Многослойный материал

 

Изобретение относится к многослойным материалам, в частности к переносимым лентам и к способу для изготовления таких материалов. Многослойный переносимый материал содержит ленточную основу, промежуточный слой и одно- или многослойный переносимый слой, причем промежуточный слой расположен между ленточной основой и переносимым слоем и представляет собой слой, состоящий из слоя оксида металла или слоя оксида полупроводника. Данные признаки позволяют создать надлежащее сцепление переносимой ленты с переносимым слоем. 2 с. и 15 з.п.ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к многослойным материалам, в частности к переносимым лентам, состоящим из основы и однослойного или многослойного переносимого слоя, имеющего оптически изменяемую структуру, и промежуточного слоя, находящегося между основой и переносимым слоем, и к способу для изготовления таких материалов.

При изготовлении банкнот, удостоверений личности, паспортов и аналогичных документов необходимо принимать меры, обеспечивающие повышенную защиту. Качество защиты от подделок может быть значительно повышено, если эти документы снабжаются переносимыми элементами, в которых имеется голограмма, дифракционная решетка или другие элементы, позволяющие изменять оптический эффект в зависимости от угла наблюдения. Известен способ переноса для применения голограмм в удостоверениях, банкнотах или других документах, которые должны обладать повышенным уровнем секретности.

Элемент, обеспечивающий изменяемые оптические эффекты, например голограмма, обычно относится от переносимой ленты с использованием давления и тепла. Переносимые ленты для переносимых голограмм состоят из основы, термочувствительного слоя, термопластического лакового слоя с голографической структурой, алюминизированного слоя, защитного слоя и адгезионного слоя, расплавляющегося под воздействием тепла. Переносимая голограмма переносится на искомую основу, образуемую термопластическим лаковым слоем, включая последующие слои, перенесение на искомое основание обеспечивается с помощью адгезионного слоя, расплавляющегося под воздействием тепла, в то время как основа в процессе переноса снимается с участием термически активного слоя.

Для многих практических применений было установлено, что лучше вместо термопластического лакового слоя использовать лак, который консервируется с помощью излучений. Преимущество таких лаков заключается в том, что они не являются термически деформируемыми при переносе к искомому основанию. Часто используются лаки с так называемой замедленной консервацией, консервация таких лаков инициируется, например, с помощью ультрафиолетовых излучений. Это позволяет обеспечить облучение лаков непосредственно перед образованием соответствующей структуры, чтобы сохранить необходимую пластичность во время процесса формирования структуры и законсервировать необратимость непосредственно после ее формирования независимо от последующих технологических операций. Поскольку облучение и результирующее интенсивное воздействие тепла при выполнении этой технологической операции могут также привести к отслаиванию промежуточных слоев, существует большая опасность, заключающаяся в том, что основа преждевременно оторвется от переносимого слоя во время формирования дифракционной структуры. Поэтому структура полностью изготавливается с освобождаемым слоем в одном технологическом процессе. Но освобождаемые слои служат для облегчения отделения переносимых элементов от основы, когда переносимый элемент переносится к искомой основе. Если обойтись без освобождаемого слоя, необходимые свойства и лакировка переносимой ленты должны быть обеспечены другим образом. Например, свойствами освобождаемого слоя можно наделить формируемый структурный лаковый слой.

В документе EP 0502111 B1 описывается лак, предназначенный для этой цели, свойства которого модифицированы таким образом, что оказывается возможным сформировать нужную структуру лакового слоя без лаков, отрываемых от основы, поскольку указанный лак одновременно очень легко оторвать от основы, когда соответствующий оптический элемент будет перенесен к искомой основе.

Поскольку адгезия лакового слоя к основе в значительной степени зависит от ее сорта и предшествующей обработки, лаковый слой приспосабливают к основе путем добавления к пленкам, изготавливаемым из пластических материалов, которые служат основой, соответствующих присадок.

Это означает, что лак, в котором формируется нужная структура, и основа должны быть приспособлены друг к другу таким образом, чтобы удовлетворить предписанным условиям, что является довольно трудной задачей.

Кроме того, коэффициенты адгезии лака с основой часто бывают непостоянными, даже если для изготовления основы были использованы те же самые материалы. Свойства основы подвержены случайным изменениям, которые могут быть вызваны, например, изменениями условий производства, времени хранения, старением и т.п. Это приводит к различиям коэффициентов адгезии поверхности основы и необходимости адаптировать адгезию структурного лакового слоя к адгезии основы, даже если для изготовления основы были использованы одни и те же пластические материалы.

Цель настоящего изобретения, таким образом, заключается в том, чтобы предложить переносимую ленту с основой и переносимым слоем и способ для их производства, чтобы переносимая лента имела бы с переносимым слоем надлежащее сцепление.

Решение этой задачи изложено в независимых пунктах патентной формулы. В подпунктах изложен способ специальной реализации.

Основная идея изобретения заключается в том, чтобы обеспечить надлежащую адгезию основы к переносимому слою путем предварительной обработки основы. Для этой цели на основу наносится тонкий слой оксида металлов или полупроводников, который затем используется для сцепления с переносимым слоем.

Особое преимущество способа решения проблемы, предлагаемого в настоящем изобретении, состоит в том, что использование тонкого слоя, состоящего из оксидов, позволяет разъединить адгезию основы к переносимому слою и свойства основы. Таким образом, переносимый слой может быть выбран почти независимо от свойств основы, без неблагоприятного воздействия коэффициентов адгезии. К этому, конечно, относятся также и случаи с основами из пластических масс, изготавливаемыми из тех же самых материалов, но присылаемыми из различных производственных партий продукции. Нанесение на основу слоя из оксидов металлов или полупроводников обеспечивает нужные условия адгезии с накладываемым переносимым слоем. Значение коэффициента адгезии определяется, таким образом, только адгезией переносимого слоя к оксидному слою, составляющей 15-50 мН/м, предпочтительно - 30-38 мН/м.

Хотя для изготовления основы могут быть использованы многие материалы, такие как пластмассы, бумага или силиконовая бумага, предпочтительно в качестве основы использовать, например, полиэтилентерефталатную пленку, на которой формируется путем напыления слой оксида кремния (SiO_x). Поскольку в этом процессе на основе осаждается смесь, состоящая из SiO и SiO₂, на основе образуется слой SiO_x, причем выполняется соотношение 1<x<2. Толщина слоя выбирается таким образом, чтобы получить на основе область с непрерывным покрытием, с одной стороны, и чтобы напыляемый слой остался бы прозрачным, с другой стороны. Слой оксида кремния покрывается затем лаком, образующим нужную голографическую структуру, например, путем использования в дальнейших операциях структурного рельефного проката. После образования нужной структуры рельефа лак консервируется или "сшивается", сторона, несущая голографическую структуру, покрывается металлическим слоем. Для нанесения металлического слоя используется комплексный клей.

Слой оксида кремния регулирует коэффициент сцепления переносимой голограммы с основой таким образом, чтобы голограмму можно было бы сформировать в рельефном структурном лаковом слое без использования переносимого слоя, отрываемого от основы. Голограмма затем может быть легко перенесена на какую-либо искомую основу, например на отперфорированный или выдавленный рулон, и легко отделяется от основы. Дальнейшие преимущества и варианты технологического процесса разъясняются с помощью чертежей. Следует иметь в виду, что на чертежах не соблюден точный масштаб и что чертежи, приводимые в настоящем изобретении, предназначены только для его иллюстрации.

На фиг. 1 представлен документ, снабженный элементом защиты, предлагаемым в настоящем изобретении.

На фиг. 2 представлены основные принципы предварительной обработки основы, используемой в настоящем изобретении.

На фиг. 3 представлена структура переносимой пленки, предлагаемой в настоящем изобретении.

Как показано на фиг. 1, можно использовать переносимую пленку, предлагаемую в настоящем изобретении, чтобы наложить переносимый элемент 1 на носитель данных, в рассматриваемом случае - на банкноту 2. Оптически изменяемый элемент 1 изготавливается, в частности, в виде голограммы и может быть наложен на носитель данных таким образом, чтобы простираться от одного бокового края носителя данных до другого. В иных случаях можно также использовать так называемое "островковое" решение, накладывая оптически изменяемый элемент 1 в качестве отдельного элемента на любое место на носителе данных. На форму и размеры оптически изменяемого элемента не накладывается никаких ограничений, таким образом, элемент может быть без труда приспособлен к любой желаемой конфигурации и изображению носителя данных.

На фиг. 2 схематически представлен основной принцип предварительной обработки основы, используемой в настоящем изобретении для изготовления переносимой пленки. Основа 3 сворачивается в рулон 4 и направляется через напылительную установку 5 ко второму рулону 6, таким образом, после нанесения слоя из оксидов металлов или полупроводников основа опять сворачивается в рулон. В качестве основы можно использовать, например, полиэтилентерефталат (PET), ориентированный полипропилен (OPP), ориентированный полиамид (OPA) или другую подходящую стабильную пленку. В напылительной установке 5 наносится слой оксидов металлов или полупроводников, например моноокись кремния, нанесение производится путем нагревания и напыления в нагреваемом сосуде. Напыляемый оксид SiO помещается в сосуд в виде коричневого порошка. Частицы после распыления осаждаются на поверхности основы, образуя тонкую пленку, толщина которой зависит от скорости транспортировки основы и температуры напыления. Хотя напыление производится в вакууме, слой, образуемый на основе, не состоит только из чистой моноокиси кремния. Это происходит потому, что кислород, содержащийся в остатках воздуха, реагирует с SiO с образованием SiO₂, таким образом, слой, нанесенный на основу, представляет собой смесь" SiO и SiO₂, так называемый слой SiО_x. Кислород, прилипающий к поверхности основы, также способствует образованию SiO₂. В зависимости от требуемых характеристик наносимого оксидного слоя параметры процесса выбираются таким образом, чтобы толщина наносимого слоя не превысила 200 нм, предпочтительной является толщина от 60 до 100 нм. Преимущество таких тонких слоев заключается в том, что формируется поверхность, обладающая достаточной адгезией к лаковому слою, наносимому позднее, с одной стороны, и формируемый слой является прозрачным, с другой стороны. Таким образом, формируемый слой оксидов не влияет на оптические свойства переносимого элемента. По сравнению с температурой распыления алюминия температура распыления оксидов кремния значительно выше, обычно она составляет 1350-1400^oC, таким образом, во время напыления оксидов ролики 6 и 4 требуется охлаждать.

Скорость нанесения слоя оксидов может контролироваться, например, с помощью окошек 7 и 8 напылительной установки. Пучок света 9 с интенсивностью I(0), излучаемый источником света 10, через окошко 7 направляется вовнутрь напылительной установки 5. В зависимости от количества частиц, выделяющихся при распылении, пучок света случайным образом рассеивается, поэтому интенсивность I(0) уменьшается на определенную величину. Интенсивность I(1), регистрируемая через окошко 8, или частное I(1)/I(0) непосредственно зависит от скорости распыления, которая может регулироваться в зависимости от соответствующих требований.

Вместо использования напылительной установки 5, представленной на фиг. 2, можно также наносить требуемый слой путем осаждения паров оксидов металлов или полупроводников на основу и другими методами, например, с помощью химического осаждения. Напылительная установка 5 может также быть исполнена в виде установки, предназначенной для нанесения покрытий с использованием электронных пучков, в которой в качестве нагревателя используется пучок электронов. Точечный пучок электронов пропускается через распылительный сосуд 11, содержащий оксид, подлежащий напылению. Образование покрытия с использованием электронных пучков имеет то преимущество, что эта технология позволяет образовывать покрытия большой ширины и скорость напыления может быть повышена.

После того, как основа будет покрыта тонким слоем SiO_x, на этот слой SiO_x наносится однослойный или многослойный переносимый слой, с которым будут производиться дальнейшие операции. Для изготовления голографических переносимых слоев используется лак, наносимый на слой SiO_x и позволяющий образовывать рельефные структуры, на котором искомая голографическая структура образуется с помощью штамповки. После того, как лаковый слой с рельефной структурой будет законсервирован или сшит, на него для упрочнения образованной голографической рельефной поверхности наносится слой металла. При необходимости металлический слой снабжается плавящимся при высоких температурах адгезионным слоем, с помощью которого переносимый элемент может быть приклеен посредственно к искомой основе. Однако можно обойтись и без этого адгезионного слоя, если подходящий адгезионный спой наносится на искомую основу непосредственно перед нанесением переносимого элемента, и переносимый элемент наносится на поверхность искомой основы, покрытую адгезионным составом. В этом случае предпочтительным является использование адгезионных составов с замедленной консервацией, то есть в тех случаях, когда консервация инициируется после нанесения переносимого элемента с помощью ультрафиолетовых ламп.

Структура переносимой ленты, предлагаемой в настоящем изобретении, схематически представлена на фиг. 3. Тонкий слой 12, состоящий из оксидов металлов или полупроводников, например из SiO_x, оксида магния или оксида алюминия, наносится на основу 13. Этот слой оксида служит носителем для переносимого элемента 1, подлежащего перенесению на искомую основу, вышеупомянутый переносимый элемент в рассматриваемом случае изготовлен в виде многослойного слоя. Переносимый элемент 1 состоит из лакового слоя 14 с выштампованной в нем рельефной голографической структурой 15. На рельефную сторону лакового слоя наносится металлический слой, предпочтительно это делается путем напыления. В зависимости от того, как переносимый слой будет накладываться на искомую основу, на металлический слой 16 наносится тугоплавящийся адгезионный слой, который на фиг. 3 не показан.

Адгезионное сцепление между основой и переносимым слоем регулируется с помощью оксидного слоя 12 очень точным определенным образом. В случае нанесения путем напыления на основу OPA слоя, состоящего из оксида кремния, коэффициенты сцепления с лаковым слоем, наносимым на оксидный слой с помощью штамповки, могут регулироваться в пределах от 15 до 50 мН/м, предпочтительно от 30 до 38 мН/м.

Однако изобретение не ограничивается использованием определенных переносимых слоев, например каких-нибудь голограмм. Переносимая лента, предлагаемая в настоящем изобретении, может быть использована для переноса на искомые основы почти любых слоев. Кроме вышеупомянутых голограмм можно переносить также гладкие металлические поверхности, магнитные слои или слои с эффектными пигментами на такие искомые основы, как бумага, пластические материалы или металл. С точки зрения безопасности использование слоев с оптически опознаваемыми или оптически изменяемыми свойствами представляет особенный интерес, привлекательным также является использование слоев со свойствами, допускающими чтение с помощью аппаратуры.

Далее подробно разъясняется основа, используемая для переносимых слоев, предлагаемых в настоящем изобретении, с этой целью приводится несколько примеров.

Пример 1 Пленка OPA толщиной 25 микрон была покрыта оксидом кремния путем напыления (0,1 - 0,25 г/кв.м). После этого слой окиси кремния с помощью обычной технологии, например, штамповки, был покрыт лаком, "сшиваемым" под воздействием ультрафиолетового излучения. После образования голографической рельефной структуры и консервирования с помощью ультрафиолетового излучения на пленку было произведено напыление алюминия. После нанесения на эту переносимую пленку смешанного адгезионного покрытия основу OPA можно было легко отделить без образования дефектов на оставшемся голографическом рельефном слое.

Пример 2 Пленка OPA толщиной 25 микрон была покрыта оксидом кремния путем напыления, а затем покрыта термопластическим лаком. После образования с помощью нагреваемого рельефного рулона рельефной голографической структуры на пленку было произведено напыление алюминия. На алюминиевую пленку был нанесен смешанный адгеэионный слой. После переноса переносимого слоя основу OPA можно было легко отделить без образования дефектов на оставшемся переносимом слое.

Пример 3 Пленка OPA толщиной 25 микрон была покрыта оксидом кремния путем напыления, а затем покрыта лаком, "сшиваемым" в холодном состоянии. После консервирования лака на пленку было произведено напыление меди. С помощью смешанного адгезионного слоя, нанесенного непосредственно на искомую основу, переносимый элемент переносимой пленки был перенесен на искомую основу, после чего пленку OPA можно было снять очень легко. Это позволило получить на искомой основе золотистый слой.

Пример 4 Пленка PET толщиной 12 микрон была покрыта оксидом кремния путем напыления, а затем покрыта лаком, содержащим растворитель. После высыхания лака на пленку было произведено напыление алюминия. Наложение переносимого элемента было произведено так же, как и в Примере 3, путем нанесения смешанного адгезионного слоя непосредственно на искомую основу, затем на него была наложена переносимая пленка и снята исходная основа. Это позволило получить на искомой основе серебристый слой.

Формула изобретения

1. Многослойный переносимый материал, содержащий ленточную основу, промежуточный слой и одно- или многослойный переносимый слой, причем промежуточный слой расположен между ленточной основой и переносимым слоем, отличающийся тем, что промежуточный слой представляет собой слой, состоящий из слоя оксида металла или слоя оксида полупроводника.

2. Многослойный переносимый материал по п.1, отличающийся тем, что ленточная основа представляет собой пленку.

3. Многослойный переносимый материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что промежуточный слой представляет собой слой из оксида полупроводника, который состоит из смеси оксида кремния и диоксида кремния.

4. Многослойный переносимый материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что промежуточный слой представляет собой слой из оксида металла, в частности слой из оксида алюминия или оксида магния.

5. Многослойный переносимый материал по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что толщина промежуточного слоя составляет величину менее 200 нм, в частности от 60 до 100 нм.

6. Многослойный переносимый материал по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что промежуточный слой является прозрачным.

7. Многослойный переносимый материал по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что коэффициент адгезии переносимого слоя к слою из оксида составляет от 15 до 50 мН/м.

8. Многослойный переносимый материал по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что промежуточный слой нанесен термическим напылением, химическим осаждением или напылением с помощью пучков электронов.

9. Многослойный переносимый материал по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что переносимый слой включает слой из лака, снабженный голографической рельефной структурой.

10. Многослойный переносимый материал по п.9, отличающийся тем, что слой из лака представляет собой слой из реактивного лака.

11. Многослойный переносимый материал по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что переносимый слой имеет металлическую поверхность, магнитные элементы или лакокрасочные пигменты.

12. Способ изготовления многослойного переносимого материала, содержащего ленточную основу, промежуточный слой и одно- или многослойный переносимый слой, в котором промежуточный слой расположен между ленточной основой и переносимым слоем, отличающийся тем, что слой из оксида металла или оксида полупроводника наносят на одну поверхность ленточной основы в качестве промежуточного слоя и этот промежуточный слой покрывают путем нанесения переносимого слоя.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что промежуточный слой наносят на ленточную основу термическим напылением, химическим осаждением или напылением с помощью пучка электронов, пропускаемого через распылительный сосуд, содержащий напыляемый оксид.

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что оксид полупроводника представляет собой смесь из оксида кремния и диоксида кремния.

15. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что оксид металла представляет собой оксид магния или оксид алюминия.

16. Способ по любому из пп.12 - 15, отличающийся тем, что слой из оксида металла или оксида полупроводника наносят толщиной не более 200 нм, предпочтительно от 60 до 100 нм.

17. Многослойный переносимый материал по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что применен для нанесения по меньшей мере одного элемента защиты на носитель данных, такой, как банкнота или удостоверение личности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3