PL181275B1

PL181275B1 - Paper difficult to counterfeit it

Info

Publication number: PL181275B1
Application number: PL96322120A
Authority: PL
Inventors: Paul Howland; Jonathan P Foulkes
Original assignee: Portals Ltd
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2001-07-31
Also published as: DE69605026T2; HUP9800282A3; MY114420A; AU705477B2; DK0815321T3; AU4950596A; CA2215304C; BG62980B1; JPH11501703A; BG101890A; DE69605026D1; TR199700949T1; CZ285597A3; TR199600199A2; ATE186345T1; CA2215304A1; US5868902A; CZ287814B6; EP0815321B1; CN1064421C

Abstract

1 . Sposób wytwarzania trudnego do podrobienia papieru zawierajacego ceche trudna do podrobienia, zwlaszcza banknotu, znamienny tym, ze obejmuje on (1) dostarczenie wlókien tworzacych papier do maszyny papierniczej, (2) wprowadzenie do papieru w trakcie jego wytwarzania przynajmniej jednej cechy trudnej do podrobienia oraz wytworzenie papieru, (3) zastosowanie do tak wytworzonego papieru czynnika zaklejajacego w masie w celu zaklejenia papieru w masie, (4) dobranie odpowiedniej, w znacznym stopniu przezroczystej, kompozycji powlekajacej zawierajacej niebarwiony poliuretan, który moze dowolnie zawierac dodatek funkcjonalny pod warunkiem, ze obecnosc dodatku funkcjonalnego nie spowoduje wzrostu nieprzezroczystosci papieru o wiecej niz o 1%, przy czym wymieniona kompozycja powlekajaca ma takie wlasnosci, ze kiedy jest ona wylana na powierzchni szkla, tworzy warstwe charakteryzujaca sie twardoscia w skali Komga wynoszaca od 15 do 130 sekund, a takze pozytywnie zdaje test przepuszczalnosci wody zdefiniowany za pomoca nastepujacych etapów. a) preparat, który ma byc stosowany jako powloka wylewa sie na szklana plyte tak, aby otrzymac warstwe o wadze substancji suchej wynoszacej 80 g/m2; b) warstwe suszy sie wstepnie w temperaturze 23°C, kiedy przestaje sie ona lepic suszy sie ja dodatkowo w ciagu go- dziny w temperaturze 80°C, c) warstwe wazy sie przed jej zamoczeniem, po czym mierzy sie jej wytrzymalosc na zerwanie oraz modul Younga, a takze dokonuje sie jej ogledzin na okolicznosc zmian przezroczystosci, d) próbke warstwy ogrzewa sie w ciagu 30 minut we wrzacej wodzie zawierajacej 10 g/l Na2CO3, e) nastepnie warstwe plucze sie w zimnej wodzie i powtarza sie etapy b) oraz c), przy czym po wysuszeniu 1 ponownym zwazeniu warstwa spelnia nastepujace kryteria I) wytrzymalosc na zerwanie oraz modul Younga na mokro dla warstwy poddanej dzialaniu wrzacej wody nie sa mniejsze niz 90% wytrzymalosci na zerwanie oraz modulu Younga na mokro warstwy wyjsciowej, II) warstwa nie wykazuje widocznej utraty przezroczystosci oraz III) masa substancji suchej warstwy jest nie mniejsza niz 98% masy poczatkowej (5) nalozenia wybranej kompozycji powlekajacej na jedna lub obie strony papieru zaklejonego w masie oraz (6) suszenie papieru uzyskujac trudny do podrobienia papier PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania trudnego do podrobienia papieru. Papier ten przeznaczony jest do wytwarzania trudnych do podrobienia dokumentów, zwłaszcza zaś dokumentów, które są poddane intensywnej eksploatacji takich jak banknoty czy też prawa jazdy. Ważne jest, aby takie trudne do podrobienia dokumenty cechowały się trwałością, innymi słowy powinny one być odporne na rozdarcie, uszkodzenia przy zgnieceniu oraz zabrudzenie. Wilgoć, a także odczynniki chemiczne zaadsorbowane w trakcie ich używania przez takie trudne do podrobienia dokumenty mogą prowadzić do ich fizycznej degradacji. Jest więc pożądane aby materiał, z którego wykonane są takie trudne do podrobienia dokumenty był odporny na adsorpcję. Przede wszystkim wymagane jest jednak, aby druk zastosowany w takich trudnych do podrobienia dokumentach posiadał doskonałą przyczepność do podłoża, w szczególności w trudnych warunkach obejmujących mechaniczne wycieranie oraz przypadki incydentalnego wyprania.

W celu utrudnienia lub też uniemożliwienia ich fałszowania trudne do podrobienia dokumenty w rodzaju wytwarzanych sposobem według wynalazku zawierają jedną lub więcej trudnych do podrobienia cech. Obejmują one takie cechy trudne do podrobienia jak znaki wodne czy też nitki bezpieczeństwa, które są obecne w papierze. Nitki bezpieczeństwa mogą być całkowicie ukryte w papierze, mogą tez być widoczne w tak zwanych oknach znajdujących się między obszarami, w których nitka jest umieszczona pomiędzy dwiema warstwami papieru, tak jak ma to miejsce w banknotach serii E Banku Anglii. W przypadku dokumentów trudnych do podrobienia jest również normalne, że materiał podłoża jest wysokiej jakości, która umożliwia osiągnięcie zadawalającego efektu wytłaczania, na przykład wytłaczania za pomocą znanej metody druku Intaglio i która zapewnia dobrą odporność na zuzycie.

Poprzednie propozycje dotyczące papieru do wytwarzania trudnych do podrobienia dokumentów charakteryzującego się wysoką odpornością na zabrudzenie oraz dużą trwałością obejmowały użycie kompozycji powlekających zawierających pigment wraz z środkiem wiążącym takim jak spoiwo elastomerowe. Generalnie wiadomo również, że liczne kompozycje poliuretanowe mogą być stosowane na różnych podłożach jako pokrycia posiadające taką czy inną funkcję ochronną; pośród takich zastosowań poliuretany są używane na przykład jako werniks do drewna oraz do innych podłoży. Wiadomo również z patentu europejskiego

181 275 nr EP-B-189945, że kompozycje poliuretanowe są stosowane jako klej do zaklejania papieru w masie.

W przypadku, kiedy do wytwarzania trudnego do podrobienia papieru stosowana jest kompozycja powlekająca zawierająca pigment, tak jak na przykład w zgłoszeniu PCT nr WO91/12372 pigment ten posiada dodatkową zaletę polegającą na wprowadzeniu efektu mikroporowatości czy też szorstkości, która umożliwia odpowiednią penetrację farby drukarskiej. Jest jednak również poważna wada związana z obecnością pigmentu taka mianowicie, że widoczność obecnych w materiale podłoża cech trudnych do podrobienia, takich jak znak wodny czy nitka w oknie jest w pewnym stopniu utrudniona.

Powłoki barwione są z natury słabe z powodu obecności pigmentu który powoduje, ze w specyficznych miejscach spoiwo gorzej przylega do podłoża.

W przypadku używania barwionych kompozycji powlekających procedura powlekania stosowana jest zazwyczaj jako kolejny etap po wytworzeniu papieru co wiąże się z koniecznością jego wysuszenia przed nałożeniem kompozycji powlekającej. Poprzedni opis patentowy nr EP-B-189945 dotyczy zaklejania papieru w masie, przedmiotem zaś wynalazku, jak będzie to można później stwierdzić, jest zastosowanie kompozycji poliuretanowej do papieru trudnego do podrobienia w kolejnym etapie następującym po jego zaklejeniu w masie za pomocą naturalnego bądź syntetycznego środka zaklejającego. Co więcej, istotną cechą kompozycji powlekającej stanowiącej przedmiot wynalazku jest brak pigmentu co powoduje, że cechy trudne do podrobienia nie tracą na widoczności. Jakkolwiek zgodne z poniżej przedstawionym opisem w powłoce poliuretanowej mogą być obecne różne dodatki funkcjonalne to tylko pod warunkiem, że nieprzezroczystość papieru nie wzrośnie przy tym więcej niż o 1%.

Przedmiotowy wynalazek jest wynikiem intensywnych badań autorów dotyczących wytwarzania trudnych do podrobienia dokumentów o podwyższonej trwałości oraz odporności na zabrudzenie.

Sposób wytwarzania trudnego do podrobienia papieru zawierającego cechę trudną do podrobienia, zwłaszcza banknotu, według wynalazku polega na tym, że obejmuje on:

(1) dostarczenie włókien tworzących papier do maszyny papierniczej;

(2) wprowadzenie do papieru w trakcie jego wytwarzania przynajmniej jednej cechy trudnej do podrobienia oraz wytworzenie papieru;

(3) zastosowanie do tak wytworzonego papieru czynnika zaklejającego w masie w celu zaklejenia papieru w masie;

(4) dobranie odpowiedniej, w znacznym stopniu przezroczystej, kompozycji powlekającej zawierającej niebarwiony poliuretan, który może dowolnie zawierać dodatek funkcjonalny pod warunkiem, że obecność dodatku funkcjonalnego nie spowoduje wzrostu nieprzezroczystości papieru o więcej niż o 1%, przy czym wymieniona kompozycja powlekająca ma takie własności, że kiedy jest ona wylana na powierzchni szkła, tworzy warstwę charakteryzującą się twardością w skali Kóniga wynoszącą od 15 do 130 sekund, a także pozytywnie zdaje test przepuszczalności wody zdefiniowany za pomocą następujących etapów:

a) preparat, który ma być stosowany jako powłoka wylewa się na szklaną płytę tak, aby otrzymać warstwę o wadze substancji suchej wynoszącej 80 g/m²;

b) warstwę suszy się wstępnie w temperaturze 23°C, kiedy przestaje się ona lepić suszy się ją dodatkowo w ciągu godziny w temperaturze 80°C;

c) warstwę waży się przed jej zamoczeniem, po czym mierzy się jej wytrzymałość na zerwanie oraz moduł Younga, a także dokonuje się jej oględzin na okoliczność zmian przezroczystości;

d) próbkę warstwy ogrzewa się w ciągu 30 minut we wrzącej wodzie zawierającej 10 g/1 Na₂CO₃;

e) następnie warstwę płucze się w zimnej wodzie i powtarza się etapy b) oraz c); przy czym po wysuszeniu i ponownym zważeniu warstwa spełnia następujące kryteria:

i) wytrzymałość na zerwanie oraz moduł Younga na mokro dla warstwy poddanej działaniu wrzącej wody nie są mniejsze niż 90% wytrzymałości na zerwanie oraz modułu Younga na mokro warstwy wyjściowej;

ii) warstwa nie wykazuje widocznej utraty przezroczystości oraz

181 275 iii) masa substancji suchej warstwy jest nie mniejsza niż 98% masy początkowej.

(5) nałożenia wybranej kompozycji powlekającej na jedną lub obie strony papieru zaklejonego w masie oraz (6) suszenie papieru uzyskując trudny do podrobienia papier.

Badania wykazały, że powyższy test pozwala w sposób zadawalający ocenić powłokę poliuretanową na potrzeby niniejszego wynalazku.

Korzystnie, poliuretan stosuje się w postaci dyspersji wodnej.

Powłoka może również zawierać korzystnie napełniacz, korzystniej jako napełniacz stosuje się poliakrylan.

Waga powłoki zawierającej poliuretan korzystnie wynosi pomiędzy 0,05, a 20 gramów na metr kwadratowy, a korzystniej pomiędzy 0,5, a 5 gramów na metr kwadratowy.

Powłokę zawierającą poliuretan nakłada się korzystnie na powierzchnię papieru natychmiast po zaklejaniu w masie, kiedy papier jest wciąż mokry lub tez nakłada się na powierzchnię papieru suchego po zakończeniu normalnego cyklu jego wytwarzania.

Korzystnie w sposobie według wynalazku jako włókna obecne w papierze stosuje się włókna naturalne lub syntetyczne albo stanowiące mieszaninę włókien naturalnych oraz syntetycznych.

Korzystnie w sposobie według wynalazku jako poliuretan stosuje się poliuretan typu estru alifatycznego w dyspersji o zawartości poliuretanu od 2% do 70% wagowych, przy czym zawartość poliuretanu w dyspersji wynosi od 5% do 30% wagowych.

W sposobie według wynalazku jako poliuretan stosuje się korzystnie poliuretan przystosowany do sieciowania oraz że sieciuje się go na etapie suszenia papieru, przy czym korzystniej sieciowanie prowadzi się przy zastosowaniu azyrydyny jako czynnika sieciującego.

W sposobie według wynalazku jako cechę trudną do podrobienia wprowadza się znak wodny albo wtopioną nitkę, która to nitka może zawierać widoczne lub tez ukryte elementy trudne do podrobienia.

W sposobie według wynalazku korzystnie jako poliuretan stosuje się poliuretan pozbawiony pigmentu lub też kompozycja powlekająca zawierająca poliuretan zawiera dodatek funkcjonalny będący dodatkiem fluorescencyjnym lub irrydescencyjnym.

Do papieru trudnego do podrobienia przed jego zadrukowaniem lub też po jego zadrukowaniu przykleja się folię będącą czystą folią lub zawierającą hologram albo kinogram.

Preparat powlekający może zawierać napełniacz taki jak poliakrylan i mieć w związku z tym postać mieszanki uretanowo-akrylowej, przy czym mieszanka taka musi wytwarzać powłoki o dobrej odporności na wodę oraz odczynniki chemiczne. Niski koszt napełniacza w porównaniu z poliuretanem powoduje, że mieszanka jest znacznie tańsza od czystego poliuretanu.

Preparat powlekający może być dyspersją poliuretanu z jednoskładnikowym, wstępnie usieciowanym poliuretanem lub też z jednoskładnikowym poliuretanem blokowym zawierającym grupy izocyjanianowe chemicznie związane z łańcuchami polimerowymi, które to grupy izocyjanianowe są regenerowane w podwyższonych temperaturach takich, jakie są zazwyczaj stosowane w końcowych etapach procesu wytwarzania papieru. Co więcej, preparat powlekający może być dyspersją poliuretanu zawierającą produkt dwuskładnikowy, który można sieciować za pomocą odczynników wielofunkcyjnych, takich jak prekondensat melaminy z formaldehydem. Stosować można również odczynniki sieciujące włącznie z poliazyrydynami. Odczynniki sieciujące przyczyniają się do wzmocnienia odporności niebarwionej powłoki poliuretanowej na wodę włącznie z odpornością na pranie i w ten sposób pozwalają uzyskać papier trudny do podrobienia oraz wytwarzane z tego papieru trudne do podrobienia dokumenty o poprawionych własnościach.

Kompozycja poliuretanowa przeznaczona do zastosowania w sposobie stanowiącym przedmiot wynalazku zawierać może dodatki znane specjalistom w tej dziedzinie włącznie z katalizatorami, współ-rozpuszczlanikami, a także odczynnikami emulgującymi lub powierzchniowo czynnymi. Należy jednak uważać, ponieważ środki emulgujące mogą psuć własności powłok w warunkach dużej wilgotności. Dodatkowo stosować można inne znane dodatki takie jak środki przeciwpieniące, dodatki modyfikujące przepływ, środki zagęszczające

181 275 oraz modyfikatory lepkości. W ogólności zawartość dodatku w kompozycji powlekającej powinna być utrzymana na możliwie najniższym poziomie, ponieważ w przeciwnym razie można niekorzystnie wpłynąć na istotne własności powłoki takie jak na przykład jej adhezja do podłoża.

Podczas gdy głównym aspektem wynalazku jest wytworzenie korzystnych powłok niebarwionych mających na celu uzyskanie przedstawionych w niniejszym opisie korzyści, w innym z aspektów wynalazku stosować można dodatki funkcjonalne różnego rodzaju w celu uzyskania specyficznych efektów, które podwyższą stopień zabezpieczenia trudnych do podrobienia dokumentów wyprodukowanych z papieru stanowiącego przedmiot wynalazku bez wywierania istotnego wpływu na ogólne zalety niebarwionych powłok poliuretanowych. Dla specjalistów w tej dziedzinie będzie to oczywiste, że dodaje się pigmentów do powłok, w szczególności do powlekania papieru w celu uzyskania barwy lub nieprzezroczystości. W przeciwieństwie do tego funkcjonalne dodatki podwyższające stopień zabezpieczenia, które mogą być używane zgodnie z wynalazkiem nie są pigmentami lecz, materiałami rozdrobnionymi spełniającymi następujące kryteria:

a) po nałożeniu powłoki dodatek nie zwiększa nieprzezroczystości papieru o więcej niz 1%. Gwarantuje to, że dodatek nie ma istotnego wpływu na przezroczystość powłoki i zachowane są ogólne korzyści wynikające z zastosowania powłok pozbawionych pigmentu.

b) obecność dodatku w powłoce poliuretanowej nie powoduje, że powłoka przestąje spełniać wymogi określone testami dla powłok stanowiących przedmiot wynalazku, takimi jak test twardości Koniga oraz test odporności na wilgoć.

Zalecanym dodatkiem funkcjonalnym zgodnym z wynalazkiem jest barwnik fluorescencyjny lub irridescencyjny.

Dodatek funkcjonalny, jeśli jest obecny w powłoce poliuretanowej, wprowadza dodatkowy specyficzny efekt podwyższający stopień zabezpieczenia lub rozpoznawalności dokumentu wyprodukowanego z papieru będącego przedmiotem wynalazku stanowiąc, w ten sposób dodatkową cechę trudną do podrobienia. W ogólności, dodatki funkcjonalne podwyższające stopień zabezpieczenia dzielą się na trzy klasy:

(a) ogólnie uznane cechy trudne do podrobienia takie jak barwniki irridescencyjne;

(b) cechy trudne do podrobienia podwyższające stopień zabezpieczenia, które są rozpoznawalne przy użyciu prostej aparatury, takie jak barwniki fluorescencyjne lub też cząstki magnetyczne; oraz (c) jawne cechy trudne do podrobienia wymagające skomplikowanej aparatury takiej jaka jest używana przez banki centralne, na przykład barwniki fluorescencyjne o unikalnych czasach zaniku.

Generalnie waga powłoki poliuretanowej zawierać się będzie pomiędzy 0,05 a 20 g/m², z zaleceniem, aby zawierała się pomiędzy 0,5 a 5 g/m².

Zalecane jest, aby powłokę poliuretanową nakładać na powierzchnię papieru bezpośrednio po jego przejściu przez rolki odciskające kąpieli do zaklejania w masie, zaś przed końcowym wysuszeniem kiedy papier jest wciąż mokry od zaklejania w masie. Można jednak również alternatywnie nakładać powłokę poliuretanową na powierzchnię papieru suchego po zakończeniu normalnego cyklu jego wytwarzania.

Zalecane jest, aby powłokę poliuretanową nakładać po obu stronach papieru.

Włókna obecne w papierze są włóknami naturalnymi lub też syntetycznymi albo stanowią mieszaninę włókien naturalnych oraz syntetycznych.

Zalecane jest, aby poliuretan był poliuretanem typu estru alifatycznego oraz aby był stosowany w dyspersji o zawartości poliuretanu od 2% do 70% wagowych, ze szczególnym zaleceniem, aby zawartość ta wynosiła od 5% do 30% wagowych, choć można w sposobie stanowiącym przedmiot wynalazku alternatywnie stosować poliuretan typu eteru alifatycznego. Poliuretan może być również poliuretanem typu alifatycznego poliwęglanu.

Zalecane jest, aby papier używany w sposobie stanowiącym przedmiot wynalazku zawierał cechę trudną do podrobienia taką jak znak wodny czy zatopioną nitkę, w okienku lub bez, jak również widoczne lub ukryte trudne do podrobienia elementy.

181 275

W celu zaspokojenia podstawowych wymagań sposobu według wynalazku powłoka zawierająca poliuretan musi być w znacznym stopniu przezroczysta, tak jak jest to objaśnione w niniejszym opisie, z zaleceniem aby dla naprężeń większych niz 4,0 mPa jej moduł wynosił 100%. Pożądane jest także, aby powłoka poliuretanowa charakteryzowała się wytrzymałością na zerwanie wyższą niż 40 mPa, na przykład wynoszącą od 40 mPa do 80 mPa, jak również twardością Kóniga wyzsząniz 20 sekund, na przykład wynoszącą od 20 sekund do 40 sekund.

Całkowicie nową propozycją jest zastosowanie do wytwarzania papieru trudnego do podrobienia, takiego jak papier do produkcji banknotów, niebarwionej powłoki poliuretanowej w rodzaju przedstawionym w niniejszym opisie. Sposób stanowiący przedmiot wynalazku zapewnia otrzymywanie papieru posiadającego kilka niespodziewanych i użytecznych właściwości:

a. Powłoka poliuretanowa, będąc pozbawioną wypełniaczy jest przezroczysta; w związku z tym nie przesłania ona w papierze widocznych cech trudnych do podrobienia.

b. Poprzez obniżenie porowatości powierzchni oraz jej szorstkości powłoka w dużym stopniu podnosi odporność papieru na zabrudzenie. Jest to ważne ponieważ przedłuża życie banknotu.

c. W przeciwieństwie do cechy b) powłoka w znacznym stopniu poprawia adhezję druku do powierzchni papieru, co można wykazać za pomocą testów zmięcia na mokro oraz na sucho, wycierania na mokro oraz testu prania. Jest to najbardziej niespodziewana zaleta, ponieważ specjaliści w tej dziedzinie oczekiwaliby raczej, że powłoka poliuretanowa wytwarzana sposobem według wynalazku powinna powodować słabą adhezję druku.

d. W odróżnieniu od powłok barwionych powłoki poliuretanowe wytwarzane w sposobie według wynalazku przedstawione w niniejszym opisie nie zmieniają w istotny sposób ani wyglądu ani też właściwości dotykowych papieru. Jest to ważna cecha, ponieważ niezwykłe właściwości optyczne, czy też dotykowe banknotu pomagają użytkownikom odróżnić egzemplarze fałszywe.

e. Co więcej, powłoka poprawia wyrazistość oraz tłoczenie druku typu intaglio.

f. Powłoka zabezpiecza również banknot przed sorpcją wybielaczy optycznych podczas przypadkowego wyprania. Jest to również wyjątkowo korzystna i niespodziewana zaleta, ponieważ niefluorescencyjny charakter papieru banknotu ułatwia wykrycie egzemplarzy fałszywych. Nie dopuszcza ona również, aby czynniki fluorescencyjne obecne w wybielaczach optycznych zakłócały fluorescencyjne cechy trudne do podrobienia, jeśli są one obecne w banknocie.

g. Powłoka w żaden sposób nie wpływa na procesy wytwarzania, przekształcania oraz drukowania papieru. W szczególności nie powoduje ona zbijania się w bloki.

Powyższe własności, będące wynikiem zastosowania sposobu stanowiącego przedmiot wynalazku stanowią konsekwencję podwyższonej odporności zarówno mechanicznej, jak i chemicznej, a także specyficznej struktury chemicznej powłoki poliuretanowej zgodnie z wynikami testów odporności na wodę, a także testu twardości Kóniga zdefiniowanych uprzednio. Materiały, które nie przechodzą powyższych testów generalnie nie odpowiadają też wymaganiom stawianym papierowi przeznaczonemu na banknoty.

Za pomocą przedstawionego w niniejszym opisie sposobu produkowany jest papier trudny do podrobienia, który to trudny do podrobienia papier jest następnie drukowany w celu uzyskania trudnego do podrobienia dokumentu. Określenie dokument trudny do podrobienia obejmuje banknot, dokument identyfikacyjny, prawo jazdy czy kartkę w paszporcie.

Następujące poniżej przykłady ilustrują wynalazek. W tych przykładach pojawiają się odniesienia do pewnych standardowych testów, które są opisane oraz zdefiniowane poniżej. Jeżeli są odniesienia do części są to części wagowe.

a) Test Zgniatania na Sucho

Zadrukowana próbka papieru wielkości banknotu jest dziesięciokrotnie zgnieciona ręcznie, a następnie ponownie rozłożona przy użyciu standardowej techniki. Próbka zadrukowana jest następnie poddana badaniu, w którym szacowany jest ubytek farby drukarskiej.

b) Test Zgniatania na Mokro

181 275

Taki sam jak test zgniatania na sucho z tą różnicą że papier jest moczony przed każdym zgnieceniem.

c) Test Pocierania na Mokro Sheen’a

Zadrukowana próbka papieru wielkości banknotu jest poddana 300 potarciom szczotką ważącą 800 g i poruszaną za pomocą maszyny testującej Sheen’a. Ubytek farby drukarskiej podczas testowania szacowany jest wizualnie.

d) Test Intensywnego Prania

Zadrukowana próbka papieru wielkości banknotu jest w ciągu 30 minut gotowana w roztworze zawierającym 5 części proszku do prania domowego użytku oraz 10 części węglanu sodowego.

Próbka ta jest następnie wypłukana w zimnej wodzie, a ubytek farby drukarskiej podczas prania szacowany jest wizualnie.

e) Test Zabrudzenia FIRA

Zadrukowana próbka papieru jest umieszczona na jednym końcu cylindra razem z próbką wzorcową umieszczoną na drugim końcu oraz dwudziestoma kostkami filcowymi nasączonymi syntetycznym potem oraz koloidalnym grafitem. Przez okres 30 minut cylinder poddany jest ruchowi obrotowemu w zmieniających się naprzemiennie kierunkach. Następnie mierzona jest zmiana reflektacji dla próbek zadrukowanych, po czym obliczany jest względny pobór brudu za pomocą porównania wyników testu.

Przykład 1

Arkusz papieru wytworzony został za pomocą maszyny papierniczej z wodnej zawiesiny włókien celulozowych dowolnie wymieszanych z włóknami syntetycznymi lub wypełniaczami mineralnymi lub też innymi dodatkami stosowanymi w przemyśle papierniczym. Papier ten następnie wysuszono, zaklejono w masie, ponownie wysuszono oraz nawinięto.

Wytworzono preparat powlekający składający się z:

części poliuretanu opartego o poliester alifatyczny (Witocobond 785™) dostarczonego przez Baxenden Applied Chemicals Limited oraz części wody.

Nawinięty papier rozwinięto, po czym przy użyciu urządzenia powlekającego Mayer’a po obu jego stronach nałożono powłoki zawierające po 2 g/m , a następnie wysuszono za pomocą tego samego urządzenia.

Tak powleczony papier został następnie poddany normalnej obróbce polegającej na kalandrowaniu oraz cięciu.

Powleczony papier został w następnej kolejności zadrukowany stosując zarówno technikę intaglio jak i offset.

Próbka preparatu powlekającego została także przetestowana przy użyciu opisanego powyżej testu odporności na wodę oraz testu twardości Kóniga. Stwierdzono, że powłoka charakteryzuje się twardością Kóniga wynoszącą 100 sekund, jak również dobrą odpornością na wodę.

Zadrukowany papier, zarówno powleczony jak i niepowleczony poddane zostały następnie testowi zgniatania na mokro, testowi zgniatania na sucho, testowi intensywnego prania, testowi zabrudzenia FIRA oraz testowi pocierania na mokro Sheen’a. W porównaniu do papieru niepowleczonego pochodzącego tej samej partii próbki powlekane wykazały następujące wyniki dla każdego testu:

Test zgniatania na mokro: znacznie mniejsza utrata farby drukarskiej.

Test zgniatania na sucho: wyraźnie mniejsza utrata farby drukarskiej.

Test intensywnego prania: utrata farby drukarskiej prawie nie do zauważenia w porównaniu z utratą ponad 80% w przypadku papieru niepowlekanego.

Test pocierania na mokro: w przypadku papieru niepowlekanego utrata ponad 50% powierzchni zadrukowanej, zaś w przypadku papieru powlekanego utrata mniej niż 10% powierzchni zadrukowanej.

Test zabrudzenia FIRA: pobór brudu mniejszy o około 30%.

181 275

Badanie w świetle ultrafioletowym próbek wypranych wykazuje, że próbki powlekane pobierają niezauważalną ilość wybielacza optycznego w odróżnieniu od próbek niepowlekanych, które po zakończeniu prania wykazują w znacznym stopniu zjawisko fluorescencji.

Zbadano również druk intaglio, zarówno na próbkach powleczonych jak i niepowleczonych. Papier niepowleczony wykazywał charakterystyczne zjawisko rozlewania się kreski atramentowej oczekiwane po papierze przeznaczonym na banknoty. Papier powlekany wykazywał je w znacznie mniejszym stopniu.

Przykład 2

Wytworzono preparat powlekający składający się z:

7,5 części poliuretanu opartego o poliester alifatyczny (Witocobond 785™) dostarczonego przez Baxenden Applied Chemicals Limited,

7,5 części kopolimeru octanu winylu oraz VeoVa (Vinamul 6975™) dostarczonego przez Vinamul Limited,

0,5 części poliazyrydyny (CX100™) dostarczonej przez Zeneca Resins BV, oraz

84,5 części wody.

Próbka preparatu powlekającego została także przetestowana przy użyciu opisanego powyżej testu odporności na wodę oraz testu twardości Kóniga. Stwierdzono, ze powłoka charakteryzuje się twardością Kóniga wynoszącą 120 sekund, jak również dobrą odpornością na wodę.

Zadrukowany papier, zarówno powleczony jak i niepowleczony poddane zostały następnie testowi zgniatania na mokro, testowi zgniatania na sucho, testowi intensywnego prania, testowi zabrudzenia FIRA oraz testowi pocierania na mokro. Uzyskany papier posiadał zasadniczo takie same własności jak podane dla papieru otrzymanego sposobem przedstawionym w przykładzie 1 w odniesieniu do testu zgniatania na mokro itd.

Badanie w świetle ultrafioletowym próbek wypranych wykazuje, że próbki powlekane pobierają niezauważalną ilość wybielacza optycznego w odróżnieniu od próbek niepowlekanych, które po zakończeniu prania w znacznym stopniu wykazują zjawisko fluorescencji.

Zbadano również druk intaglio, zarówno na próbkach powleczonych jak i niepowleczonych. Papier niepowleczony wykazywał charakterystyczne zjawisko rozlewania się kreski atramentowej oczekiwane po papierze przeznaczonym na banknoty. Papier powlekany wykazywał je w znacznym mniejszym stopniu.

Przykład 3

Wytworzono preparat powlekający składający się z:

10,5 części poliuretanu opartego o poliester alifatyczny (Witocobond 779™) dostarczonego przez Baxenden Applied Chemicals Limited,

4,5 części anionowego kopolimeru styrenu z akrylanem (Vinamul 7172™) dostarczonego przez Vinamul Limited,

0,5 części poliazyrydyny (CX100™) dostarczonej przez Zeneca Resins BV, oraz

84,5 części wody.

181 275

Próbka preparatu powlekającego została także przetestowana przy użyciu opisanego powyżej testu odporności na wodę oraz testu twardości Kóniga. Stwierdzono, ze powłoka charakteryzuje się twardością Kóniga wynoszącą 80 sekund, jak również dobrą odpornością na wodę.

Przykład 4

Wytworzono preparat powlekający składający się z:

części poliuretanu opartego na układzie poliester alifatyczny-poliwęglan (IR 140™) dostarczonego przez Industrial Copolymers Limited,

0,5 części poliazyrydyny (CX100™) dostarczonej przez Zeneca Resins BV, oraz

84,5 części wody.

Nawinięty papier rozwinięto, po czym przy użyciu urządzenia powlekającego Mauer’a po obu jego stronach nałożono powłoki zawierające po 2 g/m², a następnie wysuszono za pomocą tego samego urządzenia.

Próbka preparatu powlekającego została także przetestowana przy użyciu opisanego powyżej testu odporności na wodę oraz testu twardości Kóniga. Stwierdzono, że powłoka charakteryzuje się twardością Kóniga wynoszącą 120 sekund, jak również dobrą odpornością na wodę.

Zadrukowany papier, zarówno powleczony jak i niepowleczony poddane zostały następnie testowi zgniatania na mokro, testowi zgniatania na sucho, testowi intensywnego prania, testowi zabrudzenia FIRA oraz testowi pocierania na mokro Sheen’a. Uzyskany papier posiadał zasadniczo takie same własności jak podane dla papieru otrzymanego sposobem przedstawionym w przykładzie 1 w odniesieniu do testu zgniatania na mokro itd.

Badanie w świetle ultrafioletowym próbek wypranych wykazuje, ze próbki powlekane pobierają niezauważalną ilość wybielacza optycznego w odróżnieniu od próbek niepowlekanych, które po zakończeniu prania w znacznym stopniu wykazują zjawisko fluorescencji.

Zbadano również druk intaglio, zarówno na próbkach powleczonych jak i niepowleczonych. Papier niepowleczony wykazywał charakterystyczne zjawisko rozlewania się kreski

181 275 atramentowej oczekiwane po papierze przeznaczonym na banknoty. Papier powlekany wykazywał je w znacznie mniejszym stopniu.

Przykład 5

Arkusz papieru wytworzony został za pomocą maszyny papierniczej z wodnej zawiesiny włókien celulozowych dowolnie wymieszanych z włóknami syntetycznymi lub wypełniaczami mineralnymi lub też innymi dodatkami stosowanymi w przemyśle papierniczym. Papier ten następnie wysuszono oraz dodano roztwór do zaklejania w masie.

Wytworzono preparat powlekający składający się z:

L5 części poliuretanu opartego na układzie poliester alifatyczny-poliwęglan (IR140™) dostarczonego przez Industrial Copolymers Limited,

0,5 części poliazyrydyny (CX100™) dostarczonej przez Zeneca Resins BV, oraz

84,5 części wody.

Po wyjściu z rolki odciskającej roztwór zaklejający w masie po obu stronach papieru przy użyciu urządzenia powlekającego Mayer’a nałożono powłoki zawierające po 2 g/m², a następnie wysuszono za pomocą tego samego urządzenia. Procedura ta daje taką korzyść ekonomiczną, że opuszcza się jeden cykl suszenia.

Tak powleczony papier został wysuszony i nawinięty na rolki.

Powleczony papier został następnie poddany normalnej obróbce polegającej na kalandrowaniu oraz cięciu.

Powleczony papier został w następnej kolejności zadrukowany stosując zarówno technikę intaglio, jak i offset.

Zbadano również druk intaglio, zarówno na próbkach powleczonych jak i niepowleczonych. Papier niepowleczony wykazywał charakterystyczne zjawisko rozlewania się kreski atramentowej oczekiwane po papierze przeznaczonym na banknoty. W procesie drukowania prowadzącym do uzyskania trudnych do podrobienia dokumentów, takich jak banknoty, papier powlekany wykazywał zjawisko rozlewania się atramentu w znacznie mniejszym stopniu.

Wszystkie rodzaje papieru, wytworzone zgonie z procedurami przedstawionymi w przykładach od 1 do 5 charakteryzowały się powleczeniem, które było odporne na wodę zgodnie z przedstawionymi powyżej kryteriami (i), (ii) oraz (iii). W szczególności, (i) wytrzymałość na zerwanie na mokro oraz moduł Younga na mokro nie wykazywały obniżenia, (ii) nie było widocznej utraty przezroczystości oraz (iii) nie było zmiany wagi warstwy.

W celu uzyskania porównania podany jest teraz przykład, pokazujący typowe wytrzymałości pochodzące od powłoki o niewystarczającej odporności na wodę oraz wytrzymałości mechanicznej.

Przykład A

Wytworzono preparat powlekający składający się z:

części poliuretanu opartego na poliestrze alifatycznym (Witocobond 290™) dostarczonego przez Baxenden Applied Chemicals Limited, oraz

181 275

84,5 części wody.

Nawinięty papier rozwinięto, po czym przy użyciu urządzenia powlekającego Mayer’a po obu jego stronach nałożono powłoki zawierające po 2 g/m², a następnie wysuszono za pomocą tego samego urządzenia.

Próbka preparatu powlekającego została także przetestowana przy użyciu opisanego powyżej testu odporności na wodę oraz testu twardości Kóniga. Stwierdzono, że powłoka charakteryzuje się twardością Kóniga wynoszącą 15 sekund, oraz niezbyt dobrą odpornością na wodę.

Zadrukowany papier, zarówno powleczony jak i niepowleczony poddany został testowi zabrudzenia FIRA. Wyniki wykazały, że papier powleczony wykazuje znacznie lepszą odporność na brudzenie.

Zadrukowany papier, zarówno powleczony jak i niepowleczony poddany został następnie testowi zgniatania na mokro, testowi zgniatania na sucho, testowi intensywnego prania, oraz testowi pocierania na mokro Sheen’a. W porównaniu z próbkami papieru niepowlekanego otrzymanego z tej samej partii materiału próbki papieru powlekanego były znacznie gorsze.

Zgodnie z przedstawionymi powyżej wynikami testów dotyczących przykładów od 1 do 5 papier wytworzony według sposobu będącego przedmiotem wynalazku w porównaniu ze standardowym papierem stosowanym do wytwarzania banknotów posiada w znacznym stopniu poprawione własności.

Dobra adhezja farby drukarskiej udokumentowana jest wynikami testu zgniatania na mokro, testu zgniatania na sucho, testu pocierania na mokro oraz testu intensywnego prania. Także definicja wydruku na papierze wytwarzanym sposobem stanowiącym przedmiot wynalazku jest znacznie lepsza niz uzyskiwana na tradycyjnym papierze do wytwarzania banknotów. Co więcej, szczególnie dobrze zdefiniowany jest druk Intaglio, jak również wytłaczanie Intaglio daje lepsze wyniki. Także znakomite są wyniki odporności na zabrudzenie wskazujące, że w porównaniu z papierem niepowleczonym papier wytworzony sposobem będącym przedmiotem wynalazku przyciąga tylko dwie trzecie czynnika brudzącego.

Jak wspomniano powyżej w celu obniżenia kosztów w sposobie będącym przedmiotem wynalazku można też stosować wypełniacze; mogą one również poprawiać użyteczne własności takie jak na przykład adhezja wprowadzanych na powierzchnię dodatkowych cech trudnych do podrobienia takich jak hologramy.

Wypełniacze, które można stosować zgodnie z niniejszym wynalazkiem są zazwyczaj zawiesinami nierozpuszczalnych w wodzie spoiw takich jak kopolimery styrenowo-akrylowe, akrylowane octany winylu, kopolimery chlorku winylu i etylenu lub też kopolimery octanu winylu. Jednak generalnie nie są one w stanie spełnić wymagań obu testów, testu odporności na wodę oraz testu twardości.

Alternatywnym wypełniaczem jest kopolimer VA/VEOVA, na przykład ten, który sprzedawany jest pod nazwą handlową Vinamul 6975™.

Jednakże, w kombinacji ze stosowanym poliuretanem wypełniacze te działają w sposób satysfakcjonujący zgodnie z przedstawionymi poprzednio kryteriami pod warunkiem, ze kompozycja zawierająca poliuretan oraz wypełniacz posiada określoną twardość Kóniga oraz zdaje test odporności na wodę.

Wypełniacze mogą być dodawane w ilości do 70, z zaleceniem aby wynosiła ona od 15 do 50, części na 100 części preparatu powlekającego. Na tym poziomie dodawać można najmocniejsze oraz najbardziej odporne na działanie wody wypełniacze. Jasnym jest, mając na

181 275 uwadze własności zaprojektowane dla kompozycji powlekającej, ze słabsze oraz mniej odporne na wodę wypełniacze nie mogą być dodawane w tak dużych ilościach.

W celu podniesienia odporności na działanie wody oraz twardości powłoki poliuretanowej można dodawać odczynniki sieciujące. Można je używać w celu uzyskania odpowiednich własności poliuretanów, które inaczej nie nadawałyby się do tego zastosowania. Mogą one być również stosowane w celu takiej poprawy własności składnika poliuretanowego, ze używać można będzie większe ilości wypełniaczy. Odpowiednie odczynniki sieciujące obejmują poliazyrydynę, karbodiimid, izocyjanian oraz sole cyrkonu. Można stosować również inne czynniki sieciujące takie jak żywice epoksydowe, są one jednak mniej praktyczne ze względu na wysokie temperatury lub długie czasy sieciowania.

Co więcej, dalsze badania wykazały, że powłoki poliuretanowe wytwarzane sposobem według wynalazku posiadają jeszcze jedną zaletę. Zastosowanie szczególnych powłok poliuretanowych okazało się wzmacniać trwałość, a także efekty wizualne folii, hologramów, kinogramów i tym podobnych. Spowodowane jest to znacznym obniżeniem przez powłokę poliuretanową stopnia, w którym kleje używane do wklejania folii z hologramami są absorbowane na powierzchni papieru. Stwierdzono, że klej taki może być stosowany bardziej równomiernie oraz ze prowadzi to do lepszej adhezji oraz do większego połysku powierzchni. Im bardziej zaś błyszcząca jest powierzchnia hologramu tym większa korzyść, ponieważ szczegóły optyczne obecne w hologramie są dla patrzącego lepiej widoczne. Jak dobrze wiadomo, hologramy są generalnie drogie i w związku z tym będzie to bezwzględną zaletą komercyjną, jeżeli pozostaną one na swoim miejscu przez dłuższy okres używania dokumentu trudnego do podrobienia takiego, jak banknot w obiegu. Jest to konsekwencją zwiększonej trwałości zapewnionej przez powłokę poliuretanową wytwarzaną sposobem według wynalazku.

181 275

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

(1) dostarczenie włókien tworzących papier do maszyny papierniczej;

1. Sposób wytwarzania trudnego do podrobienia papieru zawierającego cechę trudną do podrobienia, zwłaszcza banknotu, znamienny tym, że obejmuje on:
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że poliuretan stosuje się w postaci dyspersji wodnej. . .

(2) wprowadzenie do papieru w trakcie jego wytwarzania przynajmniej jednej cechy trudnej do podrobienia oraz wytworzenie papieru;
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka zawiera również napełniacz.

(3) zastosowanie do tak wytworzonego papieru czynnika zaklejającego w masie w celu zaklejenia papieru w masie;
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako napełniacz stosuje się poliakryłan.

(4) dobranie odpowiedniej, w znacznym stopniu przezroczystej, kompozycji powlekającej zawierającej niebarwiony poliuretan, który może dowolnie zawierać dodatek funkcjonalny pod warunkiem, że obecność dodatku funkcjonalnego nie spowoduje wzrostu nieprzezroczystości papieru o więcej niż o 1%, przy czym wymieniona kompozycja powlekająca ma takie własności, że kiedy jest ona wylana na powierzchni szkła, tworzy warstwę charakteryzującą się twardością w skali Kóniga wynoszącą od 15 do 130 sekund, a także pozytywnie zdaje test przepuszczalności wody zdefiniowany za pomocą następujących etapów:

a) preparat, który ma być stosowany jako powłoka wylewa się na szklaną płytę tak, aby otrzymać warstwę o wadze substancji suchej wynoszącej 80 g/m²;

b) warstwę suszy się wstępnie w temperaturze 23°C, kiedy przestaje się ona lepić suszy się ją dodatkowo w ciągu godziny w temperaturze 80°C;

c) warstwę waży się przed jej zamoczeniem, po czym mierzy się jej wytrzymałość na zerwanie oraz moduł Younga, a także dokonuje się jej oględzin na okoliczność zmian przezroczystości;

d) próbkę warstwy ogrzewa się w ciągu 30 minut we wrzącej wodzie zawierającej 10 g/1 Na₂COs;

e) następnie warstwę płucze się w zimnej wodzie i powtarza się etapy b) oraz c); przy czym po wysuszeniu i ponownym zważeniu warstwa spełnia następujące kryteria:

i) wytrzymałość na zerwanie oraz moduł Younga na mokro dla warstwy poddanej działaniu wrzącej wody nie są mniejsze niż 90% wytrzymałości na zerwanie oraz modułu Younga na mokro warstwy wyjściowej;

ii) warstwa nie wykazuje widocznej utraty przezroczystości oraz iii) masa substancji suchej warstwy jest nie mniejsza niż 98% masy początkowej.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że waga powłoki zawierającej poliuretan wynosi pomiędzy 0,05, a 20 gramów na metr kwadratowy.

(5) nałożenia wybranej kompozycji powlekającej na jedną łub obie strony papieru zaklejonego w masie oraz (6) suszenie papieru uzyskując trudny do podrobienia papier.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że waga powłoki zawierającej poliuretan wynosi pomiędzy 0,5, a 5 gramów na metr kwadratowy.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powłokę zawierającą poliuretan nakłada się na powierzchnię papieru natychmiast po zaklejaniu w masie, kiedy papier jest wciąż mokry.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powłokę zawierającą poliuretan nakłada się na powierzchnię papieru suchego po zakończeniu normalnego cyklu jego wytwarzania.

181 275
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako włókna obecne w papierze stosuje się włókna naturalne lub syntetyczne albo stanowiące mieszaninę naturalnych oraz syntetycznych.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze jako poliuretan stosuje się poliuretan typu estru alifatycznego w dyspersji o zawartości poliuretanu od 2% do 70% wagowych.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, ze zawartość poliuretanu w dyspersji wynosi od 5% do 30% wagowych.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze jako poliuretan stosuje się poliuretan przystosowany do sieciowania oraz że sieciuje się go na etapie suszenia papieru.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, ze sieciowanie prowadzi się przy zastosowaniu azyrydyny jako czynnika sieciującego.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako cechę trudną do podrobienia wprowadza się znak wodny albo wtopioną nitkę, która to nitka może zawierać widoczne lub też ukryte elementy trudne do podrobienia.
15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako poliuretan stosuje się poliuretan pozbawiony pigmentu.
16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze kompozycja powlekająca zawierająca poliuretan zawiera dodatek funkcjonalny będący dodatkiem fluorescencyjnym lub irrydescencyjnym.
17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze do papieru trudnego do podrobienia przed jego zadrukowaniem lub też po jego zadrukowaniu przykleja się folię będącą czystą folią lub zawierającą hologram albo kinogram.

* * *