DE60002870T2

DE60002870T2 - Epoxybeschichtete mehrschichtstrukturen für die verwendung in der herstellung von sicherheitsdokumenten

Info

Publication number: DE60002870T2
Application number: DE60002870T
Authority: DE
Inventors: L. Gordon BENOIT; E. Dennis MCGEE
Original assignee: ExxonMobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2020-06-03
Also published as: AR024277A1; WO2000074948A1; KR100636470B1; CA2369744A1; DE60002870D1; JP2003501298A; BR0011530A; ATE240843T1; AU5178900A; KR20020015338A; EP1194300B1; CN1358142A; ES2199833T3; TW506898B; EP1194300A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrschichtfolie zur Verwendung zur Herstellung von papierartigen Produkten, wie Banknoten, Sicherheitsdokumenten einschließlich Traveller- und Bankschecks und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrschichtfolie mit den Charakteristika der hochwertigen Papiere, die typischerweise in der Herstellung von Banknoten und Sicherheitsdokumenten verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Herstellung von Banknoten, Sicherheitsdokumenten und dergleichen ist seit mehr als 300 Jahren Lumpenpapier verwendet worden. Wie wohl bekannt ist, hat Lumpenpapier mehrere Eigenschaften, die in solchen Anwendungen hocherwünscht, einschließlich Vollfaltbarkeit, Reißfestigkeit, Bedruckbarkeit und Prägbarkeit.
Diese hocherwünschten Eigenschaften können wie folgt charakterisiert werden: Vollfaltbarkeit ist die Fähigkeit eines Substrats, geknittert oder gefaltet zu werden und diese Faltung ohne Öffnen zu behalten. Reißfestigkeit ist die Fähigkeit eines Substrats, sowohl ausgelösten als auch nicht ausgelösten Rissen und Durchlöcherungen zu widerstehen. Bedruckbarkeit ist die Fähigkeit eines Substrats, während des lithographischen Druckverfahrens Tinten zu adsorbieren und zu binden. Prägbarkeit ist die Fähigkeit des Substrats, sich unter den Drücken eines Tiefdruckverfahrens zu verformen, um ein hochgeprägtes Bild auf der resultierenden Banknote oder dem resultierenden Sicherheitsdokument zu bilden, wobei die auf dem hochgeprägten verformten Bereich verbleibende Tiefdrucktinte zu einem hohen Taktilitätsgrad oder Griffgefühl auf der Banknote oder dem Sicherheitsdokument führt. Wie zu erkennen ist, führen diese Eigenschaften in Kombination dazu, dass Banknoten und dergleichen ihr vertrautes Griffgefühl und ihre Funktionalität aufweisen.
Mit dem Aufkommen von Farbkopierern und Computergrafik-Scannern hat das Fälschen von Banknoten deutlich zugenommen. Obwohl es seitens der größeren Währungspapierhersteller aktive Programme gibt, um ihre Substrate durch Verwendung von Wasserzeichen, metallisierten Fäden und optisch variablen Vorrichtungen (OVDs) sicherer zu machen, wie Photochromie, Holographie und Beugungsgittern, scheinen diese Bemühungen in Anbetracht der drohenden Fälschungen nicht sehr vielversprechend zu sein.
Kunststoffsubstrate bieten ein größeres Sicherheitsmerkmal, wenn ein transparentes "Fenster" in die Banknote eingebaut wird. Dieses Fenster würde gewährleisten, dass ein Scanner oder Farbkopierer die Note nicht kopieren könnte. Außerdem könnten andere Sicherheitsmerkmale in die oder auf der Banknote eingebaut werden, einschließlich umgekehrtem Drucken der Note, um die Sicherheitsvorrichtungen und den Druck zu schützen.
Das australische Patent Nr. 488 652 offenbart einen Ansatz für die Herstellung von Sicherheitsartikeln, insbesondere Banknoten, und beschreibt die schwerwiegenden Probleme, die konventionelle Banknoten in Bezug auf Geldfälschung haben. Die dort offenbarte Banknote umfasst ein Substrat aus opakem thermoplastischem Lagenmaterial, das innig an eine Bahn aus gewebten oder Vlies-Thermoplastfasern gebunden ist, wobei das Substrat nach Wunsch bedruckt ist und darauf gebunden eine oder mehrere optisch variable Sicherheitsvorrichtungen aufweisen. Die faserige Bahn wurde verwendet, um der Note Dauerhaftigkeit, Knitterfestigkeit und Reißfestigkeit zu verleihen. Wenn eine Sicherheitsvorrichtung wie ein Moire-Muster verwendet wurde, das bei seinen optisch variablen Eigenschaften von Lichtdurchgang abhängt, war es notwendig, ein Loch in dem Substrat auszustanzen, die Vorrichtung einzusetzen und an Ort und Stelle mit weiteren Schichten aus transparentem Kunststofflagenmaterial zu binden.
Obwohl Proben von Banknoten, die gemäß der Offenbarung von AU-A-488 652 gebildet wurden, als sehr befriedigend in Bezug auf Dauerhaftigkeit und Sicherheit von konventionellen Noten beschrieben wurden, hat sich herausgestellt, dass sie im Aufbau relativ komplex und vergleichsweise teuer herzustellen waren.
Wenn Sicherheitsvorrichtungen mit Lichtdurchgang zwischen Schichten in dem Substrat laminiert wurden, wurde zudem ein Bereich von Schwäche und hoher Spannung erzeugt, der sowohl Dauerhaftigkeit als auch Sicherheit verringerte.
Andere Offenbarungen, die Techniken gegen Geldfälschungen betreffen, schließen US-A-4 095 217 und US-A-4 281 208 ein, die die Verwendung einer Flüssigkristallvorrichtung betreffen, die durch ein photovoltaisches Element wie eine Solarzelle oder amorphes Siliciummaterial angetrieben wird.
US-A-4 472 627 betrifft Währungen oder andere wertvolle Dokumente, die eine Flüssigkristall/photovoltaische Vorrichtung enthalten, die in Reaktion auf künstliches oder Umgebungslicht eine kodierte Anzeige erzeugt. Die Vorrichtung kann sowohl als Antifälschungsmittel als auch als Mittel wirken, einem Benutzer die leichte Authentifizierung der Gültigkeit eines Dokuments zu ermöglichen, das eine solche Vorrichtung enthält.
US-A-4 536 016 offenbart ein Sicherheitszeichen wie eine Banknote oder ein Ausweis (eine Kennkarte), das ein lagenartiges Substrat umfasst, das aus Folie aus transparentem, biaxial orientiertem Polymer hergestellt ist, das mit Schichten aus opakem und wärmeaktiviertem Klebematerial beschichtet ist. Die opake Schicht wird in einer solchen Weise aufgebracht, dass ein transparenter Bereich zur Inspektion einer Sicherheitsvorrichtung, beispielsweise eines Beugungsgitters, gelassen wird, die in die Polymerfolie eingebaut ist. Das Substrat kann gedruckte oder andere Identifizierungszeichen tragen und wird durch eine innig gebundene Schicht aus transparentem Polymermaterial geschützt.
Das in US-A-4 536 016 verwendete Substrat basierte auf der Verwendung von orientiertem Polypropylen (OPP). Nach mehreren. Banknoten-Nachdrucken wurde gefunden, dass die Kunststoffbanknoten in drei Hauptbereichen versagten, obwohl viele der Anforderungen an ein Banknotensubstrat erfüllt wurden. Erstens war das 0PP-Substrat nicht vollfaltbar, was zu Problemen führte, da die Folie entweder eine flache oder gekrümmte Form behielt, was zu Stau in Registrierkassen und automatischen Bearbeitungsgeräten führte. Zweitens hatte das OPP-Substrat eine schlechte ausgelöste Reißbeständigkeit bei der Verarbeitung von Währungen, was recht häufig Einkerbungen in den Rändern von Banknoten erzeugte, die zu katastrophalen Rissen führten. Schließlich zeigte das OPP-Produkt nicht die Taktilität einer Papierwährung, da das OPP sich während des Tiefdruckverfahrens nicht gut prägen ließ.
Orientierte Folien aus Polyethylen mit hoher Dichte sind auf dem Sektor der Kunststoffverpackungen verwendet worden. Solche Folien, die biaxial auf einen Grad von mehr als dem 6,5-fachen in sowohl in Maschinenrichtung (MD) als auch Querrichtung (TD) biaxial orientiert sind, sind in GB-A-1 287 527 beschrieben. US-A-4 680 207 betrifft unausgewogen biaxial orientierte Folien aus linearem Polyethylen mit niedriger Dichte, die in Maschinenrichtung auf bis zu dem 6-fachen und in Querrichtung in bis zu dem 3-fachen, jedoch weniger als in Maschinenrichtung, orientiert worden sind.
US-A-5 618 630 betrifft eine dreilagige Mehrschichtfolienstruktur zur Herstellung von Banknoten.
Obwohl gezeigt worden ist, dass die genannten Folien bestimmte Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bieten und im Allgemeinen die Anforderungen erfüllen, für die sie vorgesehen waren, besteht noch ein Bedarf nach einer Folie, die die Charakteristika eines hochwertigen Lumpentyp-Papiers des Typs liefert, der typischerweise zur Herstellung von Banknoten und Sicherheitsprodukten verwendet wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrschichtfolie mit den Charakteristika von hochwertigem Lumpenpapier zu liefern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Mehrschichtenfolie zu liefern, die die Vollfaltcharakteristika hochwertiger Papiere besitzt, während sie leicht herzustellen und in vernünftigem Maße dauerhaft ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrschichtfolie zu liefern, die sowohl gegenüber ausgelösten als auch nicht ausgelösten Rissen und Durchstichen in mindestens einer Richtung einen hohen Grad an Reißfestigkeit besitzt.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrschichtfolie zu liefern, die die Bedruckbarkeit und Prägbarkeit von hochwertigem Papier besitzt.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrschichtfolie zu liefern, die einen hohen Grad an Kräuselbeständigkeit bei höheren Temperaturen hat, z. B. über 65°C (150°F) .
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Mehrschichtfolie, die für die Banknotenherstellung geeignet ist und von der sich Tinten schwer abreiben lassen, was zu Banknoten mit langer Gebrauchszeit führt. Solche Folien können hohe Dauerhaftigkeitswerte erreichen, ohne dass die mit Tinte versehene Oberfläche mit Schutzbeschichtungen wie Lacken oder Polyurethanen überzogen werden muss.
Wenn Geld im Umlauf ist, wird es durch Kontakt mit anderen Materialien, insbesondere anderem Geld (Münzen und Banknoten) verunreinigt. Wenn Tinte in nicht bedruckte Bereiche abgerieben wird, sind die Ergebnisse unerwünscht. In ähnlicher Weise sollten Münzen keine Spuren auf den Noten hinterlassen, wenn die beiden aneinander gerieben werden. Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Tinten und Druckoberflächen zu liefern, die abriebfest sind, jedoch nicht allzu abreibend sein können.
Andere Aufgaben und die zahlreichen Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich dem Fachmann aus der Lektüre der Beschreibung und der angefügten Patentansprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie ist eine Dreilagenstruktur. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Schicht aus orientiertem Polypropylen (OPP) von mindestens einer Schicht aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) auf jeder Seite der OPP-Schicht umgeben. Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie umfasst eine oder, mehrere Epoxyschichten, um Beschichtungsadhäsion und Opazität zu liefern sowie eine Oberfläche zur Aufnahme eines Tintendruckbildes zu liefern. Die erfindungsgemä ße Mehrschichtfolie umfasst ferner ein oder mehrere Antistatikschichten, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Das zu beschichtende Foliensubstrat kann eine klare oder opake Struktur sein.
Die erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien zeigen gute Leistung in Wiederholungsfaltungstests. Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolienstruktur hat auch eine gute Zugfestigkeit sowohl in der orientierten als auch in der nicht orientierten Richtung. Die erfindungsgemäße transparente Mehrschichtstruktur bekommt keine Haarrisse, wenn sie im Druckfenster zerknittert wird.
Erfindungsgemäß wird käuselbständiges, im Querschnitt symmetrisches, laminiertes Mehrschichtfoliensubstrat zur Verwendung zur Herstellung von Banknoten, Sicherheitspapieren und dergleichen geliefert, umfassend

(a) eine unausgewogen biaxial orientierte erste Schicht mit inneren und äußeren Seiten, die mindestens etwa 50 Gew.% Polyethylen mit hoher Dichte mit einer Dichte von mindestens etwa 0,94 umfasst, wobei die erste Schicht in mindestens einer ersten Richtung in einem Grad orientiert ist, der mindestens um das Dreifache kleiner als der Orientierungsgrad ist, der in einer zweiten Richtung vorhanden ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist, und wobei (a) ferner eine coextrudierte Propylencopolymerhaut auf ihrer inneren Seite umfasst;
(b) eine ausgewogen biaxial orientierte zweite Schicht mit inneren und äußeren Seiten, die mindestens etwa 90 Gew.% Polypropylen umfasst, wobei die zweite Schicht in mindestens einer ersten Richtung in einem Orientierungsverhältnis von mindestens 4 : 1 orientiert ist und in einer zweiten Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist, in einem Orientierungsverhältnis von mindestens 6 : 1 orientiert ist;
(c) eine unausgewogen biaxial orientierte dritte Schicht mit inneren und äußeren Seiten, die mindestens etwa 50 Gew.% Polyethylen mit hoher Dichte mit einer Dichte von mindestens etwa 0,94 umfasst, wobei die dritte Schicht in minde stens einer ersten Richtung in einem Grad orientiert ist, der mindestens um das Dreifache kleiner als der Orientierungsgrad ist, der in einer zweiten Richtung vorhanden ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist; und
(d) Laminierungsklebeharz, das zwischen den inneren Seiten von (a) und (c) angeordnet ist, wobei die zweite Schicht an die erste und die dritte Schicht laminiert wird, so dass die erste Orientierungsrichtung der dritten Schicht im Wesentlichen mit der ersten Orientierungsrichtung der ersten Schicht ausgerichtet ist und wobei die äußeren Seiten von sowohl (a) als auch (c) ferner mindestens eine Epoxyschicht und mindestens eine Antistatikschicht umfassen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie umfasst mindestens eine Schicht des Substrats orientiertes Polypropylen. Die Verwendung von orientiertem Polypropylen in dem Kern führt zu hohen Zugeigenschaften und hoher Leistung in Wiederholungsfaltungstests. Es gibt zudem keine Haarrissbildung im Druckfenster nach Verknittern von Hand, wenn die dreilagige transparente Struktur der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Die Verwendung von orientiertem Polypropylen (OPP) im Kern ist bevorzugt. Es können jedoch auch andere biaxial orientierte Polymere mit vergleichbarer Zugfestigkeit verwendet werden, wie lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE), Nylons oder Polyester. Es ist bevorzugt, dass der OPP-Kern frei von jeglichen Additiven ist, beispielsweise Antistatikmitteln und Silikon, die einen Einfluss auf die Adhäsion an anderen Schichten haben.
Die erfindungsgemäße Kernschicht kann auch eine Vielzahl von Hohlräumen umfassen, die durch Kavitation um ein festes Kavitationsmittel gebildet sind, wie Polybutylenterephthalat und/oder Calciumcarbonat. Ein geeignetes Kavitationsmittel ist Polybutylenterephthalat, z. B. 0,2 bis 2 μm im Durchmesser, wie in US-A-S 288 548, US-A-5 264 277 und US-A-4 632 869 beschrieben ist, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird. Die kugelförmigen Teilchen bilden nach Orientierung Mikrohohlräume, was zu einem weißen opaken Produkt führt.
Bei der Herstellung der Mehrschichtfoliensubstrate zur Verwendung in der Herstellung der erfindungsgemäßen Banknoten und anderen Sicherheitsdokumente müssen mindestens zwei Schichten des Substrats einen größeren Anteil an Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) mit einer Dichte von mindestens etwa 0,94, vorzugsweise mindestens etwa 0,945 enthalten. Diese Folienschichten können ausschließlich aus einem einzelnen HDPE-Harz, einer Mischung von HDPE-Harzen oder HDPE zusammengesetzt sein, das einen geringen Anteil anderes polymeres Material enthält, wie Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE), lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE), Polypropylen, Ethylen/Vinylalkohol(EVOH)-Copolymer, Ethylen/Propylen- (EP)-Copolymer, Ethylen/ Propylen/Buten-l-(EPB)-Copolymer, Polyester oder Nylon, obwohl bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung ein einzelnes HDPE-Harz oder ein Gemisch von HDPE-Harzen besonders bevorzugt ist. Es hat sich herausgestellt, dass Folien, die entweder mit einem Gemisch von HDPE-Harzen oder mit mikrokristallinem Wachs hergestellt sind, die Spleißneigung der Folie verringern, die sich als Neigung der Folie zeigt, in Querrichtung (TD) zu reißen.
Wenn Gemische der HDPE-Polymere verwendet werden, können solche Gemische zwei oder mehr Polymere umfassen, die alle vorzugsweise Dichten von 0,94 oder größer haben. Gemische von HDPE-Polymeren umfassen vorteilhaft einen größeren Anteil HDPE mit einem Schmelzindex von 0,6 bis 1,2 und ein oder mehrere Polymere mit anderem Schmelzindex. Es können auch Tergemische erwünscht sein. Geeignete Tergemische umfassen im Allgemeinen 50 bis 98 Gew.%, vorzugsweise 84 bis 96 Gew.% HDPE mit einer Dichte von 0,96 oder höher und einem Schmelzindex größer als 0,5 bis etwa 2,0; 1 bis 25 Gew.%, vorzugsweise 3 bis 8 Gew.% HDPE mit einer Dichte von 0,94 oder größer und einem Schmelzindex von 0,1 bis 0,5; und 1 bis 25 Gew.%, vorzugsweise 3 bis 8 Gew.% HDPE mit einer Dichte von 0,96 oder höher und einem Schmelzindex größer als 2 bis etwa B. Vorzugsweise sind die zweiten und dritten HDPE-Polymere, die untergeordnete Komponenten sind, in etwa gleichen Mengen vorhanden.
Das erfindungsgemäße Foliensubstrat schließt besonders bevorzugt a) eine erste Schicht, die mindestens etwa 50 Gew.% Polyethylen mit hoher Dichte mit einer Dichte von mindestens etwa 0,94 umfasst, wobei die erste Schicht in mindestens einer ersten Richtung, z. B. Maschinenrichtung (MD), mit einem Grad orientiert ist, der mindestens um das Dreifache kleiner als der Orientierungsgrad ist, der in einer zweiten Richtung vorhanden ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist, z. B. der Querrichtung (TD); eine zweite Schicht, die mindestens etwa 90 Gew.% Polypropylen umfasst, wobei die zweite Schicht in mindestens einer ersten Richtung, z. B. Maschinenrichtung (MD), in einem Orientierungsverhältnis von mindestens 3 : 1 orientiert ist und in einer zweiten Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist, z. B. Querrichtung (TD), in einem Orientierungsverhältnis von mindestens 6 : 1 orientiert ist; und (c) eine dritte Schicht ein, die auch mindestens etwa 50 Gew.% Polyethylen mit hoher Dichte mit einer Dichte von mindestens etwa 0,95 umfasst, wobei die dritte Schicht auch in mindestens einer ersten Richtung, z. B. MD, in einem Grad orientiert ist, der mindestens um das Dreifache kleiner als der Orientierungsgrad ist, der in einer zweiten Richtung, z. B. TD, vorhanden ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist, wobei die dritte Schicht so auf das Foliensubstrat laminiert ist, dass die erste Orientierungsrichtung der dritten Schicht im Wesentlichen parallel (oder ausgerichtet) mit der ersten Orientierungsrichtung der ersten Schicht ist.
Ein Verfahren zur Herstellung von HDPE-Folien mit unausgewogener biaxialer Orientierung ist in US-A-4 870 122 offenbart, auf deren Inhalt hier vollständig Bezug genommen wird.
Um das Ziel der verbesserten Reißfestigkeit in einer Mehrschichtfolie des hier beschriebenen Typs zu erreichen, ist, wie zu erkennen ist, gefunden worden, dass unausgewogen biaxial orientierte HDPE-Folien, die so laminiert sind, dass ihre Pri märorientierungsrichtungen im Wesentlichen parallel zu einander ausgerichtet sind, verbesserte Reißfestigkeit zeigen können, wenn ein orientierbares Laminierungsharz, z. B. Polyurethan, zwischen den Schichten angeordnet und Orientierung unterzogen wird, so dass die Primärorientierungsrichtung in dem orientierten Harz im Wesentlichen senkrecht zu der Primärorientierungsrichtung der ersten und dritten HDPE-Folienschichten ist. In einer Ausführungsform wird diese Orientierung des Laminierungsklebeharzes in der Primärorientierungsrichtung während der Laminierungsstufe selbst erreicht, vorzugsweise in Maschinenrichtung (MD) .
Der Orientierungsgrad der HDPE-Folienschichten ist ein wichtiger Aspekt dieser Erfindung, da der passende Orientierungsgrad erwünschte physikalische Eigenschaften liefert. Obwohl HDPE-Harz mit höherer Dichte mit einer Dichte von 0,957 oder darüber direkt durch Gießextrusion zu Feinfolien verarbeitet werden kann, treten es Probleme mit Kräuseln, Gleichförmigkeit und Flachheit auf. Demzufolge werden dünne HDPE-Folien mit etwa 20 bis 38 μm (0,8 bis 1,5 mil) mit dem besten Ausgleich von Eigenschaften unter Verwendung von unausgewogen biaxial orientierten Folien erhalten, die aus Folien mit einer Gießstärke von 102 bis 381 um (4 bis 15 mil) erhalten werden, die durch Strecken, d. h. Orientierung, auf die gewünschte Stärke reduziert werden.
Die Folien werden in konventioneller Weise produziert und orientiert. Die Folie wird auf ihre Orientierungstemperatur erwärmt und zuerst zwischen zwei Sets von Quetschwalzen Orientierung in MD unterzogen, wobei sich die zweite Walze mit einer um einen Betrag höheren Geschwindigkeit als die erste dreht, der dem gewünschten Ziehverhältnis entspricht. Dann wird die Folie in TD orientiert, indem sie erwärmt und Strecken in Querrichtung in einem Spannrahmen unterzogen wird. Typische MD-Orientierung wird bei 60 bis 120°C durchgeführt, und TD-Orientierung wird bei 110 bis 145°C durchgeführt.
Obwohl bevorzugt ist, dass der Orientierungsgrad in einer ersten Folienrichtung mindestens um das Dreifache kleiner als der Orientierungsgrad ist, der in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung vorhanden ist, ist es besonders bevorzugt, dass jede HDPE-Folie in einem Ausmaß von etwa dem 1,1- bis etwa 2,0-fachen in Maschinenrichtung (MD) und etwa dem 6- bis etwa dem 12-fachen in Querrichtung orientiert wird. Es hat sich herausgestellt, dass die HDPE-Folienschichten mit hervorragender Qualität mit Laufrollengeschwindigkeiten von bis zu etwa 0,56 m/s (110 ft/Min (fpm)) entsprechend Straßengeschwindigkeiten von 71 m/s (140 fpm) mit1,25-facher MD-Orientierung produziert werden können. Alternativ kann der Orientierungsgrad in einer ersten Folienrichtung mindestens drei Mal größer als der Orientierungsgrad sein, der in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu er deren Richtung vorhanden ist. Selbst nicht orientiertes Blas-HDPE kann als erste und dritte Schicht verwendet werden und dennoch einen gewissen Grad an Vollfaltbarkeit in dem erfindungsgemäßen Mehrschichtfoliensubstrat beibehalten.
Dieser Grad an unausgewogener Orientierung erzeugt, wenn er verwendet wird, einen interessanten Effekt in den HDPE-Komponenten der Struktur. Der Effekt ist ein sichtbar geriffeltes und Streifen aufweisendes Aussehen, wobei die Riffel parallel zu der Querorientierungsrichtung liegen. Unter schwacher Vergrößerung sind in jedem Quadratzentimeter HDPE-Folie etwa 5 bis 30 diskontinuierliche undulierende Riffeln und Streifen zu sehen, die im Allgemeinen parallel zu der Orientierungsrichtung sind. Dieser Effekt gibt der Folie ein etwas durchscheinendes Aussehen, das dazu neigt, entfernte Objekte, die durch die Folie betrachtet werden, leicht unscharf werden lassen. Dieser Effekt zeigt, dass die Schichten in unausgewogener Weise orientiert worden sind. Die zur Verwendung in der Durchführung der Erfindung vorgesehenen Polyethylene mit hoher Dichte schließen jene ein, die in US-A-4 870 122 offenbart sind.
In der orientierten Polypropylenschicht wird die Orientierung eingestellt, so dass sich im wesentlichen in beiden Richtungen ausgewogene Zugeigenschaften ergeben.
Um die gewünschten Oberflächencharakteristika zu erreichen, die für die erfindungsgemäßen papierartigen Produkteerforder- lich sind, können eine oder mehrere Hautschichten in jeder bekannten Weise auf das mehrschichtige HDPE-Substratmaterial aufgebracht werden, beispielsweise durch Beschichten oder Coextrusion vor der Orientierung oder durch Beschichten des HDPE nach dem einen oder beiden der Orientierungsvorgänge. Die Hautschicht kann jedes der konventionellen Materialien sein, die für diesen Zweck zusammen mit Polyolefinfolien verwendet werden, insbesondere Polyethylenfolien. Um beispielsweise eine druckmaschinenfertige Oberfläche zu erhalten, kann ein Polymerharz mit Füllstoffen, Fasern, Pigmenten oder dergleichen nach Bedarf gemischt werden. Zusätzlich können Hohlräume aufweisende Folien, wie jene, die in US-A-4 377 616, US-A-4 632 869, US-A-4 758 462 und anderen offenbart sind, auf das mehrschichtige HDPE-Substrat laminiert werden, um den erfindungsgemäßen Folien die opazifizierenden Eigenschaften jener Strukturen zu verleihen.
Die HDPE enthaltenden Schichten (a) und (c) können, wie oben offenbart, ferner Copolymerpolypropylenhautschichten umfassen, z. B. Ethylen/Propylen/Buten-l-Terpolymer, das auf mindestens einer Seite derselben bereitgestellt wird, vorzugsweise sowohl auf deren inneren als auch auf deren äußeren Seiten. In einer Ausführungsform können die Hautschichten selbst auch eine Komponente umfassen, die ähnlich den Komponenten in dem Klebeharz ist, das zum Laminieren von Schichten (a), (b) und (c) verwendet wird. Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE) kann beispielsweise 10 bis 20 Gew.% der Hautschichten stellen, wobei der Rest ein Copolymerpolypropylen ist.
Eine geeignete adhäsionsfördernde Grundierung, die für größere Adhäsion zwischen den laminierten Oberflächen sorgt, z. B. Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenimid, Epoxy, Polyurethan und Acryl, können zwischen den Copolymerpolypropylenhautschichten (auf den inneren Seiten von (a) und (c)) und dem Laminierungsklebeharz bereitgestellt werden. Grundierungszusammensetzungen sind in US-A-4 447 494 und US-A-4 681 803 offenbart, auf die hier Bezug genommen wird.
Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie umfasst eine oder mehrere Schichten aus Epoxybeschichtung. Die am weitesten außen liegende Schicht ist eine Epoxy-Druckbedeckung. Untergelegte Epoxy-Opazifizierungsschichten, die Füllstoffe wie Titandioxid umfassen, sind auch eingeschlossen, um der Beschichtung Dauerhaftigkeit und Opazität zu verleihen. Es können gewünschtenfalls weitere funktionale Beschichtungsschichten auf der Mehrschichtfolie verwendet werden, um die Antistatikeigenschaften der Endstruktur zu verbessern, weitere Sicherheitsmerkmale einzuführen und/oder die Opazität zu erhöhen.
Die äußere Epoxyschicht dient zum Bedrucken durch Lithographie, Tiefdruck und andere Typen von Druckverfahren. Hydrophober Füllstoff, wie oberflächenbehandelte Tone und hydrophobes Titandioxid, verbessern die Nasskratzfestigkeit. Hydrophobe Tonfüllstoffe sind vorzugsweise Überzüge, die mit Calciumcarbonat, Titandioxid und/oder Beschichtungen auf Epoxybasis ohne Füllstoff gefüllt sind, weil sie weniger abreibend sind.
Die Epoxy-Druckbedeckung liefert hervorragende Nasskratzfestigkeit, während gleichzeitig guter Tintenglanz, gutes Druckbild und gute Antrocknungszeiten geliefert werden.
Die Epoxybeschichtung (oder der Epoxybinder), die bzw. der zur Bildung der Schichten auf der erfindungsgemäßen Dreilagenstruktur verwendet wird, ist das Reaktionsprodukt von einem Epoxyharz und einem angesäuerten aminoethylierten Vinylpolymer, das als Härter oder Härtungsmittel verwendet wird. Eine Beschreibung solcher Epoxybeschichtungen findet sich in der US-A-4 214 039 von Steinuer et al., auf die hier Bezug genommen wird.
Das Epoxyharz kann definiert werden als Glycidylether von Polyhydroxyverbindungen. Polyhydroxyverbindungen, die verwendet werden können, schließen Bisphenol A (Trivialname für 4,4'-Isopropylidenbisphenol), ringsubstituiertes Bisphenol A, Resorcin, Hydrochinon, Phenol-Formaldehyd-Novolac-Harze, aliphatische Diole wie Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Glycerin, Poly(oxyethylen)glykol, Poly(oxypropylen)glykol und dergleichen ein, sind jedoch nicht auf diese begrenzt. Eine bevorzugte Klasse von Epoxyharzen schließt Derivate von Bisphenol A ein.
Die zu verwendenden Epoxyharze werden üblicherweise durch ihr Epoxy-Äquivalentgewicht (E.E.W.) klassifiziert, das als Gewicht des Harzes in Gramm definiert ist, das ein Grammäquivalent Epoxygruppen enthält. Erfindungsgemäß können Harze mit einem E.E.W im Bereich von 170 bis 280 verwendet werden, wobei Harze mit einem E.E.W. von 180 bis 210 bevorzugt sind.
Andere Typen von Epoxyharzen auf Basis von aliphatischen Diolen und mit E.E.W.s im Bereich von etwa 150 bis etwa 380 können auch in Mischungen mit Bisphenol A Harzen verwendet werden, wenn erhöhte Flexibilität der resultierenden Schicht erwünscht ist.
Obwohl die genaue Struktur des Epoxyharzes für die Epoxybeschichtung nicht entscheidend ist, drehen sich die Überlegungen bei der Auswahl des Epoxyharzes um dessen physikalischen Zustand. Das Harz sollte beispielsweise eine Flüssigkeit sein und in der Lage sein, leicht in dem angesäuerten aminoethylierten Vinylpolymer (d. h. dem Härter) dispergiert oder aufgelöst zu werden, das nachfolgend beschrieben ist. Wenn das Epoxyharz eine niedrige Viskosität hat, kann es direkt in den Härter gerührt werden.
Das Epoxyharz wird vorzugsweise zur leichten Handhabung in einer wässrigen Emulsion dispergiert. Ein kommerziell erhältliches emulgiertes Epoxyharz ist Daubond^® 42X6311 von Daubert Chemical Company, Inc., in Chicago, Illinois, USA.
Eine Alternative zu Emulgatoren besteht darin, Bisphenol A durch eine Hydantoinverbindung zu ersetzen. Beispielsweise kann 1,1-Dimethylhydantoin als Epoxyharz mit niederem Molekulargewicht verwendet werden, da Harze, die auf diesem Material basieren, vollständig wasserlöslich sind, wodurch die Notwendigkeit der Emulgierung entfällt.
Das flüssige Epoxyharz kann in einer Lösung von Härter durch rasches Rühren dispergiert werden. Die resultierende Dispersion kann mit Wasser und/oder Alkohol auf die gewünschte Feststoffkonzentration zur Verwendung als Beschichtung oder Bindemittel verdünnt werden. Wenn ein vollständig wasserlösliches Epoxyharz verwendet wird, reicht einfaches Mischen der wässrigen Lösungen des Harzes und des Härters aus, um eine klare, unendlich verdünnbare Beschichtungslösung zu produzieren. Der Feststoffgehalt der Beschichtungslösung vor der Zugabe von Mineralfüllstoffen oder anderen Opazifizierungsmitteln, wie Titandioxid oder Tonen, in der Emulsion kann im Bereich von etwa 2 bis zu etwa 35% Feststoffen liegen, wobei 15 bis etwa 30% Feststoffe besonders bevorzugt sind. Obwohl es schwierig ist, bei niedrigen Konzentrationen eine stabile Dispersion zu erhalten, da das Epoxyharz dazu neigt, sich in großen Kugeln abzuscheiden statt in kleinen emulgierten Tröpfchen zu verbleiben, hat sich herausgestellt, dass unter Verwendung dieses Systems brauchbare Produkt produziert werden können.
Ein festes Epoxyharz kann in Wasser unter Verwendung eines nicht-ionischen Emulgators emulgiert werden. Es kann eine stabile Emulsion mit feiner Teilchengröße, die etwa 50% Epoxyharz enthält, leicht unter Verwendung bekannter Techniken hergestellt werden. Der Emulsion können Opazifizierungsmittel zugefügt werden, um eine Mahlpaste herzustellen. Die Opazifizierungsmittel können unter Verwendung konventioneller Verfahren gemahlen werden, einschließlich einem Cowles-Mischer, einer Kugelmühle oder anderen wohlbekannten Dispergierungsverfahren. Um die Dispergierung der Opazifizierungsmittel zu erleichtern, können Wasser, Alkohol oder andere geeignete Dispergierungshilfsmittel zugegeben werden. Diese Dispersion kann nachfolgend entweder vor oder nach Verdünnung auf die gewünschte Feststoffkonzentration in die Lösung des zuvor beschriebenen Härters eingerührt werden.
Die zweite Komponente der Epoxybeschichtung ist das wasserlösliche, angesäuerte, aminoethylierte Vinylpolymer, das als Härter oder Primärhärtungsmittel verwendet wird. Das bevorzugte Material ist in der US-A-3 719 629 beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird, und kann im Allgemeinen als angesäuertes ami noethyliertes Vinylpolymer mit seitenständigen Aminoalkylatgruppen mit der allgemeinen Formel
beschrieben werden, in der R₁ und R₂ Wasserstoff oder niedere Alkylreste sind und der Durchschnittswert von n im Bereich von etwa 1,0 bis 2,5 liegt.
Wie in US-A-3 719 629 beschrieben ist, wird der Härter durch Polymerisieren von Acrylat, Methacrylat, Styrol oder anderen geeigneten Monomeren mit ausreichend Methacryl- oder Acrylsäure hergestellt, um einen -COOH Gehalt von etwa 7,5 bis etwa 12,5% zu ergeben. Lösungsmittelpolymerisationstechniken sind bevorzugt. Das Polymer wird nachfolgend mit einem Ethyleniminmonomer umgesetzt und mit Salzsäure angesäuert, um das Polymer wasserlöslich zu machen. Ein kommerziell erhältlicher Epoxuyhärter ist NSK7000, hergestellt von Nippon Shokubai Co., Ltd., in Tokio, Japan. Der Härter enthält ungefähr 50% Harz in einem Ether/Wasser-Lösungsmittelsystem. Das Harz hat ein Aminwasserstoffäquivalentgewicht zwischen 350 und 450. Diese klare viskose Flüssigkeit kann unendlich mit Wasser verdünnt werden.
Es ist beim Mischen des Epoxyharzes mit dem Härter im All-gemeinen bevorzugt, einen stöchiometrisch äquivalenten Ausgleich von Epoxy- und Aminogruppen zu verwenden. Das stöchiometrische Verhältnis kann jedoch über einen weiten Bereich variiert werden, von etwa 1 Epoxy auf etwa 3 Amin bis 3 Epoxy auf 1 Amin, wobei etwa 1 Epoxy auf 2 Amin bis etwa 2 Epoxy auf 1 Amin besonders bevorzugt sind. Das tatsächliche stöchiometrische Verhältnis beeinflusst die Brauchbarkeit des Produkts nicht ernsthaft.
Das Epoxybindemittuel kann auch verschiedene Benetzungsmittel und Sekundärhärtungsmittel enthalten. Die Lösung oder Dis- persion von Epoxyharz und Härter kann sich bei Auftragung auf das Substrat möglicherweise nicht gleichförmig "ausbreiten", insbesondere wenn solche Materialien in sehr dünnen Schichten aufgebracht werden. Als Ergebnis kann sich die trockene, jedoch noch nicht gehärtete flüssige Mischung zu Tröpfchen oder "Inseln" zusammenziehen.
Zur Verbesserung des "Ausbreitens" der Beschichtung können geringe Mengen an hochsiedenden (über 100°C) Benetzungsmitteln von 0,5 bis zu etwa 10 Gew.% der Gesamtfeststoffe verwendet werden. Es kann jedes konventionelle nicht-ionische Benetzungsmittel verwendet werden. Optimale Ergebnisse werden jedoch unter Verwendung partiell wasserlöslicher organischer Verbindungen mit hydrophilen Gruppen erhalten, die an hydrophobe Gruppen gebunden sind. Beispiele für solche Verbindungen schließen den Hexyloder Benzylether von Ethylenglykol, den Hexylether von Diethylenglykol, Butylalkohol, Hexylalkohol, Octylalkohol, Diacetonalkohol und dergleichen ein. Ein solches bevorzugtes Benetzungsmittel ist der Hexylether von Diethylenglykol, der auch als Hexyl Cellosolve bekannt ist, das kommerziell von Union Carbide erhältlich ist. Größere Mengen an niedrigsiedenden (weniger als 100°C) Benetzungsmitteln können von mehr als etwa 5 Gew.% der Gesamtfeststoffe mit oder alternativ zu hoch siedenden Benetzungsmitteln verwendet werden. Bevorzugte niedrig siedende Benetzungsmittel schließen n-Propylalkohol und Isopropylalkohol ein.
Dem Bindemittel kann auch ein Sekundärhärtungsmittel in einem Verhältnis von 0,5 bis 15 Teilen auf 100 Teile trockenes Epoxyharz zugefügt werden, um die Härtungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Solche Härtungsmittel können Propylendiamin, Hexamethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylamin, Tetraethylenpentamin und dergleichen einschließen. Zudem können aliphatische polymere Amine verwendet werden, wie Poly(ethylenimim) und Poly(propylenimin). Aromatische Amine einschließlich Tri(dimethylaminomethyl)phenol können auch verwendet werden. In ähnlicher Weise können auch Mischungen der Sekundärhärtungsmittel verwendet werden.
Ein bevorzugtes Sekundärhärtungsmittel ist Poly(ethylenimin). Ein solches kommerziell erhältliches Po1y(ethylenimin)- Harz ist EPOMIN^TM P-1050, erhältlich von Nippon Shokubia Co., Ltd., ansässig in Tokio, Japan. Die EPOMIN^TM-Harze enthalten semilineares Polymer mit verzweigten Ketten aus primären, sekundären und tertiären Aminen. Das Harz von P-1050-Qualität ist eine klare viskose Flüssigkeit, die 50 Gew.% Harz enthält.
Opazifizierungsmittel (Füllstoffe) in der Epoxy-Druckbedeckung werden auf 100 Teile Bindemittel in einem Mindestgehalt von etwa 50 Teilen auf hundert Teile Harz (phr) zugegeben, wobei etwa 75 phr bevorzugt und etwa 90 phr besonders bevorzugt sind. Maximalgehalte von Füllstoffmaterial auf 100 Teile Binder sollten mehr als etwa 300 phr nicht überschreiten, wobei nicht mehr als etwa 250 phr bevorzugt und nicht mehr als etwa 160 phr besonders bevorzugt sind.
Epoxy-Opazifizierungsbeschichtungen für untergelegte Schichten können nach den gleichen Verfahren gebildet werden, die zur Herstellung der Druckbedeckunug verwendet wird. Füllstoffe in den Epoxy-Opazifizierungsschichten werden jedoch auf 100 Teile Bindemittel auf Alkohol- oder Lösungsmittelbasis in einer Mindestmenge von 100 phr zugegeben, wobei etwa 150 phr bevorzugt und etwa 200 phr besonders bevorzugt sind. Die Maximalgehalte an Füllstoffmaterial auf 100 Teile Bindemittel sollte etwa 350 phr nicht überschreiten, wobei nicht mehr als etwa 300 phr bevorzugt und nicht mehr als etwa 250 phr besonders bevorzugt sind. Titandioxid ist der bevorzugte Füllstoff für die Opazifizierungsbeschichtung.
Opazifizierungsmittel für die Druckbedeckung oder die Opazifizierungsbeschichtungen können jedes konventionelle Füllstoffmaterial sein, das in Druckanwendungen verwendet wird. Beispiele für solche Materialien schließen Siliciumdioxid, Tone, Zinkoxid, Zinnoxid, Talkum, Tospearl^TM, oberflächenmodifzierte Tone, beispielsweise hydrophoben Ton, oberflächenmodifizierte Siliciumdioxide, Titandioxid (TiO₂), oberflächenmodifiziertes TiO₂ und Calciumcarbonat ein, sind jedoch nicht auf diese begrenzt. Die Füllstoffmaterialien werden in zwei funktionale Gruppen klassifiziert: hydrophile Füllstoffe und hydrophobe Füllstoffe.
Die hydrophilen Füllstoffe schließen Siliciumdioxide, Tone, Zinkoxid, Zinnoxid und Talkum ein. Sie werden aufgrund der Fähigkeit zum Absorbieren von Wasser als hydrophil bezeichnet, die durch Porenvolumen oder Porosität gemessen wird. Die hydrophilen Füllstoffmaterialien haben vorzugsweise eine geringe Porosität oder sind nicht porös. Im Kontext der vorliegenden Erfindung bedeutet geringe Porosität eine Porosität von weniger als 3 milliliter/gramm (ml/g), wobei weniger als 1,5 ml/g bevorzugt und weniger als 0,5 mg/g besonders bevorzugt sind. Es ist gefunden worden, dass Füllstoffe mit niedriger Porosität und nicht poröse Füllstoffe das beschichtete Substrat mit besseren Gesamteigenschaften versehen als ihre poröseren Gegenstücke. Ein bevorzugter Füllstoff mit geringer Porosität ist Siliciumdioxid, da es in verschiedenen Porositätsgraden und Teilchengrößen erhalten werden kann. Beispiele für kommerziell erhältliche Siliciumdioxide mit niedriger Porosität sind Kieselgele, die von Fuji Silysia Chemical Company unter dem Handelsnamen Sylysia^T ^M hergestellt werden, und Kieselgele, die von Grace-Davison unter den Handelsnamen Sylojet^TM, Syloid^TM hergestellt werden.
Die hydrophoben Füllstoffe schließen die oberfläcuhemmodifizierten Tone, oberflächenmodifzierten Siliciumdioxide, TiO₂ und oberflächenmodifiziertes TiO₂ ein, die durch ihre Oberflächenmodifizierung mit einem organischen Anteil für Wasser nicht-porös gemacht worden sind. Beispiele für oberflächenmodifizierte Tone schließen oberflächenmodifizierte Kaolinit-Tone ein, die unter dem Handelsnamen Kalophile-2^Tm von Dry Branch Kaolin angeboten werden, und Lithoperse^TM 7015 HS und 7005CS von Huber Engineered Minerals, und Kaopolite SFO von Kaopolite, Inc., das nicht 1änger hergestellt wird. Ein oberflächenmodifiziertes Siliciumdioxid ist AeroSil RX50, hergestellt von Aerosil Nippon, ansässig in Japan. Beispiele für oberflächenmodifiziertes Titandioxid sind Tipure R104, hergestellt von Dupont, und Tioxide RXL, hergestellt von Tioxide Americas.
Erfindungsgemäß sind hydrophobe Füllstoffe bevorzugt, da sie hervorragende Nasskratzbeständigkeit ermöglichen, während sie hervorragenden Tintenglanz und graphische Eigenschaften lie fern. Es können auch Kombinationen der hydrophoben und der hydrophilen Füllstoffe verwendet werden. Das Epoxy-Bindemittel wird hergestellt, indem die erforderliche Menge des emulgierten Epoxyharzes und der emulgierten Opazifizierungsmittel zu dem Härter gemischt wird, der mit Wasser und/oder Alkohol auf die gewünschte Konzentration verdünnt worden ist. Optionale Komponenten wie Sekundärhärtungsmittel und Benetzungsmittel können auch zugefügt werden. Die Gesamtfeststoffkonzentration des Bindemittels hängt im Allgemeinen von der Beschichtungsauftragungstechnik ab. Im Allgemeinen sind Gesamtfeststoffkonzentrationen von mindestens 5% bis zu etwa 50% erwünscht, wobei 20% bis 45% besonders bevorzugt sind.
Die gefüllte oder nicht gefüllte Epoxybeschichtung und funktionale Schichten können unter Verwendung einer Standardbeschichtungstechnik auf eine oder beide Seiten des Foliensubstrats aufgetragen werden. Ein Beispiel für ein Beschichtungsverfahren ist Gravurbeschichten, das Aufbringung der opazifizierenden Beschichtungen in Mustern ermöglicht, um ein Sicherheitsfenster zu erzeugen. Der Füllstofftyp und die Dicke der Epoxybeschichtung werden durch die angestrebte Opazität, das Oberflächenaussehen, die Oberflächenstruktur und wirtschaftliche Überlegungen diktiert. Die Epoxybeschichtung wird im Allgemeinen nach der Orientierung mit einem Trockenbeschichtungsgewicht von mindestens 0, 155 g/m² (0, 1 g/1000 in² (g/msi)) pro Schicht und normalerweise nicht mehr als 6,2 g/m² (4 g/msi) auf das Foliensubstrat aufgebracht. Das Gesamtgewicht der Epoxybeschichtung einschließlich Füllstoffen für opake Laminate beträgt im Allgemeinen 0,465 bis 7,75 g/m² (0,3 bis 5,0 g/msi) pro Seite und 6,2 bis 12,4 g/m² pro Seite für transparente Laminate. Das gesamte Epoxybeschichtungsgewicht ist auf jeder Seite des Laminats im Allgemeinen gleich.
Das beschichtete Substrat wird nachfolgend durch einen Heißluftofen geleitet, um das vorhandene Wasser und Lösungsmittel zu entfernen. Verweilzeiten von 1 bis etwa 10 Sekunden in dem Ofen zwischen 140° und 250°F (60 bis 120°C) reichen üblicherweise aus.
Funktionale Schichten wie Antistatikschichten, die Antistatikeigenschaften liefern, die Adhäsion fördern, Sicherheitsmerkmale enthalten und/oder zusätzliche Opazität liefern, können vor, zwischen oder nach dem Beschichten mit einer oder mehreren Epoxydispersionen auf das Foliensubstrat aufgebracht werden. Die Antistatikschichten können auch die Epoxyschichten sein. Beispiele für die Grundierung für thermoplastische Materialien schließen Po1y(ethylenimin) ein, das mit dem Kunststoffsubstrat coextrudiert oder als Beschichtung auf dieses aufgebracht sein kann, und die Epoxybeschichtung mit einem geringen Beschichtungsgewicht gemäß der Lehre von US-A-4 214 039 von Steiner et a1. Korona-, Plasma- und Flammenbehandlung kann auch mit oder anstelle der Grundierung verwendet werden. PD95849MO1, hergestellt von Adhesion Systems, Inc., ist ein Beispiel für ein antistatisches opazifizierendues Polyurethan, das über, unter und/oder zwischen Schichten von in dieser Erfindung beschriebenen Epoxybeschichtungen aufgebracht werden kann.
Es ist auch vorgesehen, dass das beschichtete Substrat geprägt, gefärbt, bedruckt, mit einer Oberflächenstruktur versehen oder anderweitig vor oder nach der Laminierung behandelt werden kann, wobei dies auf den inneren oder äußeren Oberflächen der laminierten Schichten erfolgt, um so beispielsweise visuelle und/oder taktile Identifizierung der Beschaffenheit einer Banknote, ihrer Bedeutung oder ihres Werts zu liefern. Druckverfahren schließen Lithographie, UV-Siebdruck, Flexographie, Gravur- und Tiefdruckverfahren ein, sind jedoch nicht auf diese begrenzt. Jede flexo- oder gravurdruckbare Tinte, entweder Farben oder maschinenlesbare Tinte, wie Lithographie-, IR-, UV-, magnetische und Tiefdrucktinten, kann verwendet werden. Das Drucken auf den Kern ist ebenso auch ein Sicherheitsmerkmal.
Die Laminierungstechniken, die verwendet werden können, um die vorliegende Erfindung zu bewirken, sind in der Technik bekannt und schließen Klebebindung oder Zementieren, z. B. mit Laminierungsklebeharzen, vorzugsweise mit einem transparenten Mittel; Lösungsmittelbinden, wobei ein Lösungsmittelnebel über die miteinanderzu verbindenden Oberflächen gesprüht wird; thermi sche Laminierung durch Wärmebindung, wobei thermoplastische Lagen einem Heißwalz- oder Pressverfahren unterzogen werden; Gießlaminierung, wobei eine Schicht auf die zweite gegossen wird und die zweite ein Substrat bildet; oder Extrusions- oder Ziehlaminierung ein, wie in Kalandrierungsverfahren, die in der Technik bekannt sind.
Die Verwendung von lösungsmittelfreien oder 100% Feststoffe enthaltenden Klebeharzen, wie einem Zweikokmponenten-Polyurethanharz, WD4110, erhältlich von H. B. Fuller Co., ist besonders bevorzugt. 100% Feststoffe enthaltende Laminierungsklebstoffe sind eine wirksame Alternative zu Klebstoffen auf Lösungsmittelbasis. 100% Feststoff enthaltende Laminierungsklebstoffe verleihen der erfindungsgemäßen laminierten Mehrschichtstruktur hervorragende Klarheit, verbesserte Bedruckung, hohe Bindefestigkeit und Heißsiegelbeständigkeit.
Wenn diskrete Sicherheitsvorrichtungen in das Substrat eingebaut werden, z. B. optisch variable Vorrichtungen (OVDs), können sie in Taschen eingeschlossen sein, die an dem Substrat befestigt sind. Andererseits können die optisch variablen Vorrichtungen selbst in eine (oder beide) Schichten des laminierten Substrats oder zwischen den Schichten eingebaut werden, es ist nicht notwendig, eine physikalisch diskrete Vorrichtung innerhalb einer klar definierten Tasche einzubauen, der zwischen den Schichten gebildet ist.
In der vorliegenden Erfindung kann jede geeignete Sicherheitsvorrichtung verwendet werden, wie eine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus optisch variablen Vorrichtungen (OVDs), magnetischen Vorrichtungen, elektronischen Vorrichtungen und Seltenerdelemente enthaltenden Vorrichtungen, wobei OVDs besonders bevorzugt sind.
Der Begriff "optisch variabel" wird in der vorliegenden Beschreibung zur Bezeichnung jeder Vorrichtung verwendet, die leicht zur Veränderung ihres Aussehens in einer reversiblen, vorhersagbaren und reproduzierbaren Weise gebracht werden kann. Das Aussehen solcher Vorrichtungen kann beispielsweise durch Anwenden von Körperwärme oder manuellem Druck, der Veränderung des Blickwinkels und der Belichtungsbedingungen geändert werden, unter denen sie betrachtet werden. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Typen von Vorrichtungen sind Beugungsguitter, Flüssigkristalle, Moire-Muster und ähnliche Muster, die durch Kreuzgitter mit oder ohne darübergelegte, brechende, linsenförmige und transparente Gitter, wie Fresnel-Linsen, beabstandete teilreflektierende und teiltransparente Beschichtungen erzeugt werden, die variable Interferenzmuster oder dergleichen ergeben, doppelbrechende oder polarisierende Schichten, Zonenplatten und dergleichen.
Optisch aktive Vorrichtungen dieser Art werden üblicherweise durch ungeübte Personen leicht erkannt und sind dennoch durch photographische und Drucktechniken extrem schwierig zu reproduzieren. Zudem übersteigt die Herstellung einer beliebigen derartigen Vorrichtung in reproduzierbarer Weise und der Einbau einer solchen Vorrichtung in ein Kunststofflaminat, wie erfindungsgemäß beschrieben, wahrscheinlich die Ressourcen der großen Mehrzahl möglicher Fälscher. Wenn ein flexibles papierartiges Produkt wie eine Banknote angestrebt wird, ist es natürlich bevorzugt, dass die optisch variablen Vorrichtungen selbst lagenartig, flexibel und dünn sein sollen. Es ist auch bevorzugt, dass solche Vorrichtungen mit dem Kunststoffmaterial verträglich sind, das für das Laminat verwendet wird, um die Bindung zu erleichtern und reaktive Veränderungen abzuschwächen, die im Zeitverlauf stattfinden.
Erfindungsgemäß kann eine bevorzugte Form von optisch variabler Vorrichtung ein reflektierendes Beugungsgitter sein, das aus metallisierter thermoplastischer Folie besteht, die mit einem Beugungsmuster geprägt ist. Um den Zugang zu dem Prägemuster zum Zwecke unerlaubter Vervielfältigung zu verhindern, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, eine Schicht aus thermoplastischem Material auf jeder Seite der metallisierten Folie zu verwenden, die ähnliche Löslichkeitscharakteristika wie die Metallschicht hat, so dass Trennung durch bevorzugtes Ätzen extrem erschwert wird. Eine weitere bevorzugte Vorrichtung ist ein Moire-Muster, das durch photographisches Reproduzieren feiner Linien- oder Punktmuster auf jeder Seite einer dünnen Folie gebildet wird. Die Abstände der Punkte und Linien können leicht zu fein gestaltet werden, um durch Drucktechniken reproduziert zu werden, und dennoch kann das Moire-Muster in einem viel größeren Maßstab gezeigt werden. Unverwechselbare Beugungs- und Moire-Muster sind oft zur Verwendung in Banknoten bevorzugt, und es stehen Techniken zur Herstellung derselben durch Computer- und Photoreduktionsverfahren zur Verfügung.
Bei der Herstellung von Banknoten mit niedrigem Nennwert kann ein geeignetes Sicherheitsniveau gegen Fälschung erhalten werden, indem lediglich ein transparentes "Fenster" durch die Banknote bereitgestellt wird. Wie bereits gesagt würde ein derartiges Fenster gewährleisten, dass ein Scanner oder Farbkopierer die Note nicht kopieren könnte. Es können zudem andere Sicherheitsmerkmale in oder auf die Banknote eingebaut werden, einschließlich Umkehrdruck der Note, um die Sicherheitsvorrichtungen und den Druck zu schützen.
Es hat sich herausgestellt, dass Folien ähnlich den erfindungsgemäßen Folien, die jedoch "kreuzorientiert" sind, bei Temperaturen über 65°C (150°F) anfällig für Kräuseln sein können. Solche kreuzorientierten Folien sind ähnlich den erfindungsgemäßen Folien, außer dass die zweite Schicht so auf das Foliensubstrat laminiert ist, dass die erste (primäre) Orientierungsrichtung der zweiten Schicht im Wesentlichen senkrecht zu der ersten (primären) Orientierungsrichtung der ersten Schicht ist. Es wird angenommen, dass diese Kräuselung aus Unterschieden der Schrumpfung bei hohen Temperaturen in Maschinenrichtung und Querrichtung von jeder Schicht resultieren kann. Es kann sich zusätzliche Kräuselanfälligkeit ergeben, wenn Beschichtungen oder Häute der Schichten unterschiedliche Schwindungskoeffizienten aus der HDPE-Komponente der Schichten haben. Solche unausgewogene Schwindung und die damit verbundene Kräuselung kann durch Ausgleichen der Gesamtschrumpfungseigenschaften von einer Schicht vermieden werden, indem an diese eine mit der ersten Schicht identische zweite Schicht laminiert wird, die als Spiegelbild der ersten Schicht bereitgestellt wird. In anderen Worten ist eine Hälfte der Schichten aufweisenden Folienstruktur ein Spiegelbild der anderen, wobei die Symmetrieebene durch die horizontale Mittellinie des Querschnitts der Schichten aufweisenden Folienstruktur geht. Dies liefert eine im Querschnitt symmetrische, Schichten aufweisende Folienstruktur. Beispiele für solche Folien schließen jene der Konstruktionen ABA, ABBA, ABCCBA, ABCDCBA, usw. ein, wobei jeder Buchstabe für eine Folienschicht, Haut, Beschichtung oder Klebeschicht steht. Eine solche im Querschnitt symmetrische, Schichten aufweisende Folienstruktur ist notwendigerweise eine "parallelorientierte" Struktur, d. h. die Primärorientierungsrichtung der ersten Schicht ist parallel zu der Primärorientierungsrichtung der zweiten Schicht, um die Spiegelbildanforderung zu erfüllen. Eine solche Konstruktion liefert eine symmetrische Struktur, in der die gegenüberliegenden Schrumpfungskräfte einander in erheblichem Ausmaß entgegenwirken. Eine derartige Zweischicht-Paraullelkonstruktion kann jedoch zu schlechten Reißeigenschaften in einer Richtung, z.B. TD, neigen, wenn zwei in TD orientierte Folien verwendet werden.
Es hat sich nun herausgestellt, dass unter Verwendung von Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE) und/oder von linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) als Laminierungsharz, das in der Primärorientierungsrichtung orientiert ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Primärorientierungsrichtung der Schichten ist, die es verbindet, zu verringerter Reißneigung führt. Das Laminierungsharz kann selbst in gewissem Ausmaß während der Laminierung Orientierung unterzogen werden, vorzugsweise nachdem das Harz mindestens teilweise oder vollständig erstarrt ist, und vorzugsweise in Maschinenrichtung. Solche Orientierung kann 1,5- bis 10-fach, vorzugsweise 4- bis 6-fach, entsprechend einem Gesamtabzug des Laminierungsklebeharzes von mehr als 10%, vorzugsweise größer als 20%, sagen wir 75%, sein.
Es ist auch gefunden worden, dass unter Verwendung von 100% Feststoffe enthaltendem Harz als verwendetes Laminierungsklebeharz Orientierungseffekte, die aus dem Laminierungsverfahren resultieren, verbessert werden, was zu einer Mehrschicht folie führt, die Kräuselfestigkeit und verbesserte chemische Beständigkeit zeigt.
Eine oder beide der HDPE enthaltenden Schichten können in Bezug auf Reißfestigkeit in einer Richtung bis zu einem Punkt geschwächt werden, an dem sie wesentlich schwächer als das Laminierungsklebeharz und die OPP enthaltende Kernschicht sind. Wenn versucht wird, die Struktur zu Fälschungszwecken zu delamuinieren, werden nur kleine Streifen der äußeren bedruckten HDPE-haltigen Schichten entfernt. Die gesamten HDPE-haltigen Schichten sind nicht entfernbar.
Die HDPE-haltige Schicht kann unter Verwendung von Verfahrensbedingungen während der Fertigung reißgeschwächt werden. Mikroperforation mit Lasertechnologie und/oder Einkerben führt auch zum Schwächen der HDPE-haltigen Schichten. Die Mikroperforationen sind entweder diagonal oder unidirektional, d. h. im Bereich von etwa 50 bis etwa 300 Bildpunkte pro Zoll (dpi).
Die HDPE-Schichten können auch durch Zugabe unverträglicher Additive reißgeschwächt werden, die dazu führt, dass die Schicht während der Orientierung spleißt oder bricht. Geeignete unverträgliche Polymeradditive, die Kristallisation bewirken, schließen Polyester (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polystyrol oder eine Mischung derselben ein. Im Allgemeinen wird der HDPE-Schicht bzw. werden den HDPE-Schichten etwa 1 bis etwa 10 Gew.%, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 8 Gew.% unverträgliches Additiv zugesetzt. Spleißen (Faserung) führt zu Bereichen von orientiertem HDPE, das lange, planare Bereiche des unverträglichen Polymers umgibt, was zu leicht reißenden Bereichen führt.
Die 0PP-Kernschicht wird nicht geschwächt und liefert im Wesentlichen die Zugeigenschaften und Reißbeständigkeit der Struktur als ganzes.
Die Erfindung wird ferner durch die folgenden nichteinschränkenden Beispiele illustriert, in denen sich alle Teile auf das Gewicht beziehen, wenn nicht anderweitig angegeben.
Beispiel 1
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines erfindungsgemäß hergestellten Mehrschichtfoliensubstrats, das zur Herstellung von Banknoten mit guten Vollfaltungscharakteristika geeignet ist.
Ein mehrschichtiges orientiertes Foliensubstrat mit einer Enddicke von 29,2 μm (1,15 mil) wurde durch Coextrudieren von HDPE mit Copolymerpolypropylenhautschichten auf beiden Seiten hergestellt, um eine erste Schicht (a) herzustellen. Das verwendete HDPE ist Oxychem M-6211, erhältlich von Occidental Chemical Corp., Dallas, Tex., USA, mit einer Dichte von 0,96 und einem Schmelzindex von 1,0. Die Copolymerpolypropylenhautschichten umfassen 90 Gew.% Chisso 7510, ein Ethylen/Propylen/Buten-1-Terpolymer, erhältlich von Chisso Corp., Japan, und 10 Gew.% Nobil LKA-753, ein Polyethylen mit niedriger Dichte, erhältlich von Mobil Chemical Co., Norwalk, Conn., USA. HDPE umfasste etwa 90 Gew.% der resultierenden Folienschicht (a), während die Hautschichten 10 Gew.% (5 Gew.% auf jeder Seite) umfassten. Die Folie (a) wurde dann 1,4-fach in der MD bei etwa 115°C und 6- bis 12-fach, z. B. 10-fach, in der TD bei etwa 115 bis 140°C in einem Spannrahmen orientiert.
Schicht (a) war 100 % Feststoffe, die unter Verwendung eines Zweikomponenten-Polyurethanharzes, WD4110, erhältlich von H. B. Fuller Co., an eine nachfolgend beschriebene OPP-Schicht (b) klebelaminiert wurde.
Die OPP-Schicht hatte eine Enddicke von 29,2 μm (1,15 mil), und war hergestellt unter Verwendung von FINA 3371 Homopolymerpolypropylen in dem Kern mit 109 Stärkeeinheiten und zwei Hautschichten mit 3 Stärkeeinheiten aus Lyondell M60-30 Polyethylen mit hoher Dichte. Das MG60-30 kann Verarbeitungshilfsmittel und/oder Oberflächenmodifizierungsmittel enthalten.
Die zweilagige Schicht war wiederum 100% Feststoffe, die mit Fuller WD4110 an eine weitere, oben beschriebene HDPE-Schicht laminiert war.
Beispiel 2
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines erfindungsgemäß hergestellten Mehrschichtfoliensubstrats, das zur Herstellung von Banknoten mit guten Vollfaltungscharakteristika geeignet ist.
Ein mehrschichtiges orientiertes Foliensubstrat mit einer Enddicke von 29,2 μm (1,15 mil) wurde durch Coextrudieren von HDPE mit Copolymerpolypropylenhautschichten auf beiden Seiten hergestellt, um eine erste Schicht (a) herzustellen. Das verwendete HDPE ist Oxychem M-6211, erhältlich von Occidental Chemical Corp., Dallas, Tex., USA, mit einer Dichte von 0,96 und einem Schmelzindex von 1,0. Die Copolymerpolypropylenhautschichten umfassten 90 Gew.% Chisso 7510, ein Ethylen/Propylen/Buten-1-Terpolymer, erhältlich von Chisso Corp., Japan, und 10 Gew.% Nobil LKA-753, ein Polyethylen mit niedriger Dichte, erhältlich von Mobil Chemical Co., Norwalk, Conn., USA. HDPE umfasste etwa 90 Gew.% der resultierenden Folienschicht (a), während die Hautschichten 10 Gew.% (5 Gew.% auf jeder Seite) umfassten. Die Folie (a) wurde dann 1,4-fach in der MD bei etwa 115°C und 6- bis 12-fach, z. B. 10-fach, in der TD bei etwa 115 bis 140°C in einem Spannrahmen orientiert.
Schicht (a) war 100% Feststoffe, die unter Verwendung eines Zweikomponenten-Polyurethanharzes, WD4110, erhältlich von H. B. Fuller Co., an eine OPP-Schicht (b) (30,5 μm (1,20 mil) OPPalyte^TM420 HTW), die Polybutylenterephthalat enthielt, klebelaminiert wurde.
Die zweilagige Schicht war wiederum 100% Feststoffe, die mit Fuller WD4110 an eine andere, oben beschriebene HDPE-Schicht klebelaminiert war.
In den Beispielen 3, 4 und 5 wurden die folgenden Materialien verwendet.
NSK7000
ist ein angesäuertes aminoethyliertes Interpolymer, hergestellt von Nippon Shokubai. Das Aminwasserstoff-Äquivalentge wicht ist 250/gramm. Dieses Material wird mit 50% Feststoffgehalt geliefert.
MW900
ist eine Dispersion von hydrophobem Ton (Huber's Lithosperse 7015HS) in einer Dispersion von epoxidiertem Bisphenol A (Michemepoxy 82855, Epoxy-Äquivalentgewicht ist etwa 188/gramm). Michelman, Inc., stellt MW900 und Michemepoxy 82855 her.
PD95849MO1
ist ein carboxyliertes Urethanpolymer auf Wasserbasis, das Titandioxid enthält, hergestellt von Adhesion Systems, Inc., in Paterson, New Jersey, mit 56% Feststoffen.
AS 316
[Trimethylolpropantris(2-methyl-l-aziridinpropionat)], erhalten von Adhesion Systems, Inc., reagiert mit den Carboxylgruppen, um das Urethanpolymer zu vernetzen.
Isopropylalkohol
wird verwendet, um die Schaumbildung zu kontrollieren und die Flachheit der Beschichtung zu verbessern.
MW960
ist eine Dispersion von Titandioxid (Tioxide Americas RXL) in einer Dispersion von epoxidiertem Bisphenol A (Michemepoxy 82855, Epoxy-Äquiva1ent ist etwa 188/gramm). Michelman, Inc., stellt MW960 und Michemepoxy 82855 her.
Sylysia 730
ist ein 3 μm Kieselgel, hergestellt von Fuji Silysia.
42X6311
ist der emulgierte Glycidylether von Bisphenol A, hergestellt von Daubert Chemical Company.
Beispiel 3
Das dreilagige Laminat aus Beispiel 1 wurde als Beschichtung mit einer Schiavi-Druckmaschine mit 10 Stationen aufgebracht, um die folgende Struktur zu ergeben.
Jede Schicht wurde in einer separaten Station der Druckmaschine aufgebracht. In Station Nr. 9 oder Nr. 10 wurden keine Beschichtungen aufgebracht. Die Folie wurde nach Station Nr. 4 über einen Wendestab geführt.
Epoxy-Druckbedeckung
aufgebracht in Station Nr. 4 (Vorderseite) und Nr. 8 (Rückseite) mit Gravurzylindern (250 Linien pro Zoll (25,4 mm). (Anmerkung: 11b entspricht 0,4536 kg).
Bei der vollständigen Formulierung war das Verhältnis von hydrophobem Ton zu Bindemittel (Epoxy plus Härtungsmittel) etwa 1:1.
Antistatische Opazifizierungsschicht
wurde in den Stationen Nr. 3 (Vorderseite) und Nr. 7 (Rückseite) mit Gravurzylindern (250 Linien pro Zoll (25,4 mm)) aufgebracht.
In der vollständigen Formulierung ist das Verhältnis von Titandioxid zu Bindemittel in der antistatischen Opazifizierungsschicht etwa 3:1.
Epoxy-Opazifizierungsschicht
wurde in den Stationen Nr. 1 (Vorderseite), Nr. 2 (Vorderseite), Nr. 5 (Rückseite) und Nr. 6 (Rückseite) mit Gravurzylindern (150 Linien pro Zoll (25,4 mm)) aufgebracht.
In der vollständigen Formulierung war das Verhältnis von Titandioxid zu Bindemittel in der Epoxy-Opazifizierungsschicht etwa 2:1.
Die beschichtete Folie, die wie oben hergestellt ist, wurde zu Bögen verarbeitet und mit automatisierten Geräten bedruckt. Die Gesamtdicke betrug etwa 0,0043 Zoll (4,3 mil).
Beispiel 4 Das dreilagige Laminat von Beispiel 1 wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 3 beschichtet. Es wurde die folgende Struktur hergestellt:
Epoxy-Schicht
wurde als adhäsionsfördernde Grundierung für die antistatische Opazifizierungsschicht verwendet. Aufgetragen in Stationen Nr. 1 und Nr. 5 mit Gravurzylindern (360 Linien pro Zoll (25,4 mm)). (Anmerkung: 1 1b entspricht 0,4536 kg).
Epoxy-Druckbedeckung
ähnlich wie Beispiel 1, enthielt jedoch optionales teilchenförmiges Material. Aufgebracht in den Stationen Nr. 4 und Nr. 8 mit Gravurzylindern (200 Linien pro Zoll (25,4 mm)).
In der vollständigen Formulierung betrug das Verhältnis von hydrophobem Ton zu Bindemittel (Epoxy plus Härter) etwa 1 : 1.
Antistatische Opazifizierungsschicht
aufgebracht in den Stationen Nr. 2, Nr. 3, Nr. 6 und Nr. 7 mit Gravurzylindern (150 Linien pro Zoll (25,4 mm)).
In der vollständigen Formulierung betrug das Verhältnis von Titandioxid zu Bindemittel in der antistatischen Opazifizierungsschicht etwa 3:1.
Dieses Material wurde auf Geräten im kommerziellen Maßstab beschichtet und zu Bögen verarbeitet. Es wurde sehr wenig Tintenabschmutzung nach Bedrucken mehrerer Tausend Bögen auf einer Tiefdruckmaschine beobachtet. Abschmutzung ist die Übertragung von Tinte von der frisch bedruckten Seite des Bogens auf die andere Seite, wenn die Bögen in einem Stapel aufgefangen werden. Die Gesamtdicke betrug etwa 122 μm (0,0048 Zoll; 4,8 mil).
Beispiel 5
Das dreilagige Laminat von Beispiel 2 wurde auf einer Chesnut-Druckmaschine mit vier Stationen beschichtet, um die folgende Struktur zu ergeben. Jede Schicht wurde durch eine separate Station der Druckmaschine aufgetragen. In Station Nr. 1 wurden keine Beschichtungen aufgetragen. Jeder Beschichtungstyp ist nachfolgend beschrieben. Das Laminat wurde auf einer Seite beschichtet, dann entfernt und auf der anderen Seite beschichtet. Der opake kavitationsbehandelte Kern erfordert weniger Opazifizierungsbeschichtung als in den Beispielen 3 und 4.
Epoxy-Druckbedeckung
wurde in Station Nr. 4 mit Gravurzylindern (180 Linien pro Zoll (25,4 mm)) aufgebracht.
In der vollständigen Formulierung betrug das Verhältnis von hydrophobem Ton zu Bindemittel (Epoxy plus Härter) etwa 1 : 1.
antistatische Opazifizierungsschicht
wurde in Station Nr. 3 mit Gravurzylindern (150 Linien pro Zo11 (25,4 mm)) aufgebracht.
In der vollständigen Formulierung betrug das Verhältnis von Titandioxid zu Bindemittel in der antistatischen Opazifizierungsschicht etwa 3 : 1.
Epoxy-Schicht
wurde als adhäsionsfördernde Grundierung für die antistatische Opazifizierungsschicht verwendet. Aufgetragen in Station Nr. 2 mit Gravurzylindern (360 Linien pro Zoll (25,4 mm)).
Dieses Material wurde auf einer Labor-Tiefdruckpresse bedruckt. Die Druckqualuität war hervorragend ohne Anzeichen für Opazitätsverlust infolge von eingedrückter Kavitation. Die Gesamtdicke betrug etwa 107 μm (0,0042 Zoll; 4,2 mil).

Claims

Kräuselbständiges, im Querschnitt symmetrisches, laminiertes Mehrschichtfoliensubstrat zur Verwendung zur Herstellung von Banknoten, Sicherheitspapieren und dergleichen, umfassend (a) eine unausgewogen biaxial orientierte erste Schicht mit inneren und äußeren Seiten, die mindestens etwa 50 Gew.% Polyethylen mit hoher Dichte mit einer Dichte von mindestens etwa 0,94 umfasst, wobei die erste Schicht in mindestens einer ersten Richtung in einem Grad orientiert ist, der mindestens um das Dreifache kleiner als der Orientierungsgrad ist, der in einer zweiten Richtung vorhanden ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist, und wobei (a) ferner eine coextrudierte Propylencopolymerhaut auf ihrer inneren Seite umfasst; (b) eine ausgewogene, biaxial orientierte zweite Schicht mit inneren und äußeren Seiten, die mindestens etwa 90 Gew.& Polypropylen umfasst, wobei die zweite Schicht in mindestens einer ersten Richtung in einem Orientierungsverhältnis von mindestens 4 : 1 orientiert ist und in einer zweiten Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist, in einem Orientierungsverhältnis von mindestens 6 : 1 orientiert ist; (c) eine unausgewogen biaxial orientierte dritte Schicht mit inneren und äußeren Seiten, die mindestens etwa 50 Gew.% Polyethylen mit hoher Dichte mit einer Dichte von mindestens etwa 0,94 umfasst, wobei die dritte Schicht in mindestens einer ersten Richtung in einem Grad orientiert ist, der mindestens um das Dreifache kleiner als der Orientierungsgrad ist, der in einer zweiten Richtung vorhanden ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist; und (d) Laminierungsklebeharz, das zwischen den inneren Seiten von (a) und (c) angeordnet ist, wobei die zweite Schicht an die erste und die dritte Schicht laminiert wird, so dass die erste Orientierungsrichtung der dritten Schicht im Wesentlichen mit der ersten Orientierungsrichtung der ersten Schicht ausgerichtet ist und wobei die äußeren Seiten von sowohl (a) als auch (c) ferner mindestens eine (1) Epoxyschicht und mindestens eine (1) Antistatikschicht umfassen.
Foliensubstrat nach Anspruch 1, bei dem die Epoxyschicht die am weitesten außen liegende Schicht ist.
Folie nach Anspruch 1, bei der die äußeren Seiten von sowohl (a) als auch (c) ferner mindestens zwei (2) Epoxyschichten umfassen.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Epoxyschicht und die Antistatikschicht dieselbe Schicht sind.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Epoxyschicht das Reaktionsprodukt von angesäuertem aminoethyliertem Vinylpolymer und Epoxyharz umfasst, wobei die Epoxybeschichtung ein Gesamtbeschichtungsgewicht von 6,2 bis 12,4 g/m² (4 bis 8 g/msi) pro Seite hat.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Epoxyharz ein Glycidylether eines Mitglieds ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenolen, Bisphenolen, ringsubstituierten Bisphenolen, Resorcin, Hydrochinon, Phenol-Formaldehyd-Novolac-Harzen, Polyoxypropylenglykol, Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexan diol, Glycerin, Glykol, mit niederem Alkyl substituiertem Hydantoin und Mischungen derselben ist.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Epoxyschicht ferner ein Tintendruckbild umfasst.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Epoxyschicht ferner Opazifizierungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, Ton, Zinkoxid, Zinnoxid, Talkum, oberflächenmodifiziertem Ton, oberflächenmodifiziertem Siliciumdioxid, Titandioxid, oberflächenmodifiziertem Titandioxid und Calcicarbonat umfasst.
Foliensubstrat nach Anspruch 3, bei dem eine untergelegte Epoxyschicht Titandioxid umfasst und die am weitesten außen liegende Epoxyschicht hydrophoben Ton umfasst.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem (b) ferner ein Kavitationsbildungsmittel umfasst.
Foliensubstrat nach Anspruch 10, bei dem das Kavitationsbildungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polybutylenterephthalat und Calciumcarbonat.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sowohl (a) als auch (c) ferner eine Copolymerpolypropylenhaut auf mindestens einer Seite derselben umfassen.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sowohl (a) als auch (c) ferner Copolymerpolypropylenhäute auf sowohl den inneren als auch den äußeren Seiten derselben umfassen.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem (d) ferner lösungsmittelfreien Polyurethanklebstoff umfasst.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem (d) eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE) und linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) umfasst.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner (e) eine Sicherheitsvorrichtung zwischen (a) und (c) umfasst.
Foliensubstrat nach Anspruch 16, bei dem die Sicherheitsvorrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus optisch variablen Vorrichtungen (OVDs), magnetischen Vorrichtungen, elektronischen Vorrichtungen und Seltenerdelement enthaltenden Vorrichtungen.
Foliensubstrat nach den Ansprüchen 1 bis 15, das ferner (e) eine Sicherheitsvorrichtung umfasst, die vor der Laminierung mit Laminierungsklebeharz (d) auf Schicht (b) gedruckt worden ist.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein transparentes Fenster durch das Foliensubstrat umfasst.
Foliensubstrat nach Anspruch 10, bei dem die Epoxyschicht das Reaktionsprodukt von angesäuertem aminoethyliertem Vinylpolymer und Epoxyharz umfasst, wobei die Epoxybeschichtung ein Gesamtbeschichtungsgewicht von 0,465 bis 7,75 g/m² (0,3 bis 5 g/msi) pro Seite hat.
Foliensubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form einer Banknote.