用于安全纸的基底及其制造方法.pdf

在此描述了一种用于例如钞票的安全文件的衬底(S)，包括一个或多个纸层(11，12)以及一个聚合物层(20)，该聚合物层被制成粘附到这些纸层(11，12)中的至少一层的一侧上，该聚合物层(20)在该衬底(S)的至少一个区域中基本上透明，该至少一个区域未被这个或这些纸层(11，12)覆盖从而在该衬底(S)中形成基本上透明的窗口(W)，该窗口由该聚合物层(20)形成并且闭合。该聚合物层(20)在该窗口(W)的区域中展现厚度(T)，该厚度大于在窗口(W)的区域之外该聚合物层(20)的厚度(t)。在该窗口(W)的区域中该聚合物层(20)的厚度(T)基本上等于这个或这些纸层(11，12)与在该窗口(W)的区域之外的该聚合物层(20)的相加的厚度，从而使得该衬底(S)展现基本上均匀且恒定的厚度(T)。该衬底(S)进一步包括一个微型光学结构(30)，尤其是透镜结构，该微型光学结构被布置在该窗口(W)的区域中该聚合物层(20)的至少一侧上。

权利要求书
1.  一种用于安全文件的衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)，包括一个或多个纸层(11，12；15；11*，12*；15*)以及一个聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)，该聚合物层被制成粘附到这些纸层(11，12；15；11*，12*；15*)中的至少一层的一侧上，该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)在该衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)的至少一个区域中基本上透明，该至少一个区域未被这个或这些纸层(11，12；15；11*，12*；15*)覆盖从而在该衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)中形成一个基本上透明的窗口(W)，该窗口由该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)形成并且闭合，
其中，该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)在该窗口(W)的区域中展现厚度(T)，该厚度大于在窗口(W)的区域之外的该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)的厚度(t)，
其中，该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)在该窗口(W)的区域中的厚度(T)基本上等于这个或这些纸层(11，12；15；11*，12*；15*)与在该窗口(W)的区域之外的该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)的相加的厚度，从而使得该衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)展现基本上均匀且恒定的厚度(T)，
并且其中，该衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)进一步包括一个微型光学结构(30；40；50；60；70)，该微型光学结构被布置在该窗口(W)的区域中该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)的至少一侧上。

2.  根据权利要求1所述的衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)，其中，该聚合物层(20；20'；20")在该衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)的整个面积上延伸。

3.  根据权利要求1所述的衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)，其中，该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)在该衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)的 面积的一部分上延伸。

4.  根据权利要求3所述的衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)，其中，该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)具有聚合物材料的条带或贴片的形状。

5.  根据前述权利要求中的任一项所述的衬底(S；S*；Sa)，其中，该聚合物层(20；20'；20*)被夹在至少第一与第二纸层(11，12；11*，12*)之间，并且在该窗口(W)的区域中展现在该衬底(S；S*；Sa)两侧(I，II)的方向上凸出的部分。

6.  根据权利要求1至4中的任一项所述的衬底(S**；Sb)，其中，该聚合物层(20"；20**)在该衬底(S**；Sb)的第一侧(I)上被曝露并且沿此第一侧(I)展现基本上平坦的表面。

7.  根据前述权利要求中的任一项所述的衬底(S；Sa；Sb)，其中，该窗口(W)的区域中的该微型光学结构(30；60；70)被直接预压花到该聚合物层(20；20*；20**)的该侧上。

8.  根据权利要求1至6中的任一项所述的衬底(S*)，其中，该窗口(W)的区域中的该微型光学结构(40)被预压花到一个箔元件(45)的一侧上，该箔元件被施加到该聚合物层(20')的该侧上。

9.  根据权利要求8所述的衬底(S*)，其中，该箔元件(45)通过热冲压被施加到该聚合物层(20')的该侧上。

10.  根据权利要求1至6中的任一项所述的衬底(S**)，其中，该窗 口(W)的区域中的该微型光学结构(50)通过对一个材料层(55)的一侧的压花而形成，该材料例如通过印刷被施加到该聚合物层(20")的该侧上。

11.  根据权利要求10所述的衬底(S**)，其中，该材料层(55)通过印刷被施加到该聚合物层(20")的该侧上。

12.  根据前述权利要求中的任一项所述的衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)，其中，该衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)以及在该窗口(W)的区域中的该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)的厚度(T)是100μm的量级。

13.  根据前述权利要求中的任一项所述的衬底(Sa；Sb)，其中，该聚合物层(20*；20**)展现到该窗口(W)的区域的平滑的厚度过渡。

14.  根据前述权利要求中的任一项所述的衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)，其中，该微型光学结构(30；40；50；60；70)是透镜结构。

15.  一种制造如前述权利要求中的任一项所述的衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)的方法，包括以下步骤：
a)提供包括至少一个形成窗口部分(W)的至少一个聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)，该聚合物层展现厚度(T)，该厚度大于该形成窗口部分(W)之外的该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)的厚度(t)；
b)提供一个或多个纸层(11，12；15；11*，12*；15*)，其方式为使得该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)被制成粘附到多个纸层(11，12；15；11*，12*；15*)中的至少一层的一侧上，并且使得产生的衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)展现基本上均匀且恒定的厚度(T)；并且
c)在该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)的形成窗口部分(W)的至少一侧上提供一个微型光学结构(30；40；50；60；70)，尤其是透镜结构。

16.  根据权利要求15所述的方法，其中，该微型光学结构(30；60；70)被直接预压花到该聚合物层(20；20*；20**)的形成窗口部分(W)的该侧上。

17.  根据权利要求15所述的方法，其中，该微型光学结构(40)被预压花到一个箔元件(45)的一侧上，该箔元件被施加到该聚合物层(20')的形成窗口部分(W)的该侧上。

18.  根据权利要求17所述的方法，其中，该箔元件(45)通过热冲压被施加到该聚合物层(20')的形成窗口部分(W)的该侧上。

19.  根据权利要求15所述的方法，其中，该微型光学结构(50)通过对一个材料层(55)的一侧的压花而形成，该材料被施加到该聚合物层(20")的形成窗口部分(W)的该侧上。

20.  根据权利要求15至19中的任一项所述的方法，其中，该衬底(S；S*；S**；Sa；Sb)以及该聚合物层(20；20'；20"；20*；20**)的形成窗口部分(W)的厚度(T)是100μm的量级。

说明书用于安全纸的基底及其制造方法
技术领域
本发明总体上涉及用于安全纸(尤其是用于钞票以及类似高安全性文件)的衬底及其制造方法。
发明背景
多种衬底类型被用于高安全性印刷领域，尤其是用于钞票的生产，包括(i)典型地由棉纤维制成的纸衬底，(ii)由白色不透明层在双侧覆盖的由特殊聚合物材料(例如双轴取向的聚丙烯，或“BOPP”)制成的聚合物或塑料衬底，以及(iii)在一个衬底介质中与纸以及聚合物材料或聚合物层结合的所谓的混合或复合衬底。
如由1988年的澳大利亚$10纪念钞票例证，聚合物衬底的特定特征在于提供了由衬底的一个区域形成的透明窗口，在该区域，两侧上的白色不透明层均被省略以显示该聚合物材料的澄清的部分。通过在该窗口中形成或施加特征(例如压花、印刷图案、以及类似光学可变器件(OVD)的箔元件)，典型地采用此窗口部分以提供额外的安全性。
可以在纸衬底中建立相似的窗口特征并且提供这个或这些相关纸层的聚合物衬底配备有相应的开口。在混合衬底的情况下，可以采用额外的聚合物层以便于闭合该窗口。在纸衬底的情况下，该形成窗口的开口(例如由切割产生的)必须典型地由特定的材料层闭合，例如在制造过程中层压在该窗口顶上或另外被嵌入纸中的箔材料。这个过程可以在造纸厂或更为有利地与根据国际专利公开号WO 2008/104904 A1，WO 2009/112989 A1 以及WO 2010/001317 A1所传授的方法在印刷厂实施。
与纸基窗口特征相关的潜在问题在于：这个或这些纸层中的开口容易污损并且在衬底厚度中产生不平整与不均匀性，这可能影响该衬底经过后续处理设备的加工和运输。在国际公开号WO 2005/116335 A1中提出了一种解决方案，该解决方案在于用透明的填充材料填充开口，但是这种解决方案在预期覆盖窗口区域的箔材料的应用之后需要额外的处理步骤。此外，开口之内的透明填充材料的充分粘合变为与这类解决方案相关的挑战。
在高安全性印刷产业中的进一步的趋势是结合带印刷图案的微型光学结构(例如透镜结构)，该印刷图案被提供在下方并且与这些微型光学结构配准以便于创造复杂的动态和/或光学可变的效果。在透镜结构与印刷图案之间的结合的实例为例如在国际公开号WO 2007/020048 A2中所披露。如在此公开文件中讨论的，通过将该微型光学结构与该印刷图案之间的距离最大化，即通过采用该衬底材料的全部厚度，改进并优化了该动态和/或光学可变的效果。
因此需要一种改进的衬底及其制造方法。
发明概述
本发明的总体目标是改进已知的用于安全文件产品(尤其是钞票)的衬底。
本发明的进一步目标是提供一类衬底，该衬底适当地结合有基于窗口的微型光学结构。
这些目标是通过如权利要求书中限定的本发明来实现。
本发明的另外的有利实施例形成了从属权利要求的主题并且在下文进行论述。
附图简要说明
本发明的其他特征和优点通过阅读对本发明的实施例的以下详细描述将更为清楚，这些实施例仅仅借助非限制性实例来呈现并且通过附图展示出，在附图中：
图1是以钞票形式的安全文件从其正面观察的示意图，包括根据本发明并且总体上展示了本发明的第一、第二以及第三实施例的一个衬底；
图2是根据本发明的第一实施例的图1的钞票的沿A-A线截取的截面示意图；
图3是根据本发明的第二实施例的图1的钞票的沿A-A线截取的截面示意图；
图4是根据本发明的第三实施例的图1的钞票的沿A-A线截取的截面示意图；
图5是根据本发明的第四实施例的钞票的截面示意图；并且
图6是根据本发明的第五实施例的钞票的截面示意图。
本发明实施方案的详细说明
本发明将在用于钞票产品的衬底的应用的具体背景下进行描述。然而应理解的是，本发明的衬底可以用于各种各样的安全文件的生产，例如签证、护照或类似的身份或旅行文件。应意识到，本发明的衬底可以采用适合于在(如常规地用于安全文件生产的)印刷以及工艺设备中处理的任何适当的衬底形状，即以单独的片材或连续的卷材的形式提供。在本发明的 背景下，表述“衬底”因此代指任何形状的片材或卷材，包含如用于安全文件产品的单独的片材或连续的卷材，以及由这类片材或卷材生产的单独文件(例如单独钞票)的衬底。
图1就此以钞票的形式示出了包括根据本发明的衬底的一个单独安全文件。如在本领域中典型地，钞票以单独的片材或以卷材的连续部分的形式生产，这些片材或部分载有单独票据位置的矩阵安排，在生产过程结束时，该矩阵安排被处理(即切割)成单独的文件。因此将了解的是，片材或卷材形式的对应的衬底基本上包括如图1中描绘的钞票衬底的大量重复。
图1将被用于说明并且描述本发明的第一、第二以及第三实施例，衬底由参考号S，S*以及S**分别指代以区分这些实施例。如图1所示，衬底S(S*，S**)展现一个窗口部分W，即该衬底材料的一部分是基本上(至少部分)透明的。虽然图1说明了仅仅一个窗口，但可以提供任何所希望形状的多个窗口。
如同将从以下描述中变得清楚，该窗口由一个聚合物层闭合，该聚合物层在第一实施例的情况下由参考号20指代并且在第二以及第三实施例的情况下对应地由参考号20'以及参考号20"指代。此聚合物层可以由任何适当的基本上透明的聚合物材料制成，例如双轴取向的聚丙烯(BOPP)。该聚合物层进一步可以由聚合物材料的单一均匀层或者由两个或更多聚合物材料层的层压物组成。
聚合物层20(20'，20")可以仅仅在衬底S(S*，S**)面积的一部分上延伸，如图1中由短划线图解说明的，这些短划线标识了沿钞票衬底S(S*，S**)的宽延伸的聚合物材料的一个条带。然而该聚合物层可以采用任何适当地覆盖至少窗口部分W的面积的其他形状，例如贴片形。在本 发明的情况中，聚合物层20(20'，20")可以有利地在衬底S(S*，S**)的整个面积上延伸，这简化了制造步骤。
如图1进一步所示，在窗口W的区域中形成了一个微型光学结构，该微型光学结构在本发明的第一，第二或第三实施例的情况下对应地由参考号30，40或50指代。微型光学结构30(40，50)优选地是一个透镜结构，即包括大量单独的透镜元件(例如半圆柱体或半球体透镜元件)的结构。为了说明，在本实例中将假定微型光学结构30(40，50)由重复的半圆柱体透镜元件组成，这些半圆柱体透镜元件在图1中水平定向。其它的微型光学结构也是可能的，例如菲涅耳透镜结构或甚至更复杂的结构。在本发明的情况下，表述“微型光学结构”应当被理解为关于在衬底S(S*，S**)的表面之中或之上的任何非平面式的表面，并且当通过所讨论的非平面式的表面观看时，该微型光学结构提供或创造了外观上的光学变化。微型光学结构30(40，50)可以沿仅部分或全部的窗口W的区域或者甚至超越窗口W的边界延伸，取决于设计选择以及微型光学结构30(40，50)在衬底S(S*，S**)上形成的方式。
转到图2，该图展示本发明的第一实施例，示出了图1的钞票沿线A-A穿过衬底S以及窗口区域W的横截面，在图2中，聚合物层20以及微型光学结构30是可见的。如图解说明的，聚合物层20在形成窗口的部分W展现厚度T(优选100μm的量级)，该厚度大于在窗口W的区域之外的聚合物层20的厚度t。如图2进一步说明的，第一和第二纸层11，12被提供在聚合物层20的每侧上，这些纸层11，12并不覆盖窗口W的区域。换言之，聚合物层20被夹层在第一与第二纸层11，12之间并且在该窗口W的区域中展现在衬底S两侧I，II的方向上凸出的部分。
如图2中所描绘，聚合物层20在窗口W的区域中的厚度T基本上等于纸层11，12与在窗口W的区域之外的聚合物层20的相加的厚度。以此 方式，衬底S展现基本上均匀且恒定的厚度T，应理解的是没有将微型光学结构30的厚度考虑进来。
为了说明，窗口W的区域中的微型光学结构30被直接预压花到聚合物层20的一侧上，即与衬底S的上侧I重合的一侧上。换言之，根据此第一实施例，微型光学结构30是聚合物层20的组成部分。然而，该微型光学结构可以与通过该聚合物层的直接压花不同地形成或施加，这将从第二以及第三实施例的描述中变得明显。
图3示出了根据本发明的第二实施例的图1的钞票沿相同A-A线的横截面。为了区分，在此另一实施例中，该衬底由参考号S*指代。图3中所示的第二实施例与图2中展示的第一实施例区别在于该微型光学结构(由参考号40指代)被预压花到一个箔元件45的一侧上，该箔元件优选通过热冲压被施加到该聚合物层(由参考号20'指代)的该侧上。
图4示出了根据本发明的第三实施例的图1的钞票沿A-A线的横截面。此另一实施例与上述前述实施例区别在于聚合物层20"被曝露在该衬底(由参考号S**指代)的一侧(即此实例中的上侧I)上，并且沿此侧I展现一个基本上平坦的表面。纸层15被提供在聚合物层20"的另一侧上，在该另一侧上在窗口W的区域中形成了一个凸出的部分。类似于图2以及图3的实施例的纸层12，纸层15被提供在聚合物层20"的下侧上从而不覆盖窗口W的区域。
聚合物层20"在窗口W的区域中的厚度T再次基本上等于纸层15与在窗口W的区域之外的聚合物层20"的相加的厚度，因此造成衬底S**展现基本上均匀且恒定的厚度T。
该微型光学结构(在此第三实施例中由参考号50指代)通过对一个材料层55(例如一个印刷层)的一侧压花而形成，该材料被施加(优选先于压花)到聚合物层20"的该侧上。然而应理解的是，微型光学结构50可以直接被预压花到聚合物层20"的一侧(上侧或下侧)上(类似于第一实施例中)或被预压花到一个箔元件的一侧上，该箔元件被施加(优选通过热冲压)到聚合物层20"上的该侧上(类似于第二实施例中)。
可能方便的是，如在已知的聚合物衬底的情况下，进一步将一个不透明层施加到图3的聚合物层20"(除了在窗口W的区域中)顶部之上。
值得注意的是，图2以及图3的实施例的第一与第二纸层11，12以及图4的实施例的纸层15可以各自由单个的纸层或多个层的层压物(包含至少一个纸层)组成。
如由前述实施例所展示，本发明的衬底的一个优势在于该衬底展现基本上均匀且恒定的厚度，尤其在该窗口的区域中，由此避免污损问题。另外，在窗口W的区域中的聚合物层20(20'，20")形成基本上均匀并且平坦的区域，从而增强了微型光学结构30(40，50)的光学效应。聚合物层20(20'，20")的形成窗口的部分尤其有利地在于它对于在衬底S(S*，S**)的与微型光学结构30(40，50)所在一侧相反的一侧上印刷图案提供了充分的支持，由此，当从衬底S(S*，S**)的上侧I观察窗口W时产生了理想的光学可变效果。
图5以及图6展示本发明的进一步实施例，突出该聚合物层(由相应的参考号20*，20**指代)可以展现到窗口W的区域的平滑的厚度过渡，即在形成了窗口W的聚合物层20*，20**的厚的区域与窗口W的区域之外的聚合物层20*，20**的较薄的区域之间的平滑过渡。随着一个纸层移向窗口W的区域，图5中的纸层11*，12*以及图6中的纸层15*同样地展 现逐步减小的厚度。
图5，图6中描绘的微型光学结构60，70与图2的微型光学结构30相似。这些微型光学结构60，70可以替代地被形成为图3和图4的替代实例。
只要涉及衬底的制造，该方法需要以下各项：
a)提供包括至少一个形成窗口部分的聚合物层，该聚合物层展现的厚度大于该形成窗口部分之外的聚合物层的厚度；
b)提供一个或多个纸层，其方式为使得该聚合物层被制成粘附到这些纸层的至少一层的一侧上，并且使得产生的衬底展现基本上均匀且恒定的厚度；并且
c)在该聚合物层的形成窗口部分的至少一侧上提供一个微型光学结构。
可以实施本领域已知的技术以确保将该聚合物层正确地结合以及粘合到这个或这些纸层上。
在不背离如所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可以针对上述实施例进行不同修改和/改进。特别地，如已经提到的，本发明不限于任何特定的衬底形状，但是优选以单独的片材或连续的卷材的形式生产。
在此所用的参考数字的清单(若有)
S   衬底，例如钞票或钞票纸(第一实施例)
S*  衬底，例如钞票或钞票纸(第二实施例)
S** 衬底，例如钞票或钞票纸(第三实施例)
Sa  衬底，例如钞票或钞票纸(第四实施例)
Sb  衬底，例如钞票或钞票纸(第五实施例)
W   聚合物层20，20'或20"的窗口/形成窗口部分
I   衬底S，S*，S**的第一(上)侧
II  衬底S，S*，S**的第二(下)侧
11  第一(上部) 纸层(第一与第二实施例)
12  第二(下部) 纸层(第一与第二实施例)
11* 第一(上部) 纸层(第四实施例)
12* 第二(下部) 纸层(第四实施例)
15  (下部)纸层(第三实施例)
15* (下部)纸层(第五实施例)
20  聚合物层(第一实施例)
20' 聚合物层(第二实施例)
20" 聚合物层(第三实施例)
20* 聚合物层(第四实施例)
20** 聚合物层(第五实施例)
30 微型光学结构，例如透镜结构，被预压花在聚合物层20的形成窗口部分W上(第一实施例)
40  微型光学结构，例如透镜结构(第二实施例)
45  承载预压花的微型光学结构40的箔元件
50  微型光学结构，例如透镜结构(第三实施例)
55  被施加到聚合物层20"的形成窗口部分W上并且随后压花以形成微型光学结构50的层(即印刷层)
60 微型光学结构，例如透镜结构(第四实施例)
70  微型光学结构，例如透镜结构(第五实施例)
T   衬底S，S*，S**以及聚合物层20，20'，20"的形成窗口部分W的厚度
t   在形成窗口部分W之外的聚合物层20，20'，20"的厚度