Бумажные основы, содержащие пигменты для скрытой маркировки, и способы их получения и применения
PAPER BASES CONTAINING SURFACTANT PIGMENTS AND METHODS FOR MAKING AND USING THE SAME

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится в широком смысле к бумажным основам (в том числе к листовым бумажным основам), которые содержат пигменты для скрытой маркировки (СМР), представляющие собой один или несколько инфракрасных (ИК) антистоксовых пигментов. Настоящее изобретение также относится в широком смысле к способам введения таких СМР в бумажную основу, отличным от технического решения, включающего печать, например с применением клеильного пресса или напыления. Настоящее изобретение дополнительно относится в широком смысле к способам идентификации присутствия таких СМР, введенных в листовую бумажную основу, с помощью инфракрасного (ИК) датчика пигмента, например, копировальной машины или печатающего устройства с целью регулирования количества пигмента для печатающих устройств, осаждаемого на листовую бумажную основу, или определения того, является листовая бумажная основа подлинным или поддельным документом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В последние годы постоянно возрастает потребность в эффективных композициях «невидимой краски». Композиции «невидимой краски» включают широкий класс составов краски, невидимых или обладающих минимальной видимостью для невооруженного глаза при нанесении, например, на бумажную основу и просмотре с помощью «естественного света» (например солнечного света) или света традиционных ламп, или других источников видимого света. Эти формы видимого света можно совместно назвать «белым светом», который содержит комбинацию различных окрашенных составляющих света, в целом находящихся в пределах диапазона длин волн, например, от приблизительно 300 нм до приблизительно 700 нм. В таких условиях освещения композиции «невидимой краски» являются или бесцветными, или практически бесцветными. Только вследствие освещения из-за пределов спектра видимого света изображения, напечатанные такими композициями «невидимой краски», становятся видимыми или иначе обнаруживаемыми с помощью или без помощи вспомогательного оборудования для наблюдения, такого как детектор, датчик, устройство сканирования и т.д. См. патент США №6149719 (Houle), выданный 21 ноября 2000 г.
[0003] Применения композиций «невидимой краски» могут варьироваться. Например, композиции «невидимой краски» могут обеспечивать множество преимуществ при печати на множестве документов на бумажной основе, таких как страховые полисы, чеки и т.д. Например, композиции невидимой краски можно использовать на документах на бумажной основе, изготовленных финансовыми или инвестиционными учреждениями (например, чеках, выписках со счетов, маршрутных документах, банкнотах, ценных бумагах, облигациях, сертификатах, ваучерах и т.д.), продавцами, выпускающими входные билеты на мероприятия, правительствами, выпускающими документы, удостоверяющие личность, такие как паспорта, изготовителями на упаковках, этикетках и т.д. продукции и т.д. Такие документы на бумажной основе могут содержать самые различные коды маршрутов, числовые идентификаторы, перечни данных и т.д., которые остаются невидимыми невооруженным глазом под «белым светом», но отображаются при освещении, обнаружении, сканировании и т.д. светом, отличным от «белого света», с целью определения того, являются эти документы на бумажной основе подлинными или поддельными, отображения информации, данных и т.д., присутствующих на документах на бумажной основе, только определенным адресатам таких документов ит.д., потребителям и т.д. Например, может потребоваться введение штрих-кода на такие документы на бумажной основе для управления запасами, применения при сборке продукции на предприятиях и т.д., где конкретный штрих-код не проявляется в видимой форме на такой продукции, упаковке, этикетках и т.д., которые подергаются обработке. См. патент США №6149719 (Houle), выданный 21 ноября 2000 г.
[0004] Дополнительно для банкнот, ценных бумаг, облигаций, сертификатов, ваучеров, чеков, ценных входных билетов и других ценных документов на бумажной основе, таких как паспорта и другие документы, удостоверяющие личность, как и для таких элементов защиты продукции, как этикетки, печати, упаковки и т.д., может существовать риск подделки. Существует несколько способов проверки того, являются такие документы подлинными или поддельными, в диапазоне от простых до сложных. Некоторые способы включают неразличимые (т.е. скрытые) элементы, которые могут быть введены в такие документы, например путем применения композиций невидимой краски. Эти скрытые элементы могут быть созданы путем печати этих композиций невидимой краски на бумажной основе документа по определенной схеме, в определенном порядке и т.д. Так как эти скрытые элементы являются необнаруживаемыми, невидимыми и т.д. человеческим глазом, для обнаружения, идентификации, отображения и т.д. этих скрытых элементов с целью установления подлинности таких документов можно использовать детекторы, датчики, устройства сканирования и т.д. См. патент США №6149719 (Houle), выданный 21 ноября 2000 г.
[0005] Несмотря на то, что композиции невидимой краски содержат материалы с по меньшей мере некоторым поглощением света за пределами видимой полосы пропускания, они также могут содержать материалы, придающие видимый цвет (иногда называемый «помехами»), которые могут делать композицию невидимой краски пригодной для применения лишь в более ограниченных условиях. Например, в одной такой композиции невидимой краски применяется инфракрасная (ИК) краска, которая поглощает ИК-излучение, характеризующееся длиной волны 793 нм, и испускает в виде флуоресценции ИК-излучение с большей длиной волны, составляющей 840 нм. Поскольку такая краска имеет бледно-зеленый внешний вид, для сохранения невидимости может потребоваться снижение плотности краски, которое, однако, также делает более затруднительным обнаружение элементов, напечатанных с помощью этой краски. Дополнительно для обнаружения таких красок может потребоваться как специальный источник излучения, так и устройство визуализации. В другом примере композиции невидимой краски применяется краска, поглощающая излучение в ИК-диапазоне, на кремнийнафталоцианиновой основе, обеспечивающая небольшое изменение поглощения света с длиной волны 790 нм, которое можно обнаружить с использованием источника освещения, излучающего на длине волны 790 нм. Это небольшое изменение поглощения ИК-излучения также частично ограничено видимыми «помехами», так как данный конкретный краситель для краски не является истинно невидимым, а также имеет видимый зеленый оттенок. Дополнительно «помехи» из-за поглощения красителя для краски в видимой области в ИК-спектре могут маскировать или создавать трудности для данного слабого сигнала поглощения ИК-излучения. Однако увеличение плотности поглощения ИК-излучения для улучшения обнаружения сигнала может являться ограниченным, поскольку также могут усиливаться «помехи» в видимой области поглощения. Дополнительно такие красители или пигменты для ИК-краски могут являться неустойчивыми, в особенности при применении в низких концентрациях, и поэтому уязвимыми для деградации в условиях окружающей среды, в том числе высокой влажности, или выцветания красителя для краски при подвергании действию УФ- или видимого излучения. См. патент США №8941886 (Kurtz et al), выданный 27 января 2015 г.
[0006] Также использовались композиции невидимых ультрафиолетовых (УФ) красок, таких как краски, в которых падающее УФ-излучение возбуждает видимую флуоресценцию. Такие краски с УФ-возбуждением отображаются при освещении специальными источниками излучения, такими как лампы черного света или УФ светодиоды, обеспечивающие излучение UVA (длина волны 315-400 нм) или UVB (длина волны 280-315 нм). Так как при фильтрации атмосферой солнечное УФ-излучение проходит до длины волны 280 нм, при применении таких ультрафиолетовых (УФ) красок может существовать риск случайной активации и отображения элементов. См. патент США №8941886 (Kurtz et al), выданный 27 января 2015 г.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Согласно первому общему аспекту настоящего изобретения предоставляется изделие в виде бумажной основы со скрытой маркировкой, содержащее:
бумажную основу;
2
2
и пигмент для скрытой маркировки, характеризующийся размером частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 5 микрон и введенный в бумажную основу в количестве, обнаруживаемом в ИК-диапазоне, в диапазоне от приблизительно 0,1 мг/м до приблизительно 1000 мг/м, при этом пигмент для скрытой маркировки представляет собой один или несколько пигментов с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре, выбранных из одного или нескольких из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; гадолиния (Gd2O2S); иттербия (Yb) или их смесей.
[0008] Согласно второму общему аспекту настоящего изобретения предоставляется способ изготовления бумажной основы со скрытой маркировкой, при этом способ включает следующие этапы:
(a) предоставление композиции, содержащей пигмент для скрытой маркировки, характеризующийся размером частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 5 микрон, при этом пигмент для скрытой маркировки представляет собой один или несколько пигментов с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре, выбранных из одного или нескольких из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; гадолиния (Gd2O2S); иттербия (Yb) или их смесей; и
2
2
(b) введение композиции согласно этапу (а) при помощи технического решения, не включающего печать, в листовую бумажную основу в количестве, обнаруживаемом в ИК-диапазоне, в диапазоне от приблизительно 0,1 мг/м до приблизительно 1000 мг/м.
[0009] Согласно третьему общему аспекту настоящего изобретения предоставляется способ регулирования количества пигмента для печатающих устройств, осаждаемого на листовую бумажную основу, при этом способ включает следующие этапы:
(а) предоставление листовой бумажной основы со скрытой маркировкой, при этом листовая бумажная основа со скрытой маркировкой содержит:
листовую бумажную основу; и
2
2
пигмент для скрытой маркировки, характеризующийся размером частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 5 микрон и введенный в листовую бумажную основу в количестве, обнаруживаемом в ИК-диапазоне, в диапазоне от приблизительно 0,1 мг/м до приблизительно 1000 мг/м, и способом, идентифицирующим тип листовой бумажной основы со скрытой маркировкой, при этом пигмент для скрытой маркировки представляет собой один или несколько пигментов с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре, выбранных из одного или нескольких из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; гадолиния (Gd2O2S); иттербия (Yb) или их смесей;
(b) сканирование листовой бумажной основы со скрытой маркировкой согласно этапу (а) с помощью ИК-датчика пигмента с целью идентификации типа листовой бумажной основы со скрытой маркировкой; и
(c) регулирование количества пигмента для печатающих устройств, осаждаемого на листовую бумажную основу со скрытой маркировкой, в ответ на идентификацию на этапе (b) типа листовой бумажной основы со скрытой маркировкой.
[0010] Согласно четвертому общему аспекту настоящего изобретения предоставляется способ определения того, является ли листовая бумажная основа подлинным документом, при этом способ включает следующие этапы:
(a) предоставление листовой бумажной основы; и
(b) сканирование листовой бумажной основы с помощью ИК-датчика пигмента для обнаружения наличия или отсутствия введения в листовую бумажную основу определенного пигмента для скрытой маркировки, при этом пигмент для скрытой маркировки представляет собой один или несколько пигментов с антистоксовым сдвигом, выбранных из одного или нескольких из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; гадолиния (Gd2O2S); иттербия (Yb) или их смесей;
при этом, если ИК-датчик пигмента обнаруживает, что листовая бумажная основа: (i) содержит определенный пигмент для скрытой маркировки, то листовая бумажная основа идентифицируется как подлинная; или (ii) не содержит определенный пигмент для скрытой маркировки, то листовая бумажная основа идентифицируется как поддельная.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0011] Преимущественным является определение некоторых терминов перед описанием изобретения. Следует понимать, что следующие определения используются во всем данном описании.
Определения
[0012] Если определение терминов выходит за пределы обычно используемого значения этого термина, заявитель имеет в виду использование определений, представленных ниже, если это конкретно не указано.
[0013] Для целей настоящего изобретения термин «пигмент для скрытой маркировки (СМР)» относится к композиции, соединению, веществу, материалу и т.д., который является бесцветным или почти бесцветным в спектре видимого излучения, но видимым в инфракрасном (ИК) спектре. Для целей настоящего изобретения термин «определенный пигмент для скрытой маркировки» относится к конкретному пигменту для скрытой маркировки, содержащему пигмент для скрытой маркировки известного типа, на обнаружение которого настроен ИК-датчик пигмента.
[0014] Для целей настоящего изобретения термин «пигмент с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре» относится к СМР, который является фосфором, осуществляющим преобразованием с повышением частоты, который поглощает излучение в инфракрасном (ИК) спектре, но испускает излучение в видимом спектре. Подходящие пигменты с антистоксовым сдвигом могут включать, например, одно или несколько из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; и т.д. Эти пигменты с антистоксовым сдвигом также можно легировать одним или несколькими другими редкоземельными элементами, такими как иттербий, эрбий, тулий, гольмий и т.д. См. заявку на патент США №20170369777 (Collins et al), опубликованную 28 декабря 2017 г., полное содержание и раскрытие которой, в частности параграфы [0035]-[0037], включены в данный документ посредством ссылки.
[0015] Для целей настоящего изобретения термин «спектр видимого света» относится к спектру излучения, характеризующегося длиной волны в диапазоне от приблизительно 400 нм до приблизительно 700 нм.
[0016] Для целей настоящего изобретения термин «инфракрасный (ИК) спектр» относится к спектру излучения, характеризующегося длиной волны более приблизительно 700 нм и, как правило, в диапазоне от более приблизительно 700 нм до приблизительно 1 мм.
[0017] Для целей настоящего изобретения термин «спектр ультрафиолетового (УФ) излучения» относится к спектру излучения, характеризующегося длиной волны менее приблизительно 400 нм. Спектр УФ-излучения можно разделить на спектр УФ-излучения длинноволнового диапазона (UVA) (длина волны в диапазоне от приблизительно 315 нм до приблизительно 400 нм), спектр УФ-излучения средневолнового диапазона (UVB) (длина волны в диапазоне от приблизительно 280 нм до приблизительно 315 нм) и спектр УФ-излучения коротковолнового диапазона (UVC) (длина волны в диапазоне от приблизительно 100 нм до приблизительно 280 нм).
[0018] Для целей настоящего изобретения термин «количество, обнаруживаемое в ИК-диапазоне» относится к количеству пигмента с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре, которое можно обнаружить с помощью ИК-датчика при введении в бумажную основу при помощи технического решения, не включающего печать.
[0019] Для целей настоящего изобретения термин «ИК-датчик пигмента» относится к датчику, выполненному с возможностью обнаружения присутствия пигмента с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре. ИК-датчик пигмента содержит элемент возбуждения, который возбуждает пигмент с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре и вызывает его люминесценцию в пределах определенного диапазона длин волн, а также элемент детектора, который выполнен с возможностью обнаружения (распознавания) этой люминесценции в пределах данного диапазона длин волн. Элементы возбуждения и детектора могут быть включены в виде единого компонента или могут представлять собой отдельные компоненты, действующие совместно друг с другом в ходе работы ИК-датчика пигмента. ИК-датчик пигмента может также представлять собой отдельную единицу оборудования или может представлять собой приставку для печатающего устройства, копировальной машины, устройства сканирования, многофункциональной копировальной машины/печатающего устройства/устройства сканирования/факсимильного аппарата и т.д. Подходящие ИК-датчики пигмента могут содержать: инфракрасные светодиоды NTE3033 от NTE Electronics, Inc., Блумфилд; Нью-Йорк; инфракрасный светодиодный излучатель и детектор RadioShack от SparkFun Electronics; инфракрасный отражающий датчик Grove Infrared Reflective Sensor v1.2 от Seeed Studio или Arduino; и т.д.
[0020] Для целей настоящего изобретения термин «техническое решение, не включающее печать» относится к способу введения пигмента для скрытой маркировки (СМР) в бумажную основу, отличному от печати СМР на бумажной основе. Подходящие технические решения, не включающие печать, для введения СМР в бумажную основу могут включать, например, нанесение СМР на клеильном прессе, например в виде части композиции для проклейки, путем напыления СМР на бумажную основу; путем введения в волокнистый материал для изготовления бумаги в мокрой части бумагоделательной машины; путем нанесения покрытия способом налива; путем введения в волокнистый материал для изготовления бумаги в напорном ящике; путем введения в волокнистый материал для изготовления бумаги в других точках сжатия; путем скрепления с волокнами для изготовления бумаги; путем применения способа, раскрытого в заявке на патент США №20170037578 (Skaggs et al), опубликованной 9 февраля 2017 г. (полное раскрытие и содержание которой включены в данный документ посредством ссылки), который включает обработку по отдельности одной или обеих поверхностей бумажной основы оптическим отбеливателем (ОВА) и осушителем на основе соли многовалентного металла, при этом одну или обе поверхности бумажной основы бумажной основы обрабатывают одним из этих двух средств на клеильном прессе, и при этом поверхность (поверхности) обрабатывают вторым из этих двух средств перед или после клеильного пресса, но с заменой ОВА на СМР; и т.д.
[0021] Для целей настоящего изобретения термин «случайный» относится к распределению СМР способом, который представляет собой нераспознаваемую {например неповторяющуюся) схему, например распределение СМР без размещения на постоянных и/или выравненных расстояниях, и т.д.
[0022] Для целей настоящего изобретения термин «псевдослучайный» относится к распределению СМР способом, который кажется случайным, но не является вполне случайным в том, что может содержать в некоторых областях местоположения и т.д., в которых распределение СМР может происходить по распознаваемой схеме. Например, СМР можно напылять на бумажную основу (например при помощи колеблющейся струи), при этом СМР наносится прерывистым распылением (и с меньшим расходом) так, что СМР распределяется в частях бумажной основы по распознаваемой схеме.
[0023] Для целей настоящего изобретения термин «спектральная интерференция» относится к тем случаям, когда любые из спектров поглощения излучения и/или спектров испускания излучения двух или нескольких фосфоров разделены не полностью (например имеет место перекрытие спектров поглощения или излучения), и тогда имеет место интерференция между этими фосфорами по причине поглощения или испускания излучения на определенной длине волны или в некотором диапазоне длин волн. Иначе говоря, при возникновении спектральной интерференции флуоресцентные материалы конкурируют за одну длину волны или один диапазон длин волн излучения.
[0024] Для целей настоящего изобретения термин «документ» (взаимозаменяемо называемый «картами» или «документацией») относится к изделию, содержащему одну или несколько бумажных основ, при этом бумажная основа (бумажные основы) содержит СМР и напечатанную на ней информацию, которую можно использовать в целях идентификации, сообщения информации (например данных), регистрации информации (например данных) и т.д. Документы могут включать, например, паспорта, водительские права, карты доступа к сети, значки штатных сотрудников, визы, иммиграционную документацию, государственные удостоверения личности, документы о гражданстве, карты социального обеспечения, электронные пропуска, сертификаты, удостоверения личности, учетные карты избирателей, полицейские удостоверения, удостоверения для пересечения границы, юридические документы (например договора, завещания, доверенности и т.д.), значки и удостоверения для допуска к секретной работе, разрешения на оружие, подарочные сертификаты или карты, этикетки или упаковки для продукции, членские билеты или значки и т.д.
[0025] Для целей настоящего изобретения термин «подлинный» относится к тому, что документ является истинным, настоящим, действительным, добросовестным, оригинальным и т.д.
[0026] Для целей настоящего изобретения термин «поддельный» относится к тому, что документ является фальшивым, копией, ненастоящим, имитацией, подложным и т.д.
[0027] Для целей настоящего изобретения термин «волокна для изготовления бумаги» относится к любому волокнистому материалу, который можно использовать при изготовлении волокнистого бумажного полотна. Волокна для изготовления бумаги могут включать целлюлозные (древесные) волокна (например волокна древесины твердых и/или мягких пород), волокна крафт-целлюлозы (например целлюлозные волокна, полученные при помощи процесса сульфатной варки целлюлозы), а также древесные волокна, полученные при помощи натронного, сульфитного, магнетитного, холодно-щелочного, NSSC и т.д. способов получения целлюлозы, синтетические волокна, волокна, полученные из макулатуры, волокна из бумаги вторичной переработки, волокна из любого из пеньки, джута, рами, льна, хлопковых линтеров, абаки, древесных отходов, соломы, жмыха, бамбука, сизали, синтетические {например двухкомпонентные) волокна и т.д., а также любые комбинации этих волокон.
[0028] Для целей настоящего изобретения термин «волокна древесины мягких пород» относится к волокнистым целлюлозам, полученным из древесного вещества хвойных деревьев (голосеменных растений), таких как сорта пихты, ели, сосны и т.д., например для предоставления волокон древесины мягких пород можно использовать сосну ладанную, сосну болотистую, ель колючую, пихту бальзамическую, пихту дугласову, сосну Банкса, сосну лучистую, ель белую, сосну скрученную широкохвойную, красное дерево и т.д., древесину мягких южных и мягких северных пород Северной Америки, а также древесину мягких пород из других регионов мира. Включение волокон древесины мягких пород способствует приданию бумажным основам большей жесткости при изгибе, а также более грубой и менее гладкой поверхности таким бумажным основам, как основы, содержащие волокна для изготовления крафт-бумаги.
[0029] Для целей настоящего изобретения термин «волокна древесины твердых пород» относится к волокнистым целлюлозам, полученным из древесного вещества лиственных деревьев (покрытосеменных растений), таких как береза, дуб, бук, клен, эвкалипт, тополь и т.д. Включение волокон древесины твердых пород в бумажные основы способствует приданию бумажным основам более гладкую поверхность.
[0030] Для целей настоящего изобретения термин «беленые волокна» относится к волокнам для изготовления бумаги, которые были подвергнуты процессу отбеливания, например, для увеличения яркости, белизны и т.д. бумажной основы, получаемой из таких волокон.
3
[0031] Для целей настоящего изобретения термин «удельный объем» относится к объему или толщине волокон для изготовления бумаги по отношению к их весу. Удельный объем представляет собой величину, обратную плотности (весу на единицу объема), и его можно вычислить из толщины листа и базового веса бумажной основы, содержащей волокна для изготовления бумаги. Например, уменьшение удельного объема (или, иначе говоря, увеличение плотности) листовой бумажной основы приводит к тому, что этот лист является более гладким, глянцевым, менее матовым, темным, менее прочным и т.д. Удельный объем измеряют по способу TAPPI Т-220, и он отражается в единицах см/г.
[0032] Для целей настоящего изобретения термин «оптический отбеливатель (ОВА)» относится к некоторым флуоресцентным материалам, которые могут увеличивать яркость (например белый внешний вид) поверхностей бумажной основы за счет поглощения в невидимой части спектра излучения (например от приблизительно 340 нм до приблизительно 370 нм) и преобразования его энергии в видимую часть спектра излучения с большей длиной волны (например от приблизительно 420 нм до приблизительно 470 нм). Иначе говоря, ОВА преобразует невидимое ультрафиолетовое излучение и переизлучает это преобразованное излучение посредством флуоресценции в синей сине-фиолетовой области излучения. ОВА можно также взаимозаменяемо называть флуоресцентными отбеливателями (FWA) и флуоресцентными отбеливающими средствами (FBA). Эти ОВА могут включать одно или несколько из: 4,4-бис-(триазиниламино)-стильбен-2,2'-дисульфоновых кислот, 4,4'-бис-(триазол-2-ил)стильбен-2,2'-дисульфоновых кислот, 4,4'-дибензофуранилбифенилов, 4,4'-(дифенил)-стильбенов, 4,4'-дистирилбифенилов, 4-фенил-4'-бензоксазолилстильбенов, стильбенилнафтотриазолов, 4-стирилстильбенов, бис-(бензоксазол-2-ил)производных, бис-(бензимидазол-2-ил)производных, кумаринов, пиразолинов, нафталимидов, триазинилпиренов, 2-стирил-бензоксазола или -нафтоксазолов, бензимидазол-бензофуранов или оксанилидов и т.д. См. принадлежащий тому же правообладателю патент США №7381300 (Skaggs et al.), выданный 3 июня 2008 г., полное содержание и раскрытие которого включены в данный документ посредством ссылки. В частности, эти ОВА могут включать, например, один или несколько сульфонатов на стильбеновой основе (например дисульфонатов, тетрасульфонатов или гексасульфонатов), которые могут содержать один или два стильбеновых остатка. Иллюстративные примеры таких анионных сульфонатов на стильбеновой основе могут включать 1,3,5-триазинилпроизводные 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфоновой кислоты (включая ее соли) и, в частности, бистриазинильные производные (например 4,4-бис(триазин-2-иламино)стильбен-2,2'-дисульфоновую кислоту), динатриевую соль дистирилбифенилдисульфоновой кислоты, динатриевую соль 4,4'-ди-триазиниламино-2,2'-ди-сульфостильбена и т.д. Доступные для приобретения дисульфонатные, тетрасульфонатные и гексасульфонатные ОВА на стильбеновой основе также можно получить, например, от Ciba Geigy под торговой маркой TINOPAL, от Clariant под торговой маркой LEUCOPHOR, от Lanxess под торговой маркой BLANKOPHOR и от 3V под торговой маркой OPTIBLANC. ОВА можно использовать в вариантах осуществления способа согласно настоящему изобретению в количествах, например, от приблизительно 0,2 вес.% до приблизительно 2 вес.% в пересчете на отбеливаемые целлюлозные волокна, как, например, от приблизительно 0,4 вес.% до приблизительно 0,6 вес.% в пересчете на отбеливаемые целлюлозные волокна.
[0033] Для целей настоящего изобретения термин «нерафинированные волокна» относится к целлюлозным волокнам, которые не были рафинированы, т.е. не подвергались процессу механической обработки, такому как размол, для роста или модификации целлюлозных волокон, часто с целью увеличения прочности скрепления волокон и/или улучшения свойств поверхности. Общее описание рафинирования целлюлозных волокон см. в справочнике G.A. Smook, Handbook for Pulp and Paper Technologists (2-е издание, 1992), стр. 191-202, полное содержание и раскрытие которого включены в данный документ посредством ссылки.
[0034] Для целей настоящего изобретения термин «волокна СТМР» относится к волокнам химико-термомеханической целлюлозы (СТМР), которые были подвергнуты комбинированной химической, термической и механической обработке. В рамках данного документа термин «волокна СТМР» относится к волокнам, которые были подвергнуты химической, термической и механической обработке в любом порядке таких обработок, в том числе волокна химико-термомеханической (С-Т-М) целлюлозы, волокна термо-химикомеханической (Т-С-М) целлюлозы, волокна термомеханохимической (Т-М-Р) целлюлозы, волокна длинноволоконной химико-механической целлюлозы/химически обработанной длинноволоконной целлюлозы (LFCMP/CTLF) и т.д. Общее описание получения химико-термомеханической целлюлозы (СТМР) для получения волокон СТМР см. в справочнике G.A. Smook, Handbook for Pulp and Paper Technologists (2-е издание, 1992), стр. 60-65, полное содержание и раскрытие которого включены в данный документ посредством ссылки.
[0035] Для целей настоящего изобретения термин «беленые волокна СМТР» (также взаимозаменяемо упоминаемый как «волокна ВСМТР») относится к беленым волокнам химико-термомеханической целлюлозы (СТМР), которые были подвергнуты одной или нескольким отбеливающим обработкам, беленым волокнам химико-термомеханической целлюлозы (ВСТМР), волокнам нейтральной сульфитной полухимической целлюлозы (NSSC), волокнам перекисно-щелочной механической целлюлозы (АРМР/ААР) и т.д.
[0036] Для целей настоящего изобретения термин «бумажная основа» относится к волокнистому бумажному полотну, которое может быть образовано, создано, получено и т.д. из смеси, волокнистого материала и т.д., содержащего волокна для изготовления бумаги, вещество для проклейки в массе и т.д. с добавлением любых других необязательных добавок для изготовления бумаги, таких как, например, наполнители для бумаги, средства для придания влагопрочности, оптические отбеливатели и т.д. Бумажная основа может иметь форму непрерывного рулона, отдельного листа и т.д.
[0037] Для целей настоящего изобретения термин «листовая бумажная основа» относится к отдельному листу бумажной основы.
[0038] Для целей настоящего изобретения термин «стопа» относится к общепринятому значению этого термина как предусматривающему некоторое количество пригодных для печати листовых бумажных основ (например упакованное количество пригодных для печати листовых бумажных основ), например, в диапазоне от приблизительно 480 до приблизительно 516 листов (например 480, 500 или 516 листов).
[0039] Для целей настоящего изобретения термин «пригодная для печати бумажная основа» относится к любой бумажной основе, на которой можно выполнять печать с помощью красящего вещества для печатающих устройств. Пригодные для печати бумажные основы могут включать полотна, листы, полосы и т.д., могут иметь форму непрерывного рулона, отдельного листа и т.д.
[0040] Для целей настоящего изобретения термин «синтетические волокна» относится к волокнам, отличным от волокон из древесной массы (например отличным от целлюлозных волокон), которые могут быть изготовлены, например, из ацетата целлюлозы, акрила, полиамидов (таких как, например, нейлон и т.д.), производных полиакриловых кислот (таких как, например, полиакрил амид, полиакрилонитрил, сложные эфиры метакриловой кислоты и акриловой кислоты и т.д.), полиолефинов (таких как, например, полиэтилен, полипропилен и т.д.), полидиенов (таких как, например, полибутадиен, полиизопрен, полинорбормен и т.д.), полиэпоксидов, сложных полиэфиров, простых полиэфиров (таких как, например, полиэтиленгликоль (полиэтиленоксид)), полибутиленгликоля, полипропиленоксида, полифторуглеводородов и т.д.
[0041] Для целей настоящего изобретения термин «двухкомпонентные волокна» относится к синтетическим волокнам, содержащим конфигурацию из сердцевины и оболочки. Части в виде сердцевины и оболочки этих двухкомпонентных волокон могут быть изготовлены из различных полимеров. Например, двухкомпонентные волокна могут содержать оболочку из РЕ (полиэтилена) или модифицированного РЕ, в которой может содержаться сердцевина из PET (полиэтилентерефталата) или РР (полипропилена).
2
2
[0042] Для целей настоящего изобретения термин «базовый вес» относится к граммажу волокон из древесной массы, волокнистого полотна и т.д. в бумажной основе, определенному при помощи испытания TAPPI Т410. Описание физического испытания для измерения базового веса см. в справочнике G.A. Smook, Handbook for Pulp and Paper Technologists (2-е издание, 1992), стр. 342, таблица 22-11, полное содержание и раскрытие которого включены в данный документ посредством ссылки. Величины базового веса, используемые в данном документе, измеряют в граммах на квадратный метр (г/м), однако их также можно преобразовать в соответствующие величины базового веса в выражении фунтов/1300 кв. футов или фунтов/3000 кв. футов. Например, базовый вес 75 г/м соответствует базовому весу приблизительно 20 фунтов/1300 кв. футов или приблизительно 46,1 фунтов/3000 кв. футов.
[0043] Для целей настоящего изобретения термин «пигменты основы» относится к минеральным пигментам (например карбонату кальция, глине (например каолиновой глине), тальку и т.д.), а также к неминеральным материалам (например пластмассовым пигментам и т.д.), которые можно использовать при изготовлении бумаги с целью снижения стоимости материалов на единицу массы бумажной основы, увеличения матовости, увеличения гладкости и т.д. Минеральные пигменты могут являться тонко раздробленными, например в диапазоне размеров от приблизительно 0,5 микрон до приблизительно 5 микрон, могут представлять собой пластинчатые минеральные пигменты и т.д.
[0044] Для целей настоящего изобретения термин «карбонат кальция» относится к различным типам карбоната кальция, которые можно использовать в качестве пигментов основы, таким как осажденный карбонат кальция (РСС), тонкодисперсный карбонат кальция (GCC), модифицированный РСС и/или GCC и т.д.
3
2
2
2
2
2
2
3
2
3
[0045] Для целей настоящего изобретения термин «осажденный карбонат кальция (РСС)» относится к карбонату кальция, который можно изготовить при помощи реакции осаждения и который можно использовать в качестве пигмента (бумажной) основы. РСС может почти полностью состоять из кальцитной кристаллической формы СаСО. В зависимости от условий получения, кристалл кальцита может иметь несколько разных макроскопических форм. Осажденные карбонаты кальция можно получить при помощи карбонизации газообразным диоксидом углерода (СО) водной суспензии гидроксида кальция («известкового молока»). Исходный материал для получения РСС может представлять собой известняк, но также может являться кальцинированным (т.е. нагретым для отгонки СО), за счет чего получается негашеная известь, СаО. Для «гашения» извести можно добавить воду, при этом полученное в результате «известковое молоко», суспензию Са(ОН), подвергают действию пузырьков газообразного СО. Низкие температуры в ходе добавления СО способствуют получению ромбоэдрических (блочных) частиц РСС. Более высокие температуры в ходе добавления СО способствуют получению скаленоэдрических (розетковидных) частиц РСС. В любом случае, окончание реакции происходит при оптимальном рН, при котором известковое молоко уже было эффективно преобразовано в СаСО и до того как концентрация СО станет достаточно высокой для подкисления суспензии, вызывающего растворение некоторой ее части. В случаях, когда РСС не подвергается непрерывному перемешиванию или выдерживается в течение многих дней, может потребоваться добавление более чем следового количества таких анионоактивных диспергирующих добавок, как полифосфаты. Влажный РСС может иметь слабый положительный коллоидный заряд. Для сравнения, высушенный РСС может являться аналогичным большинству тонкодисперсных продуктов СаСО в том, что он имеет отрицательный заряд, в зависимости от того, были ли использованы диспергирующие добавки. Карбонат кальция можно осадить из водного раствора в трех разных кристаллических формах: в форме фатерита, которая является термодинамически неустойчивой, форме кальцита, которая является наиболее устойчивой и наиболее распространенной в природе, и форме арагонита, которая является метастабильной в нормальных окружающих условиях температуры и давления, но может переходить в кальцит при повышенных температурах. Форма арагонита имеет орторомбическую форму, которая кристаллизуется в виде длинных тонких игл, которые могут являться или агрегированными, или неагрегированными. Форма кальцита может существовать в нескольких разных формах, среди которых наиболее часто встречающейся является ромбоэдрическая форма, кристаллы которой могут являться агрегированными или неагрегированными, и скаленоэдрической форме, кристаллы которой обычно являются неагрегированными.
[0046] Для целей настоящего изобретения термин «композиция для проклейки поверхности» относится к тем композициям (например композициям для клеильного пресса), которые могут содержать, например, вещества для проклейки поверхности, пигменты основы, осушители на основе солей многовалентных и/или одновалентных металлов, катионные закрепители красителей, оптические отбеливатели (ОВА), растворители, разбавители, средства для придания стойкости к царапинам и царапанию, СМР и т.д. Композиция для проклейки поверхности может иметь состав в форме водного раствора, водной суспензии, коллоидной суспензии, жидкой смеси, тиксотропной смеси и т.д.
[0047] Для целей настоящего изобретения термин «проклейка в массе» относится к проклейке, присутствующей в бумажной основе по причине введения, добавления и т.д. веществ для проклейки бумаги в массе в ходе процесса изготовления бумаги перед образованием волокнистой бумажной основы. Вещества для проклейки бумаги в массе обычно препятствуют проникновению воды или других жидкостей в бумажную основу за счет реакции с бумажной основой, делающей бумажную основу более гидрофобной. Иллюстративные вещества для проклейки бумаги в массе могут содержать, например, димеры алкилкетенов, алкенилянтарные ангидриды и т.д.
[0048] Для целей настоящего изобретения термин «проклейка поверхности» относится к веществам для проклейки, которые наносят на, приклеивают к и т.д. поверхности (поверхностям) бумажной основы. Вещества для проклейки поверхности обычно препятствуют проникновению воды или других жидкостей в бумажную основу за счет покрытия бумажной основы более гидрофобной пленкой. Иллюстративные вещества для проклейки поверхности могут включать, например, крахмал, модифицированный крахмал, сополимеры стирола и малеинового ангидрида, стиролакрилаты, поливиниловый спирт (PVOH) и т.д.
2
2
2
2
2
2
2
2
[0049] Для целей настоящего изобретения термин «крахмал для проклейки поверхности» относится к веществам для проклейки поверхности бумажных основ, которые включают один или несколько природных крахмалов (т.е. немодифицированных крахмалов, полученных из растительных источников, таких как кукуруза, пшеница, рис, картофель, тапиока и т.д.), таких как зерновые крахмалы (например кукурузный крахмал, пшеничный крахмал, рисовый крахмал, картофельный крахмал, овсяный крахмал, ржаной крахмал, ячменный крахмал, крахмал из сорго и проса и т.д.) и незерновые крахмалы (например тапиоковый крахмал и т.д.), модифицированные природные крахмалы (например этилированные крахмалы, окисленные крахмалы, такие как окисленный кукурузный крахмал и т.д.) или их комбинации. Модифицированные крахмалы (например окисленные крахмалы, такие как окисленный кукурузный крахмал) можно получить при помощи одной или нескольких химических обработок, известных в области крахмалов для проклейки бумаги, например путем окисления с целью преобразования некоторых групп -СНОН в группы -СООН, и т.д. В некоторых случаях модифицированный крахмал может содержать небольшую долю ацетильных групп. Альтернативно крахмал может являться химически модифицированным, для того чтобы сделать его катионным (т.е. катионным крахмалом) или амфотерным (т.е. амфотерным крахмалом), т.е. содержащим как положительные, так и отрицательные заряды. Модифицированные крахмалы также могут содержать крахмалы, преобразованные в простой эфир крахмала или гидроксиалкилированный крахмал за счет замены некоторых групп -ОН, например, группами -ОСНСНОН (т.е. гидроксиэтилированный крахмал), группами -OCHCH (т.е. этилированный крахмал), группами -ОСНСНСНОН (т.е. пропилированный крахмал) и т.д.
[0050] Для целей настоящего изобретения термин «осушающая соль многовалентного металла» относится к тем осушающим солям металлов, в которых катионный фрагмент имеет положительный заряд, равный двум или более (например катион кальция, катион магния, катион алюминия и т.д.), таким как соли кальция, соли магния, соли алюминия и т.д., и которые являются растворимыми в воде. Противодействующие анионы для этих осушающих солей многовалентных металлов могут включать, например, хлорид, бромид, ацетат, бикарбонат, сульфат, сульфит, нитрат, гидроксид, силикат, хлоргидрат и т.д. Подходящие осушающие соли многовалентных металлов (например соли двухвалентных металлов, соли трехвалентных металлов и т.д.) могут включать одно или несколько из хлорида кальция, ацетата кальция, гидроксида кальция, нитрата кальция, сульфата кальция, сульфита кальция, хлорида магния, ацетата магния, нитрата магния, сульфата магния, сульфита магния, хлорида алюминия, нитрата алюминия, сульфата алюминия, хлоргидрата алюминия, сульфата натрия алюминия, хлорида ванадия и т.д.
[0051] Для целей настоящего изобретения термин «осушитель на основе соли одновалентного металла» относится к тем осушающим солям металлов, в которых катионный фрагмент представляет собой одновалентный катион, который имеет положительный заряд, равный единице (например катион натрия, катион калия, катион лития и т.д.), таким как соли натрия, соли калия, соли лития и т.д. Подходящие осушающие соли одновалентных металлов могут включать одно или несколько из: хлорида натрия, ацетата натрия, карбоната натрия, бикарбоната натрия, гидроксида натрия, силикатов натрия, сульфата натрия, сульфита натрия, нитрата натрия, бромида натрия, хлорида калия, ацетата калия, карбоната калия, бикарбоната калия, гидроксида калия, силикатов калия, сульфата калия, сульфита калия, нитрата калия, бромида калия, хлорида лития, ацетата лития, карбоната лития, бикарбоната лития, гидроксида лития, силикатов лития, сульфата лития, сульфита лития, нитрата лития, бромида лития и т.д.
[0052] Для целей настоящего изобретения термин «время высыхания» относится к времени, которое занимает высыхание краски, осажденной на поверхность пригодной для печати основы. Если осажденная краска не высыхает достаточно быстро, эта осажденная краска может переноситься на другие пригодные для печати листовые основы, что является нежелательным. В качестве критерия времени высыхания регистрируют процентную долю перенесенной краски («IT%»). Чем больше величина процентной доли перенесенной краски, тем больше (хуже) время высыхания. И наоборот, чем меньше величина процентной доли перенесенной краски, тем меньше (лучше) время высыхания. Обычно варианты осуществления пригодных для печати основ согласно настоящему изобретению обеспечивают значение процентной доли перенесенной краски («IT%»), меньшее или равное приблизительно 65%. В некоторых вариантах осуществления пригодных для печати основ согласно настоящему изобретению значение IT% может быть меньше или равно приблизительно 50%, например меньше или равно 40% (например меньше или равно 30%).
[0053] Для целей настоящего изобретения термин «пересчет на твердые вещества» относится к весовой процентной доле каждого из присутствующих и т.д. соответствующих твердых материалов (например волокон целлюлозы для изготовления бумаги и т.д.) в отсутствие любых жидкостей (например воды). Если не указано иное, все процентные доли приведены в данном документе для твердых материалов в пересчете на твердые вещества.
[0054] Для целей настоящего изобретения термин «содержание твердых веществ» относится к процентной доле нелетучих, не являющихся жидкими компонентов (по весу), которые присутствуют в композиции, и т.д.
[0055] Для целей настоящего изобретения термин «карбонат кальция» относится к различным карбонатам кальция, которые можно использовать в качестве наполнителей для бумаги, таким как осажденный карбонат кальция (РСС), тонкодисперсный карбонат кальция (GCC), модифицированный РСС и/или GCC и т.д.
3
2
2
2
2
2
2
3
2
3
[0056] Для целей настоящего изобретения термин «осажденный карбонат кальция (РСС)» относится к карбонату кальция, который может быть изготовлен при помощи реакции осаждения и который может использоваться в качестве наполнителя для бумаги. РСС может почти полностью состоять из кальцитной кристаллической формы СаСО. В зависимости от условий получения, кристалл кальцита может иметь несколько разных макроскопических форм. Осажденные карбонаты кальция можно получить при помощи карбонизации газообразным диоксидом углерода (СО) водной суспензии гидроксида кальция («известкового молока»). Исходный материал для получения РСС может представлять собой известняк, но также может являться кальцинированным (т.е. нагретым для отгонки СО), за счет чего получается негашеная известь, СаО. Для «гашения» извести можно добавить воду, при этом полученное в результате «известковое молоко», суспензию Са(ОН), подвергают действию пузырьков газообразного СО. Низкие температуры в ходе добавления СО способствуют получению ромбоэдрических (блочных) частиц РСС. Более высокие температуры в ходе добавления СО способствуют получению скаленоэдрических (розетковидных) частиц РСС. В любом случае, окончание реакции происходит при оптимальном рН, при котором известковое молоко уже было эффективно преобразовано в СаСО и до того как концентрация СО станет достаточно высокой для подкисления суспензии, вызывающего растворение некоторой ее части. В случаях, когда РСС не подвергается непрерывному перемешиванию или выдерживается в течение многих дней, может потребоваться добавление более чем следового количества таких анионоактивных диспергирующих добавок, как полифосфаты. Влажный РСС может иметь слабый положительный коллоидный заряд. Для сравнения, высушенный РСС может являться аналогичным большинству тонкодисперсных продуктов СаСО в том, что он имеет отрицательный заряд, в зависимости от того, были ли использованы диспергирующие добавки. Карбонат кальция можно осадить из водного раствора в трех разных кристаллических формах: в форме фатерита, которая является термодинамически неустойчивой, форме кальцита, которая является наиболее устойчивой и наиболее распространенной в природе, и форме арагонита, которая является метастабильной в нормальных окружающих условиях температуры и давления, но может переходить в кальцит при повышенных температурах. Форма арагонита имеет орторомбическую форму, которая кристаллизуется в виде длинных тонких игл, которые могут являться или агрегированными, или неагрегированными. Форма кальцита может существовать в нескольких разных формах, среди которых наиболее часто встречающейся является ромбоэдрическая форма, кристаллы которой могут являться агрегированными или неагрегированными, и скаленоэдрической форме, кристаллы которой обычно являются неагрегированными.
[0057] Для целей настоящего изобретения термин «яркость» относится к коэффициенту диффузного отражения бумаги, например при среднем значении длины волны излучения, составляющем 457 нм. В рамках данного документа яркость бумажной основы можно измерить в выражении яркости ISO, где яркость измеряется с использованием, например, спектрофотометра ELREPHO Datacolor 450 согласно способу испытаний ISO 2470-1 с использованием источника света типа С с включением УФ-излучения.
[0058] Для цели настоящего изобретения термин «печатающее устройство» относится к любому устройству, выполняющему печать изображения на пригодной для печати основе, такой как лист бумаги, в том числе к лазерным принтерам, струйным принтерам, электрофотографическим записывающим устройствам (например копировальным машинам), устройствам сканирования, факсимильным аппаратам и т.д.
[0059] Для цели настоящего изобретения термин «пигмент для печатающих устройств» может относиться или к краске (используемой, например, в струйном принтере и т.д.), или к тонеру (используемому, например, в лазерном принтере, электрофотографическом записывающем устройстве и т.д.).
[0060] Для цели настоящего изобретения термин «краска» относится к пигменту для печатающих устройств, используемому в струйных принтерах. Термин «краска» может включать краски на основе красителей и/или краски на основе пигментов. Краски на основе красителей содержат краситель, который может представлять собой органические молекулы, растворимые в среде краски. Краски на основе красителей можно классифицировать по их применению, как, например, кислотные красители, основные красители или прямые красители, или по их химической структуре, как, например, азокрасители, которые основаны на структуре азогруппы -N=N-; диазониевые красители на основе диазониевых солей; хинониминовые красители, являющиеся производными хинина, и т.д. Краски на основе пигментов содержат пигмент, который представляет собой твердые окрашенные частицы, суспендированные в среде краски. Частицы могут содержать окрашенный минерал, осажденный краситель, осажденный краситель, присоединенный к частице-носителю, и т.д. Краски часто распределяются, осаждаются, напыляются и т.д. на пригодный для печати носитель в форме капель, которые затем высыхают на пригодном для печати носителе с образованием печатного изображения (печатных изображений).
[0061] Для цели настоящего изобретения термин «тонер» относится к пигменту для печатающих устройств (содержащему смолу для тонера), используемому в лазерных принтерах. Тонер часто распределяется, осаждается и т.д. на пригодный для печати носитель в форме частиц, которые затем термически закрепляются на пригодном для печати носителе с образованием изображения.
[0062] Для целей настоящего изобретения термин «клеильный пресс с затопленным зазором» относится к клеильному прессу, содержащему затопленный зазор (резервуар) и также называемому «клеильным прессом с ванной». Клеильные прессы с затопленным зазором могут включать вертикальные клеильные прессы, горизонтальные клеильные прессы и т.д.
[0063] Для целей настоящего изобретения термин «дозирующий клеильный пресс» относится к клеильному прессу, содержащему компонент для распределения, дозирования и т.д. композиции для проклейки поверхности, осажденной, нанесенной и т.д. на сторону или поверхность бумажной основы. Дозирующие клеильные прессы могут включать клеильный пресс с дозирующим стержнем, клеильный пресс с дозирующим затворным валиком, клеильный пресс с дозирующим ножевым устройством и т.д.
[0064] Для целей настоящего изобретения термин «клеильный пресс с дозирующим стержнем» относится к дозирующему клеильному прессу, в котором для распределения, дозирования и т.д. композиции для проклейки поверхности на поверхности бумажной основы используется стержень. Стержень может являться неподвижным или подвижным относительно бумажной основы.
[0065] Для целей настоящего изобретения термин «клеильный пресс с дозирующим затворным валиком» относится к дозирующему клеильному прессу, в котором может использоваться затворный валик, раскатной валик, мягкий накатной валик и т.д. Затворный валик, раскатной валик, мягкий накатной валик и т.д. могут являться неподвижными относительно бумажной основы, могут вращаться относительно бумажной основы и т.д.
[0066] Для целей настоящего изобретения термин «комнатная температура» относится к общепринятому значению комнатной температуры, т.е. к температуре окружающей среды 20-25°С.
[0067] Для целей настоящего изобретения термин «содержащий» означает, что различные соединения, компоненты, полимеры, ингредиенты, вещества, материалы, слои, этапы и т.д. могут использоваться в вариантах осуществления настоящего изобретения совместно. Соответственно термин «содержащий» охватывает более ограничивающие термины «состоящий по существу из» и «состоящий из».
[0068] Для целей настоящего изобретения термин «и/или» означает, что в вариантах осуществления настоящего изобретения может использоваться одно или несколько из различных композиций, соединений, полимеров, ингредиентов, компонентов, элементов, функциональных возможностей, слоев, этапов и т.д.
Описание
[0069] Для композиций пигментов для скрытой маркировки (СМР) поглощающие инфракрасное (ИК) излучение краски и инфракрасные (ИК) датчики можно использовать для отслеживания и установления подлинности множества документов разных типов, включая, например, этикетки, штрих-коды, другую идентифицируемую маркировку, образованную при помощи этих поглощающих ИК-излучение красок на поверхности таких документов, и т.д. Такие документы после их маркировки можно затем осветить ИК-излучением и осмотреть при помощи инфракрасного датчика с целью установления подлинности или отслеживания документа. Даже при этих условиях ИК-красители известного уровня техники, используемые в таких красках, могут иметь связанный с ними видимый цвет, что приводит к видимому окрашиванию получаемых в результате ИК-красок на основе красителей и печатного материала. Дополнительно ИК-краски на основе красителей известного уровня техники обычно имеют недостаток, заключающийся в ограниченной растворимости в основе краски, а также низкой светостойкости и стойкости к условиям окружающей среды (например стойкости к воздуху, воде, влаге, температуре и т.д.). Кроме того, традиционные пигментированные поглощающие ИК-излучение краски могут содержать технический углерод в качестве поглощающего ИК-излучение материала, что приводит к получению темной краски с высокой видимостью. Проблемы, связанные с этой видимостью и потенциальным обесцвечиванием, делают проблематичным применение этих ИК-красок на основе красителей известного уровня техники совместно, например, с бумажными основами, окрашенными в белый цвет.
[0070] Во избежание такого видимого окрашивания на бумажных основах, окрашенных в белый цвет, в качестве пигмента для скрытой маркировки (СМР) в этих композициях СМР можно использовать пигменты с антистоксовым сдвигом в инфракрасном (ИК) спектре. Однако для введения таких СМР с целью обеспечения совместимости со связующим, используемым в композиции СМР для диспергирования пигмента, может потребоваться чрезвычайно тонкое измельчение пигмента с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре. Указанное измельчение этих пигментов может значительно повышать стоимость их применения в пересчете на килограмм таких используемых композиций СМР. Альтернативно эти пигменты с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре могут требовать обработки поверхности для совместимости со связующим краски, для того чтобы это связующее могло смачивать и удерживать частицы пигмента, что также повышает стоимость композиции СМР. Для печати на бумажной основе такие композиции СМР, содержащие эти пигменты с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре, могут потребовать множества дополнительных химических компонентов (например модификаторов вязкости, диспергаторов, растворителей, связующих и т.д.) для обеспечения печати композиций СМР, их высыхания и удерживания пигментов с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре после высыхания, и все это также повышает стоимость применения таких композиций СМР.
[0071] Дополнительно при печати такой композиции СМР на бумажной основе пигмент с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре может потребовать печати в определенном местоположении или месте на бумажной основе. Это также означает, что датчику для пигмента с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре может потребоваться указание того, где искать данный пигмент. Это, в частности, может иметь место при печати композиции СМР на бумажной основе с целью обеспечения возможности установления подлинности документа, такого как, например, банкноты, бирки на одежде, билеты, значки и т.д.
2
2
2
2
2
[0072] В ответ на эти проблемы с видимостью, стоимостью и т.д. в вариантах осуществления согласно настоящему изобретению предоставлены изделия в виде бумажных основ со скрытой маркировкой, которые содержат бумажную основу и пигмент для скрытой маркировки (далее называемый «СМР»). СМР характеризуется размером частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 5 микрон. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9 и 5,0 микрон. СМР вводят в бумажную основу в количестве, обнаруживаемом в ИК-диапазоне, в диапазоне от приблизительно 0,1 мг/м до 1000 мг/м (например от 2 мг/м до 10 мг/м). Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7,0, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9, 8,0, 8,1, 8,2, 8,3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,9, 9,0, 9,1, 9,2, 9,3, 9,4, 9,5, 9,6, 9,7, 9,8, 9,9, 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 и 1000 мг/м. СМР может представлять собой один или несколько пигментов с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре, выбранных из одного или нескольких из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; гадолиния (Gd2O2S); иттербия (Yb) или их смесей.
2
2
2
2
2
[0073] Варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к способу изготовления указанных бумажных основ со скрытой маркировкой. Способ включает этап предоставления композиции, содержащей СМР, характеризующийся размером частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 5 микрон, при этом СМР представляет собой один или несколько пигментов с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре, выбранных из одного или нескольких из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; гадолиния (Gd2O2S); иттербия (Yb) или их смесей. Способ также включает этап введения композиции согласно этапу (а) при помощи технического решения, не включающего печать, в бумажную основу в количестве, обнаруживаемом в ИК-диапазоне, в диапазоне от приблизительно 0,1 мг/м до 1000 мг/м (например от 2 мг/м до 10 мг/м). Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7,0, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9, 8,0, 8,1, 8,2, 8,3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,9, 9,0, 9,1, 9,2, 9,3, 9,4, 9,5, 9,6, 9,7, 9,8, 9,9, 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 и 1000 мг/м.
2
2
2
2
2
[0074] Варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно относятся к способу регулирования количества пигмента для печатающих устройств, осаждаемого на листовую бумажную основу, путем предоставления листовой бумажной основы со скрытой маркировкой, которая содержит: листовую бумажную основу; и СМР, характеризующийся размером частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 5 микрон и введенный в листовую бумажную основу в количестве, обнаруживаемом в ИК-диапазоне, в диапазоне от приблизительно 0,1 мг/м до 1000 мг/м (например от приблизительно 2 мг/м до 10 мг/м), и способом, идентифицирующим тип листовой бумажной основы со скрытой маркировкой, при этом пигмент для скрытой маркировки представляет собой один или несколько пигментов с антистоксовым сдвигом, выбранных из одного или нескольких из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; гадолиния (Gd2O2S); иттербия (Yb) или их смесей. Эти диапазоны включают все значения и поддиапазоны между ними, включая, соответственно, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9 и 5,0 микрон и 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7,0, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9, 8,0, 8,1, 8,2, 8,3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,9, 9,0, 9,1, 9,2, 9,3, 9,4, 9,5, 9,6, 9,7, 9,8, 9,9, 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 и 1000 мг/м. В этом способе листовую бумажную основу со скрытой маркировкой сканируют с помощью ИК-датчика пигмента с целью идентификации типа листовой бумажной основы со скрытой маркировкой. Количество пигмента для печатающих устройств, осаждаемого на листовую бумажную основу со скрытой маркировкой, регулируют в ответ на тип листовой бумажной основы со скрытой маркировкой, идентифицированный ИК-датчиком пигмента.
[0075] Варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно относятся к способу определения того, является ли листовая бумажная основа подлинным документом. В этом способе листовую бумажную основу также сканируют с помощью ИК-датчика пигмента, но для обнаружения того, присутствует ли введение в листовую бумажную основу определенного СМР, при этом СМР представляет собой один или несколько пигментов с антистоксовым сдвигом в ИК-спектре, выбранных из одного или нескольких из: оксида иттрия; двойного фторида натрия-иттрия; оксида лантана; фторида лантана; оксисульфида иттрия; оксисульфида лантана; гадолиния (Gd2O2S); иттербия (Yb) или их смесей. Если ИК-датчик пигмента обнаруживает, что листовая бумажная основа содержит определенный СМР, листовая бумажная основа идентифицируется как подлинная. И наоборот, если ИК-датчик пигмента обнаруживает, что листовая бумажная основа не содержит определенный СМР, листовая бумажная основа идентифицируется как поддельная.
[0076] Варианты осуществления листовой основы со скрытой маркировкой (включая листы или стопы таких бумажных основ со скрытой маркировкой) согласно настоящему изобретению, таким образом, содержат СМР, являющийся невидимым невооруженным глазом в условиях освещения белым светом. Поэтому копировальные машины, печатающие устройства, многофункциональные копировальные машины/печатающие устройства/устройства сканирования/факсимильные аппараты и т.д. можно оснастить ИК-датчиками для идентификации типа листовой бумажной основы, содержащей пигмент для скрытой маркировки, и, таким образом, можно обеспечить возможность регулирования (например уменьшения) количества тонера или краски, необходимой для получения подходящего изображения. Варианты осуществления листовой бумажной основы со скрытой маркировкой согласно настоящему изобретению, которая содержит СМР, также можно использовать для определения того, является листовая бумажная основа подлинным или поддельным документом. Дополнительно за счет введения СМР в бумажную основу иначе, чем при помощи технического решения, включающего печать, например путем нанесения композиции СМР на клеильном прессе или ее напыления на листовую бумажную основу, можно использовать СМР с частицами большего размера. Такие большие размеры частиц СМР могут снижать стоимость композиций СМР, включая снижение стоимости того, какую площадь поверхности основы необходимо обработать СМР так, чтобы его можно было обнаружить ИК-датчиком. В некоторых вариантах осуществления СМР, если они совместимы, можно вводить в виде компонента композиции для клеильного пресса. В некоторых вариантах осуществления СМР можно вводить путем: напыления СМР на бумажную основу; введения СМР в волокнистый материал для изготовления бумаги в мокрой части бумагоделательной машины; нанесения покрытия композиции СМР способом налива; введения СМР в волокнистый материал для изготовления бумаги в напорном ящике; введения СМР в волокнистый материал для изготовления бумаги в других точках сжатия; скрепления СМР с волокнами для изготовления бумаги в волокнистом материале для изготовления бумаги; и т.д.
[0077] СМР, используемые в таких композициях СМР, можно выбрать так, чтобы свести к минимуму, исключить и т.д. спектральную интерференцию с оптическими свойствами листовой бумажной основы, в том числе таких листов, содержащих, например, оптические отбеливатели (ОВА), другие пигменты бумаги, в частности придающие белый оттенок, и т.д. Иначе говоря, листовая бумажная основа, обработанная композициями СМР, может сохранять требуемые оптические свойства в видимом спектре, как если бы композиция СМР отсутствовала, т.е. СМР и содержащие их композиции следует выбирать так, чтобы не вызвать спектральную интерференцию с флуоресценцией ОВА и т.д., которые могут использоваться в таких листовых бумажных основах. Другие факторы при выборе подходящих СМР могут включать неблагоприятные воздействия на электростатические свойства (сопротивление, емкость и т.д.) бумаги, которые могут потребоваться, например, для ксерографического копирования, возможное содержание в СМР опасных материалов, таких как тяжелые металлы, которые не являются токсикологически безопасными для применения в бумажных основах, возможность неблагоприятного воздействия СМР на тон/цвет/оттенок бумажной основы, термическая стабильность СМР и т.д.
2
[0078] В вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению СМР может распределяться по случайной схеме, псевдослучайной схеме и т.д. Такие схемы распределения СМР могут позволить свести к минимуму количество СМР, вводимого на единицу площади поверхности бумажной основы, т.е. выраженное в мг/м. Композицию СМР можно наносить на обе наружные поверхности бумажной основы, но также можно наносить только на одну наружную поверхность бумажной основы. Композицию СМР можно также ввести под наружные поверхности бумажной основы в зависимости от силы проникновения излучения с длиной волны, которая используется в ИК-датчике. Возможность применения ИК-датчиков, характеризующихся длинами волн с повышенным проникновением в обработанный СМР лист, также позволяет вводить в листовую бумажную основу меньшие количества СМР.
[0079] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения для регулирования потребления краски или тонера ИК-датчик печатающего устройства, копировальной машины, многофункциональных копировальных машин/печатающих устройств/устройств сканирования/факсимильных аппаратов и т.д. можно настроить на осмотр каждой такой листовой бумажной основы, а также на принятие и поддержание менее высокого потребления краски или тонера для определенного количества таких листовых бумажных основ. Например, в некоторых вариантах осуществления в форме стопы листовых бумажных основ с помощью композиции СМР обрабатывают только часть листовых бумажных основ. В этих вариантах осуществления композицией СМР обрабатывают лишь некоторые, но не все, из указанного количества листовых бумажных основ стопы. Например, листовые бумажные основы в стопе можно скомбинировать так, чтобы композицией СМР была обработана только часть (т.е. определенное количество) листовых бумажных основ. Например, в некоторых вариантах осуществления композицией СМР можно обрабатывать от одной третьей до одной пятой листовых бумажных основ стопы. Такой вариант осуществления также позволил бы применять и комбинировать разные рулоны бумажных основ, при этом, например, композицией СМР обрабатывают только один из этих рулонов бумажных основ. В таком варианте осуществления с множеством рулонов можно уменьшить количество необходимой композиции СМР и, таким образом, дополнительно уменьшить дополнительные затраты, привносимые обработанной СМР листовой бумажной основой. В альтернативном варианте осуществления композицией СМР можно обработать только край рулона бумажной основы, например, путем напыления композиции СМР на край рулона бумажной основы. В еще одном альтернативном варианте осуществления множество листовых бумажных основ в форме, например, стопы может содержать один край листовых бумажных основ в этой стопе, обработанный композицией СМР. В таком варианте осуществления ИК-датчику печатающего устройства, копировальной машины, многофункциональных копировальных машин/печатающих устройств/устройств сканирования/факсимильных аппаратов и т.д. может быть дана команда на сканирование края стопы или части стопы листовых бумажных основ в лотке печатающего устройства, копировальной машины, многофункциональных копировальных машин/печатающих устройств/устройств сканирования/факсимильных аппаратов и т.д. с целью определения типа листовой бумажной основы в лотке и соответствующего регулирования потребления краски или тонера.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
[0080] Изготавливали бумагу, не обработанную в клеильном прессе. Изготавливали раствор для клеильного пресса с крахмалом и следующими добавками: карбонат кальция, хлорид натрия и оптические отбеливатели. Твердые компоненты крахмала подбирали так, чтобы смоделировать отбор крахмала на машине для производства бумаги с целевым значением общего привеса крахмала 120 фунтов на тонну. В крахмал добавляли метку и наносили на крахмал на поверхности с применением листового замасливателя. Использовали две метки с поглощением в ИК-диапазоне и испусканием в зеленой области видимого света (G0) и поглощением в ИК-диапазоне и невидимым испусканием (10). Загрузка каждой метки составляла 25, 50 и 100 ppm в пересчете на вес бумаги с целевым значением общего привеса крахмала 120 фунтов на тонну.
[0081] Условия. Перед нанесением крахмала лист взвешивали. После нанесения крахмала на лист влажный лист затем высушивали и измеряли привес крахмала. Контрольные листы испытывали без СМР. На обе стороны листа наносили разные концентрации СМР в растворе для клеильного пресса. Примерные листы освещали и измеряли флуоресцентный отклик на длине волны 950 нм. Листы показывали увеличение испускания ИК-излучения при увеличении содержания метки в ppm.
Пример 2
Следовали такой же процедуре, как в примере 1, но раствор крахмала с СМР наносили только на одну сторону листа. На другую сторону листа наносили только раствор крахмала.
[0082] Все документы, патенты, журнальные статьи и другие материалы, процитированные в настоящей заявке, включены в данный документ посредством ссылки.
[0083] Несмотря на то, что настоящее изобретение было полностью описано в сочетании с несколькими вариантами его осуществления со ссылкой на сопроводительные графические материалы, следует понимать, что специалистам в данной области техники могут быть очевидны различные изменения и модификации. Такие изменения и модификации следует понимать как включенные в объем настоящего изобретения, определяемый приложенной формулой изобретения, если они не выходят за его пределы.