PL205516B1 - Arkusz papieru - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest arkusz papieru, w którym zastosowano znaki wodne i/lub wytłoczenie w celu wzmocnienia arkusza papieru i wykonanych z niego dokumentów.

Złożone lub zagięte naroża (ośle uszy) na banknotach stanowią znaczący problem dla wielu banków, ponieważ stwarzają problemy w maszynach do obsługi pieniędzy i mogą powodować sztuczne skrócenie żywotności banknotu. Wiele maszyn usuwa takie banknoty z obiegu. Jeden z głównych centralnych banków europejskich stwierdził, że 80% usunięć z ich maszyn było spowodowane takimi zagiętymi narożami. Banknoty z zagiętymi narożami mogą również stanowić problem w bankomatach i dozownikach pienię dzy oraz w innych urz ą dzeniach do obsł ugi pienię dzy. Staje się to coraz wię kszym problemem, ponieważ maszyny te są coraz bardziej rozpowszechnione.

Poczyniono pewne kroki w celu rozwiązania tego problemu poprzez stosowanie urządzeń do obsługi banknotów wyposażonych w zespoły do rozpłaszczania banknotów w celu umożliwienia wprowadzania bez zakleszczeń dokumentów bez zagiętych naroży lub zwichrowanych. System tego typu opisano w patencie Stanów Zjedn. Ameryki nr US-A-5,265,856.

Inny problem, jaki występuje w banknotach, wynika zwłaszcza ze skłonności użytkowników do zwijania lub składania banknotów w celu ich przechowywania lub trzymania w portfelach i portmonetkach. Powoduje to wzrost uszkodzeń w środku krawędzi banknotów i występowanie podobnych problemów w bankomatach i innych urządzeniach do obsługi banknotów, jak w przypadku zagiętych naroży.

Dlatego celem wynalazku jest znalezienie sposobu zmniejszenia występowania zagiętych naroży i/lub uszkodzeń środkowych części krawędzi.

Arkusz papieru mający co najmniej trzy naroża i trzy boki złączone we wspomnianych narożach, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w każdym ze wspomnianych naroży znajdują się wzmacniające naroże znaki wodne.

Korzystnie wzmacniające znaki wodne są pozytywowymi znakami wodnymi.

Korzystnie w skład wzmacniających znaków wodnych wchodzi wiele pasków.

Korzystnie paski są prostoliniowe.

Korzystnie paski są faliste.

Korzystnie paski wzmacniających naroża znaków wodnych biegną pod kątem 45° do boków arkusza.

Korzystnie grubość pasków leży w przedziale od 1 do 2,5 mm.

Korzystnie grubość pasków leży w przedziale 1,5 mm do 2 mm.

Korzystnie arkusz posiada znaki wodne wzmacniające, naroża i krawędzie.

Korzystnie wzmacniające znaki wodne są połączone za pomocą wzorów znaków wodnych.

Korzystnie arkusz zawiera wytłaczane techniką wklęsłodruku pofalowania, nałożone na wzmacniające znaki wodne w podobnym do nich układzie.

Korzystnie arkusz zawiera wzmacniające naroża wytłoczenia połączone z wzmacniającymi naroża znakami wodnymi.

Korzystnie wzmacniające naroża wytłoczenia mają zasadniczo ten sam wzór co wzór wzmacniających znaków wodnych.

Wynalazek zapewnia arkusz papieru mający co najmniej trzy naroża i trzy boki złączone we wspomnianych narożach, gdzie w każdym ze wspomnianych naroży znajdują się wzmacniające je wytłoczenia, oddzielne albo dodatkowe do znaków wodnych wzmacniających naroża.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia mały arkusz papieru, taki jak banknot, ze wzmacniającymi naroże znakami wodnymi, fig. 2 - różne znaki wodne stosowane do badań, fig. 3, 4 i 5 - wyniki różnych badań, uwidaczniające poprawę właściwości arkusza papieru wskutek zastosowania rozwiązania według wynalazku, fig. 6 - mały arkusz papieru, taki jak banknot, ze wzmacniającymi krawędzie znakami wodnymi, oraz fig. 7 i 8 - odcinki pokryć cylindrycznych form stosowanych do produkcji arkuszy papieru ze wzmacniającymi naroża znakami wodnymi według wynalazku.

Nawiązując do fig. 1, pokazano na niej mały arkusz papieru 10, na przykład banknot, wykonany ręcznie albo przy użyciu znanej maszyny papierniczej, takiej jak cylindryczna forma lub maszyna

Fourdriniera. Do wytwarzania takiego papieru można stosować szereg rodzajów włókien, w tym włókna syntetyczne lub naturalne, albo też ich mieszankę. Wynalazek nie ogranicza sposobu przygotowania włókien, który zależy od przeznaczenia gotowego papieru. W przypadku papieru zabezpieczonego stosowanego na dokumenty zabezpieczone, takie jak banknoty, paszporty, karty identyfikacyjne i tym

PL 205 516 B1 podobne, muszą one być trudne do zużycia, sprężyste i samonośne, co narzuca konieczność wybrania odpowiedniej mieszanki włókien.

W pierwszym aspekcie wynalazku, w każdym narożu arkusza 10 wprowadza się w trakcie produkcji papieru znaki wodne 11. Znaki wodne wytwarza się dobrze znanymi technikami polegającymi na zmianie gramatury włókien papieru tak, że w niektórych obszarach włókna mają większą gramaturę niż gramatura warstwy papieru bazowego, a w innych mają gramaturę mniejszą. Patrząc pod światło obszary o gramaturze mniejszej są jaśniejsze, a obszary o gramaturze większej są ciemniejsze niż papier bazowy, przy czym kontrast pomiędzy obszarami jasnymi i ciemnymi można bardzo wyraźnie zobaczyć.

Znaki wodne są szeroko stosowane jako elementy zabezpieczające, ponieważ prawdziwe znaki wodne są trudne do fałszowania, zwłaszcza technikami fotokopiowania. Stosuje się je również jako elementy estetyczne, np. w materiałach piśmiennych, ponieważ techniką tą można wytwarzać dość złożone wzory. Tradycyjnie występowała również tendencja do umieszczania znaków wodnych w głównej części arkusza lub dokumentu, gdzie wytwarza się je w taki sposób, żeby były wyraźnie widoczne. Z drugiej strony, w obecnym wynalazku, znaki wodne umieszcza się specjalnie w każdym narożu arkusza. W rezultacie następuje nieoczekiwanie wzrost sztywności narożników, co prowadzi do znacznego i niespodziewanego zmniejszenia zaginania naroży (ośle uszy).

Stwierdzono zwłaszcza, że znaki wodne, które lokalnie zwiększają gramaturę papieru w narożniku dokumentu, znacząco zmniejszają jego skłonność do tworzenia zagiętych naroży poprzez zwiększenie sztywności w tym obszarze. Jednym z powodów tego jest zwiększenie sztywności papieru. Powszechnie wiadomo, zgodnie z klasyczną teorią belek, że sztywność przedmiotu jest proporcjonalna do kwadratu jego grubości, jak opisano w „Pulp and Paper Technology and Treatments of Paper, 1978, strona 74, autorstwa J. d'A Clarka, Freeman Publications Inc., San Francisko. Małe zwiększenie grubości zatem powoduje nieproporcjonalnie większe korzyści pod względem sztywności. Do typowych pomiarów sztywności stosuje się test L&W według normy ISO 2493.

Innym szczególnie skutecznym wzorem znaku wodnego jest taki, w którym występują linie obszarów o większej gramaturze zbliżające się do krawędzi papieru pod kątem 55° do 35° do prostopadłej do krawędzi, a bardziej korzystnie pod kątem 45°.

W badaniach przeprowadzonych przy użyciu papieru wytwarzanego ręcznie, wykonanego za pomocą specjalnie sporządzonej ręcznej formy do arkuszy, która została wytłoczona z siedmioma różnymi wzorami, stwierdzono, że wzmacniające naroże znaki wodne mogłyby zwiększyć sztywność papieru w narożach o ponad 50%. Badane wzory pokazano na fig. 2. Dla wygody oznakowano je jako wzory A, B, C, D, E, F, G i wzór kontrolny oznaczony jako H. Sztywność L&W mierzono pod kątem 45° do kierunku maszynowego, a wyniki uzyskane dla każdego ze wzorów pokazano na fig. 3.

Na fig. 4 pokazano wyniki badań opracowanych do tych analiz. Wynikiem badania jest kąt, do jakiego wraca zakładka po jej wygięciu pod działaniem znanej siły. W tym przypadku, przy innych czynnikach stałych, znak wodny zwiększa kąt powrotu zakładki ze względu na sztywność nadaną jej przez wzór znaku wodnego. Wyniki dla konkretnych wzorów z fig. 2 pokazano na fig. 4.

Przeprowadzono kolejny eksperyment w celu określenia prawdopodobieństwa tworzenia zakładek naroży (oślich uszu), a wyniki tego badania przedstawiono na fig. 5. Również te wyniki wskazują, że trwałość zakładki, pokazana jako „wskaźnik zaginania”, jest najmniejsza dla sześciopaskowego wzoru F. Stwierdzono, że wzór F był najbardziej skuteczny. Miało to miejsce, kiedy znak wodny składał się ze wzoru grubych pasków, gdzie paski biegły w kierunku w przybliżeniu pod kątem 45° do kierunku maszynowego (krawędzi arkusza 10). Zalecana grubość pasków używanych w badaniach wynosiła od 1 do 2 mm szerokości, a najkorzystniej 1,5 mm szerokości. Drugim najbardziej skutecznym wzorem był wzór A w postaci linii falistych o grubości 2 mm.

Badania wykazały, że kierunek ustawienia elementów tworzących wzór znaku wodnego ma duże znaczenie dla nadawania optymalnej wytrzymałości mechanicznej w kierunku, w którym występuje największe prawdopodobieństwo powstania zakładki, tj. pod kątem 45° względem kierunku maszynowego.

Stwierdzono, że sztywność papieru rosła tam, gdzie znak wodny był wykonany ze wzoru pozytywowego, co skutkowało zwiększeniem masywności wybranych obszarów, w porównaniu z grubością warstwy papieru bazowego, w przeciwieństwie do wzoru negatywowego, w którym część główna była cieńsza niż warstwa papieru bazowego.

Stwierdzono, że zwiększyła się nie tylko sztywność papieru wykonanego według wynalazku, ale w trakcie testów służących do pomiaru kąta powrotu zakładki stwierdzono, że poprawa powrotu zakładki wzrosła o 50% w porównaniu z papierem bez wzmacniających naroże znaków wodnych.

PL 205 516 B1

W kolejnym przykładzie wykonania obecnego wynalazku, znaki wodne 12 tworzy się albo na środku każdej krawędzi arkusza 10, albo pokrywając środek każdej krawędzi arkusza 10, tj. w położeniach na północy, południu, wschodzie i zachodzie banknotu, patrząc od czoła. Stwierdzono, że wcześniej przedstawione problemy, związane z uszkadzaniem środka każdej krawędzi banknotów, można znacząco zmniejszyć stosując takie wzmacniające znaki wodne na środku każdej krawędzi, jak pokazano na fig. 6, ze względu na zwiększoną sztywność i poprawę powrotu zakładki w tych obszarach. I znowu, korzystnie, znaki wodne 12 są pozytywowe, a do zalecanych postaci należą pofałdowania i/lub elementy wzoru prostopadłe do prawdopodobnego kierunku składania lub zwijania, tj. równolegle do krawędzi arkusza 10.

Zaleca się stosowanie banknotów ze wzmocnieniami zarówno naroży, jak i środków krawędzi, na przykład o wzorze kombinowanym z fig. 1 i 6.

Poszczególne wzmacniające znaki wodne 11, 12 mogą być nieciągłe, jak pokazano na fig. 1 i 6, albo mogą się łączyć ze sobą tak, żeby znak wodny pojawiał się w postaci ciągłej ramki wokół całego arkusza 10. Alternatywnie, tylko niektóre wzmacniających znaki wodne 11, 12 mogą być połączone, w celu uzyskania estetycznego wzoru.

Należy zauważyć, że papier wytwarzany maszynowo jest produkowany w postaci ciągłej wstęgi, która jest następnie cięta tak, żeby powstały pojedyncze arkusze. Oczywiście, wzór wzmacniających znaków wodnych 11, 12 wytwarzanych na wstędze, musi być starannie zaprojektowany tak, żeby, po pocięciu arkusza 10, znaki wodne 11, 12 znajdowały się w narożach i/lub na krawędziach arkusza 10.

W kolejnym przykładzie wykonania wynalazku, stwierdzono, że istnieje również możliwość zwiększenia grubości efektywnej papieru w narożnikach dokumentu za pomocą wytłaczanych w papierze fałd według wzorów podobnych do tych opisanych powyżej dla wzmocnienia naroża za pomocą znaku wodnego. Korzystnie, wytłaczanie można uzyskać techniką drukowania wklęsłego, powszechnie stosowaną do drukowania dokumentów zabezpieczonych.

Powszechnie wiadomo, że dokumenty zabezpieczone ogólnie, a zwłaszcza banknoty, można wytłaczać techniką wklęsłodruku. Wytłaczanie bez stosowania farby drukarskiej stosuje się czasem mając na uwadze wytwarzanie delikatnych elementów zabezpieczających, takich jak znajdują się na holenderskich banknotach o nominale 10 guldenów, wydanych w 1997. Na banknotach tych znajduje się szereg wzorów daszkowych biegnących wzdłuż ich krótkich krawędzi. Badania przeprowadzone na tych banknotach wykazały, że za pomocą tych wytłoczeń nie uzyskano poprawy sztywności w zakładkach narożnych. Wynika to z tego, że nie są one prawidłowo usytuowane dla uzyskania takiego efektu, ponieważ znajdują się za daleko od krawędzi papieru oraz linie są za cienkie.

Rozwinięciem tej koncepcji, i następnego przykładu wykonania według wynalazku, jest dokument, w którym naroża wzmocnione za pomocą znaków wodnych są również wzmacniane wykonanymi techniką wklęsłodruku fałdami o wzorze podobnym do struktury wzmacniającej w formie znaku wodnego. Po zastosowaniu kombinacji tych technik podczas badań banknotów, sztywność naroża, mierzona za pomocą testera sztywności L&W wzrosła o 250%.

Alternatywnie, naroża wzmocnione za pomocą znaków wodnych zastępuje się wytłoczeniami wzmacniającymi naroże, wytwarzanymi techniką wklęsłodruku, z użyciem farby drukarskiej albo bez niej (ślepe). Korzystnie, wytłoczenia zajmują obszar otoczony przez co najmniej odcinek o długości 10 mm na każdym z sąsiednich boków każdego naroża. Bardziej korzystnie, wszystkie obszary narożne są wypełnione w całości. Korzystnie, wytłoczenia składają się z wielu pasków, każdy o szerokości pomiędzy 0,5 a 3 mm, przedzielonych odstępami o szerokości leżącej w przedziale 0,5 do 3 mm. Paski mogą być proste, faliste albo zakrzywione i, korzystnie, są równoległe.

Korzystnie, paski wytłoczeń biegną pod kątem od 70° do 111° do linii zakładki narożnej poprowadzonej pod kątem 45° do jednej z krawędzi, a bardziej korzystnie pod kątem 90°.

W przypadku papieru używanego w dokumentach, w których wzmacniające znaki wodne leżą bardzo blisko innych elementów zabezpieczających, takich jak drukowane portrety, mogą pojawić się problemy związane z większym stopniem skurczu na krawędzi wstęgi papieru niż w środku. W celu uzyskania równomiernej szerokości gotowego dokumentu, trzeba zmieniać rzeczywistą szerokość dokumentu na pokryciu cylindrycznej formy podczas produkcji, kompensując w ten sposób skurcz. Jednym z rozwiązań tego problemu jest wprowadzenie małych pionowych i poziomych części końcowych do pasków wytłoczeń/znaków wodnych, które umożliwiają pokrywanie lub oddzielanie wytłoczonych obszarów pokrycia formy w zależności od ich położenia na pokryciu formy. Na fig. 7 pokazano wytłoczone obszary zachodzące na siebie, a na fig. 8 pokazano matryce oddzielone, co umożliwia

PL 205 516 B1 maksymalny skurcz krawędzi formy. Bez tych poziomych i pionowych części, koniec ukośnych pasków mógłby być skasowany w obszarach, w których pokrywanie jest niezbędne.

Claims (13)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Arkusz papieru mający co najmniej trzy naroża i trzy boki złączone we wspomnianych narożach, znamienny tym, że w każdym ze wspomnianych naroży znajdują się wzmacniające naroże znaki wodne.
2. 2. Arkusz według zastrz. 1, znamienny tym, że wzmacniające znaki wodne są pozytywowymi znakami wodnymi.
3. 3. Arkusz według zastrz. 1, znamienny tym, że w skład wzmacniających znaków wodnych wchodzi wiele pasków.
4. 4. Arkusz według zastrz. 3, znamienny tym, że paski są prostoliniowe.
5. 5. Arkusz według zastrz. 3, znamienny tym, że paski są faliste.
6. 6. Arkusz według zastrz. 3, znamienny tym, że paski wzmacniających naroża znaków wodnych biegną pod kątem 45° do boków arkusza.
7. 7. Arkusz według zastrz. 3, znamienny tym, że grubość pasków leży w przedziale od 1 do 2,5 mm.
8. 8. Arkusz według zastrz. 7, znamienny tym, że grubość pasków leży w przedziale 1,5 mm do 2 mm.
9. 9. Arkusz według zastrz. 1, znamienny tym, że, posiada znaki wodne wzmacniające naroża i krawędzie.
10. 10. Arkusz według zastrz. 1, znamienny tym, że wzmacniające znaki wodne są połączone za pomocą wzorów znaków wodnych.
11. 11. Arkusz według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera wytłaczane techniką wklęsłodruku pofalowania, nałożone na wzmacniające znaki wodne w podobnym do nich układzie.
12. 12. Arkusz według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera wzmacniające naroża wytłoczenia połączone z wzmacniającymi naroża znakami wodnymi.
13. 13. Arkusz według zastrz. 12, znamienny tym, że wzmacniające naroża wytłoczenia mają zasadniczo ten sam wzór co wzór wzmacniających znaków wodnych.