安全箔的制作方法

本发明涉及一种用于制造安全箔的方法、该安全箔、由这种安全箔制造的安全装置和一批这些安全装置。

现今许多产品或物体经常携带机器可读格式编码(例如条形码、qr码等)的信息。在一些应用中，机器可读信息与安全特征一起组合用于产品认证或验证目的(参见wo2013/188897a1)。通常，这种产品认证应用经由标签或直接施加到产品上。在这两种情况下，需要至少两个制造步骤。在第一制造步骤中，通常从一些较大的原始材料切割或转移来施加安全特征(参见wo2015/079014a1)。在第二制造步骤中，施加携带安全特征的认证相关信息和/或(唯一)标识符的机器可读信息。通常使用基于标签的解决方案，因为这允许在集中设施中制造这种安全标签并且能够将标签应用于具有行业标准程序的任意种类的物体和产品，例如在产品制造商处。

然而，标签具有一些明显缺点。首先，在大批量制造中应用标签是昂贵的。其次，只要使用一般的粘合剂，就可以很容易地将标签从物体上去除。尤其是用于制造例如塑料物体或瓶盖的塑料部分，热箔烫印和冷箔烫印用于经由热活化、压力活化或辐射活化(例如通过uv辐射)的粘合剂转移原材料(即箔)部分。而且，包裹物体并且通过例如施加热量收缩的收缩箔或类似的转移技术也是众所周知的。将一种材料转移到物体上的过程也称为物体的“装饰”，并且广泛用于包装和印刷工业中，以产生例如金属般的外观或转移图案到物体而不依靠打印装置。在一个单独的步骤中，可变数据(例如有效期、生产日期、序列号、认证相关信息)能够用例如喷墨、热转印、压花、激光雕刻等技术直接施加到物体上。经常称这种技术为“直接部件标记”。然而，尤其如果是应该施加例如具有可变数据的机器可读编码的非简单图案，这些过程(在大批量制造中有效的过程)在成本效益方面受限。

可转移的箔在层结构、使用材料和转移技术不同的各种配置中是可用的。本发明(稍作调整)适用于许多或者所有可转移箔的配置。因此，我们将介绍可转移箔(其对应于热或冷烫印箔的主要组件)的元模型，该元模型包括载体层、保护层、功能层和粘合剂层。在转移过程中，保护层和功能层从载体层脱离并且转移到其中例如通过施加热量、辐射或压力活化粘合剂层的那些区域中的物体。至少包括复制层和反射层的功能层负责(感知的)光学特性并且通常为多层的化合物。作为描述本发明的综合抽象示例，我们随后将使用包括透明复制层和金属化反射层的功能层。通常，在本发明的范围内，功能层可以包括或不包括金属组件(即功能层可以不含金属)。例如，可以使用例如透镜印刷或基于非金属的结构涂层的折射光学效应的箔，该箔具有不含金属或金属成分的功能层。为简单起见，我们通常省略随后进一步的非相关细节，例如在实践中需要但对本发明没有贡献的层，例如在载体层和保护层之间的非常薄的漆层、包括多于两层的功能层、具有不同材料的功能层，例如具有不透明非金属化层(参见wo2005075215a3)等。

从de4307487c2中可知转移部分的形状能够通过将粘合剂层构造成可活化部分和不可活化部分来预先确定。虽然粘合剂层中的个性化结构可以用于预先确定转移到物体的部分的形状，但仍然需要第二制造步骤来印刷例如通过光学认证方式可验证的安全装置所需的标识。

从ep0420261b1中已知在常规热烫印箔上制造印刷标识。然而标识布置在反射层的上方或下方，使得由于有限的对比和符号间隙，使用机器视觉设备和图像识别方法来光学检测和读出这种标识很难而且容易出错。

ep1854642a2中公开的方法包括通过将光学可变(ov)油墨印刷到物体上以及例如通过热烫印将诸如全息图的图案化结构粘合到ov油墨上来形成物体表面上的标签。当将ov油墨直接施加到物体上时，全息图由在ov油墨顶部的包括反射涂层、光栅和保护层的分层结构形成。通过反射涂层中的窗口，下面的ov油墨保持局部可见。不透明的标记可以印刷在保护层的顶部，即套印分层结构。

关于基于简单套印现有原材料的方法，应注意，除了单独的制造步骤之外，在施加之后对箔进行套印是必要的，以这种方式制造的印刷图像可以相对容易地去除(例如刮掉)和替换。因此，这种方法不能与用完全集成的箔实现的安全性相匹配，即打印图像嵌入在永久表面层之下。

ep2848423a1示出了具有载体层(第一子层)、剥离层、丙烯酸层和两个金属层的安全层合物/箔膜。第一金属层是透明的并且具有高折射率。在第二金属层中通过蚀刻制造凹槽，穿过该凹槽设置有箔的文档的凹槽数据保持可见。显然凹槽需要保持透明以便满足该目的。

wo2015/172189a1涉及与文档集成的安全元件的制造。该文档与安全元件一起(“在线”)制造。将该方法与由安全文档的其余部分单独生成的安全元件作对比并且随后将该方法应用到文档。

本发明的目的是克服现有技术的缺点。本发明提供了包括安全特征以及印刷标识的安全装置，该安全特征和印刷标识能够在单个的制造步骤中施加到物体，并且其中，印刷标识能够容易和可靠地读出。

根据本发明的用于从由包括载体层、保护层和功能层的原始箔制造安全箔、特别是热烫印或者冷烫印箔的方法包括以下步骤：

选择性地去除原始箔的功能层的至少一部分，以在功能层中产生间隙；以及

在间隙内印刷标识以产生与功能层相邻且不重叠的印刷层。

相应地，根据本发明的安全箔包括载体层、保护层和功能层，其中功能层具有至少一个间隙，其中箔包括印刷层，该印刷层布置在所述间隙内并且局部地填充所述间隙并且与功能层相邻且不重叠，并且其中印刷层表示标识。在功能层中的所述间隙可以随后解释为在该位置处去除的整个功能层(即，形成功能层的所有层；参见下文)。在实际应用中，去除一些但去除形成功能层的层中的至少一个会是有益的，例如，仅去除间隙区域中的反射层但是保留复制层。

在本文中的箔是指片状产品，该片状产品包括转移到物体表面的多层涂层。箔具有能够给箔提供视点相关的光学特性的功能层。功能层优选地包括复制层和反射层，其中反射层包括金属材料。这种箔可以是全息图箔或者通常用于制造光学可变装置的箔。或者，如开篇所述，功能层可以不含金属。本方法在原始箔功能层的制造之后进行而不需要完整的即用箔。相反，原始箔也可以是例如没有粘合剂层的中间箔。功能层中的间隙对应于其中去除对应层中的至少一个的区域。通常，至少去除金属化反射层，这是该过程通常被称为“去金属化”的原因。间隙可以具有不变(即，固定或恒定)的形状和尺寸。选择性地去除功能层的部分使功能层在间隙内的图案区域中保持完整(其中，箔因此保持其原始特性)。在原始箔不是中间的而是包括覆盖功能层的粘合剂层的完整箔的情况下，在选择性去除期间都可以去除功能层和粘合剂层的至少一部分。

标识优选地是唯一的、随机的、单独的、可变的机器和/或人类可读标识。人类可读标识通常由字母和/或数字组成。机器可读标识优选地是条形码，例如二维码。标识可以是标识符。将表示标识的印刷层布置成与功能层相邻并且不重叠。通过将标识印刷到间隙中，能够避免标识的金属化背景降低对比度和机器可读性。

本发明安全箔适合通过将保护层、功能层和印刷层的至少一部分转移到物体来给物体配备安全装置。能够在单个的、优选地未配准的制造步骤中执行将安全装置应用到物体上。特别地，转移的部分可以完全包含在间隙内。

该方法还可包括施加粘合材料以生成覆盖功能层和/或印刷层的粘合剂层的步骤。安全箔可以包括覆盖功能层和/或印刷层的粘合剂层。粘合材料可以充当在印刷标识和原始功能层之间的填充物。粘合剂层可以适应箔的修改和未修改部分，以允许使用标准转移方法转移箔，例如热箔烫印或冷箔烫印。如果原始箔具有粘合剂层并且原始粘合剂层在功能层上保持完整和在箔表面的大部分上扩展，即，间隙和/或印刷层相对较小并且可以不需要被粘合剂层覆盖，则可以不需要粘合剂层。

在有利的实施例中，本方法可以包括将第一粘合材料施加到印刷层，其中所述第一粘合材料不同于覆盖功能层的第二粘合材料。相应地，本发明安全箔的粘合剂层可以包括覆盖印刷层的第一粘合材料和覆盖功能层的第二粘合材料，其中第一粘合材料与第二粘合材料不同。通过使用不同的粘合材料，能够补偿印刷层和功能层的材料性质(例如关于热导率和/或对辐射的透明度)的差异，以允许均匀的转移过程，特别是在安全装置表面上基本均匀的粘附。

此外，本方法可以包括用填充材料填充在印刷层和功能层之间的间隙的至少一部分的步骤。本发明安全箔可以包括布置在功能层的间隙内、至少包围(即，至少局部地围绕)印刷层的填充材料。能够用填充材料实现大致平面的表面，特别是例如用具有相同厚度的粘合剂层应用到物体的平面表面。

在优选实施例中，形成对应于两个相邻安全装置的间隙的去除部分(即，在转移到物体之前并排布置在安全箔上)接触和/或重叠，使得产生沿箔跨越多个安全装置的连续间隙。特别地，除了形成安全特征的图案区域之外，可以完全去除功能层。在这种设置中，因为未对准导致本发明安全箔例如仅由保护层和粘合剂层组成的本发明安全箔的透明部分转移，可能使用非常不准确或未配准的转移方法。因此，在保持与物体设计的良好集成的同时，可以将本发明安全箔的较大部分转移到物体，这保证至少包含与安全装置相对应的部分。

在另一优选实施例中，粘合剂层仅施加到与安全装置相对应的区域，而其余部分没有粘合剂层或具有不可活化的粘合剂层。在该设置中，该设置基本上对应于用可活化的粘合剂掩饰要转移的部分，即安全装置，能够使用非常不准确的转移过程而保证仅将期望的安全装置转移到物体。作为示例，没有任何特殊处理的旋转加热气缸足以经由热箔烫印转移安全装置。在该设置中，尽管在转移过程中安全箔的很大一部分可能暴露于活化剂(uv、温度、压力)，也没有不需要的部分转移到物体上。

安全箔上的安全装置的布置和/或周期(即，用于制造安全装置的箔的部分)可以与施加用例同步，即将本发明安全箔连续施加到物体上导致每个物体一个转移的安全装置。例如，该周期可以适应工业填充过程中的瓶盖或饮料罐的距离。可能有必要考虑边界线情况和/或可能需要采取对策来补偿转移过程中的累积偏移，例如，能够用非常粗略的配准来完成补偿偏移。

在优选的实施例中，填充材料是透明的。在这种情况下安全装置灵活地与物体的外观集成。

在替代实施例中，填充材料的颜色或者亮度分别与印刷层的颜色或亮度互补。由于填充材料表现为标识和安全特征(由箔的图案区域形成)的背景，因此用这种填充材料能够实现类似于标牌或标签的外观。

优选地，填充材料可以覆盖印刷层。这具有使填充材料能够补偿印刷层和功能层之间的层厚度的差异的优点。在优选的实施例中，填充材料可以是在第二印刷步骤中施加的油墨，例如，黑色标识可以通过用白色油墨填充间隙的至少一部分而接地为白色。

在本方法的有利实施例中，在选择性地去除功能层的部分期间，保留具有预定形状的功能层的一部分，使得所述部分由所制造的间隙包围。因此，安全箔的间隙可以优选地包围由功能层的保留的图案区域形成的安全特征。间隙界定了保持了原始箔的特性的图案区域。这具有优点：通过转移图案区域产生的安全特征的形状是在选择性去除步骤期间限定而不是在转移步骤期间(与常规安全特征一样)限定。

标识可以包括机器可读代码，特别是条形码、qr码或datamatrix代码。这种代码特别适用于识别目的，例如产品注册、跟踪和认证，并且特别受益于用本发明实现的标识的改进对比度。例如通过验证在安全功能和标识之间的相对布置，识别标识能够与由图案区域制造的安全特征一起用于认证。此外，可以记录图案区域内的安全特征并且可以将其直接编码到标记中和/或与在标识中编码的标识符一起存储在数据库中。

有利地，可以使用数字印刷技术、特别是数字喷墨印刷来印刷标识。这允许沿着安全箔在每个实例上制造单独的标识并且因此用于由其制造的每个安全装置。相应地，本发明安全箔的印刷层优选地包括油墨。

本发明还涉及通过应用上述安全箔制造的安全装置。具体地，本发明涉及一种包括保护层和功能层的安全装置，其中功能层具有至少一个间隙，其中安全装置包括印刷层，该印刷层布置在所述间隙内并且局部地填充所述间隙并且与功能层相邻且不重叠，并且其中印刷层表示标识。功能层可以是上面结合安全箔讨论的类型，该功能层包括复制层和反射层。在优选实施例中，安全装置包括由安全箔的图案区域形成的安全特征，其中安全特征具有原始箔的特性。安全特征可以布置在间隙内。

最后，关于安全装置的复制保护，本发明涉及一批安全装置，该安全装置在由印刷层表示的标识和功能层(特别是功能层的由所述间隙界定的一部分)之间具有随机分布的偏移，和/或在间隙(或类似地保留的图案区域)和设置在功能层中的参考标识之间具有随机分布的偏移，其中偏移的一个标准偏差至少为50微米。工业印刷步骤的配准通常受到超过该偏移(例如不低于0.1毫米)的公差的影响。当例如用印刷步骤配准间隙时，发生这种配准公差。并且，具有布置在间隙内的所述图案区域的间隙的制造相对于箔上参考位置(例如由参考标识指示)随机偏移。因此，从图案区域提取的安全特征相对于图案区域的边界是随机分布的。

这些随机偏移(以及从两个处理步骤的配准演变而来的任何其他偏移)提供了安全装置的随机且因此不可预测的特征，因此能够用于认证安全装置并且识别伪造的安全装置。

最后，优选地本发明安全箔被配置用于在单个制造步骤中、特别是在例如通过热箔烫印或冷箔烫印的单个的转移步骤中将如上所述的安全装置从安全箔转移到物体上。

下面将通过优选的非限制性的示例性实施例并参考附图更详细地限定本发明。具体地：

图1示意性地示出了用于说明本发明的可转移箔的元模型；

图2示意性地示出了包括安全特征和机器可读标识的安全装置的现有技术制造；

图3示意性地示出了根据本发明的安全箔；

图4示意性地示出了具有图2的箔的安全装置的制造；

图5示意性地示出了与传统安全箔的制造相比的根据本发明的安全箔的第一实施例的制造；

图6示意性地示出了本发明第二实施例的制造方法；

图7a至7c示意性地示出了根据本发明的安全箔的五个实施例的分层结构，包括根据图4的第一实施例；

图8示意性地示出了本发明的第七实施例的可能的安全箔布局和转移过程；

图9示意性地示出了本发明的第八实施例的本发明安全箔的层结构；以及

图10a和10b示意性地示出了根据本发明的安全箔的制造中涉及的可以用作随机安全特征的随机偏移。

图1中所示的元箔1包括载体层2、保护层3、功能层4和粘合剂层7。功能层4包括复制层5和反射层6。在该示例中的反射层6包括金属材料。所有后续特征都基于该元箔1，然而为了简化，复合功能层4描绘为单个层。

在根据图2的现有技术生产线中，安全特征8在以下步骤中直接施加到物体9(例如，要防止伪造的产品)上：首先，安全特征8从例如箔的原材料10转移。通过热烫印箔或冷烫印箔来进行该转移。在转移之后，在原材料10的仅转移部分的形成安全特征8的区域11中，仅剩下原材料10的载体层2(参见图4)。在第二步骤中，通过例如激光、喷墨等的直接部件标识将机器可读标识12施加到物体9上。然而，在快速生产线中很难配准这两个步骤。参考例如瓶盖的制造。在那些生产线中，物体连续地移动和旋转并且通常在直接部件标识步骤中不能确保瓶盖的哪一侧面向打标机。因此，在这种情形下可能发生安全特征8和标识12被布置在物体9的相对侧上。此外，许多生产者没有设备来进行具有可变和/或图形内容的直接部件标识，需要打印例如qr码或datamatrix代码。

本发明基于诸如热箔和冷箔烫印的转移技术可用于非常高的制造速度(但是以未配准的方式)的实现。现今大多数印刷生产线都已配备了热烫印或冷烫印设备。本发明因此提出了一种可转移的片状产品，特别地是安全箔13，该安全箔13包括如图3所示的安全特征8以及机器可读标识12。安全特征8由在安全箔13的功能层4中的间隙14(参见图5)界定。标识12布置在与安全特征8相邻并且与安全特征8不重叠的间隙14内。安全特征8以及在间隙14和安全箔13的边缘或边界之间的安全箔13的周围区域15具有原始箔的特性，这意指功能层4在这些区域中是完整的。由于它们都是安全箔13的一部分，因此安全特征8和机器可读标识12能够在单个制造步骤中一起转移到物体9，如图4所示。

图5示出了用于制造安全箔13的本发明方法的第一示例。该方法从用作原始箔16的传统中间箔开始。在本示例中原始箔16是中间全息箔。该中间全息箔具有包括以下层的分层结构：载体层2、保护层3和功能层4。关于功能层4的结构，参考图1的描述。功能层4负责全息效果。在传统的生产线中(参见图5的左侧)，最后的粘合剂层7将施加到原始箔16以产生如结合图2公开的原材料10。根据本发明(参见图5右侧)，首先去除原始箔16的一些部分。具体地，通过在随后形成间隙14的区域中选择性地从原始箔16中去除功能层4。在本示例中，间隙14局部地填充有表示标识12的印刷层17。印刷层17可以包括如将结合图6更详细描述的不同颜色的材料。在转移期间，将在保护层3和粘合剂层7之间并且包括保护层3和粘合剂层7的这两种情况下的所有部分都转移到物体9。因此，从区域11转移到物体9的传统原材料10的部分与包括保护层3的一部分、功能层4的一部分和粘合剂层7的一部分的安全特征8(对比图2)相对应。从安全箔13的转移区域18转移到物体9的安全箔13的部分形成安全装置19。与单独的安全特征8相反，安全装置19还包括表示布置在功能层4的间隙14中的机器可读标识12的印刷层17。在该示例中，转移区域18是间隙14的子集或部分，其与间隙14内的图案区域一起用于制造安全特征8。

对于实际应用而言，有利的是，本安全箔13的制造不使用成品原材料10作为原始箔16，而是截取现有制造链，同时原材料10仍然是没有粘合剂层7的中间箔并且使用该中间箔作为原始箔16以用于制造安全箔13。图6示出了用于由作为原始箔16的中间箔制造安全箔13的示例性方法，该方法包括以下步骤：去除功能层4的至少一部分以在功能层4内产生间隙14。该去除步骤能够例如用化学反应或基于激光工艺执行。然后将箔输送到数字印刷机/喷墨机等(未示出)中，其中机器可读标识12以形成印刷层17的配准方式施加。例如能够将机器可读标识12直接印刷到保护层3上。为了箔的配准和数字印刷步骤，能够使用印刷标识。可以制造这种印刷标识，例如通过留下功能层4的一些金属化材料来形成印刷标识，该印刷标识能够由印刷机识别以用于配准目的(未示出)。

如图6所示，可以通过印刷在间隙14中施加一层以上的层。例如，在双色印刷中，可能希望用第一材料20将黑色代码图案印刷到保护层3上，然后用填充材料21填充间隙14的至少一部分以生成白色背景层22，其中两个层20、22一起形成表示机器可读标识12的印刷层17。为简化，在所有其他图片中仅描述表示一个或更多个印刷层(例如20、22)的一个印刷层17。在最后的步骤中，施加粘合剂层7，类似于传统原材料10的制造(参见图5)。

事实证明在实践中需要考虑不同的实施例。在大多数图示中(例如图5和6)设想印刷层17具有与功能层4相同的厚度。然而这在实践中是不可能的，如图7a-c所示。可以观察到除了图5和图6中所示的最佳配置之外的至少四种配置：图7a示出了印刷层17比功能层4更薄的情况。这能够通过使用粘合剂层23掩盖那些不规则性并且提供箔的平面表面来补偿(尽管不是唯一的)。图7b中描述的情况与图7a互补，其中印刷层17比功能层4厚。这种不规则性再次能够用适当的粘合剂层24掩盖。

关于图7c，考虑包括例如金属的功能层4具有与通常包括油墨的印刷层17不同的物理性质是有益的。尤其是导热性和压力阻尼特性不同，可能在转移过程中引起问题，其中通常粘合剂的热活性或压力活性是关键。因此，使用不同的粘合剂层材料25、26来补偿这种差异可能是有益的。具体地，可以选择粘合剂层材料25、26使得在转移过程中能够使用恒定热量/压力并且适当地转移安全装置19的所有部分。图7c还显示了粘合剂层中的小间隙，该小间隙仍然可以允许良好地转移到物体9同时可以在加工性方面具有益处，即粘合剂层不会干扰间隙14。与图7a、7b中示出的相反，粘合剂层可以在施加时以不受控制的方式浸入间隙中。

图7a-c还示出了间隙可以或可以不被粘合剂层覆盖。尤其是在第一种情况下，由于保护层3和复制层5通常是透明的，为了避免在转移过程中的干扰，间隙14可以填充透明材料。

由于不同的结构，安全箔13不具有与传统原材料10完全相同的物理性质。但是因为包括周围的载体层2、保护层3和粘合剂层7的一般结构保持相同，通过仅修改诸如热量和/或压力和/或时间的工艺参数能够使用完全相同的转移过程。类似地，包括功能层4和印刷层17以及间隙14的修改部分能够看作具有不同性质的功能层，例如已知大量不同的功能层并且所有这些层都能够使用相同的过程转移。因此，尽管可能需要配置不同的操作参数，相同的机器可以用于转移过程。

因此，安全装置19能够在一个未配准的制造步骤中从安全箔13转移到物体9上。可能需要粗略配准以不会无意中转移安全箔13的其他部分而干扰物体的设计。对于这种情况，提供大于安全装置19的间隙14是有益的。这考虑了制造和配准公差。

如图8所示在优选设置中，原始箔16以这样的方式处理，使得对应于安全装置19的每个实体的间隙14重叠。结果是除了与安全特征8相对应的图案区域之外，安全箔13没有示出功能层4的区域。间隙14通常是透明的。因此在转移过程中仅需要非常粗略的配准，因为在大区域27中转移附加的不需要的透明部分不会干扰物体的设计。

在图9所示的另一个优选设置中，粘合剂层28仅施加在与安全装置19相对应的区域中(由虚线矩形指示)。因为较大的区域27可以暴露于例如温度、压力或辐射的活化剂中，再次仅需要粗略配准，并且由于只有该区域由可活化的粘合剂层覆盖，仅将与安全装置19相对应的区域转移到物体9。这也允许用印刷层17完全填充间隙14。因为只需要去除表示对应于功能层4的安全装置19的区域的一小部分，这种设置特别具有成本效益。

图10a所示的将原始箔16转换成安全箔13的过程中的每个步骤都受到配准和工艺公差的影响。原始箔16、特别是功能层4可以包括至少一个参考标识29，该参考标识29能够光学检测并且可以以周期性方式发生。在优选实施例中，以包围安全特征8的方式选择间隙14，使得安全特征8对应于原始箔16中包括至少一个参考标识29的区域。这通常需要在产生间隙14的选择性去除过程中对原始箔片16进行配准，即相对于至少一个参考标识29进行配准。该配准受配准公差影响，因此至少一个参考标识29可以具有相对于安全特征边界30的(随机)偏移。在随后的制造步骤中，标识12布置在间隙14中，其还使用也受制造公差影响的配准装置(例如提到的印刷标识)。因此标识12的特征在于，相对于安全特征8并且特别地相对于参考标识29可以具有随机偏移。如图10b所示，配准公差的随机性可以产生安全装置19中包括的标识12、参考标识29和安全特征边界30的随机且唯一的布置。特别地，尽管是通过配准过程产生，来自一批安全装置的两个实体32、33可以具有不同的随机布置。标识12可以用于存储随机布置的表示和/或标识符，标识12允许例如将随机布置的表示与所述标识符一起存储在数据库中，特别是用于安全装置19的认证目的。