способ изготовления бумаги, защищенной от подделки, и бумага, защищенная от подделки введением реагентов

Формула изобретения

1. Способ изготовления бумаги, защищенной от подделки, включающий приготовление суспензии бумажной массы, ее защитную обработку по меньшей мере одним цветообразующим реагентом с получением соединения, способного образовывать продукты реакции определенного цвета при взаимодействии с колористическим индикатором, и отлив бумажного полотна, отличающийся тем, что обработке цветообразующим реагентом подвергают часть компонентов суспензии, выбранных из волокон целлюлозы или порошкообразного наполнителя с последующим переводом цветообразующего реагента в водонерастворимую форму, а отлив бумажного полотна осуществляют с введением дисперсии компонентов, подвергнутых защитной обработке, в необработанную суспензию бумажной массы, содержащую оставшуюся часть компонентов, причем указанное введение осуществляют зонально на заданные участки отливаемого бумажного полотна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отливе бумажного полотна вводят 0,3-1,0%-ую дисперсию компонентов, подвергнутых защитной обработке.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатываемая реагентами часть компонентов бумажной массы составляет 1-10 вес.% от общего количества компонентов, подаваемых на отлив бумажного полотна.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку цветообразующим реагентом с переводом в водонерастворимую форму осуществляют в несколько стадий с использованием на каждой стадии различных реагентов.

5. Бумага, защищенная от подделки введением химических реагентов, характеризующаяся тем, что она изготовлена способом, охарактеризованным в пп.1-4.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству ценных видов бумаги, банкнот, документов и других типов бумаги с защитой от подделки путем введения химических реагентов.

Известна ценная бумага, состоящая из бумаги-основы, покрытой смесью цветообразующего красителя в лейкоформе, наполнителя (например, мела) и связующего (крахмал, латексы). При этом цветопроявление осуществляют штемпелем со смесью темной краски и реагента кислотного характера с образованием вокруг темного красочного оттиска цветного ореола Д. Процесс идет за счет химического взаимодействия цветообразующего красителя и реагента кислотного характера (GB 1507454, 12.04.1978 г.).

Известна также бумага, защищенная от подделки и несанкционированного производства, состоящая из бумаги-основы и покрытия, содержащего металлическую соль, изменяющую при нагревании свою окраску (FR 2643661, 31.08.1990).

Известен способ маркирования материалов с использованием чернил, изменяющих свой цвет при обработке отбеливателем. Чернила содержат два красителя, красящая способность одного из них ухудшается в присутствии отбеливателя, а второй сохраняет свой характерный цвет (Патент US 5232494, 1993 г.).

Однако указанные способы не обеспечивают достаточной степени защиты.

Известны способы защиты документов специального назначения путем введения в материал локальных защитных знаков.

Например, в материал вводят защитную нить из синтетических термопластичных полимеров, которая состоит из 2-3 комплексных крученых нитей, строщенных и скрученных вместе, при этом исходные пневмосоединенные комплексные нити имеют одинаковую линейную плотность 20-30 текс, число пневмосоединений 20-50 на 1 м и крутку 420-600 кручений на 1 м, причем одна из комплексных нитей бесцветна или окрашена видимыми в дневном свете красителями, а остальные нити окрашены люминесцирующими красителями, при этом концентрация красителя в каждой нити составляет 0,01-1,5 мас.% (RU 2216613, 20.11.2003 г).

Известен способ изготовления ценных бумаг с защитной нитью, согласно которому волокна чистого хлопка в виде очищенного хлопкового сырья и флуоресцентные волокна вводятся в целлюлозную массу в процессе изготовления бумажной массы. Волокна хлопка составляют от10 до 30% общей массы и образуют внутреннюю волоконную матрицу, а включенная в бумагу нить крепко связана с внутренней волоконной матрицей (RU 2170788, 20.07.2001).

Известен способ введения меток непосредственно в волокна и текстильные нити способом крашения. Метка представляет собой хелаты редкоземельных элементов. Бесцветные при солнечном или искусственном освещении волокнистые нити начинают флуоресцировать под действием УФ - света, и длина волны флуоресценции изменяется в зависимости от температуры и является важным отличительным признаком конкретной метки (Патент US 5118349, опубл. 1992 г.).

Описанные выше способы являются сложными в исполнении и дорогими.

Известна бумага, защищенная от подделки, содержащая, по крайней мере, два химических реагента, каждый из которых выполнен таким образом, что обеспечивает протекание цветовой реакции этого химического реагента с индикатором подлинности со скоростью, не совпадающей со скоростью протекания цветовой реакции каждого из остальных химических реагентов с этим индикатором подлинности, при этом цвет, по крайней мере, одного из продуктов реакции каждого химического реагента с индикатором подлинности отличается от цвета, по крайней мере, одного из продуктов реакции каждого из остальных химических реагентов с этим индикатором подлинности (RU 2222655, 27.01.2004 г.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления бумаги, защищенной от подделки, согласно которому в бумажную суспензию вводят водорастворимое соединение, обладающее цветообразующими свойствами химического реагента, способного образовывать продукты реакции определенного цвета при взаимодействии с колористическим индикатором, и отливают бумажное полотно. Причем в предпочтительном варианте цветообразующее соединение не переводят в водонерастворимую форму (RU 2229547, 27.05.2004 г.).

Недостатком описанных выше способов, в том числе и способа прототипа, является высокий расход химических реагентов, а также невозможность осуществления локальной защиты бумаги.

Задачей настоящего изобретения является разработка экономичного способа изготовления защищенной от подделки бумаги, снижение расхода реагентов при обеспечении высокой степени защиты бумаги.

Поставленная задача решается описываемым способом изготовления бумаги, защищенной от подделки, включающим приготовление суспензии бумажной массы, ее защитную обработку, по меньшей мере, одним цветообразующим реагентом с получением соединения, способного образовывать продукты реакции определенного цвета при взаимодействии с колористическим индикатором, а отлив бумажного полотна осуществляют одновременно с введением дисперсии компонентов, подвергнутых защитной обработке, в необработанную суспензию бумажной массы, содержащую оставшуюся часть компонентов, причем указанное ведение осуществляют зонально на заданные участки отливаемого бумажного полотна.

Предпочтительно при отливе бумажного полотна вводят 0,3-1,0%-ную дисперсию компонентов, подвергнутых защитной обработке.

Предпочтительно обрабатываемая реагентами часть компонентов бумажной массы составляет 1-10 весовых % от общего количества компонентов, подаваемых на отлив бумажного полотна.

Способ предусматривает возможность обработки цветообразующим реагентом с переводом в водонерастворимую форму в несколько стадий с использованием на каждой стадии различных реагентов.

Поставленная задача решается также бумагой, защищенной от подделки введением химических реагентов, изготовленной способом, охарактеризованным выше.

Пример 1.

Готовят суспензию бумажной массы, которая содержит длинноволокнистую беленую целлюлозу, белый гидрофильный пигмент (тальк) и воду.

В отдельной емкости неразмолотую длинноволокнистую беленую древесную целлюлозу в количестве равном 10 весовых % от компонентов бумажной массы пропитывают водным раствором щавелевокислого железа (III) К |FeC₂О ₄)₃| из расчета 1 литр 10% раствора на 1 кг волокна, затем осуществляют его перевод в водонерастворимую форму путем обработки водным раствором полигексаметиленгуанидина из расчета 1 литр 5% раствора на 1 кг волокна. Подвергнутые описанной обработке волокна распускаются в воде и в виде 1%-ной дисперсии подаются на заранее заданные участки отливаемого бумажного полотна с помощью известного устройства для зонального (в виде полосы) введения защитных компонентов, установленного в зоне отлива круглосуточной бумагоделательной машины фирмы "Лузенталь". Количество обработанных волокон, вводимых при отливе бумаги, подобрано с учетом заданной ширины защитной полосы. Индикатором подлинности полученной бумаги служит 5% водный раствор азида натрия (NaN ₃). След от фломастера, заправленного индикатором, при пересечении полосы с реактивными волокнами окрашивается в ярко-оранжевый цвет, переходящий в течение 5 минут в желто-коричневый.

Пример 2.

Бумагу готовят, как в примере 1: неразмолотую беленую древесную целлюлозу пропитывают в отдельной емкости 10%-ным водным раствором калий щавелевокислого железа (III) К |Fe(С ₂О₄)₃| из расчета 1 литр раствора на 1 кг волокна, затем осуществляют его перевод в водонерастворимую форму путем обработки 5%-ным водным раствором полигексаметиленгуанидином из расчета 1 литр на 1 кг волокна. Полученные волокна промывают водой и отчищают от избытка влаги на сетчатой центрифуге с последующей обработкой в отдельной емкости сначала 1%-ным щелочным раствором тимолфталеина (рН-индикатор) из расчета 2 литра раствора на 1 кг волокна, а затем 1%-ным раствором серной кислоты до нейтральной реакции. При этом происходит обесцвечивание тимолфталеина и его перевод в водонерастворимую форму. Полученные в результате описанной обработки волокна разбавляются водой до концентрации дисперсии 0,5% и подаются на устройство для их зонального введения в бумагу на круглосуточной бумагоделательной машине. Количество обработанных волокон, вводимых при отливе, составляет 5% от общего веса бумажной массы. Индикатором подлинности полученной бумаги служит 5%-ный щелочной раствор азида натрия (NaN₃), образующий с комплексным защитным реагентом соединения темно-синего цвета с переходом в течение 1-5 минут в желто-коричневый цвет. Время перехода определяется концентрацией щелочи в растворе индикатора.

Пример 3.

Готовят бумажную массу для отлива. Часть беленой хлопковой целлюлозы, предназначенной для изготовления бумаги, пропитывают в отдельной емкости 0,5%-ным водным раствором дихлорфенолиндофенолята натрия (окислительно-восстановительный индикатор) из расчета 1 литр раствора на 1 кг волокна, затем волокна обрабатывают 1%-ным водным раствором аскорбиновой кислоты до нейтральной реакции. При этом происходит обесцвечивание дихлофенолиндофенолята натрия и его перевод в нерастворимую в воде форму. Полученные реактивные волокна разбавляют водой до концентрации дисперсии 0,3% и подают на устройство для их зонального введения в бумагу в количестве 1% на круглосеточной бумагоделательной машине.

Индикатор подлинности: подкисленный 10% раствор иодноватистого калия (KYO₃), образующий с защитным реагентом соединение красно-фиолетового цвета, переходящий в течение 1-5 минут в синий цвет. Время перехода определяется концентрацией в растворе кислоты и наличием в бумаге щелочного наполнителя (мела).

Пример 4.

Готовят суспензию целлюлозных волокон для отлива бумаги. В отдельной емкости пигмент - тальк, взятый в количестве 10% от веса волокна, пропитывают 1%-ным водным раствором дихлорфенолиндофенолята натрия из расчета 1 литр раствора на 1 кг пигмента, затем пигмент обрабатывают 1%-ным водным раствором аскорбиновой кислоты до нейтральной реакции. Полученный реактивный пигмент диспергируют в 5%-ном водном растворе натрий карбоксиметилцеллюлозы или другого водорастворимого полимера (для повышения устойчивости дисперсии) и, в виде 1%-ной дисперсии, подают на устройство для зонального введения в бумагу на круглосеточной бумагоделательной машине. Индикатор подлинности: подкисленный 10%-ный раствор иодноватистого калия (KYO₃), образующий с защитным реагентом соединение красно-фиолетового цвета с переходом в течение 1-5 минут в синий цвет.

Пример 5.

Бумагу готовят, как в примере 4, но обработке подвергают мел, который пропитывают в отдельной емкости 1%-ным водным раствором 4-амино-1-нафталин-сульфоната натрия из расчета 1 литр раствора на 1 кг пигмента с последующим добавлением 1%-ного раствора серной кислоты до нейтральной реакции. Полученный реактивный пигмент диспергируют в 5%-ном водном растворе поливинилового спирта марки "Мовиоль-40" и, в виде 1%-ной дисперсии, подают на устройство для зонального введения в бумагу на бумагоделательной машине. Подлинность бумаги определяется по яркому синему свечению полосы при УФ - облучении бумаги и исчезновению флуоресценции при контакте с индикатором подлинности, в качестве которого используют подкисленный (рН 3-4) 10%-ный водный раствор сульфаниловой кислоты и нитрита натрия в соотношении 1:1. При этом в местах контакта индикатора с реактивным пигментом (с 4-амино-1-наталин сульфокислотой) образуется диазокраситель оранжевого цвета.

Пример 6.

Готовят суспензию бумажной массы. В отдельной емкости гидрофильный каолин, в количестве 1% от веса волокон, пропитывают 2%-ным водным раствором фосфорнокислого дифенилгуанидина из расчета 1 литр раствора на 1 кг пигмента с последующим добавлением 1%-ного раствора щелочи (NaOH или КОН) до слабощелочной реакции (рН ˜8). Обработанный таким образом пигмент диспергируют в 5%-ном водном растворе натрий карбоксиметилцеллюлозы и в виде 1%-ной дисперсии подают на устройство для зонального введения в бумагу на бумагоделательной машине. Индикатор подлинности: 10%-ный водный раствор гипохлорита натрия (NaOCl), образующий с дифенилгуаниином соединения темно-коричневого цвета.

В результате данного изобретения решены следующие задачи:

- достигнута высокая степень защиты и сложность воспроизведения разработанной технологии за счет использования водонерастворимых реагентов со сложной для расшифровки структурой;

- простота определения подлинности изделия по цвету продуктов реакции защитных реагентов с бесцветным индикаторным раствором, заправленным во фломастер;

- существенное (в десятки раз) снижение себестоимости бумаги с химической защитой по сравнению с применяемым в настоящее время способом.

Способ предусматривает введение в бумагу цветообразующих защитных реагентов, действие которых основано на различных механизмах - окислительно-восстановительном, рН среды и т.п. При этом обеспечивается возможность высокой степени защиты за счет введения двух и более защитных реагентов.