CN105377567A - 显示动态可见运动的安全元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含至少三层图案的安全元件,其中,第一层包含能够与第一电磁辐射相互作用但不与第二和第三电磁辐射相互作用的第一材料,第二层包含能够与第二电磁辐射相互作用但不与第一和第三电磁辐射相互作用的第二材料,并且第三层包含能够与第三电磁辐射相互作用但不与第一和第二电磁辐射相互作用的第三材料,其中当被暴露于能够分别发射至少所述第一、第二和第三电磁辐射的光源的顺序照射时,所述图案提供了可见运动效果。本发明是还涉及包括安全元件、安全元件用于保护安全文件不受欺诈或非法复制的安全用途,以及通过顺序照射安全元件来建立可见运动效果的方法。
Description
发明领域
本发明涉及安全元件及其在针对假冒和非法复制的安全性文件的保护领域的用途。特别是,本发明涉及的领域是当暴露于顺序照射时安全元件显示动态可见运动。
发明背景
随着彩色复印品和印刷的质量的不断提高,以及在诸如纸币,有价值的文件或卡片,交通票据或卡片,税票,不具有针对假冒、伪造或非法复制的可复制效果的产品标签的安全文件的保护的尝试中,在这些文件中加入各种安全方式一直是常规的做法。安全方式的典型实例包括安全线;窗;纤维;板;箔;贴花;全息图;水印;包括光可变颜料,磁性或可磁化薄膜干涉颜料,干涉包覆颗粒,热致变色颜料,光致变色颜料,荧光、红外线吸收、紫外线吸收或磁性化合物的防伪油墨。
除了用于针对伪造和非法复制保护安全文件的静态安全特征,已经开发了提供运动光学错觉的动态安全特征。特别是,已经开发了基于取向磁性或可磁化颜料以及磁性或可磁化光可变颜料的安全元件,以便提供运动的光学错觉。
WO2004/007095A2公开了被称为“滚动条”特征的动态光学可变效果的建立。“滚动条”特征为包含取向磁性或可磁化颜料的图像提供了运动的光学错觉。印刷的“滚动条”型图像显示了当图像倾斜时看似在移动(“滚动”)的对比带。US7517578和WO2012/104098A1分别公开了“双滚动条”和“三滚动条”特征,当倾斜时所述特征似乎彼此相对移动。
WO2011/092502A2公开了运动环图像,其利用不断变化的视角显示了看上去移动的环(“滚环”效应),该动环图像包含取向磁性或可磁化颜料。
替代性地,已开发了提供显示真实动态运动的安全元件的方法。US2012/0074682公开了用于在介质上建立视觉动画的方法,所公开的方法包括在介质上在至少两个相邻的区域分别放置至少两个可激发的试剂的步骤,各所述试剂响应一种相同的刺激产生视觉效果。US2012/0174447公开了包含光学系统的安全元件,该光学系统可以通过改变安全元件的观察方向在顺序观测中表现出视觉动画效果。所公开的光学系统包括透明或半透明的基材,在基材第一表面侧上的包括多个编码交错图像的组合图像,在与第一表面相对的基材第二表面侧上的、放置在组合图像上的曝光屏,其使得在观测安全元件的方向相对于光学系统变化的过程中,编码图像能够被观测到,其中从基材的第一表面侧和第二表面侧可观察到编码图像。
仍然需要显示动态可见运动的安全元件作为安全文件的防复制保护方式,所述安全元件结合简易检测和识别同时仍然难以复制。
发明内容
因此,本发明的目的是提供安全元件以及包含所述安全元件的安全文件,当其暴露于顺序照射时显示动态可见运动。这是通过如权利要求1所述的安全元件来实现的。具体地,本发明涉及包含至少三层图案的安全元件,其中,第一层包含能够与第一电磁辐射相互作用但不与第二和第三电磁辐射相互作用的第一材料,第二层包含能够与第二电磁辐射相互作用但不与第一和第三电磁辐射相互作用的第二材料,并且第三层包含能够与第三电磁辐射相互作用但不与第一和第二电磁辐射相互作用的第三材料,其中当被暴露于能够分别发射至少所述第一、第二和第三电磁辐射的光源的顺序照射时,所述图案提供了可见运动效果。
本文还要求保护和描述的是安全元件保护安全文件不受欺诈或非法复制的用途以及包含本文所述安全元件的安全文件。
本文还要求保护和描述的是用于制造所述安全元件的方法,其包括以下步骤:优选通过涂覆或印刷的方法,至少施加包含该第一材料的第一油墨组合物,从而形成第一层,以及优选通过涂覆或印刷的方法,至少施加包含该第二材料的第二油墨组合物,从而形成第二层,以及优选通过涂覆或印刷的方法,施加包含该第三材料的第三油墨组合物,从而形成第三层,以便形成在暴露于能够分别发射所述第一、第二和第三电磁辐射的光源的顺序照射时提供可见运动效果的图案。
本文还要求保护和描述用于建立可见运动效果的方法,其包括以下步骤:提供所述安全元件,以及用能够分别发射至少所述第一、第二和第三电磁辐射的光源顺序地照射所述安全元件。
顺序照射第一、第二和第三层的图案允许观察者看到可见运动。顺序照射可以通过使用光源显示顺序的层,从而使得安全元件可以建立观察者可见的可见运动。不能通过影印所述安全元件来捕获当暴露于本文所述顺序照射时安全元件的动态性质,因此安全水平是特别高的。
附图简述
图1A-1E表示本发明安全元件的实施方案,其在顺序照射下显示出轮子的可见运动。图1A是所述安全元件的侧视图。图1B是图1A的安全元件的层1的顶视图,其提供所述轮子的第一位置。图1C是图1A的安全元件的层2的顶视图,其提供所述轮子的第二位置。图1D是图1A的安全元件的层3的顶视图,其提供所述轮子的第三位置。图1E是图1A的安全元件的顶视图,其示出了层1到层3的叠置。
图2A-2C表示本发明安全元件的另一个实施方案,其在顺序照射下显示出螺旋的可见运动。图2A-2C是所述安全元件的叠置的层的顶视图,其提供所述螺旋的不同位置。
图3A-3C表示本发明安全元件的另一个实施方案,其在顺序照射下显示出马车的可见运动。图3A-3C是所述安全元件的叠置的层的顶视图,其提供所述马车的不同位置。
图4A-4C表示本发明安全元件的另一个实施方案,其在顺序照射下显示出球的可见运动。图4A-4C是所述安全元件的间隔的层的顶视图,其提供所述球的不同位置。
图5A-5C表示本发明安全元件的另一个实施方案,其在顺序照射下显示出上弦月或下弦月的可见运动。图5A-5C是所述安全元件的间隔的层的顶视图,其提供所述月亮的不同位置。
图5D-5G表示本发明安全元件的另一个实施方案,其在顺序照射下显示出上弦月或下弦月的可见运动。图5D-5F是所述安全元件的叠置的层的顶视图,其提供所述月亮的不同位置。图5G是所述安全元件的叠置的层的顶视图,其示出图5D-5F所示安全元件的叠置的层。
详述
定义
下面的定义是用于解释在说明书中所讨论的以及在权利要求中所叙述的术语的含义。
如本文所用,词语“一”指示一以及一以上,并不限制其所指的名词为单数。
如本文所用,术语“约”是指所讨论的量或值可以是指定的特定值或在其附近的一些其它值。通常,术语“约”表示在数值的±5%的范围。作为例子,短语“约100”表示100±5的范围,即从95到105的范围。优选地,术语“约”表示在数值的±3%的范围,更优选为±1%。通常,当使用术语“约”时,可以预期根据本发明的类似结果或效果可以在指示值的±5%的范围内来获得。
如本文所用,术语“和/或”是指可以存在所述组中的全部或仅一种元素。例如,“A和/或B”应意为“只有A,或者只有B或者A和B都有”。在“只有A”的情况下,该术语还涵盖了B为不存在的可能性,也就是“只有A,而不是B”。
如本文所用,术语“至少”是指一或多于一,例如一或二或三。
如本文所用,术语“包括/包含”旨在为非排他性和开放性的。因此,例如包含化合物A的组合物可以包含除A之外的其它化合物
术语“安全元件”应指定在安全文件上的元件或特征,用于确定其真实性和保护其不受伪造和非法复制的目的。
术语“安全文件”是指通常通过至少一种安全特征保护其不受伪造或欺诈的文件。安全文件的实例包括但不限于有价值的文件和有价值的商品。有价值的文件的典型实例包括但不限于纸币,契约,票据,支票,代金券,印花税票和税收标签,协议等,诸如护照、身份证、签证、银行卡、信用卡、交易卡、门禁文件、门票等的身份证明文件。
术语“类似的主体”是指在运动或另一种形式改变(如上弦月和下弦月)的特定主体的不同部位。
术语“可见运动”是指人眼观察到主体的运动或其他改变(如上弦月和下弦月)的效果。
术语“顺序照射”是指用不同类型电磁辐射以顺序的方式对本发明的安全元件进行照射,即安全元件被第一电磁辐射照射,随后被第二电磁辐射照射等等。
术语“相邻”是指本发明安全元件不同层的位置,使得其相互接触。
本发明的一个方面涉及由包含至少三层的图案制备的安全元件,即至少第一层、第二层和第三层,所述安全元件可以被放置在安全文件上。包含本文所述三层或更多层的图案是通过,优选通过涂覆或印刷的方法,施加至少三种油墨组合物以便形成至少三层而产生的。根据优选的实施方案,至少三层中的每一层对应于至少三层构成的类似图形对象的类似主体的位置。当观察者使用相应的照明设备时,本文所述的安全元件的动态运动是可观察到的,以便通过提供各层的顺序可视化来产生可见运动印象从而建立可见运动印象。根据本发明的优选实施方案,至少三层代表类似主体中至少三个不同位置的序列,并且作为安全元件表示当暴露于顺序照射时的呈现动态可见运动的图形对象。换句话说,在暴露于顺序照射时,至少三层的组合对应于类似主体的至少三个不同的位置,从而为观察者提供所述主体在运动的光学错觉。
本文所述安全元件包含:包含能够与第一电磁辐射相互作用但不与第二和第三电磁辐射相互作用的第一材料的第一层,包含能够与第二电磁辐射相互作用但不与第一和第三电磁辐射相互作用的第二材料的第二层,以及包含能够与第三电磁辐射相互作用但不与第一和第二电磁辐射相互作用的第三材料的第三层。安全元件可以通过包括以下步骤的方法来制备:优选通过涂覆或印刷方法,至少施加包含所述第一材料的第一油墨组合物,从而形成所述第一层,以及优选通过涂覆或印刷的方法,至少施加包括所述第二材料的第二油墨组合物,从而形成所述第二层,并且优选通过涂覆或印刷方法,施加包括所述第三材料的第三墨组合物,从而形成所述第三层,以便形成在用能够分别发射所述第一、第二和第三电磁辐射的光源顺序照射时提供可见运动效果的图案。
特别是与一类电磁辐射相互作用的材料是本领域技术人员已知的。例如,仅当用例如紫外线或红外线辐射照射时发出辐射的材料是已知的。还有,仅与圆偏振光相互作用的材料(手性材料)是已知的。根据本发明,在本发明的安全元件中原则上可以使用这些材料中的任一种。优选地,本文所述的第一材料选自一种或多种左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料。优选地,本文所述的第二材料选自一种或多种右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料。优选地,本文所述的第三材料选自一种或多种发光材料。
根据本发明的优选实施方案中,本文所述的安全元件包含a)包含一种或多种左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料的第一层,b)包含一种或多种右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料的第二层,以及c)包含一种或多种发光材料的第三层。
在胆甾醇型相中的液晶呈现形式为垂直于其分子纵向轴的螺旋超结构的分子序。胆甾醇型液晶聚合物可以通过使配有手性相的一种或多种可交联物质(向列化合物)对齐和取向而获得。螺旋分子排列的特定情况导致胆甾醇型液晶材料呈现反射所确定的波长范围内的圆偏振光分量的属性,即胆甾醇型液晶材料可以是左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料或右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料。螺距(即在其上的螺旋排列的360°的全程旋转完成的距离)可以通过改变包括温度和溶剂浓度的可选择的因素,通过改变手性组分的性质和向列型化合物和手性化合物的比来调节。UV辐射的影响下的交联通过固定所需的螺旋形将螺距冻结在预定状态,以使所得的胆甾醇型液晶材料的性质不再取决于外部因素如温度。优选地,本发明中使用的一种或多种胆甾醇型液晶材料是胆甾醇型液晶颜料。根据所选择的本文所述打印安全元件的印刷方法,可以将胆甾醇型液晶颜料引入常规油墨组合物。例如在ThePrintingInkManual,编者R.H.Leach、R.J.Pierce,第5版中,可以找到合适的油墨组合物的实例。通过随后粉碎聚合物至所需颗粒度,可以使胆甾醇型液晶聚合物成型为胆甾醇型液晶颜料。从胆甾醇型液晶材料制得的膜和颜料及其制备的实例公开在US5211877、US5362315和US6423246以及在EP1213338B1、EP1046692B1和EP0601483B1中,通过引用将各自的公开内容并入本文。用于本发明的合适的左旋或右旋圆偏振胆甾醇型液晶颜料是本领域已知的,并在例如US6410130、EP1213338A1、EP1046692A1或EP0601483A1中已经公开,通过引用将各自的公开内容并入本文。
有利的是,胆甾醇型液晶材料,由于它们的螺旋超结构是在整个液晶材料中周期性折射率变暖的原因、从而导致确定波长的光的选择性透射/反射(干涉滤光效应),表现出变色的性质(也称为在本领域中作为光学可变的或角异色(goniochromatic)的性质),即它们表现出视角或入射角的颜色依赖性。呈现变色属性的安全元件被用于保护钞票和其他安全文件免受通过常规的彩色扫描、打印和复印的办公设备进行的伪造和/或非法复制,使得常人可以通过倾斜该安全元件很容易地检查安全元件的真实性。除了由胆甾醇型液晶材料的变色属性所提供的显性安全,其允许用非辅助的人的感官从其可能的伪造品中简单地检测、识别和/或鉴别安全元件或包括所述安全元件安全文件,胆甾醇型液晶材料的变色性质可以被用作识别安全元件的机器可读工具。因此,胆甾醇型液晶材料的变色属性可以在其中进行了该材料的光学(例如,光谱)性质的分析的认证方法中同时被用作隐蔽或半隐蔽安全元件。如上所述,胆甾醇型液晶材料的光学特性包括干涉效应。为了产生或显示色干涉效应和强变色性质,本文所述的胆甾醇型液晶材料优选存在于直接或间接的吸收面或背景上,优选足够深甚至优选黑色表面或背景上。术语“吸收表面”指的是吸收可见光谱的至少一部分光,优选深色的表面,最优选至黑色表面的层。
发光材料作为标记材料被广泛应用于安全用途中。发光化合物可以是无机(无机基质晶体或掺杂有发光离子的玻璃)、有机或有机金属(发光离子与有机配体的配合物)。发光化合物可以吸收作用于其的某些类型能量,并随后以电磁辐射发射至少部分所吸收的能量。发光化合物是通过将其暴露于一定波长的光之下并分析发射光检测的。下转换(down-converting)发光化合物吸收较高的频率(更短的波长)的电磁辐射,并在较低频率(波长更长)至少部分地重新发射其一部分。上转换(up-converting)发光化合物以较低频率吸收电磁辐射,并且在较高频率至少部分重新发射其一部分。荧光和磷光化合物适合用于实现包括在文中所述安全元件的图像。用于本发明的发光染料是本领域已知的,并且可以选自萘二甲酰亚胺(naphthalmide)、香豆素、若丹明、荧光素(flurorescein)、联苯乙烯基联苯、均二苯乙烯、花青、酞菁、呫吨、噻吨、naphtholactames、azlactone、甲烷、噁嗪、吡唑啉、多吡啶-钌配合物、多吡啶-吩嗪-钌络合物、铂-卟啉配合物、长寿命的铕和铽络合物及其混合物。适合于本发明染料的实例是例如溶剂黄44、溶剂黄94、溶剂黄160、碱性黄40、碱性红1、碱性紫10、酸性红52、黄s790、荧光素异硫氰酸酯、三(2,2'-联吡啶)钌氯化物、三(1-,10-菲咯啉)钌氯化物、八乙基铂卟啉。颜料形式的发光材料已被广泛用于油墨(参见US6565770、WO2008/033059A2和WO2008/092522A1)。发光材料的实例特别包括非发光阳离子的硫化物、氧硫化物、磷酸盐、钒酸盐等,用至少一种选自过渡金属和稀土离子的发光阳离子掺杂;如在WO2009/005733A2中或在US7108742中描述的稀土氧硫化物和稀土金属配合物。无机材料的实例包括但不限于La2O2S:Eu、ZnSiO4:Mn和YVO4:Nd。根据本文所述选择的打印安全元件的印刷方法,发光材料可以被引入常规油墨组合物。合适的油墨组合物的实例可以在例如R.H.Leach、R.J.Pierce编辑的ThePrintingInkManual第5版中找到。
本文所述安全元件是由以下图案制成的,其包含至少三层以便在顺序照射所述图案的过程中产生可见运动,该至少三层优选表示相似主体的顺序至少三个不同位置。在日光下观看或观察时,本文所述的最少三层可以具有相同的颜色或者可以具有不同的颜色。
根据本发明的实施方案,至少三层中的至少两层是彼此相邻的,或者,至少三层是彼此相邻的。根据本发明的另一个实施方案中,至少三层中的至少两层是间隔开的,优选间隔距离小于20mm,更优选间隔距离小于10mm,或者,该至少三层被间隔开,优选间隔距离小于20mm或更优选间隔距离小于10mm。根据本发明的另一个实施方案,该至少三层中的至少两层彼此重叠(即它们彼此叠置),优选部分地重叠,或者,该至少三层彼此重叠,优选部分地重叠。根据本发明的另一个实施方案,所述至少三层以组合的方式布置在基材上,例如,该至少三层中的两层是彼此重叠的,而第三个与另外两相邻层间隔开;该至少三层中的两层都是彼此相邻,而第三个覆盖相邻两层中的一层或两层;或该至少三层中的两层是间隔开的,而第三个与该间隔开的两个层中的一层或两层彼此重叠。当这些层(部分地或完全地)彼此叠置时,必要的是,每一层在特定的与包括在该层中的材料的特异性地相互作用的电磁辐射照射下是可见的。叠置的层的顺序可以以其他方式自由地选择,比如包含第一材料的第一层不必须设置在第二和第三层下面,但是也可以设置在第二层和第三层之间或上方。
该至少三层不需要具有特定的形状。然而,该至少三层的组合优选表示相似主体的顺序至少三个不同顺序位置,即在该至少三层表示主体可见运动的顺序步骤,所述主体可以是例如装饰、标记、对象、人或动物。
下面将用非限制性实施例和附图进一步辅助说明本发明。在图1A中,示出了本发明的安全元件的实施方案的侧视图。所述安全元件包括三层,层1至层3,其被提供在基材S上。图1B至图1D示意性地表示当结合在一起并暴露于顺序照射时形成体现为轮子的主体可见运动的所述三层层1至层3的顶视图。图1B至1D表示所述轮子的顺序三个位置,并且图1E表示安全元件的顶视图,其示出了图1B至图1D的组合,即根据本发明实施方案由三层层1至层3叠置形成的安全元件。图1E示出了由图1B到1D所示的三层的组合,其中每一层的轮子的旋转轴线叠置在其它两层的轮子的旋转轴线上,轮子的轮辐是间隔开的并且表示轮子圆周的部分彼此部分重叠,使得一旦暴露于顺序照射在观察者的眼睛中产生了运动的印象,即旋转的轮子,并且其作为高效率的安全元件。
图2A至图2C示意性地表示本发明安全元件的另一个实施方案,其包括当将其结合在一起并暴露于顺序照射时形成体现为螺旋的主体可见运动的三个叠置的层。当结合在一起时,图2A至图2C的三个正方形彼此重叠,从而形成当暴露于顺序照射时形成三维运动螺旋可见运动的安全元件。
图3A至图3C示意性地表示本发明安全元件的另一个实施方案,其包括当将起结合在一起并暴露于顺序照射时形成体现为马拉的马车的主体可见运动的三个叠置的层。图3A至图3C中描绘的三层的组合提供根据本发明实施方案的安全元件,其中一些部分是叠置的(即观看者将看不到运动,例如参见马头、驾驶员的身体和轮子旋转轴线),一些部分是间隔开的(例如参见轮子的轮辐),一些部分是彼此重叠(参见马腿),从而一旦暴露于顺序照射在观察者的眼睛中产生了运动的印象,即旋转的轮子和运动的马腿,并且其作为高效率的安全元件。
图4A至图4C示意性地表示本发明安全元件的另一个实施方案,其包括当结合在一起并暴露于顺序照射时形成体现为球体的主体可见运动的三层。图4A至图4C描绘的三层全部是间隔开的,其中其中心根据直线相互对齐。当暴露于顺序照射时,在观察者的眼睛中三层的组合表现出运动的印象,即滚动的球,并且其作为高效率的安全元件。替代性地,三层的中心可以根据抛物线彼此对准。
图5A到图5C示意性地表示本发明安全元件的另一个实施方案,其包括当结合在一起并暴露于顺序照射时形成体现为月亮的主体可见运动的三层。图5A至图5C描绘的三层全部是间隔开的,其中其中心根据直线相互对齐。当暴露于顺序照射时,在观察者的眼睛中三层的组合表现出运动的印象,即上弦月或下弦月。替代性地,三层的中心可以根据抛物线彼此对准。
图5D至图5G示意性地表示本发明安全元件的另一个实施方案,其包括当结合在一起并暴露于顺序照射时形成体现为月亮的主体可见运动的三层。图5D至图5F是所述安全元件的叠置的层的顶视图,其提供了所述月亮的不同位置。图5G是所述安全元件的叠置的层的顶视图,其在图5D至图5F中所示的层的叠置。当暴露于顺序照射时,在观察者的眼睛中三层的组合表现出运动的印象,即上弦月或下弦月。
本文所述的安全元件特别适于安全文件的针对欺诈或非法复制的保护。本文还描述了本文所述的安全特征用于针对欺诈或非法复制的安全文件保护的用途,以及包含本文所述的安全元件的安全文件。术语“安全文件”是指具有例如潜在地易于使人们产生伪造或非法复制的企图的价值并且其通常由至少一种安全特征保护以防止伪造或欺诈的文件。安全文件的实例包括但不限于有价值的文件和有价值的商品。有价值文件的典型实例包括但不限于纸币,契约,票据,支票,代金券,印花税票和税收标签,协议等,诸如护照、身份证、签证、银行卡、信用卡、交易卡、门禁文件、安全徽章的身份证明文件,门票,交通票据,防伪线等等。术语“有价值的商品”指的是包装材料,特别用于制药、化妆品、电子或食品行业,其可以包括,为了保证例如用于真品药物包装的包装内容的一种或多种安全特征。这些包装材料的实例包括但不限于标签,诸如认证品牌标签、税票篡改证据标签和图章。
本文还描述了用于制造包含本文所述安全元件的安全文件的方法以及由其获得的安全文件。本文所述的安全文件可以通过包括以下步骤的方法制备:优选通过涂覆或印刷的方法,至少施加优选包含一种或多种左旋圆偏振胆甾醇型液晶体材料的所述第一材料的第一油墨组合物,从而形成所述第一层,以及优选通过涂覆或印刷的方法,至少施加优选包含一种或多种右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料的所述第二材料的第二油墨组合物,从而形成所述第二层,以及优选通过涂覆或印刷的方法,施加包含优选一种或多种发光材料的所述第三材料的第三油墨组合物,从而形成所述第三层,以便形成在用能够分别发射所述第一、第二和第三电磁辐射的光源顺序照射时提供可见运动效果的图案,所述图案优选包含表示类似主体至少三个不同位置的顺序的至少三层。
优选地,所述至少第一、第二和第三油墨组合物是通过涂覆或印刷方法施加的。包含优选包含本文所述一种或多种左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料的所述第一材料的第一层,以及包含优选包含本文所述的一种或多种右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料的所述第二材料的第二层,优选通过涂覆或印刷方法将其施加,并且更优选通过独立选自喷墨、丝网印刷、胶版印刷和照相凹版印刷的印刷方法以及更优选选自丝网印刷、苯胺印刷和照相凹版印刷。包含优选包含本文所述的一种或多种发光材料的所述第三材料的第三层,优选通过涂覆或印刷方法将其施加,并且更优选选自涂覆、喷墨、丝网印刷、苯胺印刷、照相凹版印刷、凹版印刷(在本领域已知为铜版钢模印刷)以及胶版印刷。正如本领域技术人员已知的,喷墨不得用于施加包含具有大颗粒度的颜料和/或颗粒的油墨组合物。
丝网印刷是这样的模板方法,其中通过模板将油墨传送到表面上,所述模板凭借丝、例如聚酰胺或聚酯的合成纤维制成的单丝或复丝的细织物网或者通过金属丝紧张拉伸在由例如木材或金属(例如铝或不锈钢)制成的框架上支撑。替代性地,丝网印刷网可以是化学蚀刻、激光蚀刻或电成型的多孔金属箔,例如不锈钢箔。网的孔在非图像区域是封堵的而在图像区域是开放的,图像载体被称为丝网。丝网印刷可能是平板式或旋转式的。在例如ThePrintinginkmanual,R.H.Leach和R.J.Pierce,Springer版,第5版,第58-62页中以及在PrintingTechnology,J.M.Adams和P.A.Dolin,DelmarThomsonLearning,第5版,第293-328页中进一步描述了丝网印刷。为了通过丝网印刷方法印刷本文所述安全元件的第一图像、第二图像和第三图像,每一个图像中的模板是通过本领域已知的方法制造的,例如通过如在PrintingTechnology,JMAdams和P.A.Dolin,DelmarThomsonLearning,第5版,第302-312页中所述的制备模版。
照相凹版印刷是一种印刷方法,其中图像元件被刻到滚筒表面上。非图像区域是在恒定的初始高度上。在打印之前,对整个印刷版(非打印元件和打印元件)着墨的并且覆盖着油墨。打印前通过擦拭器或刀片将油墨从非图像上移除,使得油墨仅保留在穴(cell)中。通过一般为2至4巴的压力以及基材和油墨之间的粘合力将图像从穴中转移到基材上。术语照相凹版印刷不包括凹版印刷方法(在本领域中也被称为刻钢模或铜板印刷方法),这依赖于例如在不同类型的油墨。在Handbookofprintmedia,HelmutKipphan,Springer版,第48页中提供了更多细节。
胶版印刷优选使用具有刮刀的单元,优选带腔的刮刀、网纹辊和印版滚筒。网纹辊有利地具有小穴,其体积和/或密度决定了油墨施加速率。刮刀抵靠于网纹辊,并且同时刮去多余油墨。网纹辊传送油墨给印版滚筒,其最终传送油墨到基材上。具体设计可能使用设计的光聚合物板来实现。印版滚筒可以由聚合物或弹性体材料制成。聚合物主要在板上用作光聚合物并且有时在套筒上用作无缝涂层。光聚合物板是由由紫外(UV)光硬化的光敏聚合物制成。将光聚合物板切割成所需的大小并放置在紫外线曝光单元中。所述板的一侧被完全暴露于UV光以硬化或固化板的底部。然后将板翻转,零件的负像被安装在未固化侧上并且将板进一步暴露于UV光。这硬化了板中的图像区域。然后将板处理以从非图像区去除未硬化的光聚合物,从而降低在非图像区的板表面。处理后,将板干燥并提供后曝光剂量的UV光以固化整个板。在PrintingTechnology,J.M.Adams和P.A.Dolin,DelmarThomsonLearning,第5版,第359-360页中描述了用于胶版印刷的印版滚筒的制备。
本发明中使用的油墨组合物是用于上述任何涂覆或印刷方法的常规的油墨组合物。以使得所需的可见运动效果可以令人满意地被观察到的量将至少第一、第二和第三材料并入到油墨组合物中。所述材料的量随所希望的效果而变化,并且可以由本领域技术人员以其常规知识容易地进行调整。当本文所述的油墨组合物包含一种或多种胆甾醇型液晶材料,特别是左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料或右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料时,优选的一种或多种胆甾醇型液晶材料是胆甾醇型液晶颜料并且其存在量为约5至约30wt%,重量百分比基于该油墨组合物的总重量。
当本文所述的油墨组合物包括一种或多种发光材料时,优选的是所述一种或多种发光材料的存在量为约0.1至约40wt%,重量百分比基于该油墨组合物的总重量。
用于制造本文所述的安全元件或安全文件的方法,包括将至少第一、第二和第三油墨组合物硬化,从而形成至少三层的步骤。可以通过本领域技术人员公知的不同方法将本文所述至少第一、第二和第三油墨组合物硬化。硬化步骤通常可以是增加油墨组合物的粘度以形成附着于基材的基本为固体材料的任何步骤。硬化步骤可以包括基于挥发性组分的蒸发的物理过程,例如溶剂和/或水的蒸发(即物理干燥)。此处,也可使用热空气、红外线或者热空气和红外线的组合。替代性地,该硬化过程可以包括化学反应,诸如包含在油墨组合物的粘合剂和任选的引发剂化合物和/或可选的交联化合物的固化、聚合或交联。该化学反应可以通过热或红外辐射引发,如上概述用于物理硬化过程的,但可以优选包括通过辐射机制的化学反应引发,包括但不限于包括紫外可见光辐射固化(以下简称作为紫外-可见固化)和电子束辐射固化(电子束(E-beam)固化)的辐射固化;氧化聚合(氧化网络化,典型地由氧和一种或多种催化剂(如含钴、含锰和含钒催化剂)的联合反应)引起;交联反应或其任意组合。因此,本文所述至少第一、第二和第三油墨组合物可以选自辐射固化油墨、加热干燥组合物,氧化干燥凹版印刷油墨及其组合。合适的油墨组合物的实例可以在例如在ThePrintingInkManual,R.H.Leach,R.J.Pierce编著,第5版中找到。
本文所述至少第一、第二和第三油墨组合物可以进一步包含一种或多种机器可读材料。当存在时,一种或多种机器可读材料优选选自磁性材料、导电材料、红外线吸收材料及其混合物。如本文所用术语“机器可读材料”是指一种材料,其表现出可由设备或机器检测的至少一种独特的属性并且其可以被包含在层中,从而提供一种通过使用用于其检测和/或验证的特定设备验证所述层或包含所述层的制品的方法。
本文所述至少第一、第二和第三油墨组合物可以进一步包含一种或多种添加剂,包括但不限于这样的化合物和材料,其用于调整组合物的物理、流变学和化学参数,如粘度(例如,溶剂和表面活性剂)、稠度(例如填充剂、增量剂、抗沉降剂和增塑剂)、发泡性能(如消泡剂)、润滑性能(蜡)、UV稳定性(光稳定)和粘附性能等。本文所述添加剂可以以本领域中已知的量和形式存在于一种或多种油墨中,包括以所谓的纳米材料形式,其中添加剂的至少一维是在1至1000纳米范围内的。
本文所述至少第一、第二和第三油墨组合物可以通过分散、混合和/或研磨所有成分形成液体油墨而制备。当本文中所述至少第一、第二和第三油墨组合物是紫外可见固化油墨时,可以将一种或多种光引发剂或是在所有其它成分的分散或混合步骤过程中,或者可以在后面的阶段(即液体油墨形成后)添加到该组合物中。
用于本发明的合适的基材包括但不限于纸或例如纤维素的其它纤维材料、含纸材料、塑料或聚合物基材、复合材料、金属或金属化的材料、玻璃、陶瓷及其组合。塑料或聚合物基材的典型实例为由聚丙烯(PP),聚乙烯(PE),聚碳酸酯(PC),聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制备的基材。复合材料的典型实例包括但不限于纸的多层结构或层压材料,以及例如以上所述那些的至少一种塑料或聚合物材料,以及例如以上所述那些并入塑料和/或聚合物纤维的纸状或纤维状材料。为了进一步增加安全级别以及阻止安全性文件的伪造和非法复制的目的,基材可以包含水印、安全线、纤维、板、发光化合物、窗、箔、贴花、涂层及其组合。
在其上施用至少第一、第二和第三油墨组合物的本文所述基材(在只在基材上施加一层叠置的层的情况下,其它层先被施加到之前施加的层上),可以包含在安全文件的固有部分中,或者,将本文所述至少第一第二和第三油墨组合物涂覆在辅助基材上,例如安全线、安全条、箔、贴花或标签,并且随后在单独步骤中将其转移至包含但不限于有价值的文件和有价值的商品的安全文件。
本文所述安全文件可以进一步包括在本文所述安全元件的之下或之上的一个或多个附加层或涂层,前提是一个或多个附加层不干扰第一和第二层的圆偏振并且假设其不干扰第三层的发光。如果本文所述基材和安全元件之间粘接不充分,例如,由于基材材料,表面凹凸或表面不均匀,那么可以如本领域技术人员已知在基材和元件之间施加附加层、涂层或底漆。
如以上所提到,当将包含一种或多种胆甾醇型液晶材料的油墨组合物直接或间接地施加到表面或背景(优选足够暗的甚至优选黑色的表面或背景)时,胆甾醇型液晶材料的变色性能容易观察。根据本发明的一个实施方案,本文所述安全文件的基材具有至少第一、第二和第三层施加在其上、并且不需要进一步的附加层或涂层以不用任何机器或设备目视观察胆甾醇型液晶材料的变色属性的吸附表面。根据本发明的另一个实施方案,本文所述安全文件的基材不是吸附层,因此,本文所述安全文件进一步包括在基材和油墨组合物之间的额外的足够暗的、优选黑的背景。在暗背景存在下,在应用油墨组合物之前,将暗背景施加到基材上。用于施加暗背景的典型方法包括但不限于喷墨、胶版印刷、丝网印刷、胶版印刷和照相凹版印刷。
为了通过增加防污性或耐化学性和清洁度提高耐久性,并且因此提高安全文件的循环寿命的目的,可以在本文中所述元件的顶部施加一个或多个保护层,前提是该一个或多个保护层不干扰第一层和第二层的圆偏振,并且前提是其不干扰第三层的发光。当存在时,一个或多个保护层通常由防护漆制得的,其可以是透明的或轻微着色的或染色的并且可以有或多或少的光泽。保护性漆可以是可辐射固化组合物,热干燥组合物或其任何组合。优选地,一个或多个保护层是由辐射固化组合物制得的,更优选紫外可见固化组合物。
还描述于本文中的是用于在安全元件上建立在顺序照射期间的可见运动的方法,其用于包括以下步骤:
i)提供上述的安全元件,并且
ii)用能够分别发射至少第一、第二和第三电磁辐射的光源顺序地照射所述安全元件。
为了为观察者产生本文所述的安全元件的可见运动印象的目的,将本文所述安全元件的至少第一、第二和第三层暴露于适当电磁辐射的顺序照射,其具有约2赫兹到约10赫兹之间、优选在约2赫兹到约8赫兹之间、优选约2赫兹到约4赫兹之间的频率。第一、第二和第三层中的每一层被增加其相对于其他图像的对比度的特定电磁辐射顺序照射。
通过使用包括被配置成产生电磁辐射以照射安全元件的至少一部分的至少三种光源的发光设备进行顺序照射。当安全元件包括第一层、第二层和第三层时,光源被配置为产生第一电磁辐射、第二电磁辐射和第三电磁辐射。光源可以被配置成产生可见光,紫外线或红外线波长中的至少一种的电磁辐射。此外,光源可以被配置为以基于多种照射特征(包括例如照射量(例如,指定灯泡数目,电磁辐射被引入安全元件的角度,电磁辐射的波长,光波或光束的圆偏振,或者前述的任何组合)的多种构造产生电磁辐射。光源可以包括任何合适类型的电磁辐射,其包括例如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、白炽灯、荧光、紫外光、红外光或其它合适类型的光。每种光可以选择性地被打开以发射光或关闭。当安全元件包括第一层、第二层和第三层时,光源包括三组灯,优选三组LED。
根据本发明的实施方案,当安全元件包括a)第一层,其包括一种或多种左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料,b)第二层,其包括一种或多种右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料以及c)第三层,其包括一种或多种发光材料,使用包含三组灯(优选三组LED)的光源施加顺序照射的步骤(步骤ii)),所述组的第一组设置有左旋偏振滤光器,所述组的第二组设置有右旋偏振滤光器并且所述组的第三组由紫外线、可见光或IR灯组成。如本领域技术人员已知的,可以以不同的方式获得在左旋圆偏振光和右旋圆偏振光下的安全元件的第一层和第二层,然而,在每一种中光源必须有左旋圆偏振滤光器和右旋圆偏振滤光器,这可以通过以下方式获得:a)使用两个设备,其一装有左旋圆偏振滤光器,另一个装有右旋圆偏振滤光器,b)使用具有光束分离以及左旋和右旋偏振选择装置的单一设备,产生相应于安全元件的左旋偏振光视图和右旋偏振光视图的分割图像;或者c)使用单个设备与电光学滤光器的结合,例如在DE10211310A1中所公开的,其允许在右和左旋圆偏振的交替选择。
根据本文所述的图案设计以及待在顺序照射下产生的可见运动,顺序照射的次序可以是至少三种电磁辐射的恒定序列(即电磁辐射A、电磁辐射B、电磁辐射C、电磁辐射A、电磁辐射B、电磁辐射C等)或者可以是至少三种电磁辐射的非恒定序列(即电磁辐射A、电磁辐射B、电磁辐射电磁辐射B、电磁辐射A、电磁辐射C等)。
本文还描述了用于验证包含本文所述安全元件的安全文件的方法,用于产生可见运动的上述方法进一步包括通过检查可见运动效果验证该安全元件的步骤。
除了通过当暴露于顺序照射时的动态可见运动提供的本文所述安全元件的特别高的安全级别之外,本文所述的至少三层的附加属性可以进一步用作验证方式以确定包含安全元件的安全文件的真实性。可以通过设备或机器的方式读取包括至少三层的图案制成的安全元件的与每个层相关联的可检测参数,如第一和第二胆甾醇型液晶层的胆甾醇型液晶材料的反射率以及第三层的发光。特别是,至少三层可以表现出相同或不同的反射率(这涉及由至少三层表现出的选择反射带位置)。此信息可以存储在数据库中,例如作为二进制代码,用于随后基于使用适当读取器测定可检测参数识别安全元件或包含所述安全元件的安全文件。然后可以进行数据库的搜索以将所测量的安全元件或包括所述安全元件的安全文件与在数据库中所存储的代码进行匹配。
实施例
现在参照非限制性实施例对本发明进行更详细的描述。
通过将第一油墨组合物(I1)、第二油墨组合物(I2)和第三油墨组合物(I3)丝网印刷在黑色涂覆纸张上,制备了包含第一层、第二层和第三层的安全元件,所述三种墨是紫外线固化丝网印刷油墨。油墨组合物具有以下配方:
重量百分比基于各个油墨组合物的总重量
通过将表1中的成分混合制备100克各油墨组合物I1-I3。除了表面活性剂和颜料之外的所有成分在具有4cm大螺旋桨的设备中以300-400rpm混合1分钟再以1500rpm混合15分钟。将颜料和表面活性剂加入并将如此获得的混合物在300-400rpm下混合15分钟。在整个生产过程将温度控制为不超过45℃。
通过丝网印刷方法(77-55Y丝印用10cm宽的刀片)将油墨组合物I1手动施加于基材并且紫外光下固化(15A的Hg灯和Ga/In灯,各产生150W/cm的线性功率,以100m/分钟通过两次),从而形成相应于图1A的第一层。通过相同的丝网印刷方法将油墨组合物I2对准施加在包含第一层的基材上并如上所述固化,即轮子的旋转轴叠置,轮子的轮辐隔开并且轮子圆周的部分图案部分地彼此叠置,以便与第一图像对准形成对应于图1B的第二层。通过相同的上述丝网印刷方法将油墨组合物I3对准施加在包含第一层和第二层的基材上并如上所述固化,即轮子的旋转轴叠置,轮子的轮辐隔开并且轮子圆周的部分图案部分地彼此叠置,以便与第一图像和第二图像对准形成对应于图1C的第三层。三层的精确定位已由操作者实现,这得益于丝网的透明度。
随后将对应于图1D的包含第一、第二和第三层的如此得到的安全元件暴露于顺序照射,以便对观察者产生可见运动的印象。使用闪光灯为光源,其包含三组两个LED,第一组(A)由上插有左旋偏振滤光器的两个白光发光二极管(10000mcd)组成,第二组(B)由上插有左右旋偏振滤光器的两个白光发光二极管(10000mcd)组成,第三组(C)由两个395nm紫外线发光二极管组成。六个LED被安装和焊接在闪光灯上以使其光束会聚向安全元件的同一区域,即印刷安全元件的中心部分。顺序照射按照至少三组的LED的恒定序列(即A、B、C、A、B、C等)以2.5赫兹的频率来执行。
Claims (15)
1.一种安全元件,其包含至少三层的图案,其中第一层包含能够与第一电磁辐射相互作用但不与第二和第三电磁辐射相互作用的第一材料,第二层包含能够与所述第二电磁辐射相互作用但不与第一和第三电磁辐射相互作用的第二材料,并且第三层包含能够与第三电磁辐射相互作用但不与第一和第二电磁辐射相互作用的第三材料,其中当被暴露于能够分别发射至少所述第一、第二和第三电磁辐射的光源的顺序照射时,所述图案提供了可见运动效果。
2.根据权利要求1所述的安全元件,其中所述至少三层显示相似主体的不同的顺序位置。
3.根据权利要求1或2所述的安全元件,其中所述层中的至少两个是彼此相邻、彼此隔开或至少部分彼此重叠的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的安全元件,其中在日光下观看或观察时,所述至少三层具有相同的颜色或者具有不同的颜色。
5.根据前述权利要求中任一项所述的安全元件,其中所述第一材料选自一种或多种左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的安全元件,其中第二材料选自一种或多种右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料。
7.根据前述权利要求中任一项所述的安全元件,其中所述第三材料选自一种或多种发光材料。
8.根据前述权利要求中任一项所述的安全元件,其中所述第一材料选自一种或多种左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料,所述第二材料选自一种或多种右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料并且所述第三材料选自一种或多种发光材料。
9.用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的安全元件的方法,其包括以下步骤:优选通过涂覆或印刷的方法,至少施加包含所述第一材料的第一油墨组合物,从而形成所述第一层,以及优选通过涂覆或印刷的方法,至少施加包含所述第二材料的第二油墨组合物,从而形成所述第二层,以及优选通过涂覆或印刷的方法,施加包含所述第三材料的第三油墨组合物,从而形成所述第三层,以便形成在用能够分别发射所述第一、第二和第三电磁辐射的光源顺序照射时提供可见运动效果的图案。
10.权利要求1至8中任一项所述的安全元件的用途,用于保护安全文件不受欺诈或非法复制。
11.一种安全文件,其包括权利要求1至8中任一项的安全元件。
12.用于建立可见运动效果的方法,包括以下步骤:
i)提供根据权利要求1至8中任一项所述的安全元件;
ii)用能够分别发射至少所述第一、第二和第三电磁辐射的光源顺序地照射所述安全元件。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述安全元件包括a)包含一种或多种左旋圆偏振胆甾醇型液晶材料的第一层,b)包含一种或多种右旋圆偏振胆甾醇型液晶材料的第二层,以及c)包含一种或多种发光材料的第三层,并且其中顺序照射步骤是使用包含三组灯的光源执行的,所述三组灯的第一组设置有左旋偏振滤光器,所述三组灯的第二组设置有右旋偏振滤光器,并且所述三组灯的第三组由紫外灯组成。
14.根据权利要求12或13所述的方法,还包括通过检查可见运动效果验证所述安全元件的步骤。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法,其中所述安全元件被设置在安全文件上。
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