安全纸和用于制造安全纸的方法 |
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| 申请号 | CN201180016123.9 | 申请日 | 2011-03-25 | 公开(公告)号 | CN103038420A | 公开(公告)日 | 2013-04-10 |
| 申请人 | 芬欧汇川集团公司; | 发明人 | P·弗塔南; T·莱帕南; P·拉内斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及设置有用于识别该纸的标识的安全纸。在根据本发明的安全纸中，基纸设置有结构偏差，其包括下面的至少一种或几种：一个或多个穿孔，孔眼，较薄/较厚点/区域，较致密/较稀疏点/区域，或者是施覆于基纸上的 着色剂 层。而且，该结构偏差 覆盖 有涂覆材料层。该涂覆材料层基本完全覆盖该基纸的至少一侧，使得该纸的总厚度在纸的整个区域上基本恒定。但是相对于该纸的其它区域，涂覆材料层在结构偏差处具有不同的厚度。本发明还涉及制造本发明的安全纸的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.安全纸，包括用于识别该纸的标识，其特征在于：该标识是在基纸(1；4；7；12)中的结构偏差(structural deviation)(3；6a-6c；9，10，11；14)，其包括下面的至少一种或几种：一个或多个穿孔(3；10)，孔眼(6a)，较薄/较厚点/区域(6b，6c)，较致密/较稀疏点/区域，或者是施覆于基纸上的着色剂层(14)，并且该结构偏差覆盖有涂覆材料层(2a，2b； |
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| 说明书全文 | 安全纸和用于制造安全纸的方法发明领域 [0001] 本发明涉及安全纸。本发明还涉及制造安全纸的方法。 [0002] 发明背景 [0003] 安全纸已经应用于特殊用途，其中在纸上形成的文档的标识需要很容易地识别。一般来讲，这些用途包括例如各种纸币和其它有价值的纸，例如各种股票、礼券、证书、护照、身份证和票。然而，安全纸还应用于多种已成为有价值商标的产品的包装中，以及产品本身中，或者例如在与其相关的文件中，例如指导手册、保证证明等，来防止或至少阻止利用这些产品的商标的盗版的生产和销售。 [0004] 许多阻止伪造和复印的技术已经使用了很长时间。水印可能是使伪造和仿造文件更为困难的最古老的方法之一。防止伪造的传统方法还包括使用嵌入到纸中的光反射材料的丝线或带状物，以及印刷或层压到纸表面上并以各种方式反射光的文本或标记。而且，现在还已知复印保护纸(copy protected paper)，当纸被复印、扫描或传真时，其产生文字“非法复制”等，从而保证无人能够将文件复印件作为原始文件。一般来讲，这些防止复制和保护的措施是基于纸的机械穿孔或压花，例如在其压光(calendering)阶段。例如在EP2050869公布中公开了现有技术中的一种这样的安全纸。 [0005] 现有技术中安全纸的缺点在于它们的制造成本(其高于普通纸的成本)，以及在绕过保护方面相对容易，特别是在基于传统保护方法(水印)的方案中。因此，通常认为使用它们太昂贵，其中大量的纸被消耗掉，例如在书本或杂志的纸上，应当防止其被直接复印或伪造。而且，尤其在某些需求更多的使用中，认为相对于由它们引起的麻烦和额外成本而言，多种这样的方法没有给出足够的保护。 [0006] 发明概述 [0007] 本发明的目的是提供一种新型的安全纸，来消除现有技术中上述安全纸的缺点。特别地，本发明的目的是提供一种安全纸，其比现有技术中的安全纸更难被仿造，但其制造成本相对于以前的成本而言可以保持在合理水平上。而且，本发明的目的是介绍制造安全纸的方法，其中在制造过程中，可以在纸中包括便于识别纸的标识，使得以后在相应传统纸中加入对应标识尽可能的困难。 [0008] 本发明的创新构思基于提供一种用作成品纸原料的基纸，其中在基纸中由结构偏差形成标识。该形成安全纸标识的结构偏差可以由形成于基纸中的一个或多个穿孔、孔眼、较薄/较厚点/区域、较致密/较稀疏点/区域，或者是在基纸单面或双面上制作的颜色标记构成。该结构偏差在涂覆纸之前制作；换言之，设置该偏差之后，用合适的涂覆材料层涂覆该纸。因此，形成便于识别的标识的该结构偏差在成品纸中一直在涂覆层之下。而且应该注意的是，该涂覆层总是至少设置在基纸中该结构偏差所在的一侧上。如果该结构偏差延伸穿过基纸，该基纸通常在其两侧涂覆，但是甚至在该情形中，一些实施方案中可能只在其一侧涂覆。而且，涂覆材料层基本上在其被施覆的基纸的整个表面区域延伸。结构偏差处的涂层厚度与没有结构偏差的那些区域不同。但是成品纸的厚度在纸的所有区域中基本恒定(换句话说，误差只出现在正常厚度公差范围内)。因此当结构偏差例如是穿孔、孔眼或凹口时，涂覆材料层填充基纸或下层中该点处的厚度差异，从而使得该纸的总厚度无论如何与无此结构偏差的那些区域的厚度相同。另一方面，如果结构偏差例如是基纸上的着色剂层或另一个凸起的话，那么涂覆材料层在该点处较薄，从而使得总纸厚还与该结构偏差周围区域保持相同。着色剂层通常非常的薄(通常具有约5-15μm的厚度)，事实上，其几乎不引起涂覆材料层厚度的任何变化。但是由于着色剂层总是使得涂覆材料层的厚度改变，至少在理论上，它还构成本发明的结构偏差，使得涂覆材料层在该点处稍微薄于其它区域，因为目标是通过涂覆技术来保持总纸厚恒定。 [0009] 而且应该注意到，本申请中，结构偏差指的是通过从其除去材料，或者是通过加入相同的或另外的材料/物质(例如着色剂)，或者是既通过从基纸除去材料，又在其上加入相同的或另一种材料，而在基纸中产生的偏差。该涂覆材料层优选由包含颜料和粘结剂的涂覆材料构成。颜料的含量通常是粘结剂含量的2-20倍。颜料例如可以是碳酸钙，高岭土，滑石粉，二氧化钛或其混合物，或本领域已知的并适用于该用途的另一种相应颜料。粘结剂可以是淀粉，蛋白质，乳胶，羧甲基纤维素，或其衍生物，或其混合物，或者是本领域已知的另一种相应粘结剂。而且该涂覆材料可以包含适用于该用途的添加剂，例如固化剂，润滑剂，止泡剂，防腐剂，酸度调节剂和粘度调节剂。而且，还可以在用于本发明安全纸的基纸涂料中使用本领域已知的廉价标准颜料。而且，作为涂覆材料，还可以使用适用于该用途的任何涂料混合物，以及所谓的分散涂覆材料。本文中，涂覆指的是传统的涂覆方法和着色应用，以及基于此的其它涂覆方法应用。纸本身可以是任何纸制品。换句话说，在本申请中，还认为该纸包括例如所有的纸板、袋用牛皮纸和包装纸制品。 [0011] 本发明安全纸的优点在于：这样的标识难以被仿造，因为它是在涂覆纸之前在纸制作期间设置的；换句话说，仿造该纸需要购买或者得到造纸商所拥有的相应的制造方法。而且，伪造被以下事实所阻止：用于制作作为本发明安全纸中标识的结构偏差的设备是特定的设备(例如发射出适用于加工基纸的波长的光的激光器)，其本身较难购买到，需要特殊的技能，并且价值不菲。该方法还具有在纸中制作这种标识不会增加造纸商高额外成本或降低产率的优点，因为该纸不需要在单独的精加工工艺或类似工艺中被再加工来设置标识，而是该标识可以在常规生产中设置，在许多情况中，甚至在制造相应常规纸中所用的造纸机的常规运行速度下操作。而且，标识的设置不需要在纸中添加特定和昂贵的材料，从而使得该纸的材料成本不会明显偏离相应普通纸的材料成本。总纸厚保持恒定的优点在于： 可以毫无问题地使用用于加工无本发明安全特征的相应纸品的造纸机的相同加工设备来加工该纸。因此，该安全纸还可以用任何常规技术印刷，因为该纸不具备会妨碍印刷的机械或化学性能。例如，现有技术安全纸中通常设置的凸起或较低的点，可能会严重妨碍胶版印刷法，因为这种偏离总纸厚的点可能会粘结到橡胶辊上。如果加入特定化学物质(其通常用于例如复印保护安全纸中)的话，可能会涉及相似的风险。 附图说明 [0012] 下面参照附图更详细地说明本发明，其中： [0013] 图1所示为本发明安全纸从上面看的主视图； [0014] 图2所示为图1安全纸A-A横截面的主视图； [0015] 图3所示为本发明另一安全纸从上面看的主视图； [0016] 图4所示为图3安全纸B-B横截面的主视图； [0017] 图5为包括前述附图中所示种类的结构偏差的安全纸的照片； [0018] 图6所示为A4尺寸的本发明第三安全纸从上面看的主视图， [0019] 图7所示为图6中点C处结构偏差的横截面的主视图； [0020] 图8所示为具有图6和7中所示种类的结构偏差作为标识的票的主视图； [0021] 图9所示为本发明第四安全纸从上面看的主视图；和 [0022] 图10所示为图9安全纸横截面D-D的主视图。 [0023] 发明详述 [0024] 图1和2显示本发明安全纸的一个实施方案的主视图。图1中，在平行于纸表面的平面方向上纸相对于其本身尺寸已被放大至很大程度(约200…400×)。图2的横截面图所示为图1的A-A横截面，在纸厚方向被进一步放大至很大程度(约500…1000×)，因为该图意在说明其厚度方向的纸的结构。 [0025] 根椐图1和2的安全纸是在其两侧涂覆的纸，并且如图2所示由基纸1和在其上表面的第一涂覆层2a及在其下表面的第二涂覆层2b构成。如图1和2所示，涂覆层2a和2b之间的基纸包括结构偏差，该例子中为规律间隔设置的圆形穿孔3。当从上面看该纸时，以规律间隔制作的这些穿孔通过涂覆层2a和2b是可见的，使得该纸具有标识，通过它可以将该纸与其它相应的纸区别开来。该例子中，穿孔3具有约0.2-0.4mm的直径，其中当将该纸背光放置并从光源的相反侧看过去时，这些穿孔是肉眼较容易看到的。穿孔3可以设置在该纸的整个区域中，或者它们可以进一步形成例如间隔规律的穿孔组。例如穿孔3还可以以所需的图案设置。如图2所示，穿孔3填充有涂覆材料，该纸的总厚度在穿孔处与其它部分相同。 [0026] 图3和4显示本发明安全纸的另一实施方案。图4显示图3的B-B横截面。同样在该例子中，该纸由在其两侧涂覆有涂覆层4a和4b的基纸5构成。图3中的放大倍率大约与图1中的情况相同，并且图4中纸的厚度方向所用的放大倍率分别对应于图2中厚度方向的放大倍率。在该实施方案中，形成标识的结构偏差包括形成于基纸5中的凹槽6a-6c。该例子中，凹槽6a-6c在纸的横向方向延伸。如图4所示，凹槽6a-6c可以进一步在整个基纸上延伸，或者只在基纸的一个表面上在基纸厚度方向上延伸一定程度。 [0027] 在图3和4的实施方案中，凹槽6a延伸穿过基纸5，凹槽6c在基纸5的厚度方向延伸约一半，凹槽6b的深度比基纸的一半厚度浅。凹槽6a-6c的宽度也不同。因此这样的凹槽可以用于提供带有例如条形码的安全纸，如果需要的话，通过合适的条形码读取器可以通过条形码自动识别它。在该实施方案中，在生产过程中在垂直纸幅运行方向的方向上已经在基纸5中制作了凹槽6a-6c。因为它们已经在纸幅的运行中制成，由于纸幅的运行，它们在顶部稍宽一点。这样的凹槽还可以在纸幅的运行方向延伸，或者是与运行方向成斜线。这些凹槽还可以具有弯曲的或甚至角形的形状；换句话说，它们可以被用于形成标记，例如文本或图案，透过纸的涂层是可见的。如图4所见，凹槽6c在运行方向上比其它凹槽更倾斜。通过提高倾斜度，当从不同方向看过去时，可以使得凹槽看起来稍微不同。通过这种方式，通过使用不同的倾斜的凹槽以及倾斜的穿孔，可以向纸幅提供类似全息图的图案。可以通过使凹槽和穿孔着色以及边缘的成形来增强效果。 [0028] 同样在图3和4所示的实施方案中，涂层4a和4b在那些没有凹槽的区域具有大约相同的厚度。同样在该例子中，凹槽6a-6c填满有涂覆材料。当背光观察该纸时，所见的凹槽6a-6c是条状的，与纸的其它区域相比在其颜色暗度或亮度方面有少许或一定程度的偏差。凹槽越深，当从纸的上方看过去时看起来越不同。颜色暗度和亮度还受到涂覆基纸1所用的涂覆材料的类型影响。该例子中，凹槽6a-6c具有约0.2-0.5mm的宽度。如果该凹槽不延伸穿过该纸的话，那么也可以只在其一侧(凹槽侧)涂覆。图5所示为相对于该纸颜色和亮度上的天然差异，该纸的基纸中的这种结构偏差如何与基纸区别开来。在图5的情形中，结构偏差是由激光制作的结构偏差，与图1-4的用途相似，用于在纸上书写条形和数字码，如图所示。 [0029] 图6和7所示为本发明安全纸的第三实施方案。它显示了A4尺寸的安全纸片，也是由基纸7和涂覆层8a和8b构成，如图7所示。其中，由切断线9在纸的横向上形成标识。切断线9是形成于基纸中的结构偏差，而且当在其纵向均匀撕拉安全纸时，该安全纸最有可能沿着该切断线被撕裂。该例子中，切断线9由基纸7中相互邻接的小穿孔10形成，它们在图7所示的切断线C点的横截面的放大图中是可见的。切断线9的相邻的穿孔10直径很小(例如小于0.03mm)，以致于它们是肉眼看不到的。而且当基纸7的两侧都被涂覆时，切断线9不能够被视觉检测到。选择用于涂覆层8a和8b的材料是较好地覆盖基纸表面的图案且填充穿孔10但不明显增加该纸在切断线9的穿孔10处的拉伸强度的涂覆材料。这样的涂覆材料可以是例如很常规的涂覆材料混合物，其通常具有比基纸的纤维网更低的拉伸强度。 [0030] 图6和7的证券纸的识别是通过拉伸试验进行的。为此，可以使用例如通用或为此特别设计的合适的拉伸测试装置，使该纸在其整个宽度上经受尽可能均匀的拉伸力。识别后，提高拉伸力的强度直到该纸被撕裂，很可能至少部分地沿着切断线9。为了识别和验证纸的产地，该纸的最初使用者和/或供应者具有显示该切断线9的参考图。将在识别测试过程中撕裂的纸的切断线与该纸切断线9的参考图进行比较。如果该纸以与参考图中切断线9类似的方式被撕裂的话，那么就认为该纸是可信的。在基纸中形成的切断线的形状可以是不同方式的曲线或者角形，或其组合。可以在不同方向上以不同间隔设置切断线。它们的检测可以通过不同的技术校验，这些技术需要特定装置，或者是能够无需辅助装置以简单的方法实现。而且，其目的是制作切断线，使得其不以妨碍纸的使用的方式而损害该纸的拉伸强度，而是当进行均匀拉伸时，该纸通常会沿着切断线9被撕裂。 [0031] 图8所示为游乐园的门票，包含如图6和7所示的切断线11。该切断线11可以被标记成可见的，或者它可以是无形的或隐藏的。为了隐藏该切断线11，可以使用形成于纸中并且与真正的切断线形状偏离的虚线，通过这种方式使得难以发现真正的切断线。在门票中，还可以在验票阶段使用切断线；换句话说，在一些情形中，它可以取代票中单独的穿孔，以促进当在入口处验票时票的撕裂。 [0032] 为了检测纸的切断线，图6-8所示类型的安全纸可以通过例如图3和4所示的结构偏差设置有识别码(例如条形码)。因此该纸最初的生产者可以通过条形码来复原对应于该纸的切断线的参考图，而不用知晓或以其它方式查明原纸源自的大量纸。这使得伪造该纸非常困难，因为在切断线形状上的数据只对于原纸的主人/生产者是可得的。而且，切断线的形状可以在相同的那些纸中变化。因此，通过在单张纸上进行拉伸测试，并不能确定从相同纸堆来的其它纸应该具有何种类型的切断线。 [0033] 图9和10所示为本发明安全纸的第四实施方案。图10所示为图9的D-D横截面的放大图，与图2和4中的那些相似。该安全纸也是由覆有涂覆层13a和13b的基纸12形成。其中，基纸12的一个表面设置有墨水或另一种着色剂的标记14(在该例子中，文字″证券纸″)，其位于成品安全纸中涂层13a之下。优选地，涂层13a的厚度是适当薄的，使得标记14的着色剂透过涂层13a较为清晰可见。此外，涂覆材料层在标记处稍微薄一点(由于着色剂的厚度)。在该例子中，下表面形成的涂覆层13b明显厚于上表面的涂覆层13a。因此，当从下表面方向观察该纸时，相比从其上表面方向观察该纸时，在基纸12上表面上制作的标记14不是同样地清晰可见。同样在该实施方案中，如果只在纸的一侧上设置标记的话，可以只在纸的一侧上涂覆。当然，在相似的实施方案中，也可以在纸的两个侧面设置标记，这些标记可以在该纸的相同位置上，或者是完全或部分不同的位置上。用着色剂在基纸上制作的这种结构偏差也可以是例如各种图案或其它事物，其中条形码代替文字。 [0034] 同样在图9和10所示类型的实施方案中，安全纸的标识还可以由彩色标记和上述实施方案中呈现的结构偏差的组合形成。例如，在设置有彩色标记的基纸侧上(或者也在另一侧上)，可以设置具有标记形状的凹口，其中凹口中加入着色剂。该纸还可以包括延伸穿过该基纸的穿孔或凹槽，如图1-5所示。这些还可以设置有合适的着色剂以将其挑选出来，另一方面，使伪造相应的结构偏差更为困难。但是，甚至在这些应用中，该纸的总厚度总是保持恒定。 [0035] 本发明的目的是制作安全纸中所用的结构偏差，使其能够在制造中包括于该纸，而无需单独的制造步骤。但是，如果需要的话，它们还可以在该纸的再加工中制作，或者在造纸中一起制作这些结构偏差，其中已经考虑了将在单独的工艺中进行的表面处理。因此，用于本发明安全纸的纸通常主要是用普通的造纸机以与常规纸相同的方式制造，其中干燥化学纸浆以网的形式形成的纤维网，压光和涂覆。在上述所有的实施方案中，在基纸中制作结构偏差，即，其涂覆前的干燥的纤维网。但该安全纸不是必需在其两侧涂覆，例如在没有延伸穿过该纸的凹口或凹槽形成的结构偏差的情形中，涂层只被施覆于已经形成有凹口或凹槽的纸的那侧。另一方面，如上所述，在一些情形中，如果穿孔、孔眼或凹槽等延伸穿过该纸的话，也可以只涂覆纸的一侧。但是甚至在该例子中，也应当以这样的方式施覆涂层，使得这些结构偏差处的总纸厚在结构偏差处和其它区域中基本相同。 [0036] 因此，该基纸通常在至少一侧被涂覆，使得涂覆层基本上覆盖至少该侧的整个表面。在形成结构偏差之后，在基纸上施覆涂覆材料层。施覆涂覆材料层之后，马上调整涂覆材料层的厚度(例如通过涂覆装置的刮片或膜涂覆中通过轧棍)，从而使成品安全纸的总厚度在结构偏差处和没有结构偏差的那些区域总是相同。如果结构偏差是穿孔或凹口的话，它们基本上填满涂覆材料，使得在穿孔或凹口中不留空余的空间。 [0037] 可以在基纸中形成图1-10所示的结构标识，例如通过激光器以这样的方式：例如将合适的激光装置安装在该纸的生产线上，在造纸机的干燥区之后和涂覆步骤之前。例如，可以通过激光装置在基纸中形成图1和2所示的穿孔，该激光装置产生激光束，以在造纸机的运行过程中在基纸中钻孔。合适的装置可以安装于例如横穿过纸幅的横梁上，该横梁包括在纸幅横向上来回移动穿过纸幅的支架(carriage)。该支架还可以包括在纸幅的运行方向上延伸的第二导轨，将产生激光束的装置安装在该导轨上以在纸幅运行方向上移动至适当的距离(例如0.5-2m)。激光束还可以被连接至在纸幅横向上移动的支架上，相对于与该纸幅运行方向横向的轴旋转，其中通过转动横梁，可以调整横梁与纸幅在纸幅运行方向上的交叉点。用于移动/旋转激光束的装置可以通过如下的已知方法形成：例如由电、液压和/或气体力学驱动。激光束本身还可以通过使用如下的已知激光技术产生(例如，通过二氧化碳，固态或Nd:YAG激光器)。 [0038] 当在运行纸幅中制作穿孔、凹槽和/或凹口时，如果必要的话，激光束在纸幅的运行方向和/或与此垂直的方向上移动。例如当制作图3和4所示的凹槽6a-6c时，激光束可以在与纸幅运行倾斜的方向移动，使得由于纸幅的运行(纸幅的运行速度从造纸机得到)，在基纸中形成的凹槽与运行方向垂直。反过来，穿孔、凹口或凹槽的尺寸可以通过聚焦激光束(例如使用合适的透镜)而改变。例如根据图6-8的切断线9和11可以通过以这样的方式聚焦合适的脉冲激光束而形成：当其对着基纸时，在基纸和/或光束彼此以恒定的速度移动时，该光束烧出直径0.01-0.03mm的规律间隔的孔。考虑到纸幅以上述方式的运行速度，通过使激光束相对于基纸沿着预期的切断线移动，该切断线可以被制成所需的形状。 [0039] 备选地，还可以用其它方法来制作穿孔和凹槽。可能的加工方法可以包括例如喷水切断、喷砂或吹入高压压缩空气。也可以使用多种机械方法，例如用于制作穿孔、凹槽或凸起或由其形成的图案的干燥或压光辊。 [0040] 在基纸12上用着色剂形成的结构偏差14，如图9和10所示，可以用喷墨打印机最方便地制作出来。但是，还可以使用其它方法来标记，例如激光打印法或矩阵打印法。该着色剂不是必需为在自然光下可见的着色剂，例如它可以备选地是在UV光下可见的着色剂，或是光学增亮剂，在涂覆基纸前，将其施覆到基纸所需的标记点处。 [0041] 此外在许多方面，本发明的安全纸可以以不同于上述实施方案的方法来制造。已经如上所述，安全纸可以设置有相关实施方案使用的结构偏差形成的标识，例如通过以各种方式组合这些结构偏差。例如，关于图1和2所示的实施方案，还可以有图3和4所示实施方案的结构偏差，例如在图9和10中所示的实施方案中使用的结构偏差。此外，关于根据图6-8的实施方案，例如可以使用基本延伸穿过基纸的浅槽，来代替或者与延伸穿过基纸的小穿孔一起来形成切断线。因此，关于这点，可以使用根据图9和10的实施方案，来形成条形码或另一种标识标记，例如选择用于切断线的参考图所需要的图案或文本。 [0042] 而且，本发明的安全纸可以包含其它辅助的标识用于阻止其被仿造和非法复印。这样的辅助标识可以是防止复印纸张的涂层，或者是在复印件中产生背景色的涂层等，这损害了其质量。而且，结构偏差可以是例如基纸中的点，此处的纸纤维分布更稀疏或更致密。基本上，可以通过例如采用压缩空气或喷砂从基纸上除去纤维来制作纤维分布稀疏的点。可以通过例如控制造纸机顶箱(head box)中丝线上化学浆的施覆来制作基纸中纤维分布致密的点。但是本发明不应当仅仅局限于上述这些实施方案，在所附权利要求的范围内还可以形成各种替代实施方案。 |
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