Бумага, содержащая водяные знаки и/или тисненые элементы
Изобретение относится к усовершенствованиям бумаги и, в частности, к использованию водяных знаков и/или тисненых элементов для упрочнения листов бумаги и документов, изготовленных из них. Лист бумаги содержит по меньшей мере три угла и три стороны, соединенные в упомянутых углах, в котором сформированы угловые упрочняющие водяные знаки в каждом из упомянутых углов. Альтернативно или в дополнение к этому формируют угловые упрочняющие тисненые элементы в каждом из упомянутых углов. Кроме того, возможен вариант, в котором лист бумаги содержит по меньшей мере три угла и три стороны, соединенные в упомянутых углах, в котором сформированы краевые упрочняющие водяные знаки около середины каждого из упомянутых краев, или они покрывают середину каждого из упомянутых краев. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к усовершенствованиям в производстве бумаги и, в частности, к использованию водяных знаков и/или тисненых элементов для упрочнения листов бумаги и документов, изготовленных из них.
Загнутые углы банкнот представляют собой существенную проблему для многих банков, так как они могут вызывать сбои в машинах для обработки наличных денег и приводить в результате к искусственному сокращению срока службы банкнот. Во многих машинах производят отбраковку таких банкнот. В Европейском центральном банке определили, что 80% исключенных из пересчета банкнот на их машинах составляли банкноты с такими загнутыми углами. Банкноты с загнутыми углами могут также вызывать проблемы в торговых автоматах и банкоматах, и в другом оборудовании для обработки банкнот. Эта проблема стала более значительной потому, что все более и более широко стали применять такие машины.
Предпринимались попытки решения этой проблемы путем создания оборудования для обработки банкнот с механизмами для разглаживания банкнот, чтобы обеспечить возможность пропуска документов с загнутыми углами без заедания. Такая система описана в патенте США US-A-5265856.
Другая проблема, связанная с банкнотами, возникает, в частности, в результате того, что потребители часто скатывают и складывают банкноты при хранении их в бумажниках и кошельках. Это приводит к росту повреждений средних частей краев банкнот, и в торговых автоматах и другом оборудовании для обработки банкнот увеличивается количество проблем, аналогичных тем, с которыми сталкиваются при обработке банкнот с загнутыми углами.
Поэтому целью настоящего изобретения является поиск путей уменьшения случаев загибания углов и/или повреждения средних частей краев банкнот.
Согласно изобретению, таким образом, создан лист бумаги, содержащий по меньшей мере три угла и три стороны, соединенные в упомянутых углах, в котором в области каждого упомянутого угла формируют водяные знаки для упрочнения упомянутых углов.
Согласно изобретению дополнительно создан лист бумаги, содержащий по меньшей мере три угла и три стороны, соединенные в упомянутых углах, в котором в области каждого упомянутого угла формируют тисненые элементы для упрочнения упомянутых углов, отдельно или в дополнение к водяным знакам для упрочнения.
Далее изобретение описано только в виде примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
на Фиг.1 - вид листа бумаги небольшого формата, например банкноты, содержащего упрочняющие угловые водяные знаки;
на Фиг.2 - различные водяные знаки, использованные при проведении испытаний;
на Фиг.3, 4 и 5 - результаты испытаний различных вариантов исполнения, подтверждающие усовершенствования, обеспечиваемые изобретением;
на Фиг.6 - вид листа бумаги небольшого формата, например банкноты, содержащего упрочняющие краевые водяные знаки;
на Фиг.7 и 8 - виды участков покрытий круглосеточной бумагоделательной машины, используемых при изготовлении листа бумаги, содержащего упрочняющие угловые водяные знаки согласно изобретению.
На Фиг.1 изображен лист бумаги 10 небольшого формата, например банкнота, изготовленная вручную или с использованием известной бумагоделательной машины, например круглосеточной бумагоделательной машины или машины Фурдринье. Для изготовления такой бумаги можно использовать ряд типов волокон, включая синтетические или натуральные волокна или их смеси. В действительности приготовление волокна не ограничено изобретением и зависит от того, какую готовую бумагу желательно получить. Для производства защищенной бумаги, используемой для изготовления защищенных документов, например банкнот, паспортов, идентификационных карт и т.д., которые должны обладать высокой устойчивостью к износу, эластичностью и стойкостью, необходимо выбирать соответствующую смесь волокон.
Согласно первой отличительной особенности изобретения водяные знаки 11 формируют в каждом углу листа 10 во время изготовления бумаги. Водяной знак формируют согласно хорошо известной технологии путем варьирования поверхностной плотности волокна, из которого вырабатывают бумагу, таким образом, чтобы на некоторых участках поверхностная плотность волокна была больше поверхностной плотности основного бумажного слоя, а на других участках - меньше. При рассмотрении на просвет участки с меньшей поверхностной плотностью волокна выглядят более светлыми, а участки с большей поверхностной плотностью волокна - более темными, чем основная бумага, и контраст между светлыми и темными участками может быть очень отчетливо виден.
Водяные знаки широко использовали в качестве защитного средства, так как действительные водяные знаки очень сложно подделать, особенно посредством фотокопирующей техники. Их также используют в качестве эстетических признаков, например, в канцелярских изделиях, так как путем применения водяных знаков могут быть выполнены сложные рисунки. Традиционно раньше имела место тенденция располагать водяные знаки в основной части листа или документа, на которой их выполняли так, чтобы их можно было отчетливо разглядеть. В противоположность этому в настоящем изобретении водяные знаки специально располагают в каждом из углов листа. В результате этого неожиданно повышается жесткость углов, что ведет к значительному и неожиданному снижению количества случаев образования загибов углов.
В частности, было установлено, что наличие водяных знаков, благодаря которым повышают местную поверхностную плотность бумаги в углах документа, ведет к существенному снижению вероятности образования загибов углов из-за повышения жесткости бумаги в этих областях. Одну из причин такого повышения жесткости можно объяснить повышением жесткости бумаги. Хорошо известно, что согласно классической теории сопротивления материалов жесткость балки пропорциональна квадрату ее толщины, как сказано в работе Дж. д′А Кларка «Технология приготовления бумажной массы и изготовления бумаги, и способы обработки бумаги», 1978 г., стр.74, Фримен пабликейшинс Инк. (США, г.Сан-Франциско). Небольшое увеличение толщины приводит, таким образом, к непропорционально более высокой выгоде с точки зрения жесткости. Типичная методика измерения жесткости в продольном и поперечном направлениях описана в стандарте ISO 2493.
Другим, особенно эффективным рисунком водяного знака является такой, в котором линии большей поверхностной плотности подходят к краям бумаги под углом в пределах 55°-35° к перпендикуляру к краю, а более предпочтительно - под углом 45°.
При испытаниях, проведенных с использованием бумаги, изготовленной вручную, с применением специально приготовленного вручную плоского шаблона, содержавшего семь различных рисунков, было установлено, что с помощью угловых упрочняющих водяных знаков можно повысить жесткость углов бумаги более чем на 50%. На Фиг.2 показаны рисунки, использовавшиеся при испытаниях. Рисунки для удобства обозначены буквами A, B, C, D, E, F, G, а контрольный лист без водяных знаков обозначен буквой Н. Жесткость образцов в продольном и поперечном направлениях при использовании каждого из рисунков, приведенных на Фиг.2, измеряли под углом 45° к продольному направлению бумаги. На Фиг.4 представлены результаты испытаний, проведенных в ходе данных исследований. В испытаниях определяли угол, до которого распрямится образец после загиба его угла с силой известной величины. В этом случае, при постоянстве других факторов, с помощью водяного знака повышают угол распрямления после образования загиба, благодаря жесткости, приданной посредством рисунка водяного знака. Результаты испытаний при использовании специальных рисунков, приведенных на Фиг.2, представлены на Фиг.4.
Другой эксперимент проводили для определения вероятности образования загибов углов, результаты этих испытаний приведены на Фиг.5. Эти результаты говорят о трудности образования загиба, причем эта характеристика представлена как «индекс загиба», и он минимален для рисунка F, состоящего из шести полос. Установлено, что рисунок F был наиболее эффективным. Это было там, где водяной знак содержал рисунок из толстых полос, причем полосы были расположены по существу под углом 45° к продольному направлению бумаги (края листа 10). Толщина полос, использованных в испытаниях, составляла 1-2,5 мм. Предпочтительная толщина полос составляла 1-2 мм, а наиболее предпочтительно - 1,5 мм. Вторым наиболее эффективным рисунком был рисунок А, содержавший волнистые линии толщиной 2 мм. Испытания показали, что важна ориентация элементов, из которых состоит водяной знак, так как благодаря ориентации обеспечивают оптимальную прочность в том направлении, в котором загибы углов образуются с наибольшей вероятностью, т.е. под углом 45° к продольному направлению.
Установлено, что жесткость бумаги увеличивается тогда, когда водяной знак был выполнен в виде позитивного рисунка, т.е. рисунка с увеличенной массой выбранных участков, в сравнении с толщиной основного слоя бумаги, в отличие от негативного рисунка, где главная часть тоньше основного слоя бумаги.
Установлено, что не только жесткость бумаги, изготовленной согласно изобретению, должна быть повышена, но что, при испытаниях, направленных на определение распрямления после образования загиба, улучшение распрямления составляло приблизительно на 50% больше в сравнении с бумагой без угловых упрочняющих водяных знаков.
В другом варианте исполнения настоящего изобретения водяные знаки 12 формируют либо около середины каждого края листа 10, либо с покрытием середины каждого края листа 10, т.е. в позициях на Севере, Юге, Западе и Востоке банкноты, если рассматривать ее с лицевой стороны. Было установлено, что влияние проблем, указанных выше и относящихся к разрушению середины каждого края банкноты, существенно снижается благодаря формированию таких упрочняющих водяных знаков в середине каждого края, как показано на Фиг.6, благодаря повышенной жесткости и улучшенному распрямлению после образования загиба в этих областях. Опять-таки, водяные знаки 12 предпочтительно выполнять позитивными, и их предпочтительная форма включает волнообразные линии и/или элементы рисунка, направленные перпендикулярно наиболее вероятному направлению образования загибов или закручивания, т.е. параллельно краям листа 10.
Предпочтительными являются банкноты, содержащие как упрочненные углы, так упрочненные середины краев, например, включающие сочетание рисунков, представленных на Фиг.1 и 6.
Отдельные упрочняющие водяные знаки 11, 12 могут быть дискретными, как показано на Фиг.1 и 6, или они могут быть объединены так, чтобы образовывать водяные знаки в виде непрерывной рамки по контуру всего листа 10. В альтернативном варианте исполнения только некоторые из упрочняющих водяных знаков 11, 12 могут быть объединены для создания эстетического рисунка.
Следует отметить, что бумагу, выпускаемую машинным способом, вырабатывают в виде непрерывных полотен, которые затем разрезают для получения отдельных листов. Очевидно, что рисунок упрочняющих водяных знаков 11, 12, выполненный на полотне, должен быть тщательно разработан для того, чтобы обеспечить условия, при которых при разрезании бумаги на листы 10 водяные знаки 11, 12 располагаются на углах и/или на краях листа 10.
В еще одном варианте исполнения настоящего изобретения было установлено, что эффективную толщину бумаги в углах документа можно также увеличить путем тиснения волнообразной структуры на бумаге в виде рисунков, подобных тем, которые описаны выше для упрочнения углов водяными знаками. Тиснение предпочтительно выполнять, применяя технологию глубокой печати, обычно используемую для печати защищенных документов.
Хорошо известно, что защищенные документы, в общем, и банкноты, в частности, можно подвергать тиснению, используя процесс глубокой печати. Иногда производят тиснение без нанесения краски с целью создания защитных средств, определяемых на ощупь; тиснение такого типа можно обнаружить на голландских банкнотах достоинством 10 гульденов, выпущенных в 1997 г. Эти банкноты имеют ряд шевронных рисунков вдоль узких сторон банкноты. Испытания этих банкнот показали, что таким тиснением не достигают повышения жесткости, препятствующей загибанию углов. Причиной этого является то, что участки тиснения не расположены правильно для достижения такого эффекта, так как они слишком отдалены от края бумаги и линии слишком тонкие.
Еще одним вариантом исполнения описанного выше изобретения с применением расширения упомянутой выше идеи является документ, в котором углы, упрочненные водяными знаками, также упрочнены путем тиснения волнообразного рисунка способом глубокой печати, причем рисунок тиснения подобен рисунку упрочняющего водяного знака. Когда образцы банкнот обрабатывают, применяя такое сочетание технологий, жесткость углов банкнот увеличивается до 250% при измерениях, проводимых на приборе для определения жесткости в продольном и поперечном направлениях.
В альтернативном варианте исполнения упрочнение углов водяными знаками заменяют упрочнением тиснеными элементами, которые могут быть выполнены способом глубокой печати с использованием краски либо без нее («слепое» тиснение). Элементами тиснения предпочтительно заполняют участок, ограниченный по меньшей мере длиной 10 мм с каждой из смежных сторон каждого угла. Более предпочтительно заполнять всю площадь каждого угла. Элементы тиснения предпочтительно состоят из множества полос, каждая из которых имеет ширину в пределах 0,5-3,0 мм, которые отделены друг от друга зазорами, имеющими ширину в пределах 0,5-3,0 мм. Полосы могут быть прямыми, волнистыми или закругленными и предпочтительно параллельными.
Полосы тисненых элементов предпочтительно располагают под углом в пределах 70°-111° относительно линии загиба угла, направленной под углом 45° к одной из сторон, а более предпочтительно - под углом 90°.
При применении бумаги, используемой для документов, на которых упрочняющие водяные знаки располагают очень близко к другим защитным средствам, например, напечатанному портрету, могут возникать проблемы, связанные с большей усадкой у края бумажного полотна, чем в середине. Для получения документа равномерной ширины в готовом состоянии, реальную ширину документа на покрытии круглосеточной бумагоделательной машины необходимо варьировать во время изготовления для компенсации усадки. Одно решение этой проблемы состоит во включении небольших, вертикального и горизонтального, припусков, прибавляемых к полосам элементов тиснения и водяных знаков, наличие которых позволяет штампованным участкам покрытия бумагоделательной машины быть перекрытыми или отделенными согласно их позиции на покрытии бумагоделательной машины. На Фиг.7 показаны штампуемые участки в перекрытом состоянии, а на Фиг.8 они показаны в отделенном состоянии, что обеспечивает максимальную усадку края шаблона. Здесь отсутствуют горизонтальные и вертикальные припуски, а концы диагональных полос сглаживают друг друга на участках, где необходимо перекрывание.
1. Лист бумаги, содержащий по меньшей мере три угла и три стороны, соединенные в упомянутых углах, в котором сформированы угловые упрочняющие водяные знаки в каждом из упомянутых углов.
2. Лист бумаги, содержащий по меньшей мере три угла и три стороны, соединенные в упомянутых углах, в котором сформированы краевые упрочняющие водяные знаки около середины каждого из упомянутых краев или они покрывают середину каждого из упомянутых краев.
3. Лист бумаги по п.1 или 2, в котором упрочняющие водяные знаки являются позитивными водяными знаками.
4. Лист бумаги по п.1 или 2, в котором упрочняющие водяные знаки содержат множество полос.
5. Лист бумаги по п.4, в котором полосы прямые.
6. Лист бумаги по п.4, в котором полосы волнистые.
7. Лист бумаги по п.4, в котором полосы угловых упрочняющих водяных знаков, по существу, располагают под углом 45° к краям листа.
8. Лист бумаги по п.4, в котором полосы краевых упрочняющих водяных знаков, по существу, параллельны сторонам листа.
9. Лист бумаги по п.4, в котором толщина полос находится в пределах от 1,0 до 2,5 мм.
10. Лист бумаги по п.9, в котором толщина полос находится в пределах от 1,5 до 2,0 мм.
11. Лист бумаги по п.1 или 2, имеющий угловые и краевые упрочняющие водяные знаки.
12. Лист бумаги по п.1 или 2, в котором упрочняющие водяные знаки соединены рисунками водяных знаков.
13. Лист бумаги по п.1 или 2, в котором сформированы волнообразные элементы, тисненные способом глубокой печати, накладываемые на упрочняющие водяные знаки, имеющие подобный рисунок.
14. Лист бумаги, содержащий по меньшей мере три угла и три стороны, соединенные в упомянутых углах, в котором сформированы угловые тисненые упрочняющие элементы в каждом из упомянутых углов.
15. Лист бумаги по п.14, в котором тисненые элементы выполняют способом глубокой печати.
16. Лист бумаги по п.15, в котором тиснение, выполненное способом глубокой печати, является бескрасочным.
17. Лист бумаги по п.14, в котором угловыми упрочняющими тиснеными элементами заполнен участок, ограниченный по меньшей мере длиной в 10 мм с каждой из смежных сторон каждого угла.
18. Лист бумаги по п.14, в котором вся площадь каждого угла листа заполнена упрочняющими тиснеными элементами.
19. Лист бумаги по п.14, в котором элементы тиснения содержат множество полос, причем каждая полоса имеет ширину от 0,5 до 3,0 мм и полосы отделены зазорами, имеющими ширину от 0,5 до 3,0 мм.
20. Лист бумаги по п.19, в котором полосы тисненых элементов, по существу, параллельны друг другу.
21. Лист бумаги по п.19, в котором полосы тисненых элементов, по существу, прямые.
22. Лист бумаги по п.19, в котором полосы тисненых элементов расположены под углом от 70 до 110° относительно линии загиба угла, располагающейся под углом 45° к одному из краев.
23. Лист бумаги по п.22, в котором полосы тисненых элементов расположены под углом, составляющим, по существу, 90° относительно линии загиба угла, располагающейся под углом 45° к одному из краев.
24. Лист бумаги по п.14, в котором угловые упрочняющие тисненые элементы скомбинированы с рисунком водяного знака.
25. Лист бумаги, содержащий угловые упрочняющие тисненые элементы по п.14, скомбинированные с упрочняющими водяными знаками по п.1.
26. Лист бумаги по п.25, в котором угловые упрочняющие тисненые элементы имеют рисунок, по существу, подобный рисунку упрочняющих водяных знаков.
