紙鈔及安全文件的超臨界流體清理的制作方法
【專利說明】紙鈔及安全文件的超臨界流體清理
[0001]相關申請案:
[0002]本申請要求2012年11月I日申請的美國專利第61/721，296號臨時申請案的優先權。
技術領域
[0003]本發明系關于安全文件諸如紙幣的清理而不會導致其損害。更具體地，本發明涉及使用超臨界流體來清理安全文件或紙幣而不損壞它們的視覺數據，油墨，基材或安全特征。該處理過程也能有效地消毒安全文件或鈔票。
[0004]本發明的背景
[0005]高度安全性文件例如鈔票具有由各種材料形成的基材。在美國，紙幣是由75%的棉和25%亞麻纖維非織造組合而制成。在大多數其它國家，使用紙漿為主的基材。一些國家，如加拿大,使用棉以及混合紙的鈔票。此外,一些國家例如澳大利亞，新西蘭和加拿大發行具有聚合物基材例如包括雙指向聚丙烯基材的鈔票。基材可以包括安全特征，其可以包括一種或多種基質材料，該安全特征例如為層化聚合物或紙的安全線，片狀物，和水印直接形成在基材內。例如，美國紙鈔包含紅色和藍色纖維區段分散其中作為視覺辨識。
[0006]紙鈔還包括印在基材上視覺數據。視覺數據可以包括圖像例如如肖像，認證信息例如序列號，或者兩者。用于打印在基材上的油墨可包括特殊干燥色彩混合有含有層狀微干涉層的油以及延伸物以及熒光體碎片。該油墨包括Flexo油墨，凹版印刷油墨，和較厚的凹版油墨。
[0007]高安全性文件例如鈔票通常形成于基質材料上，其經常配備有安全組件，其是難以模仿以及允許甚至于外行人來檢查印刷信息，或文件的真實性。安全組件可以是例如窗形化的安全線，其在紙幣的表面上某些區域為可見的涂覆箔狀物，它具有透明或金屬化凸起全息圖；盲人浮凸物，通過印刷制作技術或通過印刷和壓花技術產生所謂“潛像”，其在不同的角度產生不同的訊息;印刷物，其包含可變化顏料以及從不同的觀看角度產生不同顏色效果；以及印刷物，其具有金屬光澤，例如為金色，銀色或青銅色調。除了這些獨立的特征，也有準公開的安全線，纖維和油墨，其在光照下用紫外線(“UV”)或紅外(“IR”)光源照射下發出熒光或磷光。
[0008]在紙幣中其它安全特征包括數字水印，扭索飾圖案，它是狹窄的幾何圖案由幾何性車床加工或數學方式產生上，縮印，數字水印，磁性油墨和線條，去金屬性的安全線，全息特征，熒光油墨，雙凸透鏡數組安全線，以及熒光和非熒光的安全線。
[0009]高級別隱蔽的安全特征包括ENIGMA(De La Rue Internat1nal)以及 M(Geisekeand Devrient)。在貨幣中一個重要的安全特征是M特征,其中“M”指的是“機器可讀的”。該M特征是無色，無機氧化物整體形成于紙基材內，印刷油墨，防偽油墨，或一個安全線，紙幣的外觀不會產生的任何變化。粉末化M特征系列地加入紙基材中以辨識特定的紙幣面額。當暴露于強烈光源發出閃光燈時，M特征發射出一瞬間一個頻帶的光線，其迅速地消失。該紙幣可重現特征光線頻帶能夠由讀取裝置進行認證。中央銀行要求使用特殊的傳感器進行辨識以保護M特征的安全性。
[0010]當假冒變為越來先進，在這樣的文件中安全特征變得更先進以防止到處存在的詐騙。由于這種安全文件的基材已經變為更加先進，其生產成本也有所增加，從而更換磨損的貨幣相當昂貴。因此，除了為了安全，這些文件必須具有高程度耐久性為重要的。
[0011]基于各種原因，-一些紙幣需從循環流通中加以去除。根據-一項研宄，81%去除紙鈔是因為玷污，9 %是因為機械裝置產生的損壞特別是撕裂損壞，5 %是因為在紙鈔上涂鴉，4%是由于一般磨損以及撕裂,和1%是因為安全組件損害。一般60%至80%拒收紙幣是由于玷污的結果。
[0012]鈔票流通有-一個時間限制，其由于在公眾使用中紙鈔玷污以及撕裂。例如，美國紙質紙鈔在撕裂之前需要作約4000雙折迭(首先是向前然后向后)。紙鈔使用期間會遭遇多種方式處理，并經歷各種機械應力，以及接觸會玷污紙鈔的物質，從而導致難以辨識和使用。紙鈔使用壽命一項主要決定因素為被玷污，最低面額紙鈔壽命為最短。由荷蘭國家銀行的研宄工作顯示出，污染的主要來源是手指接觸后的沉積皮脂，該皮脂最終氧化并變成黃色。此外，巴基斯坦卡拉奇大學微生物學系研究的結論是，紙鈔可能攜帶污染物，其會導致腹瀉和尿路感染，除了皮膚灼痛和敗血癥感染。一項研宄發現，紙鈔26%含有高含量的細菌，80%的紙鈔有一些細菌的痕跡。甚至更令人關切的是發現病原體，包括細菌和病毒，在紙鈔上有可能發展出抗生素抵抗性，使得感染性疾病的治療更加困難。
[0013]這樣的“骯臟的”錢不是單純局限于發展中國家。美國一些對受污染貨幣的研究也同樣地揭不相同的結果。在俄亥俄州的Wright-Patterson Medical Center內分泌科進行的一項調查中，研宄人員收集了一所高中的體育活動小賣部以及雜貨店結帳柜臺68張-一美元紙鈔，以及檢查他們細菌污染。只有四張紙鈔(百分之六)不含有可檢測的細菌。
[0014]鑒于大量紙鈔的流通，即使是小國家，決定紙鈔的適當性不僅在成本控制為重要的，而且在處理速度和準確性方面帶來了嚴重的技術挑戰。而且，在客觀規則中無法容易地獲得紙鈔的骯臟程度。因而，由成本觀點紙鈔適當性的準確測定不僅令人感興趣，而且較為干凈紙鈔為更安全的以及對公眾更具吸引力。研究顯示出通過使用白光和特定波長光源兩者的紙鈔適當性傳感器來分選不適合流通的紙鈔，玷污是一項主要的原因。
[0015]為了改進這些基材的耐久性和防玷污性，已知的是使用具有防污和/或防濕保護層的有價值的文件來延長文件流通壽命和適用性。這樣的保護層通常含有較大部份纖維素酯或纖維素醚，較小部分超細蠟，以及涂覆在全部紙鈔上。超細蠟通過捏合或混合油，油墨黏合劑或它們的混合物加以分散。剛印刷含有保護層片狀物可以毫無困難地堆棧以及任何一片的黑色油墨不會沾污底下的一片。
[0016]另一種僅含有一種粘合劑和無填充料的涂料組成份已被應用于紙鈔的紙張，由于其孔隙率，具有大的表面積或高表面粗糙度。該組成份涂覆-一層，其具有光滑表面的厚度，因而較小可能產生骯臟沉積物。此外，該涂層足夠薄不損害紙張其它所說明的特性。
[0017]該方法的問題在于已知的保護層不會持續或經久耐用。由水性漆所構成的傳統保護層通常不能完全地滿足所需要規格。例如，非常好的污垢排斥性和粘附性的質量與液體滲透抵抗性相抵觸，反之亦然。因此僅當加入交聯劑形式的第二成份時，目前水性為主的漆滿足防偽印刷特別是紙鈔印刷的保護層的高度規格。
[0018]關于紙鈔的另一個問題是，央行需要更換磨損和玷污票據的成本為納稅人。在美國，制造紙鈔的數量為每年數十億紙鈔(通常40-60億)。紙鈔的生產成本高，特別是更高面額紙鈔，其中有許多安全特征，為公眾以及機器可讀紙鈔受納機以及使用高速分選機的中央銀行所接受。由 Geiseke 和 Devrient, De La Rue Internatonal 以及 Toshiba 所制造的紙鈔分選機一般處理紙鈔速度為10-40鈔票/秒，以及在紙鈔行進路徑中使用傳感器進行一些判斷。這些傳感器是認證傳感器以及紙鈔適當性傳感器的組合。適當性傳感器主要使用影像以及分析所拍攝影像以決定紙鈔是否返回到流通貨幣。
[0019]更換鈔票的成本是顯著的，高面額包含I，II以及III級安全特征，為公眾、商業銀行、單一紙鈔受納機裝置以及中央銀行所使用。在美國，貨幣替代的預算為7.47億美元以及解析如下:
[0020]$1以及$2紙鈔-5.2美分每紙鈔[0021 ] $5以及$10紙鈔-8.5美分每紙鈔
[0022]$20以及$50紙鈔-9.2美分每紙鈔
[0023]$100紙鈔-7.7美分每紙鈔
[0024]2013年10月$100紙鈔-13美分每紙鈔