制造承印衬底的方法及基于该方法的承印衬底技术

本发明专利技术描述了一种用于制造多层衬底(60)的方法，所述多层衬底特别是用作防伪纸等承印物，所述多层衬底包含至少一个第一纸层(10，202)以及至少一个与所述纸层(10，202)连接且由至少一热塑性聚合物材料构成的塑料层(30)，其中，所述多层衬底(60)的至少一个第一面上既具有第一区域又具有第二区域，所述第一区域中的表面由暴露的纸层(10，202)构成，所述第二区域中的表面由暴露的塑料层(30)构成。这类衬底上存在以下难题：原本平整而透明的塑料材料会因制造过程而变得浑浊且不再平整。本发明专利技术通过以下方式解决这个难题：将所述纸层(10，202)与所述塑料层(30)予以合并且使其相连，或者将所述塑料层(30)嵌入所述纸层(10，202)，在辊子对(50)之间对所形成的多层衬底(60)进行连续性压制，随后对所述多层衬底(60)的至少所述第一面上的所述第一区域和所述第二区域进行连续性热空气加载或火焰处理(70)。

【技术实现步骤摘要】
制造承印衬底的方法及基于该方法的承印衬底
本专利技术涉及一种制造包含暴露塑料区域的多层衬底的方法，一种通过所述方法制出的多层衬底以及一种多层衬底的应用。
技术介绍
需要不断改进用于有价文件(例如钞票)的承印衬底方能满足不断增长的防伪需要。其中，提供防伪性尤为重要，这项防伪性既能在日常使用中被使用者轻易识别又难以仿制。其中一项防伪特征例如为透明视窗，这项应用于基于聚合物的钞票的特征已广为人知。作为原本遮光的钞票中的透明区域，这个视窗可以视为独立防伪特征，也可以是附加防伪特征的载体。这类视窗可以为新防伪特征提供遮光底面所无法提供的功能。举例而言，可以往该视窗中整合或压入反射时产生不同于发光时的色彩印象的色素。底面的透明度和表面品质越高，这类特征的效果越好。此外还存在基于显示(例如)干涉性色彩效果的压印微结构的特征。表面越均匀，这类特征的效果越好，而均匀表面则取决于底面的高表面品质和高平整度。WO2004/028825提出一种在防伪纸表面上设置薄膜的结构。根据可能的实施方式，在两个薄膜间设置窗式穿透纸幅从而产生透明度或多或少的视窗。DE4334848描述一种包含窗式通孔的纸载体，该窗式通孔被透明覆盖膜封闭从而同样产生透明度或多或少的视窗。WO03/085193描述另一方案。根据该方案，在纸张成型过程中将防伪带加工成防伪纸并使可见区段形成有价文件中透明度或多或少的视窗。WO2004/076198描述一种由纸张层与薄膜层构成的多层层压制品，根据该公开案所述的方法，纸张层具有优选穿透式开口，从而在层压制品中产生所期望的透明度或多或少的视窗。但这类由塑料与纸张所构成的复合材料的难题在于，单面或双面上的暴露塑料区域通常因制造过程而不再具有平整度(呈波纹状、凸起)以及/或者因出现浑浊而不再具有足够透明度，这种情况不利于产生窗口，此外，纤维材料可能在窗口所在区域内发生沉积/熔化。表面结构可能造成视窗浑浊并导致散射效应。例如，挤出过程中铸辊和加压辊的表面结构、滚动-层压过程中层合机辊子的表面结构、带压机带层压过程中输送带的表面结构可能转移到视窗中，此外，对于将送入用于制造带视窗承印衬底的造纸机的薄膜元件而言，输送毡的结构可能转移到该薄膜元件上。窗口表面上的剩余物也可能造成视窗浑浊，这些剩余物例如为挤出过程中沉积的单体成分、纤维剩余物或尘粒等等。造成视窗呈波纹状或未达到最佳平整度的原因可能是：挤出过程或层压过程所产生的窗口粘合在辊子或输送带上并在脱离辊子或输送带时发生膨胀。此外，将薄膜元件送入造纸机时(特别是在将薄膜元件上的特征以与水印套准的方式送入造纸机时)，薄膜元件也会发生膨胀，产生这种现象的原因是薄膜元件的纸幅张力的控制作用。这种以预张方式送入的薄膜元件在内张力的作用下会起波纹。此外，进一步加工时可能造成视窗例如在实施素压印过程中失效。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种制造多层衬底的改进型方法，所述多层衬底特定而言可用作承印物，例如用作防伪纸(如钞票)。所述多层衬底包含至少一个第一纸层以及至少一个与所述纸层连接且由至少一种(优选热塑性)聚合物材料构成的塑料层，其中，所述多层衬底的至少一个第一面上既具有第一区域又具有第二区域，所述第一区域中的表面由暴露的纸层构成，所述第二区域中的表面由暴露的塑料层构成。根据一种制造所述多层衬底的方案，第一步骤是将所述纸层与所述塑料层予以合并并视情况使这两个层临时相连或(例如在造纸过程中)将所述塑料层嵌入所述纸层。可选第二步骤可以是独立步骤(亦即，在两步骤之间将该幅面式衬底卷起)，也可以是第一步骤结束后立即执行的(即相继的)步骤，这个第二步骤利用辊子对、压带机或者利用在第二辊子上环绕有传送带的辊子对(采用所谓“套管工艺”)并通过连续的过程对所产生的多层衬底进行压制。这个步骤对所述多层衬底进行压制并在一般情况下为所述塑料层与所述纸层建立本专利技术所定义的连接。根据本专利技术，随后的第三步骤是通过连续过程对所述多层衬底的至少第一面上的至少第二区域(一般情况下对所述第一区域及所述第二区域)进行火焰处理和/或热空气加载。本专利技术中的热空气加载指的是利用直接或间接施加于所述衬底的热空气流进行处理。其中，所述热空气流在施加于所述衬底的区域内产生优选明显高于环境温度的温度，即至少100℃或150℃。为产生期望效果，这个热空气的温度水平与输送速度、所述塑料层所采用的聚合物以及所述幅面中加载热空气的区段的长度相关，专业技术人员可以对这个温度水平加以设置。举例而言，采用聚酰胺且输送速度为80m/min时，热空气流此时的温度优选至少为200℃。热空气流在此情况下特别优选的温度范围将在下文中进行说明。本专利技术意外发现，在上述情形下利用热焰(冷等离子体无法产生本专利技术的效果)或热空气进行火焰处理或热空气加载可带来以下优点：由于制造过程而通常不透明且显得浑浊的暴露塑料层经过这项处理后会突然变成基本无浑浊的透明层。该暴露塑料层区域内可能存在的残余纤维、填充剂、粘合剂等诸如此类也会被清除。此外，所述塑料层的暴露区域会重新达到最佳平整度。对塑料表面进行火焰处理本身属于现有技术，进行涂层前总是需要结合这项操作对表面进行预处理。换言之，现有技术中针对塑料表面的火焰处理仅用来对表面进行化学改质以便随后实施涂层和连接层。这一点并不是本专利技术所要达到的效果，因为本专利技术的多层衬底上不需要设置另一层，所述火焰处理或热空气加载的主要目的也不是为了预处理塑料层的表面化学特性以便随后进行涂层或印刷。通过火焰处理或热空气加载在上述情形中能够提高暴露塑料区域的透明度和平整度，这一点确实非常意外。同样意外的是，纸质表面区域没有受到火焰处理或热空气加载的影响。事实上，当专业技术人员打算利用火焰处理或热空气加载来改变塑料表面的表面化学时，他不会想将火焰处理或热空气加载应用于包含纸表面区域的多层衬底上，因为他肯定认为纸表面上的纤维素纤维会因火焰而受损，例如变暗。火焰处理或热空气加载也意外地提高了视窗的温度稳定性。实验表明，未经火焰处理或热空气加载的视窗在某些对衬底进行热输入的加工法(例如应用法和/或印刷法)中可能发生变形。上述应用法例如为通过经加热的压印工具来传递(例如)具有防伪特征的薄膜和/或(例如)实施为信息载体的全息薄膜的热印应用，这些薄膜也会对周围的幅面式衬底起加热作用。此外在凹版印刷法中，特别是在通过热量、热空气或红外干燥器对涂布的丝网印刷油墨实施干燥处理或者利用紫外干燥器对丝网印刷油墨实施紫外干燥处理的丝网印刷法中，粘合剂会发生交联反应。所有干燥法的共同点在于，衬底的热输入可能对窗口的性能(例如窗口的平整度)产生不利影响。本专利技术意外发现，经过本专利技术火焰处理或热空气加载的视窗在上述再加工步骤中再次受到热输入时不再变形或变形程度明显降低。尽管尚未对这个效应予以科学解释，但事实情况就是：火焰处理或热空气加载所产生的有序热输入(视情况结合受到张力作用的幅面式衬底)可消除内张力。所述塑料层可以补丁、条带的形式或者在整个面积上涂布。可利用燃烧器喷嘴或热空气鼓风机实施所述火焰处理或热空气加载，其中，所述燃烧器喷嘴或热空气鼓风机通常在横向于幅面输送方向的方向上排成一列，或者仅在某些区段以燃烧器/鼓风机或以由多列燃烧器/鼓风机构成的组的形式布置。作为替代方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造多层衬底(60)的方法，所述多层衬底特别是用作防伪纸等承印物，所述多层衬底包含至少一个第一纸层(10，202)以及至少一个与所述纸层(10，202)连接且由至少一热塑性聚合物材料构成的塑料层(30)，其中，所述多层衬底(60)的至少一个第一面上既具有第一区域又具有第二区域，所述第一区域中的表面由暴露的纸层(10，202)构成，所述第二区域中的表面由暴露的塑料层(30)构成，其特征在于，将所述纸层(10，202)与所述塑料层(30)予以合并以及/或者将所述塑料层(30)嵌入所述纸层(10，202)，随后通过连续过程对所形成的多层衬底(60)的至少所述第一面上的至少第二区域进行火焰处理和/或热空气加载(70)。

【技术特征摘要】
2011.04.14 CH 00673/111.一种用于制造多层衬底(60)的方法，所述多层衬底包含至少一个第一纸层(10，202)以及至少一个与所述纸层(10，202)连接且由至少一热塑性聚合物材料构成的塑料层(30)，其中，所述多层衬底(60)的至少一个第一面上既具有第一区域又具有第二区域，所述第一区域中的表面由暴露的纸层(10，202)构成，所述第二区域中的表面由暴露的塑料层(30)构成，其特征在于，将所述纸层(10，202)与所述塑料层(30)予以合并以及/或者将所述塑料层(30)嵌入所述纸层(10，202)，随后通过连续过程对所形成的多层衬底(60)的至少所述第一面上的至少第二区域进行火焰处理和/或热空气加载(70)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用热空气加载(70)且所述热空气加载使得所述多层衬底(60)在相应热空气流所施加的位置上的温度高于100℃，但低于所述塑料层(30)的熔点温度或玻璃化点温度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用热空气加载(70)且由缝式喷嘴(300)实施所述热空气加载，所述缝式喷嘴的纵轴平行于幅面式连续制成的所述多层衬底(60)的输送方向(80)，所述缝式喷嘴位于上方并对准所述第二区域。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层衬底(60)包含至少一个第一纸层(10，202)、至少一个第二纸层(20，214)以及至少一个布置在所述纸层(10，20，202，214)之间且连接所述纸层(10，20，202，214)的塑料层(30)，所述塑料层由至少一热塑性聚合物材料构成，其中，至少一个所述纸层(10，20，202，214)具有至少一个局部穿透式开口(11，21)，将所述塑料层(30)以熔体状态送入所述纸层(10，20，202，214)之间，随后在辊子对(50)之间对所述纸层(10，20，202，214)进行连续性压制，从而为所述纸层(10，20，202，214)与所述塑料层(30)建立材料接合连接，所述塑料层(30)的局部与所述纸层(10，20，202，214)的纤维复合体材料在所述材料接合连接内连接。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层衬底(60)包含至少一个第一纸层(10，202)、至少一个第二纸层(20，214)以及至少一个布置在所述纸层(10，20，202，214)之间且连接所述纸层(10，20，202，214)的塑料层(30)，所述塑料层由至少一热塑性聚合物材料构成，其中，至少一个所述纸层(10，20，202，214)具有至少一个局部穿透式开口(11，21)，将塑料薄膜形式的所述塑料层(30)送入，随后在辊子对(50)之间应用高温和/或压力对所述纸层(10，20，202，214)进行连续性压制，以不采用额外增粘剂的方式为所述纸层(10，20，202，214)与所述塑料层(30)建立材料接合连接，所述塑料层(30)的局部与所述纸层(10，20，202，214)的纤维复合体材料在所述材料接合连接内连接，所述塑料层(30)的单位面积质量优选大于20g/m2且最大100g/m2。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层衬底(60)包含至少一个第一纸层(10，202)、至少一个第二纸层(20，214)以及至少一个布置在所述纸层(10，20，202，214)之间且连接所述纸层(10，20，202，214)的塑料层(30)，所述塑料层由至少一热塑性聚合物材料构成，其中，至少一个所述纸层(10，20，202，214)具有至少一个局部穿透式开口(11，21)，将塑料薄膜形式的所述塑料层(30)送入，随后在辊子对(50)之间应用高温和/或压力对所述纸层(10，20，202，214)进行连续性压制，以不采用额外增粘剂的方式为所述纸层(10，20，202，214)与所述塑料层(30)以形成渗透区的方式建立材料接合连接，所述塑料层(30)的局部与所述纸层(10，20，202，214)的纤维复合体材料在所述渗透区内连接，所述塑料层(30)的单位面积质量优选大于20g/m2且最大100g/m2。7.根据权利要求4至6中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，两个纸层(10，20，202，214)均具有穿透式开口(11，21)，这些开口(11，21)以某种方式套准送入，使得至少局部形成视窗(b-d)。8.根据权利要求4至6中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，两个纸层(10，20，202，214)均具有穿透式开口(11，21)，这些开口(11，21)以某种方式套准送入，使得至少局部形成视窗(b-d)，其中所述视窗(b-d)大体完全透明。9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述塑料层(30)的热塑性聚合物材料采用透明材料。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在幅面式衬底形式的所述多层衬底(60)自由式输送且不与任何辊子或输送元件发生接触的位置上连续性实施所述热空气加载和/或所述火焰处理。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述火焰处理(70)采用气体/空气火焰和/或气体/氧气火焰。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用至少一个热空气鼓风机实施所述热空气加载(70)。13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施所述热空气加载和/或所述火焰处理(70)时，可燃烧气体混合物的排气口或热空气的排出口与幅面式衬底形式的所述多层衬底(60)的距离为5-100mm。14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多层衬底(60)进行双面热空气加载和/或火焰处理(70)。15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在实施所述热空气加载或所述火焰处理(70)的区域内以40-160m/s的幅面速度输送所述多层衬底(60)。16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，幅面式衬底形式的所述多层衬底(60)沿输送方向(80)具有多个第一表面条带区域和多个第二表面条带区域，在所述第一表面区域内，塑料薄膜形式的所述塑料层(30)并非出现在表面上且所述表面仅由所述纸层(10，20，202，214)中的一个纸层构成，在所述第二表面区域内，所述塑料薄膜至少局部出现在表面上，以条带式热空气加载装置或条带式火焰处理装置(74)实施所述热空气加载或所述火焰处理(70)，以便仅对所述第二表面条带区域加载热空气或火焰。17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料层(30)的热塑性聚合物材料采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲醛(POM)、聚酯、共聚酯、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺，或者上述材料的共聚物或混合物。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述聚氯乙烯(PVC)是软PVC(PVC-P)。19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述聚酯是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个所述纸层具有至少一项选自以下组的防伪特征：水印、防伪线、OVD、有色纤维、防伪颜料、珠光色应用、芯片、应答器、磁条，以及/或者所述塑料层具有至少一项防伪特征。21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纸层的单位面积质量为5-500g/m2。22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层衬底的双折次数大于1800。23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层衬底用作覆盖材料、包装材料、测绘资料、防伪纸。24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层衬底(60)用作形式为防伪纸的承印物。25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用热空气加载(70)且所述热空气加载使得所述多层衬底(60)在相应热空气流所施加的位置上的温度高于120℃，但低于所述塑料层(30)的熔点温度或玻璃化点温度。26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用热空气加载(70)且所述热空气加载使得所述多层衬底(60)在相应热空气流所施加的位置上的温度高于125℃，但低于所述塑料层(30)的熔点温度或玻璃化点...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·科切，
申请(专利权)人：兰德卡特公司，
类型：发明
国别省市：