KR101913886B1

KR101913886B1 - 지폐의 제조를 위한 고내구성 시트

Info

Publication number: KR101913886B1
Application number: KR1020137033575A
Authority: KR
Inventors: 빈센트 고다르드
Original assignee: 아르조위깅스 시큐어리티
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2018-10-31
Also published as: PL2710186T3; FR2975408A1; CN103687993B; RU2617485C2; RU2013150734A; FR2975408B1; US20140116634A1; BR112013029315A2; HUE043081T2; ES2471143T1; CN103687993A; WO2012156904A1; KR20140040160A; US9404219B2; EP2710186B1; EP2710186A1; UA114400C2; ES2471143T3; BR112013029315B1; DE12724740T1

Abstract

본 발명은, 특히 화폐 제조용의 고내구성 용지 시트에 관한 것으로서, 다음을 포함한다: 섬유 기재 그리고 섬유 기재의 일 표면을 완전히 커버하는 보호 코팅(단, 상기 코팅은, 기재 측 상의 적어도 하나의 베이스 층 및 베이스 층을 커버하는 폴리우레탄 외측 인쇄가능 층을 포함하는 것임).

Description

지폐의 제조를 위한 고내구성 시트{High-durability sheet for manufacturing bank notes}

본 발명은, 보안용지(security papers)에 관한 것으로서, 배타적이지는 않되 좀 더 구체적으로는, 지폐의 제조를 위한 보안용지에 관한 것이며, 또한 이러한 용지를 제조하는 공정에 관한 것이다.

지폐는, 수명기간 동안에 많은 처리 및 오염 위험성에 노출된다. 지폐에 고내구성을 부여하기 위해, 섬유로된 기질(fibrous substrate)은 하나 이상의 보호 코팅 층으로 보호되며, 이러한 보호 코팅 층은 오염에 대한 차단효과를 갖는다.

보호 코팅의 선택은, 그것이 차단 기능의 제공해야 하면서도 지폐의 제조 과정에서 용지의 인쇄적성(printability)을 과도하게 악화시키지 않아야 하기 때문에 복잡한 것이다.

선행기술에 이미 수 많은 보호코팅들이 개시되어 있다.

특허 EP　514　455　B1 는, 인쇄 이전에 기계적 특성을 위해 선택된 하나 이상의 바인더를 함유하는 조성물로 섬유 기재를 함침시킴으로써 지폐의 유통에 대한 저항성을 향상시키는 것에 대해 개시하고 있다.

상기 특허에 따르면, 섬유 기재의 적어도 일 면은, 미네랄 필러들로부터 선택되는 적어도 하나의 필러 및/또는 플라스틱 코팅 안료, 및 건조 중량으로 필러(filler) 100부 당 25부를 초과하는 함량의 적어도 하나의 탄성중합체 바인더를 포함하는 조성물로 처리된다. 탄성중합체 바인더는, 폴리우레탄, 아크릴 공중합체, 선택적으로 카르복실화된 스티렌-부타디엔 공중합체, 하나의 단량체가 아크릴로니트릴 또는 이소프렌 또는 네오프렌 또는 이들의 혼합물인 중합체의 수성 분산액(aqueous dispersion)으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 폴리우레탄이 이용된다. 필러는, 바람직하게, 실리카 및 카올린(kaolins)으로부터 선택된 미네랄이다. 워터마크(watermark)를 준수하도록 코팅 층을 증착하기 위해, 에어-나이프 코터(air-knife coater)가 바람직하다.

상기 특허의 기술을 이용하여 만들어진 용지는, 그것이 인쇄용지의 마모에 대한 우수한 저항성뿐만 아니라 액상 매체(aqueous medium)에서 기름(greases) 및 안료(pigments)에 대한 오염에 대하여 만족할 만한 저항성을 갖는다는 점에서 전체적으로 만족스럽다. 그러나, 분체 매체(pulverulent medium)에서 기름과 미네랄에 대한 저항성은 아직 더 향상될 수 있다.

특허출원 US　2007/0017647　A1 는, 오염에 대한 저항성이 향상된 지폐 제조용 용지에 관해 개시하고 있다. 상기 특허출원의 개시사항에 따르면, 보호코팅은 연속적으로 적용된 적어도 두 개의 층을 포함하는데, 이러한 적어도 두 개의 층은 섬유 기재와 접촉하며 그 기공을 폐쇄하는 베이스 층 및 물리적 화학적 영향에 대해 기재를 보호하는 바깥 층을 포함한다. 베이스 층은, 폴리우레탄을 포함할 수 있는 반면, 바깥 층은 우선적으로 광-교차결합성(photo-crosslinkable)을 갖는다. 베이스 층의 적용은, 플렉소그래픽 프린팅(flexographic printing)에 의해 수행될 수 있다. 일 예로, 베이스 층은, 폴리우레탄 스티렌 아크릴 혼합물의 수성 분산액(aqueous dispersion)에 해당하는 반면, 바깥 층은 스티렌 아크릴 수성 분산액에 해당한다. 바깥 층이 건조에 의한 교차결합성을 갖는 경우, 그것은 바람직하게 폴리우레탄 없이, 예를 들어 스티렌 아크릴을 기반으로 하는 수성 분산액을 포함할 수 있다.

WO　96/28610 는, 보호코팅의 형성을 위해, 섬유 기재에 대한 폴리우레탄을 기반으로 하는 액상 조성물을 섬유 기재에 적용하는 것에 대해 개시하고 있다.

US　2006/0127649 는, 액상 조성물의 적용이 오염에 대한 더 나은 저항성을 가질 수 있도록 하지만, 기질의 기계적 안정성을 향상시키지는 않는다는 것을 알려준다.

특허출원 US　2004/0023008　A1 은 지폐 제조용 보안용지에 대해 개시하고 있다. 상기 용지는 섬유 기재를 포함하는데, 이러한 기재는 적어도 일 면 상에 투명하거나 반투명한 보호 층이 코팅되어 있으며, 이러한 보호 층은 콜로이드 실리카 및 적어도 하나의 투명하거나 반투명한 탄성중합체 바인더(예를 들어 폴리우레탄을 포함하는)를 포함한다.

공개문헌 WO　2008/054580　A1 는 섬유 기재에 습기와 오염에 대한 저항성을 부여하는 공정에 대해 개시하고 있는데, 이는, 기재를 두 마주보는 면 상에서 에스테르 결합을 갖는 수지(resins bearing an ester bond), 폴리우레탄 수지, 기능화된 폴리우레탄(functionalized polyurethane) 및 이러한 수지들의 공중합체 및 혼합물로부터 선택된 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하는 수성 조성물(aqueous composition)로 함침시키는 것으로 이루어진다. 좀 더 구체적으로, 수지는, 특히 폴리우레탄, 폴리에테르-우레탄 및 우레탄-아크릴 수지 및 이들의 혼합물로부터 선택된 수지 입자를 함유하는 폴리머의 수성 분산물들(aqueous dispersions)로부터 선택될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 적용되는 조성물은, 수성 폴리머 분산물 이외에, 티타늄 디옥사이드와 같은 하나 이상의 안료와 선택적으로 하나 이상의 가교제(crosslinking agents)를 포함한다.

US　1　499　235 는, 카르복실화된 스티렌 및 부타디엔을 기반으로 하는 공중합체를 포함하는 라텍스로 섬유 기재를 함침시키는 것에 의한 화폐의 유통에 대한 저항성 향상에 대해 개시하고 있다.

특허 EP　815　321　B1 은, 화폐 제조용 용지에 대해 개시하고 있는데, 이러한 용지는 섬유 기재 상에 수성 폴리우레탄 분산물이 증착된 것이고, 이러한 폴리우레탄 분산물은 필러가 없고 투명하다.

섬유 기재가 폴리우레탄을 기반으로 하는 접착제를 통해 기재에 접착된 PET 필름(이러한 PET 필름 그 자체는 아크릴 광택제로 커버되어 있음)으로 코팅된 고-내구성 용지에 대해서는 공개문헌 EP　1　545　902, EP　1　854　641 및 EP　1　827　823 에서 기술된 바와 같이 알려져 있다.

알려진 해법들은 제조 비용 및/또는 성능적인 면에서 완전히 만족스럽지는 않았다.

US　3　288　632 는, 불투명도가 높은 잡지나 책의 제조를 위한 유광지(glazed paper)를 제조하는 공정에 대해서 개시하고 있다. 이러한 공정은 색소가 많이 침착된 두 개의 층의 연속적인 적용을 포함한다. 상기 특허에 개시된 사항은 화폐의 제조를 위한 용지에 적용될 수 없다. 화폐 제조를 위한 용지에 있어서, 층(들)의 높은 불투명성은, 예를 들어 워터마크, 레지스트레이션-마크 프린트(registration-mark print) 또는 은선(security threads)과 같이 투과광 또는 반사광에서 반드시 가시적이어야 하는 보안의 존재로 인해 추구되지 않는다.

EP　1　783　273 은, 불화계 수지를 함유하는 조성물이 표면에 적용된 개선된 내구성을 갖는 보안용지에 대해 개시하고 있다. 이러한 조성물은 추가적인 화합물과 혼합될 수 있다.

본 발명은, 화폐 제조용 고-내구성 용지를 제조하는 것을 목적으로 하는데, 이러한 고-내구성의 용지는 특히 건조 매체에 있어서 분체 오염에 대한 우수한 저항성, 젖어있는 매체에 있어서 마찰에 대한 우수한 저항성 그리고 젖어있는 매체에 있어서 오염에 대한 우수한 저항성과 같은 유통에 대한 우수한 저항성을 제공하며, 더욱이, 특히 인쇄상의 제약 등의 모든 제조상의 제약을 적절히 만족시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 상대적으로 저비용으로 제조될 수 있는 고-내구성 용지의 제조를 목적으로 한다.

본 발명의 첫번째 측면에 따르면, 본 발명의 논의 대상은 특히 지폐 제조용으로 쓰이는 고-내구성 용지로 된 시트(high-durability sheet of paper)이며, 이는 다음을 포함한다:

- 섬유 기재(a fibrous substrate),

- 섬유 기재의 적어도 일 면을 전체적으로 커버하는 보호 막(단, 이러한 막은 기판의 일 측 상에 있는 적어도 하나의 베이스 층 및 베이스 층을 커버하며 폴리우레탄을 기반으로 하는 외측 인쇄적성 층(outer printability layer)을 포함하는 것임).

바람직하게, 외측 인쇄적성 층은 불소가 첨가되지 않은 것이다. 즉, 그것은 불소 첨가 수지, 특히 C-F, CF₂ 또는 CF₃ 기를 포함하는 수지가 없는 것이다.

외측 인쇄적성 층은, 예를 들어 음각 인쇄(intaglio)와 같은 적어도 하나의 인쇄를 수용하기 위한 것이다.

따라서, 섬유 기재는 직접적으로 인쇄되지는 않는다. 인쇄는 보호 층 상에 이루어진다.

본 발명에 의하면, 유통에 대해 증가된 저항성을 갖는 용지로부터 이익을 얻을 수 있게 되며, 특히 이는 건조 매체(dry medium)에서의 분체 오염(pulverulent soiling)에 대한 우수한 저항성, 마찰과 마모에 대한 인쇄의 우수한 저항성 및 젖은 매체에서의 오염에 대한 우수한 저항성 모두를 가짐과 동시에 화폐 인쇄에 이용되는 인쇄기술과 호환이 가능하다.

본 발명은 사이징(sizing) 되거나 압출에 의해 생성되는 필름을 이용하지 않을 수 있도록 한다. 이러한 막의 이용은 생산되는 시트의 제조비용을 크게 증가시킨다. 본 발명은, 베이스 층과 외측 인쇄적성 층을 증착하기 위해, 용지 산업에 있어서 보편적으로 사용되는 통상적인 코팅, 함침 또는 표면작업 수단을 이용할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 코팅, 및 특히 베이스 층은, 섬유 기재 보호 및 오염에 대한 증가된 저항성을 부여한다. 본 발명에 따른 코팅 층은, 용지 제조에 있어서, 코팅, 함침 또는 표면작업에 의해 적용되는 대다수의 층들(layers), 즉 인쇄적성 및 표면 외관을 향상시키기 위해 불투명 색소화된 층들과는 대조적으로, 간간이 색소화되어 있거나 색소화되어 있지 않으며, 그 조성에 있어서는 통상적으로 인쇄공정을 통해 적용되는 광택제의 조성에 더욱 밀접하게 관련이 있고, 이에 따라 일반적으로 용지 기계 및 용지의 인쇄 이후의 공정과는 거리가 멀다.

보호 층의 총 두께는, 바람직하게 3㎛ 이상, 특히 5 내지 25㎛ 사이이다. 보호 층의 근량(basis weight)은, 바람직하게 면 당 25 g/m²(25 g/m² per face)이하이다.

외측 인쇄적성 층은, 바람직하게 폴리머 입자 및/또는 미네랄 필러를 포함하며, 이는 인쇄적성(printability)을 향상시킬 수 있다. 폴리머 입자 및/또는 미네랄 필러는, 바람직하게, 외측 인쇄적성 층의 총 중량에 대한 상대적인 건조 중량에 따른 질량함량으로 50% 미만이며, 바람직하게 5% 내지 25% 사이이고 더욱 바람직하게 6% 내지 10% 사이이다. 미네랄 필러는, 바람직하게 실리카 및/또는 카올린(kaolin) 및/또는 탈크(talc) 및/또는 칼슘 카보네이트(calcium carbonate)를 포함한다. 바람직하게, 폴리머 입자 및/또는 미네랄 필러는 그 자연적 투명도 및/또는 특히 10㎛ 미만의 미크론 단위의 치수(dimensions)로 인해 불투명하지 않다.

본 발명의 특정 실시예에 있어서, 외측 인쇄적성 층은, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리이미드 또는 폴리프로필렌 파우더 또는 아크릴이나 스티렌 폴리머 파우더와 같이, 바람직하게 유기물에 해당하는 폴리머 입자 필러를 포함한다.

외측 인쇄적성 층은, 바람직하게 투명하거나 반투명하다.

외측 인쇄적성 층은, 건조 중량으로, 바람직하게 적어도 25%, 더 바람직하게 적어도 30% 그리고 좀 더 바람직하게 적어도 50%의 폴리우레탄을 포함하고, 특히 바람직한 변형예에 따르면, 외측 인쇄적성 층은, 바람직하게, 건조중량으로, 25% 에서 50% 사이의 폴리우레탄을 포함한다(이러한 폴리우레탄은, 바람직하게 폴리아크릴 화합물과 혼합된 것이며, 특히 폴리우레탄과 아크릴 화합물의 함량은 실질적으로 동등함).

베이스 층은 폴리올레핀, 바람직하게 폴리에틸렌(PE)을 포함할 수 있다. 변형 예로서, 베이스 층은 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)를 포함한다. 또 다른 변형 예로서, 베이스 층은 폴리우레탄, 아크릴 폴리머, 스티렌 폴리머 또는 예를 들어 폴리비릴리덴 플루오라이드(PVDF) 타입의 플루오르화 폴리머를 포함한다. 베이스 층은, 특히 미네랄 필러와 같은 필러나 폴리머 입자 필러가 없을 수 잇다. 바람직하게, 폴리에틸렌은 개질된 폴리에틸렌에 해당하며, 이러한 폴리에틸렌은, 특히, 바람직하게 카르복시산 그룹(carboxylic acid groups)과 같은 산 그룹(acid group)을 포함한다.

베이스 층의 두께는, 면 마다, 예를 들어, 1 내지 24㎛ 사이이다. 베이스 층의 근량(basis weight)은, 예를 들어, 1 내지 24 g/m² 범위이고, 바람직하게는 2 내지 5 g/m² 이다.

외측 인쇄적성 층의 두께는, 각 면 마다, 예를 들어, 1 내지 24㎛ 범위이다. 바깥 층의 근량(basis weight)은, 예를 들어, 1 내지 24 g/m² 범위이고, 바람직하게는 2 내지 5　g/m² 이다.

베이스 층은, 바람직하게 투명하거나 반투명이다.

코팅은 상기 두 층만을 포함할 수 있고; 변형 예로서, 코팅은 특히 앞서 언급한 층들 중 하나와 동일한 성질의 하나 이상의 중간 층을 포함할 수 있다.

특정 케이스에 따르면, 상기 막의 층들 중 적어도 하나는, 프로-폴리우레탄(pro-polyurethane)으로 불리우는 투-컴포넌트 시스템(two-component system)을 포함한다. 특히, 상기 투-컴포넌트 시스템은, 이소시아네이트 올리고머(isocyanate oligomer)와 폴리올 올리고머(polyol oligomer) 사이의 중첨가 반응(polyaddition reaction)을 이용한다. 아울러, 상기 투-컴포넌트 시스템은, 인 시튜로(in situ)로, 즉 기재 상에서, 폴리우레탄을 합성할 수 있도록 한다.

특정 케이스에 따르면, 상기 막의 층들 중 적어도 하나는 교차결합 가능한 폴리머를 포함하는데, 이는 특히 자외선 방사 효과(effect of ultraviolet (UV) radiation) 하에서 교차결합 가능한 것이다. 특정 실시예에 따르면, 상기 교차결합 가능한 폴리머는 폴리우레탄이다.

바람직하게, 외측 인쇄적성 층의 증착은 라인 상에서(on line) 수행될 수 있다.

베이스 층의 증착 및 외측 인쇄적성 층의 증착은, 바람직하게 기재의 양 면 상에서 이루어진다. 특히, “양-면 레이어링(two-face layering)”(C-2-S)에 적합한 레이어링 시스템(layering system)이 상기 층들을 증착하는데 이용될 수 있다. 바람직하게, 에어-나이프 레이어링 시스템(air-knife layering system)이 이용될 수 있다. 또한, 증착은, 커튼 레이어링(curtain layering), 펜슬 레이어링(pencil layering), 특히 프레도즈드 레이어링(predozed layering), 엣치드 레이어링(etched layering) 또는 트렌스퍼 레이어링(transfer layering)과 같은 롤 레이어링(roll layering), 또는 딥핑(dipping)이나 함침(impregnation)에 의해, 표면 코팅(surface coating)에 의하거나 스프레잉(spraying)에 의해 이루어질 수 있다.

바람직하게, 섬유 기재는 각 면이 막(coat)으로 커버된다.

바람직하게, 섬유 기재는 그 기공을 감소시키기 위해 바람직하게 폴리비닐 알코올(PVA)을 기반으로 하는 바인더로 함침된다. PVA는, 용지 기재의 함침 이전에, 1wt% 내지 10wt% 의 비율로, 바람직하게 3wt% 내지 6wt% 의 비율로 물 속에 용해된다.

섬유 기재는, 적어도 하나의 보안 요소(security element)를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 논의 대상은 특히 지폐용의 고-내구성 시트를 제조하는 공정으로서, 이는, 베이스 층의 섬유 기재 상에서 액체 상태로 온-라인 레이어링(on-line layering)하는 것과 폴리우레탄을 기반으로 하는 외측 인쇄적성 층의 베이스 층 상에서 온-라인 레이어링(on-line layering) 또는 오프-라인 레이어링(off-line layering) 하는 것으로 이루어지는 단계를 포함한다.

외측 인쇄적성 층의 레이어링은, 바람직하게 건조 후에, 베이스 층 상에서 직접 이루어질 수 있다.

상기 공정의 유리한 특성에 따르면, 베이스 층의 증착은 투-롤 트리터(two-roll treater)를 이용하여 라인 상에서(on line) 이루어질 수 있다.

섬유 기재는, 바람직하게 베이스 층의 증착에 앞서, 특히 위에서 언급한 투-롤 트리터를 통과하기에 앞서, 사이징된다. 사이징(sizing)은, 바람직하게 PVA를 기반으로 하는 바인더로 수행된다. 예를 들어 스티렌이나 아크릴 폴리머를 기반으로 하는 분산물과 같이 PVA에 첨가되거나 PVA를 대체하는 다른 바인더들을 생각할 수 있다.

베이스 층은, 건조 중량으로, 면 당 1 내지 24g/m², 바람직하게 2 내지 4　g/m² 범위의 양으로 증착될 수 있다. 외측 인쇄적성 층은, 건조 중량으로, 면 당 1 내지 24g/m², 바람직하게 2 내지 5g/m² 범위의 양으로 증착될 수 있다.

베이스 층은 폴리우레탄(PU), 특히 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀, PVDC, 아크릴 폴리머, 스티렌 폴리머 및 특히 PVDF와 같은 플루오르화 폴리머, 그리고 이들의 혼합물과 공중합체로부터 선택된 폴리머를 포함할 수 있다.

외측 인쇄적성 층은, 건조중량으로, 바람직하게 적어도 50%의 폴리우레탄을 포함한다.

외측 인쇄적성 층은, 건조중량으로, 특히 실리카 및/또는 카올린 및/또는 탈크 및/또는 칼슘 카보네이트로 된 적어도 5%의 미네랄 필러를 포함할 수 있다.

외측 인쇄적합 층은, 건조 중량으로 1% 내지 15% 사이, 바람직하게 1% 내지 3% 사이의 가교제(crosslinking agent)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 논의 대상은, 지폐 제조를 위한 공정으로서, 위에서 정의된 용지 시트는, 특히 음각 프린팅에 의해 지폐의 외측 인쇄적합 층 상에 인쇄된다.

본 발명에 따르면, 지폐 제조를 위한 보안용지로 이용되는 고-내구성의 용지를 제조할 수 있게 되며, 또한 이러한 용지를 상대적으로 저비용으로 제조될 수 있게 된다.

섬유 기재( Fibrous substrate )

섬유 기재는, 제지 섬유(papermaking fiber) 및 그 제조에 적합한 첨가제들을 포함한다. 특히, 주로 셀룰로오스를 함유하는 성질을 갖는 섬유 기재는 질량으로 1% 내지 50% 사이 및 바람직하게 5% 내지 15% 사이의 양으로 합성 섬유를 첨가하는 것에 의해 보강될 수 있다.

지폐를 제조하고자 하는 경우, 섬유 기재는 셀룰로오스 섬유 및 특히 면섬유(cotton fiber)를 포함할 수 있다. 섬유 기재의 조성물에는 한해살이 식물(annual plants)들로부터 온 다른 식물 섬유(vegetable fiber)들이 포함될 수 있다.

섬유 기재는, 젖은 상태에서 결집된 용지의 한겹 이상을 가질 수 있다.

섬유 기재는, 건조된 최종 용지로서, 사이징(sizing) 및 보호막의 증착 이전에, 20 내지 120 g/m² 사이의 근량(basis weight) 및 30 내지 180㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다.

섬유 기재는 하나 이상의 워터마크(watermarks) 및 하나 이상의 보안 요소(security elements)를 포함할 수 있다.

섬유 기재 내에 포함될 수 있는 보안요소들 중, 일부는 특별한 장치 없이도 태양광이나 인공광에서 육안으로 검출 가능하다. 이러한 보안요소들은, 예를 들어, 색상을 갖는 섬유나 박편(flakes), 특히 부분적으로나 전체적으로 인쇄되거나 금속화된 실(yarn)을 포함한다. 이러한 보안요소들은 첫번째-레벨 요소(first-level elements)라고 한다.

다른 타입의 추가적인 보안요소들은, 자외선(UV)이나 적외선(IR) 램프와 같이 상대적으로 간단한 장치를 이용해야만 검출이 가능하다. 이러한 보안요소들은, 예를 들어, 섬유(fibers), 박편(flakes), 가느다란 조각(strips), 실(yarns) 또는 입자(particles)를 포함한다. 이러한 보안요소들은, 순수 육안으로는 보일 수도 있고 보이지 않을 수도 있는데, 예를 들어 365nm의 파장으로 발광하는 우드램프(Wood lamp)로부터 나오는 조명 하에서 발광성을 갖는다. 이러한 보안요소는 두번째-레벨 요소(second-level elements)라고 한다.

다른 타입의 보안요소들은, 검출을 위해서는 더욱 복잡한 검출 장치를 필요로 한다. 이러한 보안요소들은, 예를 들어, 자극적이거나 하나 이상의 외부 여기 소스(external excitation sources)를 받으면, 동시적으로 또는 비-동시적으로 특정 시그널을 생성할 수 있다. 적절한 경우, 시그널의 자동 검출은 문서가 진짜임을 증명할 수 있도록 한다. 이러한 보안요소들은, 광학적, 전기적, 자기적 또는 전자기적 여기를 받을 때 특정 시그널을 생성할 수 있는, 예를 들어 활성 물질, 입자 또는 섬유 형태의 흔적을 포함한다. 이러한 보안요소들은 세번째-레벨 요소(third-level elements)라고 한다.

섬유 기재 내에는 시약(reagents)이 포함될 수 있는데, 이는 예를 들어, 화학적 또는 생화학적 위조방지 및/또는 인증 및/또는 식별용 시약으로서, 특히 각각 적어도 하나의 위조제 및/또는 인증제 및/또는 식별제와 반응한다.

섬유 기재 내에 존재하는 보안요소(들)은, 첫 번째-레벨, 두 번째-레벨 또는 세 번째-레벨 보안 특성을 가질 수 있다.

보호코팅( Protective coating )

베이스 층( Base layer )

베이스 층은, 섬유 기재를 오염으로부터 보호하기 위해, 막(coat)에 차단 특성(barrier properties)을 부여할 수 있는 폴리머를 포함한다.

차단 특성은, 플라스틱 필름의 그것과 동등하다. 따라서, 특히 본 발명에 따른 용지 시트는, 라미네이팅 된 필름, 보강 필름 또는 열성형 필름을 구비하는 섬유 기재와 동등한 오염 저항성을 갖는다.

베이스 층은, 바람직하게, 건조 중량으로, 면 당, 1 내지 24 g/m², 바람직하게 1 내지 15　g/m² 그리고 더욱 바람지하게 2 내지 5　g/m² 를 나타낸다.

베이스 층의 면당 두께는, 예를 들어, 1 내지 24㎛, 바람직하게 1 내지 15㎛ 그리고 더욱 바람직하게 2 내지 5㎛ 범위이다.

베이스 층은, 바람직하게 제지기 상의 라인 상에서(on line on the paper machine) 바람직하게 투-롤 트리터(two-roll treater)를 이용하여 코팅이나 함침(impregnation)에 의해 액상으로 각 면 상에 증착된다.

베이스 층은, 처음에, 바람직하게, 특히 에멀젼(emulsion)이나 분산물(dispersion)과 같은 수상(aqueous phase)의 준비물에 해당한다.

베이스 층은, 바람직하게 PU, 폴리올레핀 또는 PVDC를 기반으로 한다. 변형 예로서, 특히 아크릴, 스티렌 또는 특히 PVDF 타입의 플루오르화 폴리머가 이용될 수 있다.

프리사이징( Presizing )

바람직하게, 섬유 기재는, 코팅이나 함침 이전에 베이스 층의 형성을 위한 조성물로 프리사이징 된다.

프리사이징은, 바람직하게 PVA를 기반으로 하는 바인더로 수행된다. 폴리비닐 알코올은, 용지 기재의 함침 이전에, 1wt% 내지 10wt%, 바람직하게 3wt% 내지 6wt%의 비율로 물에 용해된다. PVA에 추가되거나 이를 대신하여, 앞서 언급한 스티렌이나 아크릴 폴리머를 기반으로 하는 분산물(dispersions)과 같은 다른 바인더를 생각할 수 있다.

외측 인쇄적성 층( Outer printability layer )

바깥 층은, 처음에, 바람직하게, 특히 에멀젼이나 분산물과 같은 수상(aqueous phase)의 준비물에 해당한다.

본 발명에 따르면, 외측 인쇄적성 층은 PU를 기반으로 한다.

폴리우레탄은, 바람직하게 폴리우레탄이나 프로폴리우레탄 입자의 수성 분산액 형태로 적용된다.

폴리우레탄은, 바깥 층을 형성하기 위해, 조성물의 총 중량 대비 40% 내지 100% 사이의 질량 함량으로 조성물 내에 존재할 수 있다.

바깥 층을 형성하기 위한 조성물은, 이소시아네이트(isocyanates), 카보디이미드(carbodiimides) 및 아지리딘(aziridines)으로부터 선택되는 가교제를 포함할 수 있다. 가교제는, 레이어링 이전에, 건조중량으로, 조성물의 총 중량 대비 1% 에서 15% 사이, 바람직하게 1% 에서 3% 사이의 질량 함량으로 존재할 수 있다.

또한, 바깥 층을 형성하기 위한 조성물은, 바람직하게 실리카, 카올린(kaolin), 탁(talc) 및 칼슘 카보네이트(calcium carbonate)로부터 선택되는 미네랄 필러를 포함한다.

또한, 바깥 층을 형성하기 위한 조성물은, 건조중량으로, 바람직하게 조성물의 총 중량 대비 1% 에서 60% 사이, 바람직하게 3% 내지 10% 사이의 질량 비율의 필러를 포함할 수 있다.

코팅 수단( Coating means )

베이스 층을 적용하기 위해 이용되는 것으로는, 앞서 언급한 바와 같이, 출구에 있는 미터링(metering) 이전에 있는 프리미터링 롤(premetering rolls), 음각 롤(engraved roll) 또는 이송 롤(transfer rolls)을 포함하는 온 라인 투-롤 트리터(on line two-roll treater)를 들 수 있다.

외측 인쇄적성 층을 적용하기 위해 이용되는 것으로는, 바람직하게, 예를 들어 TWIN^TM ABC 타입의 양면 에어나이프 코터(two-sided air-knife coater)를 들 수 있다.

더욱이, 단일 수행(single run)에 있어서 두 면을 레이어링 하는 것으로는, 예를 들어 TWIN^TM ABC 타입, 또는 TWIN^TM Sizer gravure 이나 TWIN^TM Sizer HSM 타입의 롤을 구비하는 동시 레이어링 유닛(simultaneous layering units)을 생각할 수 있다.

각 층의 적용, 또는 선택적으로 모든 층의 적용 이후에는, 예를 들어 핫 에어나 적외선(히팅 롤의 도움을 받을 수도 있음)에 의한 건조가 이어진다. 표면 온도는, 겹쳐진 용지의 히팅 유닛 내에서의 체류 시간에 비례하여, 적어도 30℃이고 최대 180℃까지 도달한다.

예시( Examples )

아래의 본 발명에 따른 예시 1 내지 3은, 코튼 셀룰로오스 섬유(cotton cellulose fiber)로 구성되는 섬유 기재를 이용하여 이루어졌다. 섬유 기재는, 용지-형성 탱크의 출구에서, 건조 중량으로 88 g/m² 의 PVA를 증착하기 위해 물에 6%로 용해된 PVA 배스 내에서 침지(soaking)에 의해 사이징 되었다(sized).

증착된 층들(layers)의 특성 및 수득되는 성질은 아래 표에서 구체화 되어 있다.

제1(베이스) 층은, 사이징 프레스(sizing press) 상에서 함침에 의해 증착되었다. 제2(외측) 층은, 펜슬 레이어링(pencil layering)에 의해 증착되었다.

예시1

건조 중량으로 2.2　g/m²/face 로 증착된 PU를 기반으로하는 베이스 층을 포함하는 2층 보호 막(two-layer protective coat)으로 코팅되는 앞서 정의된 용지 기재, 및 PU를 기반으로 하며 건조 중량으로 5.4 g/m²/face 로 증착된 외측 층을 포함하는 시트가 준비되었다.

아래 표에 분석된 다음의 결과를 얻었다:

예시2

건조중량으로 2.4　g/m²/face 로 증착된 PE를 기반으로 하는 베이스 층을 포함하는 2층 보호 막(two-layer protective coat)으로 코팅된 앞서 정의된 용기 기재, 및 건조중량으로 4.8　g/m²/face 로 증착된 PU 기반의 외측 층을 포함하는 시트가 준비되었다.

다음의 결과를 얻었다:

예시3

건조중량으로 4.8　g/m²/face 로 증착된 PVDC 기반의 베이스 층을 포함하는 2층 보호 막(two-layer protective coat)으로 코팅된 앞서 정의된 용지 기재, 및 4.8　g/m²/face 로 증착된 PU 기반의 외측 층을 포함하는 시트가 준비되었다.

다음의 결과를 얻었다:

예시4( 비교예 )

건조 중량으로 2.3　g/m²/face 의 양의 PU 기반의 층으로 코팅된 예시 1 내지 3의 용지 기재를 포함하는 시트가 준비되었다.

다음의 결과를 얻었다:

예시 1 내지 4의 준비

PE , PU 및 PVDC 포뮬라의 조성은 앞서 제공되었음

예시 5( 비교예 )

이는, 7.0　g/m²/face 의 PU 접착제 층, 6.0　g/m²/face 의 PET 필름 및 7.0　g/m²/face 의 아크릴 광택제를 포함하는 막으로 함께 라미네이팅 된 제지 기재(papermaking substrate)를 포함하는 시트로서, 레퍼런스 Hybrid 라는 이름으로 Louisenthal에 의해 시판되는 것이다.

다음의 결과를 얻었다:

성능

저항성 및 내구성 테스트

워싱 ( washing ) 내구성 테스트

“저농도 잿물 측정(low concentration lye)”으로 알려져 있는 워싱에 대한 저항성 테스트는, 용지의 샘플(6.7　cm × 6.7　cm 의 치수)을 위치시키는 단계로 구성되는데(여기서, 상기 샘플은, 일 면 상에 음각이 인쇄되고 건조를 위해 꿰매어진 직물제 백(sewn textile bags) 내에서 8일간 동안 건조된 것임), 이러한 샘플은 750g의 물과 Ariel^®브랜드의 7.5g의 워싱 파우더를 함유하는 95°C ± 2°C 의 수용액과 접촉하며 분당 67회전으로 1시간 동안 회전하는 병 내에 위치한다. 각 병에는 여섯 개의 백(bags)이 들어 있다. 샘플들을 잿물(lye)에 노출한 이 후, 행구고 끄집어 내었다.

샘플들은 0 부터 5 까지 등급이 매겨진다(5는 인쇄 강도의 감소가 없는 경우에 대응되는 것이고, 0은 이미지가 사라진 경우에 대응되는 것임).

펠리칸 테스트( Pelikan test )

펠리칸 테스트는, 염분을 제거한 물에서 10분 동안 10% 까지 희석된 펠리칸 블루 4001 잉크(Pelikan blue 4001 ink) 용액 내에 두 개의 샘플(7　cm　× 4 cm)을 담그는 단계, 그것들을 제거하여 두 개의 압지 시트(sheets of blotting paper) 사이에 위치시키는 단계, 10kg 의 스테인리스스틸로 두 개의 포워드-리턴 롤(forward-return rolls)을 형성함으로써 프레싱 하는 단계, 완전히 건조시킨 후 각 면 상에서 잉크에 노출되기 전과 후의 비색 차이(colorimetric difference) ΔE^*(표준 NF EN ISO 11664-4에 따라, CIE L*a*b* 비색 공간에서, D65 광원 하에서, 그리고 10° 에서 관찰하는 방식으로 화이트 플레이트에서 Elrepho USAV395를 측정 (Elrepho USAV395 measurement white plate in the CIE L*a*b* colorimetric space under a D65 illuminant and observation at 10°, according to standard NF EN ISO 11664-4))를 평가하는 단계로 구성된다.

수상( aqueous phase )에서의 오염에 대한 저항성 테스트

다음이 준비되었다:

- 인공 땀(artificial sweat) 조성물 A:

* 증류수: 500g

* NaCl: 5g

* 젖산(Lactic acid): 5　g

* 요소(Urea): 0.5　g

* 히스티딘 하이드로클로라이드(Histidine hydrochloride): 0.5g

* 물: qs 1000　g

- 색상이 있는 분체 조성물 B:

* Lanxess 사의 Bayferrox 420(Bayer): 0.833　g

* Lanxess 사의 Bayferrox 610(Bayer): 0.833　g

* BASF 사의 Microlith black C-K(CIBA): 0.083　g

* Efisol 사의 Vermiculite 2D: 248.25　g

이러한 화합물들은, 여섯 개의 큰 세라믹 비드를 갖는 플라스틱 병 속에서 Turbula 믹서를 이용하여 30분 동안 믹싱되었다.

- 지방질 조성물 C:

다음의 출발 혼합물이 이용되었다:

* Lanolines de la

사의 Lanoline Lanor TEC: 200g

* Nopco 사의 Disponil TD 0785: 20　g

혼합물은 라놀린(lanoline)이 용해될 때까지 균질화되었다. 28g의 물이 저음과 함께 첨가되고, 이 후 16g에 해당하는 Nopco 사의 Eumulgin BA이 첨가되고, 균질한 준비물이 얻어질 때까지 열과 함께 혼합이 믹싱이 수행되었다. 혼합물은 상온으로 냉각되고 24g의 물이 첨가되며 15분간 혼합된다. 다음, 190g의 물이 더 첨가되는데, 처음에는 매우 천천히 첨가된다. 42%의 라놀린을 함유하는 에멀젼(emulsion)이 수득되었다.

각 샘플은, 사전에 IGT 크리싱 머신(creasing machine)을 가지고 수동으로 구겨졌다.

샘플들(75　mm　× 140　mm)은 목재 블록 상에 거치되었고, 삼 면이 노출된 상태를 유지하였다.

20g의 지방질 조성물, 10g의 색상이 있는 분체 조성물 그리고 90ml의 인공 땀 조성물 그리고 최대 직경 20mm의 25 개의 세라믹 비드가 2L 플라스틱 병 안에 놓여졌다. 혼합물이 쉐이킹 된 다음, 샘플들이 놓여져 있는 네 개의 건조된 목재 블록이 도입되었다.

병은 닫혀 있고, 67rpm으로 20분 동안 Turbula 믹서 내에서 쉐이킹 되었다.

그런 다음, 샘플들은, 흐르는 물에 헹구어졌고, 두 개의 압지(blotting paper)를 이용하여 건조된 다음, 60℃의 오븐에 3분간 놓여졌다.

그런 다음, 샘플들은, 압지로 된 두 개의 시트 사이에서 다리미로 2/3 위치에서 다림질 되었다.

샘플들은, 15바의 압력에서, 최소한의 스피드로 측면 당 하나의 통로로 하나씩 캘린더링 되었다(calendered).

아래 수학식 1에 따라 오염지수 Is에 대한 평가가 수행되었다:

여기서, W₁은 테스트 후에 샘플상에서 측정된 백색도(whiteness)이고, W₀는 테스트 이전의 백색도이며, Y₁은 테스트 이후의 황화도(degree of yellowing) 이고, Y₀는 테스트 이전의 황화도이다. 백색도는 표준 NF ISO 2470-2 6167에 따른 세 번의 측정에 대한 평균 값에 해당하고, 황화도 역시 세 번의 측정(제지 분야에서 통상적으로 이용되는 Lorentzen & Wettre 사의 Datacolor Elrepho 3000 장치로 측정)에 대한 평균 값에 해당한다.

알루미나 비드는 300g을 초과해서는 안된다. 알루미나 비드는 이용 전에 연마 크림 및 적은 양의 물과 함께 Turbula 내에 1.5시간 동안 놓아 둠으로써 조절된다.

인쇄된 잉크의 마모( Abrasion of the printed inks )

인공 땀 조성물: A, 그 포뮬러에 대해서는 위에서 언급하였음.

연마 조성물: Efisol 사의 Vermiculite 2D.

지방질 조성물: 상기 C와 동일한 포뮬러.

샘플들은, 테스트 이전에 8일 동안 중합을 위해 잔류하는 Sicpa 사의 블루 잉크 S12W로 인쇄되었으며, 인쇄는 음각 모드(intaglio mode)로 수행되었다.

샘플들은 75　× 140　mm 스트립이다.

20g의 지방질 조성물, 10g의 연마 조성물 및 90ml의 인공 땀과 최대 직경 20mm의 25 개의 세라믹 비드는 2L 플라스틱 병 속에 놓여졌다.

크리싱(creasing) 이후에, 샘플들은 앞선 테스트에서와 같이, 네 개의 목재 블록 상에 거치되었다.

전체가 20분간 67rpm으로 회전되었다.

샘플에 대한 헹굼과 건조는 앞선 테스트에서 설명한 바와 같이 수행되었다.

1 내지 5 범위의 비쥬얼 스캐일(visual scale)로 측정되었다(1 = 샘플이 심하게 손상됨, 5 = 악화되지 않음)

분체 오염 테스트( Test with the pulverulent soiling )

장비

- 뚜껑이 구비된 금속 드럼(23cm　× 23 cm　× 33　cm)

- 직경이 2.5mm인 2kg의 글라스 비드

- 양과 음의 퍼짐성을 갖는 고무(rubber with male and female spreading)

- 드롭 카운터(drop counter)

- 펀칭 머신(punching machine)

- 깨끗한 천(clean cloth)

- 비커(beaker)

오염 혼합물의 조성( Composition of the soiling mixture )

- 카올린 - 타이어스(Kaolin - Thai earth)(325 mesh) 0.3 g

- 올리브 오일(Olive oil) 0.4 g

- 콩 기름(Soybean oil) 0.4 g

- 에탄올 0.4 g

시료의 준비( Preparation of the specimens )

- 노트 포멧으로 시료를 자름(진행 방향으로 길게)

- 각 코너로부터 대략 9mm 정도 떨어진 위치에 구멍을 냄

- 각 코너에 러버 웨이트(rubber weight)를 위치시키고 단단히 잡아줌.

오염 혼합물의 준비( Preparation of the soiling mixture )

- 0.3 g의 카올린을 2000 g의 글라스 비드(glass beads)와 혼합함

- 0.4 g의 올리브 오일, 콩 오일 및 에탄올을 첨가함

- 60(회전/분)으로 메탈 드럼 내에서 5분간 혼합함.

절차( Procedure )

- 20개의 샘플을 메탈 드럼에 넣음

- 60rpm 으로 일 방향으로 회전시킨 반대 방향으로 회전시키는 방식으로 15분간 회전시킴(메탈 드럼 수평)

- 샘플을 회수하고 러버 웨이트를 제거함

- 양 면을 촉촉한 천으로 세 번을 건조시킨 다음 마른 천으로 한 번을 건조시킴

- 다음으로, 테스트 전 후의 샘플 상에서의 측정을 통해 비색 차이(colorimetric difference) ΔE^*(표준 NF EN ISO 11664-4에 따라, CIE L*a*b* 비색 공간에서, D65 광원 하에서, 그리고 10° 에서 관찰하는 방식으로 화이트 플레이트에 Elrepho USAV395를 측정(Elrepho USAV395 measurement white plate in the CIE L*a*b* colorimetric space under a D65 illuminant and observation at 10°, according to standard NF EN ISO 11664-4))를 계산함으로써 평가를 수행함.

측정은 시료의 다섯 개 위치에서 수행되었다.

“인쇄된 잉크의 마모도(abrasion of the printed inks)”, “수상에서의 오염도(soiling in aqueous phase)” 및 “분체 오염도(pulverulent soiling)” 세 가지 테스트에 있어서, 본 발명에 따른 용지에서 매우 우수한 결과가 나왔다.

본 발명은 설명된 예시들에 한정되는 것은 아니다.

“포함(comprising)”이라는 표현은 “적어도 하나를 포함(comprising at least one)”을 의미하는 것이다.

Claims

다음을 포함하는 화폐 제조용 고내구성 용지 시트:
- 섬유 기재(a fibrous substrate),
- 섬유 기재의 적어도 일 면을 완전히 커버하는 보호 막(단, 이러한 막은 기재 측 상에 있는 적어도 하나의 베이스 층 및 베이스 층을 커버하는 폴리우레탄 기반의 비플루오르화 외측 인쇄적성 층을 포함하는 것이고, 상기 베이스 층은 폴리올레핀 또는 PVDC를 포함하는 것임).
제1항에 있어서,
보호 막의 총 두께는 3㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 시트.
제1항에 있어서,
외측 인쇄적성 층은,
폴리머-입자 및/또는 미네랄 필러를 외측 인쇄적성 층 내에 포함하는 것을 특징으로 하는 시트.
제1항에 있어서,
외측 인쇄적성 층은,
실리카 및/또는 카올린 및/또는 탈크(talc) 및/또는 칼슘 카보네이트를 포함하는 미네랄 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트.
제1항에 있어서,
외측 인쇄적성 층은,
건조중량으로, 적어도 25%의 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트.
제1항에 있어서,
외측 인쇄적성 층은,
건조중량으로, 25% 내지 50% 사이의 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트.
제1항에 있어서,
베이스 층은,
PE를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트.
베이스 층의 섬유 기재 상에서 액상으로 온-라인 레이어링(on-line layering)을 수행하는 것과 및 폴리우레탄 기반의 비 플루오르화 외측 인쇄적성 층의 베이스 층 상에서 온-라인 또는 오프-라인 레이어링(on-line or off-line layering)을 수행하는 것으로 이루어지는 단계를 포함하며,
상기 베이스 층은, 폴리올레핀 또는 PVDC를 포함하는 화폐용 고내구성 시트의 제조공정.
제8항에 있어서,
상기 폴리우레탄 기반의 외부 인쇄적성 층은, 건조중량으로 25% 내지 50% 사이의 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제8항에 있어서,
상기 섬유 기재는, 투-롤 트리터(two-roll treater)를 통과하기 전에 사이징(sizing) 되는 공정.
제9항에 있어서,
베이스 층의 증착은, 투-롤 트리터(two-roll treater)를 이용하는 라인 상에서 일어나는 것을 특징으로 하는 공정.
제9항에 있어서,
섬유 기재는, 투-롤 트리터(two-roll treater)를 통과하기 전에 사이징 되는 것을 특징으로 하는 공정.
제10항 또는 제12항에 있어서,
사이징은 PVA로 수행되는 것을 특징으로 하는 공정.
제9항에 있어서,
외측 인쇄적성 층의 레이어링은 라인 상에서(on line) 이루어지는 것을 특징으로 하는 공정.
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