专利名称：具有颜色效果的安全单元及安全标记的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有颜色效果的一种系统、安全单元及安全标记，它们可用PVD方法或CVD方法通过淀积制作；本发明还涉及它们的制作方法及它们的应用。
数据载体及有价值文件，如钞票、证件或类似物，或用于敏感物品如电子部件、医药产品及类似物的包装材料，为了可验证它们的真实性而设置有安全单元，例如设置有丝、条带、片块或其它格式的形式的安全单元。信息及编码，例如导电能力、磁性编码、全息图或衍射结构、符号、图案、空隙、颜色效果和/或发光效果、或序列及具有安全标记的类似物，变得愈来愈复杂且昂贵，以便获得增高的防伪安全性并且使得精确的仿制几乎不可能。
但复杂的信息、编码及具有安全标记的类似物通常难以在视觉上识别，或者可视觉识别性或可视觉检验性不理想。通常这些安全标记仅可通过机器费事地读取，并由此来检验相应的数据载体、有价值文件或包装得真实性。
但通常有利的是，在数据载体、有价值文件或包装上施加一个附加的视觉上单义的且可识别的标记，后者不仅用作必要时附加的安全标记，而且允许使数据载体、有价值文件或包装单义地例如与确定的产地、确定的价值或确定的内容、确定的商标或类似物相对应。
本发明的任务在于提出一种安全单元的系统，该系统必要时可附加于上述的编码及单元，它允许通过易于识别的专门的颜色效果赋予数据载体、钞票或类似物一个确定地定义的特性。
因此，本发明的主题是一个用于可在视觉上简单识别地且可单义对应地标记数据载体、有价值文件和/或包装及类似物的系统，其特征在于该数据载体、有价值文件和/或包装设置有一个全面的或部分的设层，该设层通过其着色或通过所产生的颜色效果和/或通过其尺寸和/或位置和/或其结构使该数据载体、有价值文件和/或包装单义地与一个确定的特性相对应。
本发明的另一个主题是用于在数据载体、有价值文件和/或包装及类似物上施加的和/或至少部分地在数据载体、有价值文件和/或包装及类似物中嵌入的安全单元，其特征在于所述安全单元设置有一个设层，该设层通过其着色或通过所产生的颜色效果和/或通过其尺寸和/或位置和/或其结构使数据载体、有价值文件和/或包装单义地与一个确定的特性相对应。
本发明的另一个主题是薄膜材料，其特征在于该薄膜材料设置有一个设层，该设层通过其着色或通过所产生的颜色效果和/或通过其尺寸和/或位置和/或其结构来单义地与一个确定的特性相对应。
根据本发明的系统包括安全单元，所述安全单元具有一个确定的彩色的、必要时亦为金属的或看起来金属的或反光的设层，该设层通过不同的颜色效果使数据载体、有价值文件和/或包装单义地与一个确定的特性相对应。
因此，例如可在有价值文件上根据它们的价值施加一个根据本发明的安全单元和/或至少部分地嵌入到它们中，该安全单元设置有这样一个具有不同于安全标记的颜色效应的设层。该设层的色调或所产生的颜色效果则允许单义地与该有价值文件的价值相对应。在此情况下，例如视钞票的价值而定可以使用不同的颜色或颜色效果，但或者也可例如在一个钞票系列内使用不同的色差或强度的同一颜色。此外还可相对钞票的颜色进行所述设层的颜色的协调。对于包装，该确定的颜色效果例如可单义地标记产品的内容和/或产地。
所述设层可附加地具有其它特征，例如图案、符号、线条、纽索纹(Guilloche)及类似物的形式的空隙。此外，所述设层能以全色调、半色调或扫描地(gerastert)出现。
此外根据本发明的设层可与具有功能上的和/或装饰上的标记的其它的层相组合，这些其它的层例如为具有磁特性和/或传导特性的层、具有视觉上起作用的结构——如表面浮雕、衍射光栅和/或全息图——的层。
具有所述确定的颜色效果的设层可全面地或部分地存在并优选借助PVD或CVD方法施加在一个载体衬底上。
在此情况下，可能已具有一个或多个结构化的或非结构化的层的载体衬底借助在线(inline)等离子体工艺、电晕工艺或火焰工艺来处理，接着，根据本发明的设层或在线地或在下一个方法步骤中用PVD方法或CVD方法来施加。
载体衬底优选借助在线等离子体工艺(低压或大气压等离子体工艺)、电晕工艺或火焰工艺来处理。通过富含能量的等离子体、例如Ar等离子体或Ar/O2等离子体，使表面消除了可能存在的调色剩余量(Tonungsresten)。在此情况下对于部分的施加也得到空隙的轮廓的必要的清晰的边界，后者对于编码的必要的精确度是必需的。同时，该表面被活化。在此情况下在该表面上产生最后的极性的组。由此改善了金属及类似物在该表面上的附着。
必要时，在使用等离子体处理、电晕处理或火焰处理的同时可施加薄的金属层或金属氧化物层作为附着媒介，例如通过溅射或淀积(Aufdampfen)来施加。在此情况下，对此特别适合的是Cr、Al、Ag、Ti、Cu、TiO2、硅氧化物或氧化铬。该附着媒介层通常具有0.1nm～5nm的厚度，优选为0.2nm～2nm的厚度，尤其优选为0.2nm～1nm的厚度。
由此进一步改善了部分的层或全面的层的附着。金属及其化合物，例如氧化物、硫化物或合金，特别适合作为设层材料。
作为金属例如考虑Al、Cu、Fe、Ag、Au、Cr、Ni、Zn、Cd、Bi及类似物。适合作为金属化合物例如为金属的氧化物或硫化物或铬酸盐，尤其是TiO2、铬氧化物、ZnS、ITO、铋氧化物、ATO、FTO、ZnO、Al2O3、锌的铬酸盐、铁氧化物、CuO及类似物或氧化硅。适合的合金例如为Cu-Al合金、Cu-Zn合金、铁合金、钢例如Cr-Ni钢及类似物。必要时，经淀积的金属化合物也可搀杂有稀土金属。由此，除了所期望的颜色以外还附加地得到一种发光效果。此外可以例如淀积铜颜料，如石青或孔雀石。
所淀积的层的层厚度基本上取决于所期望的颜色。例如一个约至少160～230nm厚的铋氧化物层及TiO2层呈现蓝色透明的，ZnS层呈现绿色，Cd层呈现黄色，结合Fe2O3的Al层呈现橙色至紫红色，其中色调通过能量输入来控制。如果在氧过量的情况下淀积Cu，则设层呈现蓝色。所淀积的ZnO呈现微红色透明的。
用PVD方法或CVD方法来施加所述设层。在PVD方法中，在真空(达10-12mbar，优选10-2至10-6mbar)的情况下在与蒸汽压力及待施加的设层的厚度相关的温度处例如通过热蒸发、电弧蒸发或电子束蒸发在载体衬底上沉积所述设层。该设层的施加的另一个可能性是通过AC溅射或DC溅射，其中视待施加的层的厚度及所使用的材料而定来选择相应的方法。如果要施加多个层，则可在线地或在分开的方法步骤中在各个层之间施加隔离层，例如绝缘层、聚合物层及类似层。
在CVD方法中，通过待施加的材料同气体等离子体或同活化气体如CO、CO2、氧、硅烷、甲烷、氨及类似物的混合借助离子束引起化学反应并将所形成的物质沉积在载体上。以此方式可同时或并列地在载体衬底上施加多个活性的层并形成颜色效果。
如果所述设层要被部分地施加在载体衬底上，则在第一步骤中在载体衬底的一侧或两侧上施加一个可在溶剂中溶解的颜料涂层。在第二步骤中该层借助在线等离子体工艺、电晕工艺或火焰工艺来处理，在第三步骤中借助PVD方法或CVD方法来施加所述设层，接着在第四步骤中借助溶剂、必要时与机械作用相组合来去除颜料涂层。
该颜料涂层的施加可通过任意的方法来实现，例如通过凹版印刷、柔版印刷、丝网印刷、数字印刷及类似方法来实现。所使用的颜料或所使用的彩色漆可溶解在溶剂中，优选可溶解在水中，但也可使用可溶解在任何溶剂如酒精、酯中的颜料。颜料或彩色漆可为基于天然的或人造的大分子的通常的组合物。可溶解的颜料可为上颜料的或非上颜料的。作为颜料可为所有公知的颜料。尤其适合的是TiO2、ZnS、高岭土及类似物。
接着，借助在线等离子体工艺(低压或大气压等离子体工艺)、电晕工艺或火焰工艺来进行上面已描述的处理并施加所述设层。
接着，通过适当的溶剂来去除颜料层，该溶剂与该颜料层的组合物相适配。该颜料涂层优选是可水溶的。必要时该溶解可通过机械的作用来支持。
为了能改善所覆盖的颜料层的溶解，也可全面地或配合精确地施加一个薄的上颜料的颜料层或一个纯的色素层(Pigmentschicht)，其中该层的厚度约为0.01～5μm。
通过颜料涂层与所述设层的位于颜料涂层上面的区域的溶解，得到所期望的部分的设层。
作为适用于根据本发明的安全标记的载体衬底例如考虑载体薄膜，优选考虑柔性的塑料薄膜，例如由PI、PP、MOPP、PE、PPS、PEEK、PEK、PEI、PSU、PAEK、LCP、PEN、PBT、PET、PA、PC、COC、POM、ABS、PVC作的塑料薄膜。载体薄膜最好具有5～700μm的厚度，优选为5～200μm，特别优选为5～50μm。
载体衬底也可使用着色的、上彩色漆的或去金属化的具有颜色效果的塑料薄膜。
此外，金属薄膜也可作为载体衬底，例如使用厚度为5～200μm、优选为10至80μm、特别优选为20～50μm的Al薄膜、Cu薄膜、Sn薄膜、Ni薄膜、Fe薄膜或特种钢薄膜。这些薄膜也可以是被表面处理的、涂膜的或涂覆的——例如用塑料涂覆——或上漆的。
此外，作为载体衬底也可使用纸或纸的复合物，例如与塑料的复合物，其单位面积重量为20～500g/m2、优选为40～200g/m2。
此外，作为载体衬底可使用织物或纤维网(Vlies)，如连续纤维网(Endlosfaservlies)、叠层纤维网(Stapelfaservlies)及类似物，必要时可被针穿(vemadelt)或压延。优选这种织物或纤维网由塑料组成，如由PP、PET、PA、PPS或类似物组成，但也可使用由天然的、必要时经处理的纤维如粘胶纤维网作的织物或纤维网。所使用的织物或纤维网具有的单位面积重量约为20g/m2至500g/m2。必要时这些织物或纤维网可被表面处理。
但载体衬底也可附加地已具有一个漆层或颜料层，它可不被结构化或被结构化，例如被压花。该漆层例如可以是可分离的转移漆层，它可通过辐射、例如紫外线(UV)辐射来交联或可交联并被作成耐划痕的和/或抗静电的。适合的是既水性的(wssrig)又牢固的漆体系，尤其是基于聚酯-丙烯酸酯(Polyester-Acrylat)或环氧丙烯酸酯(Epoxyacrylat)、松香体系、丙烯酸酯体系、醇酸体系、密胺体系、PVA体系、PVC体系、异氰酸酯体系、氨基甲酸乙酯体系的漆体系，它们可以是一般的或反应固化(或辐射固化)的混合物。
作为颜料层或漆层可各使用各不相同的组合物。各个层的组合物尤其可根据其任务而改变，即各个层是仅用于装饰目的还是应为功能层，或者还是该层应既是装饰层又是功能层。
这些层可为上颜料的或非上颜料的。作为颜料可使用所有公知的颜料，例如二氧化钛、硫化锌、高岭土、ITO、ATO、FTO、铝、氧化铬、氧化硅及彩色颜料。在此情况下可使用含有溶剂的漆体系及无溶剂的体系。
作为粘合剂考虑各种天然的或合成的粘合剂。
此外，在载体衬底上已存在的或接着所施加的功能层例如可具有确定的化学的、物理的及视觉的特性。
另一个层的视觉的特性可通过可见的染料(Farbstoff)或颜料、在可见光区域、UV区域或红外线区域中发荧光或发磷光的发光染料或颜料、特效颜料如液晶、珠光(Perlglanz)、青铜和/或多层变色颜料及热敏染料或颜料影响。这些能以所有可能的组合使用。附加地还可单独地或与其它染料和/或颜料相组合地使用发磷光的颜料。
此外还可在衬底上存在或接着施加导电的层，例如导电的聚合层或传导的颜料层或漆层。
为了设置电特性可给待施加的颜料或待施加的漆添加例如石墨、碳黑、导电的有机或无机聚合物、金属颜料(例如铜、铝、银、金、铁、铬及类似物)、金属合金如铜-锌或铜-铝、或者非晶体的或结晶体的陶瓷颜料如ITO、ATO、FTO及类似物。此外也可使用搀杂或非搀杂的半导体如硅、锗、或使用搀杂或非搀杂的聚合物半导体或离子导体如非晶体的或结晶的金属氧化物或金属硫化物作为添加物。此外，为了设置层的电特性可使用或给漆添加有极性的或部分极性的化合物如表面活性剂，或者非极性的化合物如硅添加剂或吸湿的或非吸湿的盐。
作为具有电特性的层也可施加全面的或部分的金属层，其中可借助腐蚀方法(施加全面的金属层，接着通过腐蚀来部分地去除)或借助去金属化方法进行部分施加。
当使用去金属化方法时，在第一步骤中优选施加一种可溶解在溶剂中的颜料(必要时以逆转编码的形式)，接着，施加金属层，必要时在载体衬底活化后通过等离子体处理或电晕处理施加，然后通过用适当溶剂处理来溶解可溶解的颜料层与在这些区域中存在的金属化部分。
此外，也可施加一个导电的聚合物层作为导电层。导电的聚合物例如可为聚苯胺或聚乙烯二氧噻吩。特别优选地可使用PEDT/TS作为导电的聚合物。
也可给所使用的磁性颜料添加例如碳黑或石墨，由此可根据本发明的方法特别有利地以确定的编码制造磁性的同时也导电的层。
此外，作为附加的安全标记也考虑其它的表面浮雕结构，例如衍射光栅、全息图及类似物，其中这些结构必要时也可被金属化或部分地金属化。
为了制造这种表面结构，首先施加可UV固化的可深拉的漆。接着例如可通过在该漆中成型一个凹模来制造一个表面结构，该漆在成型时刻至胶凝时刻被预固化，接着在施加该表面结构后使可辐射固化的漆完全地固化。
通过使用可UV固化的漆，在固化后在其上施加的层及必要时所施加的表面结构在温度负荷下也是稳定的。
可辐射固化的漆例如可以是基于聚酯体系、环氧体系或聚氨酯体系的可辐射固化的漆体系，它包含两种或多种不同的、对于专业人员熟知的光引发剂，这些光引发剂可在不同的波长处以不同的程度引发漆体系的固化。因此例如一个光引发剂可在200至400nm的波长处被活化，第二光引发剂则可在370至600nm的波长处被活化。在这两种光引发剂的活化波长之间应保持足够的差别，因此当第一光引发剂被活化时不进行第二光引发剂的过强的激励。第二光引发剂被激励的范围应在所使用的载体衬底的发射波长范围中。对于主固化(第二光引发剂的活化)也可使用电子辐射。
也可使用可水稀释的漆作为可辐射固化的漆。优选使用基于聚酯的漆体系。
此外，根据本发明的设层可附加地与一个引起颜色跳变效果(Farbkippeffekt)的层相组合，其中该设层可起反射电磁波层的作用。
在此情况下，该引起颜色跳变效果的设层总具有至少一个反射电磁波的层、一个间隔层(例如一个或多个聚合层)及一个由金属的原子团构成的层。在载体衬底上施加一个部分的或全面的反射电磁波的层，例如施加根据本发明的层，并且接着施加一个或多个具有确定厚度的部分和/或全面的聚合层。在所述间隔层上施加一个由金属的原子团构成的层，该层借助真空技术方法或由基于溶剂的体系来制造。
此外，根据本发明的安全单元或薄膜材料可在一侧或两侧上设置有一个保护漆层。该保护漆可为上颜料或非上颜料的，其中作为颜料可使用所有公知的颜料或染料，例如TiO2、ZnS、高岭土、ATO、FTO、铝、氧化铬及氧化硅或例如有机的颜料如酞菁蓝、i-Indolidgelb、二噁嗪紫(Dioxazinviolett)及类似物。此外可添加在可见光区域、紫外光区域或红外光区域中发荧光或发磷光的发光染料或颜料、特效颜料如液晶、珠光、青铜和/或多层变色颜料及热敏染料或颜料。它们能以所有可能的组合使用。附加地，发光的颜料还可单独地或与其它染料和/或颜料相组合地使用。
此外根据本发明的安全单元可在一侧或两侧设置有热封胶粘剂或冷封胶粘剂或自粘的设层，以便施加到衬底上或嵌入到衬底中，其中胶粘剂或粘的设层可为上颜料的。
此外，根据本发明的具有一个或多个载体衬底的安全单元，必要时可在使用涂覆胶粘剂的情况下被涂覆，其中该涂覆胶粘剂可以是上颜料的，所述载体衬底必要时可具有功能层和/或装饰层。
根据本发明的系统也可以与必要时在有价值文件或包装的其它部位上的其它安全标记相组合。
因此，例如可考虑与一个至少部分地被嵌入的安全丝条相组合，该安全丝条例如具有阳的或阴的空隙。
在一个实施形式中，根据本发明的安全单元配合精确地被施加给位于载体上或载体中的标记，例如线条，空隙，视觉的、电的、磁的或视觉上起作用的结构及类似物，使得位于安全单元上的安全标记只通过施加在载体上或引入到载体中就形成一个完整的真实性标记或辨认标记。此外，通过安全单元的所述配合精确的施加或引入可实现在载体上已存在的安全标记的继续或重复，由此可实现真实性或同一性的单义的检验。
根据本发明的系统可作为易于识别的安全标记或真实性标记或辨认标记应用在数据载体、尤其是有价值文件如证件、卡、钞票上，应用在制药工业、电子工业或食品工业中的包装材料上。
在包装方面有利的是，不仅包装而且被包装在其中的产品或必要时被一起包装的信息，如技术数据页、使用指南、安装说明书及类似物均设置有具有确定的颜色效果的设层。由此不仅可确定包装的完好性，而且可确定对包装的内容可能做出的手脚。
权利要求
1.一种系统，用于可在视觉上简单识别地并可单义对应地标记数据载体、有价值文件和/或包装及类似物，其特征在于该数据载体、有价值文件和/或包装设置有一个设层，该设层通过其着色或通过所产生的颜色效果和/或通过其尺寸和/或位置和/或其结构使数据载体、有价值文件和/或包装单义地与一个确定的特性相对应。
2.用于在数据载体、有价值文件和/或包装及类似物上施加和/或至少部分地在数据载体、有价值文件和/或包装及类似物中嵌入的安全单元，其特征在于所述安全单元设置有一个作为安全标记的设层，该设层通过其着色或通过所产生的颜色效果和/或通过其尺寸和/或位置和/或其结构使数据载体、有价值文件和/或包装单义地与一个确定的特性相对应。
3.根据权利要求2的安全单元，其特征在于该设层借助PVD或CVD方法来施加。
4.根据权利要求2或3的安全单元，其特征在于该设层由金属、金属的化合物或金属的合金组成。
5.根据权利要求2至4中一项的安全单元，其特征在于该设层由Al、Cu、Fe、Ag、Au、Cr、Ni、Zn、Cd、Bi、TiO2、铬氧化物、ZnS、ITO、铋氧化物、ATO、FTO、ZnO、Al2O3、锌的铬酸盐、铁氧化物、CuO、Cu-Al合金、Cu-Zn合金、铁合金、钢、颜料、石青或孔雀石及类似物组成。
6.根据权利要求2至5中一项的安全单元，其特征在于所述安全单元具有其它的功能层和/或装饰层。
7.根据权利要求6的安全单元，其特征在于它们附加地具有一个或多个导电层和/或具有磁特性的层和/或具有衍射作用的结构的层和/或具有阳的或阴的印刷图形的层。
8.根据权利要求2至7中一项的安全单元，其特征在于它们在一侧或两侧上设置有保护漆层。
9.根据权利要求8的安全单元，其特征在于该保护漆层是上颜料的。
10.根据权利要求2至9中一项的安全单元，其特征在于所述安全单元被涂覆有一个或多个载体衬底，该/这些载体衬底必要时具有多个功能层和/或装饰层。
11.根据权利要求10的安全单元，其特征在于涂覆胶粘剂是上颜料的。
12.根据权利要求2至11中一项的安全单元，其特征在于所述安全单元在一侧或两侧设置有热封胶粘剂或冷封胶粘剂或自粘的设层。
13.根据权利要求12的安全单元，其特征在于胶粘剂或自粘的设层是上颜料的。
14.薄膜材料，其特征在于它设置有一个设层，该设层通过其着色或通过所产生的颜色效果和/或通过其尺寸和/或位置和/或其结构来单义地与一个确定的特性相对应。
15.根据权利要求14的薄膜材料，其特征在于该设层借助PVD或CVD方法来施加。
16.根据权利要求14或15的薄膜材料，其特征在于该设层由金属、金属的化合物或金属的合金组成。
17.根据权利要求16的薄膜材料，其特征在于该设层由Al、Cu、Fe、Ag、Au、Cr、Ni、Zn、Cd、Bi、TiO2、铬氧化物、ZnS、ITO、铋氧化物、ATO、FTO、ZnO、Al2O3、锌的铬酸盐、铁氧化物、CuO、Cu-Al合金、Cu-Zn合金、铁合金、钢、颜料、石青或孔雀石及类似物组成。
18.根据权利要求14至17中一项的薄膜材料，其特征在于该薄膜材料具有其它的功能层和/或装饰层。
19.根据权利要求18的薄膜材料，其特征在于该薄膜材料附加地具有一个或多个导电层和/或具有磁特性的层和/或具有衍射作用的结构的层和/或具有阳的或阴的印刷图形的层。
20.根据权利要求14至19中一项的薄膜材料，其特征在于该薄膜材料在一侧或两侧设置有保护漆层。
21.根据权利要求20的薄膜材料，其特征在于该保护漆层是上颜料的。
22.根据权利要求14至21中一项的薄膜材料，其特征在于该薄膜材料被涂覆有一个或多个载体衬底，该/这些载体衬底必要时具有多个功能层和/或装饰层。
23.根据权利要求22的薄膜材料，其特征在于涂覆胶粘剂是上颜料的。
24.根据权利要求14至23中一项的薄膜材料，其特征在于该薄膜材料在一侧或两侧设置有热封胶粘剂或冷封胶粘剂或自粘的设层。
25.根据权利要求24的薄膜材料，其特征在于胶粘剂或自粘的设层是上颜料的。
26.有价值文件、包装及类似物，它们具有一个根据权利要求2至13中一项的安全单元和/或一个根据权利要求1的系统。
27.根据权利要求2至13中一项的安全单元的应用，必要时在制作后作为安全标记应用在数据载体、尤其是有价值文件如证件、卡、钞票中或应用在包装材料上的标签、印封上，或者作为包装材料，例如以透明塑料泡罩薄膜、折叠盒、保护结构、薄膜包装的形式例如应用在制药工业、电子工业和/或食品工业中。
28.根据权利要求14至25中一项的薄膜材料的应用，该薄膜材料必要时在制作后作为安全单元应用在数据载体、尤其是有价值文件如证件、卡、钞票中或应用在包装材料上的标签、印封上，或者作为包装材料，例如以透明塑料泡罩薄膜、折叠盒、保护结构、薄膜包装的形式例如应用在制药工业、电子工业和/或食品工业中。
29.根据权利要求1的系统应用于有价值文件、产品和/或包装的价值或其它特性的彩色标记。
全文摘要
本发明涉及具有颜色效果的一种系统、安全单元及安全标记，它们可用PVD方法或CVD方法通过淀积制作；本发明还涉及它们的制作方法及它们的应用。
文档编号B42D15/10GK1860034SQ200480023028
公开日2006年11月8日 申请日期2004年6月16日 优先权日2003年6月18日
发明者马蒂亚斯·米勒, 马丁·贝格斯曼, 弗里德里希·卡斯特纳, 马尔科·迈尔霍费尔 申请人:阿尔若威金斯安全公司