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申请/专利权人：3M创新有限公司

摘要：本发明题为“具有金属化小珠的安全元件”。本发明提供了一种安全元件，该安全元件包括：基材；位于该基材上的单层小珠；和位于该单层小珠上的金属层；其中该小珠的大小在约100nm至约50μm之间。

主权项：1.一种安全元件，所述安全元件包括：基材；位于所述基材上的单层小珠；和位于所述单层小珠上的金属层；其中所述小珠的大小在100nm至50μm之间，并且其中所述单层小珠包括随机顺序的无小珠区域。

全文数据：具有金属化小珠的安全元件背景技术产品伪造在许多工业中日益增加。为进行保护，贵重物品、诸如品牌物品常常设置有安全元件，该安全元件允许对物品的真实性进行验证，并且同时充当防止未经授权的复制的保护。安全元件在保障真实性方面发挥着特殊作用，因为即使用最现代的复印机也不能复制这些元件。然而，需要更好的安全元件。发明内容因此，在一个方面，本公开提供了一种安全元件，包括：基材；位于该基材上的单层小珠；和位于该单层小珠上的金属层；其中该小珠的大小在约100nm至约50μm之间。在另一方面，本公开提供了一种物品，包括本申请的该安全元件、和粘合剂，其中该安全元件嵌入该粘合剂中。在另一方面，本公开提供了一种物品，包括本申请的该安全元件、保护层，其中该安全元件嵌入该保护层中。在另一方面，本公开提供了一种方法，包括：提供本申请的该安全元件；以及从该安全元件获得反射衍射图案。已汇总了本公开的示例性实施方案的各个方面和优势。以上发明内容并不旨在描述本公开的每个例示的实施方案或每种实施方式。另外的特征和优点在随后的实施方案中公开。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些实施方案。附图说明结合附图考虑本公开的各种实施方案的以下详细描述可更全面地理解本公开，其中：图1为安全元件的一个实施方案的示意性侧视图。图1A为安全元件的一个实施方案的透视图。虽然可能未按比例绘制的以上附图示出了本公开的各种实施方案，但还可以设想其它实施方案，如在具体实施方式中所指出。在所有情况下，本公开通过示例性实施方案的表示而非通过表达限制来描述当前公开的发明。应当理解，本领域的技术人员可想出许多其它修改和实施方案，这些修改和实施方案落在本公开的范围和实质内。具体实施方式在详细解释本公开的任何实施方案之前，应当理解在本申请中本发明不限于在下文描述中提及的部件的使用、构造和布置的细节。本发明容许其它实施方案并且容许以各种方式操作或进行，对于本领域的普通技术人员而言，在阅读本公开时，这些方式将显而易见。另外还应理解，本文中所用的用语和术语均出于说明目的，不应被视为限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”以及其变型的使用意指涵盖其后所列举的项目及其等同形式以及附加的项目。应当理解，可利用其它的实施方案，并且可在不脱离本发明范围的前提下，作出结构变化或逻辑变化。如本说明书所使用，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5等。除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数值在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望属性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，至少应根据所报告的数值的有效数位的数量并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。对安全元件的需要在增加，以允许对物品例如，品牌物品的真实性进行验证。本申请提供了一种安全元件，其可用于验证物品的真实性。图1为安全元件100的一个实施方案的示意性侧视图。安全元件100包括基材120。基材120包括第一主表面122和第二主表面126。安全元件100还可包括位于基材120上的单层小珠130。每个小珠具有各自的外表面135。安全元件100还可包括位于单层小珠上的金属层150。在图1的实施方案中，金属层可以是连续金属层。在其它实施方案中，金属层可以是不连续金属层。在一些实施方案中，金属层可以与小珠的形状相一致。在一些实施方案中，金属层可覆盖每个小珠的外表面135的至少一部分。安全元件100还可包括任选的粘结剂160。在图1的实施方案中，任选的粘结剂160位于单层小珠130和基材120之间。在一些实施方案中，单层小珠130可以是连续单层。在一些实施方案中，单层小珠130可以是未被图案化的。如图1A所示，单层小珠130可包括随机顺序的无小珠区域138。另选地，单层小珠130可包括有序的无小珠区域138。在一些实施方案中，安全元件100可包括另外的单层小珠和位于该另外的单层小珠上的另外的金属层。在一些实施方案中，另外的单层小珠可位于金属层150上。在一些实施方案中，另外的单层小珠可位于基材120的第二主表面126上，并且单层小珠130可位于基材120的第一主表面122上。在一些实施方案中，提供了一种制品。在一些实施方案中，制品可包括本申请的安全元件、和粘合剂，其中安全元件嵌入粘合剂中。在一些实施方案中，制品可包括本申请的安全元件、和保护层，其中安全元件嵌入保护层中。基材可包含以下项中的任一者：多种非聚合物材料，诸如玻璃；或各种热塑性和交联聚合物材料，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、例如双酚A聚碳酸酯、乙酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和聚烯烃诸如常用于各种光学器件中的双轴向取向的聚丙烯、环烯烃聚合物COP、环烯烃共聚物COP。在一些实施方案中，基材可以是可移除基材。金属层或另外的金属层可由包含以下项的各种材料形成：例如，单独金属、多层金属、以混合物形式的两种或更多种金属、金属间化合物或合金、半金属或准金属、金属氧化物、金属和混合金属氧化物、金属和混合金属氟化物、金属和混合金属氮化物、金属和混合金属碳化物、金属和混合金属碳氮化物、金属和混合金属氮氧化物、金属和混合金属硼化物、金属和混合金属硼氧化物、金属和混合金属硅化物、类金刚石碳、类金刚石玻璃、石墨烯以及它们的组合物。示例性单独金属可包括Au、Ag、Pt、Cu、A1和Cr。示例性金属氧化物包括硅氧化物诸如二氧化硅、铝氧化物诸如氧化铝、钛氧化物诸如二氧化钛、铟氧化物、锡氧化物、氧化铟锡ITO、氧化钽、氧化锆、氧化铌以及它们的组合物。其它示例性材料包括碳化硼、碳化钨、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮氧化铝、氮氧化硅、氮氧化硼、硼氧化锆、硼氧化钛以及它们的组合物。粘结剂可以是有机粘结剂。可用于研磨复合物的合适的有机粘合剂的实例包括酚醛、氨基塑料、氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、氰酸酯、异氰脲酸酯、胶水以及它们的组合物。在一些实施方案中，粘结剂可包括丙烯酸聚合物、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸2-乙基己基脂肪，引发剂包括二苯甲酮、相关的氨基二苯甲酮二乙基铝、无色结晶紫、甲苯磺酸水合物和金刚石GH孔雀石绿，9G包括光致聚合单体、APG-400和BPE-500，溶剂包括甲基乙基酮。粘合剂可包括粘弹性或弹性体粘合剂。粘弹性或弹性体粘合剂可包括美国专利申请公布20160016338Radcliffe等人中描述的那些，例如压敏粘合剂PSA、橡胶类粘合剂例如，橡胶、聚氨基甲酸酯和有机硅类粘合剂。粘弹性或弹性体粘合剂还包括热活化粘合剂，其在室温下不发粘，但在高温下变得暂时发粘并且能够粘结到基材。热活化粘合剂在活化温度下被活化，并且在温度高于活化温度时具有与PSA相似的粘弹性特征。粘弹性或弹性体粘合剂可为基本上透明的和光学透明的。本说明书所述的任何粘弹性或弹性体粘合剂可以是粘弹性光学透明的粘合剂。弹性体材料可具有大于约20％、或大于约50％、或大于约100％的断裂伸长率。粘弹性或弹性体粘合剂层可作为基本上100％的固体粘合剂直接应用，或者可以通过涂覆溶剂型粘合剂并蒸发溶剂而形成。粘弹性或弹性体粘合剂可为热熔融粘合剂，该热熔融粘合剂可被熔融、以熔融形式施加并且然后被冷却以形成粘弹性或弹性体粘合剂层。合适的粘弹性或弹性体粘合剂包括弹性聚氨酯或有机硅粘合剂以及粘弹性光学透明的粘合剂CEF22、817x和818x，以上所有均可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司3MCompany,St.25Paul,Minn。其它可用的粘弹性或弹性体粘合剂包括基于苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烃和聚甲基丙烯酸酯的PSA。第一粘合剂层160或第二粘合剂层180可包含UV固化的粘合剂。单层小珠可包括SiO2小珠、聚合物树脂小珠、聚苯乙烯小珠或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA小珠。保护层可由聚合物、硬涂层、倍半硅氧烷、硅氮化合物、氧化物和或具有高透光率的玻璃的各种组合制成。基材120可具有应用中可能需要的任何折射率。例如，在一些情况下，基材的折射率在约1.4至约1.8、或约1.5至约1.8、或约1.5至约1.7的范围内。在一些情况下，基材的折射率不小于约1.5、或不小于约1.55、或不小于约1.6、或不小于约1.65、或不小于约1.7。本申请的安全元件可用作用于安全和认证应用的标识特征，例如，防伪标签、认证胶带，或用于文档认证、车牌、驾驶执照、护照和货币、先进的食品、药品和保健包装的标识特征。安全元件可显示唯一的反射衍射图案，例如，锐利的光谱线和或点。描述了一种验证物品真实性的方法。该方法可包括提供本申请的安全元件并从安全元件获得反射衍射图案。该方法还可包括基于反射衍射图案例如通过用户的眼睛或可见光检测设备来确定真实性。在一些实施方案中，可通过向安全元件施加激光来获得反射衍射图案。以下实施方案旨在举例说明本公开而非进行限制。实施方案以下工作实施例旨在举例说明本公开而非进行限制。实施方案1是一种安全元件，包括：基材；位于该基材上的单层小珠；和位于该单层小珠上的金属层；其中该小珠的大小在约100nm至约50μm之间。实施方案2是根据实施方案1所述的安全元件，其中该金属层是不连续金属层。实施方案3是根据实施方案1所述的安全元件，其中该金属层是连续金属层。实施方案4是根据实施方案1至3中任一项所述的安全元件，其中单层小珠是连续的单层。实施方案5是根据实施方案1至4中任一项所述的安全元件，其中该单层小珠是未被图案化的。实施方案6是根据实施方案1至5中任一项所述的安全元件，其中该单层小珠包括随机顺序的无小珠区域。实施方案7是根据实施方案1至5中任一项所述的安全元件，其中该单层小珠包括有序的无小珠区域。实施方案8是根据实施方案1至7中任一项所述的安全元件，还包括粘结剂。实施方案9是根据实施方案1至8中任一项所述的安全元件，还包括另外的单层小珠和位于该另外的单层小珠上的另外的金属层。实施方案10是根据实施方案1至9中任一项所述的安全元件，其中该金属层包含单独金属、多层金属、以混合物形式的两种或更多种金属、金属间化合物或合金、半金属或准金属、金属氧化物、金属和混合金属氧化物、金属和混合金属氟化物、金属和混合金属氮化物、金属和混合金属碳化物、金属和混合金属碳氮化物、金属和混合金属氮氧化物、金属和混合金属硼化物、金属和混合金属硼氧化物、金属和混合金属硅化物、类金刚石碳、类金刚石玻璃、石墨烯以及它们的组合物。实施方案11是根据实施方案10所述的安全元件，其中该单独金属选自Au、Ag、Pt、Cu、Al和Cr。实施方案12是根据实施方案1至11中任一项所述的安全元件，其中该小珠是SiO2小珠、聚苯乙烯小珠或PMMA小珠。实施方案13是根据实施方案1至12中任一项所述的安全元件，其中该安全元件是防伪标签。实施方案14是一种制品，包括根据实施方案1至13中任一项所述的安全元件、和粘合剂，其中该安全元件嵌入该粘合剂中。实施方案15是一种制品，包括根据实施方案1至13中任一项所述的安全元件、和保护层，其中该安全元件嵌入该保护层中。实施方案16是一种方法，包括：提供根据实施方案1至13中任一项所述的安全元件；以及从该安全元件获得反射衍射图案。实施方案17是根据实施方案16所述的方法，还包括基于该反射衍射图案来确定真实性。实施方案18是根据实施方案17所述的方法，其中确定真实性包括通过用户的眼睛或可见光检测设备来确定该图案。实施方案19是根据实施方案16至18中任一项所述的方法，其中获得该反射衍射图案包括向该安全元件施加激光。实施例以下实施例仅是为了进行示例性的说明，并非旨在过度限制所附权利要求书的范围。尽管示出本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但尽可能精确地记录具体示例中示出的数值。然而，任何数值都固有地包含某些误差，在它们各自的测试测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据所报告的数值的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。除非另外指明，否则在实施例和本说明书的其余部分中的所有份数、百分数、比率等等均基于重量计提供。除非另有说明，否则所用的溶剂和其它试剂可得自威斯康星州密尔沃基的西格玛奥德里奇化学公司Sigma-AldrichChemicalCompanyMilwaukee,WI。测试方法使用以下测试方法来表征溅射银涂层和所制成物品。方法1：反射衍射图案使来自激光指示器的激光束指向物品的表面，并且使反射衍射图案投影到纸张、便笺纸或可用作投影屏幕的任何基材上。激光指示器和物品表面之间的距离可以是几厘米至几十厘米。激光束到物品表面的入射角度可以是5°至75°。反射衍射图案可在投影屏幕上可视化。通常观察圆形或椭圆形衍射图案的一部分，并且该部分在本发明中称为弧型衍射图案。实施例1被制备用于实施例1的涂料溶液的组分提供于表1中。通过搅拌混合这些组分，直到获得均一化溶液为止。在20英尺分钟的线速度下以3.9cm3min的涂料流速通过狭缝模将涂料溶液施加到2密耳厚的PET膜上以形成4英寸宽的涂层，然后经过10英尺长的干燥炉在180°F的温度下对该涂层进行干燥，并通过H型UV灯泡进一步固化，从而提供含有单层PMMA小珠的固化涂层。表1:实施例1涂料溶液组合物。实施例2在批量真空溅射涂覆机中使用76.2mm的圆形银靶将银涂层沉积在实施例1的带涂层的膜上。将来自实施例1的样品置于设置在真空室内部的基材保持件上，其中银溅射靶位于基材保持件上方228.6mm的高度处。使来自实施例1的样品的单层小珠涂层面向溅射靶。在该真空室被抽空至2×10-5托基准压力后，允许氩气进入该室的内部，并且将该真空室的总压力调节至3毫托。使用0.5千瓦的恒定功率电平下的DC功率源来发起溅射，直到涂层厚度达到100nm为止。通过测试方法#1从金属化样品观察弧型反射衍射图案。实施例3被制备用于实施例3的涂料溶液的组分提供于表2中。通过搅拌混合这些组分，直到获得均一化溶液为止。在20英尺分钟的线速度下以10cm3min的涂料流速通过狭缝模将涂料溶液施加到2密耳厚的PET膜上以形成4英寸宽的涂层，然后经过10英尺长的干燥炉在180°F的温度下对该涂层进行干燥，并通过H型UV灯泡进一步固化，从而提供含有单层PMMA小珠的固化涂层。表2:实施例3涂料溶液组合物。实施例4在批量真空溅射涂覆机中使用76.2mm的圆形银靶将银涂层沉积在实施例3的带涂层的膜上。将来自实施例3的样品置于设置在真空室内部的基材保持件上，其中溅射金属靶位于基材保持件上方228.6mm的高度处。使来自实施例3的样品的单层小珠涂层面向溅射靶。在该真空室被抽空至2×10-5托基准压力后，允许氩气进入该室的内部，并且将该真空室的总压力调节至3毫托。使用0.5千瓦的恒定功率电平下的DC功率源来发起溅射，直到涂层厚度达到100nm为止。通过测试方法#1从金属化样品观察弧型反射衍射图案。实施例5被制备用于实施例5的涂料溶液的组分提供于表3中。通过搅拌混合这些组分，直到获得均一化溶液为止。在250英尺分钟的线速度下以116cm3min的涂料流速通过狭缝模将涂料溶液施加到2密耳的PET上以形成4英寸宽的涂层，然后经过30英尺长的无接触热风烘干机airfloatationdryer在120°F的温度下对该涂层进行干燥，并通过H型UV灯泡进一步固化，从而提供含有单层PMMA小珠的固化涂层。表3:实施例5涂料溶液组合物。实施例6在批量真空溅射涂覆机中使用76.2mm的圆形银靶将银涂层沉积在实施例5的带涂层的膜上。将来自实施例5的样品置于设置在真空室内部的基材保持件上，其中溅射金属靶位于基材保持件上方228.6mm的高度处。使来自实施例5的样品的单层小珠涂层面向溅射靶。在该真空室被抽空至2×10-5托基准压力后，允许氩气进入该室的内部，并且将该真空室的总压力调节至3毫托。使用0.5千瓦的恒定功率电平下的DC功率源来发起溅射，直到涂层厚度达到100nm为止。通过测试方法#1从金属化样品观察弧型反射衍射图案。本文所引用的所有参考文献和公布全文均明确地以引用方式并入本公开本文讨论了本发明的例示性实施方案，并且引用了本发明范围内可能的变型。例如，结合一个例示性实施方案描绘的特征部可与本发明的其它实施方案结合使用。在不脱离本发明范围的前提下，本发明中的这些以及其它变型和修改对本领域内的技术人员将是显而易见的，并且应当理解，本发明并不限于本文阐述的例示性实施方案。因此，本发明仅受以下所提供的权利要求书及其等同物的限定。

权利要求：1.一种安全元件，所述安全元件包括：基材；位于所述基材上的单层小珠；和位于所述单层小珠上的金属层；其中所述小珠的大小在约100nm至约50μm之间。2.根据权利要求1所述的安全元件，其中所述金属层是不连续金属层。3.根据权利要求1所述的安全元件，其中所述金属层是连续金属层。4.根据权利要求1至3中任一项所述的安全元件，其中所述单层小珠是连续单层。5.根据权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中所述单层小珠是未被图案化的。6.根据安全元件1至5中任一项所述的安全元件，其中所述单层小珠包括随机顺序的无小珠区域。7.根据权利要求1至5中任一项所述的安全元件，其中所述单层小珠包括有序的无小珠区域。8.根据权利要求1至7中任一项所述的安全元件，所述安全元件还包括粘结剂。9.根据权利要求1至8中任一项所述的安全元件，所述安全元件还包括另外的单层小珠和位于所述另外的单层小珠上的另外的金属层。10.根据权利要求1至9中任一项所述的安全元件，其中所述金属层包含单独金属、多层金属、以混合物形式的两种或更多种金属、金属间化合物或合金、半金属或准金属、金属氧化物、金属和混合金属氧化物、金属和混合金属氟化物、金属和混合金属氮化物、金属和混合金属碳化物、金属和混合金属碳氮化物、金属和混合金属氮氧化物、金属和混合金属硼化物、金属和混合金属硼氧化物、金属和混合金属硅化物、类金刚石碳、类金刚石玻璃、石墨烯以及它们的组合物。11.根据权利要求10所述的安全元件，其中所述单独金属选自Au、Ag、Pt、Cu、Al和Cr。12.根据权利要求1至11中任一项所述的安全元件，其中所述小珠是SiO2小珠、聚苯乙烯小珠或PMMA小珠。13.根据权利要求1至12中任一项所述的安全元件，其中所述安全元件是防伪标签。14.一种制品，所述制品包括：根据权利要求1至13中任一项所述的安全元件；和粘合剂，其中所述安全元件嵌入所述粘合剂中。15.一种制品，所述制品包括：根据权利要求1至13中任一项所述的安全元件；和保护层，其中所述安全元件嵌入所述保护层中。16.一种方法，所述方法包括：提供根据权利要求1至13中任一项所述的安全元件；和从所述安全元件获得反射衍射图案。17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括基于所述反射衍射图案来确定真实性。18.根据权利要求17所述的方法，其中确定真实性包括通过用户的眼睛或可见光检测设备来确定所述图案。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中获得反射衍射图案包括向所述安全元件施加激光。

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