專利名稱：制造證券紙的方法
本專利申請是CN94190485.7的分案申請。原申請的申請日為1994年2月22日，原申請的發明名稱為“帶彩色標記的證券紙”。
本發明總的說來涉及證券紙，更具體地說涉及用于制造紙幣、護照、股票、支票等的層壓證券紙。
許多印制票據因與之相聯的某種內在價值而需要高度可靠的方法來保證其真實性。這些票據從紙幣到財產所有權憑證，包括例如流通票據、股票、支票和護照等等。為了對票據的用戶或持有者而言真正地具有價值，用于表明其真實性的方法就必須能迅速、容易地檢出。此外，為更普通的目的，使廣大公眾能相信票據的真實性，這些方法還必須是持久、耐用且難于復制的。尤其是后一品質，對于防止或至少阻遏偽造票據的企圖，以保證最大程度地信任這一票據的真實性尤為重要。對于紙幣、護照、支票和其他有價票據而言，對票據真實性的信任尤為重要，這是因為任何公眾在任何時候都有可能成為票據的持有者或用戶。因此，這些有價票據的制造者經常關心的是提供一種方法使公眾可以以此來檢驗票據的真實性，因為到頭來，最有可能被偽造品欺騙的正是沒提防的公眾。
旨在保證有價票據真實性的努力歷來集中在票據的兩個方面(1)用作票據基底的紙，在本領域中常稱作“證券紙”；和(2)結合到紙中或在將紙轉化為成品票據過程中加上的某些防偽特征(Security feature)。由于在提供耐用的票據和公眾信任這些票據的真實性的可靠依據方面，證券紙和防偽特征都記著重要作用，所以它們必須符合有關它們的設計和使用的許多嚴格的標準。對于證券紙的標準包括物理和光學的要求。而對防偽特征的要求則不僅涉及其物理性質，還涉及復制它們的相對難度以及保證成品票據真實性的可靠性。
對證券紙，特別是用于制造紙幣的紙的物理上的要求，一般比對其他類型紙的要求要嚴格得多。其中一個要求就是紙張定量，即紙張的每平方米克重，常用克/平方米或磅/令表示。對大多數證券紙而言，紙張定量必須在相當窄的范圍內，以賦予票據充分的身骨，或手感，滿足持有者的心理需求，而同時又使得票據易于折疊和展開。與紙張定量密切相關的是“厚度”，即紙張的厚度，用毫米或英寸的分數表示。重要的是用于任何特定用途的證券紙，其厚度必須很好地適應各種機器，例如自動出納器和高速分揀器，因為它們肯定是要處理這些成品票據的。
強度和耐用性是證券紙的重要特征，這是因為它們賦予成品票據經受在使用期間內各種可能的使用和不當使用的能力。拉伸強度表示在不撕破的情況下一張紙所能承受的最大縱向應力，用力/單位寬度表示。其他強度參數包括濕拉伸強度、破裂強度、撕裂強度、耐折牢度。因為紙幣在它們的流通期間不可避免地要多次折疊和展開，故要求制造它們的紙具有高強度和高耐折牢度。在紙幣的預計流通期間，紙幣紙一般設計成可允許折疊5,000至8,000次。但應注意的是，由紙在不撕破情況下可耐受的折疊次數確定的證券紙額定值可能隨所用的測試方法而有很大改變。另外，雖然允許有相當高次數的折疊，但當代的紙幣紙還必須保持某種程度的剛性，即抗彎曲性，有時稱作“脆性”(crispness)，才能順利通過自動出納機和高速分揀機。
證券紙的其他重要物理性質包括孔隙度，適印性和尺寸穩定性。因為孔隙度關系到紙的易沾污性，即吸附或保持雜質的傾向，因此，一般希望證券紙的孔隙度低一些，以提高票據在其整個使用壽命中保持潔凈外觀的可能性。同時，證券紙需要有好的適應特性，以保證制造成品票據采用的印刷過程中有準確、精細的印痕，以及還有制造成品票據過程中采用的油墨對它的適當滲透性和粘合性。用于制造某些有價票據的印刷方法可能對紙有極端的要求。例如，常用于印制紙幣或其他票據的凹版印刷或照相凹版印刷過程中，在印版和紙之間有巨大的壓力。所選定的紙必須能耐受這些方法而不喪失物理完整性。最后，無論是在成品票據的制造過程中還是在其使用壽命中，紙的尺寸穩定性都十分重要。特別是在制造和日常使用中常見的濕度變化條件下，紙不應因此而過分膨脹或收縮。
證券紙一般表現出某些光學性質，這些性質影響到其使用性和公眾對它的接受程度。其中最重要的是紙的表面特性和紙的不透光性。表面特性包括顏色、亮度、光澤、光潔度和平滑度。這些參數一般由成品票據的設計者根據票據所需的美學效果而規定；并且可能采用各種方法，如涂層和軋光等來達到所需的外觀和觸感。紙的不透光性指光線相對地不能透過紙張的特性。不透光性用紙一面上的入射光中不透過紙傳至另一面的觀察者而為紙反射或吸收的部分的百分率表示。對于證券紙而言，一般希望有高的不透光性，即超過約75％。但是，不透光性的變化實際上可在成品票據中用作防偽特征，例如在水印的場合中，使紙張帶上不同水平的不透光性而形成在透射光中可見的形象或標記確定了可識別標志。
含于有價票據內的防偽特征的選擇和規格常和與之結合使用的證券紙的規格密切相關。這有數種原因。首先，防偽特征常為紙本身的一種特征，例如水印或一種特定的紙組合物。即便該特征被說成是構成與紙分開的單獨成分，這類特征也經常是在造紙過程中嵌入紙中的。這對于許多防偽特征而言都是如此，包括所謂防偽線(Securitythread)、化學添加劑、彩色碎花(Coloured confetti)和包括縮微字體的薄型帶(thin tape)或其他標記。另外，即或是在表面上施加的安全特征，也必須和基底紙匹配，以給成品票據提供所需的粘合和耐用特性。這些在表面上施加的防偽特征包括不能復制的圖象，例如照相復制時產生波紋圖象的線條圖案(line art)，光敏涂層和表面移畫印花圖案。即使是印在票面上的復雜的線條技術也可因其復制困難而構成一種防偽特征。但在所有情況下，防偽特征都必須和選定的證券紙良好配合。
有效票據防偽特征的標準較易制定。這些特征應難于復制，以阻止可能的偽造者，或至少令其違法制品難于流通進入公眾中。這些特征應使得用成品票據的普通持有者或用戶所能有的方法即可容易驗出。對于普通公眾相信其真實性的紙幣和其他票據而言，這些特征應在普通光線條件下即可辨別和驗證。最后，在某些情況下，可能希望防偽特征可供檢驗運動中的大量票據，例如紙幣。
盡管這些標準看似簡單，但成功開發一種可靠地達到這些標準的防偽特征卻非易事。在歷史上，票據上有效防偽特征的制造依靠僅為公眾中少部分人所掌握的專門知識和技能。因此，長達數世紀之久，雕刻大師中的少數天才和印刷工人的專門知識就足以防止或阻止大量偽造的企圖。后來，為防止幾乎是最死心塌地和能干的一伙偽造者，數門專業的專門知識結合凝聚到同一票據上成為關鍵。然而，當今照相復制，掃描和膠板印刷技術的發展使得即或沒有這些專門知識也能制造十分逼真的偽造品。為真正有效地對付偽造，現在防偽特征不僅必須因為生產它需要專門知識或因為要將數個專業領域結合凝聚到一份票據上而難于復制，還必須在先進的照相復制機上很難或不能復制。
最后，為能用于制造有價票據，證券紙和結合到紙中或結合到紙面上的防偽特征必須能以工業速度和合理的成本一同轉變成美學上令人愉悅的票據。發行這類票據的政府，準政府和團體起碼的要求是他們的票據反映它們的發行者的特點，并由它們的功效和外觀來獲得最大的信任。因此，有效證券紙和防偽特征應該為成品票據的設計和制作提供很大程度的自由度。
在過去，已提出了許多方法來為證券紙提供有效的防偽特征。建議使用的許多證券紙都是在造紙過程中結合防偽特征，即在紙幅形成的同時在造紙機上進行結合。這些紙利用諸如水印、防偽線、帶有縮微字體或不帶縮微字體的防偽帶(Security tape)、碎花(confetti)以及其他各種在完成造紙過程之前嵌入紙中的措施等防偽特征。但由于在最后處理過程中需要從紙中將水份逐出而不能在證券紙的整個表面上提供防偽特征。另外，正如許多應用領域所要求的，防偽特征例如碎花一般不是位于證券紙內部。雖然例如防偽帶(Security tape)和防偽線(security thread)等防偽特征均可位于紙內，但這些部分的存在導致紙的局部厚度大，而引起印刷、裁切和其他工藝步驟中的困難。
在證券紙中結合防偽特征的另一種方法是層壓成品紙形成復合證券紙(Composite Security paper)。在美國專利U.S.P 5,161,829中公開了一種這類證券紙。在這種證券紙中，至少有兩張紙層壓在一起形成證券紙，在層壓紙中帶有鑒別標記(authenticationindicator)。鑒別標記在層壓之前印至至少一張紙的內表面，在透射光中可被檢出，但在反射光中不能檢出。但在一張紙上印上鑒別標記可能導致“透背”問題，即用于印刷鑒別標記的油墨透過紙張到達證券紙的表面。另外，當印刷是在薄的內層紙上進行時，這一般包括采用稀的油墨，結果導致表面印刷對防偽特征很大程度的遮蓋，使得防偽特征可見性差或根本看不見。還有，在層壓體中采用紙張形成的復合證券紙的物理性質并不優于用更普通的單幅紙(Single-webpaper)獲得的物理性質。具體地說，涉及流通壽命的各種性質，包括耐折性和撕裂強度在成品層壓品中絕未得到加強。
另一種加有防偽特征的層壓紙產品在Japanese laid-openapplication No.322109/88中有描述。這種產品為一種股票卡(card stock)，在合成基材的兩側層壓上兩張較厚的紙而形成，在基材材料上加上有機器可讀的標記。這些標記，例如統一商品編碼，用不允許近紅外光透過的油墨印刷。其他標記用近紅外透過性油墨印到基材上。所形成的標記在可見光下辨認不出，但當該卡在適宜波長的發光二極管和感光器之間通過時則可被辨認和讀出。但這類卡并不是打算用作證券紙的，也不適用作證券紙，這是因為其物理結構不可避免地導致了它的僵硬和耐折性低。另外，該文所提出的防偽特征對于普通特有者而言在一般光線條件下不易鑒別出來。反之，印在基材上的標記不能在可見光下鑒別出來，因此，對于沒有專用檢出手段的持有者而言毫無用處。
本發明旨在克服或盡量減少上述現有技術的缺點，提供具有防偽特征的含內在價值的票據用證券紙，這些防偽特征可容易地為公眾檢出，但不易為偽造者復制。本發明以彩色標記的形式提供防偽特征，它們不能用先有技術的方法或在已有的證券紙上得到。此外，本發明提供厚度充分均一的證券紙，使轉化操作如印刷和裁切等易于進行，并使得紙在高速分揀機和自動出納機中運行良好。還有，本發明提供可按需要定位的防偽特征。這種防偽特征可單獨采用或與已知的防偽措施結合使用。
按本發明的一個方面，提供一種包括有兩面的樹脂基材片的證券紙。在樹脂基材片的一個面上加有標記，兩張紙永久地層壓在基材片的每一個面上。在所得到的層壓品中，在基材片上的標記在反射光中看時不可辨出，而在可見光譜中的透射光看時則可透過證券紙。
按本發明的另一方面，提供有帶第一面和第二面的樹脂基材片的層壓證券紙。一層彩色標記置于基材層的第一面上。彩色標記層包括至少一個含有對應于380-720毫微米波長顏色的區域。第一粘合層置于基材層第一面彩色標記層之上。而第二粘合層置于基材層的第二表面上。第一層紙置于第一粘合層之上并通過第一粘合層永久連到基材層上和彩色標記層上，而第二層紙置于第二粘合層之上并通過第二粘合層永久連到基材層上。
按本發明的再一方面，提供一種包括含兩個面的樹脂基材片的證券票據(Security document)。標記置于基材片的其中一個面上。證券票據還包括兩張紙，每張紙有內面和外面。在基材片的每一面上都通過在基材片的面上和紙的內面之間施加的粘合劑永久性層合有一張紙。在紙的至少一個外面上印有一套標記，由此在基材片上的標記與印在紙的外面上的標記一起形成在透射光中可見的圖象。
按本發明的又一方面，提供一種制備證券紙的方法，包括第一步確定彩色裝幀設計(graphic design in colour)。然后將裝幀設計印到樹脂基材片上，成為基本上透明的彩色圖象。樹脂基材片然后在兩張薄紙之間利用合適的粘合劑進行層合。
本發明將由下述詳細說明并結合附圖而可獲得更充分地理解，在附圖中，相同的參考編號指相同的部分，其中
圖1是本發明層壓證券紙的局部豎向剖面圖，說明層壓體的各層及它們在透射光中的相互作用；圖2是按本發明的層壓證券紙的局部豎向剖面圖，說明在紙的一個表面上的入射光的反射、吸收和透射的情況；圖3是包括按本發明的證券紙的紙幣的透射圖，其中紙的某些部分被拿掉以說明紙的各片或各層上的標記之間可能的某些協合效應(cooperatiye effect)；和圖4是包括按本發明的證券紙的紙幣的透視圖，其中紙的某些部分略去以說明標記之間的可能的進一步協合效應(cooperativeeffect)。
雖然本發明易進行各種改變和有其他的形式，但在附圖中以舉例的方式給出了具體的實施方案，并將作詳細說明。但應領會到的是本發明并不限于這些公開的特定形式，還包括在所附的權利要求的精神和范圍內的所有變化、等效形式和其他形式。
現在看附圖，參考圖1，總的用參考數字10指定的層壓證券紙以豎向局部剖視圖給出，以說明構成紙10的各層。如圖1所示，證券紙10旨在最終包括于成品票據11中，如紙幣、股票、支票、護照、或其他任何有價票據，對于它們而言，都需要真實性保證特征。應注意到的是，本發明的證券紙10也還可用于其他領域，例如團體專用信箋上端文字，平日請柬用紙等等。證券紙10包括第一紙張12、基材片14和第二紙張16。總的用參考數字18指定的標記配置在基材片14的一個表面或面上，然后再層壓12、14、16。如圖1所示，可在兩紙張12、16兩者或兩者之一的外面24、26上配置一套標記20、22。雖然在整個說明書和權利要求書中對多個標記18、20、22編了號，但應理解的是“標記”18、20、22實際上可在基材片14上或在紙張12、16的任何一面上構成單一的“標記”或圖象。如同下面將要詳述到的一樣，在基材片14上的標記18優選以適當的方式設計并配置在基材片14上，以便定位并與紙張12、16上的一至多套標記20、22共同構成一個“總圖象”，例如在透射光中可看出的彩色圖象。
基材片14為薄的、透明的樹脂片材。合成材料，如聚酯或聚丙烯，或有機樹脂材料如賽璐玢都可用作基材片14。目前，聚酯膜材料一般被優選用于基材片14，例如杜邦公司(E.I Du Pont deNemours Company)制的商品名為Mylar的市售聚酯膜。基材片14優選具有11.0～22.5克/米2(包括上、下限值)的紙張定量，并具有8～16微米的厚度。為在后邊的轉化操作過程中以及在加入到層壓證券紙10中的使用過程中都有最好性能，希望基材片具有好的尺寸穩定性，約-1.5％(150℃，30分鐘)。關于這種尺寸穩定性性質一般可從膜的供應商處得到。滿足這些規格的樹脂片材可從許多制造商處以包括成卷的許多許多形式購得，例如從E.I.Du Pont deNemours公司、Imperial Chemical Industries Plc、EastmanKodak公司和3M公司處購得。
結合到證券紙10中的紙張12、16優選為高度不透光的薄紙。紙張12、16的定量優選在19～50克/平方米(包括上、下限值)，而目前優選約34克/平方米的定量。紙張12、16的厚度優選包括在0.038～0.050毫米(包括上、下限值)的范圍。紙張12、16一般可包括纖維原料，如棉花、亞麻、大麻和木纖維，或這些纖維與纖維素，例如木纖維素的混合物。現在優選的紙組成為75％棉花紡織纖維和25％木纖維素的混合物。但是應理解的是，本發明的證券紙10并不局限于任何具體的紙張12、16的組成。在具體的應用中，紙張12、16的精確組成可由成品票據11的最終發行者指定。在這種情況下，可能在不明顯影響現有作為防偽特征的彩色標記的操作的情況下再將其他防偽特征(未示出)，如聚酯、人造絲或尼龍纖維、細色調顏料和其他化學添加劑加到紙張12、16中。
紙張12、16的不透光性至少為75％，其范圍為75～85％，這樣加入到層壓證券紙10中時可提供良好效果。為在非常薄的紙中獲得這種程度的不透光性，可在造紙過程中有利地加入各種填料和顏料。二氧化鈦可適用作顏料，同時也可采用多種其他物質，如碳酸鈣。這樣的一種二氧化鈦可由Kronos(加拿大)購得，商品名“Titanox”RA50。
紙張12、16可用任何適宜的造紙方法制得。因長網造紙機能造出高質量的紙，故優選采用，但也可采用其他型號的造紙機，如圓網造紙機(cylinder machine)。為獲得好的耐濕性能，在造紙過程中優選加入耐濕樹脂。這類樹脂包括蜜胺-甲醛樹脂，如可由American Cyanamide公司購得的商品名為“Parez”樹脂607和613、可由Hercules公司購得的商品名為Kymene的樹脂，如Kymene 450。
如同下面將要更加詳細描述的一樣，一旦基材標記18配置到基材片14上，則紙張12、16就層壓到基材片14的每一側上。為了將紙張12、16層壓到基材片14上，在基材片14面上和紙張12、16的內表面之間施用合適的粘合劑，且三個片12、14、16在層壓機上壓合，在此固化粘合劑，并將詳述如下。
紙張12、16對基材片的良好粘合對于證券紙10有效地防止或阻遏偽造的企圖十分重要。具體地說，層壓的證券紙10應該不易分層，因為分層將能使基材標記18暴露以供復制。在層壓體中固化后可防止證券紙10分層的任何適用粘合劑均可使用。粘合劑可以是單一組分粘合劑，也可以是雙組分或多組分膠粘物。也可以采用紫外線固化或電子束固化粘合劑。因為基材標記18應選擇性地和表面標記20、22配合而不受粘合劑干擾，故粘合劑優選為透明的。
所采用的具體粘合劑應和在證券紙10中采用的基材材料和紙張相容。粘合劑制造廠商一般可提供這類相容性和適合性的資料。根據所用具體的粘合劑，可以將粘合劑施到紙張12、16上，或施到基材片14的面上，或同時施到紙張12、16和基材片14上。一般優選采用聚亞氨酯為主要成分的粘合劑，并已滿意地使用了購自Imperial Chemical Industries PLC(英國)，商品名為Novacote ADH 222的粘合劑。粘合劑的覆蓋率優選在1.5～3.0克/平方米的范圍，但消耗率可隨所用粘合劑類型不同而不同。
基材標記18優選用印刷法配置到基材片14上。為此，按照在成品證券票據11中所需的任何主題來進行標記18的裝幀設計(graphic design)。這些標記18常包括一個圖象(如圖3和4所示)，但也還可包括數字、詞、符號，或者它們的任意組合。標記18可包括黑白標記，或者也可以包括全部范圍的可見顏色，并可覆蓋整個基材片14的表面，或可僅分布在某些區域。在打算將基材片14上的標記18和紙張12、16兩者之一上的一套標記20、22配合之處，優選用透明油墨來確定基材標記18。如同將要在后面更加詳述的一樣，采用透明油墨將使得觀察者在透射光中觀察證券紙10或成品票據11時，看到的是由基材片14上的透明彩色標記18和紙張12、16上的一套標記20、22配合產生的總的彩色圖象。
基材標記18可在透明彩色標記的上面和/或下面含有一層白色或者基本不透光的油墨。這種白色層優選配置在透明彩色油墨的兩側。這些白色層起兩方面的作用。首先，它們提高證券紙10的不透光性，而同時仍使得基材標記18在透射光中可看出第二，在證券紙10分層時，這種白色層提供進一步的防偽特征。證券紙10固然極耐各種分層的手段，但如果紙張12、16被偽造者分層以企圖復制基材標記18的話，則白色層將防止彩色標記的復制。而再要企圖除去白色層達到彩色標記的話，則將導致彩色標記的破壞，從而挫敗偽造的冒險行為。
本發明的證券紙10的一個重要方面是它可使得任何持有者在通常的光線條件下都可檢驗其真實性。由于人可見光譜的范圍對應于約380至720納米的光波長，所以用于基材標記18的油墨優選為彩色、透明的油墨、其顏色也對應于這一范圍的波長。
用熒光或磷光油墨(例如僅在紫外光下可見的油墨)印刷一部分或全部標記18可在證券紙10中得到其他光學效果。如用紫外油墨來形成基材標記18的一部分，則用這種油墨印刷的標記在正常條件下可基本上不能檢出，但在紫外光下可見。或者，選定基材片14的某些部分可采用不透明油墨(如不透明白色油墨)或采用用金屬包鍍的方法(如在基材片14表面上進行氣相金屬沉積)做成不透光。在構成作為標記18的組成部分的縮微字體中，后一技術特別有用，這種縮微部分僅在強的透射光下可在證券紙10中清楚看出，但在反射光中基本上看不出來。最后，標記18可有利地包括用磁性油墨印刷的區域，這有兩方面的用途形成在透射光中可見的總圖象的一部分；提供另一種可用本領域熟知型式的磁敏檢測裝置檢出的防偽特征。
在證券紙10中的基材標記18的設計允許有極大的靈活性來設計由上述總圖象包括在成品票據11中的防偽特征。例如，標記18可提供任何可見顏色或各種顏色的任意組合的類似于成品票據中的水印的區域。或者，在透射光中看時，彩色標記18可對在紙張12、16的外面24、26中之一或兩面上的一套標記20、22增加彩色細節。在這種情況下，至少部分表面標記20、22也可用透明油墨印刷。如同下邊將要更詳細討論的一樣，當透明油墨同時用到基材標記18和表面標記20、22中時，如在強的透射光中看的話，則在總圖象中，基材標記18的顏色將占主導地位，而如果在反射光中看成品票據11的話，則僅有表面標記20、22的顏色可被看見。如同已述及的一樣，既使在鄰近彩色區域處配置基本上不透光層，情況也是如此。由于基材標記18的主導地位，故在透射光中看時，表面標記20、22的某些部分可能成為基本不可見。相似地，透明顏色的基材標記18可提供一個彩色背景，如彩虹形或彩色法人標識(Color corporate logo)，在透射光中看時，在此背景上出現表面印刷的標記20、22。例如，表面標記20、22可以是線條圖案(line art)或印刷的詞句，如公司名稱，不一定覆蓋基材標記18。從下面的討論可更清楚地看到，盡管僅配置在基材14的一個面上，基材標記18還是可以定位并與紙張12、16中之一或兩張紙上的表面標記20、22配套。
圖1和圖2更詳細說明在反射和透射光中，證券紙10的各層的作用情況。如圖1和圖2所示，層壓證券紙10包括基材層14、配置在基材層14一個面上的標記層18、永久地固定在標記層18上的第一層紙12和永久地固定在基材層14另一面上的第二層紙16。粘合劑層28、30用于粘合基材層14和紙層12、16。如上所述，在包括證券紙10的成品票據中，表面標記20、22印在紙層12、16之一或兩者的暴露表面24、26上。
入射到證券紙10上的光(例如包括波長約380～720納米的成分的白光)或者透過紙，被紙吸收或者被反射。如在圖2線條32所示，透過光線通過證券紙10的所有層，從紙與光進入面26相反的一面出來。被吸收的光線在圖2中用線條34表示，它進入證券紙10，但被紙纖維、和包含在紙中以提高不透光性的任何顏料、填料分散和吸收。反射的光線在圖2中以線條36表示，不穿入證券紙10，而是從紙的表面26或施至表面26上的標記22上彈開。
在圖2所示的證券紙10中，在產生線條32、34、36的光源(未示出)同一側的觀察者只能看到反射光36，而在證券紙與光源相對一側的觀察者卻看到透射光32。因為吸收光34被有效地留在證券紙10的各層中，而不被任何觀察者看到。因為在本發明的證券紙中，紙層12、16具有高不透光性，故幾乎所有進入證券紙10的光或者透過證券紙10的各層，或在紙層12、16中被吸收。因為幾乎沒有光從基材標記18上反射，所以標記18對于在反射光中檢驗證券紙10的觀察者而言保持為幾乎覺察不到的，以偽造所需的質量對基材標記18進行照相復制是不可能的。
在圖1中說明了基材標記18和表面標記20、22在透射光中的相互配合作用，總結如下。入射到證券紙10上的一些光38經表面26進入紙中，并透到紙層16、粘合劑層30和基材層14射到基材標記18上。基材標記18中的透明顏色區40、42、44、46、48的顏色(優選對應于波長在約380～720納米的可見光譜顏色范圍)根據各區中所用透明油墨的顏色，它們吸收某些波長的透射光，并透射其余光。在圖1中用陰暗區域代表的彩色光線然后透過粘合劑層28和紙層12，從證券紙10的表面24出來。
如果表面標記20不包括透明、彩色標記，則從證券紙10出來的光的顏色幾乎與光線通過的基材標記18中的區域40、42、44、46、48的顏色相同。被透明、彩色油墨覆蓋的表面標記20的區域中，從紙中出來的透射光的顏色主要是在這些區域下方的基材區域的顏色。因此，在透射光中從證券紙1D中出來的總圖象是由基材標記18和表面標記20產生的圖象的組合。入射到證券紙10的光中透射光38越強，則基材標記18產生的圖象壓倒表面標記20產生的圖象的趨勢就越強。
圖1還說明了其他的光學效果加入到證券紙10中的方法。基材標記18可以含有不透光的區域54，這個區域不用透明油墨，而是用金屬包鍍法或用不透明油墨印刷的方法造成不透光。區域54當然將有效地阻止光透過，并在看到的總圖象中產生暗區。或者，基材14可在某區域56穿孔。這些孔在證券紙10各層的層壓過程中將充滿粘合劑。因為粘合劑優選是透明的，所以這些開孔的區域56將直接透射光線而無變化。
這些協合效應的例子示于圖3和圖4中。在圖3中，包括被圓圈(用虛線表示)環繞的數字“1”的線條圖案(line art)象可能被印出地出現在紙張16的外表面26的下角，而相似的帶圓圈的數字“1”印在同一表面26的上角。基材片14上的彩色區域62(在圖3中只標出一個這種區域)和紙表面26上帶圓圈數字一起定位，并覆蓋于其上。在這種配置中，觀察者在反射光中看成品票據11的外表面26的話，則只可看到表面標記22、60。當從同一側看同一票據11，但光源位于觀察者相對的一側時，觀察者看到的總圖象包括線條圖案60，它由基材上的彩色區62著色。
在圖3中還給出了一個對基材標記18的類似配置，標記18代表建筑物和風景64。在紙張12的外表面上印上的圖象66可包括線條圖案和覆蓋圖象64的部分表面和全部表面的透明油墨。和在前邊的例子中一樣，在反射光中看票據11時，觀察者只可看到出現在紙張12表面24上一樣的圖象66，其顏色為印在表面24上的顏色。而在透射光中看票據11時，觀察者可看到表面圖象66和基材圖象64結合而成的總圖象。一般而言，在透射光中用于看票據11的光強度越大，則觀察者所看到的總圖象中基材圖象64所占主導地位的程度就越甚。如果需要的話，由于總圖象中基材圖象64占主導地位，表面標記甚至可以在透射光中觀察票據時成為基本上不可見的。
基材標記18和表面標記20、22的協合效應的另一個例子示于圖4中。如前所述，基材標記18的設計和定位不必和表面標記20、22相同。如圖4所示，加入到證券紙10中的防偽特征可在于“幻影”效應(“ghosting”effect)，這是在透射光中觀察時，由基材標記68引起的。在這種情況下，表面標記20、22不必包括總圖象中具體由基材標記18“著色”的線條圖案或其他標記。
現在說明制備證券紙10的優選方法。因為在成品票據11中，基材標記18與配置在證券紙10上的表面標記一起形成總圖象，所以制造證券紙10的方法一般都從要印到基材片14和紙張12、16上的所有標記的18、20、22的裝幀設計開始。或者，基材標記18的裝幀設計可以獨立于表面標記20、22而進行，特別是發行者用標準用紙制許多不同的成品票據時更是如此。在任何一種情況下，基材標記18的裝幀設計都可由藝術設計者根據任何彩色圖畫和主題進行，并可加入各色可見顏色和細節。在對裝幀設計進行顯影時，設計者可規定，將設計精確地定位在證券紙10中，或連續或重復印到基材14中。如已經敘述過的一樣，基材標記18的裝幀設計可包括彩色區域，在成品票據11中，在這些彩色區域之上將印上表面標記20、22，包括文字。
除彩色標記和圖象外，裝幀設計者還可在基材標記18中加上類似于水印的用不透明白色油墨或透明白色油墨印刷的縮微字體、肖像或字詞區以及用熒光、磷光或磁性油墨印刷的符號等。另外，設計還可在基材片14中設若干孔，以使透射光不經變化通過。在設計中還可設用金屬包鍍的區域，以使基材片不透光。
對裝幀設計進行處理以將它轉變為可印形式。這優選用電子分色技術(electronic colour Separation)來完成。已知有許多適用的分色裝置，包括激光分析器和掃描器。這些裝置將設計轉變為含原色的象素或小點陣列(array of minute points)。分色裝置還確定象素的色強度，并對這樣分析的圖象編碼和儲存。
分色一完成，即準備印版和印版滾筒以將基材標記18印到基材片14一個面上。優選的印刷方法為凹版復制法(rotogravurereproduction)。優選將電子分色裝置用于直接滾筒雕刻(directCylinder engraving)，或用于控制光敏材料在間接化學雕刻凹版滾筒過程(indirect process for chemically engraving arotogravure cylinder)中的曝光時間。印刷的基材標記18中的彩色合成借助對應于裝幀設計要求的每一種透明彩色及所有非透明或磁性油墨凹版滾筒完成。凹版滾筒的雕刻深度典型地在3至20微米范圍內。
在將基材標記18印到基材片14上之前，優選對基材片進行電暈放電處理，以提高油墨對基材片14的附著力。電暈放電處理還被發現提高在隨后的制造過程中層壓到基材片14上的紙張12、16的附著力。這種電暈放電處理可以在任何易購得的適當薄膜處理設備上進行，例如可從Sherman Treaters North America Inc.購得的處理設備。
如果基材標記18的裝幀設計中要求的話，則基材片14任選地可在印刷之前進行金屬噴鍍或打孔。金屬噴鍍過程優選用氣相沉積技術，并且基材片14的全部或部分均可暴露給這種沉積。可在基材片14上打孔以形成文字、特定花紋、或點形以提供附加的防偽特征。該打孔過程通常在專用穿孔機上進行，該專用穿孔機具有穿透基材片14的一般直徑為0.8～1.0毫米的針。如打孔圖案設計成與基材14上的印刷或金屬鍍層的區域配合，則穿孔步驟優選在完成印刷和金屬鍍層之后進行。這種穿孔過程可用任何適用的機器進行，如可由Zimmermann & Co.(柏林、德國)購得的機器。
基材片14然后印以基材標記18，在印刷步驟之間留有足夠的時間使油墨干燥。對于印刷過程，如同和證券紙10的制備中的其他轉化步驟一樣，基材片14優選從一卷樹脂膜或樹脂箔中退卷進行處理。以成卷形式處理基材使得印刷和層壓步驟更易進行，并且使該過程能以生產規模和合理的成本進行。
印后的基材片14然后在兩片紙12、16之間進行層壓以形成證券紙10。在本發明層壓證券紙10的優選安排中，層壓在一個由熟知類型的層壓機和一個隧道式粘合劑固化段構成的層壓站中完成。這種層壓機可從許多制造廠家(如意大利的Cerruti)購得。形成層壓體時，兩張薄而不透光性高的紙優選來自連續卷材被送入層壓站，印好的基材片14被送入層壓站的紙之間。粘合劑連續涂于基材片的兩面，或者根據所用的粘合劑，在面對基材片的紙表面上涂布粘合劑，然后由軋輥壓成層壓體。層壓體經過固化段，在此粘合劑被固化，從而永久地粘合層壓的各層。固化段的精確設計根據所用的粘合劑進行，且固化條件由粘合劑制造者推薦。
從層壓站出來的證券紙為連續的片材，它可卷起來以供下一步切成張，也可以在它制造的同時直接裁切。為此可采用任何適用的裁切設備，如Pasaban切紙機。切紙機上設定的規格取決于證券紙10的最終使用者給定的要求，并最終取決于擬用證券紙制得的票據的尺寸。
切紙之后，可進行記數和質量控制操作，并可在證券紙10的一側或兩側印上表面標記20、22。證券紙適于凹板印刷，如用于印紙幣票據，還適于多色膠印。如果要求基材標記18和表面標記20、22之間套準(registration)，則優選在基材標記18上加上套準標志(registration mark)，并且在證券紙10上的印刷通常以用于水印的方式套準(registered)。
前述方法已被發現能生產具有與已知證券紙相當或更優的物理和光學性質的高質量的證券紙。當證券紙10或成品票據11在反射光中時，基材標記18基本上不能檢出，而在透射光中看時，卻又清楚可見。構成基材標記18的顏色的穩定性非常好，特別是用與用于印刷紙幣和其池證券票據的顏料相似的顏料來印刷這些標記18時，更是如此。因為標記18是印在基材片14上，并且在層壓證券紙10中基材標記18由粘合劑層28、30和紙12、16分開，所以基材標記18的透背現象得以避免。此外，本發明的證券紙的生產速度比帶水印的證券紙的典型生產速度高。
與已知的證券紙相比，本發明的證券紙10提供了更多的防偽特征。由于在薄層樹脂膜上進行實際印刷的困難和生產很薄、高不透光性紙的困難，僅有很少一部分公眾具有復制這些證券紙所需的知識和機械設備。另外，無法通過照相復制法來復制基材標記18也有效地阻止了用照相復制法來復制。而在可見光譜的透射光中觀察成品票據11時，證券紙10產生的總圖象為持有者提供了在通常的光線條件下檢驗票據真實性的一種簡單有效的方法。
制備和測試了按前述說明的證券紙。這些測試的結果總結于下列四個實施例和表1中，同時還給出了市售證券紙的類似測試的結果。因為其中的某些測試可能不是按照標準方法進行的。故這些結果僅供比較之用。另外，如本領域技術人員可看出的一樣，這些結果不一定能在不同測試機器和實驗室之間重復。
在50～51％相對濕度的空氣中，在22.5～23℃溫度下測試紙的物理和光學性質。
用Karl Frank公司(德國)制造的設備，用Bekk方法測定平滑度，并用秒表示。Bekk方法總結于Technical Association ofPulp and Paper Industry(TAPPI)的測試規范T 479 om-86中。
剛性用Büchel硬挺度測試器測得，并且以毫牛頓(mN)力表示。
破壞強度用Karl Frank公司制造的設備，用Müllen測試法進行。Müllen測試法總結于TAPPI的測試規范T403 om-85中。結果用千帕(KPa)表示。
撕裂強度用Lorentzenwettre(瑞典)制造的設備，用Elmendorf方法在65×80毫米的紙樣上進行。Elmendorf方法總結于TAPPI的測試規范T 414 om-88中。結果用十牛頓(daN)表示。
不透光率用Elrepho Datacolor200測試機測試，結果用百分率(％)表示。
最后，用1千磅重的Karl Frank公司制造的設備確定平均對折次數。結果用破壞前的對折次數表示。實施例1用歷史人物肖像作為線條圖形的彩色標記。市售的商品名為Yuborlen的聚酯基材片(12微米厚)在兩邊進行電暈處理，并用凹版印刷法用四種基本顏色印上彩色標記和顏色測試譜(color testspectrum)。用棉纖維制得的定量為32克/平方米的紙用粘合劑連續層壓到基材片的每一測，粘合劑以聚亞氨酯為主要成分，可由英國ICI購得，商品名Novacote ADH 222。實施例2在與實施例1同類型的聚酯基材上，對彩色圖象進行分色，并用四色印刷。用大麻纖維制得的，定量為30克/平方米的紙層壓到與前述實施例相同的基材片的兩側。實施例3在與前述實施例相同的基材上用凹版印刷法以5種顏色印上前述兩個實施例的歷史人物肖象和圖象。用前述實施例的聚亞氨酯粘合劑將含棉花纖維和木纖維素，并且定量為35克/平方米的紙層壓到基材片的兩側。實施例4在本實施例中采用商品名為Mylar的12微米厚、定量為16.9克/平方米的聚酯膜。用凹版印刷法對該膜印刷多色半調花飾(Semihueornament)，帶紅色、蘭色和黑色的單色字體，以及類似于水印的白色不透光油墨的單色連續花飾。如前一樣，用Novacote ADH 222將印后的基材膜與定量為36克/平方米，由75％棉纖維和25％木質纖維素組成的紙層壓。
如在表1中的數字表示，在實施例中所制得的證券紙表現出的物理和光學性質可與市售證券紙相比，或超過后者。特別是本發明的證券紙具有優異的強度和耐久性性質，包括大大增強的耐折性。在反射光中，印在基材上的標記不能檢出，并無明顯透背現象。當在可見光譜的透射光中觀察時，基材標記清楚可見。
權利要求
1.制造證券紙的方法，包括下列步驟設計彩色裝幀設計(graphic design)；將所述裝幀設計印在樹脂基材片上，成為基本透明的彩色圖象；和用粘合劑在兩紙張之間永久地層合所述印后的基材片。
2.按權利要求1的方法，包括在所述層合步驟之前，金屬噴鍍一部分所述樹脂基材片的另一步驟。
3.按權利要求1的方法，包括在所述層合步驟之前，對所述樹脂基材片穿孔的另一步驟。
4.按權利要求1的方法，包括在所述層合步驟之前，在所述樹脂基材片上印刷縮微字體的另一步驟。
5.按權利要求1的方法，其中至少一部分所述裝幀設計用熒光油墨印在基材片上。
6.按權利要求1的方法，其中所述裝幀設計用凹版印刷方法印在所述樹脂基材片上。
7.按權利要求1的方法，還包括將實質上非透明油墨的第一層配置在所述裝幀設計之下，和將實質上非透明的油墨的第二層配置在所述裝幀設計之上。
8.按權利要求1的方法，其中至少一部分所述的裝幀設計是用磷光油墨印在基片上的。
全文摘要
提供一種制造證券紙的方法,包括下列步驟:設計彩色裝幀設計(graphic design);將所述裝幀設計印在樹脂基材片上,成為基本透明的彩色圖象;和用粘合劑在兩紙張之間永久地層合所述印后的基材片。
文檔編號D21H27/36GK1254777SQ99120
公開日2000年5月31日 申請日期1999年9月20日 優先權日1993年6月8日
發明者德拉吉沙·安德里克, 波里斯拉夫·施托揚諾維克 申請人:東姆塔公司, 德拉吉沙·安德里克, 波里斯拉夫·施托揚諾維克