衍射微结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及衍射微结构及其制备方法。包括微凸起或微凹槽或其组合的衍射微结构及其制备方法。该衍射微结构形成在热塑性碳水化合物聚合物或源自碳水化合物材料的聚合物的层中，所述聚合物具有小于２１０℃的玻璃化转变温度。该热塑性聚合物优选选自由以下构成的组：天然淀粉、糊精、天然半纤维素、天然纤维素、聚乳酸、聚交酯、聚己内酯、淀粉衍生物、糊精衍生物、半纤维素衍生物、纤维素衍生物及其混合物。本发明专利技术提供了用于在该产品中引入可以视觉观察或检测到的安全标记（例如全息图和条形码）的廉价且可靠的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及依照权利要求1的前序部分的衍射微结构。这种微结构包括形成在热塑性聚合物的层中的微凸起(micro-protrusions)或 微凹槽(microgrooves)或其组合。本专利技术还涉及依照权利要求24的前序部分的用于制备衍生微结构的方法。提供用于识别纤维材料和确认其来源的装置越来越具有吸引力。目的是防止在该 材料中包装的假冒商品的制备和分配或至少使其更加困难。作为重要商品的特别实例，能 够提及包装在卡纸板包装件中的药品和烟草制品。引入到纤维材料中的安全特征(下文中也称作“安全标记”)包括各种可以对材料 进行光学或电学识别的标志和标签。特别地，现有技术中已知存在多种RFID数字和条形码 标签的方案。现代的标志和标签涉及的一个问题是必须在单独的工艺步骤中将其附着到例 如卡纸板的表面上。根据将其固定到该卡纸板表面的方式，例如通过使用粘合剂，总是存在 在处理或转换过程中其可能脱落的风险。还存在复制并使用脱离的安全标记用于假冒商品 的相当可观的风险。本专利技术的目的是消除与已知技术相关的问题的至少一部分并提供用于将安全标 记整体引入纤维产品中以使得可以识别该产品的来源以及防止通过附着脱离的标志或标 签而操作商品的技术方案。现有技术中已知了用于在基体的表面层上形成衍射微结构区域的压花方法(参 见例如WO 2006/07053和WO 2006/056660)。依照W02006/051170，使用其表面材料，直接 在基体的表面上形成光学衍射元件，该表面材料在纸或卡纸板的情况中是适于由涂料糊、 胶料、树脂、挤出涂料、表面清漆或印刷油墨形成的顶层(top layer)，能够对其加工(例如 通过压花)以产生形成该光学衍射元件的微结构。本专利技术基于以下发现可以通过对存在于该产品的表面上或形成该产品的一部 分的特定种类的层(即，由热塑性碳水化合物聚合物或其衍生物形成的层)进行热压而在 纤维产品的表面上形成可光学识别的微结构。特别地，本专利技术包括使用热塑性碳水化合物 聚合物或源自碳水化合物材料的聚合物的层作为该压花操作的基体，所述聚合物具有小于 210°C的玻璃化转变温度。该衍射微结构能够通过包括以下步骤的方法制备-形成具有小于210°C的玻璃化转变温度的热塑性碳水化合物聚合物的层；和-在该层中压花包括微凸起或微凹槽或其组合的衍射微结构。更特别地，本专利技术主要特征为权利要求1的特征部分中所述的内容。依照本专利技术的方法以权利要求24的特征部分中所述的内容为特征。本专利技术获得了相当多的优点。因此，本专利技术提供了在该产品中引入可以视觉观察 或检测(例如基于多色光或基于使用激光束或其他单色光)的安全标记的廉价且可靠的方 法。典型地，本专利技术的微结构能够在可见光范围内、在紫外光范围内、在红外光范围内或在 包括可见光、紫外光和/或红外光的宽波长范围内衍射光。能够在该制备过程中将该微结构压印到该材料的表面内。本专利技术所用的聚合物是生物相容的，在一些情况下，甚至是可生物降解的材料。 该生物相容性可以将该聚合物层用于食品包装和必须满足严格要求的其他产品的包装中 (例如用作卷烟纸)。该标记的应用成本与该产品及其包装的成本相比是小的。此外，不需 要该压花表面的附加加工以实现视觉完整和机械耐久的装饰。从以下对特定优选实施方案的详细描述中，本专利技术的其他特征和优点将变得显而 易见。如上讨论，本专利技术提供了在由热塑性碳水化合物聚合物和源自这种材料的聚合物 形成的层中的新型衍射微结构。该微结构能够用作安全标记，作为识别标记或用于装饰目 的(“五颜六色(rainbow colours)”)。其也可用于商标推广。总的来讲，该图案典型地包括多个机械变形，一旦经过光(特别是具有在可见光 范围内的波长的光)的入射波反射，其将产生衍射图案。根据相对于存在的光源的观察角 度，该图案能够产生变化的视觉效果。适合的图案能够由从该漆(varnish)的表面延伸到该漆层中的雕刻(即凹点或微 凹槽)形成。其也能够由从该清漆的表面延伸远离周围表面平面的隆起、微凸起形成。该凹槽或凸起也能够分别具有可变的深度、宽度和高度。典型地，其在光的范围内(即仅可见光或从UV到可见光或可见光到Ir的范围或 在从UV到IR的宽范围内)具有最小的尺寸。在上述范围之外的尺寸也是可以的。因此，通 常，该微结构的凹槽和隆起的最小尺寸在约IOnm 约1500nm范围内，特别地为约50nm lOOOnm，优选约 75 800nm。基于前述，本专利技术的衍射微结构能够包括动态图(cinegram)、像素图(exelgram) 或全息图和(hologram)其他结构(条形码)，其可用目测检测到。在一种优选实施方案中， 该衍射图案包括全息成像的图案(全息图)，其为观察者给出了三维印象。不能肉眼可见但能用单独的阅读器阅读的编码对该视觉标记进行补充。将本专利技术的包括微凸起或微凹槽或其组合的微结构形成在表面中，该表面包括热 塑性的生物相容的聚合物或甚至由其构成。具有依照本专利技术的衍射微结构的层的一种实施方案包括自支撑的层或膜，其中同 样该衍射微结构已经压印在该膜上。另一种实施方案包括施加到纤维网或片材或类似的平 坦基体的表面上的层，所述层已经被压花以提供衍生微结构。在该自支撑层的实施方案中，该聚合物膜优选具有约0. 1 100微米，特别地为约 0. 5 50微米的厚度。该膜包括例如选自聚乳酸、聚交酯和聚己内酯的组的聚合物。自然地，应当理解该自支撑膜不需要是连续地而是能够沉积在支撑基体(例如另 一聚合物膜或纤维网或片材)上。在其中该层沉积在基体上的实施方案中，该层可以具有与上述相同的厚度，优选 约0. 1 50微米。典型地，该层是由淀粉和淀粉衍生物或其他不形成膜的碳水化合物及其 衍生物形成(参见以下)。本专利技术的该生物相容的聚合物典型地具有中等高到高的玻璃化转变温度，例如至 多约210°C，特别地200°C或更低，优选为约至少30°C或60°C直至170°C。为了本专利技术的目的，该热塑性聚合物特别选自源自碳水化合物材料的热塑性的、 生物相容的或可生物降解的聚合物。这组碳水化合物材料包括天然淀粉、糊精、天然半纤维素、天然纤维素及其衍生物(即淀粉衍生物、糊精衍生物、半纤维素衍生物、纤维素衍生物) 及其混合物。其他适合的材料包括聚乳酸、聚交酯、聚己内酯和类似的“生物聚合物”，即由 在生物学上可获得的源自或能够被认为源自碳水化合物材料的单体制成的聚合物。为了将该碳水化合物聚合物转化为热塑性聚合物，将该聚合物材料增塑。能够通 过引入适合的取代基(内部增塑)或通过将该天然聚合物与常规(“外部”)增塑剂(典型 地为单体增塑剂)混合或熔融混合而实现该增塑。也可以将这两种方法相结合。作为后一种替代方式的特别实例，能够提及该工作实施方案，其中用选自具有 1 5个羟基的C2 C4醇、特别是甘油或山梨糖醇或其混合物的羟基化合物对该碳水化合 物聚合物增塑。其他增塑剂是水、乙酸甘油酯、丙二醇、二丙二醇、柠檬酸烷基酯及其混合 物。经内部增塑的聚合物(例如淀粉或纤维素衍生物)是由淀粉或纤维素通过化学反 应产生的，且该分子中的脱水葡萄糖单元中的至少一部分包括改进所述单元的羟基官能的基团。应当注意对于一些应用，使用生物聚合物的化学衍生物是特别优选的。因此，例如 酯化(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
衍射微结构，包括在热塑性碳水化合物聚合物或源自碳水化合物材料的聚合物的层中形成的微凸起或微凹槽或其组合，所述聚合物具有小于２１０℃的玻璃化转变温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A马尼南，P奎文图斯莱诺，S佩尔托南，
申请(专利权)人：芬兰技术研究中心，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]