하여, 그 용지가 그 중에서도 특히 종이의 강도를 향상시키는 통상적인 후처리에 의해 제도됐다는 사실에 의해 서명될 수 있다.
[표]
주: * 여러번의 시험을 통해 얻은 평균치
표준방법 SCAN P:38에 따른 인장시험
표준방법 TAPPI 423에 따른 두번 접기
% 단위는 중량 %(weight %)를 의미한다.
상기 결과를 통해 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 방법에 의해 여러 가지 크기의 경계 영역 및/또는 연속하는 줄이 형성된 두루마리 종이가 연속적으로 제조되며, 형성된 줄은 셀룰로오스 종이와 동일한 정도의 강도를 갖는다. 본 발명에 따라 제조된 종이는 유가증권(security documents), 특히 은행권(banknote)을 제조하는데 적절히 사용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 초지기의 형성부(forming unit)내 초지망의 하나 또는 그 이상의 표면 위에 있는 종이 원료/종이 섬유의 탈수를 방지하거나 부착방지 또는 제거하고, 상기 표면으로 초지망 위에 부착된 섬유재료와는 다른 섬유를 함유하는 특수원료를 이송하며, 상기 초지기에서 두루마리 종이(paper web)를 형성하는 공정으로 구성됨을 특징으로 하는, 종이에 가시적이고 연속적인 줄(streaks) 및/또는 경계 영역(delimited fields)을 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 두루마리 종이를 형성하는 과정에서 이송된 특수 원료는 초지망 위에 부착된 섬유 재료와는 광학적으로(optically) 다른 섬유를 함유하며, 특수원료의 섬유는 투명한 것임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동시 이송을 위하여 격벽으로 형성부의 헤드 박스를 여러 부분으로 분할하고, 종이 원료 및 그 종이 원료의 섬유와는 다른 섬유를 함유하는 하나 또는 그 이상의 특수원료를 탈수하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 형성부 초지망 위에 부착된 섬유 재료와는 다른 섬유를 함유하는 특수원료를 상기 다른 종이 원료가 탈수되는 위치 바로 옆에 노즐을 사용하여 이송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제2항중 어느 한항에 있어서, 형성부의 초지망으로부터 밀폐된 하나 또는 그 이상의 노즐을 사용하여, 초지망 위에 부착된 섬유재료와는 다른 섬유를 함유하는 특수원료를 이송함과 동시에 종이섬유의 부착을 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제2항중 어느 한항에 있어서, 형성부의 초지망 위에 있는 종이 원료/종이 섬유의 탈수를 방지하기 위해, 노즐을 사용하여 초지망사(wire gauze)의 하나 또는 그 이상의 표면에 탈수장애물을 적용하고, 상기 탈수 장애물은 형성부 내의 종이 원료가 탈수되는 과정중에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 탈수 장애물은 균질한 박판이나 규칙적인 또는 불규칙한 형상의 입자 형태이거나 섬유상 스트립 형태와 같은 연속하는 망 구조 형태로 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 초지망사(wire gauze)에 적용되는 탈수장애물은, 전체 반사율이 낮고, 가시광선 범위에서 투명하거나 광호변성을 갖거나, 광간섭층으로 형성되거나, 열호변성 및/또는 다른 특별한 물리적인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 두루마리 종이가 젖은 상태에 놓여 있는 동안, 초지기에서 두루마리 종이를 형성하는 과정에서 형성부의 초지망의 하나 또는 그 이상의 표면에 있는 종이 섬유의 탈수를 방지하거나 상기 표면으로부터 종이 섬유를 제거하고, 상기 표면에 다른 종이원료의 탈수과정에서 하나 또는 그 이상의 줄 안에 투명한 섬유제를 함유하는 투명한 원료를 상기 하나 또는 그 이상의 표면에 공급하는 공정으로 구성됨을 특징으로 하는, 종이에 투명성을 제공하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 고무롤러(squeegee)로 종이 원료를 잘라내고, 물 또는 공기로 상기 원료를 세척하거나 불어 내며, 또는 진공 노즐에 의한 흡입으로 상기 원료를 제거하여, 이미 탈수된 종이 원료를 형성부의 초지망으로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항중 어느 한항에 있어서, 투명한 원료는 재생 셀룰로오스, 폴리비닐 알코올 및/또는 아크릴 섬유로부터 제조된 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제9항 또는 제10항중 어느 한항에 있어서, 상기 방법에 의해 제조된 두루마리 종이를 투명한 원료로부터 생성된 하나 또는 그 이상의 두루마리 종이와 함께 정렬하며, 상기 두루마리 종이의 기본중량은 가변적인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 투명한 재료로 된 적어도 하나의 줄(streak) 또는 적어도 하나의 경계 영역(delimited field)을 포함하며, 제1항 또는 제9항중 어느 한항에 따른 방법에 따라 제조되는 종이로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는, 은행권(banknote)과 같은 유가증권(valuable document).
  14. 제3항에 있어서, 물결 무늬와 같은 보안요소 및/또는 종이 내에서 피낭된(encapsulated) 보안인쇄를 포함하는 것을 특징으로 하는 유가증권.
  15. 제1항에 있어서, 초지기의 형성부(forming unit)내 초지망의 하나 또는 그 이상의 표면 위에 있는 종이원료/종이섬유의 탈수를 방지하거나 부착방지 또는 제거하고, 상기 표면으로 초지망 위에 부착된 섬유재료와는 다른 섬유를 함유하는 특수원료를 충전제 및/또는 결합제와 함께 이송하며, 상기 초지기에서 두루마리 종이(paper web)를 형성하는 공정으로 구성됨을 특징으로 하는, 종이에 가시적이고 연속적인 줄(streaks) 및/또는 경계영역(delimited fields)을 형성하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 특수원료의 섬유, 충전제 또는 결합제는 투명한 것임을 특징으로 하는 방법.
  17. 제9항에 있어서, 두루마리 종이가 젖은 상태에 놓여 있는 동안, 초지기에서 두루마리 종이를 형성하는 과정에서 형성부의 초지망의 하나 또는 그 이상의 표면에 있는 종이섬유의 탈수를 방지하거나 상기 표면으로부터 종이섬유를 제거하고, 상기 표면에 다른 종이원료의 탈수과정에서 하나 또는 그 이상의 줄(streaks) 안에 투명한 섬유와 투명한 충전제 및/또는 결합제를 함유하는 투명한 원료를 상기 하나 또는 그 이상의 표면에 공급하는 공정으로 구성됨을 특징으로하는, 종이에 투명성을 제조하는 방법.
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