專利名稱：用于生產(chǎn)證券票據(jù)的包含帶空隙材料的多層結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這項(xiàng)發(fā)明涉及生產(chǎn)包括旅行支票和銀行支票的紙張類產(chǎn)品(例如銀行券(banknotes)、證券票據(jù)(security documents))時(shí)使用的多層膜以及它們的生產(chǎn)方法。更具體地說，這項(xiàng)發(fā)明涉及具有高質(zhì)量紙張的特征并且通常在生產(chǎn)銀行券和證券票據(jù)時(shí)使用的多層膜。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)銀行券、證券票據(jù)和類似的東西時(shí)，棉漿紙已被使用300年以上。眾所周知，棉漿紙有一些非常符合這類應(yīng)用的要求的性質(zhì)，包括褶皺能力、抗撕裂性、印刷能力、和壓花能力。
這些非常符合要求的性質(zhì)可以被表征為如下褶皺是基材被折皺或折疊和不打開仍然保持折疊狀態(tài)的能力。抗撕裂性是基材忍耐初始(initiated)的和非初始的撕裂和刺破的能力。印刷能力是基材在平版印刷期間吸收和結(jié)合所用油墨的能力。壓花能力是基材在凹版印刷工藝的壓力下通過變形在最終的銀行券或證券票據(jù)上形成隆起的圖形的能力，凹版印刷油墨保留在隆起變形區(qū)上從而形成觸摸銀行券或證券票據(jù)時(shí)感覺到的高度。正象大家可以領(lǐng)會(huì)的那樣，這些性質(zhì)結(jié)合在一起使銀行券和類似的東西具有眾所周知的感性認(rèn)識(shí)和功能性。
隨著彩色復(fù)印和計(jì)算機(jī)圖形掃描器的出現(xiàn)，偽造銀行券的現(xiàn)象已顯著增加。盡管主要的貨幣紙生產(chǎn)者們正積極地著手進(jìn)行一項(xiàng)計(jì)劃，試圖通過使用種種水印、金屬絲和諸如光致變色、全息攝影和繞射光柵之類的光可變標(biāo)記(OVD)使他們的基材在這個(gè)時(shí)候更安全，但是這些努力似乎沒有多少挫敗偽造者。
證券特征可以被并入到銀行券中或銀行券上，包括在背面印刷該票據(jù)以保護(hù)各種證券標(biāo)記和印跡。
澳大利亞專利第488,652號(hào)揭示了一種生產(chǎn)證券制品(特別是銀行券)的途徑并且介紹了常規(guī)的銀行券所面臨的嚴(yán)重的偽造品問題。在該專利中揭示的銀行券包括不透明的熱塑塑料片材緊密粘結(jié)在紡織或無紡的熱塑纖維網(wǎng)上所形成的基材，這種基材象希望的那樣被印刷并且已經(jīng)與一個(gè)或多個(gè)光可變證券標(biāo)記結(jié)合在一起。纖維網(wǎng)被用于把耐用性、抗皺性和撕裂強(qiáng)度賦予票據(jù)。在使用象莫阿圖形那樣的光可變性質(zhì)取決于光透射的證券標(biāo)記的場(chǎng)合，必不可少的是在基材上刺一個(gè)洞，插入該標(biāo)記，然后就地粘貼數(shù)層透明的塑料片材。
雖然按照澳大利亞專利第488,652號(hào)的揭示形成的銀行券樣品據(jù)說已被完成，并且在耐用性和安全性與常規(guī)的銀行券相比極為令人滿意，但是業(yè)已發(fā)現(xiàn)它們的構(gòu)造頗為復(fù)雜并且生產(chǎn)成本比較高。再者，在把透射證券標(biāo)記被層壓到基材中的膜層之間時(shí)將形成降低耐用性和安全性的薄弱區(qū)域和高應(yīng)力區(qū)。
其它涉及防偽技術(shù)的揭示包括美國(guó)專利第4,095,217號(hào)和第4,281,208號(hào)，它們涉及使用受光致電壓元件驅(qū)動(dòng)的液晶標(biāo)記，例如太陽能電池或無定形硅材料。
美國(guó)專利第4,472,627號(hào)涉及包含隨人工或自然光產(chǎn)生代碼顯示的液晶/光致電壓標(biāo)記的貨幣或其它有價(jià)證券。該標(biāo)記既可作為一種防偽威懾物，又可以作為一種允許使用者簡(jiǎn)單地鑒別包含這種標(biāo)記的證券的合法性的手段。
美國(guó)專利第4,536,016號(hào)揭示一種諸如銀行券或身份證之類的證券憑證，這類憑證包括由涂有數(shù)層不透明的熱活化粘結(jié)材料透明的雙軸取向聚合物制成的片狀基材。不透明的膜層是以這樣的方式應(yīng)用的，以致用于檢查證券標(biāo)記(例如結(jié)合入聚合物薄膜的繞射光柵)透明區(qū)域被保留下來。該基材能帶有印制的或其它識(shí)別標(biāo)記并且是用緊密結(jié)合的透明的聚合物材料層予以保護(hù)的。
在美國(guó)專利第4,536,016號(hào)中使用的基材是以使用取向聚丙烯(OPP)為基礎(chǔ)的。在印制幾種紀(jì)念性的銀行券之后，該塑料銀行券盡管滿足了許多對(duì)銀行券基材的要求，但是在三個(gè)主要方面發(fā)現(xiàn)了問題。第一，OPP基材不褶皺，從而帶來一些問題，即該薄膜保持平坦的或彎曲的形狀，因此堵塞現(xiàn)金出納機(jī)和自動(dòng)處理設(shè)備。第二，OPP基材缺乏初始的抗撕裂性，因此在處理貨幣時(shí)在票據(jù)邊緣非常頻繁地形成裂紋，從而導(dǎo)致破壞性的撕裂。最后，OPP基材由于在凹版印刷期間不能正常地形成壓花這一事實(shí)而不能呈現(xiàn)紙幣的觸覺性質(zhì)。
取向的高密度聚乙烯膜已被用于塑料包裝領(lǐng)域。在英國(guó)專利第1,287,527號(hào)中介紹了這樣的一些薄膜，它們?cè)诩庸し较?MD)和橫向(TD)兩個(gè)方向上被雙軸取向到大于6.5倍的程度。美國(guó)專利第4,680,207號(hào)涉及線性低密度聚乙烯的雙軸不平衡取向薄膜，它在加工方向上取向不超過6倍，在橫向上取向不超過3倍而且小于在加工方向上的取向。
美國(guó)專利第5,618,630號(hào)涉及用于生產(chǎn)銀行券的三層的多層膜結(jié)構(gòu)。
盡管業(yè)已證明上述的各種薄膜能提供某些超過現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)并且通常能滿足它們?cè)O(shè)計(jì)的要求，但是仍然需要一種薄膜，它能夠提供通常在生產(chǎn)銀行券和證券產(chǎn)品時(shí)所使用的那種類型的高質(zhì)量的棉漿型紙張的特征。
所以，本發(fā)明的目的是提供具有高質(zhì)量棉漿紙的特征的多層膜。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種多層膜，它將擁有高質(zhì)量棉漿紙的褶皺特征，而且是易于制造的和相當(dāng)耐用的。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種多層膜，它將具有至少在一個(gè)方向上的高度的抵御初始的和非初始的撕裂和刺破的抗撕裂能力。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種多層膜，它將擁有高質(zhì)量紙的印刷能力和壓花能力。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種多層膜，它將擁有高度的高溫抗卷曲性，例如在150°F以上的溫度下。
本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供一種多層膜，它將適合生產(chǎn)油墨難得受到磨損的銀行券，從而導(dǎo)致使用壽命長(zhǎng)的銀行券。這樣的多層膜可以實(shí)現(xiàn)高水平的耐用性，而且無需用保護(hù)涂層(例如，清漆或聚氨酯)覆蓋有油墨的表面。
本發(fā)明的其它目的和一些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于在熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人在閱讀本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書時(shí)將變成顯而易見的。
發(fā)明概述本發(fā)明的多層膜是不透明的三層結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一個(gè)取向聚丙烯(OPP)的膜層被至少一個(gè)在OPP層任一側(cè)的高密度聚乙烯(HDPE)層包圍著。
本發(fā)明的多層膜在重復(fù)折疊試驗(yàn)中呈現(xiàn)良好的性能。本發(fā)明的多層膜結(jié)構(gòu)還在取向方向和非取向方向兩個(gè)方向上具有高抗張強(qiáng)度。
按照本發(fā)明，提供了一種適合在生產(chǎn)銀行券、證券紙和類似的東西時(shí)使用的抗卷曲的、橫截面對(duì)稱的層壓多層膜基材，該基材包括(a)雙軸取向不平衡的第一層，所述的第一層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少約50wt％(重量百分比)的密度至少為約0.94的高密度聚乙烯，并且所述第一層至少在第一方向上達(dá)到比在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上存在的取向程度至少小3倍的取向程度；(b)雙軸取向平衡的第二層，所述第二層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括成穴劑(cavitating agent)和至少約90wt％的聚丙烯，并且所述第二層至少在第一方向上以至少為4∶1的取向比取向而在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上以至少為6∶1的取向比取向；(c)雙軸取向不平衡的第三層，所述的第三層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少約50wt％的密度至少為約0.94的高密度聚乙烯、并且所述第三層至少在第一方向上的取向程度比在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上存在的取向程度至少小3倍；(d)置于(a)和(c)的內(nèi)側(cè)之間的層壓粘結(jié)樹脂，所述第二層被這樣層壓到所述第一和第三層上，以致所述第三層的第一取向方向基本上與所述第一層的第一取向方向在一條直線上，并且其中(a)還包括共擠在其內(nèi)側(cè)上的丙烯共聚物皮層。
發(fā)明詳述在形成本發(fā)明的多層膜時(shí)，該基材中至少有一層包括成穴劑和取向聚丙烯。在芯部分使用取向聚丙烯將導(dǎo)致高抗張性能和在重復(fù)折疊試驗(yàn)中的高性能。此外，在芯中使用成穴劑提供了良好的不透明性，這最大地減少了對(duì)重的不透明涂層的需求。
在芯部分使用取向聚丙烯(OPP)是優(yōu)選的。但是抗張強(qiáng)度相當(dāng)?shù)钠渌p軸取向聚合物(例如，線性低密度聚乙烯(LLDPE)、尼龍或聚酯)也可以使用。優(yōu)選的是在OPP芯層中沒有任何影響與其它膜層粘結(jié)的添加劑，例如抗靜電劑和聚硅氧烷。
本發(fā)明的芯層包含許多由固體成穴劑的成穴作用形成的空隙，所述成穴劑例如是聚對(duì)苯二酸丁二酯和/或碳酸鈣。美國(guó)專利5,288,548；5,264,277和4,632,869中所述的例如直徑0.2至2微米的聚對(duì)苯二酸丁二酯(其內(nèi)容引入此供參考)是合適的成穴劑。球形顆粒由于取向形成了微空隙，導(dǎo)致白色不透明的產(chǎn)品。
在芯層中使用成穴劑(cavitating agent)提供了良好的不透明性，這降低了對(duì)不透明層的需求并因此降低了銀行券的重量。重量降低改善了脫印性(set-off)，該脫印是在剛印制的銀行券在印刷壓機(jī)末端多層疊放時(shí)出現(xiàn)的。由于疊層重量的降低，處于疊層底部的銀行券將經(jīng)受較小的壓力。
在形成本發(fā)明的用于生產(chǎn)銀行券和其它證券票據(jù)的多層膜基材時(shí)，該基材中至少有兩個(gè)膜層將包含大比例的高密度聚乙烯(HDPE)，該HDPE的密度至少為約0.94、優(yōu)選至少為約0.945。這些膜層可以排他地由單一的HDPE樹脂、數(shù)種HDPE樹脂的混合物或包含小比例的另一種聚合物材料(例如，低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯、乙烯/乙烯醇(EVOH)共聚物、乙烯/丙烯(EP)共聚物、乙烯/丙烯/1-丁烯(EPB)共聚物、聚酯或尼龍)的HDPE的混合物組成，但是在本發(fā)明的實(shí)踐中單一的HDPE樹脂或數(shù)種HDPE樹脂的共混物是尤其優(yōu)選的。已發(fā)現(xiàn)由HDPE樹脂混合物或微晶蠟制得的膜降低了膜的裂開性(splittiness)，該膜本身體現(xiàn)在TD方向上破裂的趨勢(shì)。
在使用HDPE的共混物時(shí)，這樣的共混物可以包括兩種或多種聚合物，這些聚合物都優(yōu)選具有0.94或更大的密度。HDPE共混物包括大比例的熔體指數(shù)從0.6至1.2的HDPE和一種或多種熔體指數(shù)有所不同的聚合物是有利的。
三元共混物可能也是符合要求的。適當(dāng)?shù)娜不煳锿ǔ０?0wt％至98wt％、優(yōu)選84wt％至96wt％的密度為0.96或更高且熔體指數(shù)從大于0.5至2.0的HDPE；1wt％至25wt％、優(yōu)選3wt％至8wt％的密度為0.94或更高且熔體指數(shù)從0.1至0.5的HDPE；以及1wt％至25wt％、優(yōu)選3wt％至8wt％的密度為0.96或更高且熔體指數(shù)從2至8的HDPE。
優(yōu)選的是，作為次要成分的第二和第三種HDPE聚合物是以大約相等的量存在的。
本發(fā)明特別優(yōu)選的薄膜基材包括(a)第一層，該層包括至少約50wt％的密度至少為約0.94的HDPE，并且至少在第一方向(例如機(jī)器方向(MD))上取向到比在基本上垂直于第一方向的第二方向(例如橫向方向(TD))上存在的取向程度至少小3倍的程度；(b)第二層，該層包括至少90wt％的聚丙烯，并且至少在第一方向(例如MD)上以至少為3∶1的取向比取向，而在基本上垂直于所述第一方向的第二方向(例如TD)上以至少為6∶1的取向比取向；以及(c)第三層，該層也包括至少約50wt％的密度至少為約0.95的HDPE，并且也至少在第一方向(例如MD)上取向到比在基本上垂直于第一方向的第二方向(例如TD)上存在的取向程度至少小3倍的程度，第三層被層壓到薄膜基材上，以致第三層的第一取向方向本質(zhì)上平行于第一層的第一取向方向(或者與第一層的第一取向方向在一條直線上)。
在美國(guó)專利第4,870,122號(hào)中揭示了雙軸取向不平衡的HDPE膜的生產(chǎn)方法，其內(nèi)容整體引入供參考。
可以理解，為了達(dá)到這里所述類型的多層膜中改進(jìn)的抗撕襲性的目的，已發(fā)現(xiàn)不平衡的雙軸取向的HDPE膜經(jīng)層壓使它們的主要取向方法基本上相互平行地排列，這樣的HDPE膜在以下情況下抗撕裂性增強(qiáng)，即當(dāng)可取向的層壓樹脂如聚氨酯置于層之間并經(jīng)歷取向以使在取向的樹脂中的主要取向方向基礎(chǔ)上與第一和第三HDPE膜層的主要取向方法垂直。在一個(gè)實(shí)施方案中，層壓粘結(jié)樹脂的主要取向方向的這種取向是在層壓步驟本身中達(dá)到的，優(yōu)選以機(jī)器方向(MD)。
HDPE膜的取向度是本發(fā)明的一個(gè)重要方面，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)娜∠蚨葧?huì)產(chǎn)生所期望的物理性能。雖然具有0.957或更高的密度的高密度HDPE樹脂可以直接由流延擠出制成薄膜，但會(huì)存在卷曲、均勻性和平坦的問題。因此，約0.8至1.5密耳的具有最佳性能平衡的HDPE膜的獲得是通過采用不平衡的雙軸取向膜，所述膜是由流延尺寸(cast gauge)4至15密耳，并通過拉伸即取向而降至所需尺寸的膜制得的。
薄膜是用常規(guī)方法生產(chǎn)和取向的。薄膜被加熱到取向溫度，并且首先在兩組夾輥之間經(jīng)歷MD取向，第二組夾輥按照等于牽引比的量以大于第一組夾輥的速度旋轉(zhuǎn)。然后，該薄膜通過加熱和在拉輻機(jī)中經(jīng)歷橫向拉伸完成TD取向。通常MD取向是在60℃至120℃下完成的，而TD取向是在110℃至145℃下完成的。
盡管在薄膜的第一方向上的取向程度比在基本上垂直于該第一方向的方向上存在的取向程度至少小3倍是優(yōu)選的，但是，更特別優(yōu)選的是每個(gè)HDPE膜層在MD方向上被取向到約1.1至約2.0倍的程度而在TD方向上被取向到6至12倍的程度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，HDPE膜層可以以不超過每分鐘約110英尺(110fpm)的回轉(zhuǎn)輪(caster)速度(相當(dāng)于140fpm的線速度)按1.25倍的MD取向生產(chǎn)出來，并且具有極好的質(zhì)量。在替代實(shí)施方案中，在薄膜的第一方向上的取向程度可以至少比基本上垂直于該第一方向的方向上存在的取向程度大3倍。甚至未取向的吹塑HDPE也可以作為第一和第三層使用并且在本發(fā)明的多層膜基材中仍然保持一定程度的褶皺性。
在使用時(shí)，這種不平衡的取向程度在該基材的HDPE成分中產(chǎn)生有趣的效應(yīng)。這種效應(yīng)是可見的連波紋和條紋外觀，而且連波紋平行于與取向方向橫交的方向。在低倍率下，在每平方厘米HDPE薄膜中將可以看到約5至約30條不連續(xù)波動(dòng)的連波紋，而條紋通常平行于取向方向。這種效果把略帶半透明的外觀賦予該薄膜，這種外觀傾向于透過薄膜看到遠(yuǎn)處略微模糊的物體。這種效果表明膜層已按不平衡的方式取向。在本發(fā)明的實(shí)踐中打算使用的高密度聚乙烯包括在美國(guó)專利第4,870,122號(hào)中介紹的那些。
在取向的聚丙烯層中通過調(diào)整取向獲得在兩個(gè)方向上基本平衡的抗張性能。
為了獲得本發(fā)明的象紙一樣的產(chǎn)品所需要的表面特征，可以用已知的方法把一個(gè)或多個(gè)皮層加到多層的HDPE基材上，例如，在取向之前通過涂布或共擠獲得皮層，或者在完成一個(gè)或兩個(gè)方向的取向操作之后通過涂布HDPE獲得皮層。皮層可以是任何與聚烯烴薄膜(特別是聚乙烯薄膜)一起用于這個(gè)目的的常規(guī)材料。例如，為了獲得易壓制表面，聚合物樹脂在必要時(shí)可以與填料、纖維、顏料或類似的東西共混。此外，象在美國(guó)專利第4,377,616、4,632,869、4,758,462號(hào)及其它中介紹的那些空隙薄膜(voided films)可以被層壓到HDPE多層基材上，以便把那些結(jié)構(gòu)的各種蔽光性質(zhì)賦予本發(fā)明的薄膜。
前面揭示的包含HDPE的膜層(a)和(c)可以進(jìn)一步包括共聚物類的聚丙烯皮層，例如在其至少一側(cè)上，優(yōu)選在其內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩側(cè)上提供的乙烯/丙烯/1-丁烯三之共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中，皮層本身還可以包括與層壓膜層(a)、(b)和(c)時(shí)使用的粘結(jié)劑樹脂的成分相似的成分。例如，LDPE可以構(gòu)成皮層的10wt％至20wt％，其余部分是共聚物類聚丙烯。
在層壓表面之間提供更大的附著力的適合促進(jìn)粘結(jié)的底漆(例如選自聚亞乙基亞酰胺、環(huán)氧樹脂、聚氨酯和丙烯酸系樹脂的聚合物)可以在共聚物聚丙烯皮層(在(a)和(c)的內(nèi)側(cè))和層壓粘結(jié)樹脂之間提供。底漆組合物是在美國(guó)專利第4,447,494號(hào)和4,681,803號(hào)中揭示的，其內(nèi)容引入供參考。
還可以預(yù)見該涂覆的基材在層壓之前或之后可以進(jìn)行壓花、染色、印刷、紋飾和其它方式的處理；這類處理是在層壓膜層的內(nèi)表面或外表面上進(jìn)行的，以便提供如銀行券的視覺和/或觸覺的標(biāo)識(shí)特性、它的顯著性或面值之類的東西。印刷方法包括但不限于平版印刷、UV-篩網(wǎng)印刷、苯胺印刷、影印版和凹版印刷。任何可苯胺或影印版印刷油墨無論是彩色油墨還是機(jī)器可讀的油墨(例如平版、IR、UV、磁性、或凹版印刷油墨)都可以使用。在芯部分印刷也是證券特征之一。
本發(fā)明的不透明的帶空隙的三層結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行表面印刷而不會(huì)損失不透明性。這對(duì)于采用相對(duì)高溫(大于70℃)和高壓(大于1000psi)的凹版印刷來說是驚人的結(jié)果。通常未層壓的帶空隙膜在類似條件下其空隙會(huì)破壞并喪失不透明性。該空隙起緩沖作用，消除通過油墨可見的磨損力，使油墨更耐磨損。
可用于實(shí)施本發(fā)明的層壓技術(shù)在技術(shù)上是已知的，其中包括用粘結(jié)劑粘結(jié)或膠結(jié)(例如，用層壓粘結(jié)劑樹脂，優(yōu)選用透明的制劑)；溶劑粘結(jié)，其中把霧狀的溶劑噴到待粘結(jié)到一起的基材上；借助加熱粘結(jié)的熱層壓，其中熱塑性片材將經(jīng)歷熱輥或熱壓處理；流延層壓(cast-lamination)，其中一個(gè)膜層被流延到第二層上，于是該第二層形成基材；或者象在技術(shù)上已知的壓延操作時(shí)那樣擠塑或撐壓層壓(draw-lamination)。
使用無溶劑的即100％固體的粘結(jié)樹脂(例如，購(gòu)自H.B.Fuller公司的2份聚氨酯的樹脂(WD4110))是特別優(yōu)選的。100％固體的層壓粘結(jié)劑是溶劑型粘結(jié)劑的有效的替代物。100％固體的層壓粘結(jié)劑把極好的透明性、增強(qiáng)的印刷能力、高粘結(jié)強(qiáng)度和耐熱合性賦予本發(fā)明的多層膜層壓結(jié)構(gòu)。
當(dāng)離散的證券標(biāo)記(例如，光可變標(biāo)記(OVD))被合并到該基材內(nèi)時(shí)，它們可能被封閉在固定在基材上的囊中。另一方面，光可變標(biāo)記本身可以被合并在層壓基材的膜層之一(或兩者)之中，或者在膜層之間，不必把物理上離散的標(biāo)記合并到在膜層之間形成的輪廓分明的囊中。
任何適當(dāng)?shù)淖C券標(biāo)記都可以在本發(fā)明中使用，例如，選自光可變標(biāo)記、磁性標(biāo)記、電子標(biāo)記和包含稀土元素的標(biāo)記，其中OVD是特別優(yōu)選的。
正象在本說明書中使用的那樣，術(shù)語“光可變”被用于詮釋任何能以可逆轉(zhuǎn)、可斷定和可重現(xiàn)的方式輕易地改變外觀的標(biāo)記。這種標(biāo)記的外觀是變化的，例如，通過施加體溫或手壓、改變觀察角度和進(jìn)行觀察的照明條件。本發(fā)明希望的標(biāo)記類型是繞射光柵、液晶、莫阿圖形，和用帶或不帶疊加?xùn)鸥瘛⒄凵鋿鸥?、透鏡式柵格和透明柵格(例如，菲涅耳透鏡、產(chǎn)生可變的干涉圖或類似的東西的局部反射與局部透明的涂層、雙折射層或偏振層、波帶片等)的十字光柵產(chǎn)生的類似的圖形。
一般的說，這種性質(zhì)的光活性標(biāo)記是容易得到普通人認(rèn)可的并且還是極為難以借助攝影和印刷技術(shù)再現(xiàn)的。此外，如本發(fā)明所述以可再現(xiàn)的方式產(chǎn)生任何一種這樣的標(biāo)記和在塑料層壓制品中包括這樣的標(biāo)記都可能超出大多數(shù)偽造者的能力。在尋求柔韌性象紙一樣的產(chǎn)品(例如銀行券)時(shí)，當(dāng)然更可取的是光可變標(biāo)記本身應(yīng)當(dāng)是片狀的、柔軟的和薄的。為了促進(jìn)粘結(jié)和緩和隨時(shí)間發(fā)生的反應(yīng)性變化使這樣的標(biāo)記與用于層壓膜的塑料相容也是更可取的。
按照本發(fā)明，一種優(yōu)選的OVD形式可能是由帶浮雕衍射圖樣的金屬化的熱塑塑料膜組成的反射繞射光柵。為了阻止非法復(fù)制浮雕圖形，按照本發(fā)明更可取的是在金屬化的薄膜任一側(cè)使用溶解度特性類似于金屬層的熱塑性材料，以致優(yōu)先蝕刻分離將變得極為困難。另一種優(yōu)選的標(biāo)記是通過攝影復(fù)制細(xì)小的線條或斑點(diǎn)在薄膜任一側(cè)形成的莫阿圖形。斑點(diǎn)和線條的間隔可以輕易地做得太細(xì)小，以致不能借助印刷技術(shù)進(jìn)行復(fù)制，而且這種莫阿圖形可以按大得多的比例顯示。獨(dú)特的衍射和莫阿圖形往往被優(yōu)先用于銀行券，而且這些技術(shù)可用于借助計(jì)算機(jī)和光致還原方法產(chǎn)生那些圖形。
證券特征可以被合并到銀行券中和銀行券上，其中包括提供銀行券的背面印刷來保護(hù)證券標(biāo)記和印跡。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，類似于本發(fā)明的薄膜但交叉取向(cross-oriented)的薄膜在150°F以上的溫度下可能易于卷曲。這種交叉取向的薄膜除了第二層被層壓到該薄膜基材上以致第二層的第一(主要)取向方向基本上垂直于第一層的第一(主要)取向方向之外均類似于本發(fā)明的薄膜。據(jù)信，這種卷曲可能是由于在高溫下每個(gè)膜層在加工方向和橫向上的收縮率存在差異所至。額外的卷曲敏感性在膜層的涂層或皮層具有不同于該膜層的HDPE成分的收縮系數(shù)時(shí)可能出現(xiàn)。這種不平衡的收縮以及伴生的卷曲是可以避免的，其方法是把作為第一層的鏡象提供的與第一層完全一樣的第二層層壓到第一層上從而使整個(gè)膜層的總收縮性能達(dá)到平衡。換言之，分層薄膜結(jié)構(gòu)的一半是另一半的鏡象，而對(duì)稱平面是沿著分層薄膜結(jié)構(gòu)橫截面的水平中線。這將提供橫截面對(duì)稱的分層薄膜結(jié)構(gòu)。這種薄膜的實(shí)例包括構(gòu)造呈ABA、ABBA、ABCCBA、ABCDCBA等形式的那些薄膜，其中每個(gè)字母代表一個(gè)膜層、皮層、涂層或粘結(jié)劑層。這種橫截面對(duì)稱的分層薄膜結(jié)構(gòu)必定是“平行取向”的結(jié)構(gòu)，即第一層的主取向方向平行于第二層的主取向方向以便滿足鏡象要求。這樣的構(gòu)造提供一種對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中相反的收縮力絕大部分被相互抵銷了。但是，這種雙層平行結(jié)構(gòu)可能在一個(gè)方向(例如，在使用雙TD取向的薄膜時(shí)的TD)上易于撕裂。
已發(fā)現(xiàn)采用低密度聚乙烯(LDPE)和/或線性低密度聚乙烯(LLDPE)層壓樹脂體現(xiàn)出易撕裂性降低，所述層壓樹脂在取向的主方向上取向，所述取向方向基本上與其連結(jié)的層中的主取向方向垂直。層壓樹脂本身在層壓期間在某種程度上是取向的，優(yōu)選在樹脂至少部分或完全固化之后，并且優(yōu)選是在機(jī)器方向上取向。該取向可以是1.5至10倍，優(yōu)選4至6倍，相應(yīng)于大于10％，優(yōu)選大于20％，如75％的層壓粘結(jié)樹脂的牽伸總量。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過使用100％固體樹脂作為所用的層壓粘結(jié)劑可以改善由層壓程序造成的取向效應(yīng)，從而導(dǎo)致多層膜呈現(xiàn)抗卷曲性和改善的耐化學(xué)性。
一個(gè)或兩個(gè)包含HDPE的膜層在一個(gè)方向上的耐撕裂性可以被弱化到遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于層壓粘結(jié)樹脂和包含OPP的芯層的程度。在為了偽造的目的試圖使該結(jié)構(gòu)分層時(shí)，只有一小條一小條的有印跡的包含HDPE的外層將被拆下來。整個(gè)包含HDPE的膜層將不能拆開。
包含HDPE的膜層可以利用制造期間的處理?xiàng)l件來降低其撕裂強(qiáng)度。用激光技術(shù)打微孔和/或刻痕也將使包含HDPE的膜層弱化。微孔是斜的或者是單向的，例如，在每英寸約50至約300個(gè)(dpi)的范圍內(nèi)。
HDPE層還可以通過添加不相容的添加劑使該膜層在取向期間纖維化或破碎來降低其撕裂強(qiáng)度。影響結(jié)晶過程的適當(dāng)?shù)牟幌嗳莸木酆衔锾砑觿┌ň埘?PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯或它們的混合物。一般的說，約1wt％至約10wt％、優(yōu)選約4wt％至約8wt％的不相容的添加劑被添加到HDPE層中。纖維化將導(dǎo)致取向的HDPE區(qū)圍繞著又長(zhǎng)又平坦的不相容聚合物區(qū)，從而導(dǎo)致撕裂強(qiáng)度低下的區(qū)域。
OPP芯層不被弱化并且提供整體結(jié)構(gòu)的抗張性能和抗撕裂性。
下面將通過非限制性實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1這個(gè)實(shí)施例說明按照本發(fā)明生產(chǎn)的多層膜基材的制備，該基材適合制備具有良好的褶皺特性的銀行券。
最終厚度為1.15密耳的多層取向膜基材是通過HDPE與在兩側(cè)的共聚物類聚丙烯皮層共擠形成第一層(a)來制備的。采用的HDPE是購(gòu)自O(shè)ccidental化學(xué)公司(Dallas，Tex.)的Oxychem M-6211，其密度為0.96、熔體指數(shù)為1.0。共聚物類聚丙烯皮層包括90wt％的Chisso 7510(購(gòu)自日本的Chisso公司的乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物)和10wt％的Nobil LKA-753(LDPE，購(gòu)自美孚化學(xué)公司(Norwalk，Conn.))。HDPE組成約90wt％的最終膜層(a)，而皮層組成10wt％(每側(cè)5wt％)。然后，該薄膜(a)在約115℃下在MD方向上取向1.4倍，并且在約115至140℃下用拉輻機(jī)在TD方向上取向6至12倍(例如，10倍)。
利用2份聚氨酯樹脂WD4110(購(gòu)自H.B.Fuller公司)將膜層(a)100％固體粘結(jié)地層壓到含聚對(duì)苯二酸丁二酯(1.20密耳的OPPalyteTM420HTW)的OPP層上。
再次用Fuller WD4110將這雙層膜100％固體粘結(jié)地層壓到另一塊上述的HDPE膜層上。
雖然已經(jīng)用優(yōu)選實(shí)施方案介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下各種改進(jìn)和變化都是可以利用的，而熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將很容易理解這一點(diǎn)。這些改進(jìn)和變化被認(rèn)為將在權(quán)利要求書的條款范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在生產(chǎn)銀行券、證券紙和其類似物時(shí)使用的耐卷曲的橫截面對(duì)稱的層壓多層膜基材，包括(a)雙軸取向不平衡的第一層，所述的第一層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少約50wt％的密度至少為約0.94的高密度聚乙烯，并且所述第一層至少在第一方向上達(dá)到比在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上存在的取向程度至少小3倍的取向程度；(b)雙軸取向平衡的第二層，所述第二層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括成穴劑和至少約90wt％的聚丙烯，并且所述第二層至少在第一方向上以至少為4∶1的取向比取向而在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上以至少為6∶1的取向比取向；(c)雙軸取向不平衡的第三層，所述的第三層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少約50wt％的密度至少為約0.94的高密度聚乙烯、并且所述第三層至少在第一方向上的取向程度比在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上存在的取向程度至少小3倍；(d)置于(a)和(c)的內(nèi)側(cè)之間的層壓粘結(jié)樹脂，所述第二層被這樣層壓到所述第一和第三層上，以致所述第三層的第一取向方向基本上與所述第一層的第一取向方向在一條直線上，并且其中(a)還包括共擠在其內(nèi)側(cè)上的丙烯共聚物皮層。
2.權(quán)利要求1的膜基材，其中(a)和(c)都還包含在其至少一側(cè)的共聚物聚丙烯皮層。
3.權(quán)利要求1的膜基材，其中(a)和(c)都還包含在其內(nèi)側(cè)和外側(cè)的共聚物聚丙烯皮層。
4.權(quán)利要求1的膜基材，其中(d)包含無溶劑的粘合劑。
5.權(quán)利要求4的膜基材，其中(d)包含聚氨酯。
6.權(quán)利要求1的膜基材，其中(d)包含選自低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯的組分。
7.權(quán)利要求1的膜基材，還包含在(a)和(c)之間的證券標(biāo)記(e)。
8.權(quán)利要求7的膜基材，其中所述證券標(biāo)記選自光可變標(biāo)記、磁性標(biāo)記、電子標(biāo)記和含稀土元素的標(biāo)記。
9.權(quán)利要求1的膜基材，還包含在與層壓粘合劑樹脂(d)層壓之前印在層(b)上的證券標(biāo)記(e)。
10.權(quán)利要求3的膜基材，其中在所述外側(cè)的所述共聚物聚丙烯皮層被外涂覆有不透明涂層。
11.權(quán)利要求1的膜基材，它為銀行券的形式。
12.權(quán)利要求1的膜基材，其中所述第一方向?yàn)闄C(jī)器方向，所述第二方向?yàn)闄M向方向。
13.權(quán)利要求1的膜基材，其中所述第一和/或第三層包含聚酯、聚烯烴和/或尼龍。
14.權(quán)利要求1的膜基材，其中所述成穴劑選自聚對(duì)苯二酸丁二酯和碳酸鈣。
15.權(quán)利要求14的膜基材，其中所述成穴劑為聚對(duì)苯二酸丁二酯。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)銀行券的多層層壓膜基材,該膜基材具有一個(gè)取向聚丙烯芯層并且在取向聚丙烯層的每側(cè)上的至少一個(gè)HDPE層。所述芯層可以含有由加入的成穴劑形成的微空隙。最終的膜呈現(xiàn)良好的壓花能力、褶皺特性和其它性質(zhì),從而使它們非常適合生產(chǎn)銀行券和其它證券票據(jù)。
文檔編號(hào)B42D15/00GK1359330SQ00809671
公開日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2000年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月3日
發(fā)明者G·L·貝諾爾特, D·E·麥吉 申請(qǐng)人:美孚石油公司