CN111511572B - 用于在造纸机制成的孔上方表面施加安全装置的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有安全装置(112)的片材(110)和用于制备此类片材(110)的方法，该安全装置被施加在造纸机制成或“软边”的通孔(111)上方。通过本发明的方法，一个或多个通孔在成形纤维幅材充分固结之前在其中形成，然后安全装置被施加到纤维幅材上，优选地在纤维幅材构成充分固结、完全成形湿幅材时，在造纸机的伏辊或类似工具处或附近在一个或多个通孔上方施加。在纤维不会发生移位的造纸阶段施加安全装置然后使装置下面的区域进一步固结极大地降低(如果不是消除)一个或多个通孔变得堵塞或阻塞的可能性。此外，根据本发明方法制造的纸在经受流通模拟测试时显示出在纸/安全装置界面处最小的损坏。此外，表面施加的安全装置显示出可接受的凹版油墨粘附性水平，并且纸具有较高的横向(CD)拉伸强度和在其相对侧上少得多的透印。

Description

用于在造纸机制成的孔上方表面施加安全装置的方法

技术领域

在一个方面，本发明涉及具有通孔的片材，其中一个或多个安全装置联接到这些通孔。片材示例性地用于形成安全文件，该安全文件包括上述通孔和联接的安全装置。在另一方面，本发明通常还涉及一种制备此类片材的方法；形成安全文件的方法；以及通过通孔与一个或多个安全装置的联接来保护这些文件的装置。本文所述的通孔包括“软边”通孔。因此，本发明的另一方面还包括在片材或更具体地在安全文件中形成软边通孔的方法。

背景技术

非排他性地包括各种形式的条、带、线或丝带的安全装置被广泛地用于保护或美观高安全和高价值文件，从而提供用于验证这些文件的真实性的视觉和/或机器可检测手段。这些安全装置可完全嵌入或部分地嵌入文件中，或安装在其表面上。

至少部分地嵌入的安全装置可通过在造纸过程的湿阶段期间将安全装置引入到纤维幅材中而被施加到成形纤维幅材。然而，在此阶段将安全装置引入纤维幅材中虽然适用于嵌入和部分地嵌入的安全装置，但迄今为止对于表面施加的安全装置是不切实际的，因为所得的片材或文件将易于降低耐久性(例如，流通耐久性)。

已经发现，在将安全装置引入成形纤维幅材的湿阶段期间，当安全装置被压入到纤维幅材中时，一些纤维在安全装置周围流动时发生移位。这导致一定量的纤维从子区域(即，纤维幅材的位于安全装置下面或下方的区域)和铰链区域(即，纤维幅材的位于邻近安全装置的边缘或侧面的区域)移位，所述移位足以影响安全装置与纤维幅材或与所得片材或文件的基底的相互作用。子区域和铰链区域中的所得的纤维浓度小于至少相邻的一个或多个主体区域中的纤维浓度。这导致在安全装置与片材或文件的基底的界面处的弱连接相互作用，并且特别地导致在安全装置的界面表面和/或边缘处的弱连接相互作用。在所得文件的使用或流通期间，这些弱区域非常易于在片材或文件中沿安全装置与基底之间的界面边缘撕裂，或产生铰链效应(即，界面边缘之间的分离区域)。此外，该文件倾向于表现出背面透印；即，当施加在纤维幅材的一侧上时，所施加的安全装置将产生可从纤维幅材、任何所得的纤维片材或任何所得的文件的相对侧观察到的阴影效果。这通常需要使用背面伪装涂层来解决该问题。还已经观察到，所述所得片材或文件表现出横向(CD)拉伸强度的降低。

一种用于获得表面施加的安全装置的替代方案是将安全装置施加到完全成形的纤维基底的表面。然而，施加到完全成形的纤维基底伴随其他实质性限制。例如，这实质上限制了可使用的安全装置的厚度范围。通常，表面施加限于最薄(诸如小于15微米(μm))的安全装置。较厚的安全装置通常被排除在此类施加之外，至少部分地因为在所得片材上所得的厚度差影响下游处理。如本文所用，术语“厚度差”是指从片材的主体区域的上表面到安全装置的上表面测量的高度差。因此，厚度差可以为负或正。例如，在安全装置的上表面位于片材的主体区域的上表面的高度下方的情况下，厚度差为负。相反，在安全装置的上表面位于片材的主体区域的上表面的高度上方的情况下，厚度差为正。另选地，厚度差为零指示安全装置的上表面与主体区域的上表面齐平。由于在造纸过程的干燥阶段中或在后施加过程中引入的较厚的安全装置产生的厚度差，下游过程诸如卷绕、成片、堆叠、切割和通过ATM处理在时间和成本方面受到影响。重要的是，以这种方式产生的堆叠尚未做好压榨准备或印刷准备。

鉴于上述情况，仍然需要具有表面施加的安全装置的改进片材，而不管厚度如何，并且需要能够产生这些片材的改进的方法。还存在对提供具有附加真实性特征的安全文件的持续需求，该附加真实性特征允许验证文件的真实性，同时防止未经授权的复制。

发明内容

本发明通过提供片材、安全文件和用于通过在造纸的湿阶段期间将安全装置引入成形纤维幅材而将安全装置表面施加到纤维片材或文件的方法来解决上述需求中的至少一者。在一个实施方案中，安全装置被施加在形成于纤维幅材中的一个或多个“软边”通孔上方。该实施方案中的安全装置由结构膜制备，并且具有至少约10微米的厚度，从而为该装置提供跨越一个或多个通孔的充分耐久性。如本文所用，术语“软边通孔”意指在造纸期间片材中的纤维延伸到由通孔环绕的开口中而产生的通孔。通孔的开口从幅材的一侧或表面延伸到相对侧或表面，并且在边缘区域表现出独特的不规则性。该独特的不规则性是由于缺少尖锐的切割边缘而引起的，并且包括边缘区域中的纤维和 /或延伸到开口中的纤维的不规则积聚。在此类贯通开口具有经常变化且不易于复制的独特不规则性的情况下，这些开口用作具有高安全值的真实性特征。本发明的方法包括在纤维幅材充分固结的造纸过程的湿阶段期间，将安全装置引入到成形的纤维幅材之上或之中，任选地在形成于纤维幅材中的一个或多个“软边”通孔上方。在一个实施方案中，当纤维幅材具有基于纤维幅材的总重量小于98重量％的水或水分含量时，纤维幅材充分固结。优选地，当纤维幅材在造纸机的伏辊或类似工具处或附近时纤维幅材充分固结。

本发明还提供了通过上述方法产生的纤维片材以及包括该纤维片材的所得文件。在第一实施方案中，纤维片材具有：相对的表面；在其一个表面上的至少一个凹部；纤维子区域，该纤维子区域是设置在凹部下面或下方的三维体积；以及纤维主体区域，该纤维主体区域也是邻近凹部和子区域设置的三维体积；设置在凹部中的表面施加的安全装置；以及表面施加的安全装置与片材的主体区域和子区域之间的界面；其中在该纤维子区域和纤维主体区域中存在以基本上相等的量存在的纤维。纤维子区域在横向或侧向上与表面施加的安全装置共同延伸。换句话讲，三维子区域占据纤维片材的位于安全装置下方的体积。纤维主体区域邻近凹部和子区域设置，并占据纤维片材的剩余体积。

通过比较片材在安全装置下面的三维区域(在安全装置已被移除之后(参见例如由图11中的宽度A、高度a和深度维度(未示出)限定的区域)的质量(重量)与片材的与安全装置相邻的具有相等宽度(即，宽度等于安全装置的宽度)的三维区域(参见例如由图11中的宽度B、高度b和深度维度(未示出)限定的区域)的质量(重量)，来实现片材的子区域和主体区域两者中存在基本上等量的纤维的确认。在以下描述的其中通孔存在于片材的在安全装置下方的区域中的实施方案中，首先通过加回现在由通孔占据的区域的质量(重量)来调整该区域中的质量(重量)，然后将该区域(子区域)的质量(重量)与主体区域的质量(重量)进行比较。

在本发明的第二实施方案或方面中，纤维片材具有相对的表面和一个或多个造纸机制成或“软边”的通孔。表面施加的安全装置被施加在一个或多个通孔上方，该表面施加的安全装置的形状和尺寸可与一个或多个通孔的形状和尺寸基本上相同或不同。例如，表面施加的安全装置可被成形为与通孔不同并且大于通孔，或者其尺寸可被设定成与通孔相似并且仅略大于通孔。在这两种情况下，纤维片材和由此形成的文件将与上述相似，不同之处在于一个或多个通孔将从凹部延伸穿过纤维片材的相对表面。具有三维体积的纤维子区域因此将被设置在界定通孔的那些凹部区域的下面或下方，并从其横向延伸到表面施加的安全装置的外周边。换句话讲，如上所述，纤维子区域将占据由表面施加的安全装置占据的空间下方的空间。

令人惊讶地，已经发现，表面施加的安全装置可在纤维幅材充分固结为例如完全成形的湿幅材的湿阶段期间被引入。通过在造纸过程的该湿阶段引入安全装置，安全装置可被充分地推入纤维幅材中以使子区域中的纤维进一步固结而不是使它们移位。这继而有助于在纤维和表面施加的安全装置之间提供增加的连接相互作用。结果，耐久性、油墨粘附性、横向(CD)拉伸强度和背面透印中的至少一者得到改善。这些令人惊讶的优点避免了对改善油墨粘附性、改善拉伸强度或伪装背面透印的进一步处理步骤的需要。此外，因为在纤维幅材充分固结的湿阶段期间引入安全装置，所以使得可能迫使安全装置进入纤维幅材中，从而使得能够使用更厚的安全装置，因为它们的厚度差可显著减小。由此所得的厚度差对下游过程的影响较小。

通过本文提供的方法，申请人还出人意料地发现，表面施加的安全装置可与纤维幅材、纤维片材或所得文件中的至少一个其他特征配准地施加。在本发明的第二方面中，表面施加的安全装置与一个或多个通孔配准地施加。如本领域技术人员将容易理解的，将安全装置与纤维幅材中的又一特征配准地施加极大地增加了所得片材或文件的防伪性。此外，因为在纤维幅材制造过程的湿阶段期间引入安全装置，所以可能在造纸过程期间调整配准。因此，避免了否则将需要校正安全装置与其他特征的未对准的进一步处理步骤。以连续方式引入安全装置还避免了对载体基底的需求，因为可用单个引入装置将安全装置切割/冲压并引入纤维幅材。如本文所用，术语“引入装置”是指用于在湿阶段期间将安全装置切割/冲压和/或引入纤维幅材的装置。合适的引入装置在本文中进一步描述。

本领域的普通技术人员通过以下详细描述和附图将能够辨别本发明的其他特征和优点。除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均全文以引用方式并入本文。在冲突的情况下，以本说明书(包括定义)为准。此外，材料、方法和示例仅是例示性的，并且不旨在进行限制。此外，本文明确列举的所有范围也隐含地涵盖所有子范围。

附图说明

参考以下附图可更好地理解本公开。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在清楚地示出本公开的原理上。尽管结合附图公开了示例性实施方案，但并不旨在将本公开限制于本文所公开的一个或多个实施方案。相反，旨在覆盖所有的替代方案、修改和等同物。

通过参考所附的附图来说明所公开的发明的特定特征，在附图中：

图1是通过在造纸的湿阶段期间在纤维幅材未充分固结的情况下将安全装置引入到纤维幅材中而产生的纤维片材的横截面侧视图；

图2是通过在造纸的干燥阶段期间或之后水分含量太低以至不允许将安全装置压入到基底中以使纤维进一步固结时将安全装置引入到纤维幅材上而产生的纤维片材的横截面侧视图；

图3是本发明的纤维片材的示例性实施方案的横截面侧视图，该纤维片材具有表面施加的安全装置，其中在纤维幅材充分固结时将安全装置引入到纤维幅材之中或之上；

图4是长网造纸机的示意图，其中在湿作业线之后且在伏辊之前将连续幅材形式的安全装置引入网上的成形纤维幅材；

图5是根据本发明的具有施加于其上的多个不连续的表面施加的安全装置(贴片和条)的文件的示例性实施方案的俯视图；

图6是根据本发明的具有与文件中的另一特征(诸如水印)配准地施加的多个不连续的表面施加的安全装置(贴片)的文件的另一示例性实施方案的俯视图；

图7A是通过在造纸的湿阶段期间纤维幅材未充分固结时将安全装置引入成形纤维幅材而产生的在已经通过流通模拟测试经受一(1) 个循环之后的纤维片材或文件的正面的平面图；

图7B是通过在造纸的湿阶段期间纤维幅材未充分固结时将安全装置引入纤维幅材而产生的在已经通过流通模拟测试经受一(1)个循环之后的纤维片材或文件的背面的平面图；

图8A是根据本发明的通过在造纸的湿阶段期间纤维幅材充分固结时将安全装置引入成形纤维幅材而产生的在已经通过流通模拟测试经受一(1)个循环之后的纤维片材或文件的示例性实施方案的正面的平面图；

图8B是根据本发明的通过在造纸的湿阶段期间纤维幅材充分固结时将安全装置引入纤维幅材而产生的在已经通过流通模拟测试经受一(1)个循环之后的纤维片材或文件的示例性实施方案的背面的平面图；

图9A是通过在造纸的湿阶段期间纤维幅材未充分固结时将安全装置引入成形纤维幅而产生的在已经通过流通模拟测试经受三(3)个循环之后的纤维片材或文件的正面的平面图；

图9B是通过在造纸的湿阶段期间纤维幅材未充分固结时将安全装置引入成形纤维幅材而产生的在已经通过流通模拟测试经受三(3) 个循环之后的纤维片材或文件的背面的平面图；

图10A是根据本发明的通过在造纸的湿阶段期间纤维幅材充分固结时将安全装置引入纤维幅材而产生的在已经通过流通模拟测试经受三(3)个循环之后的纤维片材或文件的示例性实施方案的正面的平面图；

图10B是根据本发明的通过在造纸的湿阶段期间纤维幅材充分固结时将安全装置引入纤维幅材而产生的在已经通过流通模拟测试经受三(3)个循环之后的纤维片材或文件的示例性实施方案的背面的平面图；

图11是通过将安全装置引入具有相对的表面和造纸机制成的或“软边”通孔的纤维幅材中而产生的本发明(第二方面)的纤维片材的另一示例性实施方案的横截面侧视图。一旦纤维幅材充分固结，就将安全装置引入到纤维幅材之中或之上；以及

图12是长网造纸机的示意图，其中使用图案化成形网在成形纤维幅材中引入通孔，然后在湿作业线之后且在伏辊之前将连续幅材形式的安全装置引入纤维幅材。图12A中描绘了在将造纸原料从流浆箱排出到成形网上之前的图案化成形网，而图12B中描绘了在将造纸原料排出到网上之后相同的成形网。

具体实施方式

通过以下细节将进一步理解本发明，这些细节被提供作为对所要求保护的发明的某些示例性实施方案的描述。

通过本发明的方法，提供了包括表面施加的安全装置的纤维片材。在本发明的第一方面，提供了用于将安全装置表面施加到纤维片材的方法。该方法包括在造纸期间将安全装置引入到纤维幅材之中或之上。在第二方面，该方法包括在造纸期间在纤维幅材变得充分固结之前在纤维幅材中形成一个或多个“软边”通孔，然后一旦纤维幅材已变得充分固结，就将安全装置引入到纤维幅材之中或之上在一个或多个“软边”通孔上方。通过在造纸期间形成通孔，通孔从而设置有独特边缘不规则性，该独特边缘不规则性用作具有高安全值的真实性特征。此外，通过在造纸过程期间引入安全装置，已知的处理步骤是不间断的并且消除了附加的处理步骤。此外，通过在造纸过程的湿阶段期间引入安全装置，可由此施加比可在造纸的干燥阶段中施加的那些安全装置更厚的安全装置。

在一个实施方案中，该方法还包括使子区域中的纤维进一步固结。为了使子区域中的纤维进一步固结，将表面施加的安全装置压入到充分固结(均匀或非均匀)的纤维幅材中。纤维在该区域中压实，使得尽管该子区域的体积减小，但该区域中的纤维量不发生移位；至少不以任何显著的量移位。该区域中的纤维不发生移位的事实极大地降低了(如果不是消除)当纤维在该区域中进一步固结时一个或多个通孔变得堵塞或阻塞的可能性。

如本文所用，相对于本公开，本领域普通技术人员将理解术语“充分固结”意指纤维幅材处于完全成形的湿幅材状态。在该湿幅材阶段，纤维幅材包含少于98％的水和/或水分。因此，纤维幅材包含大于2％的纤维和/或纸浆。在另一个实施方案中，纤维幅材包含少于95％的水和/或水分，其余5％的成分是纤维和/或纸浆。在更优选的实施方案中，纤维幅材中的水和/或水分在约60％至小于98％、或约60％至约 95％的范围内。申请人已经发现，在引入安全装置时水和/或水分含量超过98％导致纤维移位。纤维的显著移位，尤其是在基底的子区域中，导致安全装置与基底中的纤维之间的弱相互作用。特别地，纤维的移位降低了基底的耐久性和强度，并且降低了在子区域和铰链区域中提供的伪装效果。如本文所述，这些弱相互作用，尤其是在安全装置的界面边缘处，导致上面所识别的问题。相应地，还已发现，在纤维幅材具有小于60％的水和/或水分的情况下，在造纸过程期间引入安全装置不足以允许安全装置凹入以容纳较厚的安全装置，同时仍保持低的厚度差。此外，在低于60％的水和/或水分下，子区域中的纤维不能进一步固结到足以将纤维固定在安全装置的界面边缘附近。如本文所用，术语“凹入”是指将安全装置压入到纤维幅材中以在纤维片材的基底表面中形成浮雕/凹部，使得安全装置的高度的至少一部分凹入到主体区域的表面高度以下，同时安全装置的顶部或上表面区域保持暴露。

如上所定义的湿阶段可被调整到在沿着造纸机的各种位置处，并且本发明设想了所有这些可能性。然而，在优选的实施方案中，在造纸过程的湿阶段期间，例如在造纸机的伏辊或类似工具处或附近，当纤维幅材构成充分固结或完全成形湿幅材(即，具有基于纤维幅材的总重量小于纤维幅材重量的98％、优选地纤维幅材重量的约60％至小于98％、或更优选地纤维幅材重量的约60％至约95％、或纤维幅材重量的约60％至约90％的水分或水含量)时，将安全装置施加到成形纤维幅材之中或之上。在此类位置处，不需要进一步的过程调整以适应安全装置到凹部中的整合。例如，吸水箱通常位于伏辊正前方，以在幅材离开机器的湿端之前去除尽可能多的水分，以便使机器的干燥器段上的负担最小化。类似地，在离开圆网造纸机的圆网部(并且在伏辊之后)时，纤维幅材将优选地由约75％至约95％的水和/或水分以及约5％至约25％的纸浆或纤维构成。

虽然设想在长网造纸机上的几个造纸阶段提供纤维幅材的充分固结(如本文所定义的)，但在优选的实施方案中，将安全装置引入纤维幅材的造纸阶段紧接在湿作业线之后和伏辊之前。这是在纤维幅材的上侧上不再有明显的表面水的点。在另选的实施方案中，在湿端中的真空箱上或之前将安全装置引入纤维幅材，这有利地帮助将装置设置到幅材中。优选地，安全装置经由传送轮、辊或接触靴直接放置到纤维幅材的面。

在一个实施方案中，在移动经过或进一步越过伏辊时，纤维纸幅在行进到造纸机的干燥端时处于具有表面施加的安全装置的完全成形幅材的状态，该干燥端由压榨机段和干燥器段组成。

在这两种类型的造纸机的压榨机段中，通过在辊与毛毡之间压缩湿纸来去除水和/或水分，以将水和/或水分含量降低至期望的水平。申请人惊奇地发现，压缩具有表面施加的安全装置的完全成形的湿幅材，使得子区域(即，纤维幅材的在所引入的安全装置下面或下方的区域)中的纤维进一步固结，因为它们被压实而不是移位。结果，所得纤维片材或所得文件的强度特性以及背面不透明性得到改善，所述背面不透明性提供安全装置的伪装以减少背面透印。

本发明的安全装置可具有各种厚度。然而，已经发现，本发明的方法有利地允许在厚度谱的较厚端上的安全装置的表面施加。在一个实施方案中，安全装置具有至多100微米(μm)的厚度。在另一个实施方案中，安全装置具有在5μm至75μm或更优选地10μm至50μm 范围内的厚度。安全装置的宽度仅由纤维片材的宽度限制。在优选的实施方案中，宽度在0.25毫米至20毫米(mm)、更优选地0.5mm至 15mm的范围内。

通过在造纸的湿阶段期间引入安全装置，这些安全装置可被压入到纤维幅材中以在所得的纤维片材的表面中产生凹部。所得的纤维片材包括表面施加的安全装置，该表面施加的安全装置具有不会导致上述缺点的厚度差。在一个实施方案中，厚度差相对于安全装置的厚度来表达。在该实施方案中，厚度差的绝对值在安全装置厚度的0％至约80％的范围内；优选地小于安全装置厚度的10％。

在一个实施方案中，厚度差在-10μm至约50μm的范围内。更优选地，厚度差在-5μm至30μm、或0μm至25μm的范围内。

在某些实施方案中，该装置足够薄，使得安全装置到纤维湿幅材中的压入导致负的厚度差(即，安全装置的厚度或高度小于主体区域的厚度或高度)。在此类实施方案中，通过参考厚度差相对于安全装置厚度的绝对值来最佳地表征厚度差。例如，在一个实施方案中，安全装置的厚度小于25μm，使得当安全装置被压入到纤维幅材中时，表面施加的安全装置的厚度差的绝对值在安全装置厚度的0％至约 50％、更优选地0％至约30％、甚至更优选地约0％至约10％的范围内。在一个其他实施方案中，安全装置的厚度同样小于25μm，使得通过将安全装置压入到纤维幅材中使子区域进一步固结产生在-10μm至 15μm、优选地-5μm至10μm范围内的厚度差。

另选地，在一个实施方案中，安全装置的厚度大于25μm，使得通过将安全装置压入到纤维幅材中使子区域进一步固结产生在-10 μm至50μm、优选地-5μm至25μm、或0μm至15μm范围内的厚度差。在其中安全装置也具有大于25μm的厚度的一个其他实施方案中，厚度差相对于安全装置厚度的绝对值在0％至约50％的范围内。优选地，厚度差的绝对值在安全装置厚度的0％至约20％的范围内。

“伏辊”将被本领域普通技术人员理解为在长网造纸机上用于长网的定位在纸幅离开网(即，湿端或纸成形段)并且网返回胸辊的位置处的导向辊或转向辊。伏辊在圆网造纸机上用于相同的目的，其中长网部已被圆网部代替。具体地，当幅材离开圆网部并朝伏辊行进时，伏辊引导并转动幅材。

尽管还设想整个纤维幅材在水和/或水分含量和纤维含量方面具有均匀的一致性，但纤维幅材不均匀地充分固结也在本发明的范围内。例如，在一个实施方案中，纤维幅材仅在引入点处或沿着引入点充分固结。如本文所用，“引入点”是指在纤维幅材处或沿着纤维幅材的至少部分地被安全装置覆盖的区域。在另一个实施方案中，纤维幅材仅部分地充分固结或以梯度或矩阵图案充分固结，使得在引入点处，纤维未显著分散而导致所识别的缺点。例如，通过在沿着成形纤维幅材的位置处进行选择性真空处理，可提供充分固结的梯度或矩阵图案。另选地，在一个实施方案中，通过施加辐射源(即，热)以在沿着成形纤维幅材的选定位置处去除顶部表面水来以梯度或矩阵图案去除水分含量。

将安全装置引入纤维幅材在安全装置与基底纤维幅材、所得纤维片材或所得文件之间形成界面。本文所使用，术语“界面”可通过安全装置与基底之间的直接或间接接触来形成。在界面是直接的情况下，安全装置与基底中的纤维直接接触。然而，设想安全装置沿着一些或所有底表面和侧表面与基底形成间接界面。例如，界面可包括安全装置与基底之间的其他材料。尽管设想了各种材料，但另外的纤维或聚合材料(例如从天然来源诸如植物来源获得或从聚合物熔体组合物纺制等的单独或组合的单组分和/或多组分纤维)是特别合适的。此外，优选粘合剂材料用于形成间接界面。可激活粘合剂可用于将安全装置锚固或粘合到纤维幅材的凹入表面之上或之内。合适的粘合剂不受限制，并且包括但不限于在造纸机的其中温度达到100℃至160℃的干燥器段中激活的水激活、热激活和/或压力激活粘合剂。这些涂层可以溶剂基聚合物溶液或水溶液或分散体的形式施加。合适的分散体选自丙烯酸类树脂分散体、环氧树脂分散体、天然胶乳分散体、聚氨酯树脂分散体、聚乙酸乙烯酯树脂分散体、聚乙烯醇树脂分散体、脲醛树脂分散体、乙酸乙烯酯树脂分散体、乙烯乙酸乙烯酯树脂分散体、乙烯乙烯醇树脂分散体、聚酯树脂分散体以及它们的混合物。在移动经过伏辊时，具有表面施加的安全装置的完全成形湿幅材行进到造纸机的干燥端，该干燥端由压榨机段和干燥器段组成。粘合剂可另选地形成安全装置的一部分，并且在此类实施方案中具有在5μm至约50 μm、优选地5μm至约20μm范围内的厚度。

适用于本发明的安全装置包括本领域普通技术人员通常使用以提供防假冒或伪造的安全性的那些装置。在本发明的第二方面，安全装置优选地由结构膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜)形成，并且具有至少约10微米至15微米的厚度，这为装置提供了充分的耐久性以允许其跨越一个或多个通孔。如本文所用，术语“结构膜”旨在意指具有结构完整性的膜，其是安全装置的结构的整体部分，而不是例如通常与转移箔一起使用的可移除载体膜，或转移箔本身。安全装置可以是适于另选地或附加地将美学特征施加到基底的那些装置。合适的安全装置可显示无论是直接还是借助于装置而可被人类感知的信息，或者可显示附加地或另选地可被机器感知的信息。该安全装置可采用以下特征中的一者或多者：去金属化或选择性地金属化、磁性、组合的磁性和金属性，或压花区域或层、由色移、虹彩、液晶、光致变色和/或热致变色材料构成的变色涂层、发光和/或磁性材料的涂层、全息和/或衍射安全特征，以及微光学安全特征。在优选实施方案中，安全装置提供安全性，使得安全或有价文件可容易地被认证。在一个实施方案中，安全装置包括聚焦元件的阵列和图像图标的阵列，其中聚焦元件和图像图标的阵列被布置成使得由安全装置投射一个或多个合成图像。本发明中使用的聚焦元件用于高亮、放大、照明或强调图像图标阵列中的小点，并且包括但不限于双凸透镜和非柱面透镜(即微透镜)。上面提到的合成成像是整体成像的一种形式，因为由观察者感知的图像是由数百或数千个单独的图像片段合成的，这些图像片段被透镜(例如，微透镜)放大并向观察者的眼睛投射。

在示例性实施方案中，安全装置是基于微透镜的安全装置。此类装置通常包括(a)透光聚合物基底，(b)位于聚合物基底之上或之内的微尺寸图像图标的布置，以及(c)聚焦元件(例如，微透镜)的布置。图像图标和聚焦元件布置被配置为使得当通过聚焦元件布置来查看图像图标的布置时投射一个或多个合成图像。这些投影图像可显示许多不同的光学效果。能够呈现此类效果的材料构造在以下专利中有所描述：授予Steenblik等人的美国专利号7,333,268，授予Steenblik等人的美国专利号7,468,842，授予Steenblik等人的美国专利号7,738,175，授予Commander的美国专利号7,830,627，授予Kaule等人的美国专利号8,149,511；授予Kaule等人的美国专利号8,878,844；授予Kaule 等人的美国专利号8,786,521；授予Kaule等人的欧洲专利号2162294；以及授予Kaule的欧洲专利申请号08759342.2(或欧洲公布号 2164713)。这些参考文献在此全文并入本文。

在优选的实施方案中，通过本发明的方法表面施加的安全装置包括但不限于微光学安全装置(诸如在例如美国专利号7,333,268中描述的MOTION^TM微光学安全装置)、RAPID^TM微光学安全装置、全息安全装置(例如金属化全息装置)。这些装置可从美国马萨诸塞州的Crane Currency US,LLC购得。其他合适的装置包括但不限于光学可变装置 (OVD)诸如KINEGRAM^TM光学数据载体以及色移安全装置。

虽然安全装置可以待引入纤维幅材的各种形式呈现，但已经发现提供连续幅材形式的安全装置是最有利的。通过提供连续幅材形式的安全装置，已经发现可以连续的方式将安全装置引入纤维幅材。然后将连续幅材分段或分割成多个不连续的安全装置。将连续幅材分段成不连续的安全装置可通过各种切割和/或冲压方法来实现。在优选的实施方案中，该方法是在造纸机上的制造期间将多个不连续的安全装置在不使用载体膜的情况下串联施加到纤维幅材的过程。该方法包括提供连续幅材形式的安全装置；以连续的方式切割或冲压连续幅材以形成不连续的安全装置，每个安全装置具有期望的形状和尺寸；然后在造纸期间以连续的方式将不连续的安全装置施加到纤维幅材上。

本文设想可通过表面施加、部分地嵌入或全部嵌入将附加的安全装置施加到纤维片材。例如，在一个实施方案中，附加的安全装置被施加到纤维片材的表面。所述附加装置可在引入表面施加的安全装置之前被引入纤维幅材，或在引入表面施加的安全装置之后施加。该附加的安全装置可与表面施加的安全装置不同或类似。例如，在一个实施方案中，当不连续的安全装置中的一个具有25μm或更小的厚度时，设想在水分含量按重量计小于60％、优选地在约90％至0％的范围内时将其引入纤维幅材。例如，安全装置在纤维幅材在第一干燥器段和施胶压榨机之间行进通过造纸机时被引入纤维幅材，并且任选地被再润湿以将水和/或水分含量增加至约4％至约7％之间。

安全装置可采用各种尺寸、形状或颜色。例如，设想不连续安全装置形式的安全装置采取条、带、线、丝带或贴片的非限制性形式。这些装置的总宽度可为约2mm至约25mm(优选地，约6mm至约 12mm)，并且总厚度为约10微米至约50微米(优选地，约20微米至约40微米)。在优选的实施方案中，安全装置是条或贴片。如本文所用，“条”是指纵向长度维度基本上大于横向宽度维度的安全装置。相比之下，“贴片”可具有基本上相等的纵向长度和横向长度，并且可具有均匀或各种不均匀的形状。本文设想了各种形状和尺寸的条和贴片。然而，虽然条或贴片可延伸到纤维片材或所得文件的边缘，但在优选的实施方案中，条或贴片位于纤维片材或文件的周边内，并且不延伸到片材或文件的边缘。

如所述，各种尺寸的安全装置被认为适合于本发明的方法和纤维片材。在一个实施方案中，尺寸的总长度在约5mm至约75mm、优选地约15mm至约40mm的范围内；并且总宽度为约2mm至约50 mm、优选地约6mm至约25mm；并且总厚度为约10微米至约50 微米、优选地约15微米至约40微米。本文提到的所有范围包括所有子范围，包括整数和分数。如上所述，在本发明的第二方面中，安全装置优选地由结构膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜)形成，并且具有至少约10微米至15微米的厚度，这为装置提供了充分的耐久性以允许其跨越一个或多个通孔。

如所述，还设想了安全装置的各种形状；例如贴片、条或线、几何形状(诸如星形、平行四边形、多边形(例如六边形、八边形等)形状)、数字、字母和各种符号。简单和复杂的非几何设计也被认为是合适的。这些形状和设计可通过旋转模具工艺进行切割。

在本发明方法的一个实施方案中，安全装置被引入到成形纤维幅材中，使得其与纤维幅材、纤维片材或所得文件的基底之上或之中的至少一个其他特征配准。在某些实施方案中，安全装置被引入使得安全装置内的特定特征与纤维幅材、所得纤维片材或文件中的另一特征配准。该至少一个其他特征可相对于应用根据需要而变化。例如，该至少一个其他特征是水印、印刷图像、浮雕结构、另一安全装置或纸质特征。在本发明的第二方面，安全装置被引入使得其优选地与一个或多个“软边”通孔配准。在将安全装置引入纤维幅材使得其配准时，设想首先将以连续幅材形式呈现的安全装置递送到一件设备或*** (本文中称为引入装置)，该设备或***可用于将连续幅材切割/冲压成不连续的安全装置。虽然可能使用单独的装置来切割然后将安全装置施加到纤维幅材，但优选的是，用于形成不连续安全装置的***也用于将安全装置施加到纤维幅材之中或之上。利用单个装置，可能更精确地配准地施加安全装置，因为它需要较少的移动部件。

在优选的实施方案中，其中连续幅材被切成不连续的安全装置，然后通过相同的引入装置将其引入到纤维幅材之中或之上，还设想安全装置的放置可通过引入装置进行调整，使得可以连续的方式将未配准(与至少一个其他特征未配准)的安全装置调整成配准。通过在造纸过程中使用单个引入装置原位切割、施加和调整配准，使得无需附加的处理来调整放置。例如，在造纸过程期间配准地施加和调整消除了在印刷之前对所得片材或文件进行二次处理的需要。

在了解了本公开内容之后，适当的引入装置对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。然而，在优选的实施方案中，引入装置是采用检查安全装置与纤维幅材、纤维材料或所得文件中的至少一个其他特征之间的配准的光学或纤维密度传感器的***。鉴于安全装置的所识别或计算的位置或安全装置与该至少一个其他特征的相对位置，引入装置用于在安全装置的放置方面进行调整。为了进行此类调整，引入装置使用变速推进装置(例如，具有伺服驱动的电动伺服机构)，该变速推进装置控制连续幅材上的张力，使得可根据需要配准地施加不连续安全装置。因此，通过调节连续幅材上的张力来连续地调整安全装置的引入点。另选地，引入装置可以是旋转模切和转移装置，诸如在标签行业中用于配准地施加标签的装置。

在本发明的第二方面，提供了一种方法，该方法用于在成形纤维幅材中形成一个或多个“软边”通孔，然后在该一个或多个通孔上方表面施加安全装置。在该第二方面，该方法包括：在造纸期间在成形纤维幅材中形成一个或多个“软边”通孔，并且一旦纤维幅材充分地固结 (均匀或非均匀地)，就将安全装置引入到成形纤维幅材之中或之上在一个或多个“软边”通孔上方。

虽然本发明的第二方面被描述为具有位于一个或多个通孔上方的安全装置，但安全装置和一个或多个通孔可以其他方式配准或根本不配准。例如，安全装置和一个或多个通孔可以并排配置配准，其中安全装置邻近一个或多个通孔定位在纤维幅材之上/之中。

在本发明方法的一个实施方案中，该方法还包括使纤维片材的子区域中的纤维进一步固结。为了使子区域中的纤维进一步固结，表面施加的安全装置被压入到充分固结的纤维幅材中。纤维在该区域中压实，使得尽管子区域的体积减小，但该区域(围绕一个或多个通孔)中的纤维量不发生移位，至少不以任何显著的量移位。如上所述，该区域中的纤维不发生移位的事实极大地降低了(如果不是消除)随着该区域中纤维的进一步固结，一个或多个通孔变得堵塞或阻塞的可能性。

在造纸的湿幅材阶段期间在成形纤维幅材变得“充分固结”之前产生一个或多个通孔。换句话讲，纤维幅材未处于完全成形的湿幅材状态。因此，纤维幅材包含按纤维幅材的重量计高于98％的水和/或水分含量。为了能够产生该贯通开口，造纸机的筛网必须设置有至少一个不透水元件，该不透水元件防止在该区域中形成片材。造纸筛网可以是长网造纸机的连续移动成形网或圆网造纸机的圆网。

通孔可采用任何合适的尺寸和形状或轮廓外形。例如，通孔可以是圆形、椭圆形、星形、形成为类似平行四边形(例如，正方形、矩形)或梯形等。在示例性实施方案中，该孔具有比放置在其上方的安全装置窄/小约1毫米(mm)的至少一个交叉维度。交叉维度是指在安全装置的至少一部分处交叉的孔上的两点之间的线。因此，如果孔的直径为5mm，则该装置将必须具有至少约6mm的最小维度。如果孔是不规则的(例如星形)，则装置的最窄边缘必须与孔的最宽边缘相距约1mm。一个或多个通孔的形状或轮廓外形可与安全装置的形状或轮廓外形和/或由安全装置显示或投影的图像匹配或协调。

在形成一个或多个通孔并且纤维幅材充分固结之后，安全装置被施加到一个或多个通孔上方。如上所述，在优选的实施方案中，在造纸过程的湿阶段期间，例如在造纸机的伏辊或类似工具处或附近，当纤维幅材构成充分固结或完全成形湿幅材(即，具有基于纤维幅材的总重量小于纤维幅材重量的98％、优选地纤维幅材重量的约60％至小于98％、或更优选地纤维幅材重量的约60％至约95％、或纤维幅材重量的约60％至约90％的水分或水含量)时，将安全装置施加到成形纤维幅材之中或之上。

表面施加的安全装置可被成形为与一个或多个通孔相同或不同，并且其尺寸可被设定成比一个或多个通孔大得多或仅略大于一个或多个通孔。如上所述，安全装置可采用条、带、线、丝带或贴片的非限制性形式，而通孔可以是圆形、椭圆形、星形、形成为类似平行四边形(例如，正方形/矩形)或梯形等。在一个示例性实施方案中，表面施加的安全装置是沿着由纤维幅材制成的纤维片材的整个长度或宽度的全部或部分延伸的具有在约5mm至约20mm(优选地约8mm 至约12mm)范围内的宽度的细长安全线。在另一个示例性实施方案中，通孔具有最大直径在5mm至15mm(优选地约7mm至约10mm) 之间的范围内的圆形形状，并且表面施加的安全装置是具有互补或对比形状并且宽度和长度比孔大至少2mm的贴片。

在本发明的另一方面，提供了一种纤维片材。如本文所述的纤维片材是在安全装置被引入纤维幅材之后对纤维幅材进一步处理的结果。所述进一步处理任选地包括在将安全装置压入到纤维幅材中之前或之后施加的干燥步骤。将安全装置压入到纤维幅材中产生具有纤维主体区域和纤维子区域的纤维片材。

在第一方面，具有相对的表面和在一个相对表面中的凹部的所得的纤维片材包括：设置在凹部中的表面施加的安全装置；设置在凹部下方的纤维子区域；邻近安全装置(设置在凹部中)和子区域设置的纤维主体区域；以及安全装置与纤维片材的至少一个表面之间的界面。在第二方面，所得的纤维片材具有一个或多个“软边”通孔，这些通孔从凹部延伸到纤维片材的相对表面。如本文所用，提及主体区域邻近安全装置指示在横截面视图中主体区域是沿着x轴线与安全装置相邻的三维区域。如本文所用，提及子区域在安全装置下方指示在横截面视图中该子区域是安全装置的至少部分覆盖的沿着y轴线的三维区域。该子区域的厚度小于主体区域的厚度，使得表面施加的安全装置具有小于安全装置厚度的80％或如上所述在指定范围和隐含的子范围内的厚度差。

在一个实施方案中，该子区域中的纤维被进一步固结，使得子区域中的纤维量基本上等于至少紧邻的主体区域中的纤维。在另一实施方案中，该子区域中的纤维量基本上等于该主体区域中的纤维量。如本文所用，术语“基本上等于”，如提及主体区域和子区域中的纤维量时，是指每个区域中的纤维量在另一区域中的量的80％至100％以内，优选地90％至100％，如以纤维的每平方米克数(gsm)表征的。在优选的实施方案中，该子区域中的纤维量等于主体区域(特别是紧邻的主体区域)的80％至约100％范围内的量。

如本文所述，各种厚度可归因于合适的安全装置。因此，还设想了各种厚度差。在纤维片材的一个实施方案中，安全装置具有在约 10微米至约75微米范围内的厚度。厚度差的范围为约-10微米至约 30微米；优选地0微米至约25微米；优选地约0um至约15um。

在本发明的第一方面和第二方面两者的一个实施方案中，纤维片材表现出以下中的至少一者：(1)改善的耐久性，(2)可接受的油墨粘附性，(3)高的横向(CD)拉伸强度，或(4)降低的背面透印。如本文所用，改善的耐久性可通过以下中的至少一者来表征：(a)与当纤维幅材未充分固结时产生的此类片材相比，在界面处的损坏最小或减小，或 (b)几乎没有铰链效应。这些效果可通过模拟文件流通效果的已知行业技术来量化或评定。例如，纸币的流通可用耐久性测试来模拟。一种此类合适的耐久性测试是“流通模拟”测试(CST)。这是一种磨损测试，其被设计为模拟纸币在其流通生命周期中所经历的机械和光学退化。该测试通过将每个重7.5克的橡胶垫圈附接到纸币的四个角，然后将被加重的纸币放置在校准到60转/分钟(RPM)速度的磨石机中保持30 分钟的固定持续时间(一(1)个循环)来执行。被加重的纸币所经历的翻滚动作引起机械和光学退化。然后将受控量的液体和固体污物剂(例如，大豆油和粘土)添加到磨石机以模拟纸币在其生命周期期间通常会接触到的油和污垢的影响。在每轮模拟的退化之前和之后测试纸币的机械劣化(例如，孔、撕裂、切口、铰链、分离部分和粗糙不平的边缘形式的表面和边缘损坏，拉伸强度损失，耐折性，撕裂强度和穿孔强度)、光学劣化(例如，印刷油墨颜色特性的劣化)和污染。界面处的铰链效应和撕裂是特别适于该耐久性测试的机械退化的示例。

可接受的油墨粘附性的测试是本领域普通技术人员已知的。例如，油墨蹭脏，其为在多个纤维片材或文件的堆叠形式中从一个片材转移到另一个片材的油墨量，可通过本领域普通技术人员已知的方法来量化测量。类似地，拉伸强度和背面透印可通过本领域普通技术人员已知的方法来量化。例如，透印可通过已知的光反射率或透射率测试来量化。在使用例如

张力测试仪或拉力测试仪的CD拉伸强度测试中，并且如本文下表2所示，根据本发明制造的纸表现出 CD拉伸强度增加，在与通过常规圆网将安全装置施加到完全成形的纤维幅材相比时，所测试的特性具有在约90％至约100％范围内的增加值。

如所述，纤维片材具有在安全装置下方的纤维子区域以及邻近安全装置和子区域的纤维主体区域。因为在纤维幅材充分固结时引入安全装置，所以在对应于片材中的子区域的纤维幅材的区域中的纤维不会发生导致所识别的缺点的量的移位。这样，纤维子区域中的纤维量基本上等于至少紧邻的主体区域中的纤维量。如本文所用，术语“紧邻的主体区域”是指主体区域中邻接子区域和安全装置的凹入部分的三维区域。该紧邻的主体区域从凹入部分和子区域径向延伸到在横截面x轴线上等于子区域的x轴线长度的距离。鉴于紧邻的主体区域和子区域之间的体积差异，子区域中的纤维密度大于紧邻的主体区域中的纤维密度。紧邻的主体区域和子区域中的纤维量基本上相等，使得在给定两个区域的体积差异的情况下，子区域中的密度大于紧邻的主体区域中的密度。在一个示例性实施方案中，主体区域中的纤维量在 88.55gsm至90.15gsm的范围内，而子区域中的纤维量在87.26gsm 至90.69gsm的范围内。如本文所用，“密度”是指一定体积中纤维的平均量。

在本发明的第二方面中，具有相对的表面、一个或多个“软边”通孔以及在一个或多个通孔上方的凹部的纤维片材包括：设置在凹部中的表面施加安全装置；设置在凹部下方的纤维子区域，该纤维子区域界定一个或多个通孔；邻近安全装置(设置在凹部中)和子区域设置的纤维主体区域；以及安全装置与纤维片材的纤维子区域和主体区域之间的界面。该纤维子区域沿着由一个或多个通孔的外周边和安全装置的一个或多个外边界限定的区域延伸。

如本文所述，适用于本发明的安全装置很多。然而，在一个实施方案中，纤维片材包括一种安全装置，该安全装置具有圆柱形和/或非圆柱形聚焦元件阵列以及与聚焦元件光学相互作用以产生至少一个合成图像的图像图标阵列。在优选的实施方案中，聚焦元件仅是柱面透镜或非柱面透镜(例如微透镜)。然而，本文设想透镜阵列包括各种比率的两者的混合。

如本文所述，安全装置可以是条或贴片或其他形状或几何形状的形式。在一个实施方案中，安全装置以与片材中的至少一个其他特征配准的方式存在于片材中。本文描述了合适的其他特征。

另一方面，本发明是包括纤维片材的文件。本发明设想了各种文件。例如，合适的文件包括但不限于纸币、债券、支票、旅行支票、身份证、彩票、护照、邮票、股票凭证以及非安全文件(诸如文具物品和标签以及用于美观的物品)。可将多个安全装置引入到纤维幅材中，并且因此可发现多个安全装置被施加到纤维片材和任何所得的文件。另选地，在一个实施方案中，该文件包括至少一个表面施加的安全装置和至少一个其他安全装置，诸如嵌入或部分地嵌入的安全装置或安全特征。表面施加的安全装置可与文件的其他特征(诸如其他安全装置或安全或装饰特征)配准。

适用于本发明的纤维片材是纸或纸状片材。为单层或多层片材的这些片材可由包括合成或天然纤维或两者的混合物的一系列纤维类型制成。例如，这些片材可由纤维诸如蕉麻、棉、亚麻、木浆以及它们的共混物制成。如本领域技术人员所公知的，棉和棉/亚麻或棉/合成纤维共混物优选地用于纸币，而木浆通常用于非纸币安全文件。

如上所述，设想与本发明一起使用的安全装置可采取多种不同形式，包括但不限于条、带、线、丝带或贴片(例如，基于微透镜的、全息的和/或色移安全线)。

通过以下对代表示例性实施方案的附图的描述，将有助于进一步理解所要求保护的发明。

图1和图2中描绘了常规技术。通常，如图1所示，安全装置(11) 在造纸的湿阶段被引入，以将装置(11)嵌入纤维片材或文件(10)中。当使用该方法表面施加安全装置时，所得的纤维片材遭受低的流通耐久性、差的CD拉伸强度和高的背面透印。如本文其他地方所提到的，已经发现这是部分由于当将安全装置(11)引入成形纤维幅材时纤维 (15)从子区域(12)移位引起的。可以看出，铰链区域(14)中的纤维量显著减少。这导致在安全装置与纤维片材或文件(10)的基底(18)之间的界面(17)处的弱相互作用。这在界面边缘(17a)处尤为明显。

在图2所示的常规实施方案中也发现了缺点，其中安全装置(21) 在造纸的干燥阶段或在纸完全固结的造纸阶段之后被引入。此处，子区域(22)中的纤维(25)如此充分地固结，使得安全装置(21)不能被压入到基底(28)中。结果，厚度差很高。高厚度差已经与在片材或文件(20) 上油墨的不良施加有关。结果，对于其中在干燥阶段添加安全装置的实施方案，安全装置必须非常薄以便具有合适的厚度差。

本发明解决了这些缺点中的至少一个。图3描绘了本发明的一个实施方案。此处，与图1和图2不同，安全装置(31)在湿阶段纤维在幅材充分固结时被引入，使得当安全装置被压入到纤维片材(30)的基底(38)中时，显著量的纤维(35)不从子区域(32)移位。相反，纤维(35) 在安全装置(31)下方和在铰链区域(34)中进一步固结或压实。这导致在界面(37)处并且特别是在界面边缘(37a)处的强纤维相互作用。此外，由于安全装置(31)在湿阶段期间被引入，因此它可被压入到基底 (38)中以提供低的厚度差。

可使用各种方法和技术来将安全装置(41)引入纤维幅材(49)。在图4所示的优选实施方案中，安全装置(41)以连续幅材的形式呈现，并且在长网造纸机(40)上紧接湿作业线(42)之后且在伏辊(44)之前并且在真空箱(45a、45b)之间被连续地施加到成形纤维幅材(49)，这些真空箱有助于将安全装置设置到纤维幅材(49)中。

图5和图6描绘了具有多个表面施加的安全装置(52a、52b、53、 63a、63b)的本发明的纤维片材或所得文件(50、60)。装置(52a、52b、 53、63a、63b)在此处以不同尺寸和形状的贴片(53、63a、63b)和条(52a、 52b)的形式呈现。虽然在安全装置(52a、52b、53、63a、63b)的放置位置方面不限于此，但在本发明的一个实施方案中，安全装置(例如 53、63a、63b)在造纸期间通过引入装置(未示出)被切割或冲压并且施加到纤维幅材(55)，使得其与纤维幅材、纤维片材或所得文件(60)中的至少一个其他特征(例如水印(61))配准。图6描绘了其中作为贴片 (63a、63b)施加的多个安全装置与水印(61)配准地施加的实施方案。第一贴片(63a)以与水印(61)横向配准的方式施加，而第二贴片(63b) 以与水印(61)纵向配准的方式施加。还设想安全装置(63a、63b)与水印(61)对准，使得贴片(63a、63b)中的至少一个特征(未示出)与水印(61) 或者纤维幅材、纤维片材或所得文件(60)中的其他特征配准。文件(50、 60)具有边缘(59、69)，尽管此处将其描绘为平行四边形的边，但也可以具有其他角度的其他形状来描绘。安全装置(52a、52b、53、63a、 63b)被施加到纤维幅材、纤维片材或文件使得其不延伸超过文件(50、 60)的边缘(59、69)。在优选的实施方案中，安全装置设置在表面上，使得其远离边缘定位而不接触。

实施例

比较例1：在纤维幅材未充分固结时表面施加的安全装置的单个循环耐久性测试

在第一比较例中，根据常规湿阶段过程制造纤维片材，其中在造纸过程期间在纤维幅材中的水和/或水分含量大于98％时将安全装置引入纤维幅材。作为纤维移位的结果，铰链区域(74)和子区域中的纤维发生移位，从而导致安全装置(71)与纤维片材(70)的纤维基底(78) 在这些区域中的相互作用减小。根据该过程形成的纤维片材(70)在通过流通模拟测试的单个循环(30min)之后示于图7A中。作为该单个循环的结果，纤维片材(70)表现出差的耐久性，至少如由铰链区域(74) 中所示的铰链效应的发展所定义的。安全装置(71)在沿着界面边缘 (77a)的点处从纤维片材(70)的基底(78)分离。

此外，表面施加的安全装置表现出背面透印。要求一组五(5)人 (P1、P2、P3、P4、P5)从1到5评定背面透印的程度，其中5具有最高透印，并且1具有最低透印。小组成员P1和P4将背面透印评定为 4；小组成员P2、P3和P5将背面透印评定为5。图7B描绘了显示背面透印的纤维片材(70)。这将需要某种背面伪装涂层来解决这个问题。

还使用5965型

张力测试仪测量纤维片材的横向(CD) 拉伸强度。将纸样品切割成125mm宽×15mm高的维度，使线垂直穿过样品的中心。然后将样品放入Instron(5965型)张力测试仪的钳口中，钳口之间的设定间距为40mm，并且使线在间隙中居中。然后将样品以38毫米/分钟的速率拉伸，直到样品断裂。重复此过程5次，这5个值的平均值是测试的报告结果。结果表明，CD拉伸强度在5.4 kg至6.3kg的范围内。

发明例1：在纤维幅材充分固结时表面施加的安全装置的单个循环耐久性测试

在第一发明例中，根据本文所公开的本发明制造纤维片材(80)，其中在造纸过程期间在纤维幅材的水分含量小于98％时将安全装置 (81)引入纤维幅材。作为从铰链区域减少的纤维移位和子区域中增加的纤维固结的结果，安全装置(81)与纤维片材(80)的基底(88)存在充分的相互作用。根据该过程形成的纤维片材(80)在通过流通模拟测试的单个循环之后示于图8A中。显然，相对于比较例1中产生的材料，纤维片材(80)具有改善的耐久性。此处，纤维片材(80)沿着安全装置(81) 的界面边缘(87a)与纤维片材(80)的基底(88)没有显示出铰链效应并且没有损坏或分离。纤维片材(80)保持完整，表现出耐久性得到改善。

此外，与比较例1相比，表面施加的安全装置(81)表现出较少的背面透印。要求一组五(5)人(P1、P2、P3、P4、P5)从1到5评定背面透印的程度，其中5具有最高透印，并且1具有最低透印。小组成员 P2将背面透印评定为1；小组成员P1、P3、P4和P5将背面透印评定为2。图8B描绘了显示背面透印的纤维片材。另选地，背面透印通过测量跨线灰度密度来表征。在已经使用IT8参考靶标校准的 Epson V750 Perfection平板扫描仪上扫描纸样品。以600dpi扫描纸，作为反射光中的灰度图像，在样品后面具有黑色背景。一旦扫描被捕获，就生成选定区域的密度分布。利用该功能，我们选择跨线的区域，其中软件捕获选定区域中的每个像素的灰度值，对于该特定测试，其中线垂直地穿过选定区域的中心，软件对区域内的垂直像素求平均，并且报告每个水平像素的垂直平均数据点(例如，如果区域为20像素高乘200像素宽，则对于每个水平位置，对应的垂直像素值将被求平均并且将导致200个数据点的输出)。然后将所得数据绘制成图以显示在采样区域内的灰度值中是否存在任何明显的移位。密度测量结果提供在表1中。本发明例的结果由顶部线提供，而比较例的结果提供在底部线中，指示当测量装置横穿安全装置的相对侧时纤维密度测量中的显著下降。较低的值指示高的背面透印。可以看出，利用本发明的方法(<90％水和/或水分)，纤维片材上的密度值保持相对恒定，而对于比较例(>98％水和/或水分)，密度值在数值上具有公认且显著的降低。对于比较例(>98％水)，平均跨线灰度密度为214；而对于本发明例(<90％水)，平均跨线灰度密度为226。

使用5965型

张力测试仪还测量了纤维片材(80)的横向(CD)拉伸强度。此处重复与上述相同的过程。结果表明，CD拉伸强度优于对比例1中所显示的。比较例的结果被描绘为表2中的第一条(＞98％水)，而本发明例的结果(<90％水)被描绘为表2中的第二条。

跨线灰度密度测量

表1

CD拉伸强度的平均增加为25％

表2

比较例2：在纤维幅材未充分固结时表面施加的安全装置的三个循环耐久性测试

在第二比较例中，根据常规湿阶段过程制造纤维片材(90)，其中在造纸过程期间在纤维幅材中的水和/或水分含量大于98％时将安全装置引入纤维幅材。作为纤维移位的结果，铰链区域和子区域中的纤维在安全装置(91)的引入期间发生移位，从而导致安全装置(91)与纤维片材(90)的基底(98)在这些区域中的相互作用减小。根据该过程形成的纤维片材(90)在通过流通模拟测试的三个循环之后示于图9A中。作为这些三个循环的结果，纤维片材(90)表现出差的耐久性，至少由片材中沿着界面边缘(97a)的撕裂的发展所定义的。纤维片材(90)沿着界面边缘(97a)被撕成两片。

此外，表面施加的安全装置(91)表现出背面透印。要求一组五(5) 人(P1、P2、P3、P4、P5)从1到5评定背面透印的程度，其中5具有最高透印，并且1具有最低透印。小组成员P1和P5将背面透印评定为5；小组成员P2、P3和P4将背面透印评定为4。图9B描绘了显示撕裂和背面透印的纤维片材(90)。这将需要某种背面伪装涂层来解决这个问题。

发明例2：在纤维幅材充分固结时表面施加的安全装置的三个循环耐久性测试

在第二发明例中，根据本文所公开的本发明制造纤维片材(100)，其中在造纸过程期间在纤维幅材的水分含量小于98％时将安全装置 (101)引入纤维幅材。相对于比较例1中的情况，作为从铰链区域减少的纤维移位和子区域中增加的纤维固结的结果，安全装置与纤维片材 (100)的基底(108)存在充分的相互作用。根据该过程形成的纤维片材 (100)在通过流通模拟测试的三个循环之后示于图10A中。显然，相对于比较例2中产生的材料，纤维片材(100)具有改善的耐久性。此处，纤维片材(100)沿着安全装置(101)的界面边缘(107a)与纤维片材(100) 的基底(108)显示很少至没有铰链效应或损坏。纤维片材(100)保持完整，表现出耐久性得到改善。

此外，与比较例2相比，表面施加的安全装置(101)表现出较少的背面透印。要求一组五(5)人(P1、P2、P3、P4、P5)从1到5评定背面透印的程度，其中5具有最高透印，并且1具有最低透印。小组成员 P1将背面透印评定为2；P2、P4和P5将背面透印评定为1；并且小组成员P3将背面透印评定为3。图10B描绘了显示改善的背面透印的纤维片材。

图11描绘了本发明第二方面的一个实施方案。此处，纤维片材用附图标记110标记。在造纸的湿阶段在纤维片材(110)变得充分固结之前，在纤维片材(110)中形成“软边”通孔(111)。然后，在纤维片材充分固结时将安全装置(112)引入到通孔(111)上方，使得当安全装置被压入到纤维片材(110)的基底(115)中时，显著量的纤维(113)不从子区域(114)移位。相反，纤维(113)在安全装置(112)下方在界定通孔(111) 的子区域(114)中并且在铰链区域(116)中被进一步固结或压实。这导致在界面(117)处并且特别是在界面边缘(117a)处的强纤维相互作用。此外，由于安全装置(112)在湿阶段期间被引入，因此它可被压入到基底(115)中以提供低的厚度差。此外，由于在该状态下纤维未发生移位，因此在子区域(114)中的进一步固结极大地降低(如果不是消除)通孔 (111)被堵塞或阻塞的可能性。

如上所述，可使用各种方法和技术将通孔(111)和安全装置(112) 引入纤维片材(110)。特别地，造纸机的筛网可以是长网造纸机的连续移动成形网或圆网造纸机的圆网。在图12、图12A、图12B所示的优选实施方案中，在设置有至少一个不透水元件120的长网造纸机 119上使用图案化成形网118形成通孔111，该不透水元件防止在该区域中形成片材。描绘了在将造纸原料从流浆箱排出到成形网上之前 (图12A)和之后(图12B)的图案化成形网(118)。如图12B所示，在不透水元件(120)的区域中防止片材形成。在形成通孔(111)并且纤维片材(110)变得充分固结之后，安全装置(112)以连续幅材的形式呈现并且紧接在湿作业线(122)之后且伏辊(123)之前并且在真空箱(124a、 124b)之间被连续地施加到形成纤维片材(110)，这些真空箱有助于将安全装置设置到纤维片材(110)中。

尽管上面已经描述了本发明的各种实施方案，但应当理解，它们仅以举例的方式给出而非进行限制。因此，本发明的广度和范围不应受到任何示例性实施方案的限制。

Claims (21)

1.一种纤维片材(110)，所述纤维片材具有相对的表面、在一个相对表面中的凹部以及从所述凹部延伸穿过所述纤维片材的相对表面的一个或多个通孔(111)，其中所述一个或多个通孔是“软边”通孔，所述片材包括：

纤维子区域(114)，所述纤维子区域设置在所述凹部下方并且围绕所述一个或多个通孔，以及邻近所述凹部和所述子区域设置的紧邻的主体区域；

表面施加的安全装置(112)，所述表面施加的安全装置设置在所述凹部中在所述一个或多个通孔上方；和

界面(117)，所述界面在所述表面施加的安全装置与所述纤维子区域和所述主体区域之间，

其中通过所述表面施加的安全装置使所述子区域中的纤维进一步固结，使得所述子区域中的纤维量为在至少所述紧邻的主体区域中的纤维量的80%至100%。

2.根据权利要求1所述的纤维片材，其中所述一个或多个“软边”通孔在边缘区域中具有独特的不规则性、在4微米至15微米范围内的最大直径或宽度，以及选自圆形、椭圆形、星形、平行四边形和梯形形状或它们组合的组的形状或轮廓外形。

3.根据权利要求2所述的纤维片材，其中所述一个或多个“软边”通孔的所述形状或轮廓外形与所述安全装置的形状或轮廓外形、由所述安全装置显示或投影的图像或两者匹配或协调。

4.根据权利要求1所述的纤维片材，其中所述安全装置由结构膜形成，并且具有至少10微米的厚度。

5.根据权利要求1所述的纤维片材，其中所述安全装置具有在10至75微米范围内的厚度，

或者

其中所述表面施加的安全装置具有在-10微米至25微米范围内的厚度差。

6.根据权利要求1所述的纤维片材，其中所述纤维子区域中的纤维密度大于在至少所述紧邻的主体区域中的纤维密度。

7.根据权利要求1所述的纤维片材，其中所述安全装置包括圆柱形或非圆柱形聚焦元件的阵列以及与所述聚焦元件光学地相互作用以产生至少一个合成图像的图像图标的阵列。

8.根据权利要求1所述的纤维片材，其中所述安全装置呈条或贴片的形式。

9.根据权利要求1所述的纤维片材，其中所述安全装置与所述纤维片材上或之内的至少一个其他特征配准。

10.根据权利要求9所述的纤维片材，其中所述纤维片材上或之内的所述至少一个其他特征选自水印、印刷图像、浮雕结构、纤维或纤维组、另一安全装置或它们组合的组。

11.根据权利要求1所述的纤维片材，其中所述纤维片材是纸币，并且

其中所述表面施加的安全装置包括圆柱形和/或非圆柱形聚焦元件的阵列，以及与所述聚焦元件光学地相互作用以产生至少一个合成图像的图像图标的阵列，

其中所述纤维子区域的厚度小于纤维主体区域的厚度，使得在所述片材的表面中形成具有侧壁的凹部，

其中所述表面施加的安全装置设置在所述凹部内，

其中所述表面施加的安全装置具有在10微米至40微米范围内的厚度以及在0微米至15微米范围内的厚度差，并且

其中所述安全装置是在所述纸币的至少一侧上暴露的条或贴片。

12.一种安全或有价文件，所述安全或有价文件包括根据权利要求1所述的纤维片材。

13.根据权利要求12所述的安全或有价文件，其中所述安全装置被引入使得所述安全装置与所述文件上或之内的至少一个其他特征配准，其中，所述文件上或之内的所述至少一个其他特征选自由水印、印刷图像、浮雕结构、纤维或另一安全装置构成的组，

或者

其中所述安全或有价文件是护照，

或者

其中所述安全或有价文件是纸币。

14.一种用于将表面施加的安全装置(112)表面施加到纤维片材(110)的方法，包括：

在造纸期间在所述纤维片材中形成一个或多个“软边”通孔(111)；

在造纸期间在引入点处将所述安全装置引入到成形纤维幅材之中或之上在所述一个或多个通孔上方；以及

通过所述表面施加的安全装置使所述纤维片材的子区域(114)中的纤维进一步固结，使得所述子区域中的纤维量为在所述纤维幅材的至少紧邻的主体区域中的纤维量的80%至100%。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在造纸期间在所述纤维片材变得充分固结使得水分的量级按重量大于基于所述纤维幅材的总重量的98%之前，在所述纤维片材中形成所述一个或多个“软边”通孔。

16.根据权利要求14所述的方法，其中当引入所述表面施加的安全装置时，所述纤维幅材至少在所述引入点处充分固结使得水分的量级按重量小于基于所述纤维幅材的总重量的98%。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述纤维幅材充分固结使得水分的量级按重量小于基于所述纤维幅材的总重量的95%。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述安全装置首先作为连续幅材呈现，然后所述连续幅材被切割并被放置到所述纤维幅材之中或之上，

或者

其中引入到所述纤维幅材之中或之上的所述安全装置呈条或贴片的形式，

或者

其中所述安全装置被引入使得所述安全装置与所述纤维片材或包括所述纤维片材的文件上或之内的至少一个其他特征配准，其中，所述纤维片材或文件上或之内的所述至少一个其他特征选自由水印、印刷图像、浮雕结构、纤维或另一安全装置构成的组。

19.根据权利要求14所述的方法，还包括

提供呈连续幅材形式的所述安全装置；

以连续方式切割或冲压所述连续幅材以形成贴片或条；

其中所述安全装置的施加包括在所述一个或多个“软边”通孔上方将所述贴片或条连续地引入到所述纤维幅材，使得在所述纤维幅材中形成纤维主体区域、纤维子区域和具有侧壁的负性浮雕。

20.根据权利要求14所述的方法，其中通过调节连续幅材上的张力来连续地调整所述安全装置的所述引入点。

21.一种包括根据权利要求14所述的方法制备的纤维片材的文件，其中所述纤维片材包括表面施加的安全装置。

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