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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201280076571.2 (22)申请日 2012.09.28 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104755109 A (43)申请公布日 2015.07.01 (30)优先权数据 13/625,368 2012.09.24 US (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2015.04.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2012/057963 2012.09.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/046692 EN 2014.0。
2、3.27 (73)专利权人 光谱系统公司 地址 美国罗得岛州 (72)发明人 纳比尔M劳安迪劳安迪 (74)专利代理机构 北京律盟知识产权代理有限 责任公司 11287 代理人 章蕾 (51)Int.Cl. A61L 2/00(2006.01) A61L 2/24(2006.01) (56)对比文件 CN 102648256 A,2012.08.22,说明书0031- 0033,0041段. US 2007122023 A1,2007.05.31,说明书第 0033-0034,0059,0077段. US 8157078 B1,2012.04.17,说明书第8栏 第62行-第9栏第2行. US。
3、 2011200656 A1,2011.08.18,说明书第 0015-0016,0024段. 审查员 王丹 (54)发明名称 用于自清洁钞票的光催化材料的使用 (57)摘要 本发明提供使用涂层、 油墨及添加剂的自清 洁钞票， 所述涂层、 油墨及添加剂感光且对可有 效地用于分解有机污染物或污垢的反应具有光 催化性， 从而允许通过环境光暴露而自清洁钞票 以及使用具有更强烈的光学激发的设备来清洁 受处理钞票， 因此增加所述钞票的可用寿命。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 104755109 B 2018.06.19 CN 104755109 B 1.一种用于制造定向清洁钞票的方法， 其。
4、包括： 形成具有表面的聚合物钞票衬底； 在所述衬底上或所述衬底中形成光催化材料， 其中当所述光催化材料暴露于具有在200nm-400nm范围内的波长的能量时， 所述光催 化材料产生将水转换成羟基从而导致所述表面上的化学氧化的电荷， 且其中所述化学氧化 将在所述衬底的所述表面上结成壳的、 接近所述光催化材料的污垢从所述表面释放。 2.根据权利要求1所述的方法， 其中所述光催化材料是选自由以下项组成的群组： 所述 衬底中的添加剂、 所述衬底的表面上的涂层， 及用来印刷在所述衬底的所述表面上的油墨 内的添加剂。 3.根据权利要求1所述的方法， 其中所述光催化材料是纳米颗粒金属氧化物材料。 4.根据权。
5、利要求1所述的方法， 其中所述光催化材料是纳米颗粒半导体材料。 5.根据权利要求1所述的方法， 其中所述光催化材料是锐钛矿TiO2。 6.根据权利要求5所述的方法， 其中所述锐钛矿TiO2是纳米颗粒形式。 7.根据权利要求1所述的方法， 其中所述具有在200nm-400nm范围内的波长的能量优选 为360nm到400nm。 8.根据权利要求1所述的方法， 其中所述氧化反应实现所述衬底材料的表面的清洁。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 104755109 B 2 用于自清洁钞票的光催化材料的使用 背景技术 0001 本发明大体上涉及包含自清洁特征的衬底材料。 更具体地说， 本发明涉及一。
6、种其 中包含光催化材料的衬底， 当光催化材料曝光于照明源时， 其以某种方式发生反应使得纸 张或一般来说所述衬底材料摆脱积累的污染物及污垢。 所述程序还有效地用于钞票的消 毒。 0002 例如钞票的高安全性凭证通常形成于衬底材料上， 所述衬底材料通常装备有难以 仿造且甚至允许外行核对印花或凭证的真实性的安全元件。 此类安全元件可为例如贵重的 纸张的表面上的某些区域中可见的开窗安全线、 具有透明或金属化的压印全息图的外加箔 片、 素压印、 由印刷技术或由印刷及压印技术产生的所谓的 “潜像” (从不同视角呈现不同信 息)、 含有光学可变颜料且取决于视角产生不同的颜色效果的印花， 或包括金属效果油墨且。
7、 具有例如金、 银或青铜色的金属光泽的印花。 除了此类肉眼观察特征之外， 存在在UV或IR光 源的照明下发荧光或发磷光的准公共安全线、 纤维及油墨。 0003 随着伪造者变得越来越精明， 此类凭证中的安全特征也必须变得越来越高级以防 止大范围欺诈。 随着此类衬底变得越来越高级， 其生产成本也变得更高且因此使得更换破 旧货币的成本相当高。 因此重要的是， 除了安全之外， 此类衬底还必须具有高耐用性。 0004 归因于在公共使用时钞票变脏及撕裂， 钞票具有有限的流通时间。 钞票在其可用 寿命期间受到多种方式的对待且经历多种机械应力以及会接触可弄脏钞票的物质， 使得钞 票难以鉴别及使用。 钞票寿命(。
8、对于最低面值， 寿命最短)的主要决定因素中的一者是变脏。 荷兰国家银行的研究表明， 变脏的主要原因是来自与手指接触且最终氧化且变黄的油脂。 结果， 耐用性必须与例如钞票的贵重凭证的其它重要组成部分平衡， 是其平坦衬底， 所述衬 底通常主要是由棉纱及斜纹棉布混合物及木浆纸组成， 其典型触感还受到钢雕印期间的一 侧或两侧压光影响。 钞票的触感品质主要是由其手感及其抗弯刚度体现； 此外其在变形及 皱褶时具有特别的声音。 0005 为了改善此类衬底的耐用性， 已知给贵重的纸张提供拒污垢保护层以延长寿命及 流通适用性。 此保护层通常含有大部分的纤维素酯或纤维素醚及少部分的微粉腊， 且被涂 敷遍及钞票。 。
9、微粉腊通过揉捏或与油、 油墨粘合剂或其混合物混合而分散。 最近印刷的有保 护层的薄片可毫不费力地堆叠， 且不会使来自一个薄片的任何黑色油墨沾染下方的薄片。 0006 只含有粘合剂且不含填充剂的另一涂层组成物被涂敷到钞纸， 所述钞纸归因于其 多孔性而具有大表面面积或高表面粗糙度。 所述组成物被涂敷至某个层厚度使得产生光滑 表面且因此污垢沉积的可能性较小。 此外， 涂层足够薄而不会削弱纸张的其它规定性质。 0007 问题是， 已知的保护层不会经久耐用。 包括水性漆的常规保护层通常不能完全满 足苛刻的要求简档。 例如， 极好的拒污垢及污垢粘附性不利于抵挡液体的穿透， 且反之亦 然。 因此， 水性漆当。
10、前仅在添加交联剂形式的第二组成部分的条件下才满足在安全印刷及 特别是钞票印刷方面对保护层的高要求。 0008 问题是中央银行对破旧且变脏的钞票的更换需要花费纳税人的钱。 在美国， 所制 造的钞票的数量通常是每年数以十亿计的钞票(通常40到60亿)。 钞票的生产是昂贵的， 且 说 明 书 1/4 页 3 CN 104755109 B 3 对于具有许多安全特征(用于公众的安全特征， 以及通过验钞机及中央银行使用高速分拣 机机器可读的安全特征)的更高面额尤为如此。 由捷德公司(Geiseke and Devrient)、 德拉 鲁国际公司(De La Rue International)及东芝(To。
11、shiba)制造的钞票分拣机通常以10到 40张钞票/秒钟的速率处理钞票且使用钞票路径中的传感器来执行多次诊断。 此类传感器 是鉴别传感器以及钞票适用性传感器的组合。 适用性传感器主要使用成像及图像分析来确 定钞票是应被销毁还是应再次投入流通。 0009 更换钞票的成本造成了例如双向拉伸聚丙烯(BOPP)的聚合物衬底以及聚合物与 纸张的复合衬底的发展。 此类衬底已开始取代纸质钞票， 因为其据称具有更好的耐用性及 防污性， 且因此通过每年更换较少的不适用钞票来节省中央银行的资金。 0010 因此需要提供防欺诈的高安全性， 同时又展现出增加的耐用性及自清洁特性的衬 底材料。 此外需要一种衬底， 其。
12、使用感光且对可有效地用于分解有机污染物或污垢的反应 具有光催化性的涂层、 油墨及添加剂。 此外仍然需要一种使用某类适用性参数， 会造成已识 别钞票重新定向到清洁模块， 之后被重新评估及接着确定所述钞票应再次投入流通或被销 毁的系统。 发明内容 0011 就此而言， 本发明提供包含自清洁及定向清洁能力的衬底材料。 更具体地说， 本发 明提供一种其中包含光催化材料的衬底， 所述光催化材料在曝光于照明源时以某种方式发 生反应， 使得所述衬底及印刷油墨材料摆脱积累的污染物及污垢， 且本发明提供一种用于 分拣、 清洁及分析使用此衬底材料形成的钞票的系统。 0012 一般来说， 本发明使用感光且对可有效地。
13、用于分解有机污染物或污垢的反应具有 光催化性的涂层、 油墨及添加剂。 在一些情况下， 此类材料的光激发还产生超亲水性的界 面， 其允许通过光催化材料拆分更多水， 从而产生更多反应性的OH自由基且然后又破坏更 多有机污染物化学键以最终移除所粘附材料(氧化油脂及其它污染物)。 此效果理想地通过 曝光于环境光而发生。 除环境光曝光之外， 可额外使用具有光学/UV激发及流动空气、 水流 及机械刷的设备利用所述并入在钞票中的自清洁材料， 因此移除污渍且增加钞票的可用寿 命。 0013 本发明可搭配全部衬底及特别是例如双向拉伸聚丙烯(BOPP)的聚合物衬底使用。 本发明进一步揭示一种系统， 其允许某类适用。
14、性参数以使得此类钞票被重新定向到清洁模 块、 被重新评估且接着再次投入流通或被销毁。 此外， 具有光催化性的油墨可用于延长钞票 的经印刷区域的寿命。 0014 因此， 本发明的目的是提供一种衬底材料， 其提供高的防欺诈安全性同时展现出 增加的耐用性及自清洁特性。 本发明的进一步目的是提供一种衬底， 通过使用感光且对可 有效地用于分解有机污染物或污垢的反应具有光催化性的涂层、 油墨及添加剂， 所述衬底 可由光变更以允许通过环境光曝光来自清洁钞票， 以及使用具有光学激发的设备来清洁受 处理钞票， 因此增加钞票的可用寿命。 本发明的又进一步目的是提供一种使用某类适用性 参数， 会造成已识别钞票重新定。
15、向到清洁模块， 之后被重新评估及接着确定所述钞票是再 次投入流通或是被销毁的系统。 0015 在附属于本发明且形成本发明的部分的权利要求书中， 特定指出了本发明的此类 说 明 书 2/4 页 4 CN 104755109 B 4 及其它目的， 以及表征本发明的具有新颖性的各种特征。 为了更好地理解本发明、 其操作优 点及通过其使用而得到的特定目的， 应参考其中说明本发明的优选实施例的附图及描述内 容。 附图说明 0016 各图说明目前设想的用于实行本发明的最佳模式， 其中： 0017 图1是如应用于钞票的本发明的图； 及 0018 图2是根据本发明的用于清洁及分析钞票的系统的示意图。 0019。
16、 图3是清洁之前及之后的钞票的放大图 具体实施方式 0020 现在参考各图， 揭示一种经形成而包含自清洁特征的衬底材料。 更具体地说， 本发 明提供一种其中包含光催化材料的衬底或用于衬底的涂层， 所述光催化材料在曝光于照明 源时以某种方式发生反应， 使得所述衬底材料摆脱积累的污染物及污垢。 此外， 本发明揭示 一种用于分拣、 清洁及分析使用此衬底材料形成的钞票的系统。 0021 在最常见的意义中， 本发明使用感光的涂层、 油墨及/或添加剂。 此类材料的感光 性质允许通过例如环境光曝光而自清洁例如钞票的衬底， 以及使用具有光学激发的设备来 清洁受处理钞票， 因此增加钞票的可用寿命。 本发明可搭配。
17、全部衬底及特别是例如双向拉 伸聚丙烯(BOPP)的聚合物衬底使用。 0022 已知半导体纳米颗粒展现出各种光催化效果。 此类实例包含第III-V族(GaN、 GaAs)及第II-VI族(ZnS、 ZnSe、 CdS、 CdSe、 WS2、 MOS2)半导体及各种金属氧化物， 例如ZnO、 TiO2、 MoO3、 CeO2、 ZrO2、 WO3、 alpha-FeO3及SnO2。 TiO2(二氧化钛)对于此应用特别重要， 因为其 为白色且不昂贵。 其低成本及可用性已成为其愈来愈多用于许多领域(包含染料感光太阳 电池(DSSC)、 选择性氧化、 消毒及防金属腐蚀)中的主要因素。 0023 并非所有。
18、形式的TiO2都具有高的光催化性。 最具光反应性的形式是可通过高温转 换获得的锐钛矿相。 应特别注意， TiO2的锐钛矿形式可由具有200nm到400nm区域中且更特 别地360nm到390nm区域中的波长的紫外线能量激发。 此是有利的， 因为例如低成本LED闪光 灯、 电弧光源及激光的光源全部可用于在此能量范围中激发， 且因此预期可在本发明的范 围内使用。 此外， 上文列出的那些金属氧化物及半导体同样可适用且旨在属于本发明的范 围内， 因为其是本发明的范围内的适用光催化材料。 此外， 可使用改质TiO2， 其具有不同吸 收性、 界面电荷转移及吸收特性。 0024 包含炭黑及碳质污染物的大量衬。
19、底的通过经照明TiO2的光催化降解主要归因于 其价带空穴及表面OH自由基的强氧化电势。 在一些情况下， 从导电带到O2的直接电子转移 造成通过O-2反应而降解。 在一个实施例中， 如图1处所示， 当将例如环境照明的激发能量引 导到光催化材料上时， 可生成电子及空穴且电子及空穴被分别转移到O2及OH(1)。 更特定地 说， 当需要更强效果时， 将紫外线能量引导到锐钛矿二氧化钛上， 可生成并转移更多电子及 空穴。 在任一情况下， 此类电荷转移将来自环境空气的水分子转换为羟基自由基(2)， 其然 后又造成发生化学氧化及还原反应(3)。 在此特定实例中， 在锐钛矿二氧化钛或一般在半导 体颗粒表面处。 。
20、实际上， 羟基自由基侵蚀有机(碳基)污垢分子且将其分解为更容易移除的 说 明 书 3/4 页 5 CN 104755109 B 5 更小碎片(4)。 就此而言， 本发明使用光催化半导体材料或光催化金属氧化物作为钞票的添 加剂， 作为涂层、 用于印刷钞票的油墨或用于衬底本身内。 在更特定实施例中， 本发明使用 锐钛矿二氧化钛作为钞票的添加剂， 作为涂层、 用于印刷钞票的油墨或作为衬底本身。 因为 在优选地位于钞票的最表面上的锐钛矿二氧化钛材料处发生反应， 所以其侵蚀污垢的最底 层， 从而通过使结成壳的污垢颗粒从里向外碎裂， 非常有效地使所述污垢颗粒变得松散。 此 与从外向里擦除污垢的正常清洁形成。
21、明显的对比。 0025 本发明进一步在图2处揭示一种用于评估钞票的状态及适用性以确定其是否应保 持流通的系统。 所述系统可为独立系统或并入到点钞机及分拣机上。 随着钞票穿过所述系 统， 所述系统使用传感器来从钞票读取各种适用性数据。 基于日期， 所述系统作出使钞票通 过或清洁钞票的决定。 当钞票被发送到清洁过程时， 清洁模块施加供能光以起始光催化过 程且使用洗涤、 气体喷流或机械手段移除光催化反应产物。 一旦钞票被清洁， 其被使用适用 性传感器来加以重新评估， 所述传感器使钞票再次投入流通或将钞票发送到销毁装置或分 拣报废箱。 0026 因此， 本发明的目的是提供一种衬底材料， 其提供高的防欺。
22、诈安全性同时展现出 增加的耐用性及自清洁特性。 本发明的进一步目的是提供一种衬底， 通过使用感光且对可 有效地用于分解有机污染物或污垢的反应具有光催化性的涂层、 油墨及添加剂， 允许通过 环境光曝光而自清洁钞票以及使用具有光学激发的设备来清洁受处理钞票， 因此增加钞票 的可用寿命。 本发明的又进一步目的是提供一种使用某类适用性参数， 会造成已识别钞票 被重新定向到清洁模块， 之后重新评估及接着确定所述钞票是再次投入流通或是被销毁的 系统。 0027 虽然本文中展示且描述了具体化本发明的某类特定结构， 所属领域一般技术人员 显然将明白， 在不脱离本发明概念的精神及范围的情况下可对多个部分作出各种修改及重 新布置， 且所述修改及重新布置不限于本文中所示及描述的特定形式， 除了由随附权利要 求的范围指示之外。 说 明 书 4/4 页 6 CN 104755109 B 6 图1 说 明 书 附 图 1/3 页 7 CN 104755109 B 7 图2 说 明 书 附 图 2/3 页 8 CN 104755109 B 8 图3 说 明 书 附 图 3/3 页 9 CN 104755109 B 9 。