СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА НАД ПЕРФОРАЦИЕЙ, ВЫПОЛНЕННОЙ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ
METHOD FOR SURFACE APPLICATION OF PROTECTIVE DEVICE ABOVE PERFORATION MADE BY PAPER-MAKING MACHINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] В одном аспекте настоящее изобретение относится к листовому материалу, имеющему сквозные перфорации с одним или более защитными устройствами, соединенными со сквозными перфорациями. Листовые материалы в качестве примера используются для изготовления защищенных документов, которые содержат вышеупомянутые сквозные перфорации и соединяются защитным устройством. В другом аспекте настоящее изобретение также в основном относится к способу получения такого листового материала; способу изготовления такого листового материала; и средствам защиты этих документов посредством соединения сквозных перфораций с защитным устройством(-ами). Сквозные перфорации, описанные в настоящем документе, включают в себя сквозные перфорации «с мягкими краями». Соответственно, дополнительный аспект настоящего изобретения также включает в себя способы формирования в листовом материале сквозных перфораций с мягкими краями или, более конкретно, в защищенном документе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Защитные устройства, которые на неисключительных основаниях включают в себя различные виды полосок, полос, нитей или лент, широко используются для обеспечения безопасности или придания эстетического вида документам высокого уровня безопасности и высокой стоимости, обеспечивая обнаруживаемые визуально и/или посредством машины средства для проверки подлинности этих документов. Эти защитные устройства могут быть либо полностью заглубленными, либо частично заглубленными в документы, или закрепленными на их поверхности.
[0003] Защитные устройства, которые являются по меньшей мере частично заглубленными, могут наноситься на формируемое волокнистое полотно путем введения защитного устройства в волокнистое полотно во время мокрой стадии процесса изготовления бумаги. Однако введение защитных устройств в волокнистое полотно на этой стадии, в то же время подходящей для заглубленных и частично заглубленных защитных устройств, до настоящего времени было непрактичным для защитных устройств поверхностного нанесения, поскольку полученный в результате листовой материал или документ был бы подвержен снижению износостойкости (например, износостойкости при обращении).
[0004] Было обнаружено, что во время введения защитного устройства на мокрой стадии на формируемое волокнистое полотно некоторые из волокон смещаются, когда они обтекают защитное устройство в то время как оно запрессовывается в волокнистое полотно. Это приводит к смещению некоторого количества волокон из подобласти (т.е. области волокнистого полотна, расположенной под или ниже защитного устройства) и областей линии перегиба (т.е. областей волокнистого полотна, расположенных рядом с краями или сторонами защитного устройства), которого достаточно чтобы повлиять на взаимодействие защитного устройства с волокнистым полотном или с подложкой полученного в результате листового материала или документа. Полученная концентрация волокон в подобласти и областях линии перегиба меньше концентрации волокон по меньшей мере в соседней области(-ях) основной массы. Это приводит к слабому взаимодействию при соединении в зоне сопряжения защитного устройства и подложки листового материала или документа и, в частности, приводит к слабому взаимодействию при соединении на смежной поверхности и/или на краях защитного устройства. Во время использования или обращения полученных в результате документов эти непрочные области являются очень восприимчивыми к разрывам в листовом материале или документах вдоль смежных краев между защитным устройством и подложкой, или вызывают влияние линии перегиба (т.е. разделенные области между смежными краями). Кроме того, имеется тенденция к просвечиванию обратной стороны документа; то есть наносимое защитное устройство при нанесении на одну сторону волокнистого полотна будет вызывать теневой эффект, который наблюдается с противоположной стороны волокнистого полотна, какого-либо полученного в результате листового материала или какого-либо полученного в результате документа. Для решения данной проблемы часто требуется использование маскировочного покрытия на обратной стороне. Также было обнаружено, что указанный полученный в результате листовой материал или документ демонстрирует снижение прочности на разрыв в поперечном направлении (CD, cross-direction).
[0005] Одной альтернативой для получения защитного устройства поверхностного нанесения является нанесение защитного устройства на поверхность полностью сформированной волокнистой подложки. Однако нанесение на полностью сформированную волокнистую подложку сопровождается другими существенными ограничениями. Например, это по существу ограничивает диапазон толщины защитного устройства, которое может использоваться. В основном нанесение на поверхность ограничивается самым тонким из защитных устройств, например, менее 15 микрометров (мкм). Более толстые защитные устройства в основном исключаются из таких вариантов применения по меньшей мере частично, поскольку полученный в результате перепад толщины листа полученного в результате листового материала влияет на последующую обработку. Используемый в настоящем документе термин «перепад толщины листа» относится к перепаду высоты, измеренному от верхней поверхности области основной массы листового материала до верхней поверхности защитного устройства. По этой причине перепад толщины листа может быть отрицательным или положительным. Например, в тех случаях, когда верхняя поверхность защитного устройства остается ниже высоты верхней поверхности области основной массы листового материала, перепад толщины листа будет отрицательным. С другой стороны, в тех случаях, когда верхняя поверхность защитного устройства остается выше высоты верхней поверхности области основной массы листового материала, перепад толщины листа будет положительным. Альтернативно нулевой перепад толщины листа указывает, что верхняя поверхность защитного устройства находится на одном уровне с верхней поверхностью области основной массы. Из-за перепада толщины листа, полученного с более толстыми защитными устройствами, которые вводятся либо во время сухой стадии процесса изготовления бумаги, либо во время процесса после нанесения, на последующие процессы, такие как наматывание, нарезание листов, укладка в стопу, разрезание и обработка посредством ATM оказывается влияние с точки зрения времени и затрат. Важно отметить, что полученные таким образом стопы не готовы для прессования или не готовы для печати.
[0006] Принимая во внимание вышесказанное, остается потребность в улучшении листовых материалов с защитными устройствами поверхностного нанесения, независимо от толщины, и в улучшении процессов, с помощью которых производят эти листовые материалы. Существует также постоянная потребность в предоставлении дополнительных элементов подлинности для защищенных документов, которые обеспечивают подлинность документов, подлежащих проверке, при этом служат для предотвращения несанкционированного копирования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Настоящее изобретение удовлетворяет по меньшей мере одну из вышеперечисленных потребностей посредством обеспечения листового материала, защищенного документа и способа поверхностного нанесения защитного устройства на волокнистый листовой материал или документ путем введения защитного устройства на формируемое волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги. В одном варианте осуществления защитное устройство наносят над одной или более сквозных перфораций «с мягкими краями», выполненных в волокнистом полотне. Защитное устройство в этом варианте осуществления изготавливают из структурной пленки, и оно имеет толщину по меньшей мере приблизительно 10 микрометров, таким образом обеспечивая устройство с достаточной износостойкостью для перекрытия сквозной перфорации(-ий). Термин «сквозная перфорация «с мягкими краями», используемый в настоящем документе, означает сквозную перфорацию, полученную при изготовлении бумаги, причем волокна листового материала проходят в отверстие, ограниченное сквозной перфорацией. Отверстие сквозной перфорации проходит от одной стороны поверхности полотна к противоположной стороне или поверхности и демонстрирует характерные неравномерности в краевой области. Характерные неравномерности образуются в результате отсутствия четко очерченного края и содержат неравномерные уплотнения волокон в краевой области и/или волокна, которые проходят в отверстие. В тех случаях, когда такие сквозные отверстия имеют характерные неравномерности, которые часто варьируются и являются трудно повторяемыми, эти отверстия функционируют как элементы подлинности, имеющие высокую степень защиты. Способ по настоящему изобретению включает: введение защитного устройства на или в формируемое волокнистое полотно необязательно над одной или более сквозными перфорациями «с мягкими краями», сформированными в нем, во время мокрой стадии процесса изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно является достаточно уплотненным. В одном варианте осуществления волокнистое полотно является достаточно уплотненным в том случае, когда волокнистое полотно имеет содержание воды или влаги менее 98% по массе, в пересчете на общую массу волокнистого полотна. Предпочтительно волокнистое полотно является достаточно уплотненным, когда волокнистое полотно находится на или вблизи гауч-вала или аналогичного инструмента бумагоделательной машины.
[0008] Настоящее изобретение также обеспечивает волокнистый листовой материал, полученный вышеописанным способом, и полученный в результате документ, содержащий волокнистый листовой материал. В первом варианте осуществления волокнистый листовой материал имеет противоположные поверхности, по меньшей мере одно углубление на одной его поверхности, волокнистую подобласть, которая представляет собой трехмерное пространство, расположенное под или ниже углубления, и волокнистую область основной массы, которая также представляет собой трехмерное пространство, расположенное рядом с углублением и подобластью; защитное устройство поверхностного нанесения, расположенное в углублении; и зону сопряжения между защитным устройством поверхностного нанесения и областью основной массы и подобластью листового материала; причем в волокнистой подобласти и в волокнистой области основной массы находятся волокна, которые присутствуют по существу в одинаковых количествах. Волокнистая подобласть имеет одинаковое протяжение в поперечном или боковом направлении с защитным устройством поверхностного нанесения. Другими словами, трехмерная подобласть занимает объем волокнистого листового материала, расположенного под защитным устройством. Волокнистая область основной массы расположена рядом с углублением и подобластью и занимает оставшийся объем волокнистого листового материала.
[0009] Подтверждение того, что по существу равное количество волокон находится как в подобласти, так и области основной массы, достигается путем сравнения массы (веса) трехмерной области листового материала под защитным устройством (после того, как было удалено защитное устройство (см., например, область, ограниченную размером ширины A, высоты a и глубины (не показан) на фиг. 11) с массой (весом) трехмерной области листового материала, смежного с защитным устройством, имеющим равную ширину (т.е. ширина равна ширине защитного устройства) (см., например, область, ограниченную размером ширины B, высоты b и глубины (не показан) на фиг. 11). В описанном ниже варианте осуществления, в котором сквозная перфорация находится в области листового материала под защитным устройством, массу (вес) в этой области сначала корректируют путем возвращения массы (веса) области, занимаемой в данный момент сквозной перфорацией до сравнения массы (веса) этой области (подобласти), к массе (весу) области основной массы.
[0010] Во втором варианте осуществления или аспекте настоящего изобретения волокнистый листовой материал имеет противоположные поверхности и одну или более сквозных перфораций, выполненных бумагоделательной машиной, или сквозных перфораций «с мягкими краями». Защитное устройство поверхностного нанесения наносят над сквозной перфорацией(-ми), форма и размер которого могут быть по существу такими же или отличаться от формы и размера сквозной перфорации(-й). Например, защитное устройство поверхностного нанесения может иметь отличающуюся форму или быть больше сквозной перфорации, или оно может иметь размер аналогичный и только немного больше сквозной перфорации. В обоих случаях волокнистый листовой материал и документ, выполненный из него будет аналогичен описанному выше, за исключением того, что сквозная перфорация(-и) будет проходить от углубления через противоположную поверхность волокнистого листового материала. Следовательно, волокнистая подобласть, имеющая трехмерный объем, будет расположена под или ниже этих областей углубления, граничащих со сквозной перфорацией, и будет выходить из него в сторону к внешнему периметру защитного устройства поверхностного нанесения. Другими словами, как описано выше, волокнистая подобласть будет занимать пространство ниже занимаемого защитным устройством поверхностного нанесения.
[0011] Неожиданно было обнаружено, что защитное устройство поверхностного нанесения может вводиться во время мокрой стадии, на которой волокнистое полотно является достаточно уплотненным как, например, полностью сформованное мокрое полотно. Путем введения защитного устройства на этой мокрой стадии процесса изготовления бумаги защитное устройство может быть надлежащим образом запрессовано в волокнистое полотно, чтобы дополнительно уплотнить волокна в подобласти, а не сместить их. Это в свою очередь помогает обеспечить увеличение взаимодействия при соединении между волокнами и защитным устройством поверхностного нанесения. В результате повышается по меньшей мере одно из следующего: износостойкость, адгезия чернил, прочность на разрыв в поперечном направлении и просвечивание обратной стороны. Эти неожиданные преимущества исключают необходимость в дополнительных этапах обработки для повышения адгезии чернил, повышения прочности на разрыв или маскирования просвечивания обратной стороны. Более того, вследствие того, что защитное устройство вводят во время мокрой стадии, на которой волокнистое полотно является достаточно уплотненным, становится возможным запрессовывать защитное устройство в волокнистое полотно, следовательно, позволяя использовать более толстые защитные устройства, поскольку перепад толщины листа может быть по существу уменьшен. Следовательно, полученный в результате перепад толщины листа оказывает меньшее влияние на последующие процессы.
[0012] Посредством способов, предложенных в настоящем документе, заявитель также неожиданно обнаружил, что защитное устройство поверхностного нанесения может наноситься с точным совмещением по меньшей мере с одним другим элементом в волокнистом полотне, волокнистом листовом материале или полученном в результате документе. Во втором аспекте настоящего изобретения защитное устройство поверхностного нанесения наносят с точным совмещением со сквозной перфорацией(-ми). Как будет понятно специалистам в данной области, нанесение защитного устройства с точным совмещением с еще одним элементом в волокнистом полотне значительно повышает защищенность от подделывания полученного в результате листового материала или документа. Более того, вследствие того, что защитное устройство вводят во время мокрой стадии процесса изготовления волокнистого полотна, становится возможным корректировать совмещение во время процесса изготовления бумаги. Соответственно, исключаются дополнительные этапы обработки, которые были бы необходимы в других случаях, чтобы скорректировать смещение защитного устройства относительно других элементов. Непрерывное введение защитного устройства также исключает необходимость в несущей подложке, поскольку защитное устройство может быть вырезано/штамповано и введено в волокнистое полотно одним устройством для введения. Используемый в настоящем документе термин «устройство для введения» относится к устройству, используемому для вырезания/штамповки или введения защитного устройства в волокнистое полотно во время мокрой стадии. Подходящие устройства для введения описаны далее в настоящем документе.
[0013] Специалисты в данной области будут способны распознать другие признаки и преимущества изобретения с помощью следующего подробного описания и графических материалов. Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют то же значение, как обычно понимается специалистом в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Все публикации, заявки на патенты, патенты и другие ссылки, упомянутые в настоящем документе, полностью включены в настоящий документ посредством ссылки. В случае противоречий настоящее описание, включая определения, будет иметь преимущественную силу. Кроме того, материалы, способы и примеры являются исключительно иллюстративными и не имеют ограничительного характера. Более того, все диапазоны, описанные явным образом в настоящем документе, также косвенно охватывают все поддиапазоны.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0014] Настоящее изобретение может стать более понятным со ссылкой на следующие графические материалы. Компоненты, показанные в графических материалах, не обязательно выполнены в масштабе, при этом упор делается на точную иллюстрацию принципов настоящего изобретения. Хотя приводимые в качестве примера варианты осуществления описываются в связи с графическими материалами, это не подразумевает ограничения настоящего изобретения вариантом осуществления или вариантами осуществления, описанными в настоящем документе. Напротив, цель состоит в том, чтобы охватить все альтернативы, модификации и эквиваленты.
[0015] Конкретные признаки описанного изобретения проиллюстрированы посредством ссылки на прилагаемые графические материалы, на которых:
[0016] на фиг. 1 показан вид сбоку в поперечном разрезе волокнистого листового материала, полученного путем введения защитного устройства в волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно не является достаточно уплотненным;
[0017] на фиг. 2 показан вид сбоку в поперечном разрезе волокнистого листового материала, полученного путем нанесения защитного устройства на волокнистое полотно во время или после сухой стадии изготовления бумаги, на которой содержание влаги является слишком низким, чтобы допускать запрессовку защитного устройства в подложку для дополнительного уплотнения волокон;
[0018] на фиг. 3 показан вид сбоку в поперечном разрезе примера варианта осуществления волокнистого листового материала по настоящему изобретению с его защитным устройством поверхностного нанесения, где защитное устройство поверхностного нанесения вводят в волокнистое полотно или на него, когда волокнистое полотно было достаточно уплотненным;
[0019] на фиг. 4 показано схематическое изображение длинносеточной бумагоделательной машины, в которой защитное устройство в виде сплошного полотна вводят в формируемое волокнистое полотно на проволочной сетке после мокрой линии и перед гауч-валом;
[0020] на фиг. 5 показан вид сверху примера варианта осуществления документа в соответствии с настоящим изобретением, который имеет множество дискретных защитных устройств поверхностного нанесения (лоскутов и полосок), нанесенных на него;
[0021] на фиг. 6 показан вид сверху другого примера варианта осуществления документа в соответствии с настоящим изобретением, который имеет множество дискретных защитных устройств поверхностного нанесения (лоскутов), которые наносят с точным совмещением с другим элементом в документе, таким как водяной знак;
[0022] на фиг. 7А показан вид в горизонтальной проекции лицевой стороны волокнистого листового материала или документа, полученного путем введения защитного устройства в формируемое волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно не является достаточно уплотненным, после того, как волокнистый листовой материал или документ подвергали одному (1) циклу в ходе испытания на имитацию обращения;
на фиг. 7В показан вид в горизонтальной проекции обратной стороны волокнистого листового материала или документа, полученного путем введения защитного устройства в волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно не является достаточно уплотненным, после того, как оно прошло один (1) цикл в ходе испытания на имитацию обращения и было показано;
[0023] на фиг. 8А показан вид в горизонтальной проекции лицевой стороны примера варианта осуществления волокнистого листового материала или документа в соответствии с настоящим изобретением, полученного путем введения защитного устройства в формируемое волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно является достаточно уплотненным, после того, как волокнистый листовой материал или документ подвергали одному (1) циклу в ходе испытания на имитацию обращения;
[0024] на фиг. 8В показан вид в горизонтальной проекции обратной стороны примера варианта осуществления волокнистого листового материала или документа в соответствии с настоящим изобретением, полученного путем введения защитного устройства в волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно является достаточно уплотненным, после того, как волокнистый листовой материал или документ подвергали одному (1) циклу в ходе испытания на имитацию обращения;
[0025] на фиг. 9А показан вид в горизонтальной проекции лицевой стороны волокнистого листового материала или документа, полученного путем введения защитного устройства в формируемое волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно не является достаточно уплотненным, после того, как волокнистый листовой материал или документ подвергали трем (3) циклам в ходе испытания на имитацию обращения;
[0026] на фиг. 9В показан вид в горизонтальной проекции обратной стороны волокнистого листового материала или документа, полученного путем введения защитного устройства в формируемое волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно не является достаточно уплотненным, после того, как волокнистый листовой материал или документ подвергали трем (3) циклам в ходе испытания на имитацию обращения;
[0027] на фиг. 10А показан вид в горизонтальной проекции лицевой стороны примера варианта осуществления волокнистого листового материала или документа в соответствии с настоящим изобретением, полученного путем введения защитного устройства в волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно является достаточно уплотненным, после того, как волокнистый листовой материал или документ подвергали трем (3) циклам в ходе испытания на имитацию обращения;
[0028] на фиг. 10В показан вид в горизонтальной проекции обратной стороны примера варианта осуществления волокнистого листового материала или документа в соответствии с настоящим изобретением, полученного путем введения защитного устройства в волокнистое полотно во время мокрой стадии изготовления бумаги, на которой волокнистое полотно является достаточно уплотненным после того, как волокнистый листовой материал или документ подвергали трем (3) циклам в ходе испытания на имитацию обращения;
[0029] на фиг. 11 показан вид сбоку в поперечном разрезе другого примера варианта осуществления волокнистого листового материала по настоящему изобретению (второй аспект), полученного путем введения защитного устройства в волокнистое полотно, имеющее противоположные поверхности и сквозную перфорацию, выполненную бумагоделательной машиной, или сквозную перфорацию «с мягкими краями». Защитное устройство вводят в волокнистое полотно или на него, когда волокнистое полотно является достаточно уплотненным; и
[0030] на фиг. 12 показано схематическое изображение длинносеточной бумагоделательной машины, в которой сквозные перфорации выполняют в формируемом волокнистом полотне с помощью узорчатой формовочной проволочной сетки, а затем защитное устройство, в виде сплошного полотна, вводят в волокнистое полотно после мокрой линии и перед гауч-валом. Узорчатая формовочная проволочная сетка проиллюстрирована на фиг. 12A перед тем, как бумажную массу выгружают из напорного ящика на формовочную проволочную сетку, при этом та же формовочная проволочная сетка проиллюстрирована на фиг. 12B после того, как бумажная масса была выгружена на проволочную сетку.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0031] Кроме того, изобретение будет понятно из следующих подробностей, которые представлены как описания некоторых примеров вариантов осуществления заявленного изобретения.
[0032] Посредством способа по настоящему изобретению обеспечивается волокнистый листовой материал, содержащий защитное устройство поверхностного нанесения. В первом аспекте изобретения предложен способ поверхностного нанесения защитного устройства на волокнистый листовой материал. Способ включает введение защитного устройства в волокнистое полотно или на него во время изготовления бумаги. Во втором аспекте способ включает формование одной или более сквозных перфораций «с мягкими краями» в волокнистом полотне во время изготовления бумаги перед тем, как волокнистое полотно станет достаточно уплотненным, и затем введение защитного устройства в волокнистое полотно или на него над одной или более сквозных перфораций «с мягкими краями» после того, как волокнистое полотно стало достаточно уплотненным. Благодаря формованию сквозных перфораций во время изготовления бумаги, сквозные перфорации таким образом содержат характерные неравномерности краев, которые служат в качестве элементов подлинности, имеющих высокую степень защиты. Более того, благодаря введению защитного устройства во время процесса изготовление бумаги известные этапы обработки не прерываются, а дополнительные этапы обработки исключаются. Кроме того, благодаря введению защитного устройства во время мокрой стадии изготовления бумаги таким образом может наноситься более толстое защитное устройство, по сравнению с наносимым при сухой стадии изготовления бумаги.
[0033] В одном варианте осуществления способ дополнительно включает дополнительное уплотнение волокон в подобласти. Для дополнительного уплотнения волокон в подобласти защитное устройство поверхностного нанесения запрессовывают в достаточно уплотненное (либо равномерно, либо неравномерно) волокнистое полотно. Волокна уплотняются в этой области, так что, хотя объем подобласти уменьшается, количество волокон в этой области не смещается; по меньшей мере ни в каких-либо существенных количествах. Тот факт, что волокна в этой области не смещаются, существенно снижает, если не исключает вероятность того, что сквозная перфорация(-и) закроется или заблокируется, когда волокна в этой области дополнительно уплотняются.
[0034] Специалистам в данной области следует понимать, что используемый в настоящем документе термин «достаточно уплотненный», применительно к настоящему изобретению, означает, что волокнистое полотно находится в состоянии полностью сформованного мокрого полотна. На этой стадии мокрого полотна волокнистое полотно содержит менее 98% воды и/или влаги. Соответственно, волокнистое полотно содержит более 2% волокна или целлюлозы. В другом варианте осуществления волокнистое полотно содержит менее 95% воды и/или влаги с оставшимися 5% компонентов, являющихся волокном и/или целлюлозой. В более предпочтительном варианте осуществления содержание воды и/или влаги в волокнистом полотне находится в диапазоне от приблизительно 60% до менее 98%, или от приблизительно 60% до приблизительно 95%. Заявитель обнаружил, что содержание воды и/или влаги выше 98% приводит к смещению волокон при введении защитного устройства. Существенное смещение волокон, особенно в подобласти подложки, приводит к слабому взаимодействию между защитным устройством и волокнами в подложке. В частности, смещение волокон снижает износостойкость и прочность подложки и снижает маскирующий эффект, обеспечиваемый в подобласти и в области линии перегиба. Как отмечалось в настоящем документе, эти слабые взаимодействия, особенно на смежных краях защитного устройства, приводят к вышеуказанным проблемам. Соответственно, было обнаружено, что в случае, когда волокнистое полотно содержит менее 60% воды и/или влаги, введение защитного устройства во время процесса изготовления бумаги не позволяет достаточно углубить защитное устройство, чтобы разместить более толстое защитное устройство при этом все еще сохраняя низкое значение перепада толщины листа. Более того, при ниже 60% воды и/или влаги волокна в подобласти дополнительно не уплотняются, чтобы в достаточной мере фиксировать волокна вблизи смежных краев защитного устройства. Используемый в настоящем документе термин «углубленный» относится к запрессовке защитного устройства в волокнистое полотно с образованием выступа/углубления в поверхности подложки волокнистого листового материала, так что по меньшей мере часть защитного устройства по вертикали углубляется ниже высоты поверхности области основной массы в то время как область верхней части или верхней поверхности защитного устройства остается открытой.
[0035] Мокрая стадия, как описано выше, может корректироваться, чтобы присутствовать в разных местах вдоль бумагоделательной машины, и настоящее изобретение подразумевает все эти возможности. Однако в предпочтительном варианте осуществления защитное устройство наносят в или на формируемое волокнистое полотно во время мокрой стадии процесса изготовления бумаги, например, на или вблизи гауч-вала или аналогичного инструмента бумагоделательной машины, когда волокнистое полотно представляет собой достаточно уплотненное или полностью сформованное мокрое полотно (т.е. содержащее уровень влаги или воды менее 98% по массе волокнистого полотна, предпочтительно от приблизительно 60% до менее 98% по массе волокнистого полотна; или более предпочтительно от приблизительно 60% до приблизительно 95% по массе волокнистого полотна; или от приблизительно 60% до приблизительно 90% по массе волокнистого полотна, в пересчете на общую массу волокнистого полотна). В таких местах отсутствует необходимость в дополнительных корректировках процесса для обеспечения встраивания защитного устройства в углубление. Например, отсасывающие ящики обычно располагаются прямо перед гауч-валом для удаления влаги, насколько это возможно, перед тем, как полотно выйдет из мокрой части машины, чтобы минимизировать нагрузку на сушильную часть машины. Аналогично, при выходе из цилиндрической части цилиндрической бумагоделательной машины (и после гауч-вала), волокнистое полотно будет предпочтительно состоять из от приблизительно 75% до приблизительно 95% воды и/или влаги и от приблизительно 5% до приблизительно 25% целлюлозы или волокна.
[0036] В то время как несколько стадий изготовления бумаги на длинносеточной бумагоделательной машине предполагаются как обеспечивающие достаточное уплотнение (как описано в настоящем документе) волокнистого полотна, в предпочтительном варианте осуществления стадия изготовления бумаги, на которой защитное устройство вводят в волокнистое полотно находится непосредственно после мокрой линии и перед гауч-валом. То есть в точке, в которой больше не видно воды на поверхности верхней стороны волокнистого полотна. В альтернативном варианте осуществления защитное устройство вводят в волокнистое полотно на или перед вакуумным ящиком на мокром конце, что помогает преимущественно установить устройство в полотно. Предпочтительно, защитное устройство располагают непосредственно на лицевой поверхности волокнистого полотна посредством подающего колеса, валика или контактного башмака.
[0037] В одном варианте осуществления при движении мимо или дальше за гауч-вал волокнистое полотно находится в состоянии полностью сформованного полотна с защитным устройством поверхностного нанесения по мере продвижения к сухому концу бумагоделательной машины, который содержит как прессовую часть, так и сушильную часть.
[0038] В прессовой части обоих типов бумагоделательных машин удаляется вода и/или влага путем сжатия мокрой бумаги между валиками и суконными валиками для уменьшения содержания воды и/или влаги до требуемого уровня. Заявитель также неожиданно обнаружил, что сжатие полностью сформованного мокрого полотна с защитным устройством поверхностного нанесения вызывает дополнительное уплотнение волокон в подобласти (т.е. области волокнистого полотна, которое находится ниже или под введенным защитным устройством), поскольку они уплотняются, а не смещаются. В результате улучшаются характеристики прочности полученного в результате волокнистого листового материала или полученного в результате документа, а также непрозрачность обратной стороны, которая обеспечивает маскирование защитного устройства для уменьшения просвечивания обратной стороны.
[0039] Защитные устройства по настоящему изобретению могут быть различной толщины. Однако было обнаружено, что процесс по настоящему изобретению преимущественно позволяет обеспечить поверхностное нанесение защитных устройств, толщина которых является максимально возможной. В одном варианте осуществления защитные устройства имеют толщину до 100 микрометров (мкм). В другом варианте осуществления защитное устройство имеет толщину в диапазоне от 5 до 75 мкм или более предпочтительно от 10 до 50 мкм. Ширина защитных устройств ограничивается только шириной волокнистого листового материала. В предпочтительном варианте осуществления ширина находится в диапазоне от 0,25 до 20 миллиметров (мм); более предпочтительно от 0,5 до 15 мм.
[0040] Благодаря введению защитного устройства во время мокрой стадии изготовления бумаги эти защитные устройства могут быть запрессованы в волокнистое полотно для получения углубления в поверхности полученного в результате волокнистого листового материала. Полученный в результате волокнистый листовой материал содержит защитное устройство поверхностного нанесения, которое обеспечивает перепад толщины листа, не приводящий к указанным выше недостаткам. В одном варианте осуществления перепад толщины листа выражается относительно толщины защитного устройства. В этом варианте осуществления абсолютное значение перепада толщины листа находится в диапазоне от 0% до приблизительно 80% толщины защитного устройства; предпочтительно менее 10% толщины защитного устройства.
[0041] В одном варианте осуществления перепад толщины листа находится в диапазоне от -10 до приблизительно 50 мкм. Более предпочтительно перепад толщины листа находится в диапазоне от -5 до 30 мкм; или от 0 до 25 мкм.
[0042] В некоторых вариантах осуществления устройство является достаточно тонким, так что запрессовка защитного устройства в волокнистое влажное полотно приводит к отрицательному перепаду толщины листа (т.е. толщина или высота защитного устройства меньше, чем толщина или высота области основной массы). В таких вариантах осуществления перепад толщины листа лучше всего характеризуется ссылкой на абсолютное значение перепада толщины листа относительно толщины защитного устройства. Например, в одном варианте осуществления толщина защитного устройства составляет менее 25 мкм, так что когда защитное устройство запрессовывают в волокнистое полотно, абсолютное значение перепада толщины листа защитного устройства поверхностного нанесения находится в диапазоне от 0% до приблизительно 50%; более предпочтительно от 0% до приблизительно 30%; еще более предпочтительно от приблизительно 0% до приблизительно 10% толщины защитного устройства. В одном другом варианте осуществления толщина защитного устройства снова составляет менее 25 мкм, так что дальнейшее уплотнение подобласти путем запрессовки защитного устройства в волокнистое полотно приводит к перепаду толщины листа в диапазоне от -10 до 15 мкм; предпочтительно -5 до 10 мкм.
[0043] Альтернативно в одном варианте осуществления толщина защитного устройства составляет более 25 мкм, так что дальнейшее уплотнение подобласти путем запрессовки защитного устройства в волокнистое полотно приводит к перепаду толщины листа в диапазоне от -10 до 50 мкм; предпочтительно от -5 до 25 мкм, или от 0 до 15 мкм. В одном другом варианте осуществления, в котором защитное устройство также имеет толщину более 25 мкм, абсолютное значение перепада толщины листа относительно защитного устройства находится в диапазоне от 0% до приблизительно 50%. Предпочтительно абсолютное значение перепада толщины листа находится в диапазоне от 0% до приблизительно 20% толщины защитного устройства.
[0044] Термин «гауч-вал» специалистам в данной области следует понимать как направляющий или поворотный вал для длинной сетки на длинносеточной бумагоделательной машине, расположенный в месте, где бумажное полотно покидает проволочную сетку (т.е. мокрый конец или секция формирования бумаги) и проволочная сетка возвращается на грудной вал. «Гауч-вал» выполняет те же функции на цилиндрической бумагоделательной машине, в которой часть длинной сетки была заменена цилиндрической частью. В частности, как только полотно покидает цилиндрическую часть и перемещается к гауч-валу, гауч-вал направляет и поворачивает полотно.
[0045] Хотя также предполагается, что все волокнистое полотно имеет однородную консистенцию в отношении содержания воды и/или влаги и волокна, также в объем настоящего изобретения входит то, что волокнистое полотно является неоднородно достаточно уплотненным. Например, в одном варианте осуществления волокнистое полотно является только достаточно уплотненным в точке введения или рядом с ней. Используемый в настоящем документе термин «точка введения» относится к области в волокнистом полотне или рядом с ним, которая по меньшей мере частично перекрывается защитным устройством. В другом варианте осуществления волокнистое полотно только частично достаточно уплотнено или достаточно уплотнено в виде градиентного или матричного узора, так что в точке введения волокна по существе не рассеиваются, что не приводит к указанным недостаткам. Достаточно уплотненный градиентный или матричный узор может быть обеспечен, например, путем избирательного вакуумирования в местах вдоль формируемого волокнистого полотна. Альтернативно в одном варианте осуществления содержание влаги удаляют в градиентном или матричном образце путем применения источника излучения (т.е. тепла) для удаления воды с верхней поверхности в выбранных местах вдоль формируемого волокнистого полотна.
[0046] Введение защитного устройства в волокнистое полотно образует зону сопряжения между защитным устройством и подложкой волокнистого полотна, полученного в результате листового материала или полученного в результате документа. Термин «зона сопряжения», используемый в настоящем документе может означать либо непосредственный, либо косвенный контакт между защитным устройством и подложкой. В тех случаях, когда зона сопряжения является непосредственной, защитное устройство находится в непосредственном контакте с волокнами в подложке. Однако предполагается, что защитное устройство образует с подложкой косвенную зону сопряжения вдоль некоторой или всей нижней и боковой поверхностей. Например, зона сопряжения может содержать другие материалы между защитным устройством и подложкой. В то время как предполагаются различные материалы, особенно пригодны дополнительные волокнистые или полимерные материалы, например, однокомпонентные и/или многокомпонентные волокна, полученные из природных источников, таких как растительные источники, или спряденные из композиций расплавленного полимера, и т.д., по отдельности или в комбинации. Более того, адгезивные материалы являются предпочтительными для формования косвенной зоны сопряжения. Активируемые адгезивы могут использоваться для закрепления или соединения защитного устройства на или внутри углубленной поверхности волокнистого полотна. Подходящие адгезивы не ограничиваются и включают, но не ограничиваются ими, адгезивы, активируемые водой, теплом и/или давлением, которые активируются в сушильной части бумагоделательной машины, в которой температуры достигают значений от 100°C до 160°C. Эти покрытия могут наноситься в виде полимерных растворов на основе растворителя или водных растворов или дисперсий. Подходящие дисперсии выбирают из группы, состоящей из: дисперсий акриловых смол, дисперсий эпоксидных смол, дисперсий натурального латекса, дисперсий полиуретановых смол, дисперсий поливинилацетатных смол, дисперсий смол поливинилового спирта, дисперсий карбамидоформальдегидных смол, дисперсий винилацетатных смол, дисперсий сополимера этилена и винилацетата, дисперсий смол этилен-винилового спирта, дисперсий полиэфирных смол и их смесей. При перемещении мимо гауч-вала полностью сформованное полотно с защитным устройством поверхностного нанесения продвигается к сухому концу бумагоделательной машины, который содержит как прессовую часть, так и сушильную часть. Адгезив может альтернативно образовывать часть защитного устройства и в таких вариантах осуществления имеет толщину в диапазоне от 5 до приблизительно 50 мкм; предпочтительно от 5 до приблизительно 20 мкм.
[0047] Защитные устройства, подходящие для целей настоящего изобретения, включают в себя защитные устройства в основном используемые специалистами в данной области для обеспечения защиты от фальсификации или подделки. Во втором аспекте настоящего изобретения защитное устройство предпочтительно выполнено из структурной пленки (например, полиэтилентерефталатной (ПЭТ) пленки) и имеет толщину листа или толщину по меньшей мере приблизительно 10-15 микрометров, которая обеспечивает устройству достаточную износостойкость, что позволяет ему перекрывать сквозную перфорацию(-и). Используемый в настоящем документе термин «структурная пленка» обозначает пленку со структурной целостностью, которая является составной частью структуры защитного устройства, а не, например, удаляемой несущей пленкой, которая обычно используется с переводной фольгой, или самой переводной фольгой. Защитные устройства могут быть теми, которые подходят для альтернативного или дополнительного нанесения эстетических признаков на подложку. Подходящие защитные устройства могут отображать информацию, которая распознается человеком либо непосредственно, либо с помощью устройства или может отображать информацию, которая является дополнительно или альтернативно распознаваемой машиной. Защитное устройство может использовать один или более следующих элементов: деметаллизированные или выборочно металлизированные, магнитные, комбинированные магнитные и металлические или рельефные области или слои, изменяющие цвет покрытия, выполненные с искажением цвета, иризирующие, жидкокристаллические, фотохромные и/или термохромные материалы, покрытия из люминесцентных и/или магнитных материалов, голографические и/или дифракционные защитные элементы и микрооптические защитные элементы. В предпочтительном варианте осуществления защитное устройство обеспечивает защиту так, что защищенный или ценный документ может быть легко проверен на подлинность. В одном варианте осуществления защитное устройство содержит массив фокусирующих элементов и массив пиктограмм, в котором массив фокусирующих элементов и пиктограмм расположены так, что одно или более искусственно созданных изображений проецируются защитным устройством. Фокусирующие элементы, используемые в настоящем изображении предназначены для выделения, увеличения, высвечивания или оттенения небольшой точки в массиве пиктограмм и включают в себя, помимо прочего, как ступенчатые линзы, так и нецилиндрические линзы (т.е. микролинзы). Искусственно созданное изображение, которое упоминалось выше, является формой составного изображения, поскольку изображение, которое распознается зрителем искусственно создается из сотен или тысяч отдельных фрагментов изображения, увеличенных линзами (т.е. микролинзами) и проецируемых в направлении глаз зрителя.
[0048] В примере варианта осуществления защитное устройство является защитным устройством на основе микролинз. Такие устройства в основном содержат: (a) светопропускающую полимерную подложку, (b) компоновку микроразмерных пиктограмм, расположенных на или внутри полимерной подложки, и (c) компоновку фокусирующих элементов (например, микролинз). Пиктограмма и компоновка фокусирующих элементов выполнены таким образом, что когда компоновка пиктограмм видна через компоновку фокусирующих элементов, проецируется одно или более искусственно созданных изображений. Эти проецируемые изображения могут демонстрировать ряд различных оптических эффектов. Материальные конструкции, выполненные с возможностью вызывать такие эффекты, описаны в патенте США № 7333268, выданном Steenblik et al., патенте США № 7468842, выданном Steenblik et al., патенте США № 7738175, выданном Steenblik et al., патенте США № 7830627, выданном Commander et al., патенте США № 8149511, выданном Kaule et al.; патенте США № 8878844, выданном Kaule et al.; патенте США № 8786521, выданном Kaule et al.; европейском патенте № 2162294, выданном Kaule et al.; заявке на европейский патент № 08759342.2 (или европейской публикации № 2164713), выданной Kaule. Эти ссылки включены в настоящий документ во всей своей полноте.
[0049] В предпочтительном варианте осуществления защитное устройство, которое является поверхностно наносимым посредством способа по настоящему изобретению включает в себя, помимо прочего, микрооптические защитные устройства, такие как микрооптическое защитное устройство MOTION™, которое описывается, например, в патенте США № 7333268, микрооптическое защитное устройство RAPID™, голографические защитные устройства (например, металлизированные голографические устройства). Эти устройства поставляются компанией Crane Currency US, LLC, Массачусетс, США. Другие подходящие устройства включают в себя, помимо прочего, оптически изменяемые устройства (OVD, optically variable devices), такие как носитель оптических данных KINEGRAM™ и защитные устройства с искажением цвета.
[0050] В то время как защитное устройство может быть представлено в различных формах для введения в волокнистое полотно, было обнаружено наиболее предпочтительное защитное устройство в виде сплошного полотна. Благодаря обеспечению защитного устройства в виде сплошного полотна, было обнаружено, что защитное устройство может вводиться в волокнистое полотно непрерывно. Сплошное полотно затем секционируют или разделяют на множество дискретных защитных устройств. Секционирование сплошного полотна в дискретных защитных устройствах может осуществляться посредством различных способов вырезания и/или штамповки. В предпочтительном варианте осуществления способ является поточным процессом нанесения множества дискретных защитных устройств, без использования несущей пленки, на волокнистое полотно во время изготовления на бумагоделательной машине. Этот способ включает предоставление защитного устройства в виде сплошного полотна; непрерывное вырезание или штамповку сплошного полотна с образованием дискретных защитных устройств, каждое из которых имеет требуемую форму и размер; и затем непрерывное нанесение дискретных защитных устройств на волокнистое полотно во время изготовления бумаги.
[0051] В настоящем документе предполагается, что на волокнистый листовой материал могут наноситься дополнительные защитные устройства; либо путем поверхностного нанесения, либо частичного заглубления, либо полного заглубления. Например, в одном варианте осуществления изобретения дополнительное защитное устройство наносят на поверхность волокнистого листового материала. Указанное дополнительное устройство может вводиться в волокнистое полотно перед введением или нанесением защитного устройства поверхностного нанесения или после введения защитного устройства поверхностного нанесения. Дополнительное защитное устройство может отличаться или быть аналогичным защитному устройству поверхностного нанесения. Например, в одном варианте осуществления, когда одно из дискретных устройств имеет толщину 25 мкм или менее, предполагается, что его вводят в волокнистое полотно, когда содержание влаги составляет менее 60%; предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 90% до 0% по массе. Например, защитное устройство вводят в волокнистое полотно в то время как оно перемещается через бумагоделательную машину между первой сушильной частью и клеильным прессом и необязательно повторно увлажняется для увеличения содержания воды и/или влаги от приблизительно 4% до приблизительно 7%.
[0052] Защитные устройства могут быть разных размеров, форм или цветов. Например, предполагается, что защитное устройство в виде дискретного защитного устройства принимает неограничивающую форму полоски, полосы, нити, ленты или лоскута. Эти устройства могут иметь общую ширину от приблизительно 2 до приблизительно 25 мм (предпочтительно, от приблизительно 6 до приблизительно 12 мм), и общую толщину от приблизительно 10 до приблизительно 50 микрометров (предпочтительно, от приблизительно 20 до приблизительно 40 микрометров). В предпочтительном варианте осуществления защитное устройство представляет собой полоску или лоскут. Термин «полоска», используемый в настоящем документе, относится к защитному устройству, имеющему продольный размер по длине, который по существу больше его поперечного размера по ширине. «Лоскут», наоборот, может иметь по существу равные продольную и поперечную длины, и может иметь одинаковые или различные неодинаковые формы. В настоящем документе предполагаются различные формы и размеры полосок и лоскутов. Однако в то время как полоска или лоскут могут проходить до края волокнистого листового материала или полученного в результате документа, в предпочтительном варианте осуществления полоска или лоскут расположены внутри периметра волокнистого листового материала или документа и не проходят до края листового материала или документа.
[0053] Как отмечалось, для способа и волокнистого листового материала по настоящему изобретению подходят различные размеры защитных устройств. В одном варианте осуществления размер общей длины находится в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 75 мм, предпочтительно от приблизительно 15 мм до приблизительно 40 мм и; общей ширины от 2 мм до приблизительно 50 мм, предпочтительно от приблизительно 6 мм до приблизительно 25 мм; и общей толщины от приблизительно 10 до приблизительно 50 микрометров, предпочтительно от приблизительно 15 микрометров до приблизительно 40 микрометров. Все числовые диапазоны, указанные в настоящем документе, включают в себя все поддиапазоны, включающие целые числа и дроби. Как отмечалось выше, во втором аспекте настоящего изобретения защитное устройство предпочтительно выполнено из структурной пленки (например, полиэтилентерефталатной (ПЭТ) пленки) и имеет толщину листа или толщину по меньшей мере приблизительно 10-15 микрометров, которая обеспечивает устройству достаточную износостойкость, что позволяет ему перекрывать сквозную перфорацию(-и).
[0054] Как отмечалось выше для защитных устройств подходят также различные формы; например, лоскуты, полоски или нити, геометрические формы, такие как звезды, параллелограммы, многоугольники (например, шестиугольники, восьмиугольники и т.д.), числа, буквы и различные символы. Также подходят простые и сложные негеометрические конструкции. Эти формы и конструкции могут быть вырезаны с помощью процесса обработки ротационным штампом.
[0055] В одном варианте осуществления способа по настоящему изобретению защитное устройство вводят в формируемое волокнистое полотно таким образом, что оно точно совмещается по меньшей мере с одним другим элементом на или в подложке волокнистого полотна, волокнистого листового материала или полученного в результате документа. В некоторых вариантах осуществления защитное устройство вводят таким образом, что определенный элемент внутри защитного устройства точно совмещается с другим элементом в волокнистом полотне, полученном в результате волокнистом листовом материале или документе. По меньшей мере один другой элемент может изменяться при необходимости относительно нанесения. Например, по меньшей мере один другой элемент является водяным знаком, печатным изображением, рельефной структурой, другим защитным устройством или элементом, ограниченным бумагой. Во втором аспекте настоящего изобретения защитное устройство вводят таким образом, что оно предпочтительно точно совмещается с одной или более сквозных перфораций «с мягкими краями». При введении защитного устройства в волокнистое полотно таким образом, что оно точно совмещается, предполагается, что защитное устройство, сначала представленное в виде сплошного полотна, доставляют к элементу оборудования или системы (упоминается в настоящем документе как устройство для введения), который может использоваться для разрезания/штамповки сплошного полотна на дискретные защитные устройства. В то время, как возможно использовать отдельное устройство для разрезания, а затем для нанесения защитного устройства на волокнистое полотно, предпочтительно, чтобы система, используемая для формования дискретных защитных устройств, также использовалась для нанесения защитных устройств в волокнистое полотно или на него. С помощью одного устройства возможно более точно наносить защитное устройство с точным совмещением, поскольку для этого требуется меньше движущихся частей.
[0056] В предпочтительном варианте осуществления, в котором сплошное полотно разрезается на дискретные защитные устройства, которые затем вводят в волокнистое полотно или на него посредством тех же устройств для введения, также предполагается, что расположение защитного устройства корректируют посредством устройства для введения таким образом, что не точно совмещенное (смещенное относительно по меньшей мере одного другого элемента) защитное устройство может непрерывно корректироваться до точного совмещения. Благодаря использованию одного устройства для введения для вырезания, нанесения и корректировки точного совмещения по месту в процессе изготовления бумаги, дополнительная обработка для корректировки размещения становится ненужной. Например, точное совмещение при нанесении и корректировка во время процесса изготовления бумаги исключает необходимость в дополнительной обработке полученного в результате листового материала или документа перед печатью.
[0057] Подходящие устройства для введения будут очевидны для специалистов в данной области в ретроспективе настоящего изобретения. Однако, в предпочтительном варианте осуществления устройство для введения представляет собой систему, которая использует либо оптический датчик, либо датчик плотности волокна, контролирующий точное совмещение между защитным устройством и по меньшей мере одним другим элементом в волокнистом полотне, волокнистом листовом материале или полученном в результате документе. С учетом определенного или вычисленного места расположения защитного устройства или относительных мест расположения защитного устройства и по меньшей мере одного другого элемента, устройство для введения используется для выполнения регулировок при размещении защитного устройства. Для выполнения таких регулировок устройство для введения использует устройство перемещения с регулируемой скоростью (например, сервомеханизм с сервоприводом), который управляет натяжением сплошного полотна таким образом, что дискретное защитное устройство может наноситься с требуемым точным совмещением. Таким образом, точка введения защитного устройства непрерывно корректируется посредством модуляции натяжения сплошного полотна. Альтернативно устройство для введения может представлять собой ротационный высекальный пресс, а устройство перемещения таким, как используется в этикеточной промышленности для нанесения этикеток с точным совмещением.
[0058] Во втором аспекте изобретения предложен способ формирования одной или более сквозных перфораций «с мягкими краями» в формируемом волокнистом полотне с дальнейшим поверхностным нанесением защитного устройства над сквозной перфорацией(-ями). В этом втором аспекте способ включает формование одной или более сквозных перфораций «с мягкими краями» в формируемом волокнистом полотне во время изготовления бумаги и после того, как волокнистое полотно достаточно уплотнено (равномерно или неравномерно), введение защитного устройства в формируемое волокнистое полотно или на него над одной или более сквозных перфораций «с мягкими краями».
[0059] В то время, как второй аспект настоящего изобретения описывается как содержащий защитное устройство, расположенное над сквозной перфорацией(-ями), защитное устройство и сквозная перфорация(-и) могут точно совмещаться другими способами или не совмещаться вообще. Например, защитное устройство и сквозная перфорация(-и) могут совмещаться в примыкающей конфигурации с защитным устройством, расположенным рядом со сквозной перфорацией(-ями) на/в волокнистом полотне.
[0060] В одном варианте осуществления способа по настоящему изобретению способ дополнительно включает дополнительное уплотнение волокон в подобласти волокнистого листового материала. Для дополнительного уплотнения волокон в подобласти защитное устройство поверхностного нанесения запрессовывают в достаточно уплотненное волокнистое полотно. Волокна уплотняются в этой области, так что, хотя объем подобласти уменьшается, количество волокон в этой области (окружающей сквозную перфорацию(-и)) не смещается; по меньшей мере ни в каких-либо существенных количествах. Как отмечалось выше, тот факт, что волокна в этой области не смещаются, существенно снижает, если не исключает вероятность того, что сквозная перфорация(-и) закроется или заблокируется, причем волокна в этой области дополнительно уплотняются.
[0061] Сквозную перфорация(-и) выполняют во время стадии мокрого полотна изготовления бумаги перед тем, как формируемое волокнистое полотно становится «достаточно уплотненным». Другими словами, волокнистое полотно находится в не полностью сформованном состоянии мокрого полотна. Соответственно, волокнистое полотно имеет содержание воды и/или влаги выше 98% по массе волокнистого полотна. Для обеспечения изготовления этих сквозных отверстий сито бумагоделательной машины должно содержать один водонепроницаемый элемент, который предотвращает формование листа в этой области. Бумагообразующее сито может представлять собой непрерывно движущуюся формовочную проволочную сетку длинносеточной бумагоделательной машины или цилиндр листоотливной цилиндровой бумагоделательной машины.
[0062] Сквозная перфорация может принимать любой подходящий размер и форму или внешний контур. Например, сквозная перфорация может быть круглой, овальной, звездообразной, выполненной в виде параллелограмма (например, квадратной, прямоугольной) или трапециевидной, и т.д. В примере варианта осуществления перфорация имеет по меньшей мере один поперечный размер, который приблизительно на 1 миллиметр (мм) уже/меньше защитного устройства, размещенного над ней. Поперечный размер относится к линии между двумя точками на перфорации, которая пересекает по меньшей мере часть защитного устройства. Таким образом, если диаметр перфорации составляет 5 мм, минимальный размер устройства должен составлять по меньшей мере приблизительно 6 мм. Если перфорация неправильной формы (например, звездообразной), наиболее узкий край устройства должен находиться приблизительно в 1 мм от наиболее широкого края перфорации. Форма или внешний контур сквозной перфорации(-й) «с мягкими краями» может соответствовать или согласовываться с формой или внешним контуром защитного устройства и/или изображения, отображаемого или проецируемого защитным устройством.
[0063] После выполнения сквозной перфорации(-й) и достаточного уплотнения защитное устройство наносят над сквозной перфорацией(-ями). Как отмечалось выше, в предпочтительном варианте осуществления защитное устройство наносят в или на формируемое волокнистое полотно во время мокрой стадии процесса изготовления бумаги, например, на или вблизи гауч-вала или аналогичного инструмента бумагоделательной машины, когда волокнистое полотно представляет собой достаточно уплотненное или полностью сформованное мокрое полотно (т.е. содержащее уровень влаги или воды менее 98% по массе волокнистого полотна, предпочтительно от приблизительно 60% до менее 98% по массе волокнистого полотна; или более предпочтительно от приблизительно 60% до приблизительно 95% по массе волокнистого полотна; или от приблизительно 60% до приблизительно 90% по массе волокнистого полотна, в пересчете на общую массу волокнистого полотна).
[0064] Защитное устройство поверхностного нанесения может иметь такую же или отличающуюся от сквозной перфорации(-й) форму и может иметь размер, который значительно превышает или лишь немного превышает размер сквозной перфорации(-й). Как отмечалось выше, защитное устройство может принимать неограничивающую форму полоски, полосы, нити, ленты или лоскута, в то время как сквозная перфорация может быть круглой, овальной, звездообразной, выполненной в виде параллелограмма (например, квадратной, прямоугольной) или трапециевидной или т.п. В одном примере варианта осуществления защитное устройство поверхностного нанесения представляет собой удлиненную защитную нить, имеющую ширину в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 20 мм (предпочтительно от приблизительно 8 до приблизительно 12 мм), которая проходит вдоль всей или части всей длины или ширины волокнистого листового материала, выполненного из волокнистого полотна. В другом примере варианта осуществления сквозная перфорация имеет круглую форму с максимальным диаметром в диапазоне от 5 до 15 мм (предпочтительно от приблизительно 7 до приблизительно 10 мм), причем защитное устройство поверхностного нанесения представляет собой лоскут, имеющий взаимодополняющую или отличающуюся форму и имеющий ширину и длину на по меньшей мере 2 мм больше перфорации.
[0065] В другом аспекте настоящего изобретения предлагается волокнистый листовой материал. Волокнистый листовой материал, как описано в настоящем документе, является результатом дальнейшей обработки волокнистого листового материала после введения в него защитного устройства. Указанная дополнительная обработка дополнительно включает этап сушки, который применяется перед или после запрессовки защитного устройства в волокнистое полотно. При запрессовке защитного устройства в волокнистое полотно образуется волокнистый листовой материал, содержащий волокнистую область основной массы и волокнистую подобласть.
[0066] В первом аспекте полученный в результате волокнистый листовой материал, который имеет противоположные поверхности и углубление в одной противоположной поверхности, содержит: защитное устройство поверхностного нанесения, расположенное в углублении; волокнистую подобласть, расположенную ниже углубления; волокнистую область основной массы, расположенную рядом с защитным устройством (расположенную в углублении) и подобластью; и зону сопряжения между защитным устройством и по меньшей мере одной поверхностью волокнистого листового материала. Во втором аспекте полученный в результате волокнистый листовой материал имеет одну или более сквозных перфораций «с мягкими краями», которые проходят от углубления к противоположной поверхности волокнистого листового материала. Используемая в настоящем документе ссылка на область основной массы, находящуюся рядом с защитным устройством, указывает, что на виде в поперечном разрезе область основной массы представляет собой трехмерную область, смежную с защитным устройством вдоль оси x. Используемая в настоящем документе ссылка на подобласть, находящуюся ниже защитного устройства, указывает, что на виде в поперечном разрезе подобласть представляет собой трехмерную область вдоль оси y, которая перекрывает по меньшей мере часть защитного устройства. Подобласть имеет толщину, которая меньше толщины области основной массы, так что защитное устройство поверхностного нанесения обеспечивает перепад толщины листа, который составляет менее 80% толщины защитного устройства или, как описано выше, находится в указанных диапазонах и подразумеваемых поддиапазонах.
2
[0067] В одном варианте осуществления волокна в подобласти дополнительно уплотняют таким образом, что количество волокон в подобласти по существу равняется количеству волокон по меньшей мере в непосредственно примыкающей области основной массы. В одном другом варианте осуществления количество волокон в подобласти по существу равно количеству волокон в области основной массы. Используемый в настоящем документе термин «по существу равно» относится к количеству волокон в области основной массы и подобласти и означает, что количество волокон в каждой области находится в пределах от 80% до 100% от количества в другой области; предпочтительно от 90% до 100% и характеризуется граммами на квадратный метр (г/м) волокон. В предпочтительном варианте осуществления количество волокон в подобласти равно количеству в диапазоне от 80% до приблизительно 100% области основной массы; особенно в непосредственно прилегающей к области основной массы.
[0068] Как отмечалось в настоящем документе, различные толщины могут относиться к подходящему защитному устройству. Следовательно, также предполагаются различные перепады толщины листа. В одном варианте осуществления волокнистого листового материала защитное устройство имеет толщину в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 75 микрометров. Перепад толщины листа находится в диапазоне от приблизительно -10 до приблизительно 30 микрометров; предпочтительно от 0 до приблизительно 25 микрометров; предпочтительно от приблизительно 0 до приблизительно 15 мкм.
[0069] В одном варианте осуществления как первого, так и второго аспектов настоящего изобретения, волокнистый листовой материал демонстрирует по меньшей мере одно из следующего: (1) повышенную износостойкость, (2) приемлемую адгезию чернил, (3) повышенную прочность на разрыв в поперечном направлении, или (4) уменьшенное просвечивание обратной стороны. Используемая в настоящем документе улучшенная износостойкость характеризуется по меньшей мере одним из следующего: (a) минимальное или уменьшенное повреждение в зоне сопряжения, по сравнению с такими листовыми материалами, которые изготавливаются, когда волокнистое полотно не является достаточно уплотненным или (b) почти отсутствует влияние линии перегиба. Эти эффекты могут быть определены количественно или квалифицированы с помощью известных в отрасли методов, которые имитируют влияния обращения документов. Например, обращение банкноты может быть имитировано с помощью испытания на износостойкость. Одним таким подходящим испытанием на износостойкость является испытание на «имитацию обращения» (CST, Circulation Simulation Test). Это испытание на износ и разрыв, разработанное для того, чтобы приблизиться к механическому и оптическому ухудшению, которому подвергается банкнота в течение всего ее жизненного цикла при обращении. Это испытание выполняют путем прикрепления резиновых втулок, каждая массой 7,5 грамм, к четырем углам банкноты, а затем находящуюся под действием груза банкноту помещают в каменный барабан при скорости, откалиброванной до 60 оборотов в минуту (RPM, revolutions per minute) на фиксированный период времени 30 минут (один (1) цикл). Опрокидывающее действие, которому подвергается находящаяся под действием груза банкнота, вызывает ухудшение механических и оптических свойств. Затем в каменный барабан добавляют контролируемые количества жидкости и твердых загрязняющих веществ (например, соевого масла и глины) для имитации воздействия масел и грязи, с которыми обычно контактирует банкнота в течение своего жизненного цикла. Банкноту проверяют перед и после каждого цикла имитированного ухудшения на наличие механического износа (например, повреждения краев в виде перфораций, разрывов, порезов, линий перегиба, отдельных частей и шероховатых неровных краев, потеря прочности на разрыв, долговечность при изгибе, сопротивление надрыву и сопротивление перфорированию), оптического ухудшения (например, ухудшения цветовых свойств печатной краски) и загрязнение. Влияния линии перегиба и надрыв в зоне сопряжения являются примерами механического ухудшения, которое является обычно приемлемым для этого испытания на износостойкость.

[0070] Испытания на приемлемые адгезии чернил известны специалистам в данной области. Например, отмарывание, которое представляет собой количество чернил, которое переносится с одного листа на другой в сложенной совокупности множества волокнистых листовых материалов или документов, может быть количественно измерено посредством способов, известных специалистам в данной области. Аналогично прочность на разрыв и просвечивание обратной стороны могут быть количественно измерены посредством способов, известных специалистам в данной области. Например, просвечивание может быть количественно измерено посредством известных испытаний на коэффициент отражения или коэффициент пропускания. При испытаниях на прочность на разрыв в поперечном направлении (с использованием, например, прибора для испытания на разрыв INSTRON или устройства для испытания на растяжение, и как показано в приведенной ниже в настоящем документе таблице 2, бумага, изготовленная в соответствии с настоящим изобретением, продемонстрировала увеличение прочности на разрыв в поперечном направлении, при этом испытанные свойства имели увеличенное значение в диапазоне от приблизительно 90% до приблизительно 100%, по сравнению с обычным нанесением с помощью цилиндра защитного устройства на полностью сформированное волокнистое полотно.
2
2
2
2
[0071] Волокнистый листовой материал, как отмечалось, имеет волокнистую подобласть ниже защитного устройства и волокнистую область основной массы рядом с защитным устройством и подобластью. Из-за того, что защитное устройство вводили, когда волокнистое полотно было достаточно уплотнено, волокна в области волокнистого полотна, которая соответствует подобласти в листовом материале, не были смещены в количестве, которое приводит к указанным недостаткам. По этой причине количество волокон в волокнистой подобласти по существу равно количеству волокон в по меньшей мере непосредственно примыкающей области основной массы. Используемый в настоящем документе термин «непосредственно примыкающая область основной массы» относится к трехмерной области в области основной массы, которая примыкает к подобласти и углубленной части защитного устройства. Непосредственно примыкающая область основной массы проходит в радиальном направлении от углубленной части и подобласти на расстояние на поперечной оси x, которое равно длине оси x подобласти. С учетом разницы в объеме между непосредственно примыкающей областью основной массы и подобластью, плотность волокон в подобласти выше плотности волокон в непосредственно примыкающей области основной массы. Количество волокон в непосредственно примыкающей области основной массы и подобласти по существу равно таким образом, что с учетом данной разницы в объеме двух областей, плотность в подобласти выше плотности в непосредственно примыкающей области основной массы. В одном примере варианта осуществления количество волокон в области основной массы находится в диапазоне от 88,55 г/м до 90,15 г/м, в то время как количество волокон в подобласти находится в диапазоне от 87,26 г/м до 90,69 г/м. Используемый в настоящем документе термин «плотность» относится к среднему количеству волокон в объеме.
[0072] Во втором аспекте этого изобретения волокнистый листовой материал, который имеет противоположные поверхности, одну или более сквозных перфораций «с мягкими краями» и углубление над одной или более сквозной перфорациями, содержит: защитное устройство поверхностного нанесения, расположенное в углублении; волокнистую подобласть, расположенную ниже углубления, которая ограничивает контуры сквозной перфорации(-й); волокнистую область основной массы, расположенную рядом с защитным устройством (расположенную в углублении) и подобластью; и зону сопряжения между защитным устройством и волокнистой подобластью и областью основной массы волокнистого листового материала. Волокнистая подобласть проходит вдоль области, ограниченной внешним периметром сквозной перфорации(-й) и внешней границей(-ми) защитного устройства.
[0073] Как отмечалось в настоящем документе, существует множество подходящих для настоящего изобретения защитных устройств. Однако в одном варианте осуществления волокнистый листовой материал содержит защитное устройство, имеющее массив цилиндрических и/или нецилиндрических фокусирующих элементов и массив пиктограмм изображений, который оптически взаимодействует с фокусирующими элементами для получения по меньшей мере одного искусственно созданного изображения. В предпочтительном варианте осуществления фокусирующие элементы являются исключительно либо цилиндрическими линзами, либо нецилиндрическими линзами (например, микролинзами). Однако предполагается, что в настоящем документе этот массив линз содержит сочетание обеих типов линз в различных соотношениях.
[0074] Как отмечалось в настоящем документе, защитное устройство может быть выполнено в виде полоски или лоскута или других форм или геометрических элементов. В одном варианте осуществления защитное устройство присутствует в листовом материале в точном совмещении по меньшей мере с одним другим элементом в листовом материале. В настоящем документе описаны подходящие другие элементы.
[0075] В другом аспекте объект изобретения представляет собой документ, содержащий волокнистый листовой материал. Настоящим изобретением предполагаются различные документы. Например, подходящие документы включают в себя, помимо прочего, банкноты, ценные бумаги, чеки, дорожные чеки, идентификационные карты, лотерейные билеты, паспорта, почтовые марки, акционерные сертификаты, а также незащищенные документы, такие как канцелярские товары и этикетки, и товары, используемые для эстетики. Множество защитных устройств может вводиться в волокнистое полотно и, следовательно, множество защитных устройств может наноситься на волокнистый листовой материал и любой полученный в результате документ. Альтернативно в одном варианте осуществления документ содержит по меньшей мере одно защитное устройство поверхностного нанесения и по меньшей мере одно другое защитное устройство, такое как заглубленное или частично заглубленное защитное устройство или защитный элемент. Защитное устройство поверхностного нанесения может полностью совмещаться с другими элементами документа, такими как другие защитные устройства или защитные или декоративные элементы.
[0076] Волокнистый листовой материал, подходящий для использования в настоящем изобретении, представляет собой бумагу или бумагоподобные листовые материалы. Эти листовые материалы, которые являются одно- или многолистовыми материалами, могут быть изготовлены из широкого диапазона типов волокон, включая синтетические или природные волокна или их композицию. Например, эти листовые материалы могут быть изготовлены из волокон, таких как манильская пенька, хлопок, лен, древесная масса и их смесей. Как хорошо известно специалистам в данной области, смеси хлопковых и хлопковых/льняных или хлопковых/синтетических волокон являются предпочтительными для банкнот, в то время как древесная масса обычно используется в небанковских защищенных документах.
[0077] Как отмечалось выше, защитные устройства, предназначенные для использования с настоящим изобретением могут принимать ряд различных форм, включая, помимо прочего, полоски, полосы, нити, ленты или лоскуты (например, на основе микролинз, голографических и/или с искажением цвета защитных нитей).
[0078] Дальнейшему пониманию заявленного изобретения будет способствовать последующее описание фигур, которые представляют приводимые в качестве примера варианты осуществления.
[0079] Традиционные методики проиллюстрированы на фиг. 1 и фиг. 2. В основном, как показано на фиг. 1, защитное устройство (11) вводят на мокрой стадии изготовления бумаги для углубления устройства (11) в волокнистый листовой материал или документ (10). Когда этот способ используется для поверхностного нанесения защитного устройства, полученный в результате волокнистый листовой материал страдает от низкой износостойкости при обращении, низкой прочности на разрыв в поперечном направлении и высокому просвечиванию обратной стороны. Как упоминается в другом месте в настоящем документе, было обнаружено, что это отчасти связано со смещением волокон (15) из подобласти (12), когда защитное устройство (11) вводят в формируемое волокнистое полотно. Как можно увидеть, количество волокон в области (14) линии перегиба значительно уменьшено. Это приходит к плохому взаимодействию зоны (17) сопряжения между защитным устройством и подложкой (18) волокнистого листового материала или документа (10). Это особенно заметно на сопряженных краях (17a).
[0080] Также найдены недостатки в традиционном варианте осуществления, показанном на фиг. 2, в котором защитное устройство (21) вводят на сухой стадии изготовления бумаги или после изготовления бумаги, когда бумага полностью уплотнена. Здесь волокна (25) в подобласти (22) настолько полностью уплотнены, что защитное устройство (21) не может быть запрессовано в подложку (28). В результате перепад толщины листа является большим. Большой перепад толщины листа был связан с плохим нанесением чернил на листовой материал или документ (20). Как следствие, для вариантов осуществления, в которых защитное устройство добавляют на сухой стадии, защитное устройство должно быть очень тонким, чтобы иметь подходящий перепад толщины листа.
[0081] По меньшей мере один из этих недостатков решается посредством настоящего изобретения. На фиг. 3 проиллюстрирован один вариант осуществления настоящего изобретения. Здесь, в отличие от фиг. 1 и фиг. 2, защитное устройство (31) вводят на мокрой стадии, когда волокнистое полотно является достаточно уплотненным так, что достаточное количество волокон (35) не смещается из подобласти (32), когда защитное устройство запрессовывают в подложку (38) волокнистого листового материала (30). Скорее, волокна (35) являются дополнительно уплотненными или спрессованными под защитным устройством (31) и в области (34) линии перегиба. Это приводит к сильному взаимодействию волокон в зоне (37) сопряжения и, в частности, на сопряженных краях (37a). Более того, поскольку защитное устройство (31) вводят во время мокрой стадии, оно может быть запрессовано в подложку (38), чтобы обеспечить малое значение перепада толщины листа.
[0082] Защитное устройство (41) может вводиться в волокнистое полотно (49) с использованием различных способов и технологий. В предпочтительном варианте осуществления, который показан на фиг. 4, защитное устройство (41) представлено в виде сплошного полотна и непрерывно наносится на формируемое волокнистое полотно (49) на длинносеточной бумагоделательной машине (40) непосредственно после мокрой линии (42) и перед гауч-валом (44), и между вакуумными ящиками (45a, 45b), которые помогают установить защитное устройство в волокнистое полотно (49).
[0083] На фиг. 5 и 6 проиллюстрированы волокнистые листовые материалы или полученные в результате документы (50, 60) объекта изобретения, содержащие множество защитных устройств (52a, 52b, 53, 63a, 63b) поверхностного нанесения. Устройства (52a, 52b, 53, 63a, 63b) представлены здесь в виде лоскутов (53, 63a, 63b) и полосок (52a, 52b) различных размеров и форм. Хотя это и не ограничено с точки зрения местоположения размещения защитного устройства (52a, 52b, 53, 63a, 63b), в одном варианте осуществления настоящего изобретения защитные устройства (например, 53, 63a, 63b) вырезают или штампуют и наносят посредством устройства для введения (не показано) на волокнистое полотно (55) во время изготовления бумаги таким образом, что оно точно совмещается по меньшей мере с одним другим элементом (например, водяным знаком (61)) в волокнистом полотне, волокнистом листовом материале или полученном в результате документе (60). На фиг. 6 проиллюстрирован вариант осуществления, в котором множество защитных устройств, нанесенных как лоскуты (63a, 63b), наносят с точным совмещением с водяным знаком (61). Первый лоскут (63a) наносят с точным поперечным совмещением с водяным знаком (61), в то время как второй лоскут (63b) наносится с точным продольным совмещением с водяным знаком (61). Также предполагается, что защитное устройство (63a, 63b) выравнивают относительно водяного знака (61) таким образом, что по меньшей мере один элемент (не показан) в лоскуте (63a, 63b) точно совмещается с водяным знаком (61) или другим элементом в волокнистом полотне, волокнистом листовом материале или полученном в результате документе (60). Документ (50, 60) имеет края (59, 69), которые, хотя проиллюстрированы здесь как сторона параллелограмма, могут также быть проиллюстрированы другими формами с другими углами. Защитные устройства (52a, 52b, 53, 63a, 63b) наносят на волокнистое полотно, волокнистый листовой материал или документ так, что они не выходят за край (59, 69) документа (50, 60). В предпочтительном варианте осуществления защитное устройство размещают на поверхности так, что оно расположено на некотором удалении от края, не соприкасаясь.
ПРИМЕРЫ
Сравнительный пример 1. Один цикл испытания на износостойкость защитного устройства поверхностного нанесения, когда волокнистое полотно не является достаточно уплотненным
[0084] В первом сравнительном примере волокнистый листовой материал выполнен в соответствии с обычным процессом с мокрой стадией, на которой защитное устройство вводят в волокнистое полотно во время процесса изготовления бумаги, когда содержание воды и/или влаги волокнистого полотна составляет более 98%. В результате смещения волокон волокна в области линии (74) перегиба и в подобласти смещаются, что приводит к уменьшению взаимодействия защитного устройства (71) и волокнистой подложки (78) волокнистого листового материала (70) в этих областях. Волокнистый листовой материал (70), сформованный в соответствии с этим процессом, проиллюстрирован на фиг. 7А после одного цикла (30 мин) в ходе испытания на имитацию обращения. В результате этого одного цикла волокнистый листовой материал (70) продемонстрировал плохую износостойкость, по меньшей мере как определено распространением влияния линии перегиба, как показано в области (74) линии перегиба. Защитное устройство (71) отделяется от подложки (78) волокнистого листового материала (70) в точках вдоль сопряженных краев (77a).
[0085] Более того, защитное устройство поверхностного нанесения продемонстрировало просвечивание обратной стороны. Группе из пяти (5) человек (P1, P2, P3, P4, P5) было предложено оценить степень просвечивания обратной стороны от 1 до 5, причем 5 соответствовало наибольшему просвечиванию, а 1 - наименьшему просвечиванию. Эксперты P1 и P4 оценили просвечивание обратной стороны как 4; эксперты P2, P3 и P5 оценили просвечивание обратной стороны как 5. На фиг. 7В проиллюстрирован волокнистый листовой материал (70), демонстрирующий просвечивание обратной стороны. Для решения данной проблемы потребовалось бы некоторого рода маскировочное покрытие обратной стороны.

[0086] Прочность на разрыв в поперечном направлении волокнистого листового материала была также измерено с использованием прибора для испытания прочности на разрыв INSTRON, модель 5965. Образец бумаги обрезали до размеров 125 мм в ширину и 15 мм в высоту, причем нить проходит вертикально через центр образца. Затем образец помещали в захватные устройства прибора для испытания прочности на разрыв Instron (модель 5965), причем эти зажимные приспособления располагали на расстоянии 40 мм между ними, а нить центрировали в зазоре. Затем образец растягивали со скоростью 38 мм/мин до разрыва образца. Это процесс повторяли 5 раз, причем среднее из 5 значений являлось результатом испытания, который заносили в отчет. Результаты показали, что прочность на разрыв в поперечном направлении находится в диапазоне от 5,4 до 6,3 кг.
Пример по изобретению 1. Один цикл испытания на износостойкость защитного устройства поверхностного нанесения, когда волокнистое полотно является достаточно уплотненным
[0087] В первом примере по изобретению волокнистый листовой материал (80) выполнен в соответствии с изобретением, описанным в настоящем документе, в котором защитное устройство (81) вводят в волокнистое полотно во время процесса изготовления бумаги, когда содержание влаги волокнистого полотна составляет менее 98%. В результате уменьшенного смещения от области линии перегиба и увеличенного уплотнения волокон в подобласти происходит достаточное взаимодействие защитного устройства (81) с подложкой (88) волокнистого листового материала (80). Волокнистый листовой материал (80), сформованный в соответствии с этим процессом, проиллюстрирован на фиг. 8А после одного цикла в ходе испытания на имитацию обращения. Как видно, волокнистый листовой материал (80) обладает повышенной износостойкостью по сравнению с полученной в сравнительном примере 1. Здесь, волокнистый листовой материал (80) демонстрирует отсутствие влияния линии перегиба и повреждения или отделения вдоль сопряженного края (87a) защитного устройства (81) и подложки (88) волокнистого листового материала (80). Волокнистый листовой материал (80) остается неповрежденным, демонстрируя повышенную износостойкость.
[0088] Более того, защитное устройство (81) поверхностного нанесения продемонстрировало меньшее просвечивание обратной стороны по сравнению со сравнительным примером 1. Группе из пяти (5) человек (P1, P2, P3, P4, P5) было предложено оценить степень просвечивания обратной стороны от 1 до 5, причем 5 соответствовало наибольшему просвечиванию, а 1 - наименьшему просвечиванию. Эксперт P2 оценил просвечивание обратной стороны как 1; эксперты P1, P3, P4 и P5 оценили просвечивание обратной стороны как 2. На фиг. 8В проиллюстрирован волокнистый листовой материал, демонстрирующий просвечивание обратной стороны. Альтернативно просвечивание обратной стороны было охарактеризовано путем измерения плотности по серой шкале поперечной нити. Образец бумаги сканировали на планшетном сканере высшего класса Epson V750, который был откалиброван с использованием эталонной мишени IT8. Бумага была отсканирована с разрешением 600 точек на дюйм в виде изображения серой шкалы в отраженном свете с черным фоном сзади образца. Сразу после захвата сканированного изображения был сгенерирован профиль плотности выбранной области. С помощью этой функции выбирали область, охватывающую нить, в которой программное обеспечение захватывает значение серой шкалы для каждого пикселя в выбранной области, для данного конкретного испытания, причем нить проходила вертикально через центр выбранной области, программное обеспечение усредняло вертикальные пиксели в пределах области и заносило в отчет среднюю точку данных по вертикали для каждого горизонтального пикселя (например, если область составляет 20 пикселей в высоту и 200 пикселей в ширину, то для каждой горизонтальной позиции соответствующие значения вертикального пикселя были бы усреднены и привели бы к выводу 200 точек данных). Полученные данные затем наносили на график, чтобы показать, имеет ли место какое-либо заметное смещение значений серой шкалы в пределах выбранной области. Результаты измерений плотности представлены в таблице 1. Результаты примера по изобретению представлены в верхней строке, в то время как результаты сравнительного примера представлены в нижней строке, что указывает на существенное падение при измерении плотности волокна, когда измерительное устройство пересекает противоположную сторону защитного устройства. Более низкие значения указывают на высокое просвечивание обратной стороны. Как можно увидеть, в способе по изобретению (<90% воды и/или влаги) значения плотности по волокнистому листовому материалу остаются относительно постоянными, в то время как в сравнительных примерах (>98% воды и/или влаги) значения плотности существенно уменьшаются. Средняя плотность по серой шкале поперечной нити для сравнительных примеров (>98% воды) составляет 214; в то время как средняя плотность по серой шкале поперечной нити для примеров по изобретению (<90% воды) составляет 226.

[0089] Прочность на разрыв в поперечном направлении волокнистого листового материала (80) была также измерена с помощью прибора для испытания прочности на разрыв INSTRON, модель 5965. Здесь был повторен тот же процесс, что был приведен выше. Результаты показали, что прочность на разрыв в поперечном направлении была лучше, чем продемонстрированная в сравнительном примере 1. Результаты сравнительного примера показаны в виде первых столбцов (>98% воды) в таблице 2, в то время как результаты согласно примеру по изобретению (<90% воды) показаны в виде вторых столбцов в таблице 2.
Сравнительный пример 2. Три цикла испытания на износостойкость защитного устройства поверхностного нанесения, когда волокнистое полотно не является достаточно уплотненным
[0090] Во втором сравнительном примере волокнистый листовой материал (90) выполнен в соответствии с обычным процессом с мокрой стадией, на которой защитное устройство вводят в волокнистое полотно во время процесса изготовления бумаги, когда содержание влаги волокнистого полотна составляет более 98%. В результате смещения волокон волокна в области линии перегиба и в подобласти смещаются во время введения защитного устройства (91), что приводит к уменьшению взаимодействия защитного устройства (91) и подложки (98) волокнистого листового материала (90) в этих областях. Волокнистый листовой материал (90), сформованный в соответствии с этим процессом, проиллюстрирован на фиг. 9А после трех циклов в ходе испытания на имитацию обращения. В результате этих трех циклов волокнистый листовой материал (90) продемонстрировал плохую износостойкость, по меньшей мере как определено распространением влияния надрыва в листовом материале вдоль сопряженного края (97a). Волокнистый листовой материал (90) разорвался на две части вдоль сопряженного края (97a).
[0091] Более того, защитное устройство (91) поверхностного нанесения продемонстрировало просвечивание обратной стороны. Группе из пяти (5) человек (P1, P2, P3, P4, P5) было предложено оценить степень просвечивания обратной стороны от 1 до 5, причем 5 соответствовало наибольшему просвечиванию, а 1 - наименьшему просвечиванию. Эксперты P1 и P5 оценили просвечивание обратной стороны как 5; эксперты P2, P3 и P4 оценили просвечивание обратной стороны как 4. На фиг. 9В проиллюстрирован волокнистый листовой материал (90), демонстрирующий надрыв и просвечивание обратной стороны. Для решения данной проблемы потребовалось бы некоторого рода маскировочное покрытие обратной стороны.
Пример по изобретению 2. Три цикла испытания на износостойкость защитного устройства поверхностного нанесения, когда волокнистое полотно является достаточно уплотненным
[0092] Во втором примере по изобретению волокнистый листовой материал (100) выполнен в соответствии с изобретением, описанным в настоящем документе, в котором защитное устройство (101) вводят в волокнистое полотно во время процесса изготовления бумаги, когда содержание влаги волокнистого полотна составляет менее 98%. В результате уменьшенного смещения от области линии перегиба и увеличенного уплотнения волокон в подобласти, по сравнению со сравнительным примером 1, происходит достаточное взаимодействие защитного устройства с подложкой (108) волокнистого листового материала (100). Волокнистый листовой материал (100), сформованный в соответствии с этим процессом, проиллюстрирован на фиг. 10А после трех циклов в ходе испытания на имитацию обращения. Как видно, волокнистый листовой материал (100) обладает повышенной износостойкостью по сравнению с полученной в сравнительном примере 2. Здесь, волокнистый листовой материал (100) демонстрирует незначительное или нулевое влияние линии перегиба или повреждение вдоль сопряженного края (107a) защитного устройства (101) и подложки (108) волокнистого листового материала (100). Волокнистый листовой материал (100) остается неповрежденным, демонстрируя повышенную износостойкость.
[0093] Более того, защитное устройство (101) поверхностного нанесения продемонстрировало меньшее просвечивание обратной стороны по сравнению со сравнительным примером 2. Группе из пяти (5) человек (P1, P2, P3, P4, P5) было предложено оценить степень просвечивания обратной стороны от 1 до 5, причем 5 соответствовало наибольшему просвечиванию, а 1 - наименьшему просвечиванию. Эксперты P1 оценил просвечивание обратной стороны как 2; P2, P4 и P5 оценили просвечивание обратной стороны как 1; а эксперт P3 оценил просвечивание обратной стороны как 3. На фиг. 10В проиллюстрирован волокнистый листовой материал, демонстрирующий улучшенное просвечивание обратной стороны.
[0094] На фиг. 11 проиллюстрирован один вариант осуществления второго аспекта настоящего изобретения. Здесь волокнистый листовой материал обозначен ссылочной позицией 110. Сквозную перфорацию (111) «с мягкими краями» формируют в волокнистом листовом материале (110) на мокрой стадии изготовления бумаги перед тем, как волокнистый листовой материал (110) станет достаточно уплотненным. Защитное устройство (112) затем вводят над сквозной перфорацией (111), когда волокнистый листовой материал является достаточно уплотненным, так что достаточное количество волокон (113) не смещается из подобласти (114), когда защитное устройство запрессовывают в подложку (115) волокнистого листового материала (110). Скорее, волокна (113) являются дополнительно уплотненными или спрессованными под защитным устройством (112) в подобласти (114), ограниченной сквозной перфорацией (111) и областью (116) линии перегиба. Это приводит к сильному взаимодействию волокон в зоне (117) сопряжения и, в частности, на сопряженных краях (117a). Более того, поскольку защитное устройство (112) вводят во время мокрой стадии, оно может быть запрессовано в подложку (115), чтобы обеспечить малое значение перепада толщины листа. Кроме того, поскольку волокна не смещаются в этом состоянии, дополнительное уплотнение в подобласти (114) существенно снижает (если не исключает) вероятность того, что сквозная перфорация (111) закроется или заблокируется.
[0095] Как отмечалось выше, сквозная перфорация (111) и защитное устройство (112) могут вводиться в волокнистый листовой материал (110) с использованием различных способов и технологий. В частности, сито бумагоделательной машины может представлять собой непрерывно движущуюся формовочную проволочную сетку длинносеточной бумагоделательной машины или цилиндр листоотливной цилиндровой бумагоделательной машины. В предпочтительном варианте осуществления, который показан на фиг. 12, 12A, 12B, сквозную перфорацию (111) формируют с помощью узорчатой проволочной сетки (118) на длинносеточной бумагоделательной машине (119), содержащей по меньшей мере один водонепроницаемый элемент (120), который предотвращает формование листа в этой области. Узорчатая формовочная проволочная сетка (118) проиллюстрирована перед (фиг. 12A) и после (фиг. 12B) того, как бумажную массу выгружают из напорного ящика на формовочную проволочную сетку. Как показано на фиг. 12B, формование листа предотвращается в области водонепроницаемых элементов (120). После того, как сформируют сквозные перфорации (111) и волокнистый листовой материал (110) становится достаточно уплотненным, защитное устройство (112) представляют в виде сплошного полотна и непрерывно наносят на формируемый волокнистый листовой материал (110) непосредственно после мокрой линии (122) и перед гауч-валом (123) и между вакуумными ящиками (124a, 124b), которые помогают установить защитное устройство в волокнистый листовой материал (110).
[0096] В то время как выше были описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что они были представлены исключительно с целью примера, а не ограничения. Таким образом, охват и объем настоящего изобретения не должен ограничиваться каким-либо из приводимых в качестве примера вариантов осуществления.