CN103261333A - 有色的可磁化安全元件 - Google Patents
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- C09C2210/00—Special effects or uses of interference pigments
Abstract
本发明涉及有色的可磁化安全元件，其适合于待保护以防被伪造和复制的制品的安全保护/验证，特别是有价值文件，其是可机器读取的，并在NIR区域具有特定的吸收行为;还涉及用于验证这样的安全元件的方法，以及涉及所述安全元件用于产品的安全保护和/或验证的用途。
Description
技术领域
本发明涉及有色的可磁化安全元件，其适合于待保护以防被伪造和复制的制品，特别是钞票、支票、证书和其它安全文件的安全保护/验证，其是可机器读取的，并在近红外区域具有特定的吸收行为，本发明还涉及用于验证这样的安全元件的方法，以及涉及所述安全元件用于产品的安全保护和/或验证的用途。
背景技术
自多年以来就为有价值文件，比如钞票、支票、信用卡、股票、护照、身份证件、驾驶执照、入场券、印花税票等提供了各种安全特征，以使这些产品的伪造和复制更困难，或者在理想的情况下使其完全不可能。由于近年来大规模的产品盗版的情况不断增加，这也以增加的程度适用于产品安全保护的其它元件，例如标签、包装材料、封印等。
这里使用的安全特征分为不同等级。例如，所谓的“人类特征”是不借助辅助工具并且在一般的光条件如天然或人造日光下，在平均视力下，作为安全特征可以由未经训练的观察者视觉上或者经触觉感觉出的安全特征。这些安全特征也称为一级特征。
相反，所谓的二级特征是使用简单的普遍的辅助工具，如UV灯、UV二极管或者光学放大镜，可以容易地检测到的安全特征。
可机器读取的安全特征被称为三级特征，其使用特殊的设备在专门的机构，例如在国家货币发行银行中读取，由此使得有价值文件的最终真实性的核实成为可能。
首先提及的一级和二级特征是应允许所谓的“常人”或者超市的收银员能够快速而便宜地核实特别是流通的钞票的真实性，并且导致在日常商业活动中足够的安全性的特征。出于这些原因，这些特征使用特别频繁，但是也经常遭受伪造尝试。
很明显，通过增加安全特征的数目和使用不同级别的安全特征使得具有安全特征的有价值文件的伪造更加困难。经验表明，通过第二安全特征的安全性不仅仅简单地加倍了，而是安全性的净增加可大得多，因为潜在的伪造者被迫要对不同的组合可能性进行尝试。出于这些原因，在有价值文件中优选将多个不同类型的安全特征彼此组合。这些通常是彼此并排的，这样多个相互独立的安全特征都位于有价值文件上，其类型和位置必须是检查人员知道的以便能够使用或不使用辅助工具找到存在的特征。
例如在钞票的情况下，如果安全特征位于钞票的两面上，这是一个耗时的过程。此外，应用多个不同类型的安全特征还导致生产成本显著增加，特别是在有价值文件的情况下，该有价值文件如钞票一样处于大量流通状态。除此之外，在特征组合的情况下，各种安全特征的效果可能被颜色或者金属套印所降低或者歪曲，这可能在安全特征的真实性评价中导致不确定性。
已知使用例如各种形式的有色印刷字样作为人类特征，其着色可选地在交替的视角下也是可变的。该可变的色彩在此可涉及明/暗效果、金属效果、彩虹效果、“全息”效果，或者当在光泽角内或者外观察特征时的可见的颜色变化。为了实现这些效果，尤其地，已知在这些特征中使用所有类型的效果颜料，例如透明或者不透明的，珠光或者光学可变的颜料。为了制备安全特征，这些颜料经常用于印刷油墨中，通过所述印刷油墨将安全特征印刷上。然而，所述颜料还可以被引入到塑料材料中，并然后优选以条带形式应用在有价值文件中或者其上面。
也经常使用磁性特征。这些是可机器读取的，但是完全也额外是人类特征，取决于用于可磁化性的装置的类型。例如，近几年经常使用可磁化颜料，其是光学可变的并且在其帮助下在施加的磁场的影响下在制备过程期间可产生磁诱导图案，所述图案得到三维的可选地有色的或者光学可变的图像，所述图像可以由观察者感觉到，甚至在不使用辅助工具的情况下，并且难于伪造。
通常，常规的有价值文件经常也包含红外特征，其在各种波长的红外光下观察时是可选地可见的或者不可见的，并且除了在IR光下相对简单的识别之外，还可以是可机器读取的。
所有这些安全特征的结构越复杂并且唯一的安全特征的性质变化越多样，则这些安全特征就越难于伪造。此外，在安全特征中使用多功能特征物质降低了单个产品的生产成本，而不必须承受安全性的损失。
上述可磁化安全特征通常是通过使用可磁化颜料得到的，所述颜料通常通过印刷油墨施加到合适的基底上。由于使用各种各样的材料，可磁化颜料是黑色的或者深棕色的(例如如果采用由各种铁氧化物或者由磁性合金构成的针状或者薄片状颜料)，或者还有是如上面所述的有色的或者光学可变的。然而，为了获得颜料足够高的可磁化性，通常还对于有色的磁性颜料在层结构中采用具有足够高可磁化性以能够保证颜料在磁场中的高迁移率的金属层或者金属合金。
所述磁性颜料的共同之处是，当在红外光中观察下它们产生暗图像，因为为这个目的采用的在可见光区域强吸收的材料通常也在红外区域，但是至少在具有大约780-1100nm波长的近红外区域(NIR)比较强地吸收。因此可能有利的是，也可任选地采用仅仅在NIR区域稍微吸收或者根本不吸收的磁性安全特征，这样用于核实的设备将所述特征在相应波长区域中记录为“IR-透明的”。
因此，存在对于有色的可磁化安全特征的需求，其在NIR区域仅仅具有低的吸收或者根本不吸收。
发明内容
因而，本发明的目的是提供安全元件，其通过使用唯一的颜料而是有色的并且是可充分磁化的，而且在近红外区域(NIR，780-1100nm)仅仅具有低吸收。
本发明另外的目的在于提供制备这种安全元件的方法。
此外，本发明的目的还在于提供用于验证这种安全元件的方法。
本发明的另外的目的在于表明所述安全元件和含有所述安全元件的产品的用途。
本发明的目的通过由在基底上的固体涂层组成或者由聚合物层组成的有色的可磁化安全元件实现，其中所述涂层或者聚合物层各自包含薄片状效果颜料，该颜料具有非金属的不可磁化的载体和至少一个可磁化含铁氧化物的层，并且其中所述安全元件在NIR区域(780-1100nm)具有40%的最大吸收。
此外，本发明的目的通过制备这种安全元件的方法实现，其中使具有非金属的不可磁化的载体和至少一个可磁化含铁氧化物的层的薄片状效果颜料与至少一种粘结剂或者至少一种聚合物组分混合，并作为涂层施加到基底上并固化，或者通过挤出加工为聚合物板材或者聚合物薄膜。
此外，本发明的目的通过用于验证根据本发明的安全元件的方法实现，其中将位于用其进行安全保护的产品的表面之一上的安全元件导引经过磁传感器，其中所述磁传感器记录所述安全元件中由薄片状效果颜料产生的磁信号的强度和/或位置，以及任选地另外记录由这些颜料产生的二维或三维图案的形状和/或位置，并将它们与第一标准比较，其中在所述安全元件的特征与标准相符合的情况下，在第一步骤中该产品被认为暂时有效；并且其中在第二步骤中将所述安全元件导引经过红外传感器，测量所述安全元件在780-1100nm(NIR)波长范围的吸收，并与第二标准比较，其中如果在所述波长范围内的最大吸收与所述第二标准符合并且最大为40%，则所述安全元件被认为有效。
此外，本发明的目的还通过包含根据本发明的安全元件的安全产品和通过根据本发明的安全元件用于产品的安全保护和/或验证的用途来实现。
因此，本发明的主题为有色的可磁化安全元件，其由基底上的固体涂层组成或者由聚合物层组成，其中所述涂层或者聚合物层各自包含薄片状效果颜料，该颜料具有非金属的不可磁化的载体和至少一个可磁化含铁氧化物的层，并且其中所述安全元件在NIR区域(780-1100nm)具有40%的最大吸收。
在本发明的意义上，术语“有色的”应理解为是指彩色的原色红、蓝、黄，和相应的间色(来自不同比例的原色的混合色)，例如橙色、品红、紫色、绿松石、绿色等，以及金属色调，例如金、银和铜，但不是非彩色的颜色，如白色或黑色。
从至少一个视角，优选从法线方向观察，在日光下或者类似日光的人工照明下，根据本发明的安全元件具有至少一种彩色的颜色，其可以归因于安全元件中薄片状效果颜料的存在。这意味着根据本发明的安全元件优选具有所用的薄片状效果颜料的颜色，其在各自的视角下表现出这种颜色。不言而喻的是，可以通过稍微掺混吸收可见光的着色剂改进这种颜色，所述着色剂例如吸收可见光的有机或无机颜料或者可溶性染料，或者还可以通过加入另外的没有可磁化层的薄片状效果颜料而改进这种颜色。然而，相应的掺混物应当很少使得由根据本发明使用的薄片状效果颜料产生的颜色不完全被遮盖，并且由磁传感器记录的信号和根据本发明的安全元件的红外吸收都不受其干扰。因此，有利的是，基于所述涂层或者聚合物层的颜料含量，存在于根据本发明所述安全元件中的另外的着色剂含量不高于10wt%。优选地，不存在另外的着色剂。
因为根据本发明采用的效果颜料是具有载体和至少一个位于其上的层的薄片状颜料，它们的颜色基本上归因于颜料层结构采用的材料的吸收颜色、干涉效应或者两者的结合。在合适的层结构的情况下，这些颜料另外还可以是光学可变的，即它们在涂层或者聚合物层中(即以对齐形式)在一个视角下，通常从法线方向，具有第一颜色，并且从至少一个偏离法线方向的视角，具有第二颜色。
根据本发明采用的薄片状效果颜料从上述定义的意义上是有色的，即在应用介质中从至少一个视角看具有彩色的颜色。它们还优选具有强的粉末颜色。
根据本发明的安全元件在如下条件下称为可磁化的：如果存在的颜料通过在仍未固化的涂层或者已软化的聚合物物料中施加磁场可以沿着磁场的场线取向，和/或如果可以通过相应的传感器记录到磁信号。该信号既可以包括磁测量变量，如饱和磁化度、剩磁、矫顽磁场强度等，又可以是仅仅涉及磁矩存在的是/否的信息。
根据本发明的安全元件或者由基底上的涂层组成或者由(也称自支撑)聚合物层组成，其中所述涂层或者聚合物层各自包含薄片状效果颜料，该颜料具有非金属的不可磁化的载体和至少一个在所述载体上的可磁化含铁氧化物的层。
用于薄片状可磁化效果颜料的合适的载体材料是电介质的、优选透明的薄片状载体材料，如通常还用于干涉颜料的制备中的那些。这些可以是天然材料，如云母、高岭土、滑石或者其它层状硅酸盐，或者还可以是合成生产的载体，如薄片状SiO2、玻璃、Al2O3或者硼硅酸盐载体。由于更均匀的表面和可更好控制的颜料厚度和粒度而优选采用所述合成生产的载体薄片，其中非常特别优选Al2O3载体薄片。这些载体薄片是非金属和非可磁化的。
这里，载体薄片的平均厚度为大约100-1000nm，优选120-500nm。厚度的标准偏差优选为不大于10%。它可以例如通过制备方法，特别是合成生产的载体薄片来控制。
载体薄片的平均直径，其与粒度一致并代表载体薄片的最长轴，通常为5-200μm，特别是为5至150nm，特别优选为10至100μm。这里，窄的粒度分布也是特别有利的。粒度分布可以通过研磨方法或者筛分操作或者两者的组合来控制。
根据本发明采用的薄片状效果颜料在所述载体薄片上还具有至少一个可磁化含铁氧化物的层。这里，铁氧化物应理解为是指铁的氧化物以及铁的氧化物水合物，其具有铁磁或亚铁磁性质。这些主要是γ-Fe2O3、γ-FeOOH和Fe3O4，或者它们中两种或更多种的混合物。在薄片状效果颜料中的相应层由这些材料组成或者包含它们作为主要部分，基于层的重量，优选以至少80wt%的含量。优选包含γ-Fe2O3或者Fe3O4或其混合物的层或者由它们组成的层。所述层的剩余组分通常是不可磁化的铁的化合物，特别是铁氧化物，和/或以下提及的掺杂材料，其被引入到含铁氧化物的层中以改进层的性能并使得后续涂层更容易。
含铁氧化物的层通常具有15-400nm，优选20-300nm，特别优选50-200nm的厚度。尽管它们由于铁氧化物在可见光波长区域的吸收导致而具有固有的吸收色，但是它们不完全是不透明的，而是以某个比例透射从外面入射的可见光，但至少以10%的程度。
因此，除了由铁氧化物产生的薄片状效果颜料的吸收色之外，干涉效应也是另外可能的，更确切地说不仅仅与任选地施加在含铁氧化物层上方的另外的干涉层，而且与颜料的薄片状基底。这些干涉效应可以通过位于载体和含铁氧化物层之间的和/或在含铁氧化物层上的中间层或覆盖层而进一步增强。然而，在任何情况下，这些另外的在薄片状载体上的具有干涉能力的层由(高或低折射率)无色材料构成，使得由吸收/干涉效应产生的颜料的着色不再被另外的进一步的吸收效应所改变。
含铁氧化物的层优选还掺杂有元素Mg、Ca、Sr、Ba或者Al的氧化物，单独或者彼此组合。这里，这些掺杂材料的比例为0.01-5wt%，基于含铁氧化物的层的重量。而完全或者主要由γ-Fe2O3组成的层优选用MgO掺杂，在完全或者主要由Fe3O4组成的层的情况下，优选用Al2O3掺杂。
根据本发明，采用的薄片状效果颜料没有金属层或者包含金属合金层。
根据本发明特别优选使用由同一申请人在专利申请WO2010/149266中描述的磁性颜料。这些具有均匀组成的薄片状基底，该基底具有两个平行的主表面，含磁赤铁矿的涂层位于所述主表面上，该涂层优选包覆基底。在特别合适的实施方式中，在合成生产并因此具有非常均匀平滑的表面的透明基底上，这些具有几乎完全由γ-Fe2O3组成的并且特别优选用MgO掺杂的唯一的层。这种的颜料是最适合的，如果它们是基于合成生产的氧化铝载体，其基于所述载体可以包含高达5wt%的TiO2(氧化铝薄片，特别以单晶形式)。这种的颜料具有良好的磁化行为，因为它们具有高的饱和磁化度、剩磁和矫顽力。因此，在作用的磁场下，在相应未固化的介质(涂层、聚合物物料)中，它们可以沿着磁场线良好地取向，并还可以在该位置固化。
同时，它们在应用介质中优选具有强的金或青铜色，其另外具有特别高的光泽。该颜色与视角无关。令人吃惊地，已经发现，这类颜料尽管有吸引力的可见着色，并且尽管高比例的铁氧化物，但在NIR波长区域内吸收仅仅非常弱，所述着色与在可见光波长区域的显著吸收有关，所述高比例的铁氧化物通常还可预期在NIR区域显著的吸收。因此，它们特别适合于本发明的安全元件。在该类型的颜料中，磁赤铁矿层(γ-Fe2O3)的厚度为20-400nm，优选30-300nm，特别是5-200nm。WO2010/149266的整个内容明确在此引用作为参考。同样意于将其包括到本专利申请中。
在进一步的同一申请人的尚未公开的题目为“磁性颜料”的专利申请(PCT/EP2011/005731)中描述的磁性颜料经证明同样适合用于本发明的安全元件中。在具有均匀组成的透明薄片状基底上，这些具有由α-Fe2O3和/或FeOOH构成的第一层和由Fe3O4构成的第二层组成的双涂层，其中所述第二层比第一层厚。这里的基底同样优选合成生产的基底。特别地，它们是如上所述的氧化铝薄片。由Fe3O4构成的第二层优选用Al2O3掺杂，并具有比第一层显著更大的层厚度，其至少是第一层的层厚度的10倍。此外，位于Fe3O4层上优选的是硅水合物层和无色高折射率层，优选由TiO2和/或钛氧化物水合物构成。在这些颜料中，Fe3O4层具有15-250nm，特别是20-180nm，特别优选25-150nm的层厚度。
适合用于根据本发明的安全元件中的该类型的颜料具有浓的粉末颜色和浓的具有高光泽的彩色干涉色。取决于在各自的颜料上的干涉层的层厚度，干涉色与视角无关，或者还可以调节使得它们具有取决于视角而不同的强的彩色干涉色调。这样的行为被称为光学可变的，并且突出地适合于通常的安全特征的着色，特别适合于根据本发明的安全元件，因为在这里也与预期相反，在NIR区域的吸收行为仅仅比较弱地显现。然而，这里描述的颜料的NIR吸收显著高于在WO2010/149266中描述的颜料，使得在根据本发明的安全元件中的层厚度和颜料浓度必须相应地适应性调节。然而，由于它们良好的磁性行为决定，这些颜料还可以简单地在施加的磁场中取向，这样可以用它们在安全元件中产生三维磁诱导图案，这里所述图案取决于视角甚至可以具有不同的颜色。专利申请PCT/EP2011/005731的内容也明确在此引用作为参考。同样意于将它由本专利申请包括在内。
根据本发明的安全元件的吸收行为是经在250-2500nm波长范围内的UV/VIS透射光谱和UV/VIS反射光谱的按照标准的建立以及由这些光谱计算的在每个波长的吸收测定的，其中所述各自基底的固有吸收，如果存在的话，被同样测定，并且相应地将整个结果校正除去（um）该测定的值。
作为结果，可以建立由在期望的波长范围(780-1100nm)内校正除去了各自基底的吸收的吸收曲线。
在根据本发明的实施方式中，其中所述安全元件以基底上的涂层的形式存在，当然可使用至少在施加根据本发明的安全元件的位置在NIR区域没有固有吸收的基底，或者其NIR吸收可以单独测定并通过校正可以计算除去。对于此类基底合适的材料特别是满足所提及的条件的常规的纸、含纸层的层压体、或者聚合物板材或薄膜。在此还完全可能采用涂布的和锻光的纸，或者涂布有底漆层的纸和薄膜，只要满足所提及的条件。特别适合的是通常用于生产有价值文件和钞票的特种纸和聚合物薄膜。因为它们的组成对本领域技术人员来说是已知的，这里不必须对其进行详细讨论。
不言而喻的是，任选预涂布的基底在NIR区域的固有吸收不允许超过40%的值，而是优选根本不存在或者不超过10%吸收的值。
以相同的方式选择根据本发明的聚合物安全元件所采用的聚合物材料。这些已经被加工为板材或者薄膜，在NIR区域没有固有吸收，或者该吸收可以在实际条件下单独测定并通过校正方式扣除。原则上合适的是可以通过常规加工方法例如挤出加工为板材和薄膜的常用聚合物材料，即使薄片状效果颜料存在于聚合物物料中。这里，合适的材料也是本领域技术人员熟知的。特别地，PET是非常适合的材料，因为它没有固有吸收，尤其是在NIR区域。因此，聚合物材料的固有NIR吸收应尽可能为0%，特别是应当不超过10%的值。
可以理解的是，安全元件在NIR区域的吸收(如果它是基于薄片状效果颜料的吸收)与在各自的安全元件中薄片状效果颜料的浓度之间，以及取决于后者，还与安全元件的厚度，存在一定的相关性。这里适用如下基本原则：所描述的类型的薄片状效果颜料的浓度越低，得到的根据本发明的安全元件的厚度可能越大，以同时实现颜色、可磁化性和所希望的NIR吸收。
然而，在常规的涂布和挤出工艺的情况下，需要注意通常由各自的工艺限制的颜料含量和不言而喻地还有受限制的可实现的层厚度。例如，无论其类型，颜料的含量，在涂层组合物中，例如在印刷油墨中，以及在用于薄膜制备的聚合物物料中，通常应当不超过40wt%，基于各自涂层组合物或者聚合物物料，因为否则可能在工艺过程中发生故障。因为除了根据本发明采用的薄片状效果颜料之外，优选在安全元件中不存在另外的颜料，所以在基底上的涂层中或者在聚合物层中根据本发明的薄片状效果颜料的含量基于所述涂层或聚合物层的重量计被限制到1-40wt%。不言而喻的是，在颜料含量在该整个范围的较低区域的情况下，相应地可以建立根据本发明的安全元件的大的层厚度。然而，低浓度的效果颜料也导致显著减弱的色彩。因此有利的是，薄片状效果颜料的浓度基于所述涂层或聚合物层的重量为5-25wt%，因为在一般常用的涂覆和印刷工艺或者在薄膜制备中可以采用该浓度而没有问题。
根据本发明的安全元件，或者具体地是在基底上的含颜料的涂层或者包含效果颜料的聚合物层，有利地具有0.1-100μm的厚度，特别是1-80μm。在这些厚度下，采用上述比例的薄片状效果颜料既可以得到满意的色彩和可磁化性，又可以得到在NIR区域中所希望的低吸收。
特别优选层厚度在2-35μm的范围内。这些可以使用最常规的涂覆工艺得到，并且在上述颜料浓度下，特别是在5-25wt%范围的浓度下，这里甚至可能将在NIR区域的吸收降低到最多20%的值，并且在此得到安全元件优异的色彩和可磁化性。这尤其适用于上述根据WO2010/149266的颜料。相反，根据PCT/EP2011/005731的颜料要求在2-15μm范围内的层厚度和5-12wt%的浓度，以满足根据本发明关于NIR吸收方面要求的条件。
因为根据本发明的安全元件，如上所述，优选不含另外的颜料，或者在任何情况下不含关键性地决定安全元件的可实现的色彩的另外的颜料，安全元件的颜色配合（Farbstellung）实际上归因于采用的效果颜料的色彩性能，该效果颜料具有含铁氧化物的层。
因此，根据本发明的安全元件是否仅仅从一个视角或者从多个视角都具有强的颜色这样就取决于采用的效果颜料的性质。
例如，采用上述根据WO2010/149266的效果颜料能够制备当从法线方向观察时具有彩色的颜色的安全元件，这里优选具有金属光泽的金或青铜色调。该颜色不随视角变化。薄片状效果颜料相对于基底或者聚合物层的表面的平行取向越好，所述颜色越强和越有光泽。薄片状效果颜料的该平行取向通常已经在常规涂布和挤出工艺过程中得到。然而，即使薄片状效果颜料通过向仍未固化的涂层或者已软化的聚合物物料施加磁场而取向，使得在随后固化的涂层或者层中三维图案是可辨别出的，该颜色也不改变。这从任何视角都将是可见的，以或多或少强的、有光泽的金或青铜色调。
相反，如果使用根据本发明的本身已经具有光学可变行为的薄片状效果颜料，则当在不同于法线方向的角度(通常是平的视角)下观察时，根据本发明的安全元件同样具有不同于法线方向观察的颜色。特别地，这适用于如上所述的薄片状效果颜料在根据本发明的安全元件中平行取向的情况。然而，如果它们通过磁场取向以使得形成三维图案(薄片状效果颜料的纵轴倾斜和/或垂直于基底平面或者聚合物层的表面的取向)，那么可能的是在不同的视角(所有这些都偏离法线方向)下在每种情况下可看到不同的颜色，优选如上所述的彩色。
还可以实现非常好看的光学效应，如果将两种不同的所述类型的薄片状效果颜料(其中一个是光学可变的，但另一个在任何角度下显示相同的颜色)以空间上分开的布置施加或者引入到唯一的根据本发明的安全元件，或者另选施加或引入到同时可见的并且优选彼此并排的两个不同的安全元件。在此，当从法线方向观察时，在不同的分区可看到相同的颜色或不同的颜色，但是当在不同于法线方向的视角下观察时，总是可看到不同的颜色。任选地与在分区上不同的磁诱导图案和在NIR区域总体上低的吸收结合地得到难以伪造且不能复制的有吸引力的安全元件。
根据本发明的安全元件或者是在基底上的固体涂层或者是聚合物层。后者可以同样存在于基底上或者是自支撑的。所述固体涂层或者聚合物层可以完全或部分覆盖位于下方的基底。不言而喻地，所述基底上的涂层或者还有位于基底上的聚合物层可以具有外部的二维形状，其例如由图案、花样、字母、符号等组成，并且其可以偏离基底的形状。根据本发明的安全元件同样可以被分成多个分区，其可以包含不同的磁性颜料或者不同取向的磁性颜料。
本发明的主题还有制备根据本发明的安全元件的方法。该方法的特征为：使具有非金属的不可磁化载体和至少一个可磁化的含铁氧化物的层的薄片状效果颜料与至少一种粘结剂或者至少一种聚合物组分混合，并作为涂层施加到基底上并固化或者通过挤出加工为聚合物板材或者聚合物薄膜。
在此可以考虑常规的涂布工艺用于制备基底上的涂层，包括常用的印刷工艺，采用该方法可以得到期望的层厚度和颜料浓度。这里可以提及的尤其是印刷工艺，如丝网印刷、凹版印刷、柔性版印刷、胶版印刷、胶印罩光漆工艺、纸张涂层工艺、棒涂法，以及根据颜料浓度和层厚度而定，在受限制的程度上还有凹雕印刷工艺，以及还有其它涂布工艺，例如刮涂、刷涂、冲压、浇注、流涂法、辊子或网栅施涂方法，或者通过气刷施涂。
由基底上的涂层组成并且通过常用涂布或者印刷工艺施加根据本发明的安全元件因所使用的工艺的简单性而是优选的。
除了粘结剂和根据本发明采用的薄片状效果颜料之外，相应的涂层组合物还可以包含常规的其它成分，例如溶剂、助剂和/或添加剂。这些按专业方式采用，并且与通常用于涂层组合物的材料没有不同。例如，这里可以提及的是湿润剂、润滑剂、抗粘连剂、粘合促进剂、干燥促进剂和光引发剂。不言而喻的是，选择这些以使它们不超过在NIR区域中期望的吸收或者它们自身在NIR区域吸收很少或者优选根本不吸收。
将涂层组合物按专业的方式施加到将被涂布的基底上并固化。这里，固化操作可以是物理干燥过程，但是优选通过供给热和/或各种波长(这里：没有NIR区域)的光化辐射支持。特别优选使用UV-固化性体系。
如上所述，在常规涂布操作中通过作用在那里的力，薄片状效果颜料已经基本平行于基底的表面而取向。如果要在安全元件中产生磁诱导的三维图案，则将基底上的仍未固化的涂层引入到磁场，使得可磁化效果颜料以其纵轴倾斜和/或垂直于基底平面而取向，取决于磁场的场线如何走向。
在本发明又一个的实施方式中，根据本发明的安全元件由聚合物层组成，其是通过将根据本发明使用的薄片状效果颜料与至少一种合适的聚合物组分混合，将得到的组合物软化并随后将其加工为聚合物板材或聚合物薄膜而制备。
这里，也可以在每种情况下采用常规助剂和添加剂以及常用的工艺，而无需显著的改变。为此目的需要的所有组分和方法步骤都是本领域技术人员熟知的。除了合适的聚合物组分之外，例如可以加入在塑料工业中常规的助剂和添加剂，如填料、UV稳定剂、抑制剂、阻燃剂、润滑剂、增塑剂、溶剂或分散剂。也选择这些使得它们不显著损害根据本发明的安全元件的期望的NIR吸收，优选在该区域没有固有吸收。
与上述涂布工艺相似地，对于在软化状态的含颜料的聚合物物料还可能的是，在挤出工艺过程中，通过施加磁场，存在的薄片状效果颜料沿着磁场的场线取向。具有三维外观的颜料图案同样可以在这里形成，其随后通过所述聚合物物料固化而固化。得到的聚合物板材或薄膜这样具有有色的、可见的、磁诱导的三维图案，其如上所述，在NIR区域仅仅显示低吸收。
本发明还提供验证根据本发明的安全元件的方法，其特征在于：将位于用其进行安全保护的产品的表面之一上的根据本发明的安全元件导引经过磁传感器，其中所述磁传感器记录所述安全元件中由所述薄片状效果颜料产生的磁信号的强度和/或位置，以及任选地另外记录由这些颜料产生的二维或三维图案的形状和/或位置，并将它们与第一标准比较，其中在所述安全元件的特征与标准相符合的情况下，在第一步骤中该产品被认为暂时有效；并且其中在第二步骤中将所述安全元件导引经过红外传感器，测量所述安全元件在780-1100nm(NIR)波长范围的吸收，并将其与第二标准比较，其中如果在所述波长范围内的最大吸收与所述第二标准相符合并且最大为40%，则所述安全元件被认为有效。
用于根据本发明的安全元件的验证所采用的磁传感器和IR传感器是已知的，并且较长时间以来就已经被使用，其中相应的磁传感器更可能在专门的机构中使用，如国家货币发行银行，但是IR传感器另外还可以移动或固定的方式在服务行业或者通常在支付往来中采用。根据本发明的安全元件的颜色和任选存在的光学可变效果额外还可以由普通观察者，即“常人”观察到，而不用任何辅助设备。
除了记录外部形状之外，优选还可以记录颜色(任选在多个视角下)、图案、磁变量和在NIR区域的吸收行为的测量、以及记录根据本发明的安全元件在由其进行安全保护的产品上的空间位置等。
应当强调，在每种情况下在安全元件相同的位置检查所有上述性质，并且仅如果同时满足所有要求，这才视为整体有效。
对于NIR区域中的测量，经调节相应感应器，使得与要进行安全保护的产品的非NIR吸收区域相比，要被检查的安全元件的仅仅一定程度的吸收就产生足够的对比度，这样得到是/否的信息。因此，本发明的安全元件在该传感器的情况下优选触发否信息，即将被分类为NIR-透明的。
如同NIR信息的情况下，磁信息也可以作为纯粹的是/否的信息而得到。然而，经相应的传感器同样可能的是，记录磁测量变量，即磁诱导的图案的形状、位置和/或尺寸并与各自贮存的标准比较。
除了在环境条件下(日光或者类似日光的人工照明)下个体的观察之外，同样可以经相应的传感器记录颜色信息，以及在各种视角下任选存在的光学可变的颜色行为。这里磁性可记录的信号的位置、形状和尺寸必须与可以颜色记录的信号的位置、形状和尺寸相符合以得到“暂时有效”的结果，所述信号由根据本发明采用的磁性颜料产生。
只有在期望的NIR行为也符合的情况下，安全元件才完全被分类为“有效”。
当然可能同时彼此一起采用和检查多个具有不同性质的根据本发明的安全元件。此外，采用相同或不同颜色的在NIR区域具有显著更高的吸收的安全元件使得这些被读取为“IR-吸收性的”，产生非常令人感兴趣的结合可能性。以这种方式，例如可以产生一部分由根据本发明的安全元件组成，另一部分由强NIR吸收的材料组成的互补图案作为安全特征，其具有均匀的颜色效果，因为它们在常规条件下具有相同的颜色，但是，任选地还关于它们的磁性性质，但在任何情况下关于它们的NIR性质，产生不同的信号。很明显的是，这样的结合的安全特征既不容易复制也不容易伪造。
本发明的主题还有含有根据本发明的安全元件的安全产品，以及根据本发明的安全元件用于产品的安全保护和/或验证的用途。
根据本发明，作为安全产品被认为是所有类型的常用有价值文件，比如钞票、支票、信用卡、股票、护照、身份证件、驾驶执照、入场券、印花税票、标签、包装材料、封印等等。
然而，取决于使用的基底的类型以及可以采用的可能的验证方法，还可以使用根据本发明的安全元件进行安全保护要被保护的日常使用的产品和其它消费品。这些例如可以是服装、鞋、家居用品、家用电子制品等。
采用根据本发明的安全元件能够制备安全特征，特别是有价值文件，其具有多个机器可读的特征，同时还可以被所谓的“常人”容易地且不用辅助工具的情况下检查，在其组成方面难以破译，并在此同时可以使用唯一的颜料相对便宜地制备。同时，可以采用简单的常规涂布工艺。因此，根据本发明的安全元件在可行的材料和设备花费下提供高的复制和伪造安全性。
将参照以下根据本发明的实施例更详细地解释本发明，但不限于此。
具体实施方式
实施例1：
将市售的用于丝网印刷的印刷连接料(Wessco36.30.30，来自Schmid-Rhyner公司)与基于印刷油墨的重量计的15wt%的磁性金色颜料(Merck KGaA，在氧化铝基底上的磁赤铁矿)强烈地混合，并在采用61-64筛的丝网印刷法中涂布到市售的PET薄膜(在780-1100nmNIR区域没有吸收)上，在固化之后得到的涂层的干层厚度为15μm。涂层在日光下具有有光泽的、强的金色，其不依赖于视角。通过将磁铁施加到PET薄膜的下面，在涂层的湿状态下能够产生磁诱导的三维图案。记录UV/VIS透射和反射光谱，并由其计算NIR区域的吸收。在整个NIR区域上产生小于10%的吸收。
实施例2：
将用于棒涂工艺的市售的印刷连接料(MZ漆093，来自
公司)，以颜料含量为10wt%(根据实施例1的颜料)并且通过棒涂机(250μm缝膜刮涂器)以干层厚度为36μm施涂到市售的PET薄膜(参见实施例1)上。光学和磁性性质与实施例1的那些近似相当，而在NIR区域中的吸收改变为大约20%的最大值，同时总体上在整个NIR区域上几乎保持不变。
实施例3:
重复实施例2，区别在于使用500μm缝膜刮涂器实现81μm的干层厚度。光学和磁性性质在此也与实施例1和2得到的结果相当，而在NIR区域中的吸收改变为大约35%的最大值，同时总体上在整个NIR区域上几乎保持不变。
Claims (20)
1.有色的可磁化安全元件，其由在基底上的固体涂层组成或者由聚合物层组成，其中所述涂层或者聚合物层各自包含薄片状效果颜料，所述颜料具有非金属的不可磁化载体和至少一个可磁化的含铁氧化物的层，并且其中所述安全元件在NIR区域(780-1100nm)具有40%的最大吸收。
2.根据权利要求1的安全元件，其特征在于，所述涂层或者聚合物层各自具有0.1-100μm的层厚度。
3.根据权利要求1或2的安全元件，其特征在于，所述涂层或者聚合物层的层厚度为2-35μm。
4.根据权利要求1-3的一项或多项的安全元件，其特征在于，所述安全元件在NIR区域具有20%的最大吸收。
5.根据权利要求1-4的一项或多项的安全元件，其特征在于，所述薄片状效果颜料基于所述涂层或者聚合物层的重量计以1-40wt%的浓度存在于所述涂层或者聚合物层中。
6.根据权利要求5的安全元件，其特征在于，所述薄片状效果颜料的浓度为5-25wt%。
7.根据权利要求1-6的一项或多项的安全元件，其特征在于，所述薄片状效果颜料不具有金属层。
8.根据权利要求1-7的一项或多项的安全元件，其特征在于，所述薄片状效果颜料的可磁化含铁氧化物的层由γ-Fe2O3、γ-FeOOH、Fe3O4或者它们中的两种或更多种的混合物组成，或者在每种情况下以基于所述层的重量为至少80wt%的量包含它们。
9.根据权利要求1-8的一项或多项的安全元件，其特征在于，在法线方向观察时，所述安全元件具有至少一种由所述薄片状效果颜料产生的彩色的颜色。
10.根据权利要求1-9的一项或多项的安全元件，其特征在于，在不同于法线方向的视角下观察时，所述安全元件具有由所述薄片状效果颜料产生的不同于在法线方向观察下观察的颜色。
11.根据权利要求1-10的一项或多项的安全元件，其特征在于，所述安全元件具有由所述薄片状效果颜料形成的三维图案。
12.制备根据权利要求1-11的一项或多项的有色的可磁化安全元件的方法，其特征在于使具有非金属的不可磁化载体和至少一个可磁化含铁氧化物的层的薄片状效果颜料与至少一种粘结剂或者至少一种聚合物组分混合，并作为涂层施加到基底上并固化或者通过挤出加工为聚合物板材或者聚合物薄膜。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，向基底上施涂所述涂层是通过涂布工艺或者印刷工艺进行的。
14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于，在基底上的涂层中的薄片状效果颜料，在所述涂层仍未固化的状态下，在磁场的作用下，以倾斜或者垂直于所述基底平面的位置取向，并且所述涂层在维持所述颜料的取向的条件下被固化。
15.根据权利要求12的方法，其特征在于，在软化的聚合物组分中的薄片状效果颜料通过磁场的作用取向，并且通过固化所述聚合物组分从而形成聚合物板材或者聚合物薄膜而保持在该取向下。
16.验证根据权利要求1-11的一项或多项的安全元件的方法，其特征在于将位于采用其进行安全保护的产品的表面之一上的安全元件导引经过磁传感器，其中所述磁传感器记录所述安全元件中由所述薄片状效果颜料产生的磁信号的强度和/或位置，以及任选地另外记录由这些颜料产生的二维或三维图案的形状和/或位置，并将它们与第一标准比较，其中在所述安全元件的特征与标准相符合的情况下，在第一步骤中该产品被认为暂时有效；并且其中在第二步骤中将所述安全元件导引经过红外传感器，测量所述安全元件在780-1100nm(NIR)波长范围中的吸收，并将其与第二标准比较，其中如果在所述波长范围内的最大吸收与所述第二标准相符合并且最大为40%，则所述安全元件被认为有效。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述验证的第一和第二步骤各自在所述安全元件的相同位置进行。
18.根据权利要求16或17的方法，其特征在于，另外检查所述安全元件在所述产品的表面上的位置。
19.包含根据权利要求1-11的一项或多项的安全元件的安全产品。
20.根据权利要求1-11的一项或多项的安全元件用于产品的安全保护和/或验证的用途。
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