[发明专利]水印形成元件

说明书

本发明涉及一种用于将水印形成在纸中的水印形成元件、包括这种水印形成元件的网笼罩、制造这种网笼罩的方法、使用这种网笼罩造纸的方法和由该造纸方法制造的纸。水印形成元件具有一体的本体，该本体包括具有一个或多个水印形成区域的水印形成表面、和排泄表面。多个排泄通道从水印形成表面中的前表面孔口延伸到排泄表面。至少一些前表面孔口被成形为限定字母数字、符号或图形图像中的至少一种。过滤层(36)位于水印形成表面(21)与排泄表面(25)之间，其具有过滤层孔口，过滤层孔口的最大宽度小于前表面孔口的最小宽度。

技术领域

本发明涉及用于将水印形成在纸中的水印形成元件、包括这种水印形成元件的网笼罩、制造这种网笼罩的方法、使用这种网笼罩来造纸的方法和由该造纸方法制造的纸。

背景技术

在许多安全文件中使用水印是相当普遍的。高安全性的多色调水印通常使用网笼工艺来形成，这些水印通常称为圆网水印。圆网水印通过改变纸纤维的密度而形成，使得在一些区域中纤维比原纸层的纤维更致密、而在其它区域与原纸层的纤维相比较不致密，所述原纸层围绕所述更致密的区域和较不致密的区域并且将该更致密的区域与较不致密的区域分开。当在透射光中观察时，较不致密的区域比原纸亮，而较致密的区域比原纸暗，并且这些反差可非常清楚地看到。不同类型的水印具有不同的优点。圆网水印(通常在压花网笼罩上形成)通常是图形图像(例如肖像)，并且可以非常详细和复杂，这显著降低了伪造的风险。

在圆网造纸中，纸是形成在覆盖网笼的部分浸没的金属丝网上，网笼在含有包括纸纤维的稀释悬浮液的纸浆的槽中旋转。当网笼旋转时，水被抽吸通过金属丝网，从而将纤维沉积到网笼表面上。当网笼罩的金属丝网被压花时，纤维以较小或较大的厚度分别沉积在压花的凸起单元和凹陷单元上，以便将三维水印形成在成品纸中。

在最终水印中的纸厚度变化是纤维在水被抽吸通过金属丝网时从压花网目的凸起区域移动到压花网目的凹陷区域的结果。纤维的运动以及因此在水印中的色调变化由排泄速率决定，且其取决于压花的轮廓。这使得能够很好地控制水印图案的灰度，从而产生在压花圆网水印工艺中所特有的精细色调范围。

传统的压花圆网水印必须在由金属丝网的物理特性所施加的限制内进行。对网笼罩的金属丝网压花降低了其强度，并增加了在造纸过程中损坏网笼罩和纸的风险。如果从深的压花区域到显著升高的区域有急剧的过渡，则情况尤其如此。此外，在复杂的图形水印中，由于压花期间而被施加在网笼罩自身上的应力而难以将非常浅的色调并置于非常深的色调附近。在压花中的侧壁的“垂直度”的极限值约为70％，以避免这些问题。但是，侧壁越垂直，图像就越清晰，因为在明暗区域之间有更大的反差。围绕这些问题的一个途径是将在压花模上使用过切，这为金属丝网的变形提供了空间。但是，通常很难调整水印图像以提供这样的过切。

水印图像分辨率还受到金属丝网的网目的粗度的限制。此外，金属丝网将标记叠加在纸上(因为它是编织结构)。这也可能损害水印图像的分辨率和清晰度。

这些限制中的一些可通过使用更细的金属丝来降低，但是这导致降低的网笼罩耐用性(由于更细的金属丝磨损得更快)。

使用压花圆网技术生产展现很大表面积的浅亮水印区域也是非常困难的。

用于产生均匀的浅色调区域(并提供增强的水印安全性)的另一种工艺是电铸工艺。在电铸工艺中，薄金属片(一般以图形或字母的形式)一般通过缝合或焊接施加到网笼罩的金属丝网上。电铸引起排泄和纤维沉积的显著减少，从而在纸中形成浅亮水印。以这种方式形成的电铸水印可以比压花圆网水印的最浅区域更浅。电铸工艺在造纸中是公知的，并已描述于例如US-B-1901049和US-B-2009185中。

因此，电铸水印是纸厚度均匀减小的纸区域。该区域通常相当小，并且纸厚度(纤维密度)的变化是非常明显的，以便产生非常浅亮的区域。电铸工艺的局限性在于，如果电铸版太大，则可能在纸上产生孔。电铸版的典型宽度在0.2至1.2mm之间，厚度在500和700μm之间，以避免这些问题。