KR19990077178A - 보안 용지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보안용지 및 특히 고품질의 내비치는 무늬가 있는 보안용지의 제조방법에 관한다. 특히 이러한 방법은 셀룰로즈 섬유 및 95-100℃의 온도에서 수중 용해하는 폴리비닐 알콜 섬유를 포함하는 제지 현탁액을 제조하는 단계, 엠보싱된 와이어 메쉬 또는 기타 엠보싱된 수단을 통하여 상기 제지 현탁액을 탈수시키는 단계(상기 엠보싱은 문양의 명암 부분에 따라 요철을 나타냄) 및 탈수후 문양을 넣어 제조한 용지를 건조시켜 보안용지를 얻는 단계를 포함한다.

Description

보안 용지

본 발명은 보안용지 특히 고품질의 내비치는 무늬를 넣은 보안용지를 제조하는 방법에 관한다.

비교적 긴 합성섬유를 사용하여 종이의 인열강도를 증가시키는 것은 제지업자들에게 널리 공지되어 있다. 은행권 용지와 같은 보안용지의 제조에 사용하는 면섬유는 일반적으로 1mm 길이이다. 그러나 인열-증대 합성섬유는 일반적으로 3-5 mm 길이이다. 주변의 면섬유 매트릭스내로 효과적으로 결합될 수만 있다면 일반적으로 합성섬유를 가함으로써 인장강도가 또한 개선된다는 것 또한 제지업계에 공지되어 있다. 과거에는 다음 세가지 기법으로 적절한 형태의 결합을 얻어내었었다:-

1. 한가지 기법은 비스코스 또는 폴리비닐 알콜과 같이 수소결합할 수 있는 섬유를 사용하는 것이다. 이러한 기법은 합성섬유의 표면적이 일반적으로 천연섬유의 표면적에 비하여 낮아서 제한적인 가치를 가진다. 이러한 결합력 감소는 셀룰로즈 섬유 또는 기타 천연섬유보다 긴 섬유를 사용하는 것으로 부분적으로만 보상된다.

2. 폴리비닐 알콜 또는 젤라틴과 같은 강한 결합제로 기판을 함침시키는 방법이 사용되었었다. 실제로는 용매-베이스 시스템 및/또는 고온 캘린더링(이중 어떤 것도 고가이므로 바람직하지 않음)에 의존하지 않고 이 방법을 효과적으로 작동시키는 것은 어렵다. 용매-베이스 시스템의 경우 환경적인 고려 또한 이 방법에 대하여 완화된다.

3. 합성 보강 섬유와 함께 합체된 결합제 섬유를 또한 사용하여왔다. 결합제 섬유는 건조 공정시 용융하거나 용해하여 섬유 기판의 합성 및 천연 성분들을 결합시키는 역할을 할 수 있어야 한다.

네덜란드 특허 공개공보 제9301835호는 보안용지를 제조하는 절차를 기술하고 있으며 셀룰로즈 섬유 외에 불용성 폴리비닐 알콜 섬유 또는 다량의 가용성 및 불용성 폴리비닐 알콜 섬유를 사용한다. 불용성 폴리비닐 알콜 섬유의 사용은 셀룰로즈 섬유만을 함유하는 종이와 비교할 때 종이의 강도 및 강성을 개선시킨다. 폴리아미드 또는 폴리에틸렌 섬유와 같은 기타의 합성 섬유를 사용하는 종이와 비교할 때 이 특허 공개공보의 종이는 더 양호한 강성 및 선명한 내비치는 무늬를 보인다. 상기 기술내용에 따라 사용할 수 있는 가용성 폴리비닐 알콜 섬유는 60℃ 이상의 온도에서 물에 용해하는 것들이고 용해시 수용성 섬유는 사라진다. 폴리비닐 알콜 분자는 결합제로서 작용하고 양호한 프린트 성능을 얻기 위해서 통상적인 표면처리가 필요하지 않도록 하는 표면 효과를 낼 수 있을 것이다. 전체적으로 이 명세서는 합성 섬유 즉 불용성 폴리비닐 알콜 섬유를 사용할지라도 알맞은 품질의 내비치는 무늬가 얻어짐을 확실히 하고 있다. 네덜란드 특허 공개공보 제9301835호와는 달리 본 발명은 95-100℃에서 용해할 수 있는 혹종량의 폴리비닐 알콜 섬유를 사용함으로써 셀룰로즈 섬유만으로 제조된 보안용지에 비하여 개선된 강도 및 또한 기타 형태의 불용성 PVOH 섬유에 비하여 개선된 품질의 내비치는 무늬를 얻는 것에 관여한다.

주조된 벽널 무늬는 위조를 방지하기 위해 은행권 옹지에 사용되는 가장 필수적이고 중요한 안전 문양 중 하나이다. 이것은 이러한 내비치는 무늬가 세계 화폐에 두루 거의 보편적으로 사용된다는 것으로 분명히 예증된다. 최고 품질의 내비치는 무늬는 이의 모조 방지 가치에 있어 중요하다.

내비치는 무늬의 질을 판단하는 것은 본질적으로 주관적인 문제이다. 그러나 네덜란드 특허 출원 제9310835호에서 어두운 무늬로서 언급된 주조된 벽널 무늬를 만들어내는 당업자들은 몇가지 분명한 품질 기준에 익숙해있다. 고품질의 무늬는 3가지 주요 특징으로 구별된다:

첫째, 윤곽이 뚜렷해야한다 ; 즉 이미지가 분명치않거나 얼룩이져서는 안된다.

둘째, 뚜렷한 대비를 보여야 한다 ; 즉 빛을 투과시켜 보았을 때 명암 부분간의 차이가 분명해야한다. 하이라이트로 알려진 명부분은 무늬없는 부분보다 훨씬 더 밝아야한다. 암부분은 주변의 무늬없는 부분보다 분명히 더 어두워야 한다.

셋째, 무늬가 가장 효과적으로 보이게 하고 그 이미지를 일관성있게 재생산할 수 있도록 종이의 배경 제작(무늬없는 부분)이 일정해야 한다.

상기 모든 특성 중에서도 암부분 대비가 측정하기에 가장 용이하다. 이것은 무늬없는 부분에 대한 무늬부분(더 높은 그램수)에서의 섬유의 양을 측정함으로써 행할 수 있다.

상기 언급한 네덜란드 출원은 내비치는 무늬의 품질을 판단하는데 사용되는 기준을 기술하고 있지 않다. 게다가 무늬 품질의 주관적 판단 중 어느 것이 불용성 PVOH 섬유 및 다른 합성 섬유 또는 면섬유만을 함유하는 종이의 무늬질을 판단하는데 사용되는 것을 언급하고 있지 않다.

제지에 합성 섬유를 사용하는 전통적인 방법은 당업자로 하여금 최대 수소결합력, 종이 제조와 양립하는 최대 길이 및 최적 화학결합 시스템을 갖는 섬유를 선택하도록 한다. 특히 인열-강도는 주로 섬유 강도의 함수이고 두겹 특성은 섬유 강도 및 결합강도의 함수임을 또한 이해하여야 한다.

은행권 용지와 같은 보안용지의 제조에서, 두가지의 중요한 물리적 특성 즉 인열강도 및 두겹값을 최대화하는 것이 중요하다. 업계의 지침은 이 두 물리적인 특성에 대하여 양호한 결과를 얻기 위하여 최대 섬유 강도를 유지할 수 있도록 열 또는 물에 의하여 손상되지 않을 보강 섬유를 사용하는 것이 적절하다는 것이다. 이제 놀랍게도 95-100℃의 온도에서 어느 정도 이상 제지 공정에 가용성이면서 건조 단계를 포함하는 전체 제지 공정을 통하여 강도 특성을 유지하는 폴리비닐 알콜 섬유의 사용을 발견되었다. 특히 본 발명 방법으로 만들어진 보안용지는 물의 증발 이전 섬유가 100℃에 이르는 온도에서 물에 둘러싸이는 건조단계시 약해지지 않는다는 것이 밝혀졌다.

따라서 본 발명은 셀룰로즈 섬유 및 95-100℃의 온도에서 수중 용해하는 폴리비닐 알콜 섬유를 포함하는 제지 현탁액을 제조하는 단계, 엠보싱된 와이어 메쉬 또는 기타 엠보싱된 수단을 통하여 상기 제지 현탁액을 탈수시키는 단계(상기 엠보싱은 문양의 명암 부분에 따라 요철을 나타냄) 및 탈수후 문양을 넣어 제조한 용지를 건조시켜 보안용지를 얻는 단계를 포함하는, 은행권 용지와 같은 보안용지의 제조방법을 제공한다.

셀룰로즈 섬유는 50% 이상의 제지 현탁액을 포함할 수 있고 린터(linter) 및 콤버(comber) 섬유 둘다일 수 있을 것이다. 또한 섬유는 린넨 헴프 또는 마닐라(아바카) 섬유일 수 있을 것이다. 셀룰로즈 섬유는 바람직하게는 80 중량% 이상, 더 바람직하게는 90 중량% 이상의 양으로 존재한다. 90-100℃의 온도에서 수중 용해할 수 있는 폴리비닐 알콜 섬유는 제지 현탁액내 섬유 중량을 기준으로 하여 약 10 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있을 것이고 바람직하게는 2-10 중량%, 더 바람직하게는 4-8 중량%의 양으로 존재한다.

95-100℃의 온도에서 수용성인 폴리비닐 알콜 섬유는 바람직하게는 5mm 이하, 더 바람직하게는 3-5mm 길이를 가지며 이들 섬유의 데니르는 2 데니르 이하 또는 바람직하게는 0.3-2 데니르, 더 바람직하게는 1 데니르일 수 있을 것이다.

95-100℃의 온도에서 수용성인 폴리비닐 알콜 섬유는 예를들어 폴리에스테르, 폴리아미드 비스코스 또는 수-불용성 폴리비닐 알콜과 같은 몇몇 상이한 중합체 섬유 물질로부터 제조된 코어를 가질 수 있을 것이다. 상기 코어를 갖는 이들 섬유는 이들이 양호한 강도 특성 및 실제적인 목적에서 특히 은행권과 같은 고도의 보안용지에 필요한 양호한 무늬를 얻기 위한 본 발명 방법에 필수적인 폴리비닐 알콜 표면을 제공한다는 점에서 통상적인 폴리비닐 알콜 섬유와 동일하다고 사료되어질 수 있을 것이다. 상기 기술한 코어를 갖는 폴리비닐 알콜 섬유는 동시-압출 공정으로 제조될 수 있을 것이고 상기 코어 물질의 0.5-0.8 데니르의 섬유 가닥은 분자량 50,000-150,000의 폴리비닐 알콜조를 통과할 수 있을 것이며 폴리비닐 알콜이 섬유에 도포된다. 이후 섬유는 건조된 다음 열처리되어 95-100℃(예를들어 99℃)폴리비닐 알콜의 용해도를 증가시킨다. 이렇게 얻어진 가닥 섬유는 이후 컷트되어 약 5mm의 주 섬유 길이를 얻는다. 이런 식으로 제조된 섬유는 증대된 강도 특성 및 개선된 결합 특성을 제공하고 또한 피복되지 않은 섬유와 비교할 때 무늬 특질의 통상적인 노화에 대한 충격을 크게 감소시켰다.

고품질의 무늬를 얻는 것이 본 발명의 본질적인 부분이다. 널리 공지된 바와 같이, 제지 섬유의 유동성이 불충분할 경우 무늬의 질이 떨어지거나 사실상 식별불가능하게 된다. 이것은 섬유를 움직이게 하는 유체역학적인 힘이 불충분하거나 섬유 유동성이 길이에 의하여 방해받기 때문이다. 이러한 부동성은 제조공정시 섬유가 무늬 엠보싱의 들어간 부분에는 축적되고 엠보싱의 피크 부분으로부터는 이주하여 나가는 것을 막아 무늬 질이 떨어지게 된다. 보안용지용 통상적인 제지 면섬유는 길이 1mm이고 일반적으로 사용되는 합성 섬유는 길이 3-5mm인 것은 공지되어 있다. 더 긴 합성섬유는 일반적으로 본래 유동성이 떨어져서 눈에 띄게 열등한 무늬가 얻어진다는 것은 널리 공지되어 있다.

95-100℃의 온도에서 수용성인 폴리비닐 알콜 섬유는 그 본래의 윤활성으로 인하여 제지 단계에서 크게 개선된 유동성을 보여 네덜란드 특허 공개공보 제9 301 835호에 기술된 바와 같은 불용성 폴리비닐 알콜 섬유를 함유하는 종이와 비교할 때 눈에 띄게 무늬 질이 개선된다는 것이 본 발명의 특징이다. 본 방법에 요구되는 폴리비닐 알콜 섬유의 더 우수한 성능은 이들 섬유를 사용하여 제조한 무늬의 선명도 및 대비도 둘다로부터 명백하다.

제지 섬유가 제지 공정 이전에 현탁액내에 있을 경우 섬유 농도는 일반적으로 0.2%인데 이것은 업계에 널리 공지되어 있다. 이러한 농도에서 섬유가 상호작용하는 것은 자연스러운 것이다. 긴 섬유에 있어, 이러한 상호작용은 이들 섬유를 서로 뭉치게 한다. 이러한 상호 뭉침은 면상반응을 유도할 수 있을 것이고 우리는 95-100℃의 온도에서 수용성인 폴리비닐 알콜 섬유 현탁액내 존재 결과로서 이러한 뭉침 또는 면상반응 경향으로 섬유의 분산성이 네덜란드 특허 공개공보 제9 301 835호에 기술된 불용성 섬유와 비교할 때 크게 떨어진다는 것을 발견하였다.

95-100℃의 온도에서 수용성인 폴리비닐 알콜 섬유의 사용은 종이의 양호한 강도 특성 및 우수한 무늬 특성 둘다의 이점을 제공할 수 있다. 이것은 사실 귀중한 특성들의 놀라운 조합이고 다른 수용성 폴리비닐 알콜 섬유 또는 불용성(보강성) 폴리비닐 알콜 섬유의 사용으로는 얻어지지 않는다.

본 발명에 사용하기 바람직한 폴리비닐 알콜 섬유는 습식 스피닝 공정으로 제조된 것들이다.

이제 본 발명을 실시예를 통하여 기술하기로 하겠다.

실시예 1

5 중량%의 (99℃하에서 용해될 수 있는, 5mm 길이의) VPB102 PVOH 섬유 및 95 중량%의 면 섬유를 함유하는, 길이가 5mm인 전체 건조 섬유로 생산되는 공급물을 통상적인 방법으로 제조하였다. 은행권 용지를 제조하기 위해 통상적으로 사용하는 방법으로 용지용 제지기에 부착된 엠보싱 주형에 상기 공급물을 넣었다. 이후, 상기 젖은 종이를 압착, 건조, 폴리비닐 알콜 함침, 추가 건조, 캘린더링 및 최종적인 릴링과 같은 일련의 공정을 통한 통상적인 방법으로 가공하였다.

상기와 같은 방식으로 제조된 종이를 2겹 테스트 및 인열 강도 테스트하였다. 상기 무늬은 시각적으로 앞서 기술한 주요 특징을 따랐다. 100 중량%의 면 섬유를 포함하는 공급물이라는 것을 제하고는 상기와 명백히 동일한 방법으로 제조된 종이를 상기와 비교하여 테스트하였다.

얻은 결과는 하기와 같다:

공급물 조성	g	2겹	인열
		MD	CD	MD	CD
95%의 면, 5%의 VPB102 × 5mm	83	5200	3000	1040	1200
100% 면	83	3400	2160	800	960

MD = 기계 방향

CD = 단면

조건 = 50% RH

공급물 조성	무늬	배경
	명암도		선명도
95%의 면, 5%의 VPB102 × 5mm	상	상	상
100%의 면	상	상	상

실시예 2

본 발명의 놀라운 양상 중 하나는, 본 발명이 상기 언급한 네덜란드 특허 출원에 기술된 VPB103 섬유와 같은 불용성 섬유들과 비교하여, 약 99℃에서 용해되는 섬유들에 의해 무늬의 질이 명백히 개선되었다는 것이다. 이는 상기 섬유들로 수행된 테스트들의 결과로 예시된다.

두 가지 섬유 유형, 즉 앞서 언급한 네덜란드 특허 출원에 기술되어 있는 (불용성, 길이 3mm의) VPB103 및 본 출원에 있어 바람직한 섬유들 중 하나인 (99℃하에서 용해될 수 있는, 3mm 길이의) VPB102를 직접 비교함으로써 하기의 결과를 얻었다. 하기 평가는 당업자의 판단에 의해 상, 중, 하의 3범주로 구분되었다.

하기 종이는 영국 표준 규격 제지기로 제조되었고, 약 5 중량%의 PVOH 섬유를 함유하였다.

섬유 유형	무늬	배경
	명암도		선명도
VPB102	상	상	상
VPB103	중	중	중

추가적인 테스트로 무늬 명암도에 관한 하기 실험 데이터를 얻었다. 이는 무늬없는 부분에 대조되는 무늬의 어두운 부분에 대한 추가의 섬유 두께 %가 VPB103 섬유에 대한 것 보다 VPB102 섬유에 대한 것이 월등히 더 높다는 것을 알 수 있다.

VPB103 에 비해 VPB102의 명암도가, 인물 무늬에 대하여 40% 및 막대 무늬에 대하여 100% 더 우수한 것으로 나타났다. 상기의 성과는 명백히 현저하고 놀라운 차이를 나타내며, 본 출원에서 확인된 섬유 선택에 의해 나타내지는 이점을 명백히 예시해 준다.

Claims (10)

1. 셀룰로즈 섬유 및 95-100℃의 온도에서 수중 용해하는 폴리비닐 알콜 섬유를 포함하는 제지 현탁액을 제조하는 단계, 엠보싱된 와이어 메쉬 또는 기타 엠보싱된 수단을 통하여 상기 제지 현탁액을 탈수시키는 단계(상기 엠보싱은 문양의 명암 부분에 따라 요철을 나타냄) 및 탈수후 문양을 넣어 제조한 용지를 건조시켜 보안용지를 얻는 단계를 포함하는, 은행권 용지와 같은 보안용지의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 셀룰로즈 섬유가 현탁액내 섬유 총중량의 80 중량% 이상의 양으로 존재하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 셀룰로즈 섬유가 현탁액내 섬유 총중량의 90 중량% 이상의 양으로 존재하는 방법.
4. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리비닐 알콜 섬유가 섬유의 중량을 기준으로 하여 2-10 중량%의 양으로 존재하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 폴리비닐 알콜 섬유가 섬유의 중량을 기준으로 하여 4-8 중량%의 양으로 존재하는 방법.
6. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 알콜 섬유가 길이 3-5mm인 방법.
7. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 알콜 섬유가 0.3-2 데니르, 바람직하게는 1데니르인 방법.
8. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 알콜 섬유가 여러 가지 상이한 중합체 섬유-형성 물질로부터 제조된 코어를 갖는 방법.
9. 제8항에 있어서, 코어가 폴리에스테르, 폴리아미드, 비스코스 또는 수-불용성 폴리비닐 알콜로부터 제조되는 방법.
10. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 얻어지는 보안 용지를 프린트하여 은행권과 같은 귀중한 보안 문서를 제조하는 방법.