具有增强的箔耐久性的安全文件的制作方法

本发明涉及具有增强的箔耐久性的安全文件。

背景技术：

金属全息层合物和箔通常用作安全文件的安全组件，诸如护照、身份证、凭据物品(诸如信用卡和银行卡)及其它政府文件。通常，这些层合物和箔是公开的，有时是隐蔽的，用于在此类文件中提供物品的真实性的指示。例如，这些箔能够被政府机构用于验证政府文件(例如，护照)。箔和层合物通常在聚酯(pet)或其它聚合物基膜上通过卷到卷工艺进行生产。

所得的安全文件暴露于不同的环境和条件下，特别是在用作护照时，这些环境和条件可能侵蚀层合物，致使箔分层。先前改善箔层合物的耐久性的尝试集中于改善箔材料，但是尚未成功满足该行业的要求。因此，仍然需要改善安全层合物/箔的耐久性，同时改善其生产方法。

技术实现要素：

以下描述中将部分阐述本发明的目的和优点，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过对本发明的实践习得。

一般来讲，本发明提供了一种安全文件及其形成的方法。在一个实施方案中，安全文件包括：基板，该基板上的彩色涂层，该彩色涂层的至少一部分上的箔层合物，以及该彩色涂层上的外漆涂层，使得箔层合物嵌入在彩色涂层和外漆涂层之间。一般来讲，外漆涂层可包括聚合物树脂，并且还可包括交联剂和润湿剂。

还提供了用于形成此类安全文件的方法。在一个实施方案中，该方法包括在附着到基板的彩色涂层的箔层合物上形成外漆涂层，使得箔层合物嵌入在彩色涂层和外漆涂层之间。在另一种方法中，箔层合物可嵌入在基板和外漆涂层之间，其中基板包括其上附着箔层合物的彩色涂层，并且外漆涂层被施加至箔层合物和彩色涂层上。

下文将更详细地讨论本发明的其它特征和方面。

附图说明

本说明书参考附图阐述了本发明的完整且能够实现的公开内容，包括涉及本领域的普通技术人员的最佳模式，其中：

图1示出安全文件的一个示例性实施方案的示意性剖视图；

图2示出安全文件的另一个示例性实施方案的示意性剖视图；

图3示出在形成诸如图1或图2所示的示例性安全文件的过程中将箔层合物施加至基板的示例性方法的示意性剖视图；并且

图4示出在形成诸如图1或图2所示的示例性安全文件的过程中使用辊筒将箔层合物施加至基板的示例性方法的示意性剖视图。

具体实施方式

在本公开中，当层被描述为在另一层或基材“上”或“上方”时，除非明确相反地陈述，否则应当理解这些层可彼此直接接触或者在层之间具有另一层或特征。因此，这些术语仅仅描述了层彼此的相对位置，并不一定意味着“在……顶部”，因为上方或下方的相对位置取决于观察者的取向。

如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并非旨在表示各个部件的位置或重要性。

如本文所用，术语“纤维素非织造幅材”意指包括任何幅材或片状材料，该幅材或片状材料包含至少约50重量％的纤维素纤维。除纤维素纤维之外，幅材可包含其它天然纤维、合成纤维或它们的混合物。纤维素非织造幅材可通过对相对短的纤维进行气流成网或湿法成网以形成幅材或片材进行制备。因此，该术语包括由造纸配料制成的非织造幅材。此类配料可仅包括纤维素纤维或纤维素纤维与其它天然纤维和/或合成纤维的混合物。配料还可包含添加剂及其它材料，诸如填料，如粘土和二氧化钛、表面活性剂、消泡剂等，如造纸领域中所熟知的。

如本文所用，术语“聚合物”通常包括但不限于均聚物；共聚物，例如嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物；和三元共聚物；以及它们的共混物和改性形式。此外，除非另有特别限制，否则术语“聚合物”应包括材料的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构构型、间同立构构型和随机对称构型。

本文所用的术语“热塑性”意指由加热时软化和流动的聚合物形成的任何材料；如果加热低于聚合物的分解温度，则此类聚合物可被加热和软化多次而不发生任何特性的基本改变。仅作为举例说明，热塑性聚合物的示例包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、丙烯酸酯聚合物和共聚物、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯等以及它们的共聚物。

本文所用的术语“有机”是指一类由碳原子组成的化合物。例如，“有机聚合物”是在聚合物骨架中包含碳原子的聚合物，但是也可包括聚合物骨架中和/或从聚合物骨架延伸的侧链中的其它原子(例如，氧、氮、硫等)。

现在将具体地参考本发明的实施方案，在附图中示出了这些实施方案的一个或多个示例。提供每个示例是为了解释本发明，而非限制本发明。事实上，对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可对本发明作出各种修改和变型。例如，作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可与另一个实施方案一起使用以产生另一个实施方案。因此，本发明旨在包括在随附技术方案及其等同物的范围内的此类修改和变型。

一般来讲，提供了具有增强的箔耐久性和安全性的安全文件诸如护照和相关旅行证件，以及它们的制造方法。具体地，安全文件包括嵌入多层涂层结构内的箔，使得箔免受外部因素的影响，否则这些因素可能在箔正常使用过程中随时间延长而劣化箔。在特定的实施方案中，箔嵌入耐久性漆涂层下方的层合物中，其在涂覆工艺之后施加。因此，耐久性漆涂层暴露于外部因素以保护底层箔免受外部因素的影响，否则这些因素将导致箔劣化。

图1和图2示出可包括嵌入的箔12的安全文件10的示例性实施方案。图1和图2中示出的实施方案的构造类似，但是针对的如下文所述的压印轮廓的位置。因此，箔12嵌入在基于聚合物的外漆涂层24中，如图1和图2所示，相比于未涂覆的构型提供显著加强的保护。这一增强的保护导致耐磨性、耐化学性和环境抗性的提高，并且改善对底层箔12的保护。

i.基板

一般来讲，安全文件10包括基板14，诸如非织造幅材、织造幅材、聚合物膜等等。在一个实施方案中，基板14为纤维素非织造幅材(例如，纸幅)。基板14通常为柔性基板。除柔韧性之外，基板14还应具有足够的强度用于处理、涂覆、压片和/或与安全文件10的制造相关联的其它操作。在一些实施方案中，基板14可为胶乳浸渍的纸，例如美国专利号5,798,179中所述，该专利全文以引用方式并入本文。对于待形成的特定文件10而言，基板14的基重可为任何合适的量，但是通常在约150g/m²至约450g/m²的范围内变化。

ii.彩色涂层

彩色涂层16直接显示在基板14上。然而，在其它实施方案中，附加的层或涂层可定位在基板14和彩色涂层16之间，诸如粘合剂层、适形的层等。彩色涂层16通常包括分散在聚合物基体内的色素(例如，颜料、染料等)。聚合物基体可以胶乳的形式施用，包括以下项中的一者或多者：丙烯酸、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚氯乙烯，以及许多共聚物晶格，诸如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸共聚物、氯乙烯-丙烯酸、醋酸乙烯酯丙烯酸、其它硬丙烯酸聚合物等等。

彩色涂层16的厚度可根据许多因素而存在很大差异，这些因素包括但不限于基板14的类型或待形成的安全文件10的最终用途。通常，彩色涂层16的平均厚度小于约50微米(μm)，诸如约8μm至约30μm(例如，约5μm至约20μm)。彩色涂层16的厚度也可根据基重进行描述。有利地，彩色涂层16的基重小于约45g/m²，诸如约2g/m²至约25g/m2。

彩色涂层16可通过已知的涂覆技术形成在基板14上，所述涂覆技术诸如辊涂、刀涂、迈耶杆涂覆和气刀涂布过程。然后，所得的彩色涂层16可通过例如蒸汽加热的筒、空气喷射、辐射加热或它们的某种组合进行干燥。

在图1的实施方案中，与基板14相背对的彩色涂层16的表面17为基本上均匀的。然而，在图2的实施方案中，表面17限定了彩色涂层16上的连续压印轮廓，该连续压印轮廓的一部分被箔12覆盖。通过改变基板14上彩色涂层16的厚度来限定连续压印轮廓，以便限定表面17内的一系列局部的峰和谷。然而，未被箔12覆盖的区域在所得的安全文件10上显示压印轮廓。在图2的实施方案中，彩色涂层16的表面17的压印轮廓可用于验证文件10，因为它提供了文件10上或文件10内不易复制的特征。因此，压印轮廓与箔12一起可为文件10提供安全特征。另外，可通过覆盖外层24来保护压印轮廓，从而改善其耐久性。

iii.箔层合物

在一个具体实施方案中，将箔层合物18施加为多个层。首先，将粘合剂剂层20施加至彩色涂层16的表面17。其次，将箔12(即，箔层)定位在粘合剂层20上。最后，将漆层22定位在箔12上。在图1和图2所示的实施方案中，粘合剂层20接触箔12的内表面11，并且漆层22直接在箔12的外表面13上。尽管示出为具有三层，但是箔层合物18可由任何合适数量的层或涂层形成。在某些实施方案中，箔层合物18具有约5μm至约15μm的总厚度。

粘合剂层20用于将箔12粘结到彩色涂层16，并且最终粘结到基板14。粘合剂层20可由任何合适的材料(例如，丙烯酸树脂等)形成。

在一个具体实施方案中，箔12包括至少一种非透明金属材料，诸如铝、铜或它们的混合物。在某些实施方案中，箔12上还可存在其它材料，诸如金属氧化物(例如，二氧化钛、氧化锌等)、金属硫化物(例如，硫化锌等)。在一个具体实施方案中，箔12为铝层，该铝层具有约1μm或更小的厚度(即，亚微米层)。

箔12的外表面13上的漆层22通常被配置为具有相对较高的表面能，使得附加涂层可润湿并附着到其表面23，诸如其表面能为约40达因或更大(例如，约40达因至约55达因)。因此，漆层22可为其上的附加层(例如，漆涂层24)提供改善的粘合强度。另外，为提高耐久性，漆层22与箔12的粘合强度大于在施加时致使劣化的外力。即，箔12的外表面13与漆层22的界面可具有大于所施加的外力的强度以防止产品失效。因此，漆层22的部件可被选择为耐久的和柔性的，并且具有高的内聚强度和粘合强度。一旦涂布，箔12还必须呈现出对漆涂层的粘合和内聚失效的相同的耐受性。

漆层22一般可由任何合适的材料形成，并且通常由聚合物材料形成。在具体实施方案中，漆层22由聚合物树脂形成，该聚合物树脂包括丙烯酸、丙烯酸酯、硝化纤维材料或者此类材料的共混物或共聚物。还可包括其它添加剂，诸如润湿剂、交联剂(例如，多官能酸、酸酐、金属基催化剂、聚氮丙烯和羰基化合物)以改善涂层的耐久性，蜡和硬脂酸盐以改善制剂的滑爽性，以及其它加工助剂。在某些实施方案中，可对漆层22染色以改变贴箔表面的外观。例如，颜料或燃料可包括在漆层22内。

在一个具体实施方案中，箔层合物18可为xo级箔，可从apifoils,ltd.(cheshire,unitedkingdom)商购获得。箔层合物18可为柔性构造，并且可为卷轴或片材形式。

如图1和图2所示，箔层合物18仅施加至彩色涂层16的表面17的一部分，同时使彩色涂层16保留暴露在文件10的其它部分中。然而，在其它实施方案中，可能希望将箔层合物18施加至彩色涂层16的整个表面17上。

图3示出使用箔原料30将箔层合物18施加至彩色涂层16的表面17上的一种示例性方法，该方法包括将箔层合物18施加至剥离片材32上。如图所示，箔原料32定位，使得暴露的粘合剂层20定位成与彩色涂层16相邻。然后可将热量(h)和压力(p)施加至剥离片材32上，以将箔层合物18从剥离片材转移至基板14。在具体实施方案中，可使用压印机(例如，具有图案化模具)在约90℃至约220℃的温度下施加箔层合物18。利用图案化模具，将箔层合物18的一部分从剥离片材32转移至基板14上。

图4示出使用箔原料30穿过辊筒34将箔层合物18施加至彩色涂层16的表面17上的一种示例性方法。辊表面36可限定图案，以将箔层合物18的一部分从箔原料30转移至基板14上。例如，辊筒34的表面36可具有约90℃至约220℃的温度。

iv.漆涂层

如图1和图2所示，外漆涂层24被施加至整个文件10上，以覆盖箔层合物18和彩色涂层16的任何暴露表面17。为实现粘合到箔上，外漆涂层24通常被配制成抗研磨、拉伸、压缩、起皱、折叠、化学和环境力。在一个实施方案中，外漆涂层24由基体树脂形成并且具有表面改性特征，其减小施加至系统上的力的大小或增加漆涂层的粘合强度和润湿性以超过这些导致产品失效的外力。

例如，在一个实施方案中，外漆涂层24包括聚合物树脂，其可以包括聚合物材料，该聚合物材料包括丙烯酸、丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅聚合物、聚硅氧烷、硝化纤维材料、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯或者此类材料的共混物或共聚物。可添加适当含量的润湿添加剂以确保实现对彩色涂层16和箔层合物18的润湿和粘附。因此，外漆涂层24很好地附着到底层漆层22。还可包括其它添加剂。一种此类添加剂是使用交联剂诸如多官能酸、酸酐、金属基催化剂、聚氮丙基和羰基化合物来改善涂层的耐久性。可使用的其它添加剂包括蜡和硬脂酸盐以改善制剂的滑爽性。

在一个实施方案中，外漆涂层24包括浓度为约80重量％至约95重量％的水基聚丙烯酸(例如，用于基体强度、粘合性和柔韧性)；浓度为约5重量％至约15重量％的水基聚硅氧烷(例如，以降低漆涂层的表面自由能，为涂层提供耐磨损性)；浓度为约0.5重量％至约5重量％(例如，约1重量％至约3重量％)的交联剂(例如，聚氮丙啶)；以及浓度为约0.5重量％至约5重量％(例如，约1重量％至约3重量％)的润湿剂，以促进表面的润湿和粘合。

外漆涂层24可包含其它添加剂，诸如加工助剂、颜料、上光剂或消光剂、消泡剂、表面活性剂、ph控制剂诸如氢氧化铵、流变控制剂等。

在图1的实施方案中，压印轮廓在整个片材上连续，提高了复制该特征的难度。即，外漆涂层24包括在其整个外表面25上的压印轮廓，尽管此类压印轮廓可定位在外表面25的一部分上。一般通过改变基板14上外漆涂层24的厚度来限定压印轮廓，以便限定外表面25内的一系列局部的峰和谷。在图1的实施方案中，外表面25的压印轮廓可用于验证文件10，因为它提供了文件10上或文件10内不易复制的特征。因此，压印轮廓与箔12一起可为文件10提供安全特征。

如图1所示的改善的构造提供了在贴箔图像上引入均匀压花图案的机会(即，在箔层合物18上)，在无需使用先进的制造工艺路线的情况下得到更难以复制的特征。另外，由于箔被施加至平坦表面17，因此能够提高箔图像的分辨率，获得比当前所能实现的贴箔更精细的细节。通过在贴箔图像中施加更精细的细节，可结合更多的安全细节，诸如减小文本大小或缩小线宽。

图2示出了一个另选的实施方案，其中彩色涂层16的表面17上存在的连续压印轮廓被箔12的压痕破坏。

本书面描述使用实施例公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合方法。本发明的范围由技术方案限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其它实施例。如果此类其它实施例包括与技术方案的字面语言无差异的结构元件，或者如果它们包括与技术方案的字面语言无实质差异的等同结构元件，则它们旨在处于技术方案的范围内。