本發(fā)明涉及用于在記錄介質(zhì)中使用的軟磁微絲，軟磁微絲能夠使得將在EAS(電子商品防盜)系統(tǒng)中檢測到記錄介質(zhì)的存在。

背景技術(shù)：

迄今為止，為了防止偽造、高度機(jī)密信息的安全性、以及其它目的，已經(jīng)研究了包含軟磁微絲(標(biāo)簽)的各種類型的紙。

概述用于所述紙的相關(guān)技術(shù)。美國7,301,324描述了一種記錄介質(zhì)檢測系統(tǒng)，該記錄介質(zhì)檢測系統(tǒng)包括：磁場生成單元，其在預(yù)定特定區(qū)域中生成交變磁場；檢測單元，其接近用于檢測磁通量的改變的特定區(qū)域被提供；以及記錄介質(zhì)，當(dāng)被放在特定區(qū)域中時(shí)，所述記錄介質(zhì)能夠由檢測單元檢測。記錄介質(zhì)可以是包含磁導(dǎo)線的雙層或三層結(jié)構(gòu)。在雙層結(jié)構(gòu)中，磁導(dǎo)線被放在之前制備且在其上層壓另一個(gè)基材的基材的一面上。在三層結(jié)構(gòu)中，包含分散導(dǎo)線的單層基材(或濕紙)被夾在不包含導(dǎo)線的兩個(gè)基材(或濕紙)之間。根據(jù)該技術(shù)，多(十八)條25mm長的磁導(dǎo)線均勻地分散在整張濕紙之上。該導(dǎo)線具有30μm的直徑和小于70A/m的矯頑力。

此外，WO14185686和KR 101341164描述了一種針對(duì)安全性的記錄介質(zhì)，該記錄介質(zhì)包括：包含用于檢測的材料并且具有與用于檢測的材料集成的可印刷基底(base)的檢測基底層；以及在檢測基底層的兩側(cè)上形成以屏蔽用于檢測的材料的屏蔽層。此處，當(dāng)頻率是10kHz時(shí)，用于檢測的材料可以是具有0.1T或更多的殘余磁通密度、1A/m至50A/m的矯頑力和500H/m至100,000H/m的導(dǎo)磁率的軟磁材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本領(lǐng)域需要用于在EAS系統(tǒng)中使用的利用軟磁微絲的新記錄介質(zhì)。在此使用的術(shù)語“記錄介質(zhì)”是指通過諸如噴墨印刷、數(shù)字印刷的任何合適印刷工藝被印刷在例如一張紙上的結(jié)構(gòu)/基材。

為了EAS檢測承載磁導(dǎo)線的對(duì)象，磁導(dǎo)線的數(shù)量和分布是提供足夠強(qiáng)檢測信號(hào)的重要因素。考慮到保護(hù)記錄介質(zhì)的磁導(dǎo)線的使用，為了能夠在記錄介質(zhì)上更好地印刷，微絲的數(shù)量和分布是提供將被印刷的記錄介質(zhì)的平坦表面的重要因素。此外，微絲的數(shù)量和分布與介質(zhì)(紙)生產(chǎn)工藝密切相連。

本發(fā)明旨在提供一種通過商業(yè)上可用的EM(電磁)門系統(tǒng)能夠進(jìn)行成功檢測的安全記錄介質(zhì)。更具體地，本發(fā)明旨在提供一種安全紙(舉例說明記錄介質(zhì))并且因此以下關(guān)于該特定應(yīng)用來描述。

因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種記錄介質(zhì)，該記錄介質(zhì)包括：由紙漿纖維形成的紙漿結(jié)構(gòu)，所述紙漿結(jié)構(gòu)承載玻璃涂覆微絲；在所述紙漿結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)上的至少一個(gè)涂層；其中，所述紙漿結(jié)構(gòu)是單層的結(jié)構(gòu)，所述玻璃涂覆微絲完全嵌入所述單層中，微絲具有大致等于紙漿纖維的截面尺寸的截面尺寸。

微絲被構(gòu)造為軟磁元件，微絲具有預(yù)定材料成分的金屬芯和在所述金屬芯上的絕緣(例如，玻璃)涂層。磁微絲具有60A/m或更少(甚至優(yōu)選地小于20A/m或甚至小于15A/m)的磁矯頑力并且具有大巴克豪森(Barkhausen)跳變(不連續(xù)性)。金屬芯的材料成分具有幾乎零或負(fù)磁致伸縮。

優(yōu)選地，金屬芯的材料成分是Co-Fe-Si-B-Cr合金。優(yōu)選地，Co-Fe-Si-B-Cr合金按原子百分?jǐn)?shù)計(jì)包含67.7％的Co、4.3％的Fe、11％的Si、14％的B以及3％的Cr。

優(yōu)選地，微絲的長度不超過或甚至優(yōu)選地小于10mm，優(yōu)選地為4mm至7.5mm。金屬芯的直徑優(yōu)選地在5μm至15μm的范圍內(nèi)。絕緣涂層的厚度優(yōu)選地不超過并且甚至優(yōu)選地小于3μm，優(yōu)選地在1μm至1.5μm的范圍內(nèi)。

具有上述尺寸的微絲可以適當(dāng)?shù)胤植荚谡麄€(gè)紙漿層(整個(gè)記錄介質(zhì))之上，即，均勻地分布在由紙漿層限定的平面內(nèi)，完全嵌入其中(即，不從紙漿層伸出或暴露至紙漿層的外側(cè))。此外，以上微絲提供用于其合適取向，即，關(guān)于記錄介質(zhì)的縱軸的準(zhǔn)隨機(jī)取向。給定尺寸的微絲的這種分布和取向允許增加紙漿層中的微絲的密度。這些特征提供用于改進(jìn)微絲的可檢測性。

例如，完全嵌入單層紙漿結(jié)構(gòu)中的微絲以高于1.0每平方厘米、或高于2.0每平方厘米、或甚至高于3.0每平方厘米的微絲密度布置。

如上所述，完全嵌入所述單層紙漿結(jié)構(gòu)中的微絲以準(zhǔn)隨機(jī)取向布置。優(yōu)選地，它們以微絲的取向角度(它們的縱軸)的約10度變化布置。

記錄介質(zhì)可以是被構(gòu)造用于在其上印刷數(shù)據(jù)的紙。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)廣泛方面，提供了一種軟磁微絲，所述軟磁微絲具有預(yù)定材料成分的金屬芯和在所述金屬芯上的絕緣涂層，其中，金屬芯是具有小于60A/m的磁矯頑力、大巴克豪森跳變和幾乎零或負(fù)磁致伸縮的Co-Fe-Si-B-Cr合金。

優(yōu)選地，微絲的長度不超過或甚至優(yōu)選地小于10mm，優(yōu)選地為4mm至7.5mm。金屬芯的直徑優(yōu)選地在5μm至15μm的范圍內(nèi)。絕緣涂層的厚度優(yōu)選地不超過并且甚至優(yōu)選地小于3μm，優(yōu)選地在1μm至1.5μm的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的還有的另一方面，提供了一種制造用作記錄介質(zhì)的上述紙的方法，該方法包括：

提供多條微絲，每條微絲具有預(yù)定材料成分的金屬芯和金屬芯上的玻璃涂層，其中，金屬芯的直徑基本上不超過15μm并且玻璃涂層的厚度基本上不超過3μm，以及金屬芯的材料成分是具有大巴克豪森效應(yīng)、小于20A/m的磁矯頑力、和幾乎零或負(fù)磁致伸縮的軟磁非晶態(tài)金屬合金；

在纖維網(wǎng)的頂部上制備紙幅(paper web)，并且在紙幅中分布微絲；

對(duì)所述紙幅應(yīng)用減水(water reduction)處理，使得水流經(jīng)并且流出紙幅，由此分散微絲并且形成微絲完全嵌入其中的單層紙漿結(jié)構(gòu)，使得微絲以在紙漿層內(nèi)的基本均勻分布并且以微絲的取向角度的約10度變化的準(zhǔn)隨機(jī)取向布置。

附圖說明

為了更好地理解在此公開的主題和舉例說明其如何在實(shí)踐中執(zhí)行，現(xiàn)在將參照附圖，僅通過非限制性示例描述實(shí)施方式，其中：

圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的記錄介質(zhì)的截面圖；

圖2A和圖2B示意性地示出了為了安全目的利用磁導(dǎo)線的記錄介質(zhì)的已知結(jié)構(gòu)的兩個(gè)示例，其中，使用雙層紙漿結(jié)構(gòu)；

圖3示意性地示出在本發(fā)明的安全紙的制造中的主要步驟；

圖4A和圖4B分別示意性地示出了通過現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的A4大小紙的平面圖和截面圖；

圖5和圖6示出了在已知記錄介質(zhì)(圖5)和在本發(fā)明的記錄介質(zhì)(圖6)中使用的微絲的微絲分布；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的微絲嵌入紙漿層中的紙的表面的一部分的顯微照片；

圖8至圖12舉例說明本發(fā)明的記錄介質(zhì)中的微絲的檢測，其中，圖8示出了與發(fā)送線圈中的電流波形相關(guān)的所接收的信號(hào)波形(振蕩磁場)，圖9示出了被劃分為從1_1至3_3的九個(gè)單元的矩陣的分割后的門空間，圖10示出了穿過門的紙的取向的分類，圖11示出了為最頻繁使用的位置的實(shí)際位置，圖12示出了針對(duì)這些實(shí)際位置的檢測測試的結(jié)果；

圖13示出了針對(duì)6個(gè)類型的測試紙的檢測能力的比較；以及

圖14比較具有不同尺寸(金屬芯的直徑和微絲的長度)的微絲和不同密度的微絲的45個(gè)紙樣本的可檢測性。

具體實(shí)施方式

如上所述，本發(fā)明提供了一種由磁微絲的布置(標(biāo)簽)和磁微絲結(jié)構(gòu)保護(hù)的記錄介質(zhì)(紙)的新構(gòu)造，以及一種這樣的記錄介質(zhì)的大規(guī)模生產(chǎn)的方法。

參照?qǐng)D1，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的記錄介質(zhì)10的截面圖。記錄介質(zhì)包括：單個(gè)紙漿層(構(gòu)成活性層(active layer)或安全層)12，其承載嵌入所述層12中的微絲14的布置；以及至少一個(gè)保護(hù)層16，所述至少一個(gè)保護(hù)層16至少在活性層12的一側(cè)上涂覆活性層12。如圖1的特定非限制性示例所示，在紙漿層12的兩側(cè)提供涂層16。微絲14成功地分布在整個(gè)活性層12內(nèi)(遍及整個(gè)記錄介質(zhì)10)。還如圖所示，微絲14位于紙漿層12內(nèi)并且可以甚至重疊，即，在多于一行中一個(gè)布置在另一個(gè)上。

記錄介質(zhì)10可以用于電子照相印刷。通過由膠輥熔化記錄介質(zhì)的表面15上的色調(diào)劑圖像來完成電子照相印刷。因此，記錄介質(zhì)的印刷表面15應(yīng)該優(yōu)選地足夠光滑；否則，即，如果微絲從印刷表面部分地伸出，這將損壞熔凝器輥的表面。因此，微絲14應(yīng)該優(yōu)選地完全嵌入紙漿層12中。

如圖1中進(jìn)一步所示的，微絲14具有約5μm至15μm的直徑(通常是截面尺寸)，并且整個(gè)記錄介質(zhì)10的厚度(單層活性結(jié)構(gòu)12和雙側(cè)涂層16)為約80μm至120μm。微絲優(yōu)選地是玻璃涂覆軟磁微絲。本發(fā)明的微絲14的構(gòu)造及其制造將在下面進(jìn)一步更具體地描述。

參照?qǐng)D2A和圖2B，為了比較，示出指定類型的記錄介質(zhì)的已知結(jié)構(gòu)(即，承載磁導(dǎo)線用于安全目的)的兩個(gè)示例。為了便于理解，類似參考標(biāo)號(hào)用于識(shí)別圖2A和圖2B的本發(fā)明和已知結(jié)構(gòu)的記錄10中的功能通用組件。

在圖2A的結(jié)構(gòu)中，通過兩個(gè)紙漿層12A和12B形成記錄介質(zhì)的“活性”部分(即，將微絲保持在其內(nèi)的部分)。這實(shí)際上使得記錄介質(zhì)的活性部分(紙漿結(jié)構(gòu))相對(duì)厚(100μm至120μm)以防止微絲暴露。

這樣的較厚介質(zhì)由于熱質(zhì)的增加不可避免地造成擴(kuò)散(defusing)，因?yàn)榧垵{層主要有助于熱質(zhì)。此外，在微絲被暴露的范圍/區(qū)域中，很難熔合色調(diào)劑，這是因?yàn)槿刍纳{(diào)劑無法在紙漿纖維之間擴(kuò)散。此外，在圖2A的結(jié)構(gòu)中，微絲是玻璃涂覆導(dǎo)線，即，由磁芯14A和玻璃涂層14B組成。利用由雙層紙漿結(jié)構(gòu)承載的這種厚玻璃涂覆微絲的該技術(shù)，通常是一些微絲僅部分地嵌入并且因此從紙漿結(jié)構(gòu)部分地伸出(即，是暴露的微絲)的情況。

在圖2B的構(gòu)造中，與圖2A的結(jié)構(gòu)類似，保持微絲的記錄介質(zhì)的“活性”部分由兩個(gè)堆疊層12A和12B形成并且位于這些層中的微絲重疊。一些導(dǎo)線(“上部”導(dǎo)線)14被嵌入紙漿層12A至12B內(nèi)，同時(shí)一些其它導(dǎo)線14'(“下部”導(dǎo)線)僅部分地嵌入并且因此暴露于介質(zhì)表面。

如上所述，在記錄介質(zhì)中部分地嵌入微絲阻止并且實(shí)際上使得在記錄介質(zhì)的表面上獲得高質(zhì)量印刷是不可能的。

還如圖所示，本發(fā)明的記錄介質(zhì)10(圖1)使用具有較小直徑的微絲，這有助于將微絲完全嵌入(掩埋)在紙漿層中并且能夠使記錄介質(zhì)厚度足夠薄。

應(yīng)該理解，通常，記錄介質(zhì)(紙)的結(jié)構(gòu)越簡單，紙制造就越簡單且越便宜。

為了制造上述類型的記錄介質(zhì)的活性部分的雙層結(jié)構(gòu)，首先制備下部紙漿層(12B)，然后微絲被分散在其上并且由上部紙漿層(12A)覆蓋。例如，在JP4529420中描述了這樣的工藝。

此外，上述已知記錄介質(zhì)利用具有較大直徑(約40μm，與本發(fā)明的介質(zhì)中的5μm至15μm相反)的微絲。每個(gè)這樣的較大直徑微絲相對(duì)重，并且因此難以進(jìn)行分散。大多數(shù)這樣的相對(duì)重微絲陷入導(dǎo)線分散槽的底部處。到介質(zhì)中的微絲包含的合格率(yield)非常低。此外，較長微絲在導(dǎo)線分散槽中纏結(jié)，這使得很難分散。由于微絲的相對(duì)大質(zhì)量，導(dǎo)線被掩埋在下部紙漿層的下部處。有時(shí)，在施膠壓榨之后，一些微絲被暴露在介質(zhì)的表面處。

圖1中示出的本發(fā)明的上述記錄介質(zhì)10利用較短和較薄的微絲14，其使得微絲能夠進(jìn)行均勻分散并且完全嵌入一個(gè)紙漿層12內(nèi)以及由保護(hù)涂層16完全覆蓋。這使本發(fā)明的記錄介質(zhì)10能夠更可靠地用于電子照相印刷和針對(duì)防止偽造的較高級(jí)保護(hù)、針對(duì)高度機(jī)密信息的安全性。

安全性的改進(jìn)在于，更難看到微絲，即，實(shí)際上微絲根本不暴露于觀察者。這意味著人們不太可能從介質(zhì)拉動(dòng)和/或拉出微絲。

以下是本發(fā)明的軟磁微絲14的可能構(gòu)造的描述。用于在記錄介質(zhì)中使用的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的軟磁微絲14能夠發(fā)射由反向磁化造成的大巴克豪森信號(hào)，該信號(hào)可以利用EAS檢測器(通常結(jié)合在門組件中)被檢測。微絲結(jié)構(gòu)包括涂覆有如玻璃的絕緣材料的軟磁金屬芯。

具有非晶態(tài)金屬芯的玻璃涂覆微絲已經(jīng)被開發(fā)并且由專利US 6,441,737公開的進(jìn)行描述，該專利結(jié)合于此作為參考。本申請(qǐng)的發(fā)明人是US6,441,737中的共同發(fā)明人。用于金屬芯的材料是基于鈷的合金。例如，可以使用Co-Fe-Si-B合金(例如，按原子百分?jǐn)?shù)計(jì)包含77.5％的Co、4.5％的Fe、12％的Si和6％的B)、Co-Fe-Si-B-Cr合金(例如，按原子百分?jǐn)?shù)計(jì)包含68.7％的Co、3.8％的Fe、12.3％的Si、11.4％的B和3.8％的Cr)、或Co-Fe-Si-B-Cr-Mo合金(例如，按原子百分?jǐn)?shù)計(jì)包含68.6％的Co、4.2％的Fe、12.6％的Si、11％的B、3.52％的Cr和0.08％的Mo)。

如下所述，期望軟磁金屬芯具有幾乎零或負(fù)磁致伸縮。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了類似紙張的記錄介質(zhì)生產(chǎn)的目的，如果軟磁微絲中的金屬芯具有正磁致伸縮，則通過由紙生產(chǎn)工藝引入的機(jī)械應(yīng)力將減小或最壞地減弱大巴克豪森信號(hào)。通常在紙生產(chǎn)之后施加應(yīng)力。例如，紙漿纖維由于潮濕而伸長并且由于干燥而縮短。在紙漿層中，微絲在這樣的應(yīng)力下。另一方面，當(dāng)軟磁金屬芯具有幾乎零或負(fù)磁致伸縮時(shí)，在施加在微絲上的應(yīng)力下，大巴克豪森信號(hào)將更加穩(wěn)定。

通過控制合金成分，可以實(shí)現(xiàn)幾乎零或負(fù)磁致伸縮。例如，雖然按原子百分?jǐn)?shù)計(jì)包含67％的Co、5％的Fe、11％的Si、14％的B和3％的Cr的Co-Fe-Si-B-Cr合金顯示正磁致伸縮，但是按原子百分?jǐn)?shù)計(jì)包含67.7％的Co、4.3％的Fe、11％的Si、14％的B和3％的Cr的Co-Fe-Si-B-Cr合金顯示幾乎零磁致伸縮。

對(duì)安全紙尤為有用的本發(fā)明的微絲中的金屬芯的直徑可以在5μm至15μm的范圍內(nèi)。絕緣材料(例如，玻璃)的厚度基本上不超過并且優(yōu)選地小于2μm，優(yōu)選地為約1.5μm。這是因?yàn)檩^厚(大于3μm厚)的玻璃涂層實(shí)際上對(duì)于在紙生產(chǎn)并且還在印刷和/或復(fù)印機(jī)(如電子照相印刷機(jī))中的紙?zhí)幚砥陂g施加的機(jī)械應(yīng)力是易損壞的。當(dāng)玻璃在造紙機(jī)和/或印刷機(jī)中破碎時(shí)，玻璃顆粒污染機(jī)器的部件內(nèi)部，由于縮短的清潔周期，這可能增加機(jī)器維修成本。本發(fā)明提供用于使用較薄玻璃涂層，這使得微絲更柔軟，并且因此防止玻璃破碎效果。

玻璃涂覆微絲可以使用在US 8,978,415中公開的連續(xù)Taylor-Ulitovsky方法來制造，并且然后被切割成長度約10mm或更小、優(yōu)選地從4mm至7.5mm的段。

下面是用于制造本發(fā)明的記錄介質(zhì)的制造工藝的示例的描述。

制造工藝?yán)糜糜诩埳a(chǎn)的眾所周知的造紙技術(shù)以用于制造圖紙(即，適用于辦公和印刷的紙)。這樣的工藝的主要階段本身是已知的，并且不形成本發(fā)明的部分，并且因此不需要詳細(xì)地描述。圖3示出在制造安全紙的工藝中的主要步驟/階段的流程圖100，如下：

使用上述Taylor-Ulitovsky連續(xù)方法并且切割成多段來制備期望尺寸(金屬芯直徑和長度)的微絲(步驟102)。使用已知技術(shù)單獨(dú)制備紙幅(步驟104)。簡而言之，紙漿用木材以非常厚的板的形式到達(dá)造紙廠，并且回收的紙通常以大壓縮包的形式到達(dá)。這些材料必須被分解，使得它們包含的單個(gè)纖維可以彼此完全分離。在已知為“碎漿機(jī)”的大容器中執(zhí)行該工藝，其中，原材料用水稀釋并且然后經(jīng)受使用鋼轉(zhuǎn)子葉片的劇烈機(jī)械動(dòng)作。然后，所得到的造紙漿料被傳送至存儲(chǔ)槽。在該初始階段期間，可以添加化工助劑和添加劑?；ぶ鷦┩ǔＥc纖維原材料組合并且可以是施膠劑，其減少墨水和水滲透，并且處理消泡劑。然后，漿料被泵送通過各種機(jī)械清洗設(shè)備至造紙機(jī)。在造紙機(jī)上，添加更多水以生產(chǎn)纖維懸浮液，并且所得到的混合物被傳送至流漿箱內(nèi)，流漿箱通過橫跨整個(gè)機(jī)器寬度的薄水平切口將所得到的混合物噴出至移動(dòng)的連續(xù)絲網(wǎng)(wire mesh)上。

然后，應(yīng)用減水處理(紙張形成工藝)，在該處理期間，在紙漿層中分散微絲(步驟106)。在脫水期間，纖維開始鋪開并且整合成為薄紙型(mat)，在絲網(wǎng)的頂部上形成紙層。然后，該濕紙的紙幅從絲網(wǎng)被提起并且在一系列按壓之間被擠壓，其中，濕紙的紙幅的含水量被降低至約50％。然后，濕紙的紙幅圍繞一系列鑄鐵圓筒，被加熱至超過100℃的溫度，在此處發(fā)生干燥。在此，含水量被降低至其最終水平(至5％和8％之間)。貫穿紙幅從絲網(wǎng)通過到干燥操作，紙幅由以相同速度移動(dòng)的各種類型連續(xù)纖維帶支撐。在干燥之后，一些紙還可能經(jīng)受表面處理(例如，上漿和壓光)-通過使其在一系列旋轉(zhuǎn)拋光的金屬輥之間通過使紙表面光滑，以生產(chǎn)光滑或平滑外觀。然后，紙可以被繞成卷軸。

根據(jù)本發(fā)明，在以上減水處理期間，微絲(如以上構(gòu)造的)在紙幅中以合適取向和密度均勻地分布(步驟108)。這將在下面進(jìn)一步更具體地描述。紙幅提供將微絲固定在其光滑且柔軟表面上的基底。當(dāng)其被施膠壓榨時(shí)，微絲被掩埋(完全嵌入)在紙漿纖維內(nèi)部。

然后，在包含微絲的紙層(紙漿層)的兩側(cè)上施加涂層(步驟110)。當(dāng)包含其中嵌入的微絲時(shí)，紙漿層呈現(xiàn)可由磁讀取器/檢測器(門)檢測的活性安全層。

涂層具有多個(gè)功能，如下。涂層防止微絲暴露在表面處，防止離開紙漿層(從紙漿層逃離)，防止被容易地識(shí)別。此外，涂層能夠使色調(diào)劑或墨水在熔合或干燥期間在內(nèi)部容易地?cái)U(kuò)散，并且能夠提供用于影印機(jī)和印刷機(jī)中的紙?zhí)幚淼哪Σ亮Α?/p>

因此，適當(dāng)?shù)剡x擇涂層材料以提供以上功能。下面描述用于涂層材料成分的候選者的示例。

在紙幅被產(chǎn)生并且部分地干燥之后，在施膠壓榨時(shí)進(jìn)行涂覆。涂液(coating bath)包含天然粘合劑(淀粉、PVOH、羧甲基纖維素)和合成膠乳(丁二烯苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、醋酸乙烯酯)的混合物。這兩種化合物的比率可以為約(大致)10份至80份天然粘合劑(取決于所使用的粘合劑)和大致40份至70份合成膠乳(表示為干重)。涂液還可以包含其它材料，如礦物填料、抗靜電劑、增白劑、染料以及通常用于紙的表面處理的其它功能性化學(xué)品。涂液的總固體含量在約4％至20％的范圍內(nèi)。在施膠壓榨時(shí)的固體的拾取為約1.5gsm至約4gsm每紙的一側(cè)。

最終形式是紙卷筒(paper roll)，紙卷筒卷繞由分散有微絲14的紙漿層(圖1中的12)和涂層16組成的紙張。然后，紙卷筒可以由刀片切割成每張記錄介質(zhì)(步驟112)。可以驗(yàn)證紙張中的微絲的密度(步驟114)；并且可以適當(dāng)?shù)胤庋b紙張(步驟116)。

為了比較，我們考慮指定類型的現(xiàn)有技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，因?yàn)楹窠饘傩竞蛯?dǎo)線的厚玻璃涂層，所以刀片迅速惡化。所得到的刀片的短壽命使紙生產(chǎn)工藝更加昂貴，并且造成切割失敗，切割失敗使微絲留在切割截面的表面外面。這在圖4A和圖4B中示意性地示出，圖4A和圖4B分別示出通過現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的A4大小紙的平面圖和截面圖。如所示，一些微絲暴露于由切割失敗造成的邊緣表面(由虛線圓圈標(biāo)記)。在一些情況下，它們中的一些從邊緣伸出。如圖4B所示，在紙?zhí)幚碇校懈钍?dǎo)致紙張的邊緣處的微絲刺痛客戶的手指。

轉(zhuǎn)回到圖1，圖1清楚地示出在本發(fā)明的記錄介質(zhì)中解決了以上所有問題，這是因?yàn)橛捎谠诒景l(fā)明的微絲中使用較薄的金屬芯和較薄的玻璃涂層，本發(fā)明的微絲更薄。

如上所述，為了適當(dāng)檢測嵌入記錄介質(zhì)中的微絲，諸如微絲的數(shù)量和它們在記錄介質(zhì)中的分布的因素。關(guān)于微絲的數(shù)量，顯然對(duì)于給定紙大小，本發(fā)明提供用于嵌入更大數(shù)量的微絲，這是因?yàn)樗鼈儽纫阎⒔z更薄，因此對(duì)于給定厚度的記錄介質(zhì)，提供更強(qiáng)檢測信號(hào)。本發(fā)明的技術(shù)還提供改進(jìn)安全性能的微絲的分布。

關(guān)于這一點(diǎn)，對(duì)圖5和圖6作出參考，比較在已知技術(shù)中使用的微絲的分布(圖5)與本發(fā)明的微絲的分布(圖6)。如所示，與現(xiàn)有技術(shù)(圖5)相比，在本發(fā)明(圖6)的情況下，A4大小紙包含更高數(shù)量的微絲，微絲具有更均勻的微絲分布、以及通過關(guān)于x軸(沿著A4紙張的長邊)的傾斜角度(θ)限定的更隨機(jī)取向。

關(guān)于這一點(diǎn)，需要注意以下。實(shí)際上，微絲通過水流分散。在常規(guī)技術(shù)中，相對(duì)大和重的大多數(shù)微絲變?yōu)閹缀跸嗨迫∠?。在一些情況下，它們大致沿著X軸(也就是水流方向)或沿著相對(duì)于水流軸傾斜的軸定向，但是使得中心值僅偏移并且傾斜角度的變化幾乎相同(即，微絲幾乎同等地傾斜，導(dǎo)致基本相似取向)。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，從安全性觀點(diǎn)考慮，應(yīng)該減少檢測微絲的存在的方向性。這是因?yàn)楫?dāng)有效磁場與導(dǎo)線方向一致時(shí)，發(fā)生大巴克豪森跳變。因此，如果方向性高(微絲的相似取向)，則很難針對(duì)EAS門的一些區(qū)域進(jìn)行檢測；并且如果導(dǎo)線取向中的隨機(jī)性(即，非方向性)高，則針對(duì)EAS門的任何區(qū)域發(fā)生大巴克豪森跳變。

因此，本發(fā)明的上述較輕質(zhì)量微絲的使用提供用于增加微絲取向(即，它們的長軸的取向)的隨機(jī)性。這產(chǎn)生承載這種微絲的記錄介質(zhì)的更高安全性能。此外，微絲取向的隨機(jī)性還提供用于增加可以嵌入紙中的微絲的數(shù)量。

因此，本發(fā)明提供較輕質(zhì)量的微絲(通過較小芯直徑和較短長度獲得)，該較輕質(zhì)量的微絲提供用于微絲在水中的更好分散，這產(chǎn)生微絲的均勻分布和它們的取向(但是具有傾斜角度的更窄分布)的隨機(jī)性(或準(zhǔn)隨機(jī)性)。本發(fā)明的直徑約5μm至約10μm和長度約10mm的微絲(與現(xiàn)有技術(shù)的直徑約30μm和長度約25mm的微絲相比)具有比現(xiàn)有技術(shù)小一個(gè)數(shù)量級(jí)的質(zhì)量。

本發(fā)明因此有利地提供了改進(jìn)的微絲分散，其使得在記錄介質(zhì)中均勻分布的并且隨機(jī)取向的微絲的數(shù)量增加，這使得大巴克豪森信號(hào)更高。在A4紙張的情況下，等于多于1.6每平方厘米的密度的多于1000段磁導(dǎo)線在商業(yè)EAS電磁門中提供充分檢測。如果微絲的數(shù)量少于700(其等于小于1.1每平方厘米的密度)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在多個(gè)檢測測試中，在門的一些區(qū)域中檢測失敗。對(duì)于大于A4大小的紙張，多于1.6每平方厘米的密度應(yīng)該優(yōu)選地被保持，以在商業(yè)EAS電磁門中提供充分檢測。

下面是用于制造具有微絲的紙和檢測微絲的一些實(shí)踐示例。

具有微絲的紙的制造

發(fā)明人已經(jīng)制造出具有上述微絲(先前通過上述方法制備)的A4大小(210mmx297mm)測試紙樣本。樣本具有圖1中示出的紙的相同結(jié)構(gòu)，即，包括一個(gè)紙漿層(圖1中的12)，該紙漿層具有嵌入紙漿層中的玻璃涂覆微絲并且在該紙漿層12的兩側(cè)上涂覆有涂層16。樣本包括不同數(shù)量的微絲，700、850、1100、1300和2000條微絲。每平方厘米單位中的微絲的密度從1.1變化至3.2。微絲的芯直徑被選擇為7.5μm、10μm和15μm，微絲的長度被選擇為5mm、7.5mm和10mm。玻璃涂層厚度為0.5μm至2μm。矯頑力從5A/m變化至15A/m。在所有示例中，微絲的直徑小于20μm，微絲基本上為(比得上)紙漿層纖維的尺寸。

45種類型的測試紙的特性總結(jié)在以下表1中：

表1

圖7示出具有嵌入紙漿層中的微絲的紙的表面的一部分的顯微照片。紙漿層由彼此纏繞的紙漿纖維組成。如圖所示，嵌入紙漿層12中的微絲14具有與紙漿纖維PF幾乎相同的尺寸。微絲14的直徑小于20μm。紙漿纖維的寬度通常為約20μm或更少。這樣的構(gòu)造可以使微絲容易被嵌入單一紙漿層中。盡管在圖7中未示出，但是與圖6中示意性示出的類似，微絲14的分布在A4大小紙的整個(gè)區(qū)域中整體均勻，并且微絲的取向是隨機(jī)的或準(zhǔn)隨機(jī)的，即，取向的角度(θ)從45度至90度平均地改變。在45m/min至65m/min的造紙廠機(jī)器速度下，取向角度主要從55度變化至75度。此外，在紙生產(chǎn)工藝之后，涂層玻璃不破碎，這顯示較薄玻璃涂層對(duì)防止由破碎玻璃粉末造成的污染有效。

檢測測試

發(fā)明人使用兩種類型的商業(yè)EAS電磁門進(jìn)行檢測測試。一種類型是Tagit EM(電磁)系統(tǒng)，其檢測機(jī)制在轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的US 6,836,216中公開并且結(jié)合于此作為參考。門系統(tǒng)(以及任何其它合適檢測系統(tǒng))的構(gòu)造和操作不形成本發(fā)明的部分，并且因此不需要詳細(xì)地描述。簡而言之，Tagit EM系統(tǒng)操作使得在詢問區(qū)域中，在正交方向(如ORTHOGONAL、FLAT、和FRONT方向)上生成振蕩磁場。當(dāng)軟磁材料(在本發(fā)明中使用的)穿過詢問區(qū)域時(shí)，它與檢測系統(tǒng)的振蕩磁場相互作用并且發(fā)送大巴克豪森信號(hào)至檢測系統(tǒng)的接收線圈。

圖8示出了關(guān)于發(fā)送線圈(振蕩磁場)中的電流波形的接收信號(hào)波形。在該附圖中，頂部曲線G1對(duì)應(yīng)于振蕩磁場(為了簡化，其被示出為正弦曲線，但是可以是任何常規(guī)波形)并且底部曲線G2對(duì)應(yīng)于微絲的響應(yīng)信號(hào)。施加至軟磁材料(微絲)的(門系統(tǒng)的)振蕩磁場在閾值電平之上，并且作為反向磁化的結(jié)果，軟磁材料發(fā)送脈沖信號(hào)PS。

在檢測測試中使用的其它門系統(tǒng)是Meto EM系統(tǒng)，其檢測機(jī)制在US 5,414,410中公開。一般地，在這樣的門系統(tǒng)中，發(fā)送天線生成兩個(gè)或三個(gè)不同頻率的磁場，并且軟磁標(biāo)記的非線性響應(yīng)導(dǎo)致由信號(hào)處理單元檢測的這些頻率的互調(diào)產(chǎn)物。磁標(biāo)記是相對(duì)小標(biāo)記(0.7mm寬且通常35mm長)。Koreit的測試紙具有該類型的標(biāo)記，所以它容易由Meto系統(tǒng)檢測。

在檢測測試中，門板(如在Tagit EM系統(tǒng)中使用的)之間的75cm的相同距離被用于兩種檢測系統(tǒng)。

在測試中使用的紙樣本是以上所列的45種類型的紙(表1)。通過改變嵌入紙漿層中的微絲的平均數(shù)量制造這些紙樣本。所選數(shù)量是2000、1300、1100、850、和700。微絲的對(duì)應(yīng)密度分別是3.2、2.1、1.8、1.4、1.1，以每平方厘米為單位。軟磁芯的直徑從7.5μm變化至15μm，并且微絲的長度從5mm變化至10mm。玻璃涂層的厚度是0.5μm至2μm。磁矯頑力是5A/m至15A/m。

作為參考，商業(yè)上可用的Koreit紙被用于測試。Koreit紙具有雙層結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)軟磁金屬的2個(gè)或3個(gè)非晶態(tài)軟磁帶位于層之間，這可以由Meto EM系統(tǒng)容易地檢測。片(slip)的寬度是0.7mm，長度是35mm，并且磁矯頑力是5A/m至30A/m。

該測試旨在檢驗(yàn)Tagit 2-天線和Meto 2-天線EM系統(tǒng)中的門對(duì)紙以特定取向移動(dòng)通過門內(nèi)的特定單元的檢測能力。考慮實(shí)際使用，移動(dòng)速度約是個(gè)人的行走速度。

圖9示出了門內(nèi)側(cè)的空間(門板GP₁和GP₂之間)被劃分為從1_1至3_3的九個(gè)單元的矩陣。通道寬度是75cm。圖10示出了穿過門的紙的取向的分類。引入正交坐標(biāo)系。針對(duì)A4大小紙限定六個(gè)類型的取向。針對(duì)1/8折疊紙限定其它兩個(gè)類型的取向。限定ORT、FRONT和FLAT的軸。當(dāng)紙的長邊S₁平行于ORT并且短邊S₂平行于FLAT時(shí)，紙取向被指定為ORT-FLAT。因此，存在如ORT-FLAT、FLAT-ORT、ORT-FRONT、FRONT-ORT、FLAT-FRONT和FRONT-FLAT六個(gè)取向。

如圖11所示，在測試之前，限定作為最頻繁使用位置的實(shí)際位置。在圖11中，左手側(cè)(位置(A))對(duì)應(yīng)于后/前腰帶位置。照片示出了當(dāng)用戶在其胸前拿著紙的情況。相關(guān)單元是2_1、2_2和2_3。相關(guān)紙取向是ORT-FLAT和FLAT-ORT。中心部分(位置(B))對(duì)應(yīng)于包位置。照片示出了當(dāng)被放進(jìn)包中時(shí)的典型紙取向的情況。相關(guān)單元是1_1、2_1、3_3、1_3、2_3和3_3。相關(guān)取向是FLAT-FRONT和FRONT-ORT。右手側(cè)(位置(C))對(duì)應(yīng)于口袋位置。上部簡圖示出了將紙折疊三次放在襯衣口袋中的情形。下部簡圖(位置(D))示出了將紙折疊三次放置在褲子口袋中的情形。相關(guān)單元是1_1、1_2、1_3、2_1、2_2和2_3。相關(guān)取向是1/8ORT-FLAT和1/8ORT-FLAT。

圖12示出了以上實(shí)際位置的檢測測試的結(jié)果。被測試紙是Tagit 2000、Tagit 1300、Tagit 1100、Tagit 850、Tagit 700和Koreit。所使用的門是Tagit 2-天線EM系統(tǒng)和Meto 2-天線EM系統(tǒng)。針對(duì)每個(gè)實(shí)際位置，進(jìn)行10次嘗試，存在30個(gè)實(shí)際位置，并且因此針對(duì)每種測試紙進(jìn)行300次嘗試。針對(duì)每個(gè)單元重復(fù)十次針對(duì)每個(gè)取向的嘗試。在圖中，未測試的非實(shí)際位置由灰色標(biāo)記。

圖13示出了針對(duì)6個(gè)類型的測試紙的檢測能力(可檢測性)的比較。測試紙是樣本6至10和Koreit紙。微絲中的金屬芯的直徑是15μm且微絲的長度是7.5mm。針對(duì)每種測試紙示出兩個(gè)柱B₁和B₂。左側(cè)柱B₁示出針對(duì)Meto系統(tǒng)的結(jié)果，并且右側(cè)柱B₂示出針對(duì)Tagit系統(tǒng)的結(jié)果。

能夠看到，如上構(gòu)造的本發(fā)明的安全紙(Tagit紙)的可檢測性隨著微絲的密度的增加而增加。微絲的密度為約1.8每平方厘米的Tagit 1100比現(xiàn)有技術(shù)(Koreit紙)具有更好的性能。另一方面，在檢測中，Tagit 700和Tagit 850紙樣本較差。針對(duì)包含具有不同直徑(10μm、5μm)的金屬芯和不同長度(10mm、7.5mm)的微絲的微絲集合的其它紙樣本觀察相似行為。

圖14比較了針對(duì)具有不同直徑(D)的金屬芯(15μm、10μm和5μm)和不同長度(L)的微絲(10mm、7.5mm和5mm)、以及不同密度的微絲(3.2、2.1、1.8、1.4和1.1)的以上列出的45個(gè)紙樣本的可檢測性。水平軸指示以上表1中的樣本數(shù)量。垂直軸指示對(duì)應(yīng)于(相當(dāng)于)可檢測性的成功檢測的總數(shù)。方形標(biāo)繪(plot)B₂指示針對(duì)Tagit系統(tǒng)的結(jié)果，并且菱形標(biāo)繪B₁指示針對(duì)Meto系統(tǒng)的結(jié)果。示出了九個(gè)集合S₁至S₉，每個(gè)集合用于不同5個(gè)樣本的5個(gè)標(biāo)繪，其中，集合S₁至S₃對(duì)應(yīng)于具有直徑D＝15μm和長度分別為10mm、7.5mm和5mm的微絲；集合S₄至S₆對(duì)應(yīng)于具有直徑D＝10μm和長度分別為10mm、7.5mm和5mm的微絲；以及集合S₇至S₉對(duì)應(yīng)于具有直徑D＝7.5μm和長度分別為10mm、7.5mm和5mm的微絲。這些圖表示出，對(duì)于微絲尺寸(D，L)＝(15，10)(即，集合S₁)，可檢測性隨著微絲的密度減小而減小。針對(duì)微絲(D，L)＝(15，7.5)(即，集合S₂)，觀察相似行為。從該集合看，隨著導(dǎo)線長度的減小，可檢測性減小。針對(duì)微絲(D，L)＝(15，5.0)觀察相似行為，其標(biāo)繪由第三個(gè)五個(gè)標(biāo)繪集合S₃指示。五個(gè)標(biāo)繪的第四集合S₄對(duì)應(yīng)于微絲(D，L)＝(10，10)，其示出可檢測性隨著芯金屬的直徑減小而減小。直徑D的減小對(duì)可檢測性的影響是使折線向下平行移位。例如，對(duì)于L＝15mm，當(dāng)直徑D從15μm減小至10μm時(shí)，根據(jù)第一集合的5個(gè)標(biāo)繪的折線移位至第四集合的5個(gè)標(biāo)繪的折線，斜率保持不變。

歸納這些結(jié)果，可檢測性隨著微絲直徑D和長度L以及微絲的密度的減小而減小。例如，如圖14所示，為了實(shí)現(xiàn)超過200的可檢測性，在直徑D＝15μm的微絲的情況下，微絲的長度可以減小至5mm，這由于較輕的質(zhì)量使得微絲的分布更均勻(如上所述)；在直徑D＝10m的微絲的情況下，微絲的長度可以減小至7.5mm；以及在直徑D＝5μm的微絲的情況下，微絲的長度可以減小至10mm。因此，為了獲得相同所要求的可檢測性，本發(fā)明提供了微絲的直徑、長度和密度的選擇自由度、以及分布的弱點(diǎn)(infirmity)和對(duì)準(zhǔn)/取向的準(zhǔn)隨機(jī)性(作為較薄和較輕微絲的結(jié)果)。這提供用于優(yōu)化給定尺寸的微絲的分布(較高密度、較好均勻性、準(zhǔn)隨機(jī)取向)，從而獲得微絲的較高可檢測性。

印刷測試

針對(duì)表1中列舉的測試紙樣本和Koreit紙執(zhí)行印刷測試。所使用的印刷機(jī)是電子照相印刷機(jī)和噴墨印刷機(jī)。在兩側(cè)上進(jìn)行印刷。Tagit紙顯示出與Koreit紙幾乎相同的印刷質(zhì)量。在優(yōu)化涂層的設(shè)計(jì)之后未觀察到卷曲。

從以上結(jié)果看，顯而易見的是微絲的密度應(yīng)該優(yōu)選地大于1.6每平方厘米以實(shí)現(xiàn)與已知技術(shù)相比更好的檢測。此外，其顯示了本發(fā)明的技術(shù)提供可以由之前描述的常規(guī)紙生產(chǎn)工藝制造的具有單層紙漿結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量記錄介質(zhì)。