本申請要求基于在2014年5月22日提交的、題為“TRANSACTION AND ID CARDS WITH CONTROLLED COLORING(具有受控著色的交易和ID卡)”、序列號為62/001706的臨時申請的優(yōu)先權，該臨時申請的教示通過參引并入本文。本申請還要求基于在2014年11月3日提交的、題為“CERAMIC TRANSACTIONAL AND IDENTIFICATION CARDS WITH CONTROLLED COLORING(具有受控著色的陶瓷交易和識別卡)”、序列號為62/074305的臨時申請的優(yōu)先權，該臨時申請的教示通過參引并入本文。

本發(fā)明涉及具有變化的顏色和紋理的金屬卡的制造。具體地，本發(fā)明涉及用于生產具有下述金屬層的交易和ID卡或者任意類似的文件的裝置和方法：該金屬層使得卡可以被制成為具有各種顏色和紋理。本發(fā)明還涉及具有陶瓷材料芯層的卡和具有裝飾性陶瓷層的金屬卡。

期望向高端市場提供金屬卡或陶瓷卡以賦予持卡人財富感和與眾不同感。還期望提供具有不同顏色和紋理的金屬卡以進一步增強視覺和觸感吸引力并且/或者提供一定程度的個性化。

已知使用物理氣相沉積(PVD)來給金屬交易卡著色，但是PVD在其顏色范圍方面有限并且也相對昂貴。PVD還高度依賴PVD所沉積的基底。PVD是具有高熱量的真空過程，并且昂貴的批量操作需要將部件單獨地放置和轉動以使顏色均勻分布。PVD還使金屬經受會使該金屬收縮和翹曲的高溫。

在一些金屬卡中，印刷的PVC層或其他聚合物被用于對卡的外部進行裝飾。這些聚合物層的使用具有不希望的特征，如最小印刷厚度、由于聚合物厚度而造成的金屬卡的重量損失、以及對不同材料的層合的挑戰(zhàn)性。不同厚度和化合物的使用還會使部件由于壓板層合期間的不均勻收縮而翹曲或彎曲。

本發(fā)明的目的是克服這些問題和其他問題以及使得能夠制造具有較寬范圍的顏色和紋理的金屬卡和/或陶瓷卡。

技術實現(xiàn)要素：

根據本發(fā)明制造的卡包括附接至金屬、涂覆有陶瓷的金屬或聚合物，或實心陶瓷材料的厚芯層的任一側或兩側的經特定處理的薄裝飾層，其中，薄裝飾層被設計成為卡的表面提供選定的顏色和/或選定的紋理。用于實現(xiàn)本發(fā)明的裝飾層包括：(a)陽極化金屬層；或(b)源自于植物或動物物質材料(如，木材、皮革)的層；或(c)混合有激光反應性物質(如，細碎碳)的各種集料粘合劑材料(如，水泥(cement)、灰泥(mortar)、環(huán)氧樹脂)；或(d)陶瓷層；以及(e)晶體織物材料(crystal fabic material)層。這種卡可以是能夠以非接觸方式和/或經由接觸而被讀取的雙接口智能卡。

根據本發(fā)明的金屬卡的制造包括對通常薄的裝飾層的制備和處理以及將該裝飾層附接至厚金屬基底；其中，薄裝飾層設計成主要為金屬卡的正表面而且還為卡的背面提供選定的顏色和/或選定的紋理。

在薄裝飾層是陽極化金屬層的情況下，該金屬層被制備成并處理成具有選定的顏色以賦予卡以顏色。出于若干原因，通過陽極化向金屬層添加顏色(著色)比PVD工藝優(yōu)選。陽極化是將金屬表面轉變成裝飾性的、耐用的、耐腐蝕的陽極氧化物表面的電化學工藝。因此，通過陽極化給金屬著色是非常期望的。鋁理想地適合陽極化。然而，還可以使用其他有色金屬，如鎂、鈦、鋅、鈮、鉭，或能夠被陽極化的任意其他金屬來實踐本發(fā)明。

例如，對于鋁膜，陽極氧化物結構來源于鋁基底并且完全由氧化鋁構成。這種氧化鋁并非像涂刷或電鍍那樣被施加至表面，而是與下面的鋁基底完全結合，因此這種氧化鋁不會碎裂或剝離。這種氧化鋁具有允許二次加工(如著色和密封)的高度有序的多孔結構。

可以通過將鋁浸入酸性電解質浴(槽)中并使電流通過介質來實現(xiàn)陽極化。將陰極安裝至陽極化槽的內部；將鋁用作陽極，使得氧離子從電解質中釋放以與位于正被陽極化的部分的表面處的鋁原子結合。因此，陽極化是高度受控的氧化事件——自然發(fā)生現(xiàn)象的增強。可以通過使陽極化箔移動穿過合適(期望的)顏色的染料浴并且接著穿過密封劑浴來引入顏色。

在金屬層上使用著色的陽極層提供了更大的靈活性和成本節(jié)省。由于金屬比聚合物更致密并且不具有最小印刷厚度限制，因此使用印刷的陽極材料來代替聚合物材料克服了這些挑戰(zhàn)。該組成和方法可以用于所有的交易和ID卡類型，包括非接觸式、接觸式和雙接口智能卡。

根據本發(fā)明，可以通過下述方式進一步改變陽極化層的顏色和/或紋理：(a)給陽極化層染上單個顏色或多個顏色；或者(b)借助諸如絲網印刷、升華印刷或任何數字印刷系統(tǒng)的技術的印刷圖形?？梢酝ㄟ^諸如激光雕刻、機械雕刻、模切或壓印的技術來進一步改變陽極化金屬層。陽極化金屬層可以作為整面材料(即，陽極化金屬層延伸卡的全長和全寬)、補片、條紋或其他裝飾性設計而用在卡上。陽極化金屬可以被激光標記或以其他方式被雕刻成或標記成使得賤金屬或貴金屬可以以選擇性的圖案或防水涂層被電鍍至陽極化表面。

根據本發(fā)明的一方面，使用至少一個陽極化的著色金屬層和對可以被著色或可以未被著色的其他層進行選擇性的改變來實現(xiàn)將顏色賦予給多層金屬卡，以提供期望的藝術性和/功能性效果。

在裝飾層是源自于植物物質(例如木材)的材料層的情況下，必須特別注意對裝飾層進行處理以在將裝飾層附接至金屬基底之前和期間保持原始的(獨特的)圖案和紋理。本文中所使用的紋理指的是表面的視覺質量以及特別是觸覺質量。這包括表面的感覺、觸摸、外觀和顆粒性。

同樣地，在裝飾層是源自于動物物質(例如皮革)的材料層的情況下，開發(fā)了特定的工藝來對裝飾層進行處理以在將裝飾層附接至金屬基底之前和期間保持原始(獨特)的圖案和紋理。

另外，在裝飾層是由源自于混合有激光反應性物質(例如，細碎碳)的各種集料粘合劑材料(例如，水泥、灰泥、環(huán)氧樹脂)的材料構成的層的情況下，進行特定的布置以生產具有期望的顏色和紋理的頂表面的卡。

另外，具有選定的紋理和顏色的各種陶瓷材料可用于形成附接至金屬基底的裝飾層。

因此，薄裝飾層可以是帶紋理材料的單板層，所述帶紋理材料可以是天然的和/或非金屬性質的并且被制備和處理成為卡表面提供獨特的和/或選定的紋理。

體現(xiàn)本發(fā)明的卡包括薄裝飾層和金屬、涂覆有陶瓷的金屬、涂覆有陶瓷的聚合物或實心陶瓷材料的厚芯層。此外，卡可以包括多種不同的聚合物層。此外，體現(xiàn)本發(fā)明的金屬卡可以包括集成電路芯片和天線以能夠實現(xiàn)卡與讀卡器之間的信號的RF(射頻)傳輸。這些卡是還能夠用作接觸式卡和/或雙接口(接觸式和/或非接觸式)的“智能”卡。

此外，體現(xiàn)本發(fā)明的卡可以包括袋狀部，該袋狀部形成在卡的頂表面中以能夠將一個或更多個裝飾層布置于其中。

附圖說明

在未按比例繪制的附圖中，相同附圖標記指示相同的部件；并且

圖1是根據本發(fā)明的、著色層被組合以形成具有受控著色的金屬卡的截面圖；

圖1A是示出了去除了圖1中所示的卡的頂層的部分以表現(xiàn)不同顏色的截面圖；

圖1B是示出了去除了圖1中所示的卡的兩個頂層的部分以表現(xiàn)更多顏色截面圖；

圖2是體現(xiàn)本發(fā)明的用于形成具有金屬層和聚合物層的卡的選定層的截面圖；

圖3是體現(xiàn)本發(fā)明的具有著色層和金屬層以及聚合物層的雙接口智能卡的截面圖；

圖4是圖3中所示的類型的卡的各層和部件(除了粘合層被省略以外)的分解圖；

圖5是包括附接至陽極化鋁箔層的熱固性聚合物層的可壓印層的卡的截面圖；

圖5A是示出了圖5中所示的類型的表面壓印的卡的截面圖；

圖6是根據本發(fā)明的具有用以形成卡的四個著色層的卡的俯視圖；

圖6A是圖6中所示的卡的截面圖；

圖6B是示出了陽極化鋁層14可以形成為具有多個顏色層級的截面圖；

圖7是以圖7A至圖7E示出了根據本發(fā)明的用以形成具有天然木材單板的金屬卡的工藝步驟中的一些工藝步驟的截面圖；

圖8是以圖8A至圖8D示出了根據本發(fā)明的用以形成具有水泥單板的金屬卡的工藝步驟中的一些工藝步驟的截面圖；

圖9是以圖9A至圖9E示出了根據本發(fā)明的用以形成具有天然皮革單板的金屬卡的工藝步驟中的一些工藝步驟的截面圖；

圖10A是形成在金屬基底的頂表面中的袋狀部的俯視圖；

圖10B是示出了附接至圖10A的袋狀部的裝飾層的截面圖；

圖10C是示出了附接至金屬基底的底表面的附加層的截面圖；

圖10D是其中形成有袋狀部以將裝飾層定位于其中的金屬基底的俯視等距圖，該裝飾層可以例如是在如圖7A、圖8A或圖9A中所示的陽極化金屬層或任何單板層；

圖10E是圖10D的卡具有插入在袋狀部中并附接至金屬基底的裝飾層的俯視等距圖；

圖11是示出了附接至金屬基底的頂表面和底表面的裝飾層的高度簡化的截面圖；

圖11A至圖11C是示出了附接至金屬基底的頂表面和底表面的裝飾層可以不同的截面圖；

圖11D是示出了附接至金屬基底的頂表面和底表面的陶瓷層和裝飾層的截面圖；

圖11E是具有陶瓷裝飾層的金屬卡的截面圖，其中，向陶瓷裝飾層施加激光源以改變卡的外觀和紋理；

圖11F是示出了根據本發(fā)明的附接至金屬基底的頂表面和底表面的一類薄裝飾層(陽極化鋁)的截面圖；

圖12是具有附接至裝飾層的底面的任選的聚合物層的卡的截面圖；

圖12A和圖12B是附接至聚合物層的下側或陽極化鋁箔的下側的簽名板和磁條的仰視圖；

圖13A是根據本發(fā)明的具有附接至金屬基底的著色的陽極化鋁箔的卡的截面圖；

圖13B是示出了用于形成根據本發(fā)明的卡工藝步驟中的一些工藝步驟的視圖；

圖13C是示出了在圖13A中的陽極化鋁層中圖案的形成的截面圖；

圖13D是示出了用貴金屬對形成在圖13A中的陽極化鋁層中的圖案進行電鍍的結果的截面圖；

圖14是具有陶瓷芯和裝飾層的卡的截面圖；

圖14A是形成在陶瓷芯層中的袋狀部的等距俯視圖；以及

圖14B是附接至圖14A的袋狀部的裝飾層的等距俯視圖。

具體實施方案

具有至少一個陽極化層的金屬卡

圖1示出了具有多個不同著色層的基于金屬的交易卡10的一個實施方案。在圖1中，卡10包括覆蓋在陽極化鋁箔層14上的頂部著色硬涂層12。硬涂層12可以通過任何已知或合適的方式(例如，通過粘結、噴涂并固化、經由粘合劑或載體層附接或者從載體片轉移)附接至陽極化層14。層14經由粘合層15附接至基礎金屬層16。層12和層14設計成具有選定的顏色，所述選定的顏色用于為卡10提供不同的著色外觀和裝飾外觀。層12和層14的顏色可以與基礎金屬層16的顏色組合以為卡提供更大范圍的顏色及裝飾圖案。

在卡的制造中，硬涂層12的厚度通常為2微米至50微米，鋁箔層14的厚度可以在0.0005英寸至0.014英寸的范圍內，金屬層16的厚度可以在0.005英寸至0.032英寸的范圍內。應當指出的是，層12是任選的并且層14主要旨在提供裝飾(著色)功能。

層12提供耐刮擦表面并且還可以提供著色層。硬涂層12可以由納米顆粒形成，例如為硅酸鹽納米顆粒、氧化鋅納米顆粒、二氧化硅晶體納米顆?；蚓哂泻线m載體(如，溶劑、水基、或可UV固化的丙烯酸類、乙烯類、氨酯等)的任意其他合適的納米顆粒。硬涂層可以通過涂覆技術(如，噴涂、凹版印刷、逆轉輥、直接輥、狹縫涂覆)來施加。

硬涂層12可以借助于特定的載體層而被施加至卡或者被施加至用于形成卡的子組合件。特定載體使待附接至該特定載體層的釋放層和硬涂層能夠形成子組合件，該子組合件隨后可以附接并轉移至另一子組合件以形成載體層和釋放層可以被去除的中間組合件，留下硬涂層作為卡的頂層和/或底層。硬涂層可以是透明的或者被著色的。通過將顏料或染料添加至粘合層或者混合有硬涂層載色劑自身來將顏色添加至硬涂層。

第二層14包括著色的陽極金屬層，該著色的陽極金屬層被示出為經由粘合層15附接至基礎金屬層16。層14還可以結合并層合至下面的層16。陽極化金屬層14被示出為鋁的陽極化金屬層。然而，陽極化層14可以是鈦、鋅、鈮、鉭或能夠被陽極化的任何其他金屬。根據本發(fā)明，可以通過下述方式進一步改變陽極化層：(a)給陽極化層染上單個顏色或多個顏色；或者(b)通過借助諸如絲網印刷、升華印刷或任何數字印刷系統(tǒng)的技術的印刷圖形?？梢酝ㄟ^如激光雕刻、機械雕刻、模切或壓印的技術進一步改變陽極化金屬層。陽極化金屬層可以作為整面材料(即，延伸卡的全長和全寬)、作為補片、條紋或其他裝飾性設計被用在卡上。

將著色的陽極層14而非聚合物層用到著色的金屬層16上提供了更大的靈活性并節(jié)省成本。由于金屬比聚合物更致密并且沒有最小印刷厚度限制，使用印刷的陽極材料來代替聚合物材料以克服在使用聚合物時存在的挑戰(zhàn)。該組成和方法可以用于所有的交易和ID卡類型，包括非接觸式、接觸式和雙接口智能卡。

在體現(xiàn)本發(fā)明的卡中使用的基礎金屬層或基底金屬層16可以是任何合適的金屬，如，不銹鋼、青銅、銅、鈦或給予卡以大部分其本體(結構)和重量的任意合金。

可以使用熱、壓力和/或UV固化來以一個或更多個層合步驟對層12、14、15和16進行組合。圖1A和圖1B示出了多層金屬交易卡的構型，其中，基本上卡的整個本體是金屬的并且其顏色可以被控制。簽名板和磁條(未示出)可以(直接地或者經由聚合物層間接地)附接至圖1、圖1A和圖1B中所示的金屬層15的下側以形成完整的交易卡。

圖1、圖1A和圖1B中示出了用于向卡10施加激光束的激光器101。激光器101的功率水平由功率控制器103控制。對激光器的功率水平進行控制使得能夠制造其顏色可以改變和控制的卡。激光器可用于對硬涂層12和陽極化層14的選定部分進行燒蝕。此外，激光器可以用于通過控制(改變)激光器的功率水平和偏振來改變基礎金屬層16的顏色(例如，這可以被稱為一種類型的衍射激光器)。以此方式，每個卡的顏色和紋理均可以被控制和改變。

圖1A示出了可以通過對頂層12進行選擇性的激光燒蝕或者雕刻從而允許使第二層14顯露來產生期望的顏色對比。這可以通過離散的、優(yōu)化的激光器參數或雕刻技術來實現(xiàn)。

圖1B示出了可以使用第二組參數來去除陽極層14的選定部分，從而示出下面的基礎金屬16。這允許在可以包括基礎金屬表面(finish)本身的金屬卡上的多色漸變。這種美學外觀在市場上是非常期望的。

應當指出的是，在圖中僅示出了單個陽極化層。然而，還可以使用多于一個(即，多個)的合適的陽極化金屬層。例如，由于每片鋁有一個陽極化層，因此可以包括多個鋁層。

混合型金屬-聚合物卡

圖2是包括圖1中所示的著色層的卡10的截面圖，并且卡10包括聚合物層18，聚合物層18通過粘合層17附接至金屬層16的下側。包括層12、14、15、16、17和18的該組合件可以被層合以產生包括金屬層和至少一個聚合物層的組合的“混合”卡。聚合物層18可以由任何合適的材料(例如，PVC、PC、PET等)構成。聚合物層18可以包括磁條和簽名板。替代性地，可以在卡已經與片材(在所述片材上形成多個卡)分離之后，隨后添加磁條和簽名板。

無線卡、接觸式卡或雙接口卡

圖3是具有體現(xiàn)本發(fā)明的著色層的混合型雙接口金屬智能卡的截面圖，圖4是圖3中所示這類卡的層和部件(除了粘合層已經被省略之外)的分解圖。圖3和圖4示出了體現(xiàn)本發(fā)明的具有選定的紋理和顏色的卡可以被制成為包括使每張卡均制成為“智能”卡所需的所有部件。如圖3和圖4中所示，“智能”卡被制成包括集成電路模塊109，集成電路模塊109包括集成電路(IC)110(半導體處理器芯片或微芯片)和用于RF(無線/無接觸)傳輸的模塊天線112。模塊109及其IC 110被設計成與讀取器(未示出)接口。模塊109及其IC 110還可以包括沿著卡的表面并且延伸至卡的周緣以與讀取器接觸的觸點(116、118)。模塊109及其IC 110可以用作非接觸(無線)系統(tǒng)的一部分和/或用作直接接觸系統(tǒng)和/或雙接口(接觸和/或非接觸)系統(tǒng)的一部分。在圖3中，卡10包括經由粘合層19附接至金屬層16下側的鐵氧體層20。在鐵氧體層20與聚合物層18之間設置有層22，在層22上或層22中形成有增益天線。鐵氧體層20被引入以防止金屬層18使輸入RF信號和輸出RF信號減弱，從而使得能夠在讀卡器(未示出)與芯片110之間進行RF傳輸。存在穿過卡的頂層的切口以使模塊109配合穿過。聚合物層18可以包括磁條和簽名板或者可以將附加層24附接至層18以提供這些功能。通過添加著色的硬涂層12和陽極化金屬層14，形成的如圖3和圖4中所示的“智能”雙接口金屬混合型卡可以被制成為具有期望的顏色和紋理特性并且還可以用作任何普通的混合型智能卡或金屬卡。

圖5和圖5A是與圖2中所示的卡類似的卡的截面圖，但是圖5和圖5A中的卡另外還包括在陽極化鋁膜層14的頂部上形成的可壓印共聚物層24(在圖中被標示為聚酯層)?？梢酝ㄟ^將層12、24、14、16和18組裝并借助于粘結和/或使用粘合層15、17、23使這些層附接而形成如圖5中所示的卡10，接著可以借助于壓印和層合板55a、55b對該組合件進行層合以及壓印以產生如圖5A中所示的位于頂層上的壓印圖像或者在其他頂層24和14中(層12是任選的并且可能并非用在所有卡上)產生壓印圖像。圖5和圖5A因此示出了如何通過壓印來控制和改變卡的顏色和紋理。

替代性地，可壓印層24可以是隨后附接的可固化聚合物與粘合劑的層。硬涂層12可以在壓印步驟之前或之后被布置在可壓印層上。在進行層合期間，壓印板55a可以用于將期望的圖像壓印到共聚酯層24中(層24可以是任何可壓印的聚合物)并且還可以對位于共聚酯層24下方的陽極化金屬層14進行壓印。共聚酯層24(以及硬涂層)提供了耐刮擦層并且壓印提供了工業(yè)所需的觸覺部件。換言之，壓印表面可以為卡提供紋理感。硬涂層12在聚酯的頂部提供額外的保護并且其載體提供從壓印板的釋放。

圖6是金屬交易卡的俯視圖并且圖6A是金屬交易卡的截面圖，通過該金屬交易卡可以表現(xiàn)四種不同的顏色和多種圖形及紋理特征。通過示例的方式，頂層12可以是黑色硬涂層，黑色硬涂層可以提供比PVD更耐刮擦且較不昂貴的背景。附接至層12的陽極化鋁第二層14可以著色成粉色。附接至層14的第三金屬層16著色成灰色。附接至層16的通常為薄塑料(但也可以是金屬層)的第四層161著色成銀色。激光源101可以用于產生帶紋理且受控著色的卡。第一組激光裝置將硬涂層12的選定部分去除從而使下面的陽極化層顯露。該陽極化層在該實施例中為粉色并且可以用于文本或圖形。第二激光裝置將粉色的陽極化鋁層14的一部分去除以產生金屬層18的灰色特征。第三激光裝置將灰色金屬層的一部分去除以產生層161的銀色特征?？梢酝ㄟ^將每個層部分地去除來產生中間漸變。這開啟了先前不可能實現(xiàn)的在金屬交易卡上實施各種藝術和紋理的可能性。

圖6B示出了陽極化層14可以形成為包含許多不同顏色的子層(141、142、143、144)。換言之，層14是多色層。在陽極化工藝期間，可以將不同的顏色引入至鋁層的不同子區(qū)段(子層)?？梢酝ㄟ^向下進行激光照射穿過層14的不同子層以表現(xiàn)不同的著色層來表現(xiàn)不同的顏色。代替激光照射，可以通過機械雕刻或其他材料去除手段來表現(xiàn)不同的顏色。附加層還可以是單獨的或者與金屬層組合的著色硬涂層。

如上所述，可以首先通過將選定的聚合物層與金屬層組裝并且使聚合物層與金屬層粘結地或粘附地附接而形成如圖1、圖2、圖3、圖5和圖6中所示的體現(xiàn)本發(fā)明的卡。通常在50PSIA至500PSIA的有效壓力下、在200華氏度至500華氏度的溫度范圍內對各個層進行層合。典型地，使用第一組優(yōu)化的激光器或機械雕刻參數將著色的轉印硬涂層(例如層12)去除，從而顯示下面的著色的陽極化層。接著，使用第二組優(yōu)化的激光器或機械雕刻參數將著色的陽極化層(14)的部分去除，從而使下面的金屬顯露。在圖6和圖6A的情況下，可以使用第三組優(yōu)化的激光器或機械雕刻參數來使另一著色層(161)顯露。還可以穿過陽極化金屬至卡的通常為不銹鋼的主體來對各個層進行機械雕刻。作為制造卡的最后一個步驟，將卡切割成一定尺寸并且完成最終加工，如熱沖壓。

陽極化鋁層因此用作薄裝飾層(見圖11中的DLa、DLb)。根據本發(fā)明的一個方面，薄裝飾層包括至少一個陽極化金屬層以為卡添加顏色和/或紋理?？ㄟ€可以包括不同顏色的附加層，所述不同顏色的附加層可與陽極化金屬層一起組裝以及層合以形成多層卡?？梢员患庸?例如，通過激光處理)以產生具有不同顏色和紋理的卡。受控變化的激光功率裝置(或任何類似的功能器件)可以應用于多層卡以將不同層的選定部分去除，從而改變所顯示的顏色和圖案以及卡的紋理。

在制造體現(xiàn)本發(fā)明的卡時，出于商業(yè)和美學原因，生產具有某種紋理和顏色的金屬卡并且保持該紋理和顏色已經變得重要。如上文所討論的及如上文所示，體現(xiàn)本發(fā)明的金屬卡可以形成為包括具有在金屬層16之上的裝飾層(例如，層14或圖11中的DLa)的芯金屬層16。替代性地，可以在芯金屬層16的之上和之下、或者僅在芯金屬層的之下形成有裝飾層(例如，圖11中的DLa、DLb)。

具有木材單板的卡

圖7示出了具有薄裝飾層的“帶紋理”的金屬卡的制造，該薄裝飾層被選擇成設置在卡的頂表面上的實際木材層。應當指出的是，“木材”的使用僅作為實施例并且意在包括源自于具有與木材的特性類似的特性的(活的)植物的任意材料。木材層(或任何類似材料)的使用由于其具有獨特的性質而在美學上是重要的。也就是說，實際木條的顆粒(grain)和外觀實際上是不可以進行復制的并且表現(xiàn)出高層次的個性化。然而，在保持用于形成卡的實際木材層的紋理和外觀方面存在顯著的問題。這些問題在根據本發(fā)明的卡的制造中被克服。

參照圖7，可以使用下面的工序或步驟：

1.如圖7A中所示，選擇木質素含量低的天然木材單板層700。使用木質素含量低的木材層使得通過用于形成卡的各種層合及加工步驟而更容易保持木材層的外觀。

2.對具有頂表面701和底表面703的木材層700進行預處理，如圖7B中所示。

a.打磨木材層700的背表面703直到木材層具有期望的厚度為止。木材單板和所有其他單板的范圍可以為0.001英寸至0.014英寸。

b.向木材層700的頂表面701施加油膜711如亞麻籽油；油層711確保木材層中所包含的水分和木材層的整體外觀在木材層經受層合時得以保持。已發(fā)現(xiàn)，施加薄油膜(例如，亞麻籽油的薄油膜)在于層合過程中保持木材層處于良好狀態(tài)方面是非常重要的。油用更高沸點的材料取代了木材結構中的水。

3.如圖7C中所示，形成組合件750，組合件750包括通過粘合劑15a附接至金屬基底16的經處理的木材層700。粘合層15a可以包括酸改性的聚烯烴或者可以是任何合適的粘合劑。通常，層700的厚度會在0.001英寸與0.014英寸之間并且金屬層16的厚度會在0.005英寸與0.032英寸之間。

4.如圖7D中所示，使用壓板75a和75b來對組合件750進行層合。

5.應當指出的是，壓板75a和/或75b還可以包括壓印板(未示出)以使得組合件750能夠同時被壓印和層合。

6.如圖7E中所示，對木材層700進行倒角以便切去(直角邊緣或拐角)從而形成對稱的斜邊緣并且使卡的邊緣磨損或剝離的問題最小化。具有水泥單板的卡

圖8示出了具有薄裝飾層的“帶紋理的”金屬卡的制造，該薄裝飾層被選擇為是集料粘合劑材料的單板層800。集料粘合劑材料可以是例如與如細碎碳或商售的激光添加劑的激光反應性物質混合的水泥、灰泥、環(huán)氧樹脂以及膠。在圖8A中，層800被示出為是混合有碳材料的水泥層。然而，如上面所指出的，水泥可以是所提及的材料中的另一材料。水泥層的使用提供了獨特的觸感。然而，在制造具有特定紋理和顏色的卡以及保持紋理并提供具有高水平對比度的圖像時存在很大的問題。在根據本發(fā)明的這些卡的制造中克服了這些問題。

參照圖8，以下過程或步驟可以用于處理集料粘合劑材料(例如，水泥)和增強處理的卡的顏色對比度。

1.如圖8A中所示，由水泥混合物形成水泥層800，已將碳材料(例如，炭黑)添加在該水泥混合物中以產生淺灰色的水泥層800。

2.對層800的頂表面和/或底表面(801、803)進行研磨以產生具有期望厚度的層，期望的厚度通常在0.001英寸與0.010英寸之間。

3.如圖8B中所示，使用激光裝置101來對水泥層進行激光處理以產生期望的圖案(區(qū)域804)。激光器101使選定區(qū)域中的碳顆粒氣化，以產生與灰色背景形成對比的白色圖案。

4.激光處理的水泥層800隨后可以經由合適的粘合層15b附接至金屬基底16，以形成如圖8C中所示的組合件850。

5.替代上述步驟3，首先可以將未被激光處理的水泥層800附接至金屬基底16，然后進行激光處理。

6.圖8D示出了可以使用混合有碳顆粒的環(huán)氧樹脂材料來形成層800a。層800a可以直接附接至金屬基底16。層800a可以在層800a附接至金屬基底16之前或在附接之后進行激光處理步驟。環(huán)氧樹脂材料的使用消除了對額外的粘合層的需要并且在環(huán)氧樹脂層800a與下面的金屬基底16之間提供了非常強的結合，所述金屬基底16可以例如是鋼或任何其他合適的金屬。

具有皮革單板的卡

圖9示出了具有薄裝飾層的“帶紋理的”金屬卡的制造，該薄裝飾層被選擇為位于卡的頂表面上的真實皮革單板層。指出的是，可以使用任何類似的源自動物的材料進行替代。如在“天然”或“真實”的木材層的情況下，使用真實皮革層是重要的，這是由于真實皮革層具有許多獨特的性質。也就是說，由真實皮革層表現(xiàn)的外觀的顆粒和豐富度以及圖案實際上不可復制，并且表現(xiàn)出高層次的個性化。然而，在保持用于形成卡的“天然”皮革層的紋理和外觀方面存在很大的問題。在根據本發(fā)明的卡的制造中克服了這些問題。

參照圖9，可以使用以下過程或步驟來形成卡：

1.如圖9A中所示，進行選擇步驟。也就是說，選擇在其頂表面901上具有天然獨特圖案的天然皮革層900。

2.隨后，進行皮革加工或處理以用于準備皮革層900的背面903，使得皮革層具有期望的厚度，并且底表面適于接納粘合劑。典型的厚度將在0.003英寸至0.014英寸的范圍內。然而其可以做得更薄和更厚。

3.隨后，進行如圖9B中所示的壓印步驟。將期望的圖案壓印在第一(1^st)皮革層900的頂表面901上。

4.隨后，用于將皮革層900層合至下面的金屬基底16的非常新穎的特征部還使得能夠產生鏡像壓印圖案。具有重要意義的是，用于將壓印皮革層900固定至下面的金屬基底16的層合過程保留了皮革900層的所有精細特征部以及壓印圖案。這是以如下方式來實現(xiàn)的。形成如圖9C中所示的組合件910，組合件910包括：

a.經由粘合層15c附接至金屬基底層16的壓印的第一皮革層900；以及

b.示出位于壓印皮革層900與壓板75a之間的具有面向壓印表面901的第一皮革層900的頂表面的坯料(未壓印)皮革層902(即皮革層)。層902可以類似于層900或可以是任何類似的皮革狀材料。層902被選定為具有與層900的紋理相同或相似的紋理。

5.如圖9D中所示，組合件910經歷了層合步驟。由于層900和層902(和適當的層合壓力)的適當選擇，層合過程保持第一皮革層900中壓印的特征部和圖案完整，從而產生如圖9E中所示的組合件或子組合件950。

6.同時，壓印圖案轉移(作為鏡像)至第二皮革層902的頂表面911，所述頂表面911隨后可以用于壓印隨后的皮革層或類似層，如圖9E中所示。這是重要的，由于“未壓印”的皮革層(例如，902)成為用于制造下一系列卡的模板；從而產生連續(xù)生產。

具有用于裝飾層/補片的袋狀部的卡

單板層的邊緣可能會受到磨損和剝離。避免這個問題的一種方法是對單板層的邊緣進行倒角，如圖7E中所示。另一種方法是在金屬卡的頂表面中形成袋狀部981，如圖10A中所示。圖10A是具有切口981以在卡的頂表面中形成袋狀部的卡的俯視圖。袋狀部可以使用任何已知的技術形成。邊緣d1和d2可以在0.01英寸至1.125英寸的范圍內，并且可以是不平坦的或形成藝術圖案。圖10B是示出了陽極化鋁層14或任何單板層(例如，700、800、900)可以經由合適的粘合劑15c附接至從芯金屬層16切出的卡的袋狀部981的頂內表面的橫截面圖。這種布置是優(yōu)雅的并且保護了陽極化層或單板層的邊緣免于磨損、磨破或剝離。

圖10C示出了聚合物層、鋁或陶瓷層可以附接至金屬基底的下面。

圖10D是形成有袋狀部981的金屬層16的等距俯視圖。出于說明的目的，示出的袋狀部不是對稱定位的。袋狀部981可以制作成具有規(guī)則或不規(guī)則邊界的卡表面的小部件或大部件。圖10E示出了任何裝飾層(DL)可以附接至袋狀部981或形成在袋狀部981內。這包括陽極化鋁層、上述的各種單板層以及任何其他裝飾的單板板層或物質。這包括作為示例的目前商售的被稱為施華洛世奇元素晶體織物(Swarovski Elements Crystal Fabric)的產品。這種材料包括完全被數以百萬計的微小切割和圓形的晶體覆蓋的載體材料。它是彈性的、抗撕裂的并且非常輕的。載體材料以低溫膠為特色使得可以通過低溫加熱而被應用至各種表面。這種膠可以用更強的粘合劑來代替以用于更嚴酷的環(huán)境。

在本發(fā)明的其他實施方案中，具有幾乎任何形狀的非常有限面積的小袋狀部(例如，卡的表面區(qū)域的小部件)可以形成在卡中以用于包含任何裝飾材料。

上面作為說明。通常，根據本發(fā)明，已經示出了下述各種方法和裝置：所述各種方法和裝置用于處理薄的陽極化金屬層和/或選定的薄單板層以用于附接至厚金屬基底，從而生產具有期望的顏色和紋理特性的卡。

體現(xiàn)本發(fā)明的金屬卡可以如圖11中所示的那樣形成為包括在金屬層上方具有裝飾層(DLa)并且在金屬層下方具有裝飾層(DLb)的芯金屬層16。裝飾層DLa和DLb中的每一者均可以是：(a)陽極化金屬層；(b)源自植物的材料的單板層，如木材；(c)源自動物的材料的單板層，如皮革；(d)集料粘合劑材料的單板層，如混合有激光反應性物質的水泥或環(huán)氧樹脂；(e)陶瓷層；或(f)晶體織物材料層。也就是說，一個裝飾層(例如，DLa)可以是上面的標識為a至f的層中的任一層，并且另一個裝飾層(例如，DLb)可以類似于DLa或者是與標識為a至f的層不同的層。

在圖11A中，金屬基底16的一側(圖中的頂表面)經由粘合劑15c附接有皮革層900，并且金屬基底的另一側(圖中的底表面)附接有陽極化鋁層14。在該圖中(以及在下面的圖11B和圖11C中)，金屬基底的頂部附接有一種類型的薄裝飾層(例如，皮革)并且金屬基底的底表面附接有不同的薄裝飾層(例如，陽極化鋁)。

在圖11B中，金屬基底16的一面(頂表面)經由粘合劑15c附接有皮革層900，并且金屬基底的另一面(底表面)附接有陶瓷單板層990。

在圖11C中，金屬基底16的一面(頂表面)經由粘合劑15附接有陽極化鋁箔14a，并且金屬基底的另一面(底表面)附接有陶瓷單板層990。陶瓷層990被示出為附接有簽名板123和磁條125。

圖11B和圖11C示出了裝飾性單板層可以是陶瓷材料層990。陶瓷材料具有非常期望的特性，這是由于陶瓷材料可以被制成為具有幾乎任意的顏色并且可以在不使用粘合劑的情況下附接(粘結)至金屬基底。陶瓷材料層可以被直接應用(例如，噴涂)至金屬基底16，并且隨后在金屬基底16上烘烤或固化至金屬基底16。此外，圖11B和圖11C示出了裝飾層中的一個裝飾層可以是一種類型的單板層(皮革、陽極化鋁)，另一個裝飾層可以是不同類型(例如，陶瓷)。

圖11D示出了金屬基底16可以具有附接至金屬基底16的頂表面的裝飾層DLa和陶瓷層990a以及附接至金屬基底16的底表面的裝飾層DLb和陶瓷層990。由于可用于裝飾層和陶瓷層的不同顏色和紋理的范圍寬，因此，卡可以被制成具有非常寬范圍的著色和紋理。

圖11E示出了激光源101，所述激光源101可以用于對附接至金屬基底16的頂表面的裝飾性陶瓷層990a進行激光雕刻，所述金屬基底16具有附接至層16的底表面的相同或不同的裝飾層DLb。陶瓷層990a還可以利用機械或化學雕刻、噴墨印刷、激光標記和本領域已知的其他方法進行修改，從而提供了期望的藝術效果。

圖11F示出了具有附接至其頂表面的陽極化鋁箔14a和附接至其底表面的陽極化鋁箔14b的金屬基底16。箔14a和14b可以具有不同的顏色、厚度和形狀。

圖12是金屬卡的截面圖，其示出了與圖11F的結構類似的結構。該卡具有經由粘合劑15附接至金屬基底16的一個側部(圖中的頂表面)陽極化鋁層14a和經由粘合劑17附接至金屬基底的另一個側部(圖中的底表面)的另一陽極化鋁層14b。陽極化鋁層14a和14b是附接至金屬層16的裝飾層。聚合物層121示出為附接至層14b的底側。如圖12A中所示，層121可以是透明的聚合物層以使得可以顯示并觀察到層14b的著色特征和裝飾特征。簽名板123和磁條25形成在層121的表面上。

層121的使用是任選的。如圖12B中所示，卡的底層可以是層14b(即，不使用聚合物層)。在特定實施方案中，本申請的申請人使用熱固性類型的粘合劑來將簽名板123和磁條125直接附接至陽極化的鋁層14b。

圖13A示出了體現(xiàn)本發(fā)明的卡的著色特征和裝飾特征。在圖13A中，頂部陽極化層14a具有例如被著色為藍色的頂部區(qū)域141。區(qū)域141的厚度可以在小于0.1微米至大于5微米的范圍內。(然而，應當理解的是，區(qū)域141的厚度具有寬的變化)。層14a經由粘合層15附接至芯金屬基底16，芯金屬基底16又經由粘合劑17附接至裝飾層DLb，所述裝飾層DLb可以是以上標識為(a)至(f)的任何類型的層。

如圖13B中所示，在將圖13A中所示的層組裝之后(見框1041)，可以通過去除區(qū)域141中的陽極材料的選定部分來形成圖案(見框1042)，從而留下下面的未著色的鋁箔。也就是說，層14或14a的部分在區(qū)域141下方?？梢越柚诩す饣蛲ㄟ^任何其他合適的方式進行去除區(qū)域141中的材料。例如，如果使用激光器，則激光僅去除層141中的材料，直到通過區(qū)域141，露出層141的剩余部分。這在圖13C中示出，所述圖13C中示出了限于去除區(qū)域141中的藍色著色材料的選定部分的圖案。隨后，可以利用諸如金或任何合適的金屬之類的金屬對經激光處理的組合件進行電鍍工藝(見框1043)，從而將選定的金屬電鍍在形成于陽極區(qū)域141中的圖案上或內部。形成的圖案可以具有圖13D所示的外觀。可以對卡進行進一步加工(完成)，如框1044中所示，用以包括任何和所有附加的特征部，從而形成如上所述的所有類型的卡。

陶瓷卡

圖14示出了卡10a可以形成有陶瓷芯131，所述陶瓷芯131可以設計成提供預定顏色。裝飾層DLa可以附接至陶瓷芯的頂側和/或另一個裝飾層DLb可以附接至芯層的底側。裝飾層DLa可以與裝飾層DLb相同；但它們不必相同。圖14A示出了可以在陶瓷層內形成袋狀部981，以用于在袋狀部981中放置如圖14B中所示的裝飾層(DL)。裝飾層可以是上述類型中的任何層或任何其他合適的材料。陶瓷材料是由金屬和非金屬的化合物制成的無機非金屬材料。陶瓷材料可以是結晶的或部分結晶的。陶瓷材料通過熱作用和隨后的冷卻而形成。陶瓷材料趨于為堅固的、堅硬的、脆的、化學惰性的非熱電導體。

出于與期望使用金屬卡的原因類似的原因而期望使用陶瓷卡。在現(xiàn)代交易卡市場中，通常期望獲得可被銷售給富裕市場的“高端”感覺、外觀或觸覺特征。這些交易卡可以用作借記卡、信用卡或預付卡。作為這種高端感覺的一部分，通常是需要卡比標準塑料卡重，以及增加了耐久性的卡體也是需要的。為了實現(xiàn)這些期望的效果，本文描述了利用陶瓷部件的幾種卡構造，包括呈下述形式的示例性實施方案：固態(tài)陶瓷卡、包括陶瓷插入件的卡、以及利用陶瓷涂層的卡。

實心陶瓷卡可以利用注射成型形成其期望的形狀，隨后燒結以形成標準尺寸的卡的標稱尺寸：3.37”×2.125”×0.03”(不過不限于任何特定尺寸)?？梢栽谧⑸涑尚瓦^程中形成袋狀部以允許插入諸如磁條、接觸件或雙接口芯片模塊、用于雙接口卡的增益天線、全息圖、簽名板或品牌之類的功能特征部。陶瓷卡體還可以由更大塊的陶瓷形成并且加工至期望的尺寸。也可以3D印刷生產陶瓷部件。在優(yōu)選實施方案中，陶瓷可以包括燒結的二氧化鋯，但也可以并非限制性地包括以下氧化物中的一者或更多者：氧化鋁、氧化鈹、二氧化鈰、神經酰胺(ceramide)、碳化物、硼化物、氮化物或硅化物。

實心陶瓷卡向現(xiàn)有的高端金屬卡提供了功能性優(yōu)點，這些優(yōu)點在于實心陶瓷卡不必被顯著地機加工、不產生靜電放電、并且不干擾用于非接觸式交易的RF輻射。在美學上，可以通過向陶瓷化合物中添加顏料以獲得多種顏色的固態(tài)陶瓷卡，并且可以通過激光標記、添加諸如激光簽名特征部或裝飾設計特征部之類的期望的特征部對固態(tài)陶瓷卡進行進一步改變。諸如通孔、窗口或微文本之類的安全元件也可以經由激光、機械或化學雕刻或通過本領域已知的任何方法添加。

如圖11B、圖11C、圖11D和圖11E中所示，還可以提供包括包含有金屬和陶瓷的金屬陶瓷復合材料的交易卡。在一個實施方案中，陶瓷插入件可以放置在金屬和金屬塑料卡中以形成獨特的特征部并增加卡上的可用顏色特征、紋理特征和激光特征，同時保持金屬卡的大部分重量。例如，這樣的插入件可以通過在芯中研磨袋狀部、將粘合劑放置在袋狀部中、以及將陶瓷插入件粘合在袋狀部中來附接。在另一實施方案中，陶瓷插入件和研磨的袋狀部可以分別構造成使得將陶瓷插入件以壓配合的方式保持就位。在又一實施方案中，芯可以具有設置在其邊緣中的一個或更多個螺紋孔，使得芯用作框架，其中，設定螺紋孔中所固定的螺釘以將陶瓷插入件保持在框架內。然而，陶瓷插入件至芯的附接不限于任何特定的方法。

還可以提供具有雙層和單層陶瓷涂層的金屬芯卡(見圖11B、圖11C、圖11D和圖11E)。金屬芯可以包括0.024”至0.030”(但不限于任何特定厚度)的固態(tài)金屬，諸如但不限于包括下述金屬：黃銅、鋼、鎳、鈀、銀、金、鉑、鋁或本領域已知的任何其他合適的金屬或金屬合金。金屬芯還可以包括復合結構，諸如包含粘結至厚度為0.001”至0.029”(但不限于任何特定厚度)的第二金屬的0.001”至0.029”厚度(但不限于任何特定厚度)的第一金屬的芯、或者構成期望的厚度的卡的任何多個層。這種復合材料可以期望用于可以顯示陶瓷何時被激光標記的特定重量或顏色。利用復合金屬還可以提高成本效率。具有單層和雙層陶瓷涂層的金屬陶瓷復合卡可以實現(xiàn)期望的制造成本效果、重量效果和藝術效果。

在一個示例性實施方案中，0.02”厚的金屬芯(如鋼)可以在一側上結合有0.007”厚的PVC層，其中，金屬芯的未結合表面上具有陶瓷涂層。陶瓷可以應用為噴涂涂層，隨后以熱、通風或UV的方式固化。在固化之后，涂層通常為0.001”至0.003”厚，這取決于涂層的期望的外觀。這些涂層可以以多種顏色生產。通常，涂層包括包含有二氧化鋯、二硅化鋁和懸浮在揮發(fā)性有機載體溶液中的可固化樹脂結合劑的陶瓷微粒，諸如由NIC Industries,Inc制造或代表的陶瓷涂層。一旦噴涂并固化，則涂層為卡提供獨特的顏色和紋理，以及極其耐久光潔度，通常達到幾千個泰伯(Taber)的磨損循環(huán)。陶瓷涂層可以用機械雕刻或化學雕刻、噴墨印刷、激光標記和本領域已知的其他方法修改，以提供期望的藝術效果，諸如包括諸如例如在圖11E中所示卡上的設計。交易卡的磁條、簽名板、品牌、全息圖和其他功能特征部可以直接應用于陶瓷表面(見圖11C中的123、125)，或者可以例如通過機械雕刻或激光雕刻來形成袋狀部(見圖10C)，以允許這種特征部粘結至金屬芯。

因此，用于生產具有金屬芯的示例性陶瓷卡的示例性方法可以包括以下步驟：

1.提供金屬芯板。(提供金屬芯的任選步驟可以包括將諸如鋁箔之類的金屬箔層合到內部子芯的一個或更多個表面，其中子芯可以包括任何材料，但通常是金屬或塑料)。

2.向金屬芯添加固定件，例如，在執(zhí)行接下來的步驟時添加用于將板保持就位的固定孔和固定件。

3.形成例如用于保持與RFID芯片結合使用的增益天線的諸如袋狀部的表面特征部，所述表面特征部可以設置在陶瓷層下面。另外，可以提供芯中的袋狀部，從而最終導致陶瓷涂層中的凹陷，稍后的部件(如，RFID芯片)可以在加工結束時附接到所述凹陷中，從而在最終產品中提供光滑表面。

4.對芯施加表面拋光(噴丸處理、滾磨、刷涂等)。

5.在一側或兩側涂覆陶瓷。

6.對具有設計部或其他表面特征部的激光標記涂覆有陶瓷的金屬板進行任何期望的其他機械、化學或激光修改以便于隨后附接其他部件。例如，可以加工任何袋狀部或凹陷的邊緣，以用于更好地配合在隨后的步驟中添加的特征部，或者稍后施加粘合劑的區(qū)域可以被粗糙化以獲得更好的粘合。

7.如利用CNC(計算機數字控制)機將板切割成卡坯料。

8.將功能特征部和安全特征部(磁條、芯片、全息圖等)應用于單個卡坯料。如上所述，這樣的特征部可以裝配在過程中較早形成的袋狀部中或粘合地附接至已經粗糙化的區(qū)域。然而，磁條優(yōu)選直接施加在陶瓷涂層上，這是由于應用到盡可能平坦和平整的表面上的益處。

在傳統(tǒng)地包括復合塑料或聚碳酸酯的識別卡市場中，陶瓷提供了新的可能性，以增加卡的壽命并使偽造卡更具挑戰(zhàn)性。可以將經著色的且透明的陶瓷涂層應用于塑料芯以形成如通過ISO標準撓性和磨損測試所測試的顯著地更耐用的材料。此外，這些材料更難以偽造并且允許獨特的激光標記性能以及在陶瓷中包含獨特的磷光體，所述磷光體可以向上或向下移動入射光以形成作為ID的部分的獨特的光“水印”。