记录介质及制造该记录介质的方法
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 申请权转移; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN201680000726.2 | 申请日 | 2016-04-18 |
| 公开(公告)号 | CN106257981B | 公开(公告)日 | 2020-01-07 |
| 申请人 | 塔吉特-伊思; 有限公司; 高瑞特株式会社; | 申请人类型 | 其他 |
| 发明人 | V·马诺夫; 布施真理雄; | 第一发明人 | V·马诺夫 |
| 权利人 | 塔吉特-伊思,有限公司,高瑞特株式会社 | 权利人类型 | 其他 |
| 当前权利人 | 塔吉特-伊思,有限公司,高瑞特株式会社 | 当前权利人类型 | 其他 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份： | 城市 | 当前专利权人所在城市： |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：以色列内坦亚 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | B41M5/41 | 所有IPC国际分类 | B41M5/41 ; D21H27/38 |
| 专利引用数量 | 7 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 14 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京三友知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 李辉; 吕俊刚; |
| 摘要 | 记录介质及制造该记录介质的方法。本 发明 提供了一种记录介质，诸如由磁微丝保护的纸。该记录介质包括：由纸浆 纤维 形成的纸浆结构，所述纸浆结构承载微丝，所述微丝具有预定材料成分的金属芯和涂覆在所述金属芯上的绝缘层；以及在所述纸浆结构的至少一侧上的至少一个涂层。该纸浆结构是 单层 的结构，微丝完全嵌入所述单层中，微丝具有大致等于纸浆纤维的截面尺寸的截面尺寸。 | ||
| 权利要求 | 1.一种记录介质，所述记录介质包括： |
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| 说明书全文 | 记录介质及制造该记录介质的方法技术领域背景技术[0002] 迄今为止，为了防止伪造、高度机密信息的安全性、以及其它目的，已经研究了包含软磁微丝(标签)的各种类型的纸。 [0003] 概述用于所述纸的相关技术。美国7,301,324描述了一种记录介质检测系统，该记录介质检测系统包括：磁场生成单元，其在预定特定区域中生成交变磁场；检测单元，其接近用于检测磁通量的改变的特定区域被提供；以及记录介质，当被放在特定区域中时，所述记录介质能够由检测单元检测。记录介质可以是包含磁导线的双层或三层结构。在双层结构中，磁导线被放在之前制备且在其上层压另一个基材的基材的一面上。在三层结构中，包含分散导线的单层基材(或湿纸)被夹在不包含导线的两个基材(或湿纸)之间。根据该技术，多(十八)条25mm长的磁导线均匀地分散在整张湿纸之上。该导线具有30μm的直径和小于70A/m的矫顽力。 [0004] 此外，WO14185686和KR 101341164描述了一种针对安全性的记录介质，该记录介质包括：包含用于检测的材料并且具有与用于检测的材料集成的可印刷基底(base)的检测基底层；以及在检测基底层的两侧上形成以屏蔽用于检测的材料的屏蔽层。此处，当频率是10kHz时，用于检测的材料可以是具有0.1T或更多的残余磁通密度、1A/m至50A/m的矫顽力和500H/m至100,000H/m的导磁率的软磁材料。 发明内容[0005] 本领域需要用于在EAS系统中使用的利用软磁微丝的新记录介质。在此使用的术语“记录介质”是指通过诸如喷墨印刷、数字印刷的任何合适印刷工艺被印刷在例如一张纸上的结构/基材。 [0006] 为了EAS检测承载磁导线的对象，磁导线的数量和分布是提供足够强检测信号的重要因素。考虑到保护记录介质的磁导线的使用，为了能够在记录介质上更好地印刷，微丝的数量和分布是提供将被印刷的记录介质的平坦表面的重要因素。此外，微丝的数量和分布与介质(纸)生产工艺密切相连。 [0007] 本发明旨在提供一种通过商业上可用的EM(电磁)门系统能够进行成功检测的安全记录介质。更具体地，本发明旨在提供一种安全纸(举例说明记录介质)并且因此以下关于该特定应用来描述。 [0008] 因此，根据本发明的一个方面，提供了一种记录介质，该记录介质包括：由纸浆纤维形成的纸浆结构，所述纸浆结构承载玻璃涂覆微丝；在所述纸浆结构的至少一侧上的至少一个涂层；其中，所述纸浆结构是单层的结构，所述玻璃涂覆微丝完全嵌入所述单层中，微丝具有大致等于纸浆纤维的截面尺寸的截面尺寸。 [0009] 微丝被构造为软磁元件，微丝具有预定材料成分的金属芯和在所述金属芯上的绝缘(例如，玻璃)涂层。磁微丝具有60A/m或更少(甚至优选地小于20A/m或甚至小于15A/m)的磁矫顽力并且具有大巴克豪森(Barkhausen)跳变(不连续性)。金属芯的材料成分具有几乎零或负磁致伸缩。 [0010] 优选地，金属芯的材料成分是Co-Fe-Si-B-Cr合金。优选地，Co-Fe-Si-B-Cr合金按原子百分数计包含67.7％的Co、4.3％的Fe、11％的Si、14％的B以及3％的Cr。 [0011] 优选地，微丝的长度不超过或甚至优选地小于10mm，优选地为4mm至7.5mm。金属芯的直径优选地在5μm至15μm的范围内。绝缘涂层的厚度优选地不超过并且甚至优选地小于3μm，优选地在1μm至1.5μm的范围内。 [0012] 具有上述尺寸的微丝可以适当地分布在整个纸浆层(整个记录介质)之上，即，均匀地分布在由纸浆层限定的平面内，完全嵌入其中(即，不从纸浆层伸出或暴露至纸浆层的外侧)。此外，以上微丝提供用于其合适取向，即，关于记录介质的纵轴的准随机取向。给定尺寸的微丝的这种分布和取向允许增加纸浆层中的微丝的密度。这些特征提供用于改进微丝的可检测性。 [0013] 例如，完全嵌入单层纸浆结构中的微丝以高于1.0每平方厘米、或高于2.0每平方厘米、或甚至高于3.0每平方厘米的微丝密度布置。 [0014] 如上所述，完全嵌入所述单层纸浆结构中的微丝以准随机取向布置。优选地，它们以微丝的取向角度(它们的纵轴)的约10度变化布置。 [0015] 记录介质可以是被构造用于在其上印刷数据的纸。 [0016] 根据本发明的另一个广泛方面，提供了一种软磁微丝，所述软磁微丝具有预定材料成分的金属芯和在所述金属芯上的绝缘涂层，其中，金属芯是具有小于60A/m的磁矫顽力、大巴克豪森跳变和几乎零或负磁致伸缩的Co-Fe-Si-B-Cr合金。 [0017] 优选地，微丝的长度不超过或甚至优选地小于10mm，优选地为4mm至7.5mm。金属芯的直径优选地在5μm至15μm的范围内。绝缘涂层的厚度优选地不超过并且甚至优选地小于3μm，优选地在1μm至1.5μm的范围内。 [0018] 根据本发明的还有的另一方面，提供了一种制造用作记录介质的上述纸的方法，该方法包括： [0019] 提供多条微丝，每条微丝具有预定材料成分的金属芯和金属芯上的玻璃涂层，其中，金属芯的直径基本上不超过15μm并且玻璃涂层的厚度基本上不超过3μm，以及金属芯的材料成分是具有大巴克豪森效应、小于20A/m的磁矫顽力、和几乎零或负磁致伸缩的软磁非晶态金属合金； [0020] 在纤维网的顶部上制备纸幅(paper web)，并且在纸幅中分布微丝； [0021] 对所述纸幅应用减水(water reduction)处理，使得水流经并且流出纸幅，由此分散微丝并且形成微丝完全嵌入其中的单层纸浆结构，使得微丝以在纸浆层内的基本均匀分布并且以微丝的取向角度的约10度变化的准随机取向布置。附图说明 [0022] 为了更好地理解在此公开的主题和举例说明其如何在实践中执行，现在将参照附图，仅通过非限制性示例描述实施方式，其中： [0023] 图1示意性地示出根据本发明的原理构造的记录介质的截面图； [0024] 图2A和图2B示意性地示出了为了安全目的利用磁导线的记录介质的已知结构的两个示例，其中，使用双层纸浆结构； [0025] 图3示意性地示出在本发明的安全纸的制造中的主要步骤； [0026] 图4A和图4B分别示意性地示出了通过现有技术生产的A4大小纸的平面图和截面图； [0027] 图5和图6示出了在已知记录介质(图5)和在本发明的记录介质(图6)中使用的微丝的微丝分布； [0028] 图7示出了根据本发明的技术的微丝嵌入纸浆层中的纸的表面的一部分的显微照片； [0029] 图8至图12举例说明本发明的记录介质中的微丝的检测，其中，图8示出了与发送线圈中的电流波形相关的所接收的信号波形(振荡磁场)，图9示出了被划分为从1_1至3_3的九个单元的矩阵的分割后的门空间，图10示出了穿过门的纸的取向的分类，图11示出了为最频繁使用的位置的实际位置，图12示出了针对这些实际位置的检测测试的结果； [0030] 图13示出了针对6个类型的测试纸的检测能力的比较；以及 [0031] 图14比较具有不同尺寸(金属芯的直径和微丝的长度)的微丝和不同密度的微丝的45个纸样本的可检测性。 具体实施方式[0032] 如上所述，本发明提供了一种由磁微丝的布置(标签)和磁微丝结构保护的记录介质(纸)的新构造，以及一种这样的记录介质的大规模生产的方法。 [0033] 参照图1，示意性地示出根据本发明的原理构造的记录介质10的截面图。记录介质包括：单个纸浆层(构成活性层(active layer)或安全层)12，其承载嵌入所述层12中的微丝14的布置；以及至少一个保护层16，所述至少一个保护层16至少在活性层12的一侧上涂覆活性层12。如图1的特定非限制性示例所示，在纸浆层12的两侧提供涂层16。微丝14成功地分布在整个活性层12内(遍及整个记录介质10)。还如图所示，微丝14位于纸浆层12内并且可以甚至重叠，即，在多于一行中一个布置在另一个上。 [0034] 记录介质10可以用于电子照相印刷。通过由胶辊熔化记录介质的表面15上的色调剂图像来完成电子照相印刷。因此，记录介质的印刷表面15应该优选地足够光滑；否则，即，如果微丝从印刷表面部分地伸出，这将损坏熔凝器辊的表面。因此，微丝14应该优选地完全嵌入纸浆层12中。 [0035] 如图1中进一步所示的，微丝14具有约5μm至15μm的直径(通常是截面尺寸)，并且整个记录介质10的厚度(单层活性结构12和双侧涂层16)为约80μm至120μm。微丝优选地是玻璃涂覆软磁微丝。本发明的微丝14的构造及其制造将在下面进一步更具体地描述。 [0036] 参照图2A和图2B，为了比较，示出指定类型的记录介质的已知结构(即，承载磁导线用于安全目的)的两个示例。为了便于理解，类似参考标号用于识别图2A和图2B的本发明和已知结构的记录10中的功能通用组件。 [0037] 在图2A的结构中，通过两个纸浆层12A和12B形成记录介质的“活性”部分(即，将微丝保持在其内的部分)。这实际上使得记录介质的活性部分(纸浆结构)相对厚(100μm至120μm)以防止微丝暴露。 [0038] 这样的较厚介质由于热质的增加不可避免地造成扩散(defusing)，因为纸浆层主要有助于热质。此外，在微丝被暴露的范围/区域中，很难熔合色调剂，这是因为熔化的色调剂无法在纸浆纤维之间扩散。此外，在图2A的结构中，微丝是玻璃涂覆导线，即，由磁芯14A和玻璃涂层14B组成。利用由双层纸浆结构承载的这种厚玻璃涂覆微丝的该技术，通常是一些微丝仅部分地嵌入并且因此从纸浆结构部分地伸出(即，是暴露的微丝)的情况。 [0039] 在图2B的构造中，与图2A的结构类似，保持微丝的记录介质的“活性”部分由两个堆叠层12A和12B形成并且位于这些层中的微丝重叠。一些导线(“上部”导线)14被嵌入纸浆层12A至12B内，同时一些其它导线14'(“下部”导线)仅部分地嵌入并且因此暴露于介质表面。 [0040] 如上所述，在记录介质中部分地嵌入微丝阻止并且实际上使得在记录介质的表面上获得高质量印刷是不可能的。 [0041] 还如图所示，本发明的记录介质10(图1)使用具有较小直径的微丝，这有助于将微丝完全嵌入(掩埋)在纸浆层中并且能够使记录介质厚度足够薄。 [0042] 应该理解，通常，记录介质(纸)的结构越简单，纸制造就越简单且越便宜。 [0043] 为了制造上述类型的记录介质的活性部分的双层结构，首先制备下部纸浆层(12B)，然后微丝被分散在其上并且由上部纸浆层(12A)覆盖。例如，在JP4529420中描述了这样的工艺。 [0044] 此外，上述已知记录介质利用具有较大直径(约40μm，与本发明的介质中的5μm至15μm相反)的微丝。每个这样的较大直径微丝相对重，并且因此难以进行分散。大多数这样的相对重微丝陷入导线分散槽的底部处。到介质中的微丝包含的合格率(yield)非常低。此外，较长微丝在导线分散槽中缠结，这使得很难分散。由于微丝的相对大质量，导线被掩埋在下部纸浆层的下部处。有时，在施胶压榨之后，一些微丝被暴露在介质的表面处。 [0045] 图1中示出的本发明的上述记录介质10利用较短和较薄的微丝14，其使得微丝能够进行均匀分散并且完全嵌入一个纸浆层12内以及由保护涂层16完全覆盖。这使本发明的记录介质10能够更可靠地用于电子照相印刷和针对防止伪造的较高级保护、针对高度机密信息的安全性。 [0046] 安全性的改进在于，更难看到微丝，即，实际上微丝根本不暴露于观察者。这意味着人们不太可能从介质拉动和/或拉出微丝。 [0047] 以下是本发明的软磁微丝14的可能构造的描述。用于在记录介质中使用的本发明的示例性实施方式的软磁微丝14能够发射由反向磁化造成的大巴克豪森信号，该信号可以利用EAS检测器(通常结合在门组件中)被检测。微丝结构包括涂覆有如玻璃的绝缘材料的软磁金属芯。 [0048] 具有非晶态金属芯的玻璃涂覆微丝已经被开发并且由专利US 6,441,737公开的进行描述，该专利结合于此作为参考。本申请的发明人是US6,441,737中的共同发明人。用于金属芯的材料是基于钴的合金。例如，可以使用Co-Fe-Si-B合金(例如，按原子百分数计包含77.5％的Co、4.5％的Fe、12％的Si和6％的B)、Co-Fe-Si-B-Cr合金(例如，按原子百分数计包含68.7％的Co、3.8％的Fe、12.3％的Si、11.4％的B和3.8％的Cr)、或Co-Fe-Si-B-Cr-Mo合金(例如，按原子百分数计包含68.6％的Co、4.2％的Fe、12.6％的Si、11％的B、3.52％的Cr和0.08％的Mo)。 [0049] 如下所述，期望软磁金属芯具有几乎零或负磁致伸缩。本发明的发明人已经发现，为了类似纸张的记录介质生产的目的，如果软磁微丝中的金属芯具有正磁致伸缩，则通过由纸生产工艺引入的机械应力将减小或最坏地减弱大巴克豪森信号。通常在纸生产之后施加应力。例如，纸浆纤维由于潮湿而伸长并且由于干燥而缩短。在纸浆层中，微丝在这样的应力下。另一方面，当软磁金属芯具有几乎零或负磁致伸缩时，在施加在微丝上的应力下，大巴克豪森信号将更加稳定。 [0050] 通过控制合金成分，可以实现几乎零或负磁致伸缩。例如，虽然按原子百分数计包含67％的Co、5％的Fe、11％的Si、14％的B和3％的Cr的Co-Fe-Si-B-Cr合金显示正磁致伸缩，但是按原子百分数计包含67.7％的Co、4.3％的Fe、11％的Si、14％的B和3％的Cr的Co-Fe-Si-B-Cr合金显示几乎零磁致伸缩。 [0051] 对安全纸尤为有用的本发明的微丝中的金属芯的直径可以在5μm至15μm的范围内。绝缘材料(例如，玻璃)的厚度基本上不超过并且优选地小于2μm，优选地为约1.5μm。这是因为较厚(大于3μm厚)的玻璃涂层实际上对于在纸生产并且还在印刷和/或复印机(如电子照相印刷机)中的纸处理期间施加的机械应力是易损坏的。当玻璃在造纸机和/或印刷机中破碎时，玻璃颗粒污染机器的部件内部，由于缩短的清洁周期，这可能增加机器维修成本。本发明提供用于使用较薄玻璃涂层，这使得微丝更柔软，并且因此防止玻璃破碎效果。 [0052] 玻璃涂覆微丝可以使用在US 8,978,415中公开的连续Taylor-Ulitovsky方法来制造，并且然后被切割成长度约10mm或更小、优选地从4mm至7.5mm的段。 [0053] 下面是用于制造本发明的记录介质的制造工艺的示例的描述。 [0054] 制造工艺利用用于纸生产的众所周知的造纸技术以用于制造图纸(即，适用于办公和印刷的纸)。这样的工艺的主要阶段本身是已知的，并且不形成本发明的部分，并且因此不需要详细地描述。图3示出在制造安全纸的工艺中的主要步骤/阶段的流程图100，如下： [0055] 使用上述Taylor-Ulitovsky连续方法并且切割成多段来制备期望尺寸(金属芯直径和长度)的微丝(步骤102)。使用已知技术单独制备纸幅(步骤104)。简而言之，纸浆用木材以非常厚的板的形式到达造纸厂，并且回收的纸通常以大压缩包的形式到达。这些材料必须被分解，使得它们包含的单个纤维可以彼此完全分离。在已知为“碎浆机”的大容器中执行该工艺，其中，原材料用水稀释并且然后经受使用钢转子叶片的剧烈机械动作。然后，所得到的造纸浆料被传送至存储槽。在该初始阶段期间，可以添加化工助剂和添加剂。化工助剂通常与纤维原材料组合并且可以是施胶剂，其减少墨水和水渗透，并且处理消泡剂。然后，浆料被泵送通过各种机械清洗设备至造纸机。在造纸机上，添加更多水以生产纤维悬浮液，并且所得到的混合物被传送至流浆箱内，流浆箱通过横跨整个机器宽度的薄水平切口将所得到的混合物喷出至移动的连续丝网(wire mesh)上。 [0056] 然后，应用减水处理(纸张形成工艺)，在该处理期间，在纸浆层中分散微丝(步骤106)。在脱水期间，纤维开始铺开并且整合成为薄纸型(mat)，在丝网的顶部上形成纸层。然后，该湿纸的纸幅从丝网被提起并且在一系列按压之间被挤压，其中，湿纸的纸幅的含水量被降低至约50％。然后，湿纸的纸幅围绕一系列铸铁圆筒，被加热至超过100℃的温度，在此处发生干燥。在此，含水量被降低至其最终水平(至5％和8％之间)。贯穿纸幅从丝网通过到干燥操作，纸幅由以相同速度移动的各种类型连续纤维带支撑。在干燥之后，一些纸还可能经受表面处理(例如，上浆和压光)-通过使其在一系列旋转抛光的金属辊之间通过使纸表面光滑，以生产光滑或平滑外观。然后，纸可以被绕成卷轴。 [0057] 根据本发明，在以上减水处理期间，微丝(如以上构造的)在纸幅中以合适取向和密度均匀地分布(步骤108)。这将在下面进一步更具体地描述。纸幅提供将微丝固定在其光滑且柔软表面上的基底。当其被施胶压榨时，微丝被掩埋(完全嵌入)在纸浆纤维内部。 [0058] 然后，在包含微丝的纸层(纸浆层)的两侧上施加涂层(步骤110)。当包含其中嵌入的微丝时，纸浆层呈现可由磁读取器/检测器(门)检测的活性安全层。 [0059] 涂层具有多个功能，如下。涂层防止微丝暴露在表面处，防止离开纸浆层(从纸浆层逃离)，防止被容易地识别。此外，涂层能够使色调剂或墨水在熔合或干燥期间在内部容易地扩散，并且能够提供用于影印机和印刷机中的纸处理的摩擦力。 [0060] 因此，适当地选择涂层材料以提供以上功能。下面描述用于涂层材料成分的候选者的示例。 [0061] 在纸幅被产生并且部分地干燥之后，在施胶压榨时进行涂覆。涂液(coating bath)包含天然粘合剂(淀粉、PVOH、羧甲基纤维素)和合成胶乳(丁二烯苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、醋酸乙烯酯)的混合物。这两种化合物的比率可以为约(大致)10份至80份天然粘合剂(取决于所使用的粘合剂)和大致40份至70份合成胶乳(表示为干重)。涂液还可以包含其它材料，如矿物填料、抗静电剂、增白剂、染料以及通常用于纸的表面处理的其它功能性化学品。涂液的总固体含量在约4％至20％的范围内。在施胶压榨时的固体的拾取为约1.5gsm至约4gsm每纸的一侧。 [0062] 最终形式是纸卷筒(paper roll)，纸卷筒卷绕由分散有微丝14的纸浆层(图1中的12)和涂层16组成的纸张。然后，纸卷筒可以由刀片切割成每张记录介质(步骤112)。可以验证纸张中的微丝的密度(步骤114)；并且可以适当地封装纸张(步骤116)。 [0063] 为了比较，我们考虑指定类型的现有技术。在现有技术中，因为厚金属芯和导线的厚玻璃涂层，所以刀片迅速恶化。所得到的刀片的短寿命使纸生产工艺更加昂贵，并且造成切割失败，切割失败使微丝留在切割截面的表面外面。这在图4A和图4B中示意性地示出，图4A和图4B分别示出通过现有技术生产的A4大小纸的平面图和截面图。如所示，一些微丝暴露于由切割失败造成的边缘表面(由虚线圆圈标记)。在一些情况下，它们中的一些从边缘伸出。如图4B所示，在纸处理中，切割失败导致纸张的边缘处的微丝刺痛客户的手指。 [0064] 转回到图1，图1清楚地示出在本发明的记录介质中解决了以上所有问题，这是因为由于在本发明的微丝中使用较薄的金属芯和较薄的玻璃涂层，本发明的微丝更薄。 [0065] 如上所述，为了适当检测嵌入记录介质中的微丝，诸如微丝的数量和它们在记录介质中的分布的因素。关于微丝的数量，显然对于给定纸大小，本发明提供用于嵌入更大数量的微丝，这是因为它们比已知微丝更薄，因此对于给定厚度的记录介质，提供更强检测信号。本发明的技术还提供改进安全性能的微丝的分布。 [0066] 关于这一点，对图5和图6作出参考，比较在已知技术中使用的微丝的分布(图5)与本发明的微丝的分布(图6)。如所示，与现有技术(图5)相比，在本发明(图6)的情况下，A4大小纸包含更高数量的微丝，微丝具有更均匀的微丝分布、以及通过关于x轴(沿着A4纸张的长边)的倾斜角度(θ)限定的更随机取向。 [0067] 关于这一点，需要注意以下。实际上，微丝通过水流分散。在常规技术中，相对大和重的大多数微丝变为几乎相似取向。在一些情况下，它们大致沿着X轴(也就是水流方向)或沿着相对于水流轴倾斜的轴定向，但是使得中心值仅偏移并且倾斜角度的变化几乎相同(即，微丝几乎同等地倾斜，导致基本相似取向)。 [0068] 发明人发现，从安全性观点考虑，应该减少检测微丝的存在的方向性。这是因为当有效磁场与导线方向一致时，发生大巴克豪森跳变。因此，如果方向性高(微丝的相似取向)，则很难针对EAS门的一些区域进行检测；并且如果导线取向中的随机性(即，非方向性)高，则针对EAS门的任何区域发生大巴克豪森跳变。 [0069] 因此，本发明的上述较轻质量微丝的使用提供用于增加微丝取向(即，它们的长轴的取向)的随机性。这产生承载这种微丝的记录介质的更高安全性能。此外，微丝取向的随机性还提供用于增加可以嵌入纸中的微丝的数量。 [0070] 因此，本发明提供较轻质量的微丝(通过较小芯直径和较短长度获得)，该较轻质量的微丝提供用于微丝在水中的更好分散，这产生微丝的均匀分布和它们的取向(但是具有倾斜角度的更窄分布)的随机性(或准随机性)。本发明的直径约5μm至约10μm和长度约10mm的微丝(与现有技术的直径约30μm和长度约25mm的微丝相比)具有比现有技术小一个数量级的质量。 [0071] 本发明因此有利地提供了改进的微丝分散，其使得在记录介质中均匀分布的并且随机取向的微丝的数量增加，这使得大巴克豪森信号更高。在A4纸张的情况下，等于多于1.6每平方厘米的密度的多于1000段磁导线在商业EAS电磁门中提供充分检测。如果微丝的数量少于700(其等于小于1.1每平方厘米的密度)，发明人发现，在多个检测测试中，在门的一些区域中检测失败。对于大于A4大小的纸张，多于1.6每平方厘米的密度应该优选地被保持，以在商业EAS电磁门中提供充分检测。 [0072] 下面是用于制造具有微丝的纸和检测微丝的一些实践示例。 [0073] 具有微丝的纸的制造 [0074] 发明人已经制造出具有上述微丝(先前通过上述方法制备)的A4大小(210mmx297mm)测试纸样本。样本具有图1中示出的纸的相同结构，即，包括一个纸浆层(图1中的12)，该纸浆层具有嵌入纸浆层中的玻璃涂覆微丝并且在该纸浆层12的两侧上涂覆有涂层16。样本包括不同数量的微丝，700、850、1100、1300和2000条微丝。每平方厘米单位中的微丝的密度从1.1变化至3.2。微丝的芯直径被选择为7.5μm、10μm和15μm，微丝的长度被选择为5mm、7.5mm和10mm。玻璃涂层厚度为0.5μm至2μm。矫顽力从5A/m变化至15A/m。在所有示例中，微丝的直径小于20μm，微丝基本上为(比得上)纸浆层纤维的尺寸。 [0075] 45种类型的测试纸的特性总结在以下表1中： [0076] 表1 [0077] [0078] 图7示出具有嵌入纸浆层中的微丝的纸的表面的一部分的显微照片。纸浆层由彼此缠绕的纸浆纤维组成。如图所示，嵌入纸浆层12中的微丝14具有与纸浆纤维PF几乎相同的尺寸。微丝14的直径小于20μm。纸浆纤维的宽度通常为约20μm或更少。这样的构造可以使微丝容易被嵌入单一纸浆层中。尽管在图7中未示出，但是与图6中示意性示出的类似，微丝14的分布在A4大小纸的整个区域中整体均匀，并且微丝的取向是随机的或准随机的，即，取向的角度(θ)从45度至90度平均地改变。在45m/min至65m/min的造纸厂机器速度下，取向角度主要从55度变化至75度。此外，在纸生产工艺之后，涂层玻璃不破碎，这显示较薄玻璃涂层对防止由破碎玻璃粉末造成的污染有效。 [0079] 检测测试 [0080] 发明人使用两种类型的商业EAS电磁门进行检测测试。一种类型是Tagit EM(电磁)系统，其检测机制在转让给本申请的受让人的US 6,836,216中公开并且结合于此作为参考。门系统(以及任何其它合适检测系统)的构造和操作不形成本发明的部分，并且因此不需要详细地描述。简而言之，Tagit EM系统操作使得在询问区域中，在正交方向(如ORTHOGONAL、FLAT、和FRONT方向)上生成振荡磁场。当软磁材料(在本发明中使用的)穿过询问区域时，它与检测系统的振荡磁场相互作用并且发送大巴克豪森信号至检测系统的接收线圈。 [0081] 图8示出了关于发送线圈(振荡磁场)中的电流波形的接收信号波形。在该附图中，顶部曲线G1对应于振荡磁场(为了简化，其被示出为正弦曲线，但是可以是任何常规波形)并且底部曲线G2对应于微丝的响应信号。施加至软磁材料(微丝)的(门系统的)振荡磁场在阈值电平之上，并且作为反向磁化的结果，软磁材料发送脉冲信号PS。 [0082] 在检测测试中使用的其它门系统是Meto EM系统，其检测机制在US 5,414,410中公开。一般地，在这样的门系统中，发送天线生成两个或三个不同频率的磁场，并且软磁标记的非线性响应导致由信号处理单元检测的这些频率的互调产物。磁标记是相对小标记(0.7mm宽且通常35mm长)。Koreit的测试纸具有该类型的标记，所以它容易由Meto系统检测。 [0083] 在检测测试中，门板(如在Tagit EM系统中使用的)之间的75cm的相同距离被用于两种检测系统。 [0084] 在测试中使用的纸样本是以上所列的45种类型的纸(表1)。通过改变嵌入纸浆层中的微丝的平均数量制造这些纸样本。所选数量是2000、1300、1100、850、和700。微丝的对应密度分别是3.2、2.1、1.8、1.4、1.1，以每平方厘米为单位。软磁芯的直径从7.5μm变化至15μm，并且微丝的长度从5mm变化至10mm。玻璃涂层的厚度是0.5μm至2μm。磁矫顽力是5A/m至15A/m。 [0085] 作为参考，商业上可用的Koreit纸被用于测试。Koreit纸具有双层结构，非晶态软磁金属的2个或3个非晶态软磁带位于层之间，这可以由Meto EM系统容易地检测。片(slip)的宽度是0.7mm，长度是35mm，并且磁矫顽力是5A/m至30A/m。 [0086] 该测试旨在检验Tagit 2-天线和Meto 2-天线EM系统中的门对纸以特定取向移动通过门内的特定单元的检测能力。考虑实际使用，移动速度约是个人的行走速度。 [0087] 图9示出了门内侧的空间(门板GP1和GP2之间)被划分为从1_1至3_3的九个单元的矩阵。通道宽度是75cm。图10示出了穿过门的纸的取向的分类。引入正交坐标系。针对A4大小纸限定六个类型的取向。针对1/8折叠纸限定其它两个类型的取向。限定ORT、FRONT和FLAT的轴。当纸的长边S1平行于ORT并且短边S2平行于FLAT时，纸取向被指定为ORT-FLAT。因此，存在如ORT-FLAT、FLAT-ORT、ORT-FRONT、FRONT-ORT、FLAT-FRONT和FRONT-FLAT六个取向。 [0088] 如图11所示，在测试之前，限定作为最频繁使用位置的实际位置。在图11中，左手侧(位置(A))对应于后/前腰带位置。照片示出了当用户在其胸前拿着纸的情况。相关单元是2_1、2_2和2_3。相关纸取向是ORT-FLAT和FLAT-ORT。中心部分(位置(B))对应于包位置。照片示出了当被放进包中时的典型纸取向的情况。相关单元是1_1、2_1、3_3、1_3、2_3和3_ 3。相关取向是FLAT-FRONT和FRONT-ORT。右手侧(位置(C))对应于口袋位置。上部简图示出了将纸折叠三次放在衬衣口袋中的情形。下部简图(位置(D))示出了将纸折叠三次放置在裤子口袋中的情形。相关单元是1_1、1_2、1_3、2_1、2_2和2_3。相关取向是1/8ORT-FLAT和1/ 8ORT-FLAT。 [0089] 图12示出了以上实际位置的检测测试的结果。被测试纸是Tagit 2000、Tagit 1300、Tagit 1100、Tagit 850、Tagit 700和Koreit。所使用的门是Tagit 2-天线EM系统和Meto 2-天线EM系统。针对每个实际位置，进行10次尝试，存在30个实际位置，并且因此针对每种测试纸进行300次尝试。针对每个单元重复十次针对每个取向的尝试。在图中，未测试的非实际位置由灰色标记。 [0090] 图13示出了针对6个类型的测试纸的检测能力(可检测性)的比较。测试纸是样本6至10和Koreit纸。微丝中的金属芯的直径是15μm且微丝的长度是7.5mm。针对每种测试纸示出两个柱B1和B2。左侧柱B1示出针对Meto系统的结果，并且右侧柱B2示出针对Tagit系统的结果。 [0091] 能够看到，如上构造的本发明的安全纸(Tagit纸)的可检测性随着微丝的密度的增加而增加。微丝的密度为约1.8每平方厘米的Tagit 1100比现有技术(Koreit纸)具有更好的性能。另一方面，在检测中，Tagit 700和Tagit 850纸样本较差。针对包含具有不同直径(10μm、5μm)的金属芯和不同长度(10mm、7.5mm)的微丝的微丝集合的其它纸样本观察相似行为。 [0092] 图14比较了针对具有不同直径(D)的金属芯(15μm、10μm和5μm)和不同长度(L)的微丝(10mm、7.5mm和5mm)、以及不同密度的微丝(3.2、2.1、1.8、1.4和1.1)的以上列出的45个纸样本的可检测性。水平轴指示以上表1中的样本数量。垂直轴指示对应于(相当于)可检测性的成功检测的总数。方形标绘(plot)B2指示针对Tagit系统的结果，并且菱形标绘B1指示针对Meto系统的结果。示出了九个集合S1至S9，每个集合用于不同5个样本的5个标绘，其中，集合S1至S3对应于具有直径D＝15μm和长度分别为10mm、7.5mm和5mm的微丝；集合S4至S6对应于具有直径D＝10μm和长度分别为10mm、7.5mm和5mm的微丝；以及集合S7至S9对应于具有直径D＝7.5μm和长度分别为10mm、7.5mm和5mm的微丝。这些图表示出，对于微丝尺寸(D，L)＝(15，10)(即，集合S1)，可检测性随着微丝的密度减小而减小。针对微丝(D，L)＝(15，7.5)(即，集合S2)，观察相似行为。从该集合看，随着导线长度的减小，可检测性减小。针对微丝(D，L)＝(15，5.0)观察相似行为，其标绘由第三个五个标绘集合S3指示。五个标绘的第四集合S4对应于微丝(D，L)＝(10，10)，其示出可检测性随着芯金属的直径减小而减小。直径D的减小对可检测性的影响是使折线向下平行移位。例如，对于L＝15mm，当直径D从15μm减小至10μm时，根据第一集合的5个标绘的折线移位至第四集合的5个标绘的折线，斜率保持不变。 [0093] 归纳这些结果，可检测性随着微丝直径D和长度L以及微丝的密度的减小而减小。例如，如图14所示，为了实现超过200的可检测性，在直径D＝15μm的微丝的情况下，微丝的长度可以减小至5mm，这由于较轻的质量使得微丝的分布更均匀(如上所述)；在直径D＝10m的微丝的情况下，微丝的长度可以减小至7.5mm；以及在直径D＝5μm的微丝的情况下，微丝的长度可以减小至10mm。因此，为了获得相同所要求的可检测性，本发明提供了微丝的直径、长度和密度的选择自由度、以及分布的弱点(infirmity)和对准/取向的准随机性(作为较薄和较轻微丝的结果)。这提供用于优化给定尺寸的微丝的分布(较高密度、较好均匀性、准随机取向)，从而获得微丝的较高可检测性。 [0094] 印刷测试 [0095] 针对表1中列举的测试纸样本和Koreit纸执行印刷测试。所使用的印刷机是电子照相印刷机和喷墨印刷机。在两侧上进行印刷。Tagit纸显示出与Koreit纸几乎相同的印刷质量。在优化涂层的设计之后未观察到卷曲。 [0096] 从以上结果看，显而易见的是微丝的密度应该优选地大于1.6每平方厘米以实现与已知技术相比更好的检测。此外，其显示了本发明的技术提供可以由之前描述的常规纸生产工艺制造的具有单层纸浆结构的高质量记录介质。 |
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