KR20170110699A - 보안 장치를 기재에 표면 도포하기 위한 방법 - Google Patents

보안 장치를 기재에 표면 도포하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

제조 중에 섬유질 웨브에 보안 장치(예를 들어, 마이크로-광학적 보안 실을 도포하기 위한 방법이 제공된다. 본 발명의 방법에 의해서, 보안 장치는 바람직하게, 섬유질 웨브가 충분히 압밀화되어, 완전히 형성된 습식 웨브를 구성할 때, 종이 기계의 카우치 롤 또는 유사한 도구에서 또는 그 부근에서 섬유질 웨브 상으로 도포된다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 종이는, 유통 시뮬레이션 테스트를 실시하였을 때, 종이/보안 장치 계면에서 최소의 손상을 나타냈다. 또한, 표면 도포형 보안 장치는 용인 가능한 레벨의 요판(intaglio) 잉크 부착을 나타냈고, 종이는 큰 횡방향(CD) 인장 강도를 가지며 그 대향 표면들 상에서 상당히 적은 비침을 나타냈다.

Description

보안 장치를 기재에 표면 도포하기 위한 방법
본원은, 전체가 본원에서 참조로 포함되는, 2015년 2월 11일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/114,699호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 표면 도포형 보안 장치를 가지는 시트 재료 및 그러한 시트 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은, 섬유질 웨브(fibrous web)의 총 중량을 기초로, 섬유질 웨브의 물 및/또는 수분 함량이 98 중량% 미만이 될 때와 같이; 섬유질 웨브가 충분히 압밀되는 종이 제조 프로세스의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 보안 장치를 시트 재료에 표면 도포하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 결과적인 섬유질 시트 재료로 제조된 문서에 관한 것이다.
띠, 밴드, 실, 또는 리본 형태의 보안 장치가 보안 문서 및 고가치 문서에서 광범위하게 이용되어, 그러한 문서의 진본성을 확인하기 위한 시각적 및/또는 기계적 수단을 제공한다. 이러한 보안 장치는 문서 내에 완전히 매립되거나 부분적으로 매립될 수 있거나, 그 표면 상에 장착될 수 있다.
적어도 부분적으로 매립되는 보안 장치는, 종이 제조 프로세스의 습식 스테이지 중에 그러한 보안 장치를 섬유질 웨브 내로 도입하는 것에 의해서, 형성 섬유질 웨브(forming fibrous web) 내로 도포될 수 있다. 그러나, 이러한 스테이지에서 보안 장치를 섬유질 웨브 내로 도입하는 것은, 비록 매립되는 그리고 부분적으로 매립되는 보안 장치에는 적합하지만, 이제까지는 표면 도포형 보안 장치에 대해서는 실용적이지 못하였는데, 이는 결과적인 시트 재료 또는 문서가 내구성 감소에 민감할 수 있기 때문이다. 이러한 스테이지에서, 형성 섬유질 웨브의 조성은 펄프 또는 섬유 및 물 및/또는 기타 수분으로 구성된다. 펄프 또는 섬유의 양이 약 0.2 내지 약 2.0 중량% 펄프 또는 섬유가 되는 한편 물 또는 수분의 양이 약 99.8 내지 약 98.0 중량% 수분 또는 물이 되도록, 섬유질 웨브가 실질적으로 습식이 된다. 예를 들어, 습식 스테이지 도포에서, 보안 장치는 장망초지기(Fourdrinier) 또는 트윈 와이어 종이 기계의 습식 부분(wet end)에서 형성 섬유질 웨브 상으로 또는 그 내부로, 또는 형성 실린더(forming cylinder)의 해당 부분이 펄프 또는 퍼니시(furnish) 내로 침잠되기 전에 실린더 종이 기계 내의 섬유질 웨브 형성 실린더에 대해서 도입될 수 있다.
형성 섬유질 웨브에 대한 보안 장치의 습식 스테이지 도입 동안, 보안 장치가 섬유질 웨브 내로 압착될 때 섬유가 보안 장치 주위로 흐름에 따라 섬유의 일부가 변위된다는 것을 발견하였다. 이는, 보안 장치와 섬유질 웨브의 또는 결과적인 시트 재료 또는 문서의 기재의 상호작용에 충분히 영향을 미치는, 하위-영역(즉, 보안 장치 아래에 또는 밑에 위치되는 섬유질 웨브의 영역) 및 힌지 지역(hinge area)(보안 장치의 연부 또는 측면의 옆에 위치되는 섬유질 웨브의 영역)으로부터의 소정량의 섬유의 변위를 초래한다. 하위-영역 및 힌지 지역 내의 섬유의 결과적인 농도는 벌크 영역(bulk region) 내의 섬유의 농도 보다 낮다. 이는 보안 장치와 시트 재료 또는 문서의 기재의 계면에서의 약한 연결적 상호작용을 초래하고 특히 보안 장치의 계면형성 표면 및/또는 연부에서 약한 연결적 상호작용을 초래한다. 결과적인 문서의 사용 또는 유통 중에, 이러한 약한 영역은 보안 장치와 기재 사이의 계면형성 연부를 따라서 시트 재료 또는 문서 내의 파열을 생성하거나 힌지 효과(즉, 계면형성 연부들 사이의 분리된 영역들)를 생성한다. 또한, 문서는 뒷면이 비치는 경향을 가지고; 즉, 도포형 보안 장치는, 섬유질 웨브의 일 측면 상에 도포될 때, 섬유질 웨브, 임의의 결과적인 섬유질 시트 재료 또는 임의의 결과적인 문서의 대향 측면으로부터 관찰될 수 있는 음영 효과를 생성할 것이다. 이는 종종 그러한 문제를 해결하기 위한 뒷면 은폐 코팅의 이용을 요구한다. 또한, 그러한 결과적인 시트 재료 또는 문서가 횡방향(cross-direction)(CD) 인장 강도의 감소를 나타낸다는 것이 관찰되었다.
표면 도포형 보안 장치를 획득하기 위한 하나의 대안은 보안 장치를 완전히 형성된 섬유질 기재의 표면에 도포하는 것이다. 그러나, 완전히 형성된 섬유질 기재에 대한 도포는 다른 실질적인 한계를 수반한다. 예를 들어, 이는 사용될 수 있는 보안 장치의 두께 범위를 제한한다. 일반적으로, 표면 도포는 15 미크론 미만의 매우 얇은 보안 장치로 제한된다. 더 두꺼운 보안 장치는 일반적으로 그러한 도포로부터 적어도 부분적으로 배제되는데, 이는 결과적인 시트 재료 상의 결과적인 캘리퍼차(caliper differential)가 하류 프로세싱에 영향을 미치기 때문이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "캘리퍼차"라는 용어는 보안 장치의 상부 표면과 섬유질 시트 재료의 바로 인접하는 벌크-영역의 상부 표면 사이의 높이차를 지칭한다. 종이 제조 프로세스의 건식 스테이지에서 또는 사후 도포 프로세스에서 도입되는 두꺼운 보안 장치로 생성되는 캘리퍼차로 인해서, 권선, 시트작업(sheeting), 적층, 절단 및 ATM을 통한 프로세스와 같은 하류 프로세스가 시간 및 비용과 관련하여 영향을 받는다. 중요하게, 이러한 방식으로 생성되는 적층체는 압착 또는 인쇄될 수 없다.
전술한 내용이 비추어 볼 때, 두께와 관계 없이 표면 도포형 보안 장치를 가지는 개선된 시트 재료 및 이러한 시트 재료를 생산할 수 있는 개선된 프로세스가 여전히 요구되고 있다.
본 발명은, 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 형성 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의한 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대한 보안 장치의 표면 도포 방법을 제공함으로써, 전술한 요구 중 적어도 하나를 해결한다. 그러한 방법은, 섬유질 웨브가 충분히 압밀된 종이 제조 프로세스의 습식 스테이지 중에 형성 섬유질 웨브 상으로 또는 그 내부로 보안 장치를 도입하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 섬유질 웨브의 총 중량을 기초로, 98 중량% 미만의 물 또는 수분 함량을 섬유질 웨브가 가질 때, 섬유질 웨브가 충분히 압밀된다. 바람직하게, 섬유질 웨브가 종이 기계의 카우치 롤(couch roll) 또는 유사 도구에 또는 그 부근에 있을 때, 섬유질 웨브가 충분히 압밀된다. 본 발명은 또한 전술한 프로세스에 의해서 생산된 섬유질 시트 재료 및 섬유질 시트 재료를 포함하는 결과적인 문서를 제공한다. 섬유질 시트 재료는, 섬유질 기재 상의, 대향 표면들, 그 하나의 표면 내의 적어도 하나의 함몰부, 함몰부 아래에 또는 밑에 배치된 섬유질 하위-영역, 및 함몰부 및 하위-영역 옆에 배치된 섬유질 벌크-영역; 함몰부 내에 배치되는 표면 도포형 보안 장치; 및 표면 도포형 보안 장치와 하나의 표면 사이의 계면을 가지며; 섬유질 하위-영역 내의 그리고 섬유질 벌크-영역 내의 섬유는 실질적으로 균등한 양으로 존재한다.
놀랍게도, 예를 들어, 완전히 형성된 습식 웨브와 같이 섬유질 웨브가 충분히 압밀된 습식 스테이지 중에 표면 도포형 보안 장치가 도입될 수 있다는 것을 발견하였다. 종이 제조 프로세스의 이러한 습식 스테이지에서 보안 장치를 도입하는 것에 의해서, 보안 장치가 섬유질 웨브 내로 충분히 가압될 수 있고, 그에 따라 하위-영역 내의 섬유를 변위시키지 않고 하위-영역 내에서 섬유를 추가적으로 압밀할 수 있다. 이는 다시 섬유와 표면 도포형 보안 장치 사이의 증가된 연결적 상호작용을 제공하는데 도움을 준다. 결과적으로, 내구성, 잉크 부착, 횡방향(CD) 인장 강도, 및 뒷면 비침 중 적어도 하나가 개선된다. 이러한 놀라운 장점은, 잉크 부착의 개선, 인장 강도의 개선, 또는 뒷면 비침의 은폐를 위한 추가적인 프로세싱 단계의 필요성을 제거한다. 또한, 섬유질 웨브가 충분히 압밀된 습식 스테이지 중에 보안 장치가 도입되기 때문에, 보안 장치를 섬유질 웨브 내로 가압할 수 있게 되고, 그에 의해서 더 두꺼운 보안 장치를 이용할 수 있게 되는데, 이는 그 캘리퍼차가 실질적으로 감소될 수 있기 때문이다. 그에 의해서, 결과적인 캘리퍼차가 하류 프로세스에 적은 영향을 미친다.
본원에서 제공된 방법에 의해서, 출원인은 또한 놀랍게도, 표면 도포형 보안 장치가 섬유질 웨브, 섬유질 시트 재료 또는 결과적인 문서 내의 적어도 하나의 다른 특징부와 정합되어(in register) 도포될 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 보안 장치가 섬유질 웨브 제조 프로세스의 습식 스테이지 중에 도입되기 때문에, 종이 제조 프로세스 중에 정합을 조정할 수 있다. 따라서, 보안 장치와 다른 특징부의 오정렬을 교정하기 위해서 필요할 수도 있는 추가적인 프로세싱 단계를 방지할 수 있다. 보안 장치를 연속적인 방식으로 도입하는 것은 또한 운반체 기재의 필요성을 제거하는데, 이는 단일 도입-장치로 보안 장치가 절단/펀칭될 수 있고 섬유질 웨브에 도입될 수 있기 때문이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "도입-장치"라는 용어는 보안 장치를 절단/펀칭하고 그리고 또한 습식 스테이지 중에 섬유질 웨브에 도입하기 위해서 이용되는 장치를 지칭한다. 적합한 도입-장치가 본원에서 더 설명된다.
당업자는 이하의 상세한 설명 및 도면에 의해서 본 발명의 다른 특징 및 장점을 구분할 수 있을 것이다. 달리 규정되는 바가 없는 한, 본원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어가 본 발명에 속하는 업계의 당업자에 의해서 일반적으로 이해되는 바와 같은 의미를 갖는다. 본원에서 언급된 모든 공보, 특허 출원, 특허, 및 다른 참조물은 그 전체가 참조로 포함된다. 충돌의 경우에, 정의를 포함하는 본원 명세서가 우선할 것이다. 또한, 재료, 방법, 및 예는 단지 예시적인 것이고 제한적으로 의도된 것은 아니다. 또한, 본원에서 명시적으로 인용된 모든 범위는 또한 암시적으로 모든 하위-범위를 포함한다.
본 개시 내용은, 이하의 도면을 참조할 때 보다 잘 이해될 수 있을 것이다. 도면의 구성요소가 반드시 실제 축척(scale)으로 도시된 것이 아니고, 그 대신에 본 개시 내용의 원리를 명확하게 설명할 때 강조하였다. 도면과 관련하여 예시적인 실시예를 개시하였지만, 본 개시 내용을 본원에서 개시된 실시예 또는 실시예들로 제한하기 위한 의도는 가지지 않는다. 오히려, 모든 대안예, 수정예 및 균등물을 포함할 것이다.
개시된 발명의 특별한 특징을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 섬유질 웨브가 충분히 압밀되지 않은 종이 제조의 습식 스테이지 중에 섬유질 웨브 내로 보안 장치를 도입하는 것에 의해서 생성된 섬유질 시트 재료의 횡단면적 측면도이다.
도 2는 수분 함량이 너무 낮아서 보안 장치를 기재 내로 압착하여 섬유를 추가적으로 압밀할 수 없을 때 종이 제조의 건식 스테이지 중에 또는 그 후에 보안 장치를 섬유질 웨브 상으로 도입하는 것에 의해서 생산된 섬유질 시트 재료의 횡단면적 측면도이다.
도 3은, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되었을 때 보안 장치가 섬유질 웨브 상으로 또는 그 내부로 도입되는 경우에, 표면 도포형 보안 장치를 갖는, 본 발명의 섬유질 시트 재료의 예시적인 실시예를 도시한 횡단면적 측면도이다.
도 4는, 습식 라인 이후에 그리고 카우치 롤 이전에, 연속적인 웨브 형태의 보안 장치가 와이어 상의 형성 섬유질 웨브에 도입되는 장망초지기 종이 기계의 개략도이다.
도 5는 복수의 불연속적인 표면 도포형 보안 장치(패치 및 띠)가 도포된, 본 발명에 따른 문서의 예시적인 실시예의 상단 평면도이다.
도 6은 비침 무늬(watermark)와 같은, 문서 내의 다른 특징부와 정합되어 도포되는 복수의 불연속적인 표면 도포형 보안 장치(패치)를 가지는 본 발명에 따른 문서의 다른 예시적인 실시예의 상단 평면도이다.
도 7a는, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대해서 유통 시뮬레이션 테스트(Circulation Simulation Test)를 통한 한번(1)의 사이클을 실시한 이후에, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되지 않았을 때 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 형성 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 생성된, 섬유질 시트 재료 또는 문서의 앞면의 평면도이다.
도 7b는, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대해서 유통 시뮬레이션 테스트 및 쇼(show)를 통한 한번(1)의 사이클을 실시한 이후에, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되지 않았을 때 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 형성 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 생성된, 섬유질 시트 재료 또는 문서의 뒷면의 평면도이다.
도 8a는, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대해서 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 한번(1)의 사이클을 실시한 이후에, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되었을 때 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 형성 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 생성된, 본 발명에 따른 섬유질 시트 재료 또는 문서의 예시적인 실시예의 앞면의 평면도이다.
도 8b는, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대해서 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 한번(1)의 사이클을 실시한 이후에, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되었을 때 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 생성된, 본 발명에 따른 섬유질 시트 재료 또는 문서의 예시적인 실시예의 뒷면의 평면도이다.
도 9a는, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대해서 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 세번(3)의 사이클을 실시한 이후에, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되지 않았을 때 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 형성 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 생성된, 섬유질 시트 재료 또는 문서의 앞면의 평면도이다.
도 9b는, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대해서 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 세번(3)의 사이클을 실시한 이후에, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되지 않았을 때 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 형성 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 생성된, 섬유질 시트 재료 또는 문서의 뒷면의 평면도이다.
도 10a는, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대해서 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 세번(3)의 사이클을 실시한 이후에, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되었을 때 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 생성된, 본 발명에 따른 섬유질 시트 재료 또는 문서의 예시적인 실시예의 앞면의 평면도이다.
도 10b는, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 대해서 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 세번(3)의 사이클을 실시한 이후에, 섬유질 웨브가 충분히 압밀되었을 때 종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 섬유질 웨브에 도입하는 것에 의해서 생성된, 본 발명에 따른 섬유질 시트 재료 또는 문서의 예시적인 실시예의 뒷면의 평면도이다.
청구된 발명의 특정의 예시적인 실시예에 관한 설명으로서 제공된 이하의 상세한 설명에 의해서 본 발명이 더 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 방법에 의해서, 표면 도포형 보안 장치를 포함하는 섬유질 시트 재료가 제공된다. 본 발명의 제1 양태에서, 섬유질 시트 재료에 보안 장치를 표면 도포하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 종이 제조 중에 섬유질 웨브 내로 또는 상으로 보안 장치를 도입하는 단계를 포함한다. 종이 제조 프로세스 중에 보안 문서를 도입하는 것에 의해서, 공지된 프로세싱 단계가 중단되지 않고 부가적인 프로세싱 단계가 제거된다. 또한, 종이 제조 프로세스의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 도입하는 것에 의해서, 종이 제조의 건식 스테이지에서 도포될 수 있는 보안 장치 보다 더 두꺼운 보안 장치가 그에 의해 도포될 수 있다.
일 실시예에서, 방법은 하위-영역 내에서 섬유를 압밀하는 단계를 더 포함한다. 하위-영역 내에서 섬유를 더 압밀하기 위해서, 표면 도포형 보안 장치가 충분히 압밀된 섬유질 웨브 내로 압착된다. 섬유가 이러한 영역 내에서 조밀화되고, 그에 따라, 하위-영역의 부피가 감소되지만, 이러한 영역 내의 소정량의 섬유는 변위되지 않고; 적어도 어떠한 상당한 양으로도 변위되지 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, "충분하게 압밀된"이라는 용어는, 본 개시 내용과 관련하여, 섬유질 웨브가 완전히 형성된 습식 웨브 상태에 있다는 것을 의미하는 것으로 당업자가 이해할 수 있을 것이다. 이러한 습식 웨브 스테이지에서, 섬유질 웨브는 98% 미만의 물 및/또는 수분을 포함한다. 따라서, 섬유질 웨브는 2% 초과의 섬유 및/또는 펄프를 포함한다. 다른 실시예에서, 섬유질 웨브는 95% 미만의 물 및/또는 수분을 포함하고, 구성요소의 나머지 5%는 섬유 및/또는 펄프이다. 더 바람직한 실시예에서, 섬유질 웨브 내의 물 및/또는 수분은 약 60% 내지 98% 미만, 또는 약 60% 내지 약 95%이다. 출원인은, 보안 장치가 도입될 때 98% 초과의 물 및/또는 수분 함량이 섬유의 변위를 초래한다는 것을 발견하였다. 특히 기재의 하위-영역 내의, 섬유의 상당한 변위는 기재 내의 섬유와 보안 장치 사이의 약한 상호작용을 초래한다. 특히, 섬유의 변위는 기재의 내구성 및 강도를 감소시키고, 하위-영역 내에서 그리고 힌지 지역 내에서 제공되는 은폐 효과를 감소시킨다. 본원에서 주목할 수 있는 바와 같이, 특히 보안 장치의 계면형성 연부에서의 이러한 약한 상호작용은 전술한 문제를 초래한다. 따라서, 섬유질 웨브가 60% 미만의 물 및/또는 수분을 가지는 경우에, 종이 제조 프로세스 중에 보안 장치를 도입하는 것은, 여전히 작은 캘리퍼차를 유지하면서 두꺼운 보안 장치를 수용하기 위한 보안 장치의 함몰부 형성(recessing)을 충분하게 허용하지 않는다는 것을 또한 발견하였다. 또한, 60% 미만의 물 및/또는 수분에서, 하위-영역 내의 섬유는, 보안 장치의 계면형성 연부 부근에서 섬유를 고정할 수 있을 정도로 충분히 추가적으로 압밀화되지 않는다. 본원에서 사용된 바와 같이, "함몰부 형성"이라는 용어는, 보안 장치의 상단부 또는 상부 표면 지역이 여전히 노출되면서 보안 장치의 높이의 적어도 일부가 벌크 영역의 표면 높이 아래로 함몰되도록, 섬유질 시트 재료의 기재 표면 내에 릴리프(relief)/함몰부를 형성하기 위해서 보안 장치를 섬유질 웨브 내로 압착하는 것을 지칭한다.
전술한 바와 같이, 습식 스테이지는 종이 제조 기계를 따라 여러 위치에서 조정될 수 있고, 본 발명은 이러한 가능성 모두를 고려한다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 보안 장치는, 예를 들어, 종이 기계의 카우치 롤 또는 유사한 도구에서 또는 그 부근에서 섬유질 웨브가 충분히 압밀된 또는 완전히 형성된 습식 웨브를 구성하는(즉, 섬유질 웨브의 총 중량을 기초로, 섬유질 웨브의 98 중량% 미만의, 바람직하게 섬유질 웨브의 약 60 중량% 내지 98 중량% 미만의; 또는 더 바람직하게 섬유질 웨브의 약 60 중량% 내지 약 95 중량%; 또는 섬유질 웨브의 약 60 중량% 내지 약 90 중량%의 수분 또는 물 레벨을 가지는) 때와 같은, 종이 제조 프로세스의 습식 스테이지 중에 형성 섬유질 웨브 내로 또는 그 상으로 보안 장치가 도포된다. 기계의 건조기 섹션의 부담을 최소화하기 위해서, 흡입 상자가 전형적으로 카우치 롤 바로 전에 위치되어, 웨브가 기계의 습식 부분을 떠나기 전에 가능한 한 많은 수분을 제거한다. 유사하게, 실린더 종이 기계의 실린더 부분을 떠날 때 (그리고 카우치 롤 이후에), 바람직하게 섬유질 웨브는 약 75% 내지 약 95%의 물 및/또는 수분과 약 5% 내지 약 25%의 펄프 또는 섬유로 구성될 것이다.
장망초지기 종이 기계 상에서의 종이 제조의 몇몇 스테이지가 (본원에서 정의된 바와 같은) 섬유질 웨브의 충분한 압밀화를 제공하는 것으로 생각되지만, 바람직한 실시예에서, 보안 장치가 섬유질 웨브에 도입되는 종이 제조의 스테이지가 습식 라인 직후에 그리고 카우치 롤 이전에 위치된다. 이는, 섬유질 웨브의 상부 측면 상에서 명확한 표면 물이 더 이상 존재하지 않는 지점이다. 대안적인 실시예에서, 보안 장치는 습식 부분 내의 진공 상자 상에서 또는 그 이전에 섬유질 웨브에 도입되고, 이는 장치를 웨브 내로 셋팅하는데 유리하게 도움을 준다. 바람직하게, 보안 장치는 전달 바퀴, 롤러 또는 접촉 슈(contacting shoe)를 통해서 섬유질 웨브의 면에 직접적으로 배치된다.
일 실시예에서, 카우치 롤을 통과하여 또는 더 지나서 이동될 때, 압착 섹션 및 건조기 섹션 모두로 이루어진 종이 기계의 건식 부분으로 섬유질 웨브가 진행됨에 따라, 섬유질 웨브는 표면 도포형 보안 장치를 가지는 완전히 형성된 웨브의 상태가 된다.
종이 기계의 2가지 유형 모두의 압착 섹션에서, 물 및/또는 수분 함량을 희망 레벨까지 감소시키기 위해서 롤러들 및 펠트들 사이에서 습식 종이를 압축하는 것에 의해서 물 및/또는 수분이 제거된다. 놀랍게도, 출원인은, 표면 도포형 보안 장치를 가지는 완전히 형성된 습식 웨브의 압축으로 인해서 하위-영역(즉, 도입된 보안 장치 아래의 또는 밑의 섬유질 웨브의 지역) 내의 섬유가, 변위되는 대신에 조밀화됨에 따라, 추가적으로 압밀된다는 것을 발견하였다. 결과적으로, 결과적인 섬유질 시트 재료 또는 결과적인 문서의 강도 특성 뿐만 아니라, 뒷면 비침을 감소시키기 위한 보안 장치의 은폐를 제공하는 뒷면 불투명성이 개선된다.
본 발명의 보안 장치는 다양한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 두께 범위 중에서 더 두꺼운 쪽의 단부에 위치되는 보안 장치의 표면 도포를 본 발명의 프로세스가 유리하게 허용한다는 것을 발견하였다. 일 실시예에서, 보안 장치는 100 미크론(㎛)까지의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 보안 장치는 5 내지 75㎛ 또는 더 바람직하게 10 내지 50㎛ 범위의 두께를 갖는다. 보안 장치의 폭은 섬유질 시트 재료의 폭에 의해서만 제한된다. 바람직한 실시예에서, 폭은 0.25 내지 20 밀리미터(mm); 더 바람직하게 0.5 내지 15mm의 범위를 갖는다.
종이 제조의 습식 스테이지 중에 보안 장치를 도입하는 것에 의해서, 이러한 보안 장치가 섬유질 웨브 내로 압착되어 결과적인 섬유질 시트 재료의 표면 내에서 함몰부를 생성할 수 있다. 결과적인 섬유질 시트 재료는 표면 도포형 보안 장치를 포함하고, 그러한 보안 장치는 전술한 단점을 초래하지 않는 캘리퍼차를 갖는다. 본원에서 사용된 바와 같이, "캘리퍼차"라는 용어는 보안 장치의 상부 표면과 섬유질 시트 재료의 바로 인접하는 벌크-영역의 상부 표면 사이의 높이차를 지칭한다. 캘리퍼차는 음 또는 양, 또는 영일 수 있다. 바로 인접한 벌크-영역의 상부 표면의 높이가 보안 장치의 상부 표면의 높이 보다 높을 때, 음의 캘리퍼차가 제공된다. 대안적으로, 보안 장치의 상부 표면의 높이가 바로 인접한 벌크-영역의 상부 표면의 높이 보다 높을 때, 양의 캘리퍼차가 제공된다. 일 실시예에서, 캘리퍼차가 보안 장치의 두께에 대해서 표현된다. 이러한 실시예에서, 캘리퍼차의 절대값이 보안 장치의 두께의 0% 내지 약 80%의 범위이다.
일 실시예에서, 캘리퍼차는 -10 내지 약 50㎛의 범위이다. 더 바람직하게, 캘리퍼차는 -5 내지 30㎛; 또는 0 내지 25㎛의 범위이다.
특정 실시예에서, 보안 장치를 섬유질 습식 웨브 내로 압착하는 것이 음의 캘리퍼차(즉, 보안 장치의 두께 또는 높이가 벌크 영역의 두께 또는 높이 보다 작은 것)를 초래하도록, 장치가 충분히 두껍다. 그러한 실시예에서, 캘리퍼차는 보안 장치의 두께에 대한 캘리퍼차의 절대값에 대한 언급에 의해서 가장 잘 특성화된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 보안 장치의 두께가 25㎛ 미만이고, 그에 따라, 보안 장치가 섬유질 웨브 내로 압착될 때, 표면 도포형 보안 장치의 캘리퍼차의 절대값이 보안 장치의 두께의 0% 내지 약 50%; 더 바람직하게 0% 내지 약 30%; 보다 더 바람직하게 약 0% 내지 약 10% 범위가 된다. 하나의 다른 실시예에서, 보안 장치의 두께는 다시 25㎛ 미만이고, 그에 따라, 보안 장치를 섬유질 웨브 내로 압착하는 것에 의한 하위-영역의 추가적인 압밀화는 -10 내지 15㎛; 바람직하게 -5 내지 10㎛ 범위의 캘리퍼차를 생성한다.
대안적으로, 하나의 실시예에서, 보안 장치의 두께는 25㎛ 초과이고, 그에 따라, 보안 장치를 섬유질 웨브 내로 압착하는 것에 의한 하위-영역의 추가적인 압밀화는 -10 내지 50㎛; 바람직하게 -5 내지 25㎛ 또는 0 내지 15㎛ 범위의 캘리퍼차를 생성한다. 보안 장치가 또한 25㎛ 초과의 두께를 가지는 하나의 다른 실시예에서, 보안 장치의 두께에 대한 캘리퍼차의 절대값은 0% 내지 약 50%의 범위이다. 바람직하게, 캘리퍼차의 절대값이 보안 장치의 두께의 0% 내지 약 20%의 범위이다.
당업자는, "카우치 롤"을, 종이 웨브가 와이어를 떠나는 곳(즉, 습식 부분 또는 종이 형성 섹션)에 배치되고 와이어가 브레스트 롤(breast roll)로 복귀되는 곳에 배치된, 장망초지기 종이 기계 상의 장망초지기 와이어를 위한 안내 또는 전환 롤로서 이해할 수 있을 것이다. 카우치 롤은, 장망초지기 와이어 부분이 실린더 부분에 의해서 대체된 실린더 종이 기계 상에서 동일한 목적을 위한 역할을 한다. 구체적으로, 웨브가 실린더 부분을 떠나고 카우치 롤을 향해서 이동될 때, 카우치 롤은 웨브를 안내하고 전환시킨다.
비록, 전체 섬유질 웨브가 물 및/또는 수분 함량 그리고 섬유 함량과 관련하여 균일한 일관성을 가지는 것이 또한 고려되나, 섬유질 웨브가 불균일하게 충분히 압밀화되는 것도 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 섬유질 웨브는 단지 도입 지점에서 또는 도입 지점을 따라서 충분히 압밀화된다. 본원에서 사용된 바와 같이, "도입 지점"은, 섬유질 웨브에서 또는 섬유질 웨브를 따라서 보안 장치가 적어도 부분으로 덮여지는 영역을 지칭한다. 다른 실시예에서, 섬유질 웨브는 단지 부분적으로 충분히 압밀화되거나 구배 또는 매트릭스 패턴으로 충분히 압밀화되며, 그에 따라 도입 지점에서, 전술한 단점을 초래할 정도로 섬유가 상당히 분산되지 않는다. 예를 들어, 형성 섬유질 웨브를 따른 위치에서 선택적으로 진공을 가하는 것에 의해서, 충분히 압밀화된 구배 또는 매트릭스 패턴이 제공될 수 있다. 대안적으로, 일 실시예에서, 형성 섬유질 웨브를 따른 선택된 위치에서 상단-표면 물을 제거하기 위한 복사선 공급원(즉, 열)을 인가하는 것에 의해서, 수분 함량이 구배 또는 매트릭스 패턴으로 제거된다.
보안 장치를 섬유질 웨브에 도입하는 것은 보안 장치와, 기재 섬유질 웨브, 결과적인 섬유질 시트 재료 또는 결과적인 문서 사이에 계면을 형성한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "계면"이라는 용어는 보안 장치와 기재 사이의 직접적 또는 간접적 접촉에 의해서 형성될 수 있다. 계면이 직접적인 경우에, 보안 장치는 기재 내의 섬유와 직접 접촉된다. 그러나, 보안 장치가 일부 또는 모든 하단부 및 측면 표면을 따라 기재와 간접적인 계면을 형성하는 것이 고려된다. 예를 들어, 계면이 보안 장치와 기재 사이에서 다른 재료를 포함할 수 있다. 여러 재료가 고려되지만, 추가적인 섬유질 또는 중합체 재료, 예를 들어, 단독으로 또는 조합되어, 식물 공급원과 같은 천연 공급원으로부터 얻어진, 또는 중합체 용융체 조성물로부터 뽑아낸, 또는 달리 얻어진 단성분 및/또는 다성분 섬유가 특히 적합하다. 또한, 간접 계면을 형성하는데 있어서 접착제 재료가 바람직하다. 활성화가 가능한 접착제를 이용하여 보안 장치를 섬유질 웨브의 함몰된 표면 상에 또는 그 내부에 고정하거나 접합할 수 있다. 적합한 접착제는 제한이 없고, 온도가 100℃ 내지 160℃에 도달하는 종이 기계의 건조기 섹션 내에서 활성화되는 물-, 열-, 및/또는 압력-활성화 접착제를 포함하나, 이러한 것으로 제한되지 않는다. 이러한 코팅은 솔벤트-계 중합체 용액 또는 수성 용액 또는 분산액의 형태로 도포될 수 있다. 적합한 분산액은 아크릴 수지 분산액, 에폭시 수지 분산액, 천연 라텍스 분산액, 폴리우레탄 수지 분산액, 폴리비닐 아세테이트 수지 분산액, 폴리비닐 알코올 수지 분산액, 요소 포름알데히드 수지 분산액, 비닐 아세트 수지 분산액, 에틸렌 비닐 아세테이트 수지 분산액, 에틸렌 비닐 알코올 수지 분산액, 폴리에스테르 수지 분산액, 및 그 혼합물의 군으로부터 선택된다. 카우치 롤을 통과하여 이동될 때, 표면 도포형 보안 장치를 가지는 완전히 형성된 습식 웨브가 종이 기계의 건식 부분으로 진행되고, 그러한 건식 부분은 압착 섹션 및 건조기 섹션 모두로 이루어진다. 접착제가 대안적으로 보안 장치의 일부를 형성할 수 있고, 그러한 실시예에서, 5 내지 약 50㎛; 바람직하게 5 내지 약 20㎛ 범위의 두께를 갖는다.
본 발명에 적합한 보안 장치는 도용 또는 위조에 대한 보안성을 제공하기 위해서 당업자가 당업계에서 일반적으로 이용하는 것을 포함한다. 보안 장치는 대안적으로 또는 부가적으로 미적 특성을 기재에 적용하는데 적합한 것일 수 있다. 적절한 보안 장치는 직접적으로 또는 장치의 도움으로 인간이 인식할 수 있는 정보를 디스플레이할 수 있거나, 부가적으로 또는 대안적으로 기계에 의해서 인식될 수 있는 정보를 디스플레이할 수 있다. 보안 장치는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다: 탈금속화된 또는 선택적으로 금속화된, 자기, 결합된 자성 및 금속성, 또는 엠보싱된 영역 또는 층, 색 전이(color shift), 각도에 따라 색이 변하는(iridescent), 액정, 광변색성 및/또는 열변색성 재료로 이루어진 색채 변화 코팅, 발광 및/또는 자기 재료의 코팅, 홀로그래픽 및/또는 회절성 보안 특징부, 및 마이크로-광학 보안 특징부. 바람직한 실시예에서, 보안 문서 또는 고가치 문서가 용이하게 인증될 수 있도록, 보안 장치가 보안성을 제공한다. 일 실시예에서, 보안 장치는 포커싱 요소의 어레이 및 화상 아이콘의 어레이를 포함하고, 포커싱 요소의 어레이 및 화상 아이콘의 어레이는 하나 이상의 합성 화상이 제공되도록 배열된다. 여기에서 적합한 포커싱 요소는 렌티큘라 렌즈(lenticular lense) 및 비-원통형 렌즈(즉, 마이크로-렌즈) 모두를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 보안 장치는 마이크로-렌즈 기반의 보안 장치이다. 그러한 장치는 일반적으로 (a) 광-투과성 중합체 기재, (b) 중합체 기재 상에 또는 중합체 기재 내에 위치된 마이크로-크기의 화상 아이콘의 배열체, 및 (c) 포커싱 요소(예를 들어, 마이크로렌즈)의 배열체를 포함한다. 화상 아이콘의 배열체가 포커싱 요소의 배열체를 통해서 관찰될 때, 하나 이상의 합성 화상이 투사되도록, 화상 아이콘 배열체 및 포커싱 요소 배열체가 구성된다. 이러한 투사된 화상은 많은 수의 상이한 광학적 효과를 보여줄 수 있다. 그러한 효과를 제공할 수 있는 재료 구성이 Steenblik 등의 미국 특허 제7,333,268호, Steenblik 등의 미국 특허 제7,468,842호, Steenblik 등의 미국 특허 제7,738,175호, Commander 등의 미국 특허 제7,830,627호, Kaule 등의 미국 특허 제8,149,511호; Kaule 등의 미국 특허 제8,878,844호; Kaule 등의 미국 특허 제8,786,521호; Kaule 등의 유럽 특허 제2162294호; 및 Kaule의 유럽 특허출원 제08759342.2호(또는 유럽 공개 제2164713호)에서 설명되어 있다. 이러한 참조는 그 전체가 본원에 포함된다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 방법에 의해서 표면 도포형 보안 장치는, 비제한적으로, 예를 들어 미국 특허 제7,333,268호에서 설명된 MOTION™ 마이크로-광학 보안 장치, RAPID™ 마이크로-광학 보안 장치, 홀로그래픽 보안 장치(예를 들어, 금속화된 홀로그래픽 장치)와 같은 마이크로-광학 보안 장치를 포함한다. 이러한 장치는 미국 매사추세츠에 소재하는 Crane Currency US, LLC로부터 입수할 수 있다. 비제한적인 다른 적합한 장치에는 KINEGRAM™ 광학적 데이터 운반체와 같은 광학적으로 가변적인 장치(OVD), 및 색채-전이 보안 장치가 포함된다.
보안 장치가 섬유질 웨브로 도입하기 위한 다양한 형태로 제공될 수 있지만, 연속적인 웨브 형태로 보안 장치를 제공하는 것이 가장 유리하다는 것을 발견하였다. 연속적인 웨브 형태로 보안 장치를 제공하는 것에 의해서, 보안 장치가 연속적인 방식으로 섬유질 웨브에 도입될 수 있다는 것을 발견하였다. 이어서, 연속적인 웨브가 복수의 불연속적인 보안 장치로 단편화되거나 분할된다. 연속적인 웨브를 불연속적인 보안 장치로 단편화하는 것은 다양한 절단 및/또는 펀칭 방법에 의해서 달성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 방법은, 운반체 막을 이용하지 않고, 종이 기계 상에서의 제조 중에 복수의 불연속적인 보안 장치를 섬유질 웨브에 대해서 인-라인 도포하는 프로세스이다. 이러한 방법은 연속적인 웨브 형태로 보안 장치를 제공하는 단계; 희망하는 형상 및 크기를 각각 가지는 불연속적인 보안 장치를 형성하기 위해서 연속적인 방식으로 연속적인 웨브를 절단 또는 펀칭하는 단계; 및 이어서 종이 제조 중에 연속적인 방식으로 불연속적인 보안 장치를 섬유질 웨브 상으로 도포하는 단계를 포함한다.
본원에서, 표면 도포, 부분적인 매립 또는 전체적인 매립에 의해서, 부가적인 보안 장치가 섬유질 시트 재료에 도포될 수 있다는 것을 생각할 수 있을 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 부가적인 보안 장치가 섬유질 시트 재료의 표면에 도포된다. 그러한 부가적인 장치는 표면 도포형 보안 장치가 도입되기 전에 섬유질 웨브에 도입될 수 있거나, 표면 도포형 보안 장치가 도입된 후에 도포될 수 있다. 부가적인 보안 장치가 표면 도포형 보안 장치와 상이하거나 그와 유사할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 불연속적인 보안 장치 중 하나가 25 ㎛ 이하의 두께를 가질 때, 수분 함량이 60% 미만; 바람직하게 약 90% 내지 0 중량% 범위일 때 그러한 보안 장치를 섬유질 웨브에 도입하는 것이 고려된다. 예를 들어, 섬유질 웨브가 제1 건조기 섹션과 크기 압착 사이에서 종이 기계를 통해서 이동되고 선택적으로 물 및/또는 수분 함량을 약 4% 내지 약 7%로 높이기 위해서 재습윤될 때, 보안 장치가 섬유질 웨브에 도입된다.
보안 장치는 다양한 크기, 형상, 또는 색채를 가질 수 있다. 예를 들어, 보안 장치가, 불연속적인 보안 장치의 형태에서, 띠, 밴드, 실, 리본, 또는 패치의 비제한적인 형태를 가지는 것이 고려된다. 이러한 장치는 약 2 내지 약 25 밀리미터(mm)(바람직하게, 약 6 내지 약 12 mm)의 전체 폭, 그리고 약 10 내지 약 50 미크론(바람직하게 약 20 내지 약 40 미크론)의 전체 두께를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 보안 장치는 띠 또는 패치이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "띠"는, 횡방향 폭 치수 보다 실질적으로 더 긴 길이방향 길이 치수를 가지는 보안 장치를 지칭한다. 대조적으로, "패치"는 실질적으로 동일한 길이방향 길이 및 횡방향 길이를 가질 수 있고, 균일한 형상 또는 다양한 불균일한 형상들을 가질 수 있다. 띠 및 패치의 여러 가지 형상 및 크기가 본원에서 고려된다. 그러나, 띠 또는 패치가 섬유질 시트 재료 또는 결과적인 문서의 연부까지 연장될 수 있으나, 바람직한 실시예에서, 띠 또는 패치가 섬유질 시트 재료 또는 문서의 주변부 내에 위치되고 시트 재료 또는 문서의 연부까지 연장되지 않는다.
주목한 바와 같이, 다양한 크기의 보안 장치가 본 발명의 방법 및 섬유질 시트 재료에 적합한 것으로 생각된다. 일 실시예에서, 크기는 약 5 내지 약 75 밀리미터(mm), 바람직하게 약 15 mm 내지 약 40 mm의 전체 길이; 그리고 약 2 mm 내지 약 50 mm, 바람직하게 약 6 mm 내지 약 25 mm의 전체 폭; 그리고 약 10 내지 약 50 미크론, 바람직하게 약 15 미크론 내지 약 40 미크론의 전체 두께의 범위이다. 본원에서 주목한 모든 범위는, 정수 및 분수를 포함하여, 모든 하위 범위를 포함한다.
주목한 바와 같이, 다양한 형상; 예를 들어, 패치, 띠, 또는 실, 기하형태적 형상, 예컨대 별모양, 평행사변형, 다각형(예를 들어, 육각형, 팔각형, 등) 형상, 숫자, 문자 및 다양한 기호가 또한 보안 장치에 대해서 고려된다. 단순한 그리고 복잡한 비-기하학적 무늬가 또한 적합한 것으로 생각된다. 이러한 형상 및 무늬는 회전식 다이 프로세스로 절단될 수 있다.
본 발명의 방법의 일 실시예에서, 보안 장치가 섬유질 웨브, 섬유질 시트 재료 또는 결과적인 문서의 기재 상의 또는 그 내부의 적어도 하나의 다른 특징부와 정합되도록, 보안 장치가 형성 섬유질 웨브 내로 도입된다. 특정 실시예에서, 보안 장치 내의 특별한 특징부가 섬유질 웨브, 결과적인 섬유질 시트 재료 또는 문서 내의 다른 특징부와 정합되도록, 보안 장치가 도입된다. 적어도 하나의 다른 특징부가 도포와 관련하여 필요에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 다른 특징부가 비침 무늬, 인쇄된 화상, 릴리프 구조물, 다른 보안 장치, 또는 종이-자체의 특징부이다. 정합되도록 보안 장치를 섬유질 웨브에 도입하는데 있어서, 연속적인 웨브의 형태로 최초로 제공된 보안 장치가, 연속적인 웨브를 불연속적인 보안 장치로 절단/펀칭하기 위해서 이용될 수 있는 장비 또는 시스템(본원에서, 도입-장치로서 지칭됨)의 일부로 전달되는 것이 고려된다. 보안 장치를 절단하기 위한 별개의 장치를 이용하고 이어서 섬유질 웨브에 도포할 수 있으나, 불연속적인 보안 장치를 형성하기 위해서 이용되는 시스템이 또한 보안 장치를 섬유질 웨브 내에 또는 그 상부에 도포하기 위해서 이용되는 것이 바람직하다. 단일 장치에서, 보안 장치를 정합되도록 더 정밀하게 도포할 수 있는데, 이는 그러한 것이 이동 부분들을 덜 필요로 하기 때문이다.
연속적인 웨브가 불연속적인 보안 장치로 절단되고 이어서 불연속적인 보안 장치가 동일한 도입-장치에 의해서 섬유질 웨브 상으로 또는 그 내부로 도입되는 바람직한 실시예에서, 오-정합된(적어도 하나의 다른 특징부와 오정렬된) 보안 장치가 연속적인 방식으로 정합되게 조정될 수 있도록, 보안 장치의 배치가 도입-장치에 의해서 조정될 수 있는 것이 또한 고려된다. 종이 제조 프로세스 현장에서의 절단, 도포, 및 정합 조정을 위해서 단일 도입-장치를 이용하는 것에 의해서, 배치를 조정하기 위한 부가적인 프로세싱이 불필요하게 된다. 예를 들어, 종이 제조 프로세스 중의 정합된 도포 및 조정은 인쇄 전에 결과적인 시트 재료 또는 문서를 이차적으로 프로세스하여야 할 필요성을 제거한다.
적합한 도입-장치는 본 개시 내용으로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 도입-장치는, 보안 장치와 섬유질 웨브, 섬유질 재료, 또는 결과적인 문서 내의 적어도 하나의 다른 특징부 사이의 정합을 확인하는 광학적 센서 또는 섬유-밀도 센서를 이용하는 시스템이다. 보안 장치의 식별된 또는 계산된 위치 또는 보안 장치와 적어도 하나의 다른 특징부의 상대적인 위치들을 고려하여, 도입-장치를 이용하여 보안 장치의 배치를 조정한다. 그러한 조정을 하기 위해서, 도입-장치는, 불연속적인 보안 장치가 희망에 따라 정합되어 도포될 수 있도록 연속적인 웨브의 장력을 제어하는 가변 속도 전진 장치(예를 들어, 서보 구동부를 가지는 전기 서보메커니즘)를 이용한다. 그에 의해서, 연속적인 웨브 상의 장력을 조절하는 것에 의해서 보안 장치의 도입 지점이 연속적으로 조정된다. 대안적으로, 도입-장치는, 라벨을 정합 도포하기 위해서 라벨 산업에서 이용되는 것과 같은, 회전식 다이 절단 및 이송 장치일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 섬유질 시트 재료가 제공된다. 본원에서 설명된 바와 같은 섬유질 시트 재료는 보안 장치를 도입한 후에 섬유질 웨브를 더 프로세스하는 것으로부터 초래된다. 그러한 추가적인 프로세싱은 선택적으로, 보안 장치를 섬유질 웨브 내로 압착하기 전에 또는 그 이후에 적용되는 건조 단계를 포함한다. 보안 장치를 섬유질 웨브 내로 압착하는 것은 섬유질 벌크-영역 및 섬유질 하위-영역을 가지는 섬유질 시트 재료를 생성한다.
대향 표면들 및 하나의 대향 표면 내의 함몰부를 가지는 결과적인 섬유질 시트 재료는: 함몰부 내에 배치된 표면 도포형 보안 장치; 함몰부 아래에 배치된 섬유질 하위-영역; 보안 장치 및 하위-영역의 옆에 배치된 섬유질 벌크-영역; 및 보안 장치와 섬유질 시트 재료의 적어도 하나의 표면 사이의 계면을 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 보안 장치의 옆에 위치되는 벌크-영역에 대한 언급은, 횡단면도에서 벌크-영역이 x-축을 따라서 보안 장치에 인접하는 영역이라는 것을 나타낸다. 본원에서 사용된 바와 같이, 보안 장치의 아래에 위치되는 하위-영역에 대한 언급은, 횡단면도에서 하위-영역이 보안 장치의 적어도 일부를 덮는 y-축을 따른 영역이라는 것을 나타낸다. 표면 도포형 보안 장치가 보안 장치의 두께의 80% 미만인 또는 전술한 바와 같이 구체화된 범위 및 암시된 하위범위 이내인 캘리퍼차를 가지도록, 하위-영역은 벌크-영역의 두께 미만인 두께를 갖는다.
일 실시예에서, 하위-영역 내의 섬유가 더 압밀화되고, 그에 따라 하위-영역 내의 섬유의 양은 적어도 바로 인접한 벌크-영역 내의 섬유와 실질적으로 같다. 하나의 다른 실시예에서, 하위-영역 내의 섬유의 양은 벌크-영역 내의 섬유의 양과 실질적으로 같다. 본원에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 같다"라는 용어는, 벌크-영역 및 하위-영역 내의 섬유의 양에 대해 지칭될 때, 섬유의 평방 미터당 그램(gsm)으로 특성화되는 바와 같이, 각각의 영역 내의 섬유의 양이 다른 영역 내의 양의 80% 내지 100%; 바람직하게 90% 내지 100% 이내라는 것을 의미한다. 바람직한 실시예에서, 하위-영역 내의 섬유의 양은 벌크-영역의; 특히 바로 인접하는 벌크-영역의 80% 내지 약 100% 범위의 양과 같다.
본원에서 주목한 바와 같이, 다양한 두께는 적합한 보안 장치에 기인할 수 있다. 결과적으로, 다양한 캘리퍼차가 또한 고려된다. 섬유질 시트 재료의 일 실시예에서, 보안 장치는 약 10 내지 약 75 미크론 범위의 두께를 갖는다. 캘리퍼차는 약 -10 내지 약 30 미크론; 바람직하게 0 내지 약 25 미크론; 바람직하게 약 0 내지 약 15㎛의 범위이다.
일 실시예에서, 섬유질 시트 재료는 (1) 개선된 내구성, (2) 용인 가능한 잉크 부착, (3) 큰 횡방향(CD) 인장 강도, 또는 (4) 감소된 뒷면 비침 중 적어도 하나를 나타낸다. 본원에서 사용된 바와 같이, 개선된 내구성은 (a) 섬유질 웨브가 충분히 압밀되지 않았을 때 생성되는 시트 재료에 비교할 때 계면에서의 최소한의 또는 감소된 손상 또는 (b) 힌지 효과가 거의 없는 것 중 적어도 하나를 특징으로 한다. 이러한 효과는, 문서의 유통 효과를 시뮬레이트한 공지된 산업 기술에 의해서 정량화 또는 정성화될 수 있다. 예를 들어, 은행권의 유통이 내구성 테스트로 시뮬레이트될 수 있다. 하나의 그러한 적합한 내구성 테스트는 "유통 시뮬레이션" 테스트(CST)이다. 이는, 유통 생활 주기를 통해서 은행권에서 발생되는 기계적 및 광학적 훼손을 모사(approximate)하도록 설계된 마모 및 파열 테스트이다. 이러한 테스트는 각각 7.5 그램의 중량의 고무 고리(grommet)를 은행권의 4개의 모서리에 부착하는 것, 그리고 이어서 중량이 부여된 은행권을 30분의 고정된 지속시간(하나의(1) 사이클) 동안 분당 60회전(RPM)으로 속도 조정된 록 텀블러(rock tumbler) 내에 배치하는 것에 의해서 실시된다. 중량이 부여된 은행권에 가해지는 텀블링 작용은 기계적 및 광학적 훼손을 유발한다. 이어서, 제어된 양의 액체 및 고체 오염제(예를 들어, 대두유 및 점토)를 록 텀블러에 부가하여, 생활 수명 중에 은행권이 전형적으로 접촉될 수 있는 오일 및 분진의 영향을 시뮬레이트한다. 은행권은 기계적 열화(deterioration)(예를 들어, 홀, 파열, 절단, 힌지, 분리된 부분 및 너덜너덜해진 불균일한 연부, 그리고 인장 강도, 접힘 내구성, 내파열성, 및 내천공성의 손실과 같은 형태의 표면 및 연부 손상), 광학적 열화(예를 들어, 인쇄 잉크 색채 성질의 열화), 및 오염에 대해서 시뮬레이트된 훼손의 각각의 라운드(round) 이전 및 이후에 테스트된다. 계면에서의 힌지 효과 및 파열은, 이러한 내구성 테스트에 특히 적합한 기계적 훼손의 예이다.
용인 가능한 잉크 부착에 대한 테스트가 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들어, 복수의 섬유질 시트 재료 또는 문서의 적층된 대형(formation)에서 하나의 시트로부터 다른 시트로 전달되는 잉크의 양인 잉크 묻어남(ink set-off)이, 당업자에게 공지된 방법에 의해서 정량적으로 측정될 수 있다. 유사하게, 인장 강도 및 뒷면 비침이 당업자에게 공지된 방법에 의해서 정량화될 수 있다. 예를 들어, 비침은 공지된 광 반사도 또는 투과도 테스트에 의해서 정량화될 수 있다. 예를 들어, INSTRON® 인장 테스터, 또는 당김 테스터를 이용하는, 그리고 이하의 표 2에서 도시된 바와 같은 CD 인장 강도 테스트에서, 본 발명에 따라 제조된 종이는, 완전히 형성된 섬유질 웨브에 대한 보안 장치의 통상적인 원통형 도포에 비교할 때, 약 90% 내지 약 100% 범위의 증가된 값을 가지는 테스트된 성질과 함께, 증가된 CD 인장 강도를 나타냈다.
섬유질 시트 재료는, 주목한 바와 같이, 보안 장치 아래의 섬유질 하위-영역 그리고 보안 장치 및 하위-영역 옆의 섬유질 벌크-영역을 갖는다. 섬유질 웨브가 충분히 압밀되었을 때 보안 장치가 도입되었기 때문에, 시트 재료 내의 하위-영역에 상응하는 섬유질 웨브의 영역 내의 섬유는 식별된 단점을 초래하는 양으로 변위되지 않았다. 따라서, 섬유질 하위-영역 내의 섬유의 양은 적어도 바로 인접한 벌크-영역 내의 섬유의 양과 실질적으로 같다. 본원에서 사용된 바와 같이, "바로 인접한 벌크-영역"이라는 용어는 하위-영역 및 보안 장치의 함몰된 부분과 접경하는 벌크-영역 내의 영역을 지칭한다. 이러한 바로 인접한 벌크-영역은 함몰된 부분 및 하위-영역으로부터 반경방향으로, 하위-영역의 x-축 길이와 동일한 횡단면적 x-축을 따른 소정 거리까지 연장된다. 바로 인접한 벌크-영역과 하위-영역 사이의 부피차를 고려하면, 하위-영역 내의 섬유의 밀도는 바로 인접한 벌크-영역 내의 섬유의 밀도 보다 높다. 바로 인접한 벌크-영역 및 하위-영역 내의 섬유의 양이 실질적으로 동일하며, 그에 따라 2개의 영역의 부피차가 주어진다면, 하위-영역 내의 밀도가 바로 인접한 벌크-영역 내의 밀도 보다 높다. 하나의 예시적인 실시예에서, 벌크-영역 내의 섬유의 양이 88.55 gsm 내지 90.15 gsm의 범위인 한편, 하위-영역 내의 섬유의 양은 87.26 gsm 내지 90.69 gsm의 범위이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "밀도"는 부피 내의 섬유의 평균량을 지칭한다.
본원에서 주목할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 적합한 보안 장치는 그 수가 많다. 그러나, 일 실시예에서, 섬유질 시트 재료는 원통형 및/또는 비원통형 포커싱 요소의 어레이 및 적어도 하나의 합성 화상을 생성하기 위해서 포커싱 요소와 광학적으로 상호작용하는 화상 아이콘의 어레이를 가지는 보안 장치를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 포커싱 요소는, 단독적으로, 원통형 렌즈 또는 비원통형 렌즈(예를 들어, 마이크로-렌즈)이다. 그러나, 본원에서, 렌즈의 어레이가 다양한 비율의 양자 모두의 혼합을 포함하는 것이 고려된다.
본원에서 주목한 바와 같이, 보안 장치는 띠 또는 패치 또는 다른 형상 또는 기하형태의 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 보안 장치는 시트 재료 내의 적어도 하나의 다른 특징부와 정합되어 시트 재료 내에 존재한다. 적합한 다른 특징부가 본원에서 설명된다.
다른 양태에서, 본 발명은 섬유질 시트 재료를 포함하는 문서이다. 다양한 문서가 본 발명에 의해서 고려된다. 예를 들어, 적합한 문서는, 비제한적으로, 은행권, 채권, 수표, 여행자 수표, 신분증, 복권, 여권, 우표, 주권(stock certificate), 뿐만 아니라 문구 물품 및 라벨 그리고 미적 목적을 위해서 사용되는 물품과 같은 비-보안 문서를 포함한다. 복수의 보안 장치가 섬유질 웨브 내로 도입될 수 있고, 결과적으로, 섬유질 시트 재료 및 임의의 결과적인 문서에 도포된 복수의 보안 장치가 발견될 수 있다. 대안적으로, 일 실시예에서, 문서는 적어도 하나의 표면 도포형 보안 장치 및 매립되거나 부분적으로 매립되는 보안 장치 또는 보안 특징부와 같은 적어도 하나의 다른 보안 장치를 포함한다. 표면 도포형 보안 장치는 다른 보안 장치 또는 보안 특징부나 장식용 특징부와 같은 문서의 다른 특징부와 정합될 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 섬유질 시트 재료는 종이 또는 종이-유사 시트 재료이다. 단일 또는 다중-플라이(multi-ply) 시트 재료인 이러한 시트 재료는 합성 또는 천연 섬유 또는 양자 모두의 혼합물을 포함하는 소정 범위의 섬유 유형으로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 이러한 시트 재료는 아바카, 면, 린넨, 목재 펄프, 및 그 혼합물과 같은 섬유로 제조될 수 있다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 면 및 면/린넨 또는 면/합성 섬유 혼합물이 은행권에 바람직한 반면, 목재 펄프는 비-은행권 보안 문서에서 일반적으로 이용된다.
앞서서 주목한 바와 같이, 본 발명과 함께 사용하기 위해서 고려되는 보안 장치는, 비제한적으로, 띠, 밴드, 실, 리본, 또는 패치(예를 들어, 마이크로-렌즈 기반, 홀로그래픽 및/또는 색채 전이 보안 실)을 포함하는 많은 수의 상이한 형태들을 취할 수 있다.
예시적인 실시예를 나타내는 도면에 관한 이하의 설명에 의해서, 청구된 발명을 더 이해하는데 있어서 도움을 받을 수 있을 것이다.
통상적인 기술이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 섬유질 시트 재료 또는 문서(10) 내에 매립된 보안 장치(11)를 제조하기 위해서, 보안 장치(11)가 종이 제조의 습식 스테이지에서 도입된다. 보안 장치를 표면 도포하기 위해서 이러한 방법이 이용될 때, 결과적인 섬유질 시트 재료는 낮은 유통 내구성, 열등한 CD 인장 강도 및 큰 뒷면 비침이라는 문제점을 갖는다. 본원의 다른 곳에서 언급한 바와 같이, 이러한 것은, 부분적으로, 형성 섬유질 웨브로 보안 장치(11)가 도입될 때, 하위-영역(12)으로부터 섬유(15)가 변위되는 것에 기인한다는 것이 발견되었다. 확인될 수 있는 바와 같이, 힌지 지역(14) 내의 섬유의 양이 상당히 감소된다. 이는, 보안 장치와 섬유질 시트 재료 또는 문서(10)의 기재(18) 사이의 계면(17)에서의 약한 상호작용을 초래한다. 이는 계면적 연부(17a)에서 특히 명백하다.
보안 장치(21)가 종이 제조의 건식 스테이지에서 또는 종이가 완전히 압밀화되는 종이 제조 이후에 도입되는, 도 2에 도시된 통상적인 실시예에서 또한 단점이 발견된다. 여기에서, 하위-영역(22) 내의 섬유(25)가 또한 완전히 압밀화되고, 그에 따라 보안 장치(21)가 기재(28) 내로 압착될 수 없다. 결과적으로, 캘리퍼차가 크다. 큰 캘리퍼차는 시트 재료 또는 문서(20)에 대한 열등한 잉크 도포와 연관되었다. 결과적으로, 보안 장치가 건식 스테이지에서 부가되는 실시예의 경우에, 적절한 캘리퍼차를 가지기 위해서 보안 장치는 매우 얇아야 한다.
이러한 단점 중 적어도 하나가 본 발명에 의해서 해결된다. 도 3은 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 여기에서, 도 1 및 도 2와 달리, 보안 장치(31)는, 섬유질 웨브가 충분히 압밀화되었을 때 습식 스테이지 내로 도입되고, 그에 따라, 보안 장치가 섬유질 시트 재료(30)의 기재(38) 내로 압착될 때, 섬유(35)의 상당한 양이 하위-영역(32)으로부터 변위되지 않는다. 오히려, 섬유(35)는 보안 장치(31) 하에서 그리고 힌지 지역(34) 내에서 더 압밀화되거나 조밀화된다. 이는 계면(37)에서 그리고 특히 계면적 연부(37a)에서 강력한 섬유 상호작용을 초래한다. 또한, 보안 장치(31)가 습식 스테이지 중에 도입되기 때문에, 보안 장치가 기재(38) 내로 압착되어 작은 캘리퍼차를 제공할 수 있다.
보안 장치(41)는 다양한 방법 및 기술을 이용하여 섬유질 웨브(49)에 도입될 수 있다. 도 4에 도시된 바람직한 실시예에서, 보안 장치(41)는 연속적인 웨브(41)의 형태로 제공되고, 습식 라인(42) 직후에 그리고 카우치 롤(44) 이전에, 그리고 보안 장치의 섬유질 웨브(49) 내로의 셋팅을 돕는 진공 상자들(45a, 45b) 사이에서, 장망초지기 종이 기계(40) 상의 형성 섬유질 웨브(49)에 연속적으로 도포된다.
도 5 및 도 6은 복수의 표면 도포형 보안 장치(52a, 52b, 53, 63a, 63b)를 가지는 청구대상 발명의 섬유질 시트 재료 또는 결과적인 문서(50, 60)를 도시한다. 장치(52a, 52b, 53, 63a, 63b)는 여기에서 다양한 크기 및 형상의 패치(53, 63a, 63b) 및 띠(52a, 52b)의 형태로 제공된다. 보안 장치(52a, 52b, 53, 63a, 63b)의 배치 위치와 관련하여 이하와 같이 제한되지는 않지만, 본 발명의 일 실시예에서, 보안 장치(예를 들어, 53, 63a, 63b)가 섬유질 웨브, 섬유질 시트 재료 또는 결과적인 문서(60) 내의 적어도 하나의 다른 특징부(예를 들어, 비침 무늬(61))와 정합되도록, 종이 제조 중에 보안 장치(예를 들어, 53, 63a, 63b)가 도입-장치(미도시)에 의해서 절단 또는 펀칭되고 섬유질 웨브(55)에 도포된다. 도 6은 패치(63a, 63b)로서 도포되는 복수의 보안 장치가 비침 무늬(61)와 정합되어 도포되는 실시예를 도시한다. 제1 패치(63a)는 비침 무늬(61)와 횡방향으로 정합되어 도포되는 한편, 제2 패치(63b)는 비침 무늬(61)와 길이방향으로 정합되어 도포된다. 또한, 패치(63a, 63b) 내의 적어도 하나의 특징부(미도시)가 섬유질 웨브, 섬유질 시트 재료 또는 결과적인 문서(60) 내의 비침 무늬(61) 또는 다른 특징부와 정합되도록, 보안 장치(63a, 63b)가 비침 무늬(61)와 정렬되는 것이 고려된다. 문서(50, 60)는 연부(59, 69)를 가지며, 그러한 연부는, 비록 평행사변형의 변으로서 여기에서 묘사되어 있지만, 다른 각도를 가지는 다른 형상으로 또한 묘사될 수 있다. 보안 장치(52a, 52b, 53, 63a, 63b)는, 문서(50, 60)의 연부(59, 69)를 넘어서서 연장되지 않도록, 섬유질 웨브, 섬유질 시트 재료 또는 문서에 도포된다. 바람직한 실시예에서, 보안 장치가 연부로부터 멀리 위치되어 연부와 접촉되지 않도록, 보안 장치가 표면 상에 배치된다.
예
비교예 1: 섬유질 웨브가 충분히 압밀화되지 않았을 때의 표면 도포형 보안 장치의 단일 사이클 내구성 테스트
제1 비교예에서, 섬유질 웨브의 물 및/또는 수분 함량이 98% 보다 많은 종이 제조 프로세스 중에 보안 장치가 섬유질 웨브에 도입되는 통상적인 습식 스테이지 프로세스에 따라서 섬유질 시트 재료가 제조된다. 섬유 변위의 결과로서, 힌지 지역(74) 내의 그리고 하위-영역 내의 섬유가 변위되어, 보안 장치(71)와 해당 영역 내의 섬유질 시트 재료(70)의 섬유질 기재(78)의 감소된 상호작용을 초래한다. 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 단일 사이클(30분) 이후의, 이러한 프로세스에 따라서 형성된 섬유질 시트 재료(70)가 도 7a에 도시되어 있다. 이러한 단일 사이클의 결과로서, 섬유질 시트 재료(70)는, 적어도 힌지 지역(74) 내에서 보여지는 바와 같은 힌지 효과의 발달에 의해서 규정되는 바와 같은, 열등한 내구성을 나타냈다. 보안 장치(71)는 계면적 연부(77a)를 따른 지점에서 섬유질 시트 재료(70)의 기재(78)로부터 탈착되었다.
또한, 표면 도포형 보안 장치는 뒷면 비침을 나타냈다. 다섯(5)명의 패널(P1, P2, P3, P4, P5)에게 1 내지 5의 뒷면 비침 정도를 평가하도록 요청하였고, 이때 5는 가장 큰 비침에 상당하고 1은 가장 작은 비침에 상당한다. 패널리스트(P1 및 P4)는 뒷면 비침을 4로 평가하였고; 패널리스트(P2, P3 및 P5)는 뒷면 비침을 5로서 평가하였다. 도 7b는 뒷면 비침을 보여주는 섬유질 시트 재료(70)를 도시한다. 이는, 그러한 문제를 해결하기 위한 소정 종류의 뒷면 은폐 코팅을 요구할 수 있다.
섬유질 시트 재료의 횡방향(CD) 인장 강도는 또한 INSTRON® 인장 테스터, 모델 5965을 이용하여 측정되었다. 종이 샘플을 125mm 폭 x 15mm 높이의 치수로 절단하였고, 이때 실이 샘플의 중심을 수직으로 통과하여 연장된다. 이어서 샘플을 Instron(모델 5965) 인장 테스터의 턱부(jaw) 내에 배치하였으며, 이때 턱부들은 그들 사이의 40 mm 간격으로 셋팅되고 실이 그러한 간극 내의 중심에 위치된다. 이어서, 샘플이 파괴될 때까지, 샘플이 38 mm/분의 속도로 연신되었다. 이러한 프로세스를 5회 반복하였고, 5개 값의 평균을 테스트의 결과로 보고하였다. 그러한 결과는, CD 인장 강도가 5.4 내지 6.3 kg 범위라는 것을 보여준다.
본 발명의 예 1: 섬유질 웨브가 충분히 압밀화되었을 때의 표면 도포형 보안 장치의 단일 사이클 내구성 테스트
제1의 본 발명의 예에서, 섬유질 웨브의 수분 함량이 98% 미만일 때 종이 제조 프로세스 중에 보안 장치(81)가 섬유질 웨브에 도입되는 본원에서 개시된 발명에 따라 섬유질 시트 재료(80)가 제조된다. 힌지 지역으로부터의 감소된 섬유 변위 및 하위-영역 내의 증가된 섬유 압밀화의 결과로서, 보안 장치(81)와 섬유질 시트 재료(80)의 기재(88)의 충분한 상호작용이 존재한다. 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 단일 사이클 이후의, 이러한 프로세스에 따라서 형성된 섬유질 시트 재료(80)가 도 8a에 도시되어 있다. 명확한 바와 같이, 섬유질 시트 재료(80)는 비교예 1에서 생산된 섬유질 시트 재료에 비해서, 개선된 내구성을 갖는다. 여기에서, 섬유질 시트 재료(80)는, 보안 장치(81)와 섬유질 시트 재료(80)의 기재(88)의 계면적 연부(87a)를 따라서, 힌지 효과를 나타내지 않고 손상이나 분리를 나타내지 않는다. 섬유질 시트 재료(80)는 온전히 유지되어, 개선된 내구성을 나타낸다.
또한, 표면 도포형 보안 장치(81)는, 비교예 1에 비해서, 작은 뒷면 비침을 나타냈다. 다섯(5)명의 패널(P1, P2, P3, P4, P5)에게 1 내지 5의 뒷면 비침 정도를 평가하도록 요청하였고, 이때 5는 가장 큰 비침에 상당하고 1은 가장 작은 비침에 상당한다. 패널리스트(P2)는 뒷면 비침을 1로 평가하였고; 패널리스트(P1, P3, P4 및 P5)는 뒷면 비침을 2로서 평가하였다. 도 8b는 뒷면 비침을 보여주는 섬유질 시트 재료를 도시한다. 대안적으로, 뒷면 비침은 교차-실 그레이스케일 밀도(cross-thread grayscale density)의 측정에 의해서 특성화되었다. IT8 기준 표적을 이용하여 보정된 Epson V750 완전 평면 스캐너에서 종이 샘플을 스캐닝하였다. 샘플 뒤에 검은색 배경을 두고 반사된 광 내에서 그레이스케일 화상으로서 종이를 600 dpi에서 스캐닝하였다. 일단 스캔이 캡쳐되면, 선택된 지역 밀도 프로파일을 생성하였다. 이러한 기능으로, 실이 걸쳐진 영역을 선택하고, 소프트웨어는 선택된 영역 내의 모든 화소에 대한 그레이스케일 값을 캡쳐하고, 이러한 특별한 테스트의 경우에, 실은 선택된 영역의 중심을 통해서 수직으로 연장되며, 소프트웨어는 영역 내의 수직 화소를 평균화하고 모든 수평 화소에 대한 수직 평균 데이터 점을 보고한다(예를 들어, 영역이 20 개의 화소 높이 x 200 개의 화소 폭인 경우에, 각각의 수평 위치에 대해서, 상응하는 수직 화소값이 평균화될 것이고 200개의 데이터 점의 출력을 초래할 것이다). 이어서, 결과적인 데이터를 그래프 내에 표시하여, 샘플링된 지역 내에 그레이스케일 값의 어떠한 현저한 변위가 존재하는지를 보여준다. 밀도 측정의 결과를 표 1에 제공하였다. 본 발명의 예의 결과가 상단부 선에 의해서 제공되는 한편, 비교예의 결과가 하부 라인으로 제공되어, 측정 장치가 보안 장치의 대향 측면을 횡단할 때, 섬유 밀도 측정에 있어서의 실질적인 강하를 나타낸다. 낮은 값은 큰 뒷면 비침을 나타낸다. 확인될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법(<90% 물 및/또는 수분)에서, 섬유질 시트 재료에 걸친 밀도 값이 비교적 일정하게 유지되는 반면, 비교예(>98% 물 및/또는 수분)의 경우에, 밀도 값은 인식될 수 있고 실질적인 값의 감소를 나타낸다. 비교예(>98% 물)에 대한 평균 교차-실 그레이스케일 밀도는 214인 반면; 본 발명의 예(<90% 물)에 대한 평균 교차-실 그레이스케일 밀도는 226이다.
섬유질 시트 재료(80)의 횡방향(CD) 인장 강도는 또한 INSTRON® 인장 테스터, 모델 5965을 이용하여 측정되었다. 전술한 바와 같은 동일한 프로세스가 여기에서 반복되었다. 결과는, CD 인장 강도가 비교예 1에서 나타나는 것 보다 양호하였다는 것을 보여준다. 비교예의 결과가 표 2에서 제1 막대(>98% 물)로서 도시된 한편, 본 발명의 예(<90% 물)의 결과가 표 2에서 제2 막대로서 도시되었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
비교예 2: 섬유질 웨브가 충분히 압밀화되지 않았을 때의 표면 도포형 보안 장치의 3번의 사이클 내구성 테스트
제2 비교예에서, 섬유질 웨브의 수분 함량이 98% 보다 많을 때 종이 제조 프로세스 중에 보안 장치가 섬유질 웨브에 도입되는 통상적인 습식 스테이지 프로세스에 따라서 섬유질 시트 재료(90)가 제조된다. 섬유 변위의 결과로서, 보안 장치(91)의 도입 중에 힌지 지역 내의 그리고 하위-영역 내의 섬유가 변위되어, 보안 장치(91)와 해당 영역 내의 섬유질 시트 재료(90)의 기재(98)의 감소된 상호작용을 초래한다. 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 3번의 사이클 이후의, 이러한 프로세스에 따라서 형성된 섬유질 시트 재료(90)가 도 9a에 도시되어 있다. 이러한 3번의 사이클의 결과로서, 섬유질 시트 재료(90)는, 적어도, 계면적 연부(97a)를 따라서 시트 재료 내의 파열의 발달에 의해서 규정되는 바와 같은, 열등한 내구성을 나타냈다. 섬유질 시트 재료(90)는 계면적 연부(97a)를 따라서 2 부분으로 파열되었다.
또한, 표면 도포형 보안 장치(91)는 뒷면 비침을 나타냈다. 다섯(5)명의 패널(P1, P2, P3, P4, P5)에게 1 내지 5의 뒷면 비침 정도를 평가하도록 요청하였고, 이때 5는 가장 큰 비침에 상당하고 1은 가장 작은 비침에 상당한다. 패널리스트(P1 및 P5)는 뒷면 비침을 5로 평가하였고; 패널리스트(P2, P3 및 P4)는 뒷면 비침을 4로서 평가하였다. 도 9b는 파열 및 뒷면 비침을 보여주는 섬유질 시트 재료(90)를 도시한다. 이는, 그러한 문제를 해결하기 위한 소정 종류의 뒷면 은폐 코팅을 요구할 수 있다.
본 발명의 예 2: 섬유질 웨브가 충분히 압밀화되었을 때의 표면 도포형 보안 장치의 3번의 사이클 내구성 테스트
제2의 본 발명의 예에서, 섬유질 웨브의 수분 함량이 98% 미만일 때 종이 제조 프로세스 중에 보안 장치(101)가 섬유질 웨브에 도입되는 본원에서 개시된 발명에 따라 섬유질 시트 재료(100)가 제조된다. 힌지 지역으로부터의 감소된 섬유 변위 및 하위-영역 내의 증가된 섬유 압밀화의 결과로서, 비교예 1의 결과에 비해서, 보안 장치와 섬유질 시트 재료(100)의 기재(108)의 충분한 상호작용이 존재한다. 유통 시뮬레이션 테스트를 통한 3번의 사이클 이후의, 이러한 프로세스에 따라서 형성된 섬유질 시트 재료(100)가 도 10a에 도시되어 있다. 명확한 바와 같이, 섬유질 시트 재료(100)는 비교예 2에서 생산된 섬유질 시트 재료에 비해서, 개선된 내구성을 갖는다. 여기에서, 섬유질 시트 재료(100)는, 보안 장치(101)와 섬유질 시트 재료(100)의 기재(108)의 계면적 연부(107a)를 따라서 힌지 효과 또는 손상을 거의 나타내지 않거나 나타내지 않는다. 섬유질 시트 재료(100)는 온전히 유지되어, 개선된 내구성을 나타낸다.
또한, 표면 도포형 보안 장치(101)는, 비교예 2에 비해서, 작은 뒷면 비침을 나타냈다. 다섯(5)명의 패널(P1, P2, P3, P4, P5)에게 1 내지 5의 뒷면 비침 정도를 평가하도록 요청하였고, 이때 5는 가장 큰 비침에 상당하고 1은 가장 작은 비침에 상당한다. 패널리스트(P1)는 뒷면 비침을 2로 평가하였고; 패널리스트(P2, P4 및 P5)는 뒷면 비침을 1로서 평가하였으며; 패널리스트(P3)는 뒷면 비침을 3으로서 평가하였다. 도 10b는 개선된 뒷면 비침을 보여주는 섬유질 시트 재료를 도시한다.
본 발명의 여러 실시예를 전술하였지만, 그러한 실시예가 단지 예로서 제시된 것이고 비제한적이라는 것을 이해하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 및 범위는 어떠한 예시적인 실시예에 의해서도 제한되지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 대향 표면들 및 하나의 대향 표면 내의 함몰부를 가지는 섬유질 시트 재료이며:
    상기 함몰부 아래에 배치된 섬유질 하위-영역, 그리고 상기 함몰부 및 상기 하위-영역 옆에 배치된 바로 인접한 벌크-영역;
    상기 함몰부 내에 배치된 표면 도포형 보안 장치; 및
    상기 표면 도포형 보안 장치와 상기 하나의 대향 표면 사이의 계면을 포함하고,
    상기 하위-영역 내의 섬유가 더 압밀화되고, 그에 따라 상기 하위-영역 내의 섬유의 양은 적어도 상기 바로 인접한 벌크-영역 내의 섬유의 양과 실질적으로 같은, 섬유질 시트 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보안 장치는 약 10 내지 약 75 미크론 범위의 두께를 가지거나,
    상기 표면 도포형 보안 장치는, 약 -10 내지 약 25 미크론 범위의 캘리퍼차를 가지거나, 선택적으로 상기 캘리퍼차가 약 0 내지 약 15 미크론의 범위인, 섬유질 시트 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 섬유질 시트 재료는 (a) 적어도 한번의 내구성 테스트 사이클을 실시하였을 때, 계면에서의 최소의 손상 또는 거의 없는 힌지 효과 중 적어도 하나를 특징으로 하는 개선된 내구성, 또는 (b) 용인 가능한 잉크 부착, 또는 (c) 개선된 CD 인장 강도, 또는 (d) 최소 비침 또는 비침이 없는 것, 중 적어도 하나를 나타내는, 섬유질 시트 재료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 섬유질 하위-영역 내의 섬유의 양이 상기 함몰부 및 상기 하위-영역 옆에 배치된 벌크-영역 내의 섬유의 양과 실질적으로 같거나,
    상기 섬유질 하위-영역 내의 섬유의 밀도는 적어도 상기 바로 인접한 벌크-영역 내의 섬유의 밀도보다 큰, 섬유질 시트 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보안 장치는 원통형 또는 비원통형 포커싱 요소의 어레이 및 적어도 하나의 합성 화상을 생성하기 위해서 상기 포커싱 요소와 광학적으로 상호작용하는 화상 아이콘의 어레이를 포함하거나,
    상기 보안 장치는 띠 또는 패치 형태이거나,
    상기 보안 장치는 상기 섬유질 시트 재료 상의 또는 내의 적어도 하나의 다른 특징부와 정합되고, 선택적으로, 상기 섬유질 시트 재료 상의 또는 내의 적어도 하나의 다른 특징부는 비침 무늬, 인쇄된 화상, 릴리프 구조물, 섬유 또는 섬유의 세트, 다른 보안 장치, 또는 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 섬유질 시트 재료.
  6. 제1항의 섬유질 시트 재료를 포함하는 보안 문서 또는 고가치 문서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 문서 상의 또는 내의 적어도 하나의 다른 특징부와 정합되도록, 상기 보안 장치가 도입되고, 선택적으로, 상기 문서 상의 또는 내의 적어도 하나의 다른 특징부는 비침 무늬, 인쇄된 화상, 릴리프 구조물, 섬유, 또는 다른 보안 장치로 이루어진 군으로부터 선택되거나,
    상기 보안 문서 또는 고가치 문서가 여권이거나,
    상기 보안 문서 또는 고가치 문서가 은행권인, 보안 문서 또는 고가치 문서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 섬유질 시트 재료가 은행권이고,
    상기 표면 도포형 보안 장치는 원통형 및/또는 비원통형 포커싱 요소의 어레이, 및 적어도 하나의 합성 화상을 생성하기 위해서 상기 포커싱 요소와 광학적으로 상호작용하는 화상 아이콘의 어레이를 포함하고,
    상기 섬유질 하위-영역의 두께는 상기 섬유질 벌크-영역의 두께 보다 얇고, 그에 따라 측벽을 가지는 함몰부가 상기 시트 재료의 표면 내에 형성되며,
    상기 표면 도포형 보안 장치가 상기 함몰부 내에 배치되고,
    상기 표면 도포형 보안 장치는 약 10 내지 약 40 미크론 범위의 두께 및 약 0 내지 약 15 미크론 범위의 캘리퍼차를 가지고, 그리고
    상기 보안 장치는 상기 은행권의 적어도 일 측면 상에 노출된 띠 또는 패치인, 섬유질 시트 재료.
  9. 표면 도포형 보안 장치를 섬유질 시트 재료에 표면 도포하기 위한 방법이며:
    종이 제조 중에, 도입 지점에서, 상기 보안 장치를 형성 섬유질 웨브 내로 또는 상으로 도입하는 단계; 및
    하위-영역 내의 섬유의 양이 적어도 섬유질 웨브의 바로 인접한 벌크-영역 내의 섬유의 양과 실질적으로 같도록, 상기 섬유질 시트 재료의 하위-영역 내의 섬유를 더 압밀화하는 단계를 포함하고,
    상기 표면 도포형 보안 장치가 도입될 때, 상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기초로, 물 및/또는 수분 레벨이 약 98 중량% 미만이 되도록, 적어도 상기 도입 지점에서, 상기 섬유질 웨브가 충분히 압밀화되는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    섬유질 웨브의 총 중량을 기초로, 물 및/또는 수분 레벨이 약 95 중량% 미만이 되도록, 상기 섬유질 웨브가 충분히 압밀화되거나,
    상기 물 및/또는 수분 레벨이, 상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기초로, 약 60% 내지 약 95 중량% 범위이거나,
    상기 물 및/또는 수분 레벨이, 상기 섬유질 웨브의 총 중량을 기초로, 약 60% 내지 약 90 중량% 범위인, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 보안 장치가 연속적인 웨브로서 먼저 제공되고, 이어서 상기 연속적인 웨브가 절단되고 상기 섬유질 웨브 내에 또는 상에 배치되거나,
    상기 섬유질 웨브 내로 또는 상으로 도입된 보안 장치가 띠 또는 패치 형태이거나,
    상기 보안 장치가 상기 섬유질 시트 재료 또는 상기 섬유질 시트 재료를 포함하는 문서 상의 또는 내의 적어도 하나의 다른 특징부와 정합되도록, 상기 보안 장치가 도입되고, 선택적으로, 상기 섬유질 시트 재료 또는 문서 상의 또는 내의 적어도 하나의 다른 특징부는 비침 무늬, 인쇄된 화상, 릴리프 구조물, 섬유, 또는 다른 보안 장치로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 보안 장치를 연속적인 웨브 형태로 제공하는 단계;
    패치 또는 띠를 형성하기 위해서 상기 연속적인 웨브를 연속적인 방식으로 절단 또는 펀칭하는 단계를 더 포함하고;
    상기 보안 장치의 도포는, 섬유질 벌크-영역, 섬유질 하위-영역, 및 측벽을 가지는 음의 릴리프(negative relief)가 상기 섬유질 웨브 내에 형성되도록, 상기 섬유질 웨브에 상기 패치 또는 띠를 연속적으로 도입하는 것을 포함하고; 그리고
    상기 하위-영역 내의 섬유의 양이 적어도 상기 바로 인접한 벌크-영역 내의 섬유의 양과 실질적으로 같도록, 상기 보안 장치의 도포가 상기 하위-영역 내에서 섬유를 더 압밀화하는,방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 연속적인 웨브 상의 장력을 조절하는 것에 의해서 상기 보안 장치의 도입 지점이 연속적으로 조정되는, 방법.
  14. 제9항의 방법에 따라서 제조된 섬유질 시트 재료 또는 문서이며,
    상기 섬유질 시트 재료가 표면 도포형 보안 장치를 포함하는, 문서.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 문서는 (a) 적어도 한번의 내구성 테스트 사이클을 실시하였을 때, 계면에서의 최소의 손상 또는 거의 없는 힌지 효과 중 적어도 하나를 특징으로 하는 개선된 내구성, 또는 (b) 용인 가능한 잉크 부착, 또는 (c) 개선된 CD 인장 강도, 또는 (d) 최소 비침 또는 비침이 없는 것, 중 적어도 하나를 나타내는, 문서.
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