安全票證及其制造方法

安全票證及其制造方法
【專利說明】安全票證及其制造方法
[0001]本發明涉及安全票證，如鈔票、貨幣、身份票證、護照、支票、簽證、證書及類似物，以及用于安全票證的制造的方法。具體而言，本發明涉及包含安全裝置的安全票證，所述安全裝置為光學可變效應生成凹凸結構(如，全息圖和/或衍射光柵)的形式。所公開的方法尤其很好地適用于在具有聚合物基底的安全票證(例如，聚合物鈔票)上整體形成這種安全裝置。
[0002]諸如全息圖和衍射光柵的光學可變效應生成凹凸結構在過去若干年已經廣泛用于向諸如鈔票、信用卡、護照等類似物的有價票證賦予安全性。常規地，所述結構被設置在轉移箔上，并隨后從所述轉移箔熱燙印至最終的票證基底上。該方法的一個早期實施例在US-A-4728377中描述。這種技術對于傳統的具有例如由紙形成的基底的安全票證效果較好。然而，能夠證明這種技術難以將這種物件粘結至其他類型的基底，如聚合物基底。例如，聚合物基鈔票通常包括聚丙烯基底，聚丙烯能夠承受最高約80°C的溫度。熱燙印方法通常在較高的溫度(例如，約250 °C至300 °C )下操作，將引起對這種基底的損壞。同時，冷粘合劑的使用通常被證明是不成功的，因為聚合物與安全裝置之間的結合通常是不夠牢固的。
[0003]為了避免這些問題，已經采用了替代方法，包括“鑄造固化”樹脂的使用。可固化材料被施加于聚合物基底，且被凸印以具有期望的凹凸結構。同時或隨后地，所述材料被固化，例如通過被暴露至UV福射，以固定該凹凸結構。隨后，金屬墨被施加于該凹凸部以提供反射層，以便使所述光學可變效應可見。W0-A-2008/031170中公開了這種方法的一個實施例。
[0004]盡管此技術由于聚合物基底與可固化樹脂之間的結合，導致基底和安全裝置之間的牢固的粘結，但是所得的安全裝置的質量通常不是優化的。其原因之一是使用金屬墨來增強光學可變重現，這不會引起如傳統轉印箔型裝置中可實現的亮且清楚的光學效應，所述傳統轉印箔型裝置使用金屬或高折射率層作為反射材料。這是因為構成金屬墨的反射顆粒不能以與將金屬或HRI層施加于凹凸部的情況中所實現的順應凹凸結構的程度相同的程度來順應凹凸結構。然而，金屬或HRI層的使用是有問題的，因為沉積這種材料所需的方法通常包括加熱基底，這導致翹曲。這引起票證上的可固化樹脂區域與金屬化區之間和/或可固化樹脂區域與涂層或印刷圖形之間的配準的損失。
[0005]根據本發明，一種制造安全票證的方法，包括:
[0006](a)提供具有第一表面和第二表面的聚合物基底；然后以任何次序執行以下步驟(b)、(c)和(d):
[0007](b)將可固化材料施加至基底的第一表面上的第一區域；
[0008](c)形成所述可固化材料以使所述可固化材料的、遠離所述基底的表面遵循光學可變效應生成凹凸結構的輪廓，并且使所述可固化材料固化以使凹凸結構被已固化的材料保持；
[0009](d)將一個或多個涂層施加至所述基底的第一表面和/或第二表面，以限定觀察區域，所述涂層至少在第一表面上的、跨越第一區域的全部或部分上不存在；
[0010]然后:
[0011](e)將掩蔽物質施加至基底的第一表面以將至少第二區域排除在外，所述第二區域包括第一區域的至少一部分，第一區域和第二區域的重疊部分限定第三區域；
[0012](f)將反射增強材料沉積在基底的第一表面上，從而在第三區域中，反射增強材料被沉積在已固化的材料上并遵循凹凸結構的輪廓；其中，掩蔽物質阻礙反射增強材料的保留(例如沉積和/或粘結)，使得反射增強材料僅被保持在未施加掩蔽物質的區中。
[0013]“觀察區域”是指步驟(d)中所施加的涂層中的間隙，在最終產品中，將在此間隙中觀察到凹凸結構。該觀察區域可具有與其周邊相同的遮光度，使得在透射光中是不可區分的。然而，在優選實施例中，該觀察區域包括窗區域，即具有低于其周邊的遮光度的遮光度的區域。
[0014]通過施加限定觀察區域的涂層和可固化材料(形成安全裝置)且然后使用掩蔽物質以限定基底中將保持反射增強材料的那些部分，結果是涂層、可固化材料和反射增強材料全部可以彼此配準地施加，同時仍允許使用金屬或HRI層作為反射增強材料。因此，安全裝置的、由已固化的材料和反射增強材料相結合在第三區域中所形成的光學質量可與傳統箔基裝置的光學質量相媲美。可實現高配準，因為限定可固化材料、反射增強材料和涂層中的觀察區域的最后位置的全部步驟在沉積反射增強材料的步驟(在該步驟期間通常發生加熱)之前，且因此在基底的任何翹曲或扭曲或拉伸發生之前被實施。
[0015]因此，優選地，在步驟(b)、(d)和(e)中，對應的可固化材料、涂層和掩蔽物質被彼此配準地施加，并且有利地與步驟(c)中所形成的凹凸結構配準地施加。
[0016]此外，如以下進一步討論的，以此方式使用掩蔽物質具有以下益處:限定涂層中的觀察區域、可固化材料和反射增強材料的最后位置的各步驟能夠使用相似或相同類型的施加技術(例如，印刷或涂覆)而被實施，因此所有步驟都能夠在一連續的、串聯式工藝(in-line process)中實施。這進一步增強可實現的配準并簡化制造工藝，因為全部這些施加步驟都可以在沉積步驟(例如，金屬化)之前被完成，所述沉積步驟可單獨發生，例如，作為單獨的工藝的一部分并可能在單獨的設備上發生。這可能是制造工藝的最終步驟，無需進一步的施加步驟，因此將制造工藝減少至兩個關鍵階段。
[0017]觀察區域可采取許多不同的形式，包括僅在施加至基底的第一側或第二側的涂層中的一個中斷部，以顯示安全裝置，同時另一側可最后用不透光材料完全地涂覆(在此情況下，觀察區域將在透射中不可見)。然而，如以上所指出的，在優選實施例中，由步驟(d)中敷設的涂層所限定的觀察區域為窗區域。這可以最后為全窗(即，在基底的窗區域中的任一側上都不提供涂層)或半窗(即，具有低于100%遮光度的涂層被施加至基底的窗區域中的僅一側)。
[0018]步驟(d)中所敷設的涂層是通過這些層中的間隙限定觀察區域的位置、形狀和尺寸的層。在一些情況下，這將包括計劃被施加于安全票證的全部涂層。然而，在其他情況下，可存在對觀察區域的限定沒有貢獻的附加的涂層，且在此情況下，這種附加的層可在步驟(d)或任何后面的階段(包括步驟(e)之后或步驟(f)之后)期間被施加。例如，當觀察區域為半窗型結構(半透明的或非半透明的)，被施加至基底的一側的涂層可延伸遍布(all-over)基底，并且這些涂層可被稍后施加，因為這種(這些)遍布層與任何其他特征之間的配準不是必需的。然而，通常優選地，在步驟(f)之前施加全部的涂層，從而全部的印刷/涂覆步驟在反射增強材料的施加之前被完成。以此方式，基底卷材(substrate web)不必在反射增強材料沉積之后被返回至印刷/涂覆設備。
[0019]還應注意的是，盡管步驟(d)中所施加的涂層將通常被施加在包含可固化材料的第一區域的外側，但是這些涂層還可與第一區域重疊，條件是在第一表面上，第一區域的至少一部分在步驟(d)的最后仍未被覆蓋，以使其能夠接收步驟(f)中的反射增強材料。因此，在基底的第一表面上，步驟(d)中所施加的涂層不完全與可固化材料重疊，但是在基底的第二表面上，步驟(d)中所施加的涂層可延伸跨越整個第一區域，例如，如果觀察區域將為半窗。優選地，涂層在基底上限定窗結構或“半窗”結構(半透明的或非半透明的)，可固化材料的至少一部分位于所述窗結構或“半窗”結構中。
[0020]凹凸結構可被配置以顯示任何類型的光學可變效應，意味著在不同的視角處，該凹凸結構的外觀是不同的。在特別優選的實施方案中，光學可變效應生成凹凸結構是引起衍射光學效應如全息圖或衍射光柵的結構。然而，應當領會，在其他實施方案中，凹凸結構可以是非全息圖的光學結構，如棱鏡結構。
[0021]掩蔽物質可根據各種不同的機理操作，包括抑制反射增強材料粘結至基底和/或阻礙反射增強材料沉積在基底上的第一位置中。根據所使用的掩蔽物質的類型，不需要除沉積以外的進一步的步驟來實現期望的結果。例如，掩蔽物質可排斥反射增強材料，從而在已施加了掩蔽物質的區中，不發生反射增強材料的沉積。在其他情況下，在這些區中可存在反射增強材料的一定沉積。此隨后在無任何主動干涉的情況下可能變得脫離，但在優選實施方案中，該方法在步驟(f)之后進一步包括:(fl)清洗基底，以移除被施加了掩蔽物質的區中的任何殘留的反射增強材料。可使用液體(例如，水)或氣體(例如，空氣射流)物質實施清洗。在使用液體的情況下，優選地，該液體具有溶解印刷掩蔽物的能力(例如，該掩蔽物在清洗液中可溶)。
[0022]在一個優選實施方案中，掩蔽物質包括含油掩模(oil mask)，該油掩模適于使得反射增強材料在該油掩模上的施加引起油掩模的脫氣，從而阻礙反射增強材料粘結至基底。這種物質具有的益處是通常不需要隨后的移除步驟(例如，步驟(Π))。適宜的油掩模的實施例包括低分子量的油，包括硅酮，其在真空環境中將汽化。US-A-3935334提及用于冷凝器元件的金屬化樹脂膜的內容物中的油掩模。
[0023]在其他優選實施方案中，掩蔽物質包括可溶掩模(soluble mask)，如可溶墨(soluble oil)(由合適的粘合劑和顏料組合物組成)，其不會牢固地粘結至基底，或能夠通過溶劑(含水的或不含水的)的施加而被溶解，從而阻礙施加至基底上的反射增強材料粘結至基底。在此情況下，需要清洗步驟。W0-A-9913157中描述了充分著色的墨的形式的一種合適的可溶掩模的實施例。各種機理可被采用，但在一個實施例中，可溶掩模被配置為使得當用薄沉積層的反射增強材料(例如，金屬)涂覆掩蔽物質時，掩蔽物質利用金屬膜的厚度(厚度通常為15nm至30nm)不足以連續涂刷掩模中的顏料顆粒的事實，在金屬膜中產生小孔或間斷。當被浸沒在合適的溶劑(優選地為水)中時，溶劑通過這些孔進入，溶解顏料以使上覆的金屬層解體。為了使此機理有效運作，顏料顆粒尺寸優選地大于反射增強膜的厚度。例如，優選的顏料顆粒尺寸可在大于或等于約lOOnm且小于500nm的范圍內。此范圍的上限考慮到在典型設計中，反射區域的最小行約為500nm，顆粒尺寸應當小于此，以允許期望的圖案的足夠的分辨率。US-A-5142383、EP-A-1023499和US-A-3935334中公開了合適的可溶掩模的其他實施例。
[0024]在許多情況下，相對于油掩模，可溶掩模的使用是優選的，因為如果基底卷材在印刷后被纏繞成卷，這種油(例如，低分子量油)傾向于移位、轉移或模糊。因此，油掩模的使用更適合于這樣的工藝中，其中串聯式金屬化發生在印刷或其他施加步驟(即，印刷和金屬化之間不存在再纏繞工藝)之后的工藝。相比之下，所施加的印刷可溶掩模的使用不會帶來這些限制。此外，由油掩模的脫氣產生的蒸汽在一些環境下能夠導致光學結構的污染。
[0025]能夠使用允許將材