CN109843597B - 用于制造安全元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造安全元件的方法，所述安全元件包括由定向塑料制成的支撑件和由所述支撑件承载并定向的至少一个液晶层，在沿至少一个方向拉伸所述支撑件之前或之后沉积粘合底漆，并且通过在所述粘合底漆上进行印刷来沉积液晶，其中，所述拉伸使所述支撑件处于定向状态。

Description

用于制造安全元件的方法

技术领域

本发明涉及用于安全文件的安全元件，以及用于制造所述安全元件的方法。

更具体地，本发明涉及承载有液晶的安全元件。

背景技术

液晶(特别是胆甾型液晶)因其视角闪色性质而被广泛地用于安全元件中。为了改善随观察角度而改变颜色的可视效果，液晶通常被放置在深色(特别是黑色)背景的前面。

此外，条带形式的安全元件(也称为安全线)经常被合并至诸如钞票的安全文件中。

通常，这些安全元件包括由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的热塑性材料制成的基底，该基底可以是金属化的并且可以具有在透射光下显现的图案形式的脱金属区域。

为这些安全元件提供液晶是有利的，以便通过产生肉眼可见的光学效果来增强安全性。

然而，液晶的沉积遇到了许多问题，这些问题目前仅通过实施起来复杂、昂贵且在布置方面施加了某些限制的方法来解决。

因此，已知的做法是通过转印方法以固体形式施加液晶，其缺点是限制了从艺术观点来看的可能性、以及在脱金属区域中存在施加的液晶。这使得透射光中的着色不是非常有吸引力，并且在脱金属区域中液晶的存在增加了安全性的成本，而没有在安全性方面或从艺术观点提供任何显著的益处。

转印方法引起材料损失和层压步骤，这使得制造更加复杂。

EP 1 744 904公开了一种基底，该基底由涂有定向液晶的双向取向的PET薄膜组成。这种类型的结构在与该基底的粘合方面并不完全令人满意。

申请US 2003189684描述了用于使液晶定向的各种方法。

申请US 20070216518公开了包含液晶的多层结构。液晶的叠加由于增加了要使用的液晶的量而使得结构昂贵。通过转印方法进行制造是优选的。

申请EP 2 073 986也描述了具有叠加的液晶的结构。

JP 2009-98568公开了一种安全元件，该安全元件包括由塑料制成的定向膜，该定向膜可以承受双向拉伸并且可以承载液晶。

GB 2 527 763描述了一种包括定向聚合物膜的片材，该定向聚合物膜可以包含液晶以及粘合剂层。

WO2008/116796涉及一种包含多个聚合物膜的安全文件，所述多个聚合物膜包括承受轴向拉伸的非透明膜。可以通过印刷将粘合剂层施加至该膜。此外，该膜可以包含液晶。

需要进一步改善包含液晶的安全元件及其制造方法，以便特别地具有可用的安全元件，在该安全元件中，液晶很好地粘附至基底，并且充分地且以允许大量丰富的光学效果的方式使用。

发明内容

本发明旨在满足这种需要，并且通过用于制造安全元件的方法实现这一点，所述安全元件包括由定向塑料制成的支撑件、以及由所述支撑件承载和定向的至少一个液晶层，在所述支撑件沿至少一个方向被拉伸之前或之后沉积粘合底漆(所述拉伸使得可以使所述支撑件处于定向状态)，并且通过在所述粘合底漆上进行印刷来沉积液晶。

术语“粘合底漆”应当理解为意指促进粘附的任何层。因此，不应以限制性的方式理解该表述。

通过本发明，改善了液晶的粘附性，并且通过印刷来沉积液晶在美学上以及在获得的光学效应方面提供了许多可能性。

可以根据任何图案在明确限定的区域上进行液晶的施加，从而为元件内的各种安全构件的布置提供极大的灵活性。可以获得更加多样化的颜色变化效果，如果合适的话，不会损害明文(Cleartext)敞开的透明度。

本发明使得可以避免通过转印来进行液晶的沉积，这有利于所述方法的实施。

优选地，在拉伸支撑件的步骤之前沉积粘合底漆。

同样优选地，沿一个方向使支撑件定向，然后沉积底漆，并且之后沿另一个方向拉伸支撑件。

在拉伸支撑件之前施加底漆允许底漆伴随支撑件的拉伸，并且因此进一步改善了液晶的取向。

优选地，支撑件包括PET，但也可使用其它材料。

在施加液晶之前，底漆可能需要交联，特别是当其包括单体时。因此，优选地在拉伸支撑件之后，所述方法可以包括使粘合底漆交联的步骤。

粘合底漆可以包括：聚烯烃(或聚烯)，优选地包括聚乙烯、聚氨酯、聚酯、聚醚、聚碳酸酯或聚丙烯酸，或以上物质的共聚物，并且可以优选地包括聚丙烯酸。

粘合底漆(特别是在其沉积之前)可以包括至少一种烯烃(或链烯烃)、氨基甲酸酯、酯、乙醚、碳酸酯或丙烯酸单体，优选丙烯酸单体。

可以通过任何方式进行底漆的施加，特别是通过印刷、涂覆、喷涂或共挤压进行底漆的施加。

可以通过任何方式进行液晶的印刷，并且优选地通过丝网印刷、凹版印刷或柔性版印刷进行液晶的印刷。在拉伸支撑件后沉积液晶。

所述方法可以包括在粘合底漆上印刷不同的两种油墨，所述两种油墨中的至少一种包含液晶，更佳地两种油墨均包含液晶，所述液晶优选为胆甾型液晶。

这两种油墨可以没有叠加地沉积；因此，沉积的量仅限于有用的量。

胆甾醇型液晶层的反射雾度(下文中称为“雾度”)效应可以弱于没有粘合底漆层的参考安全元件的反射雾度效应。反射雾度是造成乳白色外观的原因，乳白色外观与主反射旁的低强度光的散射有关，所述主反射对应于在镜面方向上的反射。可以根据标准ASTMD4039-09(2015年重新批准)或ISO 13803：2014进行测量。这允许视角闪色效应在更加扩展的角度范围内可见，并且因此在更加扩展的角度范围内掩蔽背景。

可以在液晶层下、特别是在支撑件的相反的一侧提供深色背景。作为变型，可以在液晶层上、特别是在支撑件的同一侧上提供深色背景。可以通过印刷染料或(吸收性或干涉性)颜料获得所述深色背景。作为变型，通过金属化(特别是在真空或电化学下或通过用于沉积金属、金属氧化物或金属氧化物盐的任何其它技术)获得深色背景。深色背景还可以由附加支撑件承载，优选地，所述附加支撑件包括通过任何适当的方式(特别是通过借助粘合剂的层压)附接至支撑件的PET。在适当的情况下，附加支撑件优选地在液晶层一侧附接至支撑件。

优选地，深色背景至少部分地叠加在液晶层上。

优选地，深色背景相对于液晶的印刷配准布置；特别地，深色背景可以精确地叠加在液晶上。

可以在施加液晶时或之前制造深色背景。

深色背景可以具有小于80％的透射度，并且优选是非透明的。

优选地，粘合底漆是透明的。

根据本发明的另一方面，本发明的另一主题是用于安全文件的安全元件，所述安全元件特别是通过如上限定的根据本发明的方法获得的安全元件，所述安全元件包括：

a.由拉伸热塑性材料制成的支撑件，

b.在所述支撑件的表面处的粘合底漆，

c.通过印刷沉积在所述粘合底漆上的至少一个液晶层，所述液晶特别是胆甾型液晶。

安全元件可以包括印刷的至少两种液晶油墨，所述至少两种液晶油墨优选地不彼此叠加。

优选地，根据下面描述的Tesa测试所测量的液晶层与支撑件的粘附系数等于2。

优选地，液晶层是图案的形式，特别是字母数字图案的形式。

本发明的另一主题是用于验证根据本发明的安全元件的方法，所述方法包括观察所述元件以便确定对于大于或等于70°的入射角是否观察到视角闪色效应，并且该步骤在于基于至少该观察生成关于真实性的一条信息。

该验证方法可以包括出于证明支撑件的取向和粘合底漆的取向的目的而通过偏振滤光器观察元件，并且该步骤在于基于至少该观察生成关于真实性的一条信息。

附图说明

通过阅读下文对实施本发明的非限制性示例的描述，以及通过检查附图，将可以更清楚地理解本发明，其中：

-图1以俯视图表示根据本发明的安全元件，

-图2是沿图1的II-II的纵向截面，

-图3表示安全元件的实施方式的细节，

-图4是类似于图1的实施方式的变型的视图，

-图5是图4的安全元件的纵向截面，

-图6是类似于图3的安全元件的实施方式的变型的视图，

-图7示出了根据本发明的方法的示例的各个步骤，

-图8表示包括根据本发明的安全元件的安全物件的示例，以及

-图9是示出下面描述的“雾度”的测量的示图。

在附图中，为了清楚起见，并不总是遵照实际比例。

具体实施方式

在图1至图3中示出了根据本发明的安全元件10，安全元件10包括支撑件11、粘合底漆12和通过在粘合底漆12上进行印刷而沉积的液晶层13。

液晶层13由不同颜色的、不相互叠加的两个印刷部分13a、13b形成。在图1至图3的示例中，印刷部分13a和13b不一起覆盖支撑件的面11a的整个表面区域。因此，在印刷部分周围保留了可以由其它安全构件使用的区域14，所述其它安全构件例如荧光的或非透明的层，特别是油墨层。

在图4至图6的示例中，印刷部分13a和13b一起覆盖支撑件的整个面11a。

为了提高液晶的可见度，有利地，在非透明的背景(优选深色或反光的背景，例如黑色背景)上进行叠加印刷。

举例来说，在图6中示出了在支撑件11的与液晶层13相对的一侧上存在非透明层15形式的深色背景。非透明层15例如是印刷的黑色油墨或金属镀层。

例如在沉积液晶层13之后进行非透明层15的制造。

根据图6的一实施方式的变型，非透明层15存在于支撑件的同一侧上的液晶层13上。然后从支撑件的与液晶层13相对的一侧观察安全元件。

支撑件

支撑件由可拉伸的热塑性材料制成。

优选地，支撑件由PET、聚丙烯或聚乙烯制成。

为了提高安全元件的耐久性，通过任何适当的方式，特别是通过借助粘合剂进行的层压，将附加支撑件(优选地包括PET)附接至支撑件。

优选地，附加支撑件在液晶层的这侧附接至支撑件。在旨在提高由此形成的夹层的内聚力的一变型中，优选地，液晶层为图案的形式，并且覆盖例如支撑件表面的至少50％。因此增强了支撑件和附加支撑件之间的粘附性。

液晶

优选地，液晶是胆甾型液晶(CLC)。作为变型，液晶是向列型液晶。

目前市场上存在许多液晶油墨并且可以使用这些液晶油墨。油墨可以是胆甾型液晶和向列型液晶的混合物，其比例根据所需的颜色变化来选择。

粘合底漆

粘合底漆增加了液晶对支撑件的粘附性，但是由于其固有的结构，不会阻止支撑件参与液晶的定向。

粘合底漆包括一种或多种聚合物。

底漆可以以单体(特别是烯烃(或链烯烃)、氨基甲酸酯、酯、乙醚、碳酸酯或丙烯酸单体，优选丙烯酸单体)的形式施加至支撑件，然后在该施加之后例如通过暴露于紫外线辐射进行交联。

优选地，将底漆的化学性质选择为与所使用的液晶油墨具有最佳的亲和性。因此，由于许多液晶油墨基于丙烯酸单体，因此优选使用同样基于丙烯酸单体的底漆。

沉积的底漆量选择为使得沉积物的厚度保持足够小，以使下层支撑件的结构相对于液晶的取向保持活性。

因此，底漆的厚度优选小于1000nm、更佳地小于100nm。

使上面已经存在有底漆的支撑件定向使得可以使底漆定向，并且因此允许底漆的更大沉积。

其它安全构件

除了液晶之外，安全元件可以包括选自第一级、第二级或第三级安全构件的任何的其它安全构件。

其它安全构件可以是：

-在透射光中显现并且通过金属化和/或脱金属形成的图案，

-染料、发光颜料、干涉颜料，特别是以印刷形式或与安全元件中的至少一个构成层混合的形式，

-光致变色或热致变色的化合物、染料和/或颜料，特别是以印刷形式或与安全元件的至少一个构成层混合的形式，

-紫外线(UV)吸收剂，特别是以涂层形式或与安全元件的至少一个构成层混合的形式，

-多层干涉结构，

-折射层、双折射层或偏振层，

-衍射结构，

-产生“莫尔效应”的构件，其例如可以有这种效果：例如通过将两个安全构件的线靠近在一起来显示由两个安全构件的叠加产生的图案，

-彩色滤光片，

-自动可读的安全构件，该安全构件具有特定的且可测量的以下特性：发光(例如荧光、磷光)、光(例如紫外光、可见光或红外光)的吸收、拉曼活性、磁性、微波相互作用、X射线相互作用或导电特性。

安全元件

有利地，根据本发明的安全元件是用于保护可变数据的安全线、箔、贴片或薄膜。安全元件也可以是保护膜或防渗膜(或卡片)。

如图8所示，在安全元件由安全线组成的情况下，所述安全线可以作为窗集成至诸如钞票30的安全纸中。然后安全元件从该文件的一个边缘31延伸至另一个边缘32。

当安全元件为线的形式时，其宽度例如在1mm和10mm之间，并且其厚度在10μm和100μm之间。

在箔的情况下，安全元件通过转印施加至例如纸、薄膜或卡片的表面。

术语“贴片”表示不覆盖下层基底的整个表面的薄膜。

制造方法

根据本发明，如图7所示，该方法包括例如通过挤压制备由塑料制成的薄膜的步骤21。该薄膜可以是单层或多层。

该薄膜承受至少一个拉伸步骤22，这使得可以将其沿第一方向定向。这例如是沿纵向方向(也称为纵向)的第一拉伸。

然后在步骤23中施加粘合底漆，然后在步骤24中，在不同于第一方向的方向上，例如在横向方向(也称为横向)上再次拉伸薄膜。

最后，在步骤25中，通过在如此双向拉伸并且涂覆有粘合底漆的薄膜上进行印刷而沉积液晶。

在所使用的油墨中存在的溶剂的蒸发过程中进行液晶的定向。优选地，该蒸发通过气流干燥来进行，优选地水平进行以便促进液晶的定向。优选地，油墨是可UV交联的，并且在油墨沉积之后的交联使得可以确定地固定该取向。

优选地，利用多种液晶油墨进行印刷，这些液晶油墨优选地沉积而不相互重叠。油墨可以以固体或图案的形式沉积。术语“图案”表示肉眼可识别的任何图案，特别是例如一个或多个字母数字字符，或诸如个人、动物、物体、风景、植物或古迹的主题的图像。该图案可以是利用图案的半色调翻印的半色调光栅图案，其优选地借助阴影效果以3D显现。该图案可以是沿给定的方向布置的重复图案、光栅图案、或优选地以棋盘式布置。

在可以使用的其它印刷技术中，可以通过柔性版印刷、丝网印刷或凹版印刷进行印刷。

在该方法的一变型中，在粘合底漆已经沉积后，薄膜在纵向和横向上承受双重拉伸。优选地，在沿纵向的第一拉伸之后进行该沉积。

因此可以具有以下的顺序：

-沿纵向进行拉伸，

-沉积底漆，

-沿横向进行拉伸，

-沿纵向进行拉伸。

验证方法

根据本发明的安全元件的验证可以通过观察该元件来进行，以便确定是否对于大于或等于70°的入射角观察到视角闪色效应，这种效应与液晶的存在有关。

然后可以基于至少该观察生成关于真实性的一条信息。

该验证可以包括着眼于证明支撑件的取向和粘合底漆的取向而通过偏振滤光器观察元件，并且该步骤在于基于至少该观察生成关于真实性的一条信息。

可以通过以传统的方式分析薄膜的双折射来验证支撑件的双向取向。

可以使用线性偏振器(例如放置在安全元件上的滤光器)，该线性偏振器旋转90°以便确定当旋转时是否从深色外观变为较浅外观。

示例

下文提到的“Tesa”测试是对沉积在基底上的层的粘附性的测试，其中将胶带施加至寻求对其测量内聚力和对基底的粘附性的层。

根据所测试的层在去除胶带后保持粘附在胶带上的比例获得0至2的分数：

-0表示对胶带的完全粘附，并且因此对所测试的层的基底的粘附性为零，

-1表示对胶带的部分粘附，以及

-2表示对胶带不粘附，并且因此对所测试的层的基底具有更好的粘附性。

示例1至示例3(对比的)

多种PET薄膜印刷有液晶油墨，该液晶油墨配制有三种产品的混合物，即：

胆甾型液晶：5.29g

向列型液晶：3.11g

光引发剂：1.6g

该混合物构成具有丙烯酸基的油墨，该油墨包括胆甾型液晶和向列型液晶。

所选择的胆甾型液晶和向列型液晶之间的比例给出了颜色；在这种情况下，获得了随观察角度从蓝色到黄绿色的变化。

用涂覆棒在3微米的厚度上进行液晶的沉积。

在吹入的热空气下进行干燥以便排列液晶。油墨经受UV交联。

在深色背景前观察液晶。

*化学侵蚀：利用酸溶液进行处理，从而产生表面微粗糙度

**视角闪色效应：观察到如下的参数：两种颜色的清晰性观察、颜色的亮度和颜色变化的角度。

等离子体处理不能提供最佳的粘附性，但液晶的排列是正确的。

通过化学侵蚀处理的PET薄膜使得可以具有优异的粘附性，但是光学效果减弱。

示例4(对比的)和示例5至示例7(根据本发明的)

通过市场可买到的液晶油墨，如示例1至示例3那样进行液晶的沉积。

***离线：在拉伸PET薄膜的步骤之后进行施加。在线：在制造薄膜的过程中在至少两个拉伸PET薄膜的步骤之间进行施加。

尽管在允许进行排列的双向取向PET支撑件和液晶层之间存在中间底漆层，但示例5至示例7仍令人惊讶地保留了视角闪色效应。

由于粘合底漆的存在而修改液晶的排列。这种排列的修改使得可以提高变色效果的可见性，并且赋予液晶层半透明性，这使得可以限制黑色背景的可见性。

可以通过根据标准ASTM D4039-09和ISO13803的反射“雾度”的测量来确定半透明度。其是雾度的测量，即乳白色的乳白光、光泽或透明的顶部涂层的测量。

在(A级)质量表面上，期望明亮和有光泽外观的图像。微结构可能是乳白色外观的原因。这种效应称为“雾度”效应。如果在非常光亮的表面上存在微观和细微的缺陷，则这会导致低强度光在主反射旁散射。主要部分在镜面方向上反射，因此表面看起来非常有光泽并且具有图像的渲染，但是其覆盖有乳白色和混浊的雾。

根据本发明的支撑件上的液晶层的“雾度”可以小于未经处理的PET上的液晶层的“雾度”，这导致反光度比标准支撑件上的液晶层更低。此外，“雾度”的降低增加了液晶层的光散射，并且因此能够在更宽的角度范围内观察到视角闪色效应。因此，令人惊讶的是，在“掠射”角处，利用根据本发明的支撑件维持视角闪色效应，而利用标准的支撑件，液晶不再可见并且观察到不期望的深色背景。

根据标准ISO 13803：2014测量的薄膜(1)和薄膜(6)的“雾度”分别为274和79。在图9中示出了这种测量，其中，根据角度α(例如对于上述标准为20°)照射待测量的支撑件91。如与反光度(反光度对应于镜面光线94(角度-α)的强度)相反，“雾度”的测量通过传感器92进行，并且对应于光线93的强度。

为了量化视角闪色效应的角度范围的增大，针对在样本(1)和样本(6)上的50°角度的照射，在不同的观察角度下测量400-700nm波长范围内的最大强度(下表中的“强度”)。下表中显示的所有强度测量值均以对应于给定校准的任意单位给出；特别地，用相同的校准来测量样本(1)和样本(6)的强度。

应当注意，对于掠射观察角度，例如10°、20°、70°和80°，样本6的强度大于样本1的强度，这反映了样本6的视角闪色效应在更宽的角度范围内的可见度。

Claims (21)

1.一种用于制造安全元件的方法，所述安全元件包括由定向塑料制成的支撑件(11)和由所述支撑件承载并定向的至少一个液晶层(13)，在沿至少一个方向拉伸所述支撑件之前或之后沉积粘合底漆(12)，并且通过在所述粘合底漆上进行印刷来沉积液晶，其中，所述拉伸使得能够使所述支撑件处于定向状态。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在拉伸所述支撑件(11)的步骤之前沉积所述粘合底漆(12)。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述支撑件包括PET。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括使所述粘合底漆交联的步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述粘合底漆包括聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚醚、聚碳酸酯或聚丙烯酸、或以上物质的共聚物。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述粘合底漆包括聚丙烯酸。

7.如权利要求4所述的方法，其中，所述粘合底漆包括至少一种酯、乙醚或丙烯酸单体。

8.如权利要求7所述的方法，其中，酯单体选自至少一种氨基甲酸酯和碳酸酯单体。

9.如权利要求1所述的方法，其中，通过丝网印刷、凹版印刷或柔性版印刷进行所述液晶的印刷。

10.如权利要求1所述的方法，其中，在拉伸所述支撑件之后沉积所述液晶。

11.如权利要求1所述的方法，所述方法包括在所述粘合底漆上印刷不同的两种油墨，所述两种油墨中的至少一种包括胆甾型液晶。

12.如权利要求1所述的方法，其中，胆甾型液晶层的雾度效应弱于没有粘合底漆层的参考安全元件的雾度效应。

13.如权利要求1所述的方法，所述方法包括提供在所述液晶层下的深色背景。

14.如权利要求1所述的方法，其中，所述粘合底漆是透明的。

15.一种用于安全文件的安全元件(10)，所述安全元件包括：

a.由拉伸的热塑性材料制成的支撑件(11)，

b.在所述支撑件的表面处的粘合底漆(12)，

c.通过印刷沉积在所述粘合底漆上的至少一个液晶层(13)。

16.如权利要求15所述的安全元件，所述安全元件包括印刷的至少两种液晶油墨。

17.如权利要求15所述的安全元件，其中，根据Tesa测试测量的所述液晶层在所述支撑件上的粘附性等于2。

18.如权利要求15所述的安全元件，其中，胆甾型液晶层是图案的形式。

19.如权利要求15所述的安全元件，所述安全元件还包括深色背景。

20.一种用于验证如权利要求15所述的安全元件的方法，所述方法包括观察所述安全元件以确定对于大于或等于70°的入射角是否观察到视角闪色效应，并且该步骤在于基于至少所述观察生成关于真实性的一条信息。

21.一种用于验证如权利要求15所述的安全元件的方法，所述方法包括着眼于证明所述支撑件的取向和所述粘合底漆的取向而通过偏振滤光器观察所述安全元件，并且该步骤在于基于至少所述观察生成关于真实性的一条信息。

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