專利名稱：制造具有潛偏振圖像的聚合物層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加密技術(shù)(polygraphy)，并且，特別地，涉及聚合物層的制備方法，該聚合物層具有能在偏振光中顯示的潛像，其可以被用作各種文件上的保護(hù)標(biāo)志、證券紙、紙幣、以及用于消費(fèi)印花稅票、標(biāo)簽、標(biāo)記以及其它這種類型產(chǎn)品的制造。

背景技術(shù)：
目前，為了防止各種種類產(chǎn)品的偽造，所述產(chǎn)品具有一些難以復(fù)制的特殊特征，例如水印、微范圍印跡、包埋的金屬條。同樣可以使用能改變?nèi)肷涔馄竦墓鈱W(xué)元件作為一種這樣的保護(hù)，例如全息圖像、液晶光學(xué)元件以及具有專用于偏振光中顯示的潛像的聚合物層。
后者一般通過改變聚合物層獨(dú)立區(qū)域的各向異性從而形成潛像來產(chǎn)生。
同樣可以通過由機(jī)械[US 5284364A，1994.02.08]或熱機(jī)械[US4659112A，1987.04.21]方法或者借助激光輻射[GB 2328180A，1999.02.17]選擇性地改變聚合物膜的厚度來實(shí)現(xiàn)上述變化。
同樣已知通過光敏聚合物層的選擇性光刺激來產(chǎn)生潛像的方法[RU 2165360C1，2000.02.24，US 6124970A，2000.09.26，US5389698A，1995.02.14]。
例如，已知的一種產(chǎn)生潛像的方法包含以下步驟用包含光活性物質(zhì)的溶液處理原始感光的各向異性聚合物，選擇性照射以形成與原始相比具有不同各向異性特征的區(qū)域，然后固定由此得到的潛像[US6124970A，2000，09.26]。
與本申請(qǐng)的方法最密切相關(guān)的生產(chǎn)具有潛偏振圖像的聚合物層的方法包括以下步驟在有機(jī)溶劑中制備2％的聚合物溶液，將所述溶液施加于光反射基底上，將其進(jìn)一步干燥以產(chǎn)生光學(xué)各向同性的聚合物層，并且在所述層上通過用Hg燈通過掩膜照射而產(chǎn)生具有各向異性的區(qū)域[US 5389698A，1995.02.14]。
然而，上述所有方法都沒有為所得到的聚合物層提供能夠使其被進(jìn)一步用作保護(hù)標(biāo)志或保護(hù)標(biāo)志組成部分的最重要條件之一，即，以通常方式觀察時(shí)沒有明顯偏振圖像的輪廓或痕跡。此外，由以上方法制造的產(chǎn)品對(duì)于紫外輻射以及高溫不具備所要求的穩(wěn)定性，并且它們的用途有限。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種潛偏振圖像的制備方法，該潛偏振圖像具有高對(duì)比度特征，并且在以通常方式觀察時(shí)沒有明顯所述圖像的輪廓或痕跡。該方法擴(kuò)大了成品的功能，同時(shí)使成品具有高熱穩(wěn)定性以及紫外輻射抵抗力。
在所描述的制造具有潛偏振圖像的聚合物層的方法中，通過以下方式來實(shí)現(xiàn)上述設(shè)定的目標(biāo)在一種有機(jī)溶劑中制備聚合物溶液，將所述溶液施加在光反射基底上，進(jìn)一步干燥從而產(chǎn)生光學(xué)各向同性的聚合物層，并且在所述的聚合物層上形成所述聚合物層的各向異性的圖像生成區(qū)域，其中聚合物溶液的濃度為5-30％，并且通過在所述聚合物層上施加厚度為1-3μm并且相互間以4-6μm的距離分離的微線來生成各向異性的區(qū)域，進(jìn)一步地，該工藝的速率為10-50m/min并且溫度為比聚合物熔融或破壞的溫度小10-60％，以及工作體和所述聚合物層的接觸時(shí)間為0.015-0.650毫秒。
上述目標(biāo)同樣可以通過運(yùn)用厚度為10-80μm以及長(zhǎng)度為20-100μm的微線來實(shí)現(xiàn)。
上述目標(biāo)也可以這樣的方式來實(shí)現(xiàn)，即在將微線施加于光學(xué)各向同性層上之前，在光學(xué)各向同性層上額外地施加一層熱穩(wěn)定漆的掩膜。
在本申請(qǐng)的制備具有潛偏振圖像的聚合物層的方法中，同樣可以使用多種工業(yè)上可利用的聚合物，如聚烯烴及其鹵素衍生物、其它取代的聚烯烴、纖維素衍生物、各種共聚物。
用通常方式制備的具有反射層的薄膜以及上面具有聚合物層的產(chǎn)品兩者都可以被用作為光反射物質(zhì)。在后者中，該產(chǎn)品具有作為其表層的反射層，或者該反射層包埋于產(chǎn)品中。
在本申請(qǐng)方法的實(shí)施期間，當(dāng)將聚合物層施加于反射層時(shí)，聚合物大分子處于它們的活化態(tài)，并且由于使用了濃度為5-30重量％的聚合物溶液而具有高遷移率的特性。這導(dǎo)致了反射層上各向同性層的產(chǎn)生，并且使得在高脆度的聚合物層上產(chǎn)生潛像成為可能。使用現(xiàn)有技術(shù)方法不可能實(shí)現(xiàn)這種聚合物的取向。使用脆性聚合物的可能性擴(kuò)大了成品的功能，特別地，由于這種聚合物提供了遍及印記各處聚合物層輪廓鮮明的變形，使得用本申請(qǐng)的方法制造燙印箔(hot-stamping foil)成為可能。
作為本申請(qǐng)方法最終產(chǎn)品的保護(hù)標(biāo)志的一個(gè)重要特征是，當(dāng)以通常方式觀察時(shí)，沒有明顯偏振圖像的輪廓或痕跡，即，該圖像在非偏振時(shí)保持不可見。通常通過現(xiàn)有技術(shù)方法制備的圖像不是完全不可見的，而是勉強(qiáng)可見的。當(dāng)由微線產(chǎn)生圖像時(shí)，以及特別地，當(dāng)使用掩膜時(shí)，沒有明顯的輪廓。由此獲得的圖像的特點(diǎn)在于其具有高分辨值，因而也具有高清晰度和高對(duì)比度。
通過在各向同性聚合物層的表面施加微線來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生偏振圖像的方法，整個(gè)聚合物層表面的所述微線產(chǎn)生潛像。施加微線的熱機(jī)械方法在形變點(diǎn)產(chǎn)生取向的光學(xué)各向異向局部區(qū)域。與高分子尺寸相當(dāng)?shù)奈⒕€尺寸使得實(shí)施聚合物熔化溫度和圖像施加溫度之間的溫度差高至110℃的方法成為可能。例如，聚合物層的熔點(diǎn)為210℃，這時(shí)在100℃的溫度下施加圖像。因此，在基于破壞溫度為140℃的聚合物制造的聚合物層上產(chǎn)生潛像是可能的。
優(yōu)選實(shí)施方案 以如下方式來實(shí)施該方法。
在有機(jī)溶劑中的5-30％聚合物溶液用所述溶劑制備，所述溶劑選自能夠與聚合物大分子產(chǎn)生給體-受體鍵的非極性或雙極性溶劑。除了通過研究發(fā)現(xiàn)濃度范圍(從5-30％)以外，該方法還使高分子發(fā)生所期望的打開，這使得制造這樣的一種聚合物溶液成為可能，該聚合物溶液在干燥之后能夠產(chǎn)生具有高分子高遷移率的基體。可以通過例如輪轉(zhuǎn)凹版影印(rotogravure)法、金屬桿(meter bar)等等的傳統(tǒng)方法來進(jìn)行反射層上聚合物層的施加。在干燥之后產(chǎn)生光學(xué)各向同性聚合物層。然后使其上施加有聚合物層的反射層通過這樣一種裝置，在該裝置中，使微小的加熱元件(線性尺寸為5-100μm并且以開/關(guān)控制方式操作)與以10-50m/min的速度移動(dòng)的所述聚合物層接觸。通過外加電壓來提供在0.015-0.650微秒內(nèi)的所述加熱元件和所述聚合物層之間的可靠接觸，如此地來調(diào)節(jié)該外加電壓以使得微線的厚度達(dá)到1-3μm的值。薄膜運(yùn)動(dòng)的方向決定了微線內(nèi)部取向方向。在現(xiàn)有技術(shù)聚合物膜取向的機(jī)械方法中，為了取得更穩(wěn)定及有效的結(jié)果，必須將薄膜加熱到高至接近于聚合物軟化的溫度。根據(jù)本申請(qǐng)的方法，加熱元件的溫度基本上低于聚合物的軟化溫度并且依據(jù)聚合物的類型，這種差異可以達(dá)到10-60％。例如，氟塑料的軟化溫度為約160℃，這時(shí)可以在100℃下實(shí)施施加圖像的步驟。由于在微線的施加期間使用加熱元件在高度限制的表面區(qū)域內(nèi)(在該區(qū)域內(nèi)，聚合物大分子之間的結(jié)合弱于它們?cè)诰酆衔锘w間隙內(nèi)部的結(jié)合)進(jìn)行聚合物層的變形，這使得該方法變得更為方便。短的操作時(shí)間以及有限的操作區(qū)域降低了貫穿聚合物間隙的能量分散，同時(shí)磨擦力的熱量輸出也對(duì)降低改種能量分散起到了一定作用，在某程度上后者是通過將加熱元件壓在聚合物層上來控制的。當(dāng)處于開/狀態(tài)時(shí)，加熱元件將聚合物大分子運(yùn)走，從而促進(jìn)了聚合物大分子在薄膜運(yùn)動(dòng)的方向延伸。然而，確定聚合物層的光學(xué)取向的電偶極矩方向取決于聚合物分子的結(jié)構(gòu)，并且對(duì)于所描述的方法，例如當(dāng)使用具有分支分子結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯時(shí)，電偶極矩的方向未必與機(jī)械取向的方向的一致。在具有直線型高分子的聚合物中，例如對(duì)于包含聚四氟乙烯的氟塑料，光學(xué)和機(jī)械取向的方向是相同的。工業(yè)技術(shù)中使用的微線的寬度為80μm或40μm并且長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)100μm。本申請(qǐng)方法可允許的聚合物層寬度為3μm及更大。
可以通過這樣的方法來產(chǎn)生潛像，即根據(jù)本申請(qǐng)的方法，在各向同性聚合物上施加非取向的熱穩(wěn)定漆的掩膜，并且進(jìn)一步將微線施加于該聚合物層的全部表面。掩膜防止了位于其下方的聚合物層取向的可能性，這轉(zhuǎn)而導(dǎo)致了偏振圖像的產(chǎn)生。
當(dāng)通過圓型偏振器觀察具有由上述方法產(chǎn)生的潛偏振圖像的制成品時(shí)，該制成品的特點(diǎn)在于，在暗藍(lán)背景下它是一種白色或淺藍(lán)色的高對(duì)比度圖像，并且當(dāng)以通常方式觀察時(shí)，沒有明顯所述圖像的痕跡或輪廓。
實(shí)施例1 制備15％的低取代的纖維素肉桂酸酯的二甲基甲酰胺溶液。低取代的纖維素肉桂酸酯是由纖維素醚和肉桂酸及乙酸混合而制備的，其中被乙酸取代的取代度為0.3并且被肉桂酸取代的取代度為0.2。通過滾筒機(jī)或具有線直徑以及從而具有40μm線距的繞線金屬桿將如此制備的溶液施加在金屬化薄膜的表面。在155℃的溫度下用熱空氣進(jìn)行1min的干燥后，在反射層上形成厚度為5μm的光學(xué)各向同性聚合物層。然后通過裝備有觸板總面積為40μm并且被加熱到100℃溫度的金屬針的計(jì)算機(jī)控制的繪圖儀，繪出厚度為3μm，寬度為40μm以及長(zhǎng)度為100μm的微線圖案。接觸時(shí)間為0.024毫秒并且速度為10m/min。用這種方法制造的上面具有潛像的層可以承受140℃的溫度。
注意該聚合物沒有熔點(diǎn)并且在高于140℃的溫度下開始分解。
實(shí)施例2 實(shí)施例2類似于實(shí)施例1，區(qū)別在于在施加聚合物層之后，另外又用熱穩(wěn)定聚合物(熔點(diǎn)約為200℃)的掩膜將聚合物層覆蓋。然后用繪圖儀在聚合物層的全部表面施加微線。由掩膜覆蓋的區(qū)域保持光學(xué)各向同性，并且從而在光學(xué)各向異向區(qū)域的背景上產(chǎn)生偏振圖像。
實(shí)施例3 制備10％的低取代的纖維素苯甲酸酯的二甲基甲酰胺溶液，其中羥基被苯甲酸取代的取代度為0.5-0.7。用金屬桿或網(wǎng)板(raster)裝置將該溶液灑在金屬化薄膜的表面，并且在155℃溫度下，在1min內(nèi)用熱空氣進(jìn)一步干燥，從而制造出厚度為8μm并且殘余溶劑含量為2-5％的光學(xué)各向同性透明層。然后通過裝備有觸板總面積為40μm并且被加熱到100℃溫度的金屬針的計(jì)算機(jī)控制的繪圖儀，繪出厚度為3μm，寬度為40μm以及長(zhǎng)度為100μm的微線圖案。接觸時(shí)間為0.024毫秒并且速度為10m/min。用這種方法制造的上面具有潛像的層可以承受140℃的溫度。
注意該聚合物沒有熔點(diǎn)，并且在高于140℃的溫度下開始分解。
實(shí)施例4 制備18％懸浮的平均分子量為260000的聚苯乙烯的乙酸乙酯溶液。用金屬桿或網(wǎng)板裝置將該溶液灑在金屬化薄膜的表面，并且在155℃溫度下，在1min內(nèi)用熱空氣進(jìn)一步干燥，從而制造出寬度為6μm并且殘余溶劑含量為3-7％的光學(xué)各向同性透明層。然后通過裝備有觸板總面積為40μm并且被加熱到100℃溫度的金屬針的計(jì)算機(jī)控制的繪圖儀，繪出厚度為3μm，寬度為40μm以及長(zhǎng)度為100μm的微線圖案。接觸時(shí)間為0.024毫秒并且速度為10m/min。用這種方法制造的上面具有潛像的層可以承受105℃的溫度。
該聚合物的一個(gè)特殊特征是得到的光學(xué)各向異性方向垂直于針的運(yùn)動(dòng)方向。
實(shí)施例5 制備12％平均分子量為25000的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的強(qiáng)酸溶液。用金屬桿或網(wǎng)板裝置將該溶液灑在金屬化薄膜的表面并且在155℃溫度下，在1min內(nèi)用熱空氣進(jìn)一步干燥從而制造出厚度為5μm并且殘余溶劑含量為3-7％的光學(xué)各向同性透明層。然后通過裝備有觸板總面積為40μm并且被加熱到100℃溫度的金屬針的計(jì)算機(jī)控制的繪圖儀，繪出厚度為3μm，寬度為40μm以及長(zhǎng)度為100μm的微線圖案。接觸時(shí)間為0.024毫秒并且速度為10m/min。用這種方法制造的上面具有潛像的層可以承受180℃的溫度。
根據(jù)本申請(qǐng)方法制備的具有潛像的聚合物層的特征在于如此得到的圖像具有高對(duì)比度，當(dāng)以通常方式觀察時(shí)沒有明顯所述圖像的輪廓或痕跡，并且該聚合物層抗紫外輻射以及具有高熱穩(wěn)定性。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)
1. 一種制備具有潛偏振圖像的聚合物層的方法，包括以下步驟在有機(jī)溶劑中制備聚合物溶液，將所述溶液施加在光反射基底上，進(jìn)一步干燥產(chǎn)生光學(xué)各向同性的聚合物層，并且在所述的聚合物層上形成所述聚合物層的具有各向異性性質(zhì)的圖像生成區(qū)域，其中聚合物溶液的濃度為5-30％，并且通過在所述聚合物層上施加厚度為1-3μm并且相互間以4-6μm的距離分離的微線來生成所述各向異性的區(qū)域，并且該施加速率為10-50m/min并且溫度比聚合物熔融或破壞的溫度小10-60％，以及工作體和所述聚合物層的接觸時(shí)間為0.015-0.650毫秒。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所施加的微線的厚度為10-80μm并且長(zhǎng)度為20-100μm。
3. 如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其中在將所述微線施加于光學(xué)各向同性層之前另外施加一熱穩(wěn)定漆的掩膜。
4. 包含由權(quán)利要求1所述方法制備的層的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種制備具有潛偏振圖像聚合物層的方法，包括以下步驟在一種有機(jī)溶劑中制備聚合物溶液，將所述溶液施加在光反射基底上，進(jìn)一步干燥產(chǎn)生光學(xué)各向同性的聚合物層，并且在所述的聚合物層上形成所述聚合物層的具有各向異性性質(zhì)的圖像生成區(qū)域，其中所述聚合物溶液的濃度為5-30％，并且通過在所述聚合物層上施加厚度為1-3μm并且相互間以4-6μm的距離分離的微線來生成所述各向異性的區(qū)域，并且該施加速率為10-50m/min并且溫度比聚合物熔融或破壞的溫度低10-60％，以及工作體和所述聚合物層的接觸時(shí)間為0.015到0.650毫秒。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所施加的微線的厚度為10-80μm并且長(zhǎng)度為20-100μm。
3.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其中在將所述微線施加于光學(xué)各向同性層之前另外施加一層熱穩(wěn)定漆的掩膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及加密(polygraphy)技術(shù)，并且，特別地，涉及聚合物層文件、證券紙、紙幣、以及用于消費(fèi)印花稅票、標(biāo)簽、標(biāo)記以及其他這種類型產(chǎn)品的制造。通過以下方式獲得具有潛偏振圖像的聚合物層在一種有機(jī)溶劑中制備聚合物溶液，將所述溶液施加在光反射基底上，進(jìn)一步干燥從而制造光學(xué)各向同性的聚合物層并且在所述的聚合物層上形成所述聚合物層的各向異性的圖像生成區(qū)域，其中聚合物溶液的濃度為5-30％，并且通過在所述聚合物層上施加厚度為1-3gm并且相互間以4-6gm的距離分離的微線來生成各向異性的區(qū)域，并且該工藝的速率為10-50m/min并且溫度比聚合物熔融或破壞的溫度小10-60％，以及工作體和所述聚合物層的接觸時(shí)間為0.015到0.650毫秒。
文檔編號(hào)G02B5/30GK101180559SQ200580049093
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者G·I·博羅夫科夫, A·V·帕夫洛夫, V·A·舍夫克, Y·G·葉梅利亞諾夫 申請(qǐng)人:A.T.B.雷滕特進(jìn)出口有限公司