防伪元件 技术领域
本发明涉及一种保护价值物(object of value)的防伪元件(securityelement)，该防伪元件具有热致变色层。本发明还涉及具有这种防伪元件的价值物、证券凭证和证券纸，以及用于生产这种防伪元件的箔片材料。
背景技术
近来，已经公知了使用热致变色材料来保护有价凭证。例如专利第DT22 12350号描述了一种由具有孔洞的透明塑料制造的防伪丝线。所述孔洞包含一种液晶材料，该材料显示了一种取决于温度升高或降低的可逆颜色变化。
专利第EP 0 608 078 B1号也公开了一种具有热致变色特性的防伪丝线。在这种情形下，在塑料材料上设置一种印记或字符，该印记或字符通过部分地非金属化金属层而形成。所述印记或阴字符涂覆有热致变色涂层，该涂层在常温下有颜色。当加热时，该热致变色涂层变成无色的，使得其下的字符变得可以辨识。另一种方案是，可以使用常温下无色而在加热时变成有色以使字符消失的热致变色涂层。将所述丝线结合到证券纸内，以直接经过特定区域内的表面，即所谓的“窗口”。
然而，这种热致变色防伪丝线具有缺点，即它们非常窄，热致变色效应仅在较小的窗口区域内可以辨识，使得由热致变色材料的颜色变化激发的光学效应非常不显眼。于是这种防伪元件未提供防止伪造的非常好的保护。
发明内容
于是，本发明基于提供防伪元件的问题，该元件提供了防止伪造的良好保护，并避免了现有技术的缺点。
此问题通过独立权利要求的特征解决。其拓展是从属权利要求地主题。
根据本发明，防伪元件完全设置在物体表面上，并与效果层结合，该效果层具有视觉和/或机械可测的特性。因为防伪元件完全设置在物体表面上，所以它能在相当大的表面上生效，使得热致变色材料的颜色变化因更大的面积而相当明显。与还具有视觉和/或机械可测试性能的效果层的结合还为防伪元件提供了更强的防止伪造的保护，因为这种效果层是精细制造的，或不能轻易地在市面上获得。
例如，所述效果层可以是特殊的发光或磁性物质，该物质例如被添加在印刷油墨中。
当然，印刷油墨还可以包含着色颜料。它优选地涂覆成图案或字母数字字符的形式。
另一种方案是，效果层还可以是直接反光层，例如半透明层，该层根据视角的变化在反射光中产生不同的颜色效果。例如在界面层颜料或液晶颜料中发现了这种光学可变特性，这些颜料可以被添加到透明粘接剂或透明塑料层中。然而，光学可变效应还可以用透明衍射光栅结构产生。此时，半透明或透明层，优选地是清漆层，设置有呈衍射结构形式的凹凸结构。然后，该凹凸结构与透明介电层结合，以允许衍射结构的光学可变效应在反射光中被观察到。同时，设置在衍射结构下的信息因该层的透明而可以识别。
直接反光层可以选择性地形成为金属层，优选地是铝层。金属层以栅网形式制作在整个区域上或至少在其特定区域上。作为附加地，金属层可具有字符或图案形式的间隙，其中金属层同样可设置成栅网形式。此第二金属层优选地也包括铝层。即，根据特殊实施例，直接反光层可以包括金属栅网和结合在其中的区域，该金属栅网具有预定栅网点大小和栅网宽度，该结合在其中的区域随栅网宽度和/或栅网点大小而改变。在此方式中，可读字符或图案可以设置在反光层内。然而，此栅网元件不必是点状。它们还可包括线条或其它几何形状。
根据本发明另一实施例，热致变色字符或图案可以设置在反光层的间隙内。此热致变色层的颜色改变温度优选地不同于第一热致变色层。
此外，金属层可以与另一层结合，该另一层具有结合在其中的呈衍射结构形式的凹凸结构。
本发明的热致变色层还可以在本发明的范围内以多种方式改变。于是，热致变色层可以设置在整个区域上或仅在特定区域中，优选地呈字符或图案的形式。其它的可能性是将热致变色层与至少一个其它热致变色或视觉可辨识层结合，这两层彼此补充以形成可识别信息。
根据该效果层，热致变色层可以设置在效果层上或下。如果热致变色层设置在透明效果层下，则呈字符和/或图案形式的其它信息可以设置在热致变色层下。于是，所述信息可以选择性地用激光来印制或制造。该信息优选是黑色的。然而，也不排除其它的颜色设计。作为附加地，信息可以具有视觉和/或机械可测试性能，例如发光或磁性。
用于热致变色层的热致变色物质优选地在低于预定温度时不透明，而在高于所述温度时至少是半透明的。在特定应用中，有利的是，使用在低于预定温度时为半透明或透明而在高于所述温度时不透明的热致变色物质。热致变色物质的颜色变化温度优选地在环境温度以上，例如在25℃到60℃的范围，优选地为30℃至60℃。
防伪元件的各层可以直接在价值物上制造，也可以在分离的载体上制备。在后面的实施例中，防伪元件例如可以形成为自支撑标签。另一种方案是，还可以制造转移材料，籍此，后面的防伪元件的层结构可以不间断地形成在载体材料上。然后，层结构从呈所需外形的所述载体材料上通过粘接剂的作用而转移到价值物上。热融粘接剂优选地用于此目的。为了固定防伪元件的外形，粘接层可以仅设置在将要转移的区域内，或者诸如热融粘接剂的粘接剂仅在将要转移的区域内起作用。
将要应用防伪元件的价值物例如可以是证券纸、证券凭证或产品包装。需要防伪型保护的其它价值物当然也可以使用本发明的防伪元件。
附图说明
本发明的其它优点和实施例将结合附图更详细地说明，其中：
图1示出了具有本发明防伪元件的证券凭证；以及
图2至11示出了防伪元件的不同实施例的截面图。
具体实施方式
为了说明的目的，本发明将借助纸币而详细说明。
图1示出了这种纸币1，该纸币由纸或塑料制造，并且设置了呈条形的防伪元件2，该防伪元件在纸币的整个宽度上延伸。当然，纸币1可以具有其它的防伪特征，例如水印、钢制凹雕、防伪线或者发光或磁性印记等。
防伪元件2具有热致变色层，该层与效果层结合，于是该防伪元件具有视觉和/或机械可测试的性能。防伪元件2完全设置在纸币1的表面上，使得优选地完全涂覆的热致变色层的颜色变化非常易于识别。
除了热致变色层和效果层外，防伪元件2还可以有其它层，该层独自地，或与防伪元件的其它层一起产生进一步显著的光学效应。一些优选实施例将结合图2至10得以详细说明，这些图以沿A-A虚线的截面示出了纸币1，以说明防伪元件2的层结构。
根据图2，纸币1的纸或塑料衬底3设置有呈字符或图案形式的热致变色印记4，所述衬底具有白的或浅的本体颜色。在热致变色层4上是直接反光半透明层5，该半透明层5根据视角的变化而在反射光中产生不同的颜色效果。此效果被称为“光学可变”效应。例如，层5可以是印刷油墨，该油墨包括透明粘接剂和混入其中的干涉层颜料或液晶颜料。
因为所述颜料是透明的，且具有很少或没有本体颜色，所以所述颜料的视觉可辨识光学效果通过背景而非常易于确认。在扩散反光的白色或浅色背景上，颜料几乎不显现，因为扩散反射的散射光覆盖了基于干涉效应的光学可变效应。然而，在暗背景上，所述颜料颜色的互作用非常突出，因为背景吸收了透过的光线。
因为此原因，用于层4的热致变色材料在常温环境下优选不透明，并具有深的本体颜色，优选是黑色。在此情形下，由效果层5产生的光学可变效应在热致变色层4的区域内非常突出，从而由热致变色层4代表的字符变得可见。在高于热致变色层4的颜色改变温度时，后者优选地变成无色的或变成其它的、浅得多的颜色，以使字符不再能辨识。
如果使用在常温环境下为浅色或透明，而仅在高于特定的作用温度时为不透明(优选地为黑色)的热致变色材料，则发生相反的效果。
在图3中，衬底3设置有热致变色印记4和其它印记7。在其上设置的是光学可变的如图2所示的透明层5。印记4和印记7互补，以形成总信息，该信息可以包括文字、图像、图案等。印记7不具有热致变色性能，但可以显示与热致变色层4相同的视觉颜色效果。
优选地，用于印记4的热致变色材料在常温环境下不透明，并具有深的本体颜色。印记7也选成深色，使得光学可变层5可以仅在印记4、7的区域内清晰地觉察，于是印记4、7代表的信息可以识别。当防伪元件被加热至高于热致变色材料的颜色改变温度的温度时，因为热致变色层4变成无色或变成另一种浅得多的颜色，所以印记4代表的信息部分消失。
如果使用在室温下为无色或具有浅的本体颜色，而仅在高于颜色改变温度时变为不透明或深色的热致变色材料，则发生相反的情况。
图4示出了一种层结构，其中，在第一步中，衬底3上设置了深色(优选地是黑色)的印记6。在印记6上涂覆全热致变色材料层4，接着是光学可变半透明层5。如果用于热致变色层4的材料在环境温度下仍是深色的或不透明的，则光学可变层5通过颜色的互作用而显现为鲜艳的层。在高于热致变色材料的颜色改变温度时，层4变成透明的，且光学可变层5可以仅在其下的标记6的区域内得以识别。以此方式，可以形成仅在高于热致变色材料的颜色改变温度时可见的信息。
如果使用仅在高于颜色改变温度时变成不透明的热致变色材料，则也发生相反的效果。在此情形中，在环境温度下，仅标记6作为光学可变信息是可识别的。在高于热致变色材料的作用温度时，所述标记因热致变色层变成不透明而消失，且总层5作为光学可变层而得以识别。
在图5所示的实施例中，图4中标记为5的效果层被层8和9的组合替代。层8是透明的清漆或塑料层，该层具有凸出在其表面上的呈衍射结构形式的凹凸结构。所述凹凸结构与薄的、介电的、仍透明的反光层9结合，反光层9的折射系数与层8的折射系数一致，使得该衍射结构在反射光中可见，另一方面，衍射结构的透明性同时得以确保。类似于参照图2所述的干涉层或液晶颜料，衍射结构因其透明性在浅色背景上不能正确识别，或根本不能识别，然而在深色背景上却清晰可见。在图5所示实施例中，同样的光学效应于是如结合图4所述的那样发生。
在参照图2和3所述的实施例中，层5还可以用凸起层8和介电反光层9的组合来替代。
图6示出了本发明有价凭证的其它实施例。此处，衬底3设置有金属层或具有金属光泽的层10，该层至少在特定区域上制作成栅网11的形式。栅网区11可以具有字符、图案、图像等形式。在层10上是设置在全部上的热致变色层4。根据所用的热致变色材料，层10在室温下或在高于热致变色层4的颜色改变温度时可见。
图7示出了相似的实施例。在此情形中，金属层或具有金属光泽的层在所有区域上制成栅网。该栅网包括具有特定栅网点尺寸或栅网宽度的背景栅网12和至少一个局部区13，在该局部区内，栅网具有更小的栅网宽度和更小的栅网点尺寸。此栅网变化允许视觉可读信息得以表示，该信息在取决于所用热致变色材料4的特定温度下可见。
图6和7所示的栅网层10、11、12、13可以另外与浮凸层结合。此实施例示于图8。在此情形中，均匀的栅网金属层14形成用于其下的衍射结构的反光层，该衍射结构凸出到透明清漆层8内。通过栅网层14中的间隙，其下的信息可以识别。在凸起层8下面，全部设置有热致变色层4和印记15，印记15直接结合衬底3。如果所用的热致变色层4在室温下不透明，则衍射结构在通常条件下在反射光中可识别。同时，热致变色层4的颜色效果因透明和半透明衍射结构而易于觉察。当防伪元件被加热至热致变色层4的颜色改变温度之上的温度时，后者也变成透明的，且信息15通过栅网层14而可以识别和读取。
如果所用的热致变色材料层4在室温下是半透明的，则发生相反的效果，且信息15在热致变色层4的颜色改变温度之上不可见。
栅网点尺寸或栅网点密度可以根据所示实施例中的具体要求而选择。所用栅网元件不必必须是点状的。诸如直线、正方形、三角形等的其他几何形状也可以。
图9示出了一实施例，其中，衬底3设置有效果层16，优选地是金属层，该间隙呈字符、图案、图像等形式。在所述间隙区中，热致变色层4也呈信息的形式。所述信息在内容上可以等同于间隙代表的信息，并与之一致地延伸。
根据优选实施例，用于热致变色层4的材料在室温下为半透明或透明。层4代表的信息仅在热致变色材料的颜色改变温度之上变得可读。例如，加热时，术语“有效”可以在间隙区内显示。
在其它变体中，层16可以具有完全设置在其上的其它热致变色层，该层例如在室温下不透明，而在颜色变化温度之上变成无色或半透明。所述层的颜色改变温度优选地在一定程度上低于层4的颜色改变温度，使得加热至高于第一颜色改变温度时，整个热致变色层变成透明的或半透明的，并使其下的层16、4显现。进一步加热时，层4代表的信息根据用于层4的热致变色材料而显现，或消失，或改变其颜色。
另一种方案是或作为附加地，其它能至少部分具有热致变色性能的印记可以在层16下出现。
图10示出了一种实施例，其中衬底3首先设置有凸出层8和反光层17，该反光层确保结合在凸出层8内的衍射结构能在反射光中观察到。在反光层17上涂覆了至少一层信息形式的热致变色层4。所述信息中的空间用彩色层18填充，该层18显示与热致变色层4相同的颜色效果，使得全部均匀的涂层的效果在室温出现。仅当加热到热致变色层4的颜色改变温度之上时，后者变成至少半透明的，并使其下的衍射结构显现。因为衍射区域具有热致变色层4所代表的信息外形，所以所述信息也变得可以识别。
根据图11，衬底3也具有邻近其的凸出层8，该层与反光层17结合。在反光层17上，全部设置有热致变色层4。其它的印记19最终位于热致变色层4上。此处所用的热致变色材料优选地在室温下也是不透明的。仅当加热至热致变色材料的颜色改变温度之上时，其下的衍射结构才变得可见。层4和印记19也可以具有相同的或不同的颜色。
此实施例也适用于保护例如签字条。在此情形中，该签字条包括凸出层8、反光层17和完全的热致变色涂层4。在此情形中，印记19用用户的签字代替。为了签字条的真实性测试，热致变色层起作用，使得它变得透明或半透明，且衍射结构在签字下面变得可见。
在多个实施例中提及的衍射结构可以是全息图或任何光栅结构，例如像素图、科耐图(Kinegram)等。
热致变色层4和/或所示的颜色层6、7、15、18、19中的至少一层也可以具有其它视觉和/或机械可测试性能，例如电导率、磁性、发光等。为了赋予特殊的印记导电性能，例如它能将足量的碳黑颜料添加到所用的印刷油墨中。因为在许多实施例中，非热致变色印记也具有深色(优选地是黑色)的本体颜色，所以它们可以以非常简单的方式通过用深色磁性颜料代替着色颜料而具备磁性能。
热致变色层还可以具有多种具有不同颜色变化温度的热致变色材料。它还可以包括多个颜色层的热致变色层，该颜色层包括具有不同颜色变化温度的不同热致变色材料。
因为在一些情况下，难以直接为价值物提供特殊的层序，所以在转移材料上至少部分地制备防伪元件的层结构可以是有用的。此过程是有利的，尤其在使用与反光层结合的衍射结构时，因为反光层一般是气相沉积的，且根据使用何种具体的非金属化方法，金属栅网结构的制造也要求诸如刻蚀或清洗的特殊制造步骤。于是，有利的是，至少将该衍射结构和相关的反光层形成为热压箔片，然后在价值物上将所述箔片与防伪元件的其它层对齐结合。
如果防伪元件的总的层序制备在转移材料上，则需要注意的是，各图所示的层结构必须以相反的顺序制备在转移材料的载体带上。防伪元件的层结构可以以连续的或者已经是用作防伪元件的最终外形的形式制备在载体带上。在粘接层的帮助下，防伪元件转移到需要保护的价值物上，该粘接层涂覆在价值物上，或转移材料的最外层上。转移后，转移材料的载体带被去除，并且仅仅防伪元件的被示出的层结构保留在需要保护的价值物上。