CN101670725B

CN101670725B - 夹芯层含磁性膜的防伪元件、含该元件的纸制品及其各自的制作方法

Info

Publication number: CN101670725B
Application number: CN2008102222256A
Authority: CN
Inventors: 李晓伟; 李万里; 文大兴; 李策; 曹瑜; 李新宇; 李鸿斌
Original assignee: China Banknote Printing and Minting Corp
Current assignee: China Banknote Printing and Minting Group Co Ltd
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: CN101670725A

Abstract

本发明提供了一种夹芯层含磁性膜的防伪元件及其制作方法，该防伪元件由磁性膜、离型膜和遮掩层复合而成，所述磁性膜形成于离型膜表面，且遮掩层分别复合于该磁性膜和离型膜的外侧形成夹芯层结构。本发明防伪元件的制作步骤包括在柔性基材表面涂布离型膜、制作磁性膜层、将磁性膜层连同离型膜一起从柔性基材上剥离、夹芯复合、冲裁成所需形状的防伪元件。该防伪元件的厚度不受镀膜基材厚度的影响，外侧遮掩层可根据所嵌入纸张的特点选择厚度与比重，从而更有利于防伪元件在纸张中的嵌入和隐藏。

Description

夹芯层含磁性膜的防伪元件、含该元件的纸制品及其各自的制作方法

技术领域

本发明涉及一种夹芯层含磁性膜的防伪元件，该防伪元件可用于生产有价证件诸如钞票、证券、支票、护照、标签或标识等，本发明还涉及这种夹芯层含磁性膜防伪元件的制造方法。

背景技术

为了提高有价证件诸如钞票、证券、支票、护照、标识等的防伪能力，常常在纸张中嵌入带有磁性防伪信息的防伪元件，比较常见的如安全线、安全片等。磁性安全线是通过在基材表面设置磁性信息层而形成，并通过开窗或全埋方式嵌入纸张。磁性信息层通常是通过涂布或真空镀膜等方法将适当的磁性金属或合金成分沉积到基材表面。为提高防伪难度和防伪元件寿命，很多防伪元件都采用在磁性膜表面设置其它防伪功能层，即，对于安全线或类似防伪元件的设计目前更多地是采用复合结构。

例如，中国专利200462644.X，公开日为2006年1月4日，其中公开了一种用于提高纸张安全性的安全线，该安全线的基材两侧分别设置光学防伪信息层和磁性防伪信息层，嵌入纸中时，磁性信息层位于内侧，提供专家防伪验证，光学信息层位于外侧，提供大众防伪验证。中国专利申请CN1617805，公开日为2005年5月18日，其中公开了一种具有颜色变换效果和磁性的防伪元件及其制作方法，其中的磁性层直接镀在基体或反射层表面，再与光学防伪层复合。

目前所公开和使用的含磁性信息层的防伪元件中，磁性层一般是采用磁性油墨印刷或涂布方式在PET、PVC或OPP等柔性基材上制备，或者是采用真空沉积镀膜的方法在柔性基材上镀膜成为磁性功能层。采用印刷或涂布的方式制备的磁性膜层厚度较大，一般为微米级；而采用真空镀膜技术直接在柔性基材上制备的磁性镀膜层，厚度虽然可以达到纳米级，但要求柔性基材的厚度不能过小，否则柔性基材在镀膜的过程中会因受热变形，致使镀膜速率和生产效率降低。因此，采用以上方法制作的防伪元件，由于受到磁性镀膜层厚度以及柔性基材厚度和比重的影响，使得防伪元件的厚度、比重较大，不利于将防伪元件嵌入纸张的施放工艺及隐藏防伪的实现。对防伪元件复合更多的信息层，虽然有利于多种防伪手段的组合，但同样带来防伪元件厚度、比重较大，不利于抄纸过程中的施放和防伪元件的隐藏。

发明内容

本发明所解决的技术问题是针对目前的防伪元件厚度和比重较大，不利于抄纸中的施放和防伪元件隐藏的缺陷，提供一种夹芯层含磁性膜的防伪元件，该防伪元件的厚度不受镀膜基材厚度的影响，外侧的遮掩层可根据所嵌入的纸张特点调整厚度与比重，从而更有利于防伪元件在纸张中的嵌入和隐藏。

本发明还提供了上述夹芯层含磁性膜的防伪元件的制作方法，由于可以使用厚度较大的基材，更利于磁性膜层的沉积，从而提高了镀膜速率和生产效率。

本发明同时提供了设置有所述夹芯层含磁性膜防伪元件的纸制品及其制造方法。

本发明首先提供了一种夹芯层含磁性膜的防伪元件，其特征在于，该防伪元件由磁性膜、离型膜和遮掩层复合而成，所述磁性膜形成于离型膜表面，且遮掩层分别复合于该磁性膜和离型膜的外侧形成夹芯层结构。

本发明的防伪元件适用于嵌入纸制品中提供防伪特征，由于是利用遮掩层对磁性膜形成夹芯复合，磁性膜被隐蔽在两遮掩层之间，施放到纸层中可成为隐藏性防伪特征，需要借助专用仪器和手段才能检测，更能提高纸制品的防伪能力。

本发明提供的防伪元件中，所述磁性膜层厚度为20～300nm，且具有可机读的防伪特征。该磁性膜可以采用目前常用的磁性金属或合金材料，本发明对此没有特殊要求和限定。优选地，所述磁性膜是采用真空磁控溅射方法制作的具有非晶态组织结构的磁性镀膜层，例如，本案申请人曾于2007年9月20日提交了中国发明申请，申请号为200710122026.3，其中公开了一种具有非晶态结构、并具有软磁特征的防伪功能薄膜，该非晶薄膜不仅具有磁性特征的二线防伪功能，同时还由于具有特定的化学元素编码，而提供了三线防伪措施。

根据本发明的夹芯层含磁性膜的防伪元件，其中，离型膜可以是硅油离型膜和氟塑离型膜中的任何一种，厚度为2～15μm。

本发明的防伪元件利用外侧设置遮掩层对磁性膜形成夹芯复合结构，该遮掩层对防伪元件中的磁性膜起到保护和隐藏作用，并能调节防伪元件的厚度与比重。其中，所述遮掩层为密度在0.2～0.95g/cm³的纸或密度在0.8～0.95g/cm³的聚合物薄膜(例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯薄膜等)，该遮掩层厚度可为8～80μm。该遮掩层的选择可根据最终欲嵌入的纸制品的比重(定量)和厚度确定，且两侧遮掩层的材质和厚度可以根据需要而定，即，所述复合于磁性膜和离型膜外侧的两遮掩层可以具有相同或不相同的材质和厚度。

为提供更隐蔽的防伪功能，本发明的夹芯层含磁性膜的防伪元件的外表面可以是涂有颜色或印刷有图案。

本发明还提供了所述夹芯层含磁性膜防伪元件的制作方法，包括以下步骤：

a、在柔性基材表面涂布离型膜；

b、在离型膜表面制作磁性膜层；

c、将磁性膜层连同离型膜一起从柔性基材上剥离；

d、将步骤c剥离的磁性膜层和离型膜作为芯层，利用两个遮掩层对其进行夹芯复合而成为所述防伪元件。

为了保证防伪元件各复合层之间结合牢固，在遮掩层与磁性膜层和离型膜之间添加粘结剂。粘结剂可以选用淀粉胶粘剂、助留剂、纸塑粘合剂等，均为薄膜加工领域的常规粘结剂。

根据本发明的制作方法，所述柔性基材可以是PET、PVC、OPP等聚合物薄膜，在其表面采用辊涂或喷涂方式涂布离型膜，并进行烘干或固化。由于柔性基材最终将被剥离，基材厚度对本发明的防伪元件不形成影响，所以本发明对于基材的材质和厚度等参数不需特殊限定，可以选择耐热性能较好、厚度比较大的12～50μm的聚合物基材，从而有利于在真空沉积制备磁性膜层过程中提高镀膜速率和生产效率；而最终将基材剥离，也利于获得厚度比较小的防伪元件，加入到纸层中更利于防伪信息的隐藏。

优选地，本发明可采用真空蒸镀、电子束蒸镀、磁控溅射的方法，特别是可以采用真空磁控溅射的方法在涂布了离型膜的基材上沉积形成具有非晶态组织结构的磁性膜层，该磁性膜层厚度可以在20～300nm之间，且具有可机读的特定防伪信号，可以通过仪器检测来确认真伪。

本发明的方法中，离型膜可以是硅油离型膜、氟塑离型膜等中的任何一种，厚度在2～15μm之间，目的是为了将附着其上的磁性膜层从柔性基材上剥离下来。

位于离型膜和磁性膜外侧的遮掩层具有保护、隐藏磁性膜和调节防伪元件比重的作用，如前面已经说明，可以采用密度在0.2～0.95g/cm³的纸或密度在0.8～0.95g/cm³的聚合物薄膜，使最终得到的防伪元件具有适当的比重而在纸浆中可以很好地被分散，抄造中可随机或均匀地分布于纸层中。

根据本发明的制作方法，还包括将复合好的产物进行冲裁成为所述防伪元件，所得到的防伪元件形状可以是规则的几何形状或异形等特定造型或形状，可以在抄纸过程中定位或随机嵌入纸张，制作出适合有价证件使用的防伪纸。

总之，根据本发明制作的夹芯层含磁性膜的防伪元件，由于制备磁性功能层所使用的基材厚度并不影响最终的复合防伪元件的厚度，因此在采用真空沉积方法镀膜或任何可行工艺形成磁性膜时，都可以采用厚度较大、具有较好耐热性能的聚合物基材，从而提高镀膜速率和生产效率；由于磁性膜层是直接附着在离型膜表面，并从柔性基材上剥离下来后与比重比水小的遮掩层进行复合的，从而可以通过对遮掩层的选择方便地调整复合防伪元件的比重，有利于在纸张抄造过程中防伪元件的均匀预分散；另一方面，采用上下两层较薄遮掩层能够使复合防伪元件的总体厚度保持在较低的水平，从而有利于防伪元件在纸张中的镶嵌；另外，通过夹芯层的复合方式可以将磁性功能层较深的颜色隐蔽起来，或者根据需要在外侧涂布颜色或图案，从而在有利于机读检测防伪功能实现的同时，也提高了隐蔽防伪效果。

另一方面，本发明中用于制作磁性膜的PET、PVC、OPP等柔性基材最终被剥离，因此可以被循环使用，不仅降低了材料成本，而且基材的回收也利于环保。

本发明还提供了一种设置有防伪元件的纸制品，该纸制品的纸层中嵌入了所述的夹芯层含磁性膜的防伪元件，提供特定的磁性特征，在使用中可以利用仪器检测来确认真伪。由于制备磁性功能层所使用的基材厚度并不影响最终的复合防伪元件的厚度，防伪元件的整体厚度可以比较小，嵌入后不会影响纸层的平整度，同时防伪元件与纸层的结合牢度较好，也更利于防伪元件的隐藏。防伪元件最外层的遮掩层不仅对芯层的磁性膜起到隐藏和保护作用，该遮掩层的具体材料还可以根据欲嵌入的纸张或纸制品的比重(定量)和厚度来确定，使该防伪元件加入纸浆中后可以比较好地分散，即使不使用定位施放装置，也可以在纸层中均匀或随机分布。即，根据本发明提供的纸制品，所述防伪元件是以定位设置、均匀分布或随机分布的形式存在于纸制品的纸层中。根据纸制品的分类，本发明的防伪纸制品可以包括纸张、卡纸或纸板等，用于生产各种有价证件，例如钞票、证券、支票、护照、产品包装或标识等。

该防伪纸制品的制造方法包括在抄纸工艺中将所述防伪元件加入纸浆槽中，进行抄造，防伪元件在纸层中可以均匀或随机分布。或者，该防伪纸制品制造方法包括在抄造过程中利用定位施放装置将所述防伪元件施放到湿纸页中，使该防伪元件被定位于纸层的设定位置。

附图说明

图1是本发明提供的具有4层结构的防伪元件剖视图。

图2是制作本发明的防伪元件时，将磁性膜层及离型膜从基材剥离并夹芯复合的原理和过程示意图。

图3是将本发明的防伪元件嵌入防伪纸的工艺和装置示意图。

图4是将本发明的防伪元件嵌入纸层中得到的防伪纸示意图。

具体实施方案

图1示出了本发明提供的具有4层结构的防伪元件，上下两个遮掩层1a和1b把由离型膜2以及附着其上的磁性膜3组成的薄膜层夹在中间，而遮掩层1a、1b与薄膜层被压合在一起，成为本发明的夹芯层含磁性膜防伪元件。两个遮掩层1a、1b是密度在0.2～0.95g/cm³的纸或密度在0.8～0.95g/cm³的聚合物薄膜；两个遮掩层1a、1b的材料与厚度可以是相同的，也可以是不同的，但该防伪元件的比重应小于或接近所欲嵌入纸张在抄造时纸浆的比重。

该防伪元件经冲裁成需要的形状和尺寸，可以在抄纸时加入纸浆槽或通过定位施放装置加入纸层中。

该防伪元件的制作方法具体为：

在PET、PVC、OPP等柔性基材薄膜表面，涂布一层离型膜2，并进行烘干或固化。涂布可以采用辊涂或喷涂的方式。离型膜是硅油离型膜、氟塑离型膜中的任何一种，厚度在5～15μm之间。

采用真空卷绕蒸镀或磁控溅射的方法在离型膜2表面沉积一层厚度在20～300nm之间的磁性膜3，特别是可以采用磁控溅射的方法沉积非晶镀膜层。为提供更有效的磁性防伪特征，镀膜的靶材成分可以为主要含有Fe、Co、Ni等元素的合金或其他适当的磁性金属。本案申请人曾于2007年9月20日提交了中国发明申请，申请号为200710122026.3，其中公开了一种具有非晶态结构并具有软磁特征的防伪功能薄膜，该非晶薄膜不仅具有磁性特征的二线防伪功能，同时还由于具有特定的化学元素编码，而提供了三线防伪措施。该在先申请中记载的磁性非晶薄膜及其制备工艺也可以作为本发明的具体实施方案，因此，将该在先申请文件的全文引入作为本发明说明书的一部分。

接下来，将磁性膜层3连同离型膜2一起从PET、PVC、OPP等柔性基材上剥离下来，并与上下两个遮掩层1a和1b夹芯复合在一起，再根据需要冲裁成所需形状的防伪元件。将磁性膜层和离型膜从柔性基材上剥离以及与遮掩层的复合，是薄膜加工领域的常用技术。为了提高结合强度，遮掩层与由离型膜2以及附着其上的磁性膜3组成的薄膜层之间可以添加粘结剂。粘结剂可以选用淀粉胶粘剂、助留剂、纸塑粘合剂等。

具体参见图2，柔性基材表面涂布离型膜并沉积磁性膜层之后，利用开卷辊4进行开卷，经过压紧辊5和6之后，在拉力作用下柔性基材与离型膜及磁性膜层剥离，剥离后的柔性基材由辊7卷取；离型膜及磁性膜层在涂胶辊8和9进行表面施胶涂布粘结剂，以增强与纸层或纤维层的结合力；上下两个遮掩层1a和1b分别通过辊11和10进行放卷，这样，离型膜及磁性膜层、上下遮掩层在经过压紧辊12和13之后，在复合辊14和15的压力作用下进行夹芯复合。复合过程中操作条件的控制以及粘结剂的选择可以根据所使用的遮掩层、磁性膜以及离型膜的性质而确定，使复合产物的各层结构之间具有一定的结合强度，通常情况下，采用斯考特(Scott)内结合强度仪测定该复合元件的层间结合强度，遮掩层与磁性膜层和离型膜之间的层间结合强度数值控制在90～300J/m²范围即可满足要求。对于本领域的技术人员，通过简单的摸索过程可很容易确定具体工艺条件。

复合后的防伪元件断面结构如图1，根据需要可以冲裁到适当的尺寸和形状。

图3是将本发明的防伪元件嵌入防伪纸的工艺和装置示意图。浆槽16中的纸浆经过圆网笼17、接纸辊18之后，形成一个单层湿纸。浆槽19中的纸浆经过圆网笼20之后，形成另一个单层湿纸，并由定位施放装置22把防伪元件定位施放到湿纸层表面。随后，含有防伪元件的湿纸层在压紧辊21的作用下，与经过圆网笼17、接纸辊18之后形成的另一个湿纸层进行复合，就制造出防伪元件定位嵌入由两层纸复合而成的防伪纸。

在图3的装置中，将防伪元件直接加入浆槽19，并均匀或随机分散，而不使用定位施放装置22，就能制造出防伪元件均匀或随机嵌入由两层纸复合而成的防伪纸。

在图3的装置中，在不使用浆槽19、定位施放装置22的情况下，将防伪元件直接加入浆槽16，并均匀或随机分散，纸浆经过圆网笼17、接纸辊18之后就形成单层随机嵌入防伪元件的防伪纸。

以上抄造过程中，由于防伪元件的外侧遮掩层1a和1b的比重比水小，防伪元件的比重与浆槽16和19中的纸浆的比重接近，所以，防伪元件在浆槽中可以被混合而均匀分散，不发生聚集或沉淀，从而使防伪元件能够比较均匀地分布在纸层中。

图4是嵌入防伪元件的防伪纸制品结构示意图。防伪元件24嵌入由纸层23a和23b复合而成的防伪纸。该防伪元件既可以嵌入单层纸中，也可以嵌入由两层纸复合而成的纸张中，此处仅以两层复合纸为例。为了提高防伪性能和观赏效果，防伪元件的外表面，可以进行着色、涂布、印刷图案等。例如，有价证件的印刷图案是红色，防伪元件纸层的外表面也染成红色，嵌入防伪纸的防伪元件肉眼不易察觉，不影响防伪纸的外观。该防伪纸还可以设置其他防伪特征，例如光变、红外等，与该磁性特征共同组成复合防伪特征。

为了更好地说明本发明的技术方案，以下借助实施例进一步阐述，但不应理解为对本发明实施范围的任何限定。

实施例1

按照普通的抄造工艺，分别抄造比重为0.65g/cm³，厚度为15μm、20μm的棉纤维纸层1a和棉纤维纸层1b。在厚度20μm的PET基材薄膜上，涂布一层厚度为10μm的硅油离型膜2，并进行烘干或固化。该硅油离型膜的原料为商购品，也可以采用氟塑离型膜(商购)。利用真空磁控溅射卷绕镀膜机在离型膜2的表面溅射一层厚度为50nm的非晶镀膜3，例如CN200710122026.3实施例中的非晶薄膜。在剥离机上，将非晶镀膜3连同离型膜2从PET基材薄膜上剥离下来，利用淀粉胶粘剂进行表面施胶后接着在复合机上与棉纤维纸层1a和1b通过层压复合的方式压合在一起，得到图1所示的防伪元件，复合操作的具体过程和操作参见图2以及前述有关说明。

实施例2

选择比重为0.85g/cm³的聚丙烯薄膜作为遮掩层1a和1b。在厚度30μm的PET基材薄膜上，涂布一层厚度为5μm的氟塑离型膜2，并进行烘干或固化。该氟塑离型膜的原料为商购品，也可以采用硅油离型膜(商购)。利用真空磁控溅射卷绕镀膜机在离型膜2的表面溅射一层厚度为30nm的非晶镀膜3，例如镀膜成分为Ni₃₈Cr₈Fe₅₄合金。在剥离机上，将非晶镀膜3连同离型膜2从PET基材薄膜上剥离下来，进行表面施胶后接着在复合机上与作为遮掩层的聚丙烯薄膜1a和1b通过层压复合的方式压合在一起，得到图1所示的防伪元件，复合操作的具体过程和操作参见图2以及前述有关说明。

实施例3

利用图3所示的装置和操作，在抄纸中把按照实施例1或实施例2方法复合得到的防伪元件24嵌入两层纸23a和23b中，就可以制作图4所示的防伪纸。

该防伪纸可以是钞票纸、有价产品包装用纸或卡纸等。

Claims

1.一种夹芯层含磁性膜的防伪元件，其特征在于，该防伪元件由磁性膜、离型膜和遮掩层复合而成，所述磁性膜形成于离型膜表面，且遮掩层复合在该磁性膜和离型膜的外侧形成夹芯层结构；

其中，磁性膜和离型膜的外侧遮掩层为密度在0.2～0.95g/cm³的纸或密度在0.8～0.95g/cm³的聚合物薄膜，该遮掩层厚度为8～80μm；

离型膜是硅油离型膜和氟塑离型膜中的任何一种，厚度为2～15μm。

2.根据权利要求1所述的夹芯层含磁性膜的防伪元件，其中，所述磁性膜的膜层厚度为20～300nm，且具有可机读的防伪特征。

3.根据权利要求1或2所述的夹芯层含磁性膜的防伪元件，其中，所述磁性膜是采用真空磁控溅射方法制作的具有非晶态组织结构的磁性镀膜层。

4.根据权利要求1所述的夹芯层含磁性膜的防伪元件，其中，所述复合于磁性膜和离型膜外侧的两遮掩层具有相同或不相同的材质和厚度。

5.根据权利要求1所述的夹芯层含磁性膜的防伪元件，其中，所述防伪元件的外表面涂有颜色或印刷有图案。

6.权利要求1-5任一项所述夹芯层含磁性膜的防伪元件的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在柔性基材表面涂布离型膜；

b、在离型膜表面制作磁性膜层；

c、将磁性膜层连同离型膜一起从柔性基材上剥离；

7.根据权利要求6所述的制作方法，其中，采用真空磁控溅射方法在离型膜表面形成具有非晶态组织结构的磁性膜层，使该磁性膜具有可机读的防伪特征。

8.根据权利要求6所述的制作方法，其中，所述柔性基材包括PET、PVC或OPP基材，在其表面采用辊涂或喷涂方式涂布离型膜，并进行烘干或固化。

9.根据权利要求6所述的制作方法，其中，所述利用两个遮掩层对磁性膜层和离型膜进行夹芯复合时，该磁性膜层和离型膜与遮掩层之间添加粘结剂。

10.根据权利要求6所述的制作方法，其中，还包括将复合好的产物进行冲裁成为所述防伪元件。

11.一种设置有防伪元件的纸制品，该纸制品的纸层中嵌入了权利要求1-5任一项所述的夹芯层含磁性膜的防伪元件。

12.根据权利要求11所述的防伪纸制品，其中，所述防伪元件是以定位设置、均匀分布或随机分布的形式存在于纸制品的纸层中。

13.根据权利要求11或12所述的防伪纸制品，其包括纸张、卡纸或纸板。

14.权利要求11的防伪纸制品制造方法，其包括在抄纸工艺中将所述防伪元件加入纸浆槽中，进行抄造，使防伪元件在纸层中均匀或随机分布。

15.权利要求11的防伪纸制品制造方法，其包括在抄造过程中利用定位施放装置将所述防伪元件施放到湿纸页中。