DE69535073T2

DE69535073T2 - Amorphe kunststoffschicht enthaltend orientierte, mehrschichtige schuppenförmige interferenzpigmente

Info

Publication number: DE69535073T2
Application number: DE69535073T
Authority: DE
Inventors: W. Roger Santa Rosa PHILLIPS; G. Paul Santa Rosa COOMBS; K. Patrick Windsor HIGGINS; T. Charles Santa Rosa MARKANTES
Original assignee: JDS Uniphase Corp
Current assignee: Viavi Solutions Inc
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2015-01-25
Also published as: EP0741639A1; CN1140432A; ES2250968T3; AU1691095A; AU684146B2; US5424119A; ATE306389T1; EP0741639A4; DE69535073D1; CA2181588A1; JPH09508593A; HK1011640A1; CN1081984C; EP0741639B1; CA2181588C; DK0741639T3; WO1995021057A1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Polymerlagen-Mehrschichtinterterenzdünnfilm mit darin angeordneten ausgerichteten Flocken, ein Erzeugnis, welches denselben verwendet, und ein Verfahren.
In dem Patent mit der Nr. 5.135.812 sind optisch veränderliche Mehrschichtinterterenz-Dünnfilmflocken verschiedener Typen offenbart, und wie derartige Flocken in Tinten und Farben eingebaut werden können. Es gibt einen Bedarf, weitere Verwendungen für derartige Flocken zu finden, um deren Anwendung zu erweitern, wie z.B. ein Einkapseln derselben in Kunststoff und insbesondere mit extrudierten oder co-extrudierten Kunststofflagen.
Im Allgemeinen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kunststofflage, welche extrudiert wurde und welche darin ausgerichtete Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken aufweist, ein Erzeugnis, welches dieselbe verwendet, und ein Verfahren bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, welche extrudiert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, in welcher die Flocken biaxial ausgerichtet sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, in welcher die Flocken optisch veränderlich sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, welche in einer herkömmlichen Co-Extruderlinie hergestellt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, mit welcher eine Kunststoffbahn beschichtet werden kann, die als eine Substratbahn mit einer schwachen Bindung zwischen der Kunststofflage und der Kunststoffbahn dient.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, welche ein Kunststoffsubstrat aufweist, das weiß oder farbig sein kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, bei welcher Flocken in einer oder mehreren der Schichten vorgesehen sein können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, bei welcher die Flocken in verschiedenen Schichten unterschiedliche Farben haben können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, bei welcher die Flocken mit einer Farbverschiebung in einer Schicht optisch veränderlich sind, welche sich von der Farbverschiebung in einer weiteren Schicht unterscheidet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, bei welcher zusätzliche Farbstoffe den optisch veränderlichen Flocken zugefügt werden können, um die optische Verschiebung zu modifizieren oder um die produzierten Farben zu modifizieren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, welche auf einfache Weise in weitere Erzeugnise eingebaut werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, welche in schmale Streifen geschlitzt werden kann und als Fäden eingebaut werden können, um bei Sicherheitspapieren, wie z.B. Banknoten, verwendet zu werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, bei welcher relativ geringe Mengen von Flocken in der Lage bereitgestellt werden können, während die gewünschten optischen Wirkungen immer noch erreicht werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststofflage der obigen Art bereitzustellen, welche glatte Außenflächen aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, um die Kunststofflage der obigen Art herzustellen, bei welchem ein mechanischer Fluss verwendet wird, um eine Laminar-Fluss-Ausrichtung der Pigmentflocken in dem optischen Filmerzeugnis zu induzieren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der obigen Art bereitzustellen, welches die Farbeigenschaften der Flocken in der Kunststofflage stabilisiert.
Zusätzliche Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, in welcher die bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlich dargestellt werden.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Polymerlage nach Anspruch 1 bereit.
1 ist eine isometrische Ansicht, teilweise im Querschnitt, einer Polymerlage mit ausgerichteten Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken, worin die vorliegende Erfindung eingebaut ist.
2 ist eine Querschnittsansicht einer co-extrudierten Polymerlage, welche die vorliegende Erfindung umfasst, die durch ein Kunststoffsubstrat getragen wird.
3 ist eine Querschnittsansicht einer co-extrudierten Polymerlage, welche die vorliegende Erfindung umfasst und Flocken in Schichten an gegenüberliegenden Seiten eines Kunststoffsubstrats aufweist.
4 ist eine Querschnittsansicht einer Polymerlage mit einem Substrat, welches Flocken darin aufweist, die die vorliegende Erfindung umfasst, wobei an jeder Seite Kunststofflagen angeordnet sind, welche klar sein können oder mit einer Farbe gefärbt sein können.
5 ist eine Querschnittsansicht einer Polymerlage mit einer dicken klaren Polymerbasis, auf welcher sich eine dünne Schicht aus Polymermaterial befindet, die optisch veränderliche Flocken zuzüglich zusätzlicher Materialien, wie z.B. Farbstoffe, Pigmente, Aluminiumflocken usw. umfasst, mit einem klaren Überlack.
6 ist eine Draufsicht einer Banknote mit einem darin eingebetteten Faden, welcher aus einer Polymerlage hergestellt ist, die die Erfindung umfasst, und welcher auf einer Seite der Banknote sichtbar ist.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 von 5.
8 ist eine Ansicht, welche der 6 ähnlich ist, aber die Art und Weise zeigt, auf welche der Faden in die Banknote eingewebt ist, so dass er auf beiden Seiten der Banknote sichtbar ist.
9 ist eine isometrische Ansicht, teilweise im Querschnitt, eines Sicherheitsdokuments, welches eine Polymerlage der vorliegenden Erfindung umfasst.
Im Allgemeinen wird die Polymerlage der vorliegenden Erfindung von einer Schicht aus einem Polymermaterial mit einer ersten und einer zweiten Fläche, welche parallel sind, umfasst. Eine Mehrzahl von Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken ist innerhalb der Schicht aus Polymermaterial angeordnet. Die Flocken weisen eine erste und eine zweite, Fläche auf, welche parallel und mit Abstand angeordnet sind, und haben eine Breite und eine Dicke mit einem Längenverhältnis von mindestens 2 : 1 für die Breite bezogen auf die Dicke. Die Flocken liegen in Ebenen, wobei die erste und die zweite Fläche der Flocken im Wesentlichen parallel zu der ersten und der zweiten Fläche der Schicht aus Polymermaterial sind.
Genauer gesagt, wie in 1 der Zeichnungen gezeigt ist, die Kunststoff- oder Polymerlage 11, welche eine obere und eine untere ebene Fläche 12 und 13 aufweist, die parallel und mit Abstand angeordnet sind. Die Polymerlage 11 kann durch Extrusion ausgebildet sein. Wie im Folgenden beschrieben ist, kann sie ebenso durch Co-extrudierung von Filmen ausgebildet sein, bei welchen die Lage 11 eine der Schichten in dem co-extrudierten Film bildet.
Der die Lage 11 bildende Film sollte eine Dicke von mindestens zweimal der Dicke der Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken aufweisen, welche typischerweise eine Dicke von ungefähr 1 μm haben, so dass die Lage 11 eine Dicke von ungefähr zweimal der Dicke der Flocken haben sollte oder, mit anderen Worten, 2 μm, wenn die Flocken eine Dicke von 1 μm haben.
In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung können verschiedene Polymer-Typen verwendet werden, z.B. mit einem wässrigen Polymer, einem Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Poly(ethoxyethylen), Poly(methoxyethylen), Poly(acryl)säure, Poly(acrylamid), Poly(oxyethylen), Poly(maleicanhydrid), Hydroxyethylcellulose, Celluloseacetat und Poly(saccharide), wie z.B. Gummi Arabicum und Pektin, können verwendet werden. Wenn eine organische Lösungsbasis verwendet werden soll, kann beinahe jedes Polymersystem, welches löslich ist, verwendet werden. Dieses kann jene Polymere beinhalten, welche in den obigen Beispielen für wässrige Polymere aufgelistet sind, aber wird ebenso die zusätzlichen Polymere von Poly(acetalen) beinhalten, wie z.B. Polyvinylbutyral, Poly(vinylhalide), wie z.B. Polyvinylchlorid und Polyvinylenchlorid, Poly(diene), wie z.B. Polybutadien, Poly(alkene), wie z.B. Polyethylen, Poly(acrylate), wie z.B. Polymethylacrylat, Poly(methacrylate), wie z.B. Polymethylmethacrylat, Poly(carbonate), wie z.B. Poly(oxycarbonyl oxyhexamethylen, Poly(ester), wie z.B. Polyethylen terephthalat, Poly(urethane), Poly(siloxane), Poly(sulfide), Poly(sulfone), Poly(vinylnitrile), Poly(acrylonitrile), Poly(styrene), Poly(phenylene), wie z.B. Poly(2,5-dihydroxy-1,4-phenylenethylen), Poly(amide), natürliche Gummi, Formaldehydharze und andere Polymere, welche in dem Polymerhandbuch (2. Auflage), J. Brandrup, E. H. Emmergut, Hrsg., John Wiley & Sons, N.Y., 1975 (Seiten IV-242) aufgelistet sind.
Eine Mehrzahl von Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken oder Plättchen 16 sind in der Lage 11 zwischen der oberen und unteren Fläche 12 und 13 angeordnet. Die Flocken 16 weisen eine obere und eine untere Fläche 17 und 18, welche parallel sind, auf und haben eine maximale Abmessung oder Breite entlang der Flächen 17 und 18 und eine Dicke, welche in der zu den Flächen 17 und 18 orthogonalen Richtung gemessen ist, so dass die Flocken ein Längenverhältnis von mindestens 2 : 1 bezogen auf die Breite im Verhältnis zu der Dicke haben. Die Flocken können eine einzige Farbe haben oder können optisch veränderlich sein. Sie können gemäß der Lehre des Patents mit der Nr. 5.135.812 hergestellt sein. Die optisch veränderlichen Pigmente können durch alle dielektrischen Dünnfilmschichten oder metallischen dielektrischen Schichten produziert werden, wie in dem Patent mit der Nr. 5.135.812 beschrieben ist.
Die metallische dielektrische Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmbeschichtung, welche die optisch veränderlichen Flocken bildet, kann in Form einer opaken metallischen Schicht mit einer ersten und einer zweiten Fläche vorliegen, welche eine dielektrische Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex an jeder Seite aus der ersten und der zweiten Fläche und einer dünnen absorbierenden Schicht mit einem n/k-Verhältnis nahe eins aufweist, bei welchem n der Brechungsindex ist und k die Absorptionskonstante ist. Das Material mit niedrigem Index kann Magnesiumfluorid sein, während die absorbierte Schicht Chrom sein kann. Die dicke, im Wesentlichen opake Metallschicht kann aus Aluminium gebildet sein.
Die Pigmentflocken 16, welche in die herzustellende Polymerlage eingeführt werden sollen, können in das trockene Polymer eingeführt werden und mit diesem unmittelbar bevor sie in das Extrudertrichterzufuhrsystem eingespeist werden, gemischt werden. Die Menge von Pigmentflocken, welche in dem gewünschten Verhältnis zugeführt werden können und von mehr als 30% bis weniger als 0,1% ihres Gewichts bezogen auf das Polymer reichen können. Wenn die Pigmentflocken darin gemischt sind, wird das Polymer erhitzt, bis dasselbe vollständig schmilzt. Das geschmolzene Polymer mit den darin vorhandenen Pigmentflocken durchläuft eine Form, welche auf einer gekühlten Gießtrommel extrudiert ist, so dass das geschmolzene Polymer schnell zu einem amorphen Film abgeschreckt wird. Typischerweise wird das geschmolzene Polymer von der Schmelztemperatur von ungefähr 275°C innerhalb von 20 Sekunden auf unter 120 °C abgekühlt.
Dann wird ein Vorwärtsziehen für eine uniaxiale Ausrichtung des Polymers ausgeführt, indem der Film bis zu seiner Ziehtemperatur von über 90°C erhitzt wird, und indem er zwischen zwei Sätzen von Quetschwalzen gedehnt wird, wobei der zweite Satz schneller läuft als der erste Satz, um ein Dehnen des Films in eine Richtung zu bewirken, um zu bewirken, dass molekulare Ketten innerhalb des Films sich in Ziehrichtung ausrichten, was wiederum eine uniaxiale Ausrichtung des Films verursacht. Nachdem der Film uniaxial ausgerichtet wurde, wird er dann derart durch ein seitliches Ziehen geführt, dass eine biaxiale Ausrichtung oder eine Ausrichtung in einer zu der uniaxialen Ausrichtung orthogonalen Richtung schafft. Das Ziehen in seitliche Richtung wird in einer (nicht gezeigten) herkömmlichen Spannmaschine ausgeführt, welche den Film auf 80–90 °C vorheizt und ihn bei einer Temperatur zieht, welche von 100–120 °C reicht, indem die Ränder des Films gegriffen werden, wenn er in der Spannmaschine nach vorne gezogen wird. Nachdem das Seitwärtsziehen abgeschlossen wurde, wird der biaxial ausgerichtete Film durch einen (nicht gezeigten) herkömmlichen Kristallisationsofen durchgeleitet, welcher eine Temperatur aufweist, die von 200–230 °C reicht, um erstens zu bewirken, dass der Film kristalliner wird, wobei die sich in regulären Anordnungen zusammenpackenden molekularen Ketten eine Zunahme der Dichtigkeit ergeben, um zweitens zu bewirken, dass sich die amorphen Bereiche entspannen und als spannungsabbauende Zonen wirken und um drittens zu bewirken, dass die kristallinen Bereiche aus der Ebene des Films heraus desorientiert werden. Diese Veränderungen lassen identifizierbare Eigenschaften des Films entstehen. Die Relaxation von Belastungen zuzüglich der Kristallisation ergeben einen dimensional sehr stabilen Film.
Es wurde in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass die biaxiale Ausrichtung des Films zusätzliche Vorteile bezogen auf das Ausrichten der Pigmentflocken 16 in dem Film hat. Es wurde herausgefunden, dass dann, wenn der Film das Ziehen in Vorwärtsrichtung durchläuft, bewirkt wird, dass die Pigmentflocken, deren erste und zweite Fläche 17 und 18 orthogonal zu der Richtung des Ziehens angeordnet sind, umgekippt werden, so dass ihre erste und zweite Fläche 17 und 18 in Ebenen liegen, welche zu der ersten und der zweiten Fläche des Films parallel sind. Wenn der Film dem Seitwärtsziehen ausgesetzt wird, werden die Pigmentflocken 16, deren Flächen in Richtungen liegen, welche zu der Richtung des Seitwärtsziehens orthogonal sind, in ähnlicher Weise umgekippt werden, so dass ihre erste und zweite Fläche 17 und 18 ebenfalls in Ebenen liegen, welche zu der ersten und zweiten Fläche des Films 11 parallel sind.
Die Ergebnisse dieser biaxialen Ausrichtung des Films 11 sind in 1 gezeigt, in welcher, wie im Querschnitt in 1 quer zum Film 11 gezeigt ist, die Pigmentflocken 16 in Ebenen parallel zu den Flächen 12 und 13 des Films liegen. Bei Betrachtung des Querschnitts in Längsrichtung des Films, wie ebenso in 1 gezeigt ist, liegen die Flocken 16 in ähnlicher Weise ebenso in Ebenen parallel zu den Flächen 12 und 13 des Films.
Es wurde herausgefunden, dass es sehr wichtig ist, dass diese mechanische Bewegung während der biaxialen Ausrichtung des Films die geeignete Ausrichtung der Pigmentflocken in dem Film bewirkt, wie sie hier zuvor beschrieben wurde, und so dass die Flocken unterhalb der Flächen des Films derart ausgerichtet sind, dass sie den Film mit einer glatten ersten und zweiten Fläche 12 und 13 versehen. Diese mechanische Bewegung während der biaxialen Ausrichtung ist ebenso wünschenswert, da das geschmolzene Polymer immer noch viskos ist, so dass die Flocken es ohne die Verwendung des hier zuvor beschriebenen mechanischen Dehnens schwer haben, sich während der Ausbildung des Films in der viskosen Masse abzusetzen. Es wurde ebenso herausgefunden, dass die Wahrscheinlichkeit umso größer ist, dass alle oder im Wesentlichen alle Flocken 16 richtig ausgerichtet sein werden, je dünner der Film hergestellt wird. Als Beispiel kann ein Film 11 eine Dicke von 2 bis 5 μm haben, wobei die Pigmentflocken eine Dicke von 1 bis 2 μm haben.
Nachdem der Film 11 durch den Kristallisationsofen geleitet wurde, kann er abgekühlt werden und dann in gewünschten Breite geschlitzt werden, indem die Ränder abgetrimmt werden und dieselben zu geeigneten Größen getrimmt werden, wie z.B. zu Breiten von 1 bis 3 mm. Die in 1 gezeigten Verwendungen des Films werden im Folgenden in Verbindung mit den zusätzlichen Ausführungsformen der hier offenbarten Erfindung beschrieben werden.
Wenn gewünscht wird, eine zusätzliche Stütze für die Polymerlage 11 bereitzustellen, kann ein Substrat oder eine Substratschicht 21 bereitgestellt werden, um eine in 2 gezeigte Verbundstruktur 22 zu bilden. Dieses Substrat oder die Substratschicht 21 weist eine obere und eine untere Fläche 26 und 27 auf, welche mit Abstand angeordnet und parallel sind. Dieses Substrat oder die Primärschicht 21 kann aus jedem synthetischen, filmbildenden Polymermaterial gebildet werden. Geeignete Polymermaterialien umfassen thermoplastische Materialien.
Diese Substratschicht oder Primärschicht 21 kann auf dieselbe Weise wie der Film 11 biaxial ausgerichtet werden, um ein sequenzielles biaxiales Dehnen durch Dehnen zuerst in der Vorwärtsrichtung und danach in einer Seitwärtsrichtung zu bewirken.
Es sollte in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass eine gleichzeitige biaxiale Ausrichtung bewirkt werden kann, indem ein thermoplastischer Polymerschlauch extrudiert wird, welcher nachfolgend abgeschreckt wird, erneut erhitzt wird und dann durch einen inneren Gasdruck expandiert wird, um eine Querausrichtung in einer Richtung zu induzieren und um eine axiale Ausrichtung in der entgegengesetzten Richtung zu bewirken. Dies kann erreicht werden, indem der Polymerschlauch bei einer Rate zurückgezogen wird, welche eine Längsausrichtung in rechten Winkeln zu der ersten Richtung der Ausrichtung induzieren wird, welche durch die Gasausdehnung bewirkt wird.
Es sollte ebenso verstanden werden, dass in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung sowohl die Sekundärschicht 11 als auch die Primärschicht 21 im Wesentlichen gleichzeitig durch eine gleichzeitige Co-Extrusion der jeweiligen filmbildenden Schichten durch unabhängige Öffnungen einer Form mit mehreren Öffnungen und durch anschließendes Vereinen der immer noch geschmolzenen Schichten ausgebildet werden können oder vorzugsweise durch einen einzigen Kanal einer Co-Extrusion, in welchem geschmolzene Ströme der jeweiligen Polymere zuerst innerhalb eines Kanals, der zu einem Formverteiler führt, vereint werden, und danach von der Formöffnung aus zusammen extrudiert werden, und zwar unter Bedingungen eines stromlinienförmigen Flusses, ohne untereinander zu mischen, um dadurch eine Verbundlage herzustellen. Die co-extrudierte Lage kann dann derart gedehnt werden, dass sie eine molekulare Ausrichtung in einer Vorwärtsrichtung beider Schichten gleichzeitig bewirkt und kann danach seitwärts gedehnt werden, um die biaxiale Ausrichtung beider Schichten herzustellen, und wobei anschließend eine teilweise Kristallisation der Sekundärschicht 11 induziert wird. In derartigen Fällen kann bevorzugt sein, ein Wäremsetzen unter einem Abmessungszwang an bei einer Temperatur durchzuführen, welche größer als die kristalline Schmelztemperatur des Polymers der sekundären Schicht ist, und zu bewirken, dass der Film abkühlt, um sicherzustellen, dass das Polymer der Sekundärschicht im Wesentlichen amorph bleibt. Das thermische Setzen eines Polymerfilms, welcher eine Polyester-Primärschicht und eine kalte Polyester-Sekundärschichtumfasst, wird typischerweise bei einer Temperatur ausgeführt, welche von 200–250 °C reicht. Indem eine amorphe Sekundärschicht 11 bereitgestellt wird, wird eine Leerstellenbildung um die Pigmentflocken herum während der Ausrichtung im Wesentlichen beseitigt oder zumindest deutlich verringert, um verbesserte optische Eigenschaften für den Film bereitzustellen. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Sekundärschicht 11, welche die Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken enthält, somit auf einer Fläche vorgesehen, wie z.B. auf der oberen oder ersten Fläche 26 des Substrats 21. Indem eine derartige Zweischichtanordnung verwendet wird, ist es möglich, eine Schicht 21 bereitzustellen, welche relativ dick ist, und eine Schicht 11 bereitzustellen, welche sehr dünn ist, wobei diese dünne oder sekundäre Schicht die Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken enthält, um die Flocken gut auszunutzen, da sie die teure Komponente der Schicht bilden. Somit ist es möglich, eine im Wesentlichen totale Farbsättigung zu erhalten, indem man zwei oder drei Schichten von zufällig verteilten Flocken hat, um (eigentlich) eine fortlaufende Beschichtung mit einer sehr dünnen Schicht bereitzustellen, wodurch eine kleine Menge des Materials verwendet wird, während immer noch die gewünschte Farbsättigung bereitgestellt wird.
Die Bewegung der Flocken oder Plättchen 16 derart, dass sie auf ihren breiteren Seiten liegen, wird durch drei Effekte erreicht. Bei dem Lösungsmittel-Gussfilm haben Gravitationskräfte einen großen Einfluss darauf, dass die Flocken 16 auf ihren Breitseiten liegen. Dieses Ablegen wird durch die Oberfllächenspannung verbessert, welche während des Trocknens des gegossenen Films erzeugt wird, der der zuvor beschriebenen biaxialen Dehnung ähnlich ist. Mit der Oberflächenspannungswirkung schrumpft dann, wenn das Polymer trocknet und das Lösungsmittel verdampft, das Polymer üblicherweise und zieht die Flocken flach. In der Strömungsrichtung während des Gießprozesses wird die Strömung der Fluss üblicherweise die Flocken entlang der Strömungsrichtung ausrichten, während diesen Flocken gestattet wird, sich unter der Schwerkraft abzusetzen, so dass sie flach liegen werden. Dann, wenn das Polymer ein Heißschmelzmaterial ist, bewirken die bei der Beschichtungsschlitzform vorhandenen Scherkräfte ebenso, dass die Flocken flach liegen. Somit kann man sehen, dass die Flocken so ziemlich auf dieselbe Weise ausgerichtet werden wie während des biaxialen Dehnens eines extrudierten Films.
In der in 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist eine der Schichten 11 ebenso auf der zweiten Fläche 27 vorgesehen, so dass dergleiche oder ein anderer Farbeffekt auf der anderen Seite des Substrats 21 erreicht werden kann. Die Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken 16 der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um ein Pigment einer einzigen Farbe oder eines bereitzustellen, welches optisch veränderlich ist. Somit können die zwei unterschiedlichen Schichten 11 auf entgegengesetzten Seiten des Substrats verschiedene Farben aufweisen oder können dieselben oder unterschiedliche optisch veränderliche Eigenschaften aufweisen. Um die Farbwahrnehmung zu verbessern, kann das Substrat 21 mit einer schwarzen Farbe versehen sein oder kann alternativ farbig sein, um unterschiedliche Farbeffekte zu erhalten. Es kann ebenfalls weiß sein.
In 4 ist eine Verbundstruktur 32 gezeigt, bei welcher die Mittelschicht die Schicht ist, welche die Flocken trägt, und die äußeren Schichten 21 sind klar oder mit einer Farbe gefärbt, um unterschiedliche oder dieselben Farbeffekte auf entgegengesetzten Seiten der Schicht 11 bereitzustellen.
Die Verbundstrukturen, welche in 3 und 4 gezeigt sind, können auf die zuvor beschriebene Weise co-extrudiert werden. Es sollte verstanden werden, dass, wenn es gewünscht wird, zusätzliche Schichten bereitgestellt werden können, welche ebenso auf die zuvor beschriebene Weise gleichzeitig coextrudiert und biaxial gedehnt werden können.
Ein Polymerlagenverbund, welcher die vorliegende Erfindung verkörpert, kann hinsichtlich der Dicke von 12–500 μm, 3–175 μm und vorzugsweise von 3–30 μm reichen. Als Beispiel können die Sekundärschichten 11 von 1–50% und typischerweise von 1–20% dergesamten Verbunddicke gebildet sein. Die Sekundärschichten 11 haben vorzugsweise eine Dicke von bis zu 20 μm und besonders bevorzugt von 0,5–10 μm.
Die Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken, welche für eine Verwendung als Pigmente in der Schicht 11 geeignet sind, umfassen mehrschichtige optische Beschichtungen, typischerweise aus 3 und 5 Schichten und mehr, um stark dichroitische optische Effekte zu produzieren. Als Beispiel sind fünfschichtige optisch veränderliche Flocken vorzugsweise symmetrisch aufgebaut, wie in dem Patent mit der Nr. 5.135.812 beschrieben ist, und sind in einer ersten dünnen halb-opaken Metallschicht umfasst, der Reihe nach gefolgt von einer ersten dielektrischen Schicht, einer dicken metallischen reflektierenden Schicht, einer zweiten Schicht aus dielektrischem Material und einer zweiten dünnen halb-opaken Metallschicht. Die erste halb-opake Metallschicht und die dielektrische Schicht sind aus einer optischen Beschichtungsunterstruktur gebildet, welche eine invertierte Version der optischen Beschichtungsunterstruktur der zweiten halb-opaken Metallschicht und der dielektrischen Schicht ist. Jede der halb-opaken dünnen Metallschichten umfasst vorzugsweise eine nominal 5 Nanometer dicke Schicht aus Chrom. Jede der dielektrischen Schichten ist aus einem dielektrischen Material gebildet, wie z.B. aus Siliziumdioxid oder Magnesiumfluorid, um eine optische Dicke einer Mehrzahl von Halbwellen bei einer besonders konstruierten Wellenlänge zu bilden. Die dicke reflektierende Metallschicht kann eine Schicht aus Aluminium umfassen, welche zu einer Dicke von ungefähr 40 oder mehr Nanometern gebildet ist, um eine hohe Opazität und eine hohe Reflexion bereitzustellen. Anstelle der Verwendung von Chrom für die halb-opake Metallschicht kann alternativ ein Material wie z.B. Nickel oder ein nicht rostender Stahl verwendet werden. Anstelle von Siliziumdioxid mit einem Brechungsindex von 1,46 für die dielektrischen Schichten können ebenso andere anorganische Materialien mit einem Brechungsindex von 1,65 oder weniger, wie z.B. Mangesiumfluorid (1,38) und Aluminiumoxid (1,65), verwendet werden. Anstelle von Aluminium als die reflektierende Metallschicht können Materialien, wie z.B. Gold, Kupfer und Silber, genauso wie magnetische Kobalt-Nickel Legierungen verwendet werden.
Dreischichtige optisch veränderliche Flocken, welche hinsichtlich ihres Aufbaus der Fünfschichtstruktur ähnlich sind, können verwendet werden, aber die optische Beschichtungsunterstruktur der zweiten halb-opaken Metallschicht und der dielektrischen Schicht kann beseitigt werden. Weiterhin können dreischichtige optische Konstruktionen, wie sie in dem US-Patent mit der Nr. 5.278.590 beschrieben sind, als die Interferenzflocken verwendet werden.
Ein bevorzugtes Beispiel einer fünfschichtigen optisch veränderlichen Flocke weist tiefe Grün- und Purpur-Farbtöne mit Änderungen des Winkels von einfallendem Licht vor. Die optisch veränderliche Flocke mit tiefem Grün umfasst eine Mehrzahl von Halbwellen für eine Siliziumdioxidschicht bei einer Wellenlänge bei ungefähr 515 Nanometern. Dies erzeugt eine optisch veränderliche Flocke mit einem Reflexionsvermögensmaximum der sechsten Ordnung bei 515 Nanometern. Es ergibt sich eine Reflexionsvermögensspitze mit einem engen Band mit einem Reflexionsvermögen von ungefähr 60% oder größer bei der Wellenlänge von 515 Nanometern mit beinahe 0 Reflexionsvermögen bei nahegelegenen Wellenlängen. Obwohl Reflexionsvermögensmaxima der vierten und achten Ordnung in dem nahen Infrarotbereich und den Blaubereichen kurzer Wellenlängen auftreten, erzeugt die Flocke immer noch eine stark gesättigte grüne Farbe. Wegen des niedrigen Brechungsindexes (1,46) der Siliziumdioxidschicht und ihrer hohen Ordnung tritt ein großer Farbverschiebungsbetrag bei Veränderungen des Betrachtungswinkels der Beschichtung auf. Bei einem Betrachtungswinkel von ungefähr 45° verschiebt sich die Spitze der sechsten Ordnung in den blauen Bereich und die Spitze der vierten Ordnung verschiebt sich in der Skala nach unten in den roten Bereich, was ein niedriges Reflexionsvermögen in dem grünen Bereich von 515 Nanometern hinterlässt. Somit verändert sich die offensichtliche Farbe der Beschichtung von einem tiefen Grün zu einem Purpur, wenn der Betrachtungswinkel zunimmt.
Ein zweites bevorzugtes Beispiel einer optisch veränderlichen Flocke mit fünf Schichten umfasst eine Siliziumdioxidschicht aus einer Mehrzahl von Halbwellen bei ungefähr 450 Nanometern. Diese Beschichtung hatte eine Reflexionsvermögensspitze der vierten Ordnung in dem roten Teil des Spektrums und eine Spitze der sechsten Ordnung in dem blauen Teil des Spektrums, was bei Betrachtung bei einem normalen Einfall eine tiefe Purpur-Farbe produzierte. Wenn sie bei größeren Winkeln betrachtet wurde, bewegte sich die Spitze der vierten Ordnung in den grünen Bereich mit einem niedrigen Reflexionsvermögen im Blauen und im Roten. Dies bewirkt, dass sich die scheinbare Farbe der Beschichtung bei großen Betrachtungswinkeln von Purpur nach grün verschiebt.
Somit weisen typischerweise die optisch veränderlichen Flocken, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um in der Sekundärschicht oder Schicht 11 eines Polymerfilms eingeschlossen zu werden, zwei unterschiedliche Farben vor, nämlich eine Farbe, wenn sie in einer zu der Fläche der Flocke normalen Richtung betrachtet werden und eine weitere Farbe, wenn sie bei einem deutlichen Winkel, wie z.B. 45° bezogen auf die Fläche der Flocke betrachtet werden. Diese dramatische Farbverschiebung wird aufgrund der Verwendung mindestens einer dielektrischen Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex erreicht, vorzugsweise bei 1,65 und darunter.
Die Flocken 16, welche für eine Verwendung in der Sekundärschicht oder der Schicht 11 aus einem Polymerfilm gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, weisen vorzugsweise eine Partikelgröße, womit die Größe der maximalen Breite der Flocke gemeint ist, von 0,5 bis 200 μm, und vorzugsweise in dem Bereich von 1–20 μm auf. Die mittlere Partikelgröße, d.h. die maximale Breite der Flocken, der Flocken beträgt vorzugsweise 1–20 μm.
Das Längenverhältnis, womit das Verhältnis der maximalen Breite zu der Dicke der optisch veränderlichen Flocken gemeint ist, ist geeigneterweise größer als 2:1, vorzugsweise in dem Bereich von 5–10:1.
Um die vorteilhaften Eigenschaften der vorliegenden Erfindung zu erhalten, war die Konzentration der in der Schicht 11 vorhandenen optisch veränderlichen Flocken geeigneterweise in dem Bereich von 1–50%gew. und vorzugsweise 2– 30%gew. bezogen auf das Gewicht des Polymers in der Schicht 11.
In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass es wünschenswert ist, die Pigmentflocken bei einer relativ hohen Temperatur zu backen, wie z.B. bei 250 °C oder darüber, und zwar für eine Zeitdauer, die von 2–4 h reicht, um die Pigmentflocken haltbarer zu machen. Obwohl man nicht genau versteht, was passiert, glaubt man, dass ein Backen in Luft oder in Sauerstoff bei einer hohen Temperatur die Haltbarkeit der Flocken erhöht.
Wegen der verwendeten hohen Temperaturen werden im Wesentlichen dieselben Wirkungen erreicht, indem die Pigmentflocken in dem Polymerfilm während der Extrusion desselben und während der biaxialen Ausrichtung des Polymerfilms platziert werden.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, dass die Pigmentflocken 16 dem Polymermaterial vor der Extrusion desselben zugeführt werden können, sollte man verstehen, dass die Flocken 16, wenn dies gewünscht ist, während des Monomertransfers oder im Autoklaven zugeführt werden können. Es wurde jedoch herausgefunden, dass es bevorzugt ist, die Flocken als eine Glykoldispersion während der Veresterungsreaktionsstufe der Polyestersynthese einzubauen. Alternativ können die Pigmentflocken direkt dem Polymerchip vor der Extrusion zugeführt werden. Somit können die Flocken als ein trockenes Pulver in die davon extrudierte Polymerschmelze zugeführt werden.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Filmschichten enthalten jeden der Zusatzstoffe, welche in herkömmlicher Weise bei der Herstellung von Polymerfilmen verwendet werden. Somit können Mittel, wie z.B. Farbstoffe, Pigmente, Schmierstoffe, Antioxidationsmittel, antiblockierende Mittel, flächenaktive Mittel, UV-Licht-Stabilisatoren, Viskositätsmodifizierer und Dispersionsstabilisatoren in der Primär- und/oder der Sekundärschicht (-schichten), je nach Bedarf eingebaut werden. Insbesondere können die dichroitischen optischen Wirkungen der optisch veränderlichen Flocken mit bestimmten passenden oder kontrastierenden Farben und/oder Pigmenten kombiniert werden, welche dem Polymermaterial der Sekundärschicht zugeführt werden, um andere Farben mit anderen Farbverschiebungswirkungen herzustellen. Transparente Pigmente und Farbstoffe können verwendet werden, um unerwünschte Farben abzuhalten, wie z.B. in dem Patent mit der Nr. 5.135.812 offenbart ist.
Es sollte verstanden werden, dass der hier offenbarte Verbundaufbau ebenso aus Materialien gebildet werden kann, welche auf sich selbst dichten, oder es können alternativ zusätzliche Schichten bereitgestellt werden, so dass ein Abdichten durchgeführt werden kann. Es sollte ebenso verstanden werden, dass ein gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellter Polymerfilm an einer oder beiden Flächen mit einer oder mehreren zusätzlichen Beschichtungen, wie z.B. Tinte, Lack und/oder Metallschichten beschichtet sein kann, um ein Laminat oder einen Verbund zu bilden, welches verglichen mit den Komponentenmaterialien verbesserte Eigenschaften vorweist, wie z.B. antistatische, haftungsfördernde oder lösende Eigenschaften.
Die biaxiale Ausrichtung kann typischerweise ausgeführt werden, indem in der Vorwärts- und Seitwärtsrichtung um einen geeigneten Betrag gedehnt wird, um die Herstellung eines Films mit der gewünschten Dicke durchzuführen. Als Beispiel wurde ein Film das 3,6-fache seiner ursprüngliche Abmessung in der Vorwärtsrichtung und das 4,2-fache seiner ursprünglichen Abmessung in einer Seitwärts- oder einer Quer-Richtung gedehnt. Der Filmverbund wurde schließlich in einem Spannmaschinenofen bei einer Temperatur von ungefähr 225 °C unter einer Abmessungsbeschränkung thermisch gesetzt.
Das optische Erzeugnis eines biaxial ausgerichteten Polymerfilms, welches wie zuvor beschrieben gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde und ausgerichtete Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken darin aufweist, kann bei vielen verschiedenen Erzeugnissen verwendet werden. Insbesondere können neue und wünschenswerte Farbeffekte erhalten werden, welche für verschiedene dekorative Zwecke verwendet werden können. Wenn die Flocken in einer Form von optisch veränderlichen Pigmenten vorliegen, sind sie besonders nützlich beim Bereitstellen von Sicherheitsfähigkeiten bei Sicherheitsdokumenten, wie z.B. Banknoten, Zertifikaten, Kreditkarten und Sicherheits-Identiflkationsdokumenten, wie z.B. Führerscheine und dgl. Um den Bedarf an großen Mengen des Films zu beseitigen, können kleine Abschnitte des Polymerfilms in die Sicherheitsdokumente eingebaut werden. Sie können ebenso in Etiketten oder Verpackungen von Artikeln eingebaut werden, welche Gegenstand von Fälschungen sein können. Die Präsenz von sogar einer kleinen Menge der Polymerlage in dem Sicherheitsdokument macht es für jemanden, wie z.B. einem Mann auf der Straße, möglich, in einfacher Weise zwischen einem echten Gegenstand und einem gefälschten Gegenstand zu unterscheiden, indem das Vorhandensein oder das Fehlen einer Farbverschiebung betrachtet wird.
Die Sicherheit wird bereitgestellt, da es für einen Fälscher wegen der darin verwendeten komplexen Technologie sehr schwierig, wenn nicht unmöglich wäre, die Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken nachzubauen. Zusätzlich würde es eine hohe Kapitalausgabe erfordern, dieselben in einen biaxial ausgerichteten Polymerfilm einzubauen, um die gewünschten optischen Effekte zu erzielen. Zudem können die Sicherheitsdokumente nicht an Farbkopierern kopiert werden, da die optisch veränderliche Eigenschaft durch den Farbkopierer nicht dupliziert werden kann.
In 5 ist eine weitere Kompositpolymerlagenkonstruktion 34 bereitgestellt, in welcher die Polymerlage mit einer Basis oder einem Substrat 36 mit einer oberen und einer unteren Fläche 37 und 38 versehen ist. Das Basissubstrat 36 kann im Vergleich mit dem Substrat der zuvor beschriebenen Ausführungsformen relativ dick sein, wie z.B. von 5 mils bis 3/8 inches und kann klar sein. Die auf der Fläche 37 vorgesehene Mittelschicht 11 kann von dem zuvor beschriebenen Typ sein und kann in Form einer dünnen Schicht eines Polymermaterials vorliegen, welches die zuvor beschriebenen optisch veränderlichen Flocken 16 enthält. Zusätzlich zu den optisch veränderlichen Flocken können andere Materialien, wie z.B. Farbstoffe, Pigmente, Aluminiumflocken und dgl. in die Schicht 11 eingebaut sein. Diese Farbstoffe, Pigmente und dgl. können für den Fachleuten wohlbekannte verschiedene Zwecke verwendet werden. Zum Beispiel können sie verwendet werden, um eine unerwünschte Farbe bei verschiedenen Winkeln auszublenden. Sie können ebenso verwendet werden, um eine Farbe zu subtrahieren. Über der Schicht 11 kann eine Überschicht 39 kann vorgesehen sein und kann aus einem geeigneten relativ harten Material, wie z.B. einem Lack, gebildet sein. Eine derartige Verbundstruktur 34, wie sie in 5 gezeigt ist, kann bei einer Anzahl von Anwendungen verwendet werden, wie z.B. für Fußböden und weitere dekorative Wirkungen.
Ein Beispiel der Art und Weise, wie die Erfindung bei der Verwendung des Polymerfilms der vorliegenden Erfindung in einem Sicherheitsdokument 41 praktiziert werden kann, ist in 6 gezeigt, in welcher das Sicherheitsdokument in Form einer Materiallage vorliegt, wie z.B. einer aus Papier gebildeten Banknote mit einer von 51–76 μm (2–3 mils) reichenden Dicke und mit einer ersten und einer zweiten Fläche 42 und 43, welche mit Abstand entfernt angeordnet sind und zu einem Faden 46 parallel sind, der zumindest teilweise in das Papier der Note eingebettet ist. Der Faden 46 verläuft in Querrichtung über die Note, nahe einem Rand derselben, wie in 6 gezeigt ist, wobei mit Abstand voneinander angeordnete Abschnitte 46a des Fadens auf einer oder der oberen Fläche 42 exponiert sind, und wobei Zwischenabschnitte 46b in das Papier der Banknote eingebettet sind, wie in 7 gezeigt ist. Wie in 8 gezeigt ist, kann der Faden 46 alternativ in das Papier der Banknote eingebettet sein, indem er mit Abstand entfernt angeordnete Abschnitte 46a aufweist, welche von der Fläche 42 aus sichtbar sind, wobei Zwischenabschnitte 46b im Papier der Note eingelassen sind und wobei zusätzliche mit Abstand entfernt angeordnete Abschnitte 46c von der anderen Fläche 43 der Banknote aus sichtbar sind.
Der Faden 46 kann aus der biaxial ausgerichteten Polymerlage 11 oder dem zuvor beschriebenen gegossenen Film gebildet sein, indem die Lage 11 in geeignete Breiten, wie z.B. 38–76 μm (1,5–3 mils), geschlitzt wird und mit einer Dicke von 0,5 mil, um einen länglichen Streifen bereitzustellen, welcher als der Faden 46 dient. Ein derartiger Faden hätte einen rechteckigen Querschnitt. Gemäß der vorliegenden Erfindung könnte der Faden in die Banknote, wie in 6 gezeigt ist, eingebaut sein, um von einer Seite der Banknote eine Farbe zu entfernen oder eine Farbe oder eine optisch veränderliche Wirkung bereitzustellen. Wenn er in die Banknote eingebaut ist, wie in 7 gezeigt ist, so dass die Abschnitte desselben an entgegengesetzten Seiten der Note sichtbar sind, können zwei verschiedene Farbeffekte oder optisch veränderliche Effekte an gegenüberliegenden Seiten der Note erreicht werden. Zum Beispiel könnte ein Gold-zu-Grün-Verschieber an einer Seite eingebaut werden und ein Grün-zu-Blau-Verschieber könnte an der anderen Seite eingebaut werden. Alternativ könnte eine Seite nur ein metallisierter Reflektor sein, z.B. mit darin eingebauten Aluminiumflocken, wobei die andere Seite einen optisch veränderlichen Effekt hat.
Im Zusammenhang mit dem Vorangegangenen sollte verstanden werden, dass anstelle der Fäden, kleine Abschnitte des Polymerfilms der vorliegenden Erfindung in die Sicherheitsdokumente eingebaut werden können, um einen integralen Teil derselben zu bilden. Somit können derartige Abschnitte bei Kreditkarten, Transitpässen oder jedem weiteren Wertdokument verwendet werden.
Ein Beispiel eines Sicherheitsdokuments ist in 9 gezeigt, welches, wie darin gezeigt ist, in Form eines kalifornischen Führerscheins 51 mit geeigneter Größe vorliegen kann, so dass es in einfacher Weise in eine herkömmliche Brieftasche passt, wie z.B. 2" × 3 1/4" (5,1 cm × 8,3 cm). Es ist mit einem relativ starren Substrat 52 versehen, welches aus einem geeigneten Kunststoff des zuvor beschriebenen Typs gebildet ist. Es kann eine geeignete Dicke aufweisen, wie z.B. 51–254 μm (2–10 mils). Es hat eine obere und eine untere Fläche 53 und 54, welche eben, mit Abstand entfernt angeordnet und parallel sind. Eine Lage 56 eines geeigneten Materials, wie z.B. Papier, kann auf die Fläche 53 durch die Anwendung von Hitze und Druck und der Verwendung eines (nicht gezeigten) Klebstoffs laminiert werden. Die Lage 56, welche von der Anwendung für das Sicherheitsdokument abhängt, kann ein Bild oder eine Fotografie 57 und eine gedruckte Information 58 tragen, wie in 8 gezeigt ist. Die Fotografie kann z.B. eine Farbfotografie sein und die gedruckte Information kann verschiedene Farben haben. Bei einer derartigen Anwendung kann die Lage 56 opak sein. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Lage 56 auf Wunsch aus einem halbtransparenten Material gebildet sein kann.
Eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Polymerlage 61 wird auf die Lage 56 geklebt, indem sie auf diese durch die Verwendung eines (nicht gezeigten) klaren Klebstoffes und durch die Anwendung von geeigneter Hitze und Druck laminiert wird, um das Sicherheitsdokument zu vervollständigen. Die Polymerlage enthält Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken 62 des zuvor beschriebenen Typs. Als Beispiel kann die Polymerlage 61 in dieser Anwendung relativ dünn sein, wie z.B. 2–3 μm. Die Flocken können eine relativ geringe Konzentration haben, wie z.B. in den zuvor dargelegten unteren Bereichen, so dass die Polymerlage 61 halbtransparent ist, um eine Betrachtung der Information auf der Lage 56, wie z.B. die Fotografie 57 und die gedruckte Information 58, durch das menschliche Auge zu gestatten. Die Flocken 62 können in einer derartigen Anwendung von dem optisch veränderlichen Typ sein, um eine relativ niedrige Farbkonzentration bereitzustellen, bei welcher eine Farbverschiebung für das menschliche Auge immer noch existiert, um dadurch ein zusätzliches Sicherheitsniveau für das Sicherheitsdokument 51 bereitzustellen.
In einer zusammenfassenden Verbindung mit der vorliegenden Erfindung, indem die Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken in den Polymerfilm eingebaut werden, ist es möglich, die optische Wirkung von den optischen Flocken zu maximieren und die nötige Menge an Flocken zu minimieren. Dies ist wichtig, da die Pigmentflocken im Vergleich mit den Kosten des Polymerfilms relativ teuer sind. Theoretisch kann die beste optische Leistung erreicht werden, indem man eine einzige Ebene von Flocken hat, wobei die Flocken einander derart berühren, dass sie in Wirklichkeit eine Monoschicht mit einer minimalen Verwendung von Flocken sind. In der Praxis ist diese optimale Anordnung von Flocken schwierig zu erreichen, da die Polymerlage eine dritte Dimension hat und die Flocken somit unter Umständen nicht in einer einzigen Ebene liegen. Es können ebenfalls ein Überlappen der Flocken und einige Spalte zwischen den Flocken auftreten. Durch eine Ausrichtung der Flocken in der Polymerlage, wie zuvor beschrieben wurde, wird jedoch eine optimale Leistung der Flocken erreicht. Indem bei dem Extrusionsprozess relativ hohe Temperaturen oberhalb von ungefähr 250°C verwendet werden, wird die Viskosität des geschmolzenen Polymers verringert. Dies gestattet, dass sich die Flocken in einfacherer Weise auf die zuvor beschriebene gewünschte Weise ausrichten. Durch Extrudieren und anschließendes Ziehen des Polymerfilms, so dass er sehr dünn ist, optimiert dies zusätzlich die Verteilung der Flocken. Durch Verwendung eines dunklen oder schwarzen Hintergrundes empfindet der Betrachter eine optische Wirkung, welche heller als bei einem weißen Hintergrund ist. Durch Verwendung von Farbstoffen bei den coextrudierten Schichten ist es möglich, noch weitere unterschiedliche optische Effekte zu erhalten. Die Polymerlage, welche in der vorliegenden Erfindung durch Extrusion hergestellt wird, ist sehr stabil und haltbar.

Claims

Polymerlage, umfassend eine erste Schicht aus einem amorphen Polymermaterial mit einer ersten und einer zweiten Fläche, welche parallel sind, eine Mehrzahl von Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken, welche in der ersten Schicht aus Polymermaterial angeordnet sind, wobei die Flocken eine erste und eine zweite Fläche, welche parallel sind, und eine Breite und eine Dicke aufweisen sowie ein Längenverhältnis von mindestens 2 : 1 für die Breite bezogen auf die Dicke aufweisen, wobei die Flocken derart ausgerichtet sind, dass die Flocken in Ebenen liegen, wobei die erste und die zweite parallele Fläche der Flocken im Wesentlichen parallel zu der ersten und der zweiten parallelen Fläche der ersten Schicht aus Polymermaterial sind, wobei die erste Schicht aus Polymermaterial biaxial ausgerichtet ist, und wobei die Flocken in Ebenen in der Richtung der biaxialen Ausrichtung liegen.
Lage nach Anspruch 1 zusammen mit einer zweiten Schicht aus Polymermaterial, welche an der ersten Schicht haftet, wobei die zweite Schicht aus Polymermaterial als eine Primärschicht dient und die erste Schicht aus Polymermaterial als eine Sekundärschicht dient.
Lage nach Anspruch 2, wobei die Flocken optisch veränderlich sind.
Lage nach Anspruch 2, wobei die zweite Schicht farbig ist.
Lage nach Anspruch 4, wobei die zweite Schicht kristallin ist.
Lage nach Anspruch 5, wobei die zweite Schicht aus Polymermaterial eine erste und eine zweite parallele Fläche aufweist, und wobei die erste Schicht aus Polymermaterial an der ersten Fläche der zweiten Schicht zusammen mit einer dritten Schicht aus Polymermaterial angeordnet ist, welche an der zweiten Fläche der zweiten Schicht haftet, wobei die dritte Schicht aus Polymermaterial eine Mehrzahl von Multischichtinterferenz-Dünnfilmflocken darin angeordnet aufweist, wobei die Flocken in der dritten Schicht derart ausgerichtet sind, dass die Flocken in Ebenen liegen, wobei die erste und die zweite parallele Fläche der Flocken parallel zu der ersten und der zweiten parallelen Fläche der dritten Schicht sind.
Lage nach Anspruch 1, welche extrudiert ist.
Lage nach Anspruch 1, wobei die Flocken biaxial ausgerichtet sind.
Polymerlage nach Anspruch 2, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht ko-extrudiert sind.
Polymerlage nach Anspruch 9, wobei die Primärschicht kristallin ist.
Polymerlage nach Anspruch 10, wobei sowohl die Primär- als auch die Sekundärschicht biaxial ausgerichtet sind.
Polymerlage nach Anspruch 2, wobei die Primärschicht farbig ist.
Sicherheitserzeugnis, welches umfasst: eine Lage aus Material mit einer ersten und einer zweiten Fläche, einen optischen Gegenstand, welcher durch die Materiallage getragen ist, wobei der optische Gegenstand eine Schicht aus einem amorphen Polymermaterial mit einer ersten und einer zweiten Fläche, welche parallel sind, umfasst, eine Mehrzahl von ausgerichteten Mehrschichtinterferenz-Dünnfilmflocken, welche in der Schicht aus Polymermaterial angeordnet sind, wobei die Flocken eine erste und eine zweite Fläche, welche parallel sind, und eine Breite und eine Dicke aufweisen sowie ein Längenverhältnis von mindestens 2 : 1 für die Breite bezogen auf die Dicke aufweisen, wobei die erste und die zweite parallele Fläche der Flocken parallel zu der ersten und der zweiten Fläche der Schicht aus Polymermaterial liegen, und wobei die Schicht aus Polymermaterial mit den Flocken biaxial ausgerichtet ist, wobei die Flocken in Ebenen in den Richtungen der biaxialen Ausrichtung liegen, wobei die erste und die zweite Fläche der Flocken im Wesentlichen parallel zu der ersten und der zweiten Fläche der Schicht sind.
Erzeugnis nach Anspruch 13 zusammen mit einer zusätzlichen Schicht aus Polymermaterial, welche an der ersten genannten Schicht aus Polymermaterial haftet.
Erzeugnis nach Anspruch 14, wobei die zusätzliche Schicht aus Polymermaterial farbig ist.
Erzeugnis nach Anspruch 13, wobei die Flocken optisch veränderlich sind.
Erzeugnis nach Anspruch 13, wobei der Gegenstand die Gestalt eines länglichen Streifens hat und wobei der Streifen mindestens teilweise in die Materiallage eingebettet ist.
Erzeugnis nach Anspruch 17, wobei der Streifen Abschnitte aufweist und wobei die Abschnitte durch mindestens eine Fläche des Sicherheitsdokuments hindurch sichtbar exponiert sind.
Erzeugnis nach Anspruch 18, wobei der Streifen zusätzliche Abschnitte aufweist und wobei die zusätzlichen Abschnitte an der anderen Fläche der Materiallage sichtbar exponiert sind.
Erzeugnis nach Anspruch 13 zusammen mit einer Lage, welche ein Bild trägt, die an der ersten Fläche angeordnet ist und unter dem optischen Gegenstand liegt, und wobei der optische Gegenstand semi-transparent ist, um ein Betrachten des Bildes durch den optischen Gegenstand hindurch zu ermöglichen.
Erzeugnis nach Anspruch 13 zusammen mit mindestens einem Füllmittel in Form eines Farbstoffs oder Pigments, welches in dem Polymermaterial enthalten ist.
Erzeugnis nach Anspruch 21, wobei der Farbstoff oder das Pigment derart gewählt ist, dass es eine unerwünschte Farbe bei verschiedenen Winkeln abhält.
Verfahren zum Bilden eines optischen Erzeugnises unter Verwendung von Mehrschichtinterterenz-Dünnfilmflocken mit einer ersten und einer zweiten Fläche, welche parallel sind, und einer Breite und einer Dicke sowie mit einem Längenverhältnis von mindestens 2 : 1 für die Breite bezogen auf die Dicke, wobei das Verfahren umfasst: Schmelzen eines amorphen Polymermaterials, Einführen der Flocken in das Polymermaterial, Ausbilden des geschmolzenen Polymermaterials als eine geschmolzene Masse mit den Flocken darin, um zu bewirken, dass sich die Flocken selbst in der geschmolzenen Masse derart ausrichten, während sie in eine Lage mit einer ersten und einer zweiten Fläche, welche parallel sind, ausgebildet wird, dass die erste und die zweite Fläche der Flocken in Ebenen parallel zu der ersten und der zweiten parallelen Fläche der Lage liegen, Abkühlen der Lage, um zu bewirken, dass dieselbe sich verfestigt, um eine Lage zu bilden, und umfassend: Erhitzen der abgekühlten Lage und Dehnen der Lage in eine erste und eine zweite Richtung, um eine biaxiale Ausrichtung der molekularen Ketten in der Lage zu bewirken und gleichzeitig eine derartige Ausrichtung der Flocken zu bewirken, dass sie in Ebenen in den Richtungen der biaxialen Ausrichtung liegen, und ein weiteres Abkühlen der Lage.
Verfahren nach Anspruch 23 zusammen mit Koextrudieren der Lage mit einer zusätzlichen Lage aus Polymermaterial, sodass die zusätzliche Schicht an der ersten Fläche der Lage haftet.
Verfahren nach Anspruch 24 zusammen mit dem Schritt der Einführung einer Farbe in die zusätzliche Schicht aus koextrudiertem Material.
Verfahren nach Anspruch 24 zusammen mit dem Schritt des Koextrudierens einer weiteren Schicht aus Polymermaterial, sodass die weitere Schicht an der zweiten Fläche der Schicht haftet.
Verfahren nach Anspruch 23 zusammen mit dem Schritt eines Ausbildens der geschmolzenen Masse auf ein lösbares Substrat, eines Ziehens der Polymerlage, um die Flocken in dem Polymer auszurichten, wenn es sich verfestigt, und des Entfernens der verfestigten Polymerlage von dem lösbaren Substrat.