有价文件的制造方法

有价文件的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种有价文件的制造方法，其包括：a)使用氧化性干燥印刷油墨印刷有价文件基底；b)使用UV辐射或者用臭氧处理所述经印刷的有价文件；以及c)在室温或升高的温度下，干燥由UV辐射处理过的经印刷的有价文件。
【专利说明】有价文件的制造方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有价文件例如钞票（bank note)、契据或身份文件的制造方法。

【背景技术】
[0002] 在制造有价文件时，大多在几个印刷步骤中实现印刷操作，其中可进行多种连续 印刷和精制过程。此时，第一步骤之一通常是利用胶印方法和/或活版胶印（offset and/ or letterset)方法的单色或彩色的背景印刷。对此所使用的印刷装置可能随以下参数而 显著变化，并取决于以下参数：
[0003] -所使用的防伪油墨或防伪颜料；
[0004] -所使用的有价文件基底（substrate)的类型（例如基于棉花纤维的基底、基于混 合纤维的基底、基于塑料箔材的基底）；
[0005] -具有非均质结构（例如，配置有箔元件的纸质基底；部分预印刷的基底）的待印 刷的基底的构造（provision);
[0006] -在不同的位置上具有不同pH值和/或不同纸的湿度的待印刷的基底的构造。
[0007] 尽管在印刷机械（例如涂油墨）中已经能够发现并补偿导致印刷结果明显劣化的 生产故障，但是伴随对基底的干燥和/或基底的尺寸产生影响的生产故障，仍旧存在进一 步的制造过程被严重推迟并且使损坏量（spoilage amount)增大的风险。此外，在进一步 印刷步骤中，印刷所需的不同的印刷设备对印刷纸张的性能具有显著影响。产热的印刷步 骤导致基底收缩。在高机械压力下进行的印刷步骤中，基底会出现尺寸变化（特别是尺寸 扩大）。广泛应用于有价文件印刷和防伪印刷中的大多数凹版印刷特别强调基底和油墨层， 从而充分干燥是必不可少的。
[0008] 当基底上的尺寸变化超出一定的公差极限（tolerance limits)时，通常只有通过 改变印刷设备进行再印刷。任选地，能够采纳后续印刷步骤的印刷设备，但这必然会导致高 费用和高成本。
[0009] 通过提供热量能部分加速经印刷的有价文件的不充分干燥，这种不充分干燥归因 于问题性油墨配方或非吸收性基底。然而，对印刷产品加热通常在印刷基底的尺寸方面导 致难以控制的变化。特别是对于纤维素、棉花、还有纸基板来说会出现这种情形，其中热量 输入导致水分散失。作为结果，在后续的印刷步骤中通常难以保持对齐（registration)。 同样，当使用塑料基底或混合基底（例如由WO 2004/028825 A2已知的多层箔/纸/箔基 底），会出现所述效果。另一个缺点是用这种方式基本不能改进在一叠有价文件内部的印刷 油墨的断流（setting-off)。本文中的印刷油墨的断流是指发生仍然潮湿的印刷油墨会在 下一张印刷纸上成像并干扰该处的印刷效果。
[0010] 可通过添加含金属的干燥物质额外加速经印刷的有价文件的干燥。氧化性干燥印 刷油墨（oxidatively drying printing inks)(即不属于UV油墨或UV漆的印刷油墨）通常 包含干燥物质或干燥剂。干燥物质具体为某些金属的有机盐，例如钴（例如辛酸钴、环烷酸 钴）、锰、钙（例如辛酸钙）、锆或铈的有机盐。这里的含金属的干燥物质只在氧气存在的情 况下有效。大多在隔绝空气的条件下进行储存和运输的前提下，可以在出厂（ex factory) 时就将干燥物质填入（work into)油墨中。然而，使用这些干燥物质的缺点在于，因其与工 作相关的安全和健康危害（重）金属化合物的使用是有问题的。因此，期望低的施加浓度， 但这会导致长的干燥时间。
[0011] 另外，可通过添加含过氧化物的物质（例如无机的或有机的过氧化物）来加速经 印刷的有价文件基底的干燥。分解时，这些含过氧化物的物质释放氧自由基，并由此加速油 墨层的氧化性干燥。这也适用于空气或氧气缺乏的地方、并由此也对非吸收性基底和在高 的或大面积的有价文件堆叠 （value document stack)中有效。然而，不利的是只可在印刷 前相对短的时间内加入油墨中的含过氧化物的物质，这时因为由于过氧化物的加入会引发 化学反应，从而不能较长时间地储存该油墨。
[0012] 此外，可通过使用UV-干燥的背景油墨或混合UV体系代替氧化性干燥体系来加速 经印刷的有价文件基底的干燥。然而，这类油墨明显更昂贵、通常具有感光性质并且可能具 有差的重印性（overprintability)。另外，现成的油墨仅具有有限的耐用性。类似地，这也 适用于新的混合油墨配方，其包含常规的氧化性干燥油墨组分以及UV-固化的油墨组分。
[0013] 因此，本发明的目的是：提供一种与经印刷的有价文件基底（valuedocument substrates)的干燥有关的改进方法。
[0014] 特别地，该方法应实现以下技术效果中的一个或多个：
[0015] -使印刷页的收缩适用于后续印刷步骤的需要；
[0016] -在油墨配方（例如干燥物质的含量）问题上，还优选进行印刷后的补救能力 (remediability)；
[0017] _缩短干燥时间，以便于能用这种方式促使更短的制造时间和减少储存面积。
[0018] 通过独立权利要求的特征组合这一目得以实现。从属权利要求代表了优选的实施 方式。


【发明内容】

[0019] 本发明的第一方面涉及一种有价文件的制造方法，其包括：
[0020] a)使用氧化性干燥印刷油墨印刷有价文件基底；
[0021] b)使用UV辐射处理所述经印刷的有价文件基底；以及
[0022] c)在室温或升高的温度下，干燥由UV辐射处理过的经印刷的有价文件基底。
[0023] 优选在步骤b)中，使用UV辐射并且额外地使用臭氧实现对所述有价文件基底的 处理。优选通过将有价文件基底暴露于在室内空气中浓度范围为1?15ppm的臭氧来实现 使用臭氧的附加处理。
[0024] 此外，优选在步骤b)中，通过配置有UV干燥系统的（同步）印刷机械实现UV辐 射处理，优选地选择每侧10?200mJ/cm2的UV剂量率（UV dose rate)。特别优选每侧 15?80mJ/cm2的UV剂量率。借助于光致变色薄膜（photochromatic film)，例如借助于 Dr. H6nle AG公司的尺寸为70mmxl9mm的测试带"tesa? UV Strip"能够实现UV剂量的 测量。
[0025] 在步骤c)中，优选在室温下进行干燥。另外，优选以有价文件堆叠的形式实施有 价文件的干燥，该有价文件堆叠特别具有200?10000张的印刷纸、优选5000?7000张印 刷纸。
[0026] 本发明的第二方面涉及一种有价文件的方法，其包括
[0027] a)使用氧化性干燥印刷油墨印刷有价文件基底；
[0028] b)使用臭氧处理所述经印刷的有价文件基底；以及
[0029] c)在室温或升高的温度下，干燥由臭氧处理过的经印刷的有价文件基底。

【具体实施方式】
[0030] 下面参照优选的实施方式描述本发明的第一方面。
[0031] 本发明的方法适用于所有常见的有价文件基底、特别是纸质基底、聚合物基底 和所谓的混合基底（hybrid substrates),所述混合基底被理解为具有以纸为基材的 核心和以聚合物为基材的外层或者塑料材料的核心和纸质基材的外层的箔-复合基底 (foil-composite substrates)。优选使用以棉花纤维为基材的基底。
[0032] 基底可具有某些涂层、浸渍物（impregnation)或还可具有印刷物和/或防伪元件 或箔元件。在具有由纸制成的核心和以聚合物为基材的外层的聚合物基底或复合物基底 的情形中，适宜在聚合物材料上施加一个或多个涂层，所述涂层确保待施加的印刷物粘附 于各自的基底上。施加在聚合物材料上的这种层通常被称为油墨接收层（ink-receiving layer)。在纸质基底的情形中，油墨接收层通常是可有可无的，但是可以全部或部分地涂覆 纸质基底，以便赋予其某些性能，例如成因于所施加的发光物质的发光性能。
[0033] 氧化性干燥印刷油墨包括（或由以下组分组成）：氧化性干燥薄膜成形剂 (film former)、（颜色）染料、填料、溶剂和添加剂。相应于DIN 55945,薄膜成形剂为 粘合剂的组分，其对于待完成的薄膜是必需的（还参见Thomas Brock: "Lehrbuch der Lacktechnologie，'，2nd edition，Curt R. Vincentz Verlag, 2000, page 190)。薄膜成形剂 具体为大分子有机物质。对应于这一标准，将粘合剂理解为不含染料和填料但包含软化剂、 干燥物质和其它非挥发性助剂的涂层物质的非挥发性部分。本文中的术语"非挥发性部分" 理解为根据IS04618的非挥发性部分。
[0034] 针对适用于氧化性干燥印刷油墨的氧化性干燥薄膜成形剂，优选的薄膜成形剂分 子可通过空气中的氧的作用借助氧桥与脂肪族双键交联。特别地，优选氧化性干燥的醇酸 树脂、氨基甲酸乙酯醇酸树脂（urethane alkyds)、具有不饱和脂肪酸的环氧树脂、油改性 的酚醛树脂以及具有至少部分不饱和脂肪酸残基的天然或合成的甘油三酯作为薄膜成形 剂。
[0035] 氧化性干燥的印刷油墨优选可以具有干燥物质或干燥剂，具体为某些金属的有机 盐，例如钴（例如辛酸钴、环烷酸钴）、锰、钙（例如辛酸钙）、锆或铈的有机盐。为了构成有 机盐，可以使用有机酸，特别是长链脂肪酸，例如亚麻子油脂肪酸、妥尔油脂肪酸、树脂酸、 环己烷甲酸（naphthenic acid)或2-乙基己酸。利用氧化性干燥薄膜成形剂，干燥物质通 过氧化还原反应催化氧从空气中的转移（the oxygen transfer from the air),并且通过 聚合反应加速薄膜形成。
[0036] 氧化性干燥的印刷油墨特别为背景印刷油墨。
[0037] 通过使用UV干燥系统方便地实现了使用UV辐射处理经印刷的有价文件基底的步 骤，所述UV干燥系统可特别以中压的汞UV辐射器或者铁或镓掺杂的中压汞UV辐射器为基 础。每盏灯的辐射器功率落入120?250W/cm的范围、优选为180W/cm。合适的辐射器系统 为例如1ST METZ GmbH公司的BLK-5或BLK-2单元。
[0038] 在配置有UV干燥系统的（同步）印刷机械的情形中，优选以8000?12000张/小 时（sheets/h)、特别是10000张/小时的印刷速度和在4?100mJ/cm2范围内的单个辐射 器的剂量率的调整（adjustment)下来实现所述方法。就避免印刷页收缩而言，优选在4? 60mJ/cm2的范围内，特别优选在10?40mJ/cm2的范围内调整辐射器功率。
[0039] 在室温下或在升高的温度下实施干燥经印刷的有价文件基底的步骤，该经印刷的 有价文件基底已用UV辐射处理过。室温在本文中被理解为20°C的温度。特别是可在35? 40°C的温度下实施在升高的温度下的干燥。
[0040] 为了避免有价文件基底的收缩，优选以有价文件堆叠的形式实施干燥有价文件的 步骤。有价文件堆叠可特别具有200?1000印刷页、优选5000?7000印刷页。特别优选 将具有约6000印刷页的有价文件堆叠用于干燥。此外，优选堆叠芯（stack core)温度不 超过40°C。优选在室温下实施有价文件堆叠形式的有价文件的干燥。
[0041] 下文参照优选的实施方式描述本发明的第二方面。
[0042] 针对根据本发明第二方面的方法的步骤a)和c)，参照关于本发明第一方面所描 述的优选实施方式。
[0043] 优选通过将有价文件基底暴露于在室内空气中浓度范围为1?15ppm、特别优选 浓度为约IOppm的臭氧实施使用臭氧处理经印刷的有价文件基底的步骤b)。此外,优选在 (空气）氧气存在下例如通过由UV辐射器所发射的UV辐射以紧邻纸面的方式直接产生臭 氧。
[0044] 将参照附图对进一步的实施例和本发明的优点进行阐述。

【专利附图】

【附图说明】
[0045] 附图示出了：
[0046] 图1示出了根据实施例D的基于不含干燥物质的碳黑颜料所得到的测试系列的结 果；
[0047] 图2示出了根据实施例E的基于含干燥物质的碳黑颜料所得到的测试系列的结 果；
[0048] 图3示出了根据实施例F的基于含干燥物质的有机着色颜料所得到的测试系列的 结果；
[0049] 在实施例中，使用后置（subsequently fitted)有1ST Metz公司的UV干燥系统 ("BLK-5"，每侧两个具有辐射器功率各为180 W/cm的辐射器）的适用于常规干燥印刷油 墨印刷的同步印刷机械。
[0050] 实施例A :
[0051] 在同步纸张印刷机械中对棉织牛皮纸（Cotton vellum paper)的两侧进行印刷， 每侧使用一种胶印（offset)油墨和两种活版胶印油墨。该油墨包含以钴/锰-盐为基础 的3重量％的干燥物质。印刷速度为8000页/小时。在室温下以每堆叠6000页的形式干 燥印刷页，并且可最早在48小时后通过凹版印刷方法进一步加工。在打开每侧两个的具有 40%最大功率的UV单元（1ST Metz公司，型号为"BLK-5"）并随后在室温下以每堆叠6000 页的形式进行干燥后，于20小时之后已经能够实现由凹版印刷方法的可加工性。
[0052] 可以看出，为将干燥时间缩减至小于20小时所需的UV剂量没有以明显的方式使 纸基底在尺寸或空间尺寸方面发生变化，而利用热空气的更高的热量输出实际上导致了基 底的更大收缩。只要增加的收缩是受期望的，就可以增大UV辐射器的功率。
[0053] 实施例B :
[0054] 在同步纸张印刷机械中对棉织牛皮纸的两侧进行印刷，每侧使用三种活版胶印油 墨。该油墨包含以钴/锰-盐为基础的3重量％的干燥物质。印刷速度为8000页/小时。 在室温下以每堆叠6000页的形式干燥印刷页直至进一步加工。一小时后，从所述堆叠的堆 叠顶侧、堆叠的中心和堆叠的底侧各取出5张纸，测量并确定所测值的平均值。
[0055] 使用90%最大功率的辐射功率时，注意到基底的平均收缩在1. 5?I. 9mm的范围 内。20小时后借助凹版印刷的进一步加工是可行且没有任何问题。由凹版印刷导致的基底 的尺寸变大处于同一数量级，从而使用所描述的方法可以实现基本相同的尺寸。
[0056] 实施例C :
[0057] 在同步纸张印刷机械中对部分区域应用箔元件的棉织牛皮纸的两侧进行印刷，每 侧使用一种胶印油墨和两种活版胶印油墨。该油墨包含以钴/锰-盐为基础的3重量％的 干燥物质。印刷速度为8000页/小时。特别地，印刷有湿的胶印油墨的箔区域在将印刷纸 布置成堆叠时没有充分干燥，从而在堆叠中于各自的下一页的背面上观察到堆叠明显活版 胶印（setting-off)。在打开每侧两个的具有50 %最大功率的UV单元（1ST Metz公司，型 号为"BLK-5"）之后，活版胶印的问题不再出现。因此，UV辐射已经在数分钟内实现了油墨 表面的明显固化。
[0058] 在实验型印刷单元中实施进一步的实施例D、E和F。具体步骤如下：
[0059] 在IGT Metz公司的测试印刷设备中，以lg/m2的印刷油墨的施加量在棉织牛皮纸 上实施测试印刷。在给定条件下进行干燥后，将经印刷侧置于相同尺寸纸的未印刷的纸片 上，并将这样的合并（interconnection)压制在一起。转移至先前未印刷的纸上的油墨量 被用作干燥的度量。该方法也体现了真实的制造条件，因为这种情况下印刷页也必须在下 一加工步骤中经受类似的压力。
[0060] 对照样品的准备：
[0061] 在20°C的温度下、在室内空气中开放式地干燥印刷带四小时。
[0062] 借助UV辐射实施干燥：
[0063] 在连续UV带式干燥器中印刷后直接用所给定的UV剂量率辐射印刷带。使用常规 的中压汞UV辐射器（1ST公司，CK光谱型）和铁掺杂的中压汞UV辐射器（1ST公司，CK-II 光谱型）作为UV辐射器。此外，将印刷带固定在金属载体上以快速驱散热量。在穿过干燥 器后的5?10秒后印刷带的温度已经再次达到室温。然后，在对照带旁将所述带干燥四小 时。
[0064] 借助热量实施干燥：
[0065] 印刷后在没有流通空气的干燥室内于35°C直接干燥印刷带1小时、2小时或3小 时。在相应时间后将所述带从干燥室中转移出来，并在对照带旁于室温下进一步干燥剩余 时间直至满四小时的总的干燥时间。
[0066] 借助臭氧实施干燥：
[0067] 印刷后，在室内压力下、于所给定的条件、在容器中直接用大气空气和臭氧的混合 物对印刷带进行放气（gassed)。在所给定的时间届满后，从容器中转移所述带并在室温下 于对照带旁进一步干燥剩余时间直至满四小时的总的干燥时间。利用干燥过的室内空气运 转连所接的臭氧发生器并用电晕发电（corona discharge)工作。
[0068] 实施例F (测试系列）：
[0069] 以lg/m2的施用量将以不含干燥物质的碳黑颜料为基础的黑色活版胶印油墨施加 于棉织牛皮纸上，并以各种方式对其干燥：
[0070] 对照：室温下干燥四小时。
[0071] UVl :以70mJ/cm2的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0072] UV 2 :以两倍于UV 1的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0073] UV 3 :以三倍于UV 1的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0074] 加热1 :于35°C干燥一小时，以及后续在室温下进一步干燥三小时。
[0075] 加热2 :于35°C干燥两小时，以及后续在室温下进一步干燥两小时。
[0076] 加热3 :于35°C干燥三小时，以及后续在室温下进一步干燥一小时。
[0077] 图1示出了经由压制转移至未印刷的基底的油墨量。该油墨量越大胶印时的油墨 干燥就越差。
[0078] 通常，在室温下，不含干燥物质的油墨必须干燥至少一周或更久直至可对印刷页 进行进一步加工。因此，工业制造是不可行的。同样，在加热箱中的干燥需要相对长的干燥 时间段，并还改变了纸基底的尺寸。在实施例D中，由此还说明了相比于对照，三小时的热 量输入不能实现显著的效果。然而，UV辐射已实现了可测量的效果。
[0079] 实施例E (测试系列）：
[0080] 以lg/m2的施用量将含有以钴-盐为基础的3重量％的干燥物质的基于碳黑颜料 的黑色活版胶印油墨施加于棉织牛皮纸基底上，并以以下各种方式将其干燥：
[0081] 对照：室温下干燥四小时。
[0082] UV 1 :以70mJ/cm2的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0083] UV 2 :以两倍于UVl的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0084] UV 3 :以三倍于UVl的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0085] 加热1 :于35°C下干燥一小时，以及后续在室温下进一步干燥三小时。
[0086] 加热2 :于35°C下干燥两小时，以及后续在室温下进一步干燥两小时。
[0087] 加热3 :于35°C下干燥三小时，以及后续在室温下进一步干燥一小时。
[0088] 图2示出了通过压制转移至未印刷的基底的油墨量。该油墨量越大油墨的干燥就 越差。
[0089] 因此，图2清楚地示出了相比于对照，UV辐射能够实现与仅有通过加热才能实现 的效果处于同一数量级的效果。
[0090] 实施例F (测试系列）：
[0091] 以lg/m2的施用量将基于有机着色颜料的红色活版胶印油墨施加于棉织牛皮纸基 底上，并以各种方式将其干燥。该油墨包含3重量％的干燥物质。
[0092] 对照：室温下干燥四小时。
[0093] UV 1 :以70mJ/cm2的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0094] UV 2 :以两倍于UVl的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0095] UV 3 :以三倍于UVl的UV剂量率进行辐射，以及后续在室温下干燥四小时。
[0096] 加热1 :于35°C下干燥一小时，以及后续在室温下进一步干燥三小时。
[0097] 加热2 :于35°C下干燥两小时，以及后续在室温下进一步干燥两小时。
[0098] 加热3 :于35°C下干燥三小时，以及后续在室温下进一步干燥一小时。
[0099] 臭氧1 :暴露于在室内空气中浓度为约IOppm的臭氧一分钟，以及后续在室温下进 一步干燥四小时。
[0100] 图3示出了通过压制转移至未印刷的基底的油墨量。该油墨量越大油墨的干燥就 越差。
[0101] 因此，图3清楚地示出了相比于对照，UV辐射能够实现与仅有通过加热才能实现 的效果处于同一数量级的效果。臭氧也表现出有益的效果。
[0102] 组合测试可以看出臭氧还进一步强化了 UV辐射的效果。
[0103] 持续时间1秒以下的UV处理以及后续的在室温下进行四小时的进一步干燥已显 示出与例如使用包含常规干燥剂的测试油墨时在35°c的温度下进行的四小时的干燥相似 的高效果。特别值得注意的是还观察到，在不含干燥剂的油墨的情形中UV辐射同样表现出 效果，而在进行观察时间段内暴露于热量的情形中没有产生任何可视的干燥效果。
【权利要求】
1. 一种有价文件的制造方法，其包括： a) 使用氧化性干燥印刷油墨印刷有价文件基底； b) 使用UV辐射处理所述经印刷的有价文件基底；以及 c) 在室温或升高的温度下，干燥由UV辐射处理过的经印刷的有价文件基底。
2. -种有价文件的制造方法，其包括 a) 使用氧化性干燥印刷油墨印刷有价文件基底； b) 使用臭氧处理所述经印刷的有价文件基底；以及 c) 在室温或升高的温度下，干燥由臭氧处理过的经印刷的有价文件基底。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b)中，使用UV辐射并且额外地使用臭氧实 现对所述有价文件基底的处理。
4. 根据权利要求1或3所述的方法，其中在步骤b)中，通过配置有UV干燥系统的（同 步）印刷机械实现所述UV辐射处理，其中在10000张/小时的印刷速度下，选择每辐射器 10mJ/cm2 ?40mJ/cm2 的 UV 剂量率。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的方法，其中在步骤c)中，特别是以堆叠的方式 在室温下进行干燥。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中以有价文件堆叠的形式实施所述有价文件的干 燥，并且特别的是所述有价文件堆叠具有1000?10000印刷页，优选5000?7000印刷页。
7. 根据权利要求2所述的方法，其中通过将所述有价文件基底暴露于在室内空气中浓 度范围为1?15ppm的臭氧，来实现所述的用臭氧处理经印刷的有价文件基底的步骤b)。
【文档编号】B42D25/00GK104321199SQ201380026395
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】A.博恩施莱格尔, C.门格尔, A.巴德, G.奥尔舍韦斯基 申请人:德国捷德有限公司