CN102859450B - 通过成型法制成的、借助衍射光栅标记的物体和用于所述物体的制造方法 - Google Patents

Abstract

在制造物体期间用于标记物体（1）的方法，其包括将至少一个光栅结构（10）成型在物体（1）的表面上或表面中。在此，所述光栅结构具有光栅常数，所述光栅常数允许通过肉眼观察能够借助于可见光产生的衍射结构。至少一个光栅结构（10）通过物体（1）的成型法产生，其中所使用的模子装配有所述光栅结构的凹的形式。现在，物体（1）至少部分地由软聚合物，特别是由PVC-P构成，其中，成型法实施为具有敞开的模子的喷铸法。在此，根据喷铸法，光栅结构（10）具有至少两个区域（21、22、23），其中，不同区域（21、22、23）的光栅线（31、32、33）分别相互相移和/或角位移，并且将衍射图像部分地抵消，以至于只有在适合的照明的情况下，所述衍射结构才能够通过肉眼识别。

Description

通过成型法制成的、借助衍射光栅标记的物体和用于所述物体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种通过成型法制造的、被标记的物体，其中，所述标记包括在其表面上或表面中的光栅结构，其中，光栅结构具有光栅常数，在用对人眼可见的光加载所述光栅结构的情况下，所述光栅常数产生衍射结构。

背景技术

从WO2006/027688中已知一种用于制造药片的方法，在所述制造中引入可见的衍射微结构。当用白色的光照射物体的衍射微结构时，所述衍射微结构显示出与全息图类似的彩虹效应。所述光学作用能够指示出药片的可信性。微结构是具有500纳米到几微米的间距的光栅结构。所述光栅结构通过借助于挤压工具挤压或成形而获得，所述挤压工具具有微结构的凹的形式。所述方法只针对在药剂学范围内挤压药片，并且不可普遍应用。

在US2004/0187997中已知一种通过喷铸法制成的、被标记的物体，其中，标记包括在其表面上或表面中的肉眼可见的光栅结构，其中，肉眼可见的光栅结构具有光栅常数，在用人眼能见的光加载肉眼可见的光栅结构时，光栅常数产生衍射结构，其中，标记具有光栅结构的多个肉眼可见的子区域，借助于肉眼可见的子区域能够产生不同的衍射结构或者在此产生具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域，不同的衍射结构或具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域形成能光学识别的符号，其中装饰元件施加在橡胶轮上。所述装饰元件包括分别具有几平方厘米的尺寸的、不同的肉眼可见的区域，所述区域分别具有彼此成角度地不同地定向的光栅结构。因此，在自然照明的情况下，对于观察者得到由不同的散射的和反射的元件组成的图形。给出被视为有利地具有0.5微米至0.7微米的光栅常数，所述光栅常数具有在0.1微米和0.3微米之间的图形高度。所述参数允许清晰可见的图形，所述图形通过具有可单独识别的光栅结构的不同的定向的不同的肉眼可见的区域来增强。

发明内容

基于现有技术，本发明的目的在于，提出一种被标记的物体和一种用于在日用品由塑料制成的情况下形成衍射的光学安全特征的方法。

在此本发明的另一目的特别是，存在不直接可见的安全元件，其中，不直接可见意味着：例如只在如日光或相对成束的光束中的明亮的照明下，人眼才能够看见所述特征。

根据本发明，所述目的通过本发明的特征得以实现，光栅结构具有至少两个区域，其中，不同的区域的光栅线分别相互相移或角位移。

因此，提出一种通过成型法制造的、被标记的物体，其中，所述标记包括在其表面上或表面中的光栅结构，其中，光栅结构具有光栅常数，在用人眼可见的光加载光栅结构时，所述光栅常数产生衍射结构。借助于所述光栅结构，产生不同的衍射结构，或者在表面上产生具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域，所述不同的衍射结构或具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域共同形成能够光学识别的符号。在此，能够光学识别的符号的特别是肉眼可见的各个元件划分为特别是显微镜可见的多个区域，其中，不同的区域的光栅线分别相互相移和/或角位移。

因此，在正常照明下，相互相移和/或角位移的显微镜可见的区域对于观察者来说光学抵消，并且光学符号的要素不可识别。但是，在相应地更明亮的照明的情况下，所述各个区域是可识别的，以至于标识的或标记的(每个)肉眼可见的部分元件和从而这样的符号再次变为可识别的。

本发明的优点在于，在通常的在日用品的售卖点可实现的条件下，对于消费者而言，安全特征能够借助于肉眼检测。另一方面，安全特征不受干扰，因为在正常的漫射的空间照明的情况下，全息图是不可见的。

在本发明的有利扩展方案中，在说明书中提到的区域是显微镜可见的，并且对于观察者而言特别是在正常的漫射的空间照明的情况下是肉眼不可见的，并且只在使用如卤素辐射器的、强的LED灯或者也在直接的日光的强光源的情况下是可见的。

在新的例如原始包装的物体中，能够最重要地然而不排他地识别可检测性。当物体被使用并且在此被污染时，添加安全元件的结构，例如通过油脂或灰尘。通过清洗，所述结构能够再次露出，并且通过所述的照明使其成为可见的。因此，也能够在稍后证实可信性。

令人意外的是，具有高的收缩体积的软的聚合物确保了呈成形光栅形式的安全特征的可靠再现。由于收缩体积的存在，各个光栅区域成形，所述光栅区域具有不同的光栅线定向或间距，并且因此产生衍射结构，所述衍射结构部分地相互抵消。在此有利的是，物体至少部分地由软的聚合物、特别是由PVC-P制成，其中，成型法是喷铸法，并且光栅结构存在于软聚合物的表面中。在此，使用具有至少1％的收缩体积的材料和/或所述材料是颗粒状的，所述材料具有在光栅常数的范围中的颗粒。

在此，在被标记的物体中，有利地使用在200纳米和5微米之间的，优选为500纳米和1200纳米之间的光栅结构的光栅常数。

此外，本发明给出一种方法，借助于所述方法能够制造根据本发明的物体。

在此，用于在制造时标记物体的方法包括：使光栅结构成型在物体表面上或表面中，其中，所述标记具有带有光栅常数的光栅结构，在用对于人眼可见的光加载光栅结构的情况下，所述光栅常数产生衍射结构。在此，光栅结构通过物体的成型法产生，并且提供不同的衍射结构或者在表面上提供具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域，所述不同的衍射结构和具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域共同形成可光学识别的符号。在此，在成型法中使用的形状配备有所述光栅结构的凹的形式。在此，在光栅结构模制成型在物体的表面中的可光学识别的符号的特别是肉眼可见的、至少各个区域中的情况下，可光学识别的符号的所述各个元件划分为特别是显微镜可见的多个区域，其中，不同的区域的光栅线分别相互相移和/或角位移。

然后，在正常照明的情况下，各个标识组成部分的所述成百上千的多个区域相互抵消，并且只在适合的、特别是更强的和/或定向的照明的情况下可见。

在下面的描述中给出其他实施形式。

附图说明

下面借助于附图说明本发明的优选的实施形式，所述附图仅用于阐述，并且解释为不局限的。在附图中示出：

图1示出根据本发明的一个实施例的作为被标记的物体的电源插头的略图；

图2示出具有标记的未按比例示出的各个光栅区域的物体的区段；

图3示出具有各个光栅区域的SEM照相；以及

图4示出具有多个图形区域的物体的区段和存在于所述物体中的光栅区域的细节示图。

具体实施方式

图1示出在此具有两个接触销3的在电线2的端部上的电源插头1的示意性略图。通常情况下，插头1以喷铸法，也就是说在喷铸机上的模具中通过用塑料材料包封电线2和接触销3以唯一的过程步骤制造。

由塑料制成的日用品的安全特征的形成过程使用喷铸法。在喷铸法中使用在附图中未示出的喷铸模具。在所述喷铸模具中将具有全息摄影的结构的作为凹版的插入件装入喷铸模中。只要待模制成型的物体大面积地设有全息摄影的结构，喷铸模本身也能够相应地大面积地设有凹的全息摄影的结构。衍射结构能够设置为凸起的或下凹的。在此，在正常生产过程中，安全特征通过凹版的表面结构的模制成型而形成。

当根据本发明的方法可实现将衍射结构引入弯曲的面中时，是特别有利的。弯曲的面能够是球面的部分或部分成球形的面、或圆柱形侧表面。因此，所述面能够一次地，也就是说围绕轴线；或二次地围绕两个彼此垂直的轴线弯曲。相应的安全特征更加难伪造。

在此在图1中所示出的示例中，全息摄影结构10设置在插头1的前侧11上并设置在所述接触销3之间的中心处，其中接触销3从前侧中伸出。所述全息摄影结构显示为正方形的，其也能够具有其他形状。所述全息摄影结构也能够围绕一个或多个接触销3延伸。所述全息摄影结构也能够设置在插头的弯曲的面上，如插头的鼓起的侧面4或在到电线2的过渡部上的逐渐变窄的面5。

结构10是凹版图，所述凹版设置在喷铸模具上。凹版是一种衍射结构。衍射结构包括一个或多个微结构和光栅。所述衍射结构分别包含多个线状结构，所述线状结构在最简单的情况下是直的、平行的和等间距的。在此涉及的是在面上的凸部或沟槽。所述凸部/沟槽彼此间具有200纳米至5微米的间距。所述间距也称为光栅常数。所述光栅常数特别有利地具有500纳米至3微米的、500纳米至1200纳米的、和更优选为700纳米和2微米之间的间距。在模制成型后，所述光栅常数形成日用品上的反射光栅。有利地存在具有不同定向的多个这样的光栅，以便显示出可识别的图像或在照明的情况下的图像的信息。在此，光栅常数总是在0.2微米和5微米之间的范围中，这允许在宽广的范围内借助于肉眼来观察衍射结构。

本发明人在实验中使用不同的模版，例如具有700纳米的周期的光栅。在一个实施形式中，在模版中均匀的区域的光栅的结构深度为50纳米至600纳米，在另一模版中，光栅结构的高度为50纳米至400纳米。

有利的是，喷铸模的凹版由如钢的硬金属或硬的覆层制成，例如由具有外部的硬镍层的金属的多层结构制成，以便在喷铸时确保多的件数。通过低的工作压力也可能的是，将插入件设置在喷铸模中，所述喷铸模由如镍的可更简单加工的材料制成。

喷铸法能够借助于敞开的模子实现。这样敞开的模子也允许链、绳索或电线的包封。与在常规的注塑法中的800bar至2000bar的压力相反，在具有敞开的模子的喷铸法中使用200bar至600bar的压力。

具有单独的规律的光栅结构的凹版在插头1上产生衍射的光学安全元件10，其中所述光栅结构在此具有正方形的轮廓。图2示出具有标记的各个光栅区域21、22和23的所述插头1的区段，即借助于凹版产生的结构。所述结构不像模版那样均匀。更确切地说，各个光栅区域21、22和23是不同的，所述光栅结构具有不同的光栅线布置。可以说，光栅结构在此具有三个区域21、22和23，其中，不同的区域21或22或23的光栅线31、32、33分别相互相移。光栅线31、32和33分别是例如在表面中升高的结构。在区域21中的光栅线31彼此平行地设置，并且彼此间具有特定的间距。所述光栅线形成在区域21中的衍射结构。同样的适用于在区域22中的光栅线32和在区域23中的光栅线33。然而，在光栅线31和32之间分别可见180度的相移，因为所述线正好终止在另一区域的线之间。

相反，区域23的光栅线33相对于区域21或22横向移动。其中，不同区域的光栅线特别是分别相互角位移，这也导致两个区域的元件中所产生的图像的弱化，所述两个区域在重叠时也分别相移。

现在——与现有技术US2004/0187997相反地——提出，将预先确定的、不同地定向的各个区域设置在模版中，那么在观察中，如在图4的说明中阐述的，所述区域能够划分为区域21、22和23。通过模制成型，通过规律的并且(对于子区域)只具有一个光栅区域的模版得到不同的区域21、22和23。在此，在具有(带有700纳米的周期的)板的上述实施形式的实验中，所述区域21、22和23具有约为650纳米的光栅结构的周期，这能够通过收缩过程解释。但是，通过所述模制成型，也包括收缩过程，得到在模制成型的物体上的光栅结构的不同的各个区域，其中，这样的差别本身用肉眼不可见。更确切地说，在光栅结构的定向上的也包括锯齿和波动的毛刺高度的所述不均匀性导致在常规的照明的情况下，光栅本身，即区域21、22和23的概览不再能通过裸眼识别。

所述区域21或22或23中的每个单独的区域形成衍射结构。然而，在接触销3之间寻找安全特征10的裸眼在弱的或不合适的照明情况下无法看到所述安全特征，因为衍射结构在用眼接收的图像中相互抵消。例如只有在强的照明情况下，才能够看到所述结构，其中，这样的照明通过使用如卤素辐射器的强光源或强的LED灯或者也通过直接的日光给出。

有利的是，安全特征10不形成统一的正方形，而是形成具有识别值的记号，也就是说，具有不同的衍射区域或者具有带有衍射结构的区域和不带有衍射结构的区域，其形成符号。然后，这样的符号能够包括在US2004/0187997中在附图3和4中不同的、形成三叶草形的区域。然后，在每个区域中同类地定向的各个衍射结构内存在所述相互部分抵消的区域21、22、23，以至于因此在常规的照明的情况下，符号本身不可识别。

这特别是在软聚合物中、特别是软PVC中能够实现。软PVC也称为PVC-P，其中涉及由聚合物和软化剂组成的混合物。一般来说能够使用聚合物，所述聚合物具有大的收缩体积和低的粘性。软聚合物尤其能够具有至少1％或至少5％的收缩体积和/或是颗粒状的。

还可能的是，如果仅应用200bar至600bar的深压，喷铸法能够借助于封闭的模子实施。为此必要的是，使用具有低粘性的聚合原料。安全特征10例如能够以非常简单的方式使用在电源电线2的壳体1上，例如使用在插头面11上的前侧上，其中在所述插头面中固定有电接触部。其他插头是USB电线的插头、电线本身和所有产品，所述产品作为由PVC制成的模制件制造。例如还能够为所有类型的模具设有相应的安全特征10，其中，手柄部件，如螺丝刀、钳子等等以喷铸的形式制造。还包括园艺工具和具有喷射的凸缘、螺纹或卡口的软管。特别是例如电器的、多件式壳体能够以这种方式和方法设有安全特征10。

可能的是，整个物体设有安全特征或仅各个区域和部分设有安全特征。在此，所述安全特征与制造商标志在空间上相关联。

图3示出具有各个光栅区域的SEM照相。比例尺通过1微米的间距的说明来识别。光栅结构从轮廓起能够良好地模制成型。在此存在一排光栅线。但是，光栅线在多个区域中不平行或不在相位中。在右边的图像区域中从上方数第三条线41，即第三凸起，在左边的图像区域中位于两条线之间的凹部中，即相移180度。设有附图标记42的另一条线在其终止的右边的区域中相移180度。当然不必要发生这样完全的位移，分别在线的组之间也能够发生在60度和180度之间或在90度和180度之间的位移。在右下区域中的线，例如标记为线43，不平行于在上部区域中的线41和42。这相应于光栅线的肉眼可见的扭曲。相互相移的线部分地补偿衍射效应，以至于安全特征作为所谓的隐藏特征仅在特殊照明的情况下可见。能够通过线41、42、43标记的各个区域能够具有5微米乘5微米的尺寸。

所述相移的原因是在弹性体材料中的收缩(例如至少1％或至少5％)和添加有颗粒状添加剂的弹性体材料，与包围的弹性体相比，所述添加有颗粒状添加剂的弹性体材料不收缩或明显更少地收缩。更简单的可见性能够借助于略微不均匀的收缩实现，但是对于隐藏安全特征来说是不希望的。这也表明，在插头1上的所述记号10借助于原始喷铸模具生成，并且不后续地印上所述记号，由此不会致使这样的质量的不均匀的可见性。

图4示出具有多个肉眼可见的图形区域51、52、53和54的物体1的区段和存在于所述区域51至54中的光栅区域21的细节视图。安全特征10由底面55和在此四个不同的图形区域51、52、53和54组成，所述四个不同的图形区域生成单词“Logo”。基本上，图形区域也能够包括图像元件，特别是彼此嵌套的图像元件。底面55也能够具有光栅区域。在所示出的实施例中，底面55为在插头的接触部的间距之间的大约10毫米乘10毫米的面。但是，区域10的其他尺寸也能够是5毫米乘5毫米至若干平方厘米的面。

每个单独的图形区域51、52、53和54，和从而图像本身，在常规的照明下，本身很难被观察者察觉。因此，这造成在每个单独的图形区域中存在已提及的多个光栅区域21、22和23。在此，例如在图4中，在图形区域51中，抽取字母“L”，不按比例地示出放大的区域50，并且具有多个、可能几百个这样的区域21、22、23中的例如三个，所述区域共同构成符号，在此为字母“L”。从图4中，通过在插头1、安全特征10、其中的字母“L”51和最后所述字母“L”中的区段50之间的比例尺对比，能够识别出，各个区域的尺寸在例如5微米乘5微米的范围内。各个区域21、22、23能够具有直至1毫米乘1毫米的尺寸。由于所述尺寸，各个区域具有散射作用，但是所述散射作用足够小到用于在唯一的图形区域51中，如字母L中，对于外部的观察者来说再次通过相互干涉抵消。然后，标识组成部分51，如在底面上具有10毫米乘6毫米的范围、具有2毫米的“刻线宽度”的字母L能够在28平方毫米的面中具有小于100和1百万个这样的区域21、22、23。在100微米乘100微米的光栅区域的范围的情况下，所述数字为不足3000。当然，基于正方形区域的所述说明仅是粗略估计的，并且旨在作为示例。各个区域21、22、23具有从制造中得到的形状，并且也能够具有非常不规则的形状，如在图3中从不清晰限定的过渡区域中所识别的。

本发明的另一应用在于，在模版中产生主动变形的衍射光栅，然后，所述衍射光栅通过收缩在物体1中再次产生变差的衍射光栅。然后，能够仅通过施加机械压力来改进在物体1中的所述变差的衍射光栅，并且从而改进安全特征区域10的不均匀的变形，以至于所述安全特征区域变为可见的。

附标识记列表

1物体

2电线

3接触销

4鼓起的壳体

5逐渐变窄部

10安全特征/光栅结构

11表面

21光栅区域

22其他光栅区域

23另一光栅区域

31光栅线

32光栅线

33光栅线

41线

42线

43线

50放大的区域

51图形区域

52图形区域

53图形区域

54图形区域

Claims (12)

1.通过喷铸法制成的、被标记的物体(1)，其中，所述标记包括在其表面(11)上或表面(11)中的肉眼可见的光栅结构(10)，其中，所述肉眼可见的光栅结构(10)具有光栅常数，在用人眼能见的光加载所述肉眼可见的光栅结构(10)时，所述光栅常数产生衍射结构，其中，所述标记具有所述光栅结构(10)的多个肉眼可见的子区域(51、52、53、54)，借助于所述肉眼可见的子区域能够产生不同的衍射结构或者在此产生具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域，所述不同的衍射结构或所述具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域形成能光学识别的符号(51、52、53、54)，其特征在于，所述物体至少部分地由软聚合物构成，所述软聚合物包括颗粒状添加剂，所述颗粒状添加剂不收缩或者与所述软聚合物相比明显更小地收缩，其中，所述软聚合物与所述颗粒状添加剂相比具有至少1％的收缩体积，其中，所述肉眼可见的光栅结构(10)存在于所述软聚合物的表面中，其中所述肉眼可见的光栅结构具有至少两个显微镜可见的子区域(21、22、23)，其中，产生所述衍射结构的不同的显微镜可见的子区域(21、22、23；50)的光栅线(31、32、33)以其在存在漫射的照明的情况下对于人眼来说几乎不可见或不可见的方式分别相互相移(21、22；22、23)和/或角位移(41、42、43)，并且其中，所述光栅线相互相移，使得所述衍射结构的衍射效应被部分地补偿并且仅在特殊照明的情况下可见。

2.根据权利要求1所述的通过喷铸法制成的、被标记的物体，其特征在于，所述软聚合物是PVC-P。

3.根据权利要求1或2所述的通过喷铸法制成的、被标记的物体，其特征在于，所述光栅结构(10)的所述光栅常数在200纳米和5微米之间。

4.根据权利要求3所述的通过喷铸法制成的、被标记的物体，其特征在于，所述光栅结构(10)的所述光栅常数在500纳米和1200纳米之间。

5.用于在制造物体时对物体进行标记的方法，所述方法包括使肉眼可见的光栅结构(10)成形在所述物体(1)的表面(11)上或在表面(11)中，其中，所述肉眼可见的光栅结构(10)具有光栅常数，在用人眼能见的光加载所述肉眼可见的光栅结构时，所述光栅常数产生衍射结构，其中，所述光栅结构通过所述物体(1)的喷铸法产生，其中，在所述喷铸法中使用的模子构造有所述光栅结构的凹的形式，其中，所述标记基于所述光栅结构(10)的多个肉眼可见的子区域(51、52、53、54)形成，借助于所述肉眼可见的子区域能够产生不同的衍射结构或者在此产生具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域，所述不同的衍射结构或所述具有衍射结构的区域和不具有衍射结构的区域用于形成能光学识别的符号(51、52、53、54)，其特征在于，所述物体至少部分地由软聚合物构成，所述软聚合物包括颗粒状添加剂，所述颗粒状添加剂不收缩或者与所述软聚合物相比明显更小地收缩，其中，所述软聚合物与所述颗粒状添加剂相比具有至少1％的收缩体积，其中，所述肉眼可见的光栅结构(10)存在于所述软聚合物的表面中，其中，在将所述光栅结构(10)模制成型在所述物体(1)的所述表面(11)中时，形成至少两个具有所述光栅结构的显微镜可见的子区域(21、22、23)，其中，产生所述衍射结构的不同的显微镜可见的子区域(21、22、23)的光栅线(31、32、33)以其在存在漫射的照明的情况下对于人眼来说几乎不可见或不可见的方式分别相互相移和/或角位移(41、42、43)，并且其中，所述光栅线相互相移，使得所述衍射结构的衍射效应被部分地补偿并且仅在特殊照明的情况下可见。

6.根据权利要求5所述的用于在制造物体时对物体进行标记的方法，其特征在于，所使用的所述软聚合物是PVC-P。

7.根据权利要求5或6所述的用于在制造物体时对物体进行标记的方法，其中，所述喷铸在200bar和600bar之间的压力下实施。

8.根据权利要求5或6所述的用于在制造物体时对物体进行标记的方法，其中，所述软聚合物具有大于5％的不均匀的收缩体积。

9.根据权利要求5或6所述的用于在制造物体时对物体进行标记的方法，其中，所述凹的形式的所述光栅结构设置在弯曲的面上。

10.根据权利要5或6所述的用于在制造物体时对物体进行标记的方法，其中，所述光栅常数在200纳米和5微米之间。

11.根据权利要10所述的用于在制造物体时对物体进行标记的方法，其中，所述光栅常数在500纳米和1200纳米之间。

12.根据权利要求9所述的用于在制造物体时对物体进行标记的方法，其中，所述凹的形式的所述光栅结构设置在圆柱形侧表面或部分成球形的面上。