JP2000503077A - 安全保護紙 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、安全保護紙、特に高品質の透かしを備えた安全保護紙の製造方法に関するものである。特に斯かる方法は、セルロース繊維と９５℃から１００℃までの温度で水に溶解するポリビニルアルコール繊維とからなる製紙懸濁液を形成することと、エンボッシングされたワイヤメッシュ或いは他のエンボッシングされた手段を介して上記製紙懸濁液を脱水することを含む方法であって、上記エンボッシングが透かしの明るいエリアと暗いエリアに対応するピークと谷のプロフィールを作り出し、そして脱水後形成された透かし特徴を備えた紙が、結果として安全保護紙をもたらすために乾燥される。

Description

【発明の詳細な説明】 安全保護紙 本発明は、安全保護紙、とりわけ高品質の透かしを備えた安全保護紙の製造方 法に関するものである。 紙の引裂き強さは比較的長い合成繊維の使用によって増大させ得ることは製紙 分野における経験者にとって周知である。銀行券紙のような安全保護紙の製造に 使用されるコットン繊維は、典型的なものでは１mmの長さである。しかしながら 、引裂き強さを向上させた合成樹脂繊維は３mmから５mmの長さが典型的である。 折り返し(doublefold)および引張り強度特性は、概して合成繊維の付加によって もまた改善されるが、そのような繊維がコットン繊維の周囲のマトリックス内に 効果的に接合されている場合に限られる。ふさわしいタイプの接合はこれまで次 の三つの技術により達成されてきた。 １．一つの技術は、ビスコース或いはポリビニルアルコール(ＰＶＯＨ)のような 水素結合することができる繊維を使用することである。この技術は価値が限られ ており、その理由は、合成繊維の表面積が天然繊維の表面積に比して概ねやや少 なく、その結果個々の合成繊維にに関する水素結合力はセルロース繊維に対する よりも比例して小さいということである。この結合力の減少は、セルロース或い は他の天然繊維よりも長い繊維を使用することにより部分的に補償されるだけで ある。 ２．支持体(substrate)にポリビニルアルコール或いはゼラチンのような強い結 合剤を含浸させるための利用がなされてきた。実際上、この方法を溶液型システ ムおよび／またはホットカレンダリングに頼ることなく効果的に遂行することは むしろ困難で、そのいずれもが高価であるため望ましくない。溶液型システムの 場合、環境上の考慮もまたこのアプローチを緩和する。 ３．合成強化用繊維を組込まれた結合用繊維の使用もまたなされてきた。この結 合用繊維は、乾燥プロセスの間、融解或いは溶解のいずれかが可能でなければな らず、それにより繊維支持体の合成および天然成分の結合に役立つ。 オランダ特許公報第9301835号は、安全保護に適用する紙の製造のための方法 を開示し、そしてセルロース繊維に加えて、不溶性ポリビニルアルコール或いは 多量の可溶性および不溶性ポリビニルアルコール繊維を使用している。不溶性ポ リビニルアルコール繊維の使用は、セルロース繊維のみを含む紙に比して紙の強 度およびこわさを向上させる。ポリアミド或いはポリエチレン繊維のような他の 合成繊維を使用した紙と比べると、この特許公報による紙はより良いこわさおよ び透かしの鮮明度を呈している。上記開示に従って使用され得る可溶性ポリビニ ルアルコール繊維は、６０℃或いはそれよりも高温で水に溶解し、溶解中にこの 可溶性繊維が消滅するものである。ポリビニルアルコールの分子は、結合剤とし て作用し、表面効果を与え、良好な印刷性能をもたらすために通常の表面処理を 必要としないようになっている。その明細書は、たとえ合成繊維、即ち不溶性ポ リビニルアルコール繊維が使用されても、相応な透かしの品質が達成されること を全体として明らかにしている。オランダ特許公報第9301835号に開示された発 明と対照的に、本発明はセルロース繊維だけから作られた安全保護紙に比して改 善された強度を得ること、９５℃から１００℃までの温度で溶解し得るある量の ポリビニルアルコール繊維の使用によって他のタイプの不溶性ＰＶＯＨ繊維に比 して改善された透かしの品質を得ること関するものである。 型形成されたパネル透かしは、偽造防止のために銀行券に使用される最も決定 的で重要な安全保護特徴の一つである。これは、世界中の通貨のそのような透か しの殆ど普遍的な使用によって明らかに示されている。それが最も高い品質を有 するということは透かしの偽造品抑止の重要性に対して決定的である。 透かしの品質を判断することは、本質的に主観的な問題である。しかしながら 、オランダ特許公報第9310835号において陰影透かし(shadow watermarks)として 言及されている型形成されたパネル透かしを製作する分野の当業者であればいく つかの明瞭な品質規準に精通している。高品質の透かしは、以下の三つの重要な 特徴により見分けられる。 第１に、それは鋭く輪郭付けされているべきで、即ちその像がぼやけて或いは 滲んでいてはならない。 第２に、それは非常にコントラストの付いたものであるべきで、即ち透過光に おいて見たとき明るいエリアと暗いエリアとの間に著しい差異が存在すべきであ る。ハイライト(highlights)として知られているこの明るいエリアは、透かしが ない(non-watermarked)エリアよりも多いに明るくなければならない。暗いエリ アは、周囲の透かしがないエリアよりも明確により暗くなければならない。 第３に、透かしを最も効果的にするために、そしてその像の一貫した再現性を 保証するために、紙の背景のフォーメーション(formation)(透かしのないエリア )は、一様(uniform)でなければならない。 全ての上述した品質のうち、暗いエリアのコントラストは、定量化するのに最 も容易である。これは透かしのないエリアに比して透かしのより高いメートル秤 量のエリアにおける繊維の量を概算することによりなされ得る。 上述したオランダ出願は透かしの品質を判断するために使用される規準を記述 していない。さらにまた、それは、透かしの品質のどの主観的な見地が、不溶性 のＰＶＯＨ繊維を含む紙および他の合成繊維或いは綿繊維だけを含む紙の透かし の品質についての判断をするために用いられているか述べていない。 製紙における合成繊維の使用への従来のアプローチは当業者に、紙形成と矛盾 しない最大の水素結合、最大長さおよび最適な化学結合システムを有する繊維を 選択することに導いている。特に引裂き強さが主として繊維の強さの関数で、折 返し特性が繊維の強さおよび結合強さの双方の関数であることをもまた理解され るべきである。 銀行券のような安全保護紙の製造では、二つの重要な物理的特性、即ち引裂き 強さおよび折返し値を最大にすることが重要である。当該分野における教示は、 これら二つの物理的特性に関して良い結果を達成するためには、最大繊維強さを 維持するために熱或いは水のいずれによってもダメージを受けない強化繊維を使 用することが適している。９５℃と１００℃との間の温度で、少なくともある程 度製紙プロセスにおいて溶解するが、それにもかかわらず乾燥段階を含み全製紙 プロセスにわたって強度特性を維持するポリビニルアルコール繊維の使用が驚く べきことに、現在発見されている。特に、本発明に係る方法により作られた安全 保護紙が、繊維が水の蒸発に先立って１００℃に近付きつつある温度で水に取囲 まれている乾燥段階の間弱くならないことが発見された。 したがって、本発明は、銀行券のような安全保護紙の製造方法を提供するもの であり、その方法は、セルロース繊維および９５℃から１００℃までの温度で水 に溶解するポリビニルアルコール繊維からなる製紙懸濁液(papermaking suspens ion)の形成、エンボッシングされたワイヤメッシュ或いは他のエンボッシングさ れた手段による製紙懸濁液の脱水を含み、このエンボッシングが透かしの明るい エリアと暗いエリアに対応するピークと谷(trough)のプロフィールを作り出し、 透かしの特徴を備えた脱水後形成された紙が、その後最終的な安全保護紙をもた らすために乾燥される。 セルロース繊維が、製紙懸濁液の少なくとも５０％含まれてもよく、それらは リンター(linter)およびコーマー(comber)繊維の双方でよく、さらに繊維はリネ ン麻(linenhemp)或いはマニラ繊維(マニラ麻(abaca))でもよい。セルロース繊維 は、少なくとも８０重量％の量だけ存在するのが好ましく、少なくとも９０重量 ％存在するのがさらに好ましい。９０℃から１００℃までの温度で水に溶解する ポリビニルアルコー-ル繊維は約１０重量％までの量存在してもよく、２から１ ０重量％までの量だけ存在するのが好ましく、製紙懸濁液中の繊維の重量に基づ き４から８重量％とするのがさらに好ましい。 ９５℃から１００℃までの温度で水に溶解するポリビニルアルコール繊維は、 ５mmまでの長さを有するのが好ましく、３から５mmまでの長さを有するのがさら に好ましく；これらの繊維のデニールは、２デニールまでで、好ましくは０．３ から２デニールで、さらに好ましくは１デニールである。 ９５℃から１００℃までの温度で水に溶解するポリビニルアルコール繊維は、 いくつかの異なるポリマーの繊維材料、例えばポリエステル、ポリアミドビスコ ース或いは水不溶性の（water-insoluble）ポリビニルアルコールから形成され たコアを有してもよい。コアを有するこれらの繊維は、高品質の安全保護紙とり わけ銀行券に対して実用的な目的のために欠くことのできない良好な透かしと同 様、良好な強度特性を得るための本発明に係る方法において欠くことのできない ポリビニルアルコール表面を与える通常の(normal)ポリビニルアルコール繊維と 等価である。上述したコアを有するポリビニルアルコール繊維は、同時押出しプ ロセスにより製造され、或いはこのコア材の０．５から０．８デニール繊維のト ウ(tow)は、ポリビニルアルコールのコーティングが繊維に施される５０，００ ０から１５０，０００分子量を有するポリビニルアルコール槽を通過させられる 。そして、上記繊維が乾燥させられ、引続いてポリビニルアルコールの溶解度を 高めるために９５℃から１００℃の範囲内の値、例えば９９℃に熱処理される。 それから、結果として生じるトウ繊維は、例えば５mmの長さのステープルファイ バーを製造するために切断される。このようにして製造された繊維は、向上した 強度特性、および改善された結合特性をもたらし、またそれらのコーティングさ れていない繊維に比して透かし特性の通常の低下に非常に低減した影響を有して いる。 高品質の透かしが達成されることは本発明の不可欠の部分である。周知のよう に、もしも、製紙用の繊維の可動性(mobility)が不十分であるならば、透かしが 劣ったものとなるか、事実上識別できなくなる。このことは、流体力学の力が繊 維を動かすのに不十分であるか、繊維の可動性がそれらの長さにより妨げられる かのいずれかのためである。そのような不動性は、透かしエンボッシング(water mark embossing)の谷内に繊維が堆積するのを防ぎ、成形プロセスの間にそのよ うなエンボッシングのピークから離れていくように移動するのを防ぎ、結果とし て劣った品質の透かしを生じる。安全保護紙用の通常の製紙コットン繊維は長さ １mmの領域にある一方、合成繊維は概ね３〜５mmの領域で使用されていることは 知られている。より長い合成繊維は、一般にその固有の不動性のために著しく粗 悪な透かしを製造させる。 固有の潤滑性の故に、９５℃から１００℃までの温度で水に溶解するポリビニ ルアルコール繊維が、紙形成段階(paper forming stage)の間、非常に向上した 可動性を呈し、そしてそれは、オランダ特許第9301835号に開示されているよう な不溶性のポリビニルアルコール繊維を含む紙と比べたとき、それに代えて、結 果として著しく向上した透かしをもたらすということは本発明の際立った特徴で ある。本プロセスに対して要求されるポリビニルアルコール繊維の優れた効能(p erformance)は、これらの繊維を使って作られた透かしの鮮明度とコントラスト の双方から明らかである。 製紙繊維が紙形成プロセス(paper-forming process)に先立って懸濁液の状態 にあるとき、この繊維の濃度は、当該技術分野で周知のように、典型的なもので は０．２％である。この濃度で繊維が相互作用しようとする自然の傾向がある。 長い繊維に対しては、そのような相互作用は、繊維を結果的に相互に群れにする (clump)。この相互に群れにすることは凝集に導き、そして我々は、群れをなす 、即ち凝集する傾向が、オランダ特許公報第9301835号に記述された不溶性の繊 維に比して、９５℃から１００℃までの温度で水に溶解するポリビニルアルコー ル繊維の懸濁液における存在の結果として繊維の分散において著しく少ないこと を発見した。 ９５℃から１００℃までの温度で水に溶解するポリビニルアルコール繊維の使 用は、紙の良好な強度特性および優れた透かし特性の両者の利益をもたらすこと ができる。このことは、価値ある特性の真に驚くべき組合わせであり、他の水溶 解性ポリビニルアルコール繊維或いは不溶性(補強)ポリビニルアルコールが使用 されているときに発見されなかった。 本発明における使用に対して好ましいポリビニルアルコール繊維は、湿式スピ ニング(wet spinning)のプロセスにより製造されるものである。 本発明は、実施例によってここに記載されている。 実施例１： 紙料は、全体で５重量％の５mmの乾燥繊維、VPB102 ＰＶＯＨ繊維（９９℃で 溶解、長さ５mm)と通常の方法で作られた９５重量％のコットン繊維とを含んで 生産された。これは、銀行券に対して一般的に使用される方法で、紙用製紙機械 上のエンボッシングされた型に適用された。そして、ウェットな状態の紙は、続 く一連のプロセス、乾燥、ポリビニルアルコール含浸、さらに乾燥、カレンダリ ング、最後に巻取りのプロセスを経て、通常の方法で処理された。 このように製造された紙は、折り返しおよび引裂き強度に対してテストされた 。透かしは、上述した主観的な規準にしたがって視覚的に評価された。正確に同 じ方法により、しかしコットン繊維を１００重量％含む紙料から作られた紙もま た比較のためにテストされた。 以下の結果が得られた。 ＭＤ＝機械方向 ＣＤ＝断面 条件−５０％ＲＨ 実施例２ 本発明の驚くべき面の一つは、上述したオランダ特許出願に記載されたＶＰＢ １０３のような不溶性のものと比較して、溶解性が約９９℃である繊維によって 達成される透かしの品質の明瞭な向上である。このことはそのような繊維につい て実行されたテストの結果により示されている。 上述したオランダ出願に記載のＶＰＢ１０３(不溶性、長さ３mm)と本願のため の好ましい繊維の一つであるＶＰＢ１０２(９９℃で溶解性、長さ３mm)の二つ繊 維タイプを直接比較すると以下の結果が得られた。 評価は、当業者により判断されたときに良好、普通、劣等の三つのカテゴリー に分けられた。紙は英国の標準ハンドシートマシーン(British Standard hand s heet machine)で作られ、５重量％のＰＶＯＨ繊維を含んでいる。 さらになるテストは、透かしのコントラストに関係して以下の経験上のデータ を明らかにした。これは透かしのないエリアに比して透かしの暗いエリア上の付 加された繊維厚さのパーセントがＶＰＢ１０３繊維に対するよりもＶＰＢ１０２ に対する方がはるかに大きいことを示している。 ＶＰＢ１０３に対してＶＰＢ１０２により達成されたコントラストは、ポート レイト透かし(portrait wartermark)に対しては４０％よく、縞状透かし(bar wa rtermark)に対しては１００％よい。このことは、効能において真に注目に値す る、そして驚くべき差異であり、本特許出願において確認された繊維の選択によ り表わされた利益を明らかに示している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１０月９日（１９９７．１０．９） 【補正内容】 請求の範囲 １． 繊維の全重量の少なくとも８０重量％の量だけ存在するセルロース繊維と ポリビニルアルコール繊維とを含む製紙懸濁液を形成することを含む方法であっ て、ポリビニルアルコール繊維が、９５℃から１００℃までの温度で水に溶解し 、３から５mmの長さで、セルロース繊維とポリビニルアルコール繊維とを含む製 紙懸濁液が、エンボッシングされたワイヤメッシュを介して脱水され、上記エン ボッシングが透かしの明るいエリアと暗いエリアに対応するピークと谷のプロフ ィールを作り出し、そして脱水後形成された透かし特徴を備えた紙が、結果とし て安全保護紙をもたらすために乾燥される銀行券紙のような安全保護紙の製造方 法。 ２． 上記セルロースが上記懸濁液中の繊維の全重量の少なくとも９０重量％の 量だけ存在する請求項１に記載の方法。 ３． 上記ポリビニルアルコール繊維が繊維の重量に基づき２から１０重量％の 量だけ存在する請求項１または２に記載の方法。 ４． 上記ポリビニルアルコール繊維が繊維の重量に基づき４から８重量％の量 だけ存在する請求項３に記載の方法。 ５． 上記ポリビニルアルコール繊維が０．３から２デニール、好ましくは１デ ニールある請求項１から４のいずれかに記載の方法。 ６． 上記ポリビニルアルコール繊維がいくつかの異なるポリマー繊維形成材料 から形成されたコアを有する請求項１から５のいずれかに記載の方法。 ７． 上記コアがポリエステル、ポリアミド或いはビスコースから形成される請 求項６に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＣＺ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＭＸ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． セルロース繊維と９５℃から１００℃までの温度で水に溶解するポリビニ ルアルコール繊維とを含む製紙懸濁液を形成することと、エンボッシングされた ワイヤメッシュ或いは他のエンボッシングされた手段を介して上記製紙懸濁液を 脱水することとを含む方法であって、上記エンボッシングが透かしの明るいエリ アと暗いエリアに対応するピークと谷のプロフィールを作り出し、そして脱水後 の形成された透かし特徴を備えた紙が結果として安全保護紙をもたらすために乾 燥される銀行券紙のような安全保護紙の製造方法。 ２． 上記セルロースが上記懸濁液中の繊維の全重量の少なくとも８０重量％の 量だけ存在する請求項１に記載の方法。 ３． 上記セルロースが上記懸濁液中の繊維の全重量の少なくとも９０重量％の 量だけ存在する請求項２に記載の方法。 ４． 上記ポリビニルアルコール繊維が繊維の重量に基づき２から１０重量％の 量だけ存在する請求項１から３のいずれかに記載の方法。 ５． 上記ポリビニルアルコール繊維が繊維の重量に基づき４から８重量％の量 だけ存在する請求項４に記載の方法。 ６． 上記ポリビニルアルコール繊維が３から５mmの長さである請求項１から５ のいずれかに記載の方法。 ７． 上記ポリビニルアルコール繊維が０．３から２デニール、好ましくは１デ ニールである請求項１から６のいずれかに記載の方法。 ８． 上記ポリビニルアルコール繊維がいくつかの異なるポリマー繊維形成材料 から形成されたコアを有する請求項１から７のいずれかに記載の方法。 ９． 上記コアがポリエステル、ポリアミド、ビスコース或いは水不溶性ポリビ ニルアルコールから形成される請求項８に記載の方法。 １０．結果として生じた上記安全保護紙が銀行券のような価値ある安全保謹書類 を形成するために印刷される請求項１から９のいずれかに記載の方法。