專利名稱：用于證券單據(jù)的多層層壓膜的制作方法
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、證券單據(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(shuō)，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)銀行券和證券單據(jù)時(shí)使用的多層膜。
在生產(chǎn)銀行券、證券單據(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、壓花能力以及不分層性。
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(kāi)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(guò)變形在最終的銀行券或證券單據(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單據(jù)時(shí)感覺(jué)到的高度。不分層性是層壓后禁止整層分離的能力。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(guò)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(méi)有多少挫敗偽造者。
在證券單據(jù)中使用標(biāo)準(zhǔn)的主要的適合度是保證不能為了生產(chǎn)該文件每側(cè)的底版而把基材剖開(kāi)。在不發(fā)達(dá)國(guó)家中剖分銀行券是主要的偽造戰(zhàn)略。多層的證券單據(jù)，Tyvek，就地使用時(shí)出了問(wèn)題，因?yàn)槔煤?jiǎn)單的手段就有可能剖分無(wú)紡的證券單據(jù)。
如果把透明的“視窗”結(jié)合入銀行券，塑料基材將提供主要的證券特征。這個(gè)視窗將保證掃描器或彩色復(fù)印機(jī)不能復(fù)制該票據(jù)。此外，其它證券特征可以被并入到銀行券中，包括在透明膜背面印刷該票據(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(wèn)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合在紡織或無(wú)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(shuō)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(yáng)能電池或無(wú)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合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(lái)。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(wèn)題。第一，OPP基材不褶皺，從而帶來(lái)一些問(wèn)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和需要面涂覆這一事實(shí)而不能呈現(xiàn)紙幣的觸覺(jué)性質(zhì)。
取向的高密度聚乙烯(HDPE)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(LLDPE)的雙軸不平衡取向薄膜，它在加工方向上取向不超過(guò)6倍，在橫向上取向不超過(guò)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(guò)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，它將具有禁止整個(gè)膜層在不撕裂的情況下被有效地分開(kāi)的能力。
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(wú)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)明的第七個(gè)目的是提供一種多層膜，它將適合生產(chǎn)難以偽造的銀行券。
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(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)時(shí)將變成顯而易見(jiàn)的。
本發(fā)明的多層膜是三層結(jié)構(gòu)。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。本發(fā)明的多層膜結(jié)構(gòu)在印刷視窗(print window)中被弄皺時(shí)不裂開(kāi)。
本發(fā)明的多層膜在OPP膜任一側(cè)的至少一個(gè)HDPE膜層的撕裂強(qiáng)度減弱。一個(gè)方向上的撕裂強(qiáng)度比另一個(gè)方向上的撕裂強(qiáng)度至少大10倍。
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，其中初始的撕裂強(qiáng)度之比大于10∶1，所述的第一層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少50 wt％(重量百分比)的密度至少為0.94的HDPE，并且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)、包括至少90 wt％的聚丙烯，并且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，其中初始的撕裂強(qiáng)度之比大于10∶1，所述的第三層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少50 wt％的密度至少為0.94的HDPE、并且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)之間的層壓粘合樹(shù)脂，第二層被這樣層壓到第一和第三層上，以致第三層的第一取向方向基本上與第一層的第一取向方向在一條直線上，并且其中(a)進(jìn)一步包括共擠在其內(nèi)側(cè)上的丙烯共聚物皮層。
在形成本發(fā)明的多層膜時(shí)，該基材中至少有一層包括OPP。在中心部分使用OPP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，在使用本發(fā)明的三層結(jié)構(gòu)時(shí)用手弄皺之后在印刷視窗中不出現(xiàn)裂開(kāi)現(xiàn)象。
在中心部分使用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，LLDPE、尼龍或聚酯)也可以使用。優(yōu)選的是在OPP芯層中沒(méi)有任何影響與其它膜層粘合的添加劑，例如抗靜電劑和聚硅氧烷。
在形成本發(fā)明的用于生產(chǎn)銀行券和其它證券單據(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HDPE，該HDPE的密度至少為0.94、優(yōu)選至少為0.945、更優(yōu)選至少為0.96。這些膜層可以排他地由單一的HDPE樹(shù)脂、數(shù)種HDPE樹(shù)脂的混合物或包含小比例的另一種聚合物材料(例如，LDPE、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)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(shù)脂或數(shù)種HDPE樹(shù)脂的共混物是尤其優(yōu)選的。
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50wt％的密度至少為0.94的HDPE，并且至少在第一方向(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；(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50 wt％的密度至少為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。
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(guò)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1.1至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(guò)每分鐘110英尺(110 fpm)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(lái)，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(jiàn)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5至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(guò)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OPP層中通過(guò)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(guò)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(guò)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(shù)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)使用的粘合劑樹(shù)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。
在層壓表面和蔽光層和印跡覆層(print cap)之間提供更大的附著力的適合促進(jìn)粘合的底漆(例如選自聚亞乙基亞酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯和丙烯酸系樹(shù)脂的聚合物)可以在HDPE膜層和涂覆表面之間提供。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。
還可以預(yù)見(jiàn)該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(jué)和/或觸覺(jué)的標(biāo)識(shí)特性、它的顯著性或面值之類的東西。在中心部分印刷也是證券特征之一。任何苯胺印刷油墨或凹板印刷油墨無(wú)論是彩色油墨還是機(jī)器可讀的油墨(例如IR、UV或磁性油墨)都可以使用。
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，其中包括用粘合劑粘合或膠結(jié)(例如，用層壓粘合劑樹(shù)脂，優(yōu)選用透明的制劑)；溶劑粘合，其中把霧狀的溶劑噴到待粘合到一起的基材上；借助加熱粘合的熱層壓，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)。層壓粘合樹(shù)脂比外表面膜層結(jié)實(shí)。
使用無(wú)溶劑的即100％固體的粘合樹(shù)脂(例如，購(gòu)自H.B.Fuller公司的2份聚氨酯的樹(shù)脂(WD4110))是特別優(yōu)選的。100％固體的層壓粘合劑是溶劑型粘合劑的有效的替代物。100％固體的層壓粘合劑把極好的透明性、增強(qiáng)的印刷能力、高粘合強(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，OVD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O(shè)VD、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(shuō)明書(shū)中使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“光變”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(guò)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(shuō)，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)，更可取的是OVD本身應(yīng)當(dāng)是片狀的、柔軟的和薄的。為了促進(jìn)粘合和緩和隨時(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(guò)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。
在生產(chǎn)低面額銀行券時(shí)，僅僅提供穿過(guò)銀行券的透明“視窗”就能使銀行券獲得適當(dāng)?shù)姆纻嗡?。如上所述，這樣的視窗將保證掃描器或彩色復(fù)印機(jī)不能拷貝該銀行券。此外，其它的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(lái)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、涂層或粘合劑層。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。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用100％固體樹(shù)脂作為所用的層壓粘合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。
在本發(fā)明中，至少一個(gè)包含HDPE的膜層在一個(gè)方向上的耐撕裂性被弱化到遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于層壓粘合樹(shù)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(lái)。整個(gè)包含HDPE的膜層將不能拆開(kāi)。
包含HDPE的膜層可以利用制造期間的處理?xiàng)l件來(lái)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50至300個(gè)(dpi)的范圍內(nèi)。
HDPE層還可以通過(guò)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(lái)降低其撕裂強(qiáng)度。影響結(jié)晶過(guò)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(shuō)，1wt％至10wt％、優(yōu)選4wt％至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(guò)非限制性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，其中所有的份數(shù)除非另有說(shuō)明否則都是按重量計(jì)的。
實(shí)施例1這個(gè)實(shí)施例說(shuō)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(guò)HDPE和不相容的聚合物與在兩側(cè)的共聚物類聚丙烯皮層共擠形成第一層(a)來(lái)制備的。HDPE層包括94％的HDPE(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)和6％的聚苯乙烯。共聚物類聚丙烯皮層包括90wt％的Chisso 7510(EPB-1三元共聚物，購(gòu)自日本的Chisso公司)和10wt％的Nobil LKA-753(LDPE，購(gòu)自美孚化學(xué)公司(Norwalk,Conn.))。HDPE組成90wt％的最終膜層(a)，而皮層組成10wt％(每側(cè)5wt％)。然后，該薄膜(a)在115℃下在MD方向上取向1.4倍，并且在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(shù)脂，WD4110(購(gòu)自H.B.Fuller公司)將膜層(a)100％固體粘合地層壓到下面介紹的OPP層(b)上。
OPP層具有1.15密耳的最終厚度，它是利用109格基(gauge)的FINA 3371均聚聚丙烯作為中心部分和兩層3格基的LyondellM60-30 HDPE的皮層制備的。MG60-30可以包含工藝助劑和/或表面改性劑。
再次用Fuller WD4110將這雙層膜100％固體地層壓到另一塊上述的HDPE膜層上。
實(shí)施例2利用WD 4006(一種水基粘合劑，購(gòu)自H.B.Fuller公司)作為擠塑層壓粘合劑和4％聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯作為兩個(gè)HDPE層中的不相容的聚合物，重復(fù)實(shí)施例1。
實(shí)施例3利用Chevron 1017(購(gòu)自Chevron公司)作為擠塑層壓粘合劑重復(fù)實(shí)施例1，并且在沒(méi)有不相容的聚合物的情況下在層壓膜的HDPE層上打微孔。微孔呈斜線圖案，以45°角穿過(guò)兩個(gè)膜層，并且孔眼之間的間隔為1/4英寸。
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(shū)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，其中初始的撕裂強(qiáng)度之比大于10∶1，所述的第一層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少50 wt％的密度至少為0.94的HDPE，并且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)、包括至少90 wt％的聚丙烯，并且至少在第一方向上以至少為4∶1的取向比取向和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，其中初始的撕裂強(qiáng)度之比大于10∶1，所述的第三層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少50 wt％的密度至少為0.94的HDPE、并且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)之間的層壓粘合樹(shù)脂，第二層被這樣層壓到第一和第三層上，以致第三層的第一取向方向本質(zhì)上與第一層的第一取向方向在一條直線上，并且其中(a)進(jìn)一步包括共擠在其內(nèi)側(cè)上的丙烯共聚物皮層。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中(a)和(c)兩者進(jìn)一步包括不相容的聚合物。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中所述不相容的聚合物選自聚苯乙烯、聚酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯以及它們的混合物。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中不相容的聚合物是按(a)和(c)的1wt％至10 wt％的量添加的。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中(a)具有斜的和/或單向的微孔。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中微孔分布為每英寸50至300個(gè)的范圍內(nèi)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中(a)和(c)都具有斜的和/或單向的微孔。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中(a)和(c)兩者都在至少一個(gè)側(cè)面上進(jìn)一步包括共聚物類聚丙烯的皮層。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中(d)包括無(wú)溶劑的粘合劑。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的膜基材，其中(d)包括聚氨酯。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中(d)包括選自低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯的組分。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，在(a)和(c)之間進(jìn)一步包括證券標(biāo)記(e)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的膜基材，其中證券標(biāo)記選自光變標(biāo)記、磁性標(biāo)記、電子標(biāo)記和含稀土元素的標(biāo)記。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，進(jìn)一步包括在用層壓粘合樹(shù)脂(d)層壓之前印在層(b)上的證券標(biāo)記(e)。
15．根據(jù)權(quán)利要求8的膜基材，其中外側(cè)上的共聚物類聚丙烯皮層是用遮光涂料外在涂覆的。
16．根據(jù)權(quán)利要求12的膜基材，進(jìn)一步包括貫穿薄膜基材的透明視窗。
17．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，為銀行券的形式。
18．根據(jù)權(quán)利要求1的膜基材，其中第一方向是加工方向(MD)，而第二方向是橫向(TD)。
19．一種在生產(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，其中初始的撕裂強(qiáng)度之比大于10∶1，所述的第一層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少50 wt％的密度至少為0.94的高密度聚乙烯，并且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大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)、包括至少90 wt％的聚丙烯，并且至少在第一方向上以至少為4∶1的取向比取向和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，其中初始的撕裂強(qiáng)度之比大于10∶1，所述的第三層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少50 wt％的密度至少為0.94的高密度聚乙烯，并且至少在第一方向上達(dá)到比在基本上垂直于橫向的第二方向上存在的取向程度大至少3倍的取向程度；(d)置于(a)和(c)的內(nèi)側(cè)之間的層壓粘合樹(shù)脂，第二層被這樣層壓到第一和第三層上，以致第三層的第一取向方向本質(zhì)上與第一層的第一取向方向在一條直線上，并且其中(a)進(jìn)一步包括共擠在其內(nèi)側(cè)上的丙烯共聚物皮層。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的膜基材，其中第一方向是加工方向(MD)，而第二方向是橫向(TD)。
21．一種在生產(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)第一層，其中初始的撕裂強(qiáng)度之比大于10∶1，所述的第一層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少50 wt％的密度至少為0.94的未取向的吹塑的高密度聚乙烯；(b)第二層，所述第二層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)、包括至少90 wt％的聚丙烯，并且至少在第一方向上以至少為4∶1的取向比取向和在基本上垂直于加工方向的第二方向上以至少為6∶1的取向比取向；(c)第三層，其中初始的撕裂強(qiáng)度之比大于10∶1，所述的第三層具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)，并且包括至少50 wt％的密度至少為0.94的未取向的吹塑的HDPE；(d)置于(a)和(c)的內(nèi)側(cè)之間的層壓粘合樹(shù)脂，并且其中(a)進(jìn)一步包括共擠在其內(nèi)側(cè)上的丙烯共聚物皮層。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)銀行券的多層層壓薄膜基材,該薄膜基材具有一個(gè)定向聚丙烯層并且在定向聚丙烯的每側(cè)上有至少一個(gè)為了消除分層而被預(yù)先弱化的HDPE層。最終的薄膜呈現(xiàn)良好的壓花能力、褶皺特性和其它性質(zhì)并且難以偽造,從而使它們非常適合生產(chǎn)銀行券和其它證券單據(jù)。
文檔編號(hào)C08L23/04GK1303331SQ99806605
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月23日
發(fā)明者G·L·貝努特 申請(qǐng)人:美孚石油公司