安全元件及其制造方法

专利名称：安全元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于安全纸张、贵重文档等具有能够展现浮凸图案的 衍射图案和增加浮凸图案的衍射效果的涂层的安全元件。本发明还涉及具 有这种安全元件的安全纸张和贵重文档以及用于制造这种安全元件的方法。
背景技术：
全息图、全息格栅图像和其他类似于全息的衍射图案经常用于确保信 用卡、贵重文档、产品封装等的真实性。这种用于安全元件的衍射光学图
案例如在公开号为EP 0 330 733 A1的专利中进行了描述。
然而，近年来，全息和其他类似于全息的衍射图案越来越多地不仅被 用作安全特征，而且在非安全的重要应用中用做装饰之用，从而使得观众 正淡忘全息图的安全特征用途。在多种情况下，特有的可视效果不再被观 众看做是安全特征，而是几乎被看做设计上的变体。除了全息效果，传统 的浮凸全息图不再展现特殊的防伪安全特性。

发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种通用的安全元件，其克服了现有 技术中存在的不足，并特别地展现了高的防伪造特性。此外，本发明趋向 于提供一种用于制造这种安全元件的方法。
上述目的通过独立权利要求中限定的安全元件和制造方法来实现，本 发明的进一步拓展由从属权利要求来限定。才艮据本发明，提供了这样一种通用的安全元件，其中，基于胆甾液晶
(cholesteric liquid crystalline)材料形成浮凸图案，涂层包括反射和/或高指 数层。这种设计将明显突出的全息效果和显著的良好可视色移效果组合起来。
在本发明的 一个有益变体中，浮凸图案从胆甾液晶聚合体材料形成。 在该变体中，浮凸图案的层厚度优选地约为1.5 pm到4|um。
根据本发明的另一方面，本发明的其他有益效果，浮凸图案的液晶材 料以嵌入在粘合剂矩阵中的颜料的形式呈现。在这里，粘合剂便利地具有 热塑性属性。在该实施方式中，颜料的大小达到使其明显透明的程度，并 显著地超出了浮凸图案的调制程度，这是由于衍射效果是由浮凸的粘合剂 和反射的或高指数的涂层共同实现的。在该变种中，优选的层厚度因此较 高，其范围约在3 |am到10 pm之间。
出于结构稳定性的考虑，优选地，液晶材料以交联的形式存在。这例 如可以通过使用UV交联的液晶系统来获得，这将在下面进行详细的描 述。这种液晶系统有利地通过组合胆甾液晶系统和绞扭器来形成。合适的 UV交联液晶系统例如为主动塑化液晶系统，其中经过反作用的双联结， 例如丙烯酸盐族，来实现UV交联。在这里，便利地形成了完整系统从而 使得避免了对浮凸冲模的建立。
在液晶材料以嵌入在粘合剂矩阵中的颜料的情况下，对粘合剂选择的 主要要求是使得浮凸具有一定的结构稳定性。如上所述，粘合剂优选地具 有热塑性。例如，PMMA可用作热塑性的粘合剂。其可以有利地溶合在 溶剂中，并在引入由液晶材料构成的颜料、模压和物理干燥后浮凸。作为 一种选择，还可以使用UV交联系统作为粘合剂。合适的UV交联系统例 如是聚酯丙烯酸、聚亚安酯丙烯酸、聚醚丙烯酸和集合合适的反作用稀释 剂的环氧丙烯酸。在该变体中，液晶颜料优选地通过合适温度的交联的液晶形成。
在有利的实施方式中，涂层包括反射金属层，所述反射金属层至少存 在于一些区域并展现为图案、字符或编码形式的缝隙。在涂层，在反射层 的上方有利地设置高指数层。在高指数层与反射层组合的情况下以及在涂
层仅包括高指数层的情况下，所述的层可以例如由ZnS或Ti02形成。
浮凸图案的液晶材料优选地施加到被被设计用于排列液晶的基底箔 上。作为一种选择，基底箔还可以设置有用于排列液晶的排列层。例如， 具有良好表面质量的光滑PET箔可以有利地用作基底箔。基底箔还可以 包括多个子层。例如，由线性光聚合物组成的层、具有良好结构的层或通 过施加剪力排列的层可以被用作排列层。合适的结构良好的层可以例如通 过浮凸、蚀刻或蚀洞的方式来制造。
为了进一步增加颜色效果的亮度，该安全元件还可以包括吸收背景区 域，用于观看衍射效果和色移效果。所述背景区域由黑色的尤其是黑色的 印制层形成，并可以包括其他的安全部件，例如磁或电导物质。
为了加强色移效果或产生进一步的效果，例如极化效果，安全元件还 可以包括由液晶材料构成的一个或多个其他的层。
在另一个实施方式中，衍射图案形成了不光滑的图案，因此为不光滑 的、优选为银色的不光滑的外形。在这里，衍射图案的浮凸图案包括电磁 辐射影响的格栅图案，其特征在于，颜料的方位、曲率、间隔和轮廓为统 计分布，其中这些参数中的至少一个通过格栅区域的表面变化。
所描述的安全元件可以尤其是安全带、安全线、标签或用于应用安全 纸张的传输元件、贵重文档等
本发明还包括用于制造安全文档例如钞票、身份证等的安全纸，其具 有根据权利要求中的至少一项所述的安全元件，以及包括一种具有上述安 全元件的贵重文档。本发明进一步提供了用于制造上述安全元件的方法，包括
a) 在基底箔上施加基于胆甾液晶材料的层；
b) 使施加的层浮凸从而形成期望衍射图案的浮凸图案；以及
c) 在所述浮凸的层上设置包括反射和/或高指数层的增强视觉的涂层。
在优选的方法处理中，所述基于胆甾液晶材料的层在所述步骤a)中 被压印。所述印制方法根据所使用的涂料系统的需要而选择。
所述在步骤a)中施加的层在步骤b)的浮凸操作之前以下面将要详 细描述的方式塑化。
特别地，当没有预塑化时，在步骤b)的浮凸操作中，塑化所述施加 的层使其达到这样一种程度，即，凸出的图案不会在随后的步骤中消融。 在这里，在浮凸操作中，尤其是使用UV辐射或电辐射沖击塑化所述施加 的层。所述的冲击可通过基底箔发生或通过浮凸冲模发生。
在步骤c)中应用所述涂层之前，尤其是使用UV辐射或电辐射冲击 塑化所述浮凸的层。在预塑化层，该步骤形成主要的塑化，如下面将要详 细描述的那样。
在优先的实施方式中，在步骤c)中，首先在至少一些区域为浮凸的 层设置反射金属层。在该步骤中，可以将金属层制造为具有图案、字符或 编码形式的缝隙，为此，还可以例如使用在公开号为W099/13157A1专 利文献中公开的冲洗方法。
作为一种对反射金属层的选择或附加，在步骤c)中可以有利地施加 高指数层。特别地，通过真空汽相淀积处理汽相淀积高指数层。


本发明的示例性实施方式和有益效果将参照附图进行描述。出于简单明了的目的，在附图中省去了比例和刻度。其中，
图1为具有安全线和附加传输元件的钞票的示意图2为示意性示出根据本发明的安全元件的层结构的截面图3为在应用目标基底之前的、本发明的传输元件的截面图4为在应用目标基底之后的、本发明的另一实施方式的传输元件的
截面图。
具体实施例方式
下面将以钞票为实施例来描述本发明。为此，图l示出了具有根据本 发明实施方式的两个安全元件12和16的钞票10的示意图。第一安全元 件构成了安全线12，安全线12在钞票10的表面的一定窗口区域14显现， 并在元件16和钞票之间的区域嵌入在钞票10的内部。第二安全元件由任 意形状的附加传输元件16形成。
在两个安全元件中，显著的色移效果和清楚可视的全息效果组合。为 了实现这种特殊的防伪效果组合，安全元件12和16以参照图2-4示出的 i羊细方式来制造。
图2示出了根据本发明的安全元件20的层结构的截面，其中，仅示 出了需要来解释功能原理的层结构元件。
为了制造安全元件20,首先，由显示期望色移效应的胆甾液晶材料 构成的涂料层24被印制在塑料的基底箔22上。作为印制的方法，可以使 用本领域公知的符合涂料系统的所有方法。
液晶材料的调整优选地直接通过基底箔实现。然而，在基底箔上还可 以提供调整层，用于例如通过应用剪力或静电来调整液晶层。
如果UV可交联的涂料系统被使用，则可以首先预塑化液晶涂料层 24。为此，涂料可例如包括两个能够以不同UV波长引发的光引发器(photoinitiator )。此外，第一光引发器可以是UV引发的，而第二光引发 器可以是电放射的。在两个实施方式中，第一光引发器用于预塑化，其能 够被执行从而例如达到涂料的凝胶点的程度。
其后，在预塑化或非预塑化的涂料层24中凸出期望的浮凸图案26。 如果涂料层没有被预塑化，则在凸出过程中通过基底箔22或通过浮凸沖 模将涂料层塑化，以使得能够在处理的过程中避免图案被消融。在这里， 能够通过UV辐射或通过电子束实现塑化。
在浮凸的过程中使用UV塑化的情况下，浮凸沖模可以由UV透明的 材料构成，例如石英或合适的聚合体，从而通过浮凸冲模实现对涂料层的 撞击。如果透明的塑料箔被用作基底箔，则还可以通过该基底箔来实现 UV塑化。PET箔例如对于下降到约30nm的可视光谱是透明的。因此， 商业上可得到的UV源可用来通过基底箔进行塑化。
在从浮凸冲模中释放后，涂料层24被塑化以确保没有粘性和确保机 械稳定性。在这里"没有粘性"指的是涂料层在基本为非粘性的表面中基本 不带粘性，从而使得在一定负载重量下堆叠的涂附箔在没有损坏的情况下 被顺序地分开。在预塑化的涂料层，第二塑化是"主塑化"，并通过刺激第 二光引发器来触发。如上所述，第一和第二光引发器的引发可以通过不同 的UV波长来实现，或还可以通过UV辐射(第一光引发器)或电辐射(第 二光引发器)来实现。
在塑化后的液晶聚合体的交联使得涂料层24具有基本所需的结构稳 定性，并且被证明是非常有用的。
在进一步的方法步骤中，金属层28 (具有形式为图案、字符或编码 的缝隙30)被设置在塑化的液晶涂料层24上。在安全印制中，缝隙30 经常被设计成倒转字母的形式。这种具有倒转字母的金属层可以例如通过 在公开文献W099/13157A1中描述的脱金属方法来产生。为此，将用具有高颜料部分的印墨来将期望的图案、字符或编码印制在塑化的涂料层 24上。由于高颜料部分的缘故，印墨在干燥后形成多孔的、升起的印墨 涂层。被印制的涂料层接着被提供给薄的金属层，由于金属层的大的表面 和多孔结构，其仅在印墨涂层区域部分地覆盖颜料。通过利用合适的溶液 可以将印墨涂层和位于其上的金属层洗掉，从而使得在原始印制的区域，
在金属层中形成缝隙30。
在该制造阶段，由浮凸图案26形成的全息图能够被清楚地看到并与 从胆甾液晶材料的液晶中滋生出的微弱的色移效果组合。为了增加两种光 学效果的光亮度，在进一步的方法步骤中，高指数的ZnS层32是连续地 汽相淀积在迄今为止获得的层序列上。由于在ZnS层32中的折射系数nzns 和液晶层24的衍射系数iuc中存在的大的偏差An = (nZnS - nLC),在去金 属处理区域30中的全息效果和色移效果被加强。
特别地，液晶中的颜色改变在黑色吸收背景的对照下尤其明显。安全 元件之后隐藏的另一物体能够用做吸收背景。例如，在钞票的其他地方， 黑色的，尤其是黑色的印记能够被提供，能够通过弯曲钞票而在印记的上 方放置在钞票的窗口区域中出现的安全元件。作为一种选择，吸收背景可 以是通过集成在安全元件自身中的背景区域形成，这将参照图3和4来进 行i兌明。
在图3中的传输元件40中，具有期望色移效果的胆甾液晶材料的液 晶层44被印制在基底箔42上，期望的浮凸图案46凸出在液晶层44上。 其后，在凸出的液晶层44上，高指数的ZnS层48被连续地汽相淀积， 获得的层序列涂附有黑色的印墨50或黑色的磁墨。
在作为安全元件使用时，层40被经由高温密封系统(底料/热密封涂 层)或层压粘合等传输到钞票纸张或安全线结构，并且将基底箔42去除。 在图3示出的示例性实施方式中分配了金属层，由于在ZnS层48和液晶涂料层44之间的折射系数存在的巨大差异，包括在浮凸图案46的全息图 像和液晶层44的液晶中的色移效果在黑的印墨50的黑背景的对照下变得明显。
浮凸能够(但不需要)与uv塑化关联。可uv塑化的胆甾液晶混合
体还能够(如上所述)被合适地预塑化，从而避免了形成的结构消融，尽
管热处理浮凸仍然是可能的。可uv塑化的胆甾液晶混合体还能够从溶剂 (尤其是曱酮或芳香剂)被印制，并通过辐射(uv或电子光束)在热溶 液烘干后纟皮交耳关。
参照图4,替代由液晶聚合体构成的液晶层，还可以使用效果涂层62， 其中液晶材料以嵌在粘合矩阵64中的颜料66的形式呈现。在该实施方式 中，在浮凸后，粘合矩阵64优选地具有热塑性。
颜料66可以基本比浮凸图案的尺寸大，只要它们是透明的。也就是 说，全息效果并不依赖于颜料的大小，而是通过浮凸(热塑)粘合物和置 于其后的涂层(从观看着的角度来看)而形成，其中涂层包括高指数和/ 或金属层。在图4中的示例性实施方式中，涂层仅仅由高指数ZnS层68 组成。为了进一步增加效果，在该示例性实施方式中，还将黑色的印制层 70设置作为背景层。
与图3中示出的相反，图4中示出了在完全传输到目标基底(在示例 性的实施方式中，其为钞票纸72)后的安全元件60的层序列。为此，通 过层压粘合体74将层序列应用到钞票纸72，需要用来制造安全元件的基 底箔被使用例如分离或释放层(例如蜡层)来去除。
权利要求
1.一种用于安全纸张、贵重文档等的安全元件，所述安全元件具有能够展现浮凸图案的衍射图案和增加浮凸图案的衍射效果的涂层，其特征在于，所述浮凸图案基于胆甾液晶材料形成，所述涂层包括反射部分和/或高指数层。
2. 如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述浮凸图案从胆甾液晶聚合体材料形成。
3. 如权利要求2所述的安全元件，其特征在于，所述浮凸图案具有 的层厚度约为1.5 )Lim到4jum之间。
4. 如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述浮凸图案的液 晶材料以嵌在粘合剂矩阵中的颜料的形式呈现。
5. 如权利要求4所述的安全元件，其特征在于，所述粘合剂具有热塑属性。
6. 如权利要求4或5所述的安全元件，其特征在于，所述浮凸图案 具有的层厚度约为3(im到10(am之间。
7. 如权利要求1-6中至少一项所述的安全元件，其特征在于，所述液晶材料具有交联的形式。
8. 如权利要求1-7中至少一项所述的安全元件，其特征在于，所述涂层包括反射金属层，所述反射金属层至少存在于一些区域。
9. 如权利要求8所述的安全元件，其特征在于，所述金属层展现为 图案、字符或编码形式的缝隙。
10. 如权利要求1-9中至少一项所述的安全元件，其特征在于，在反 射层的上方，所述涂层中具有高指数层。
11. 如权利要求1-10中至少一项所述的安全元件，其特征在于，所述 涂层包括由ZnS或Ti02构成的高指数层。
12. 如权利要求1-11中至少一项所述的安全元件，其特征在于，所述 浮凸图案的液晶材料被应用在基底箔上，所述基底箔被设计用于排列液晶o
13. 如权利要求1-11中至少一项所述的安全元件，其特征在于，所述 浮凸图案的液晶材料被应用在基底箔上，所述基底箔置有用于排列液晶的排列层。
14. 如权利要求1-13中至少一项所述的安全元件，其特征在于，所述 安全元件包括吸收背景区域，用于观看衍射效果和色移效果。
15. 如权利要求14所述的安全元件，其特征在于，所述背景区域由 黑色的尤其是黑色的印制层形成。
16. 如权利要求14或15所述的安全元件，其特征在于，所述背景区域包括其他的安全部件，尤其是磁或电导物质。
17. 如权利要求1-16中至少一项所述的安全元件，其特征在于，所述 安全元件包括由液晶材料构成的一个或多个其他的层。
18. 如权利要求1-17中至少一项所述的安全元件，其特征在于，所述 安全元件是安全带、安全线、标签或用于应用安全纸张、贵重文档等的传输元件。
19. 用于制造安全文档例如钞票、身份证等的安全纸，其具有根据权 利要求1-18中的至少一项所述的安全元件。
20. —种贵重文档，例如钞票、支票、证件、身份证等，所述文档具 有根据权利要求1-18中的至少一项所述的安全元件。
21. 用于制造根据权利要求1-18中的至少一项所述的安全元件的方 法，包括a) 在基底箔上施加基于胆甾液晶材料的层；b) 使施加的层浮凸从而形成期望衍射图案的浮凸图案；以及c )在所述浮凸的层上设置包括反射和/或高指数层的增强视觉的涂层。
22. 如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述基于胆甾液晶材 料的层在所述步骤a)中被压印。
23. 如权利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述在步骤a) 中施加的层在步骤b)的浮凸操作之前预塑化。
24. 如权利要求21-23中至少一项所述的方法，其特征在于，在步骤b) 的浮凸操作中，尤其是使用UV辐射或电辐射沖击塑化所述施加的层，使其达到这样一种程度，即，凸出的图案不会在随后的步骤中消融。
25. 如权利要求24所述的方法，其特征在于，步骤b)的沖击处理通过基底箔发生。
26. 如权利要求24所述的方法，其特征在于，步骤b)的沖击处理通 过压凸沖模发生。
27. 如权利要求21-26中至少一项所述的方法，其特征在于，在步骤c) 中应用所述涂层之前，尤其是使用UV辐射或电辐射沖击塑化所述浮凸的层。
28. 如权利要求21-27中至少一项所述的方法，其特征在于，在步骤 c)中，首先在至少一些区域为浮凸的层设置反射金属层。
29. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述金属层被制造为 具有图案、字符或编码形式的缝隙。
30. 如权利要求21-29中至少一项所述的方法，其特征在于，在步骤 c)中，施加高指数层，尤其是通过真空汽相淀积处理汽相淀积高指数层。
全文摘要
本发明涉及一种用于安全纸张、贵重文档等具有能够展现浮凸图案(24，26)的衍射图案和增加浮凸图案(24，26)的衍射效果的涂层(28，32)的安全元件(20)。根据本发明，所述浮凸图案(24，26)基于胆甾液晶材料(24)形成，所述涂层(28，32)包括反射(28)和/或高指数层(32)。
文档编号B42D15/10GK101410257SQ200780011230
公开日2009年4月15日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月31日
发明者温弗里德·霍夫米勒, 特奥多尔·布尔夏德 申请人:德国捷德有限公司