ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОЛИГРАФИИ
HEAT-SENSITIVE POLYMER MATERIAL FOR PRINTING

Изобретение относится к материалам, отличающимся структурой используемого вещества (полимера) для производства ответственной полиграфической продукции, устойчивой к подделке, а более конкретно запечатываемым полимерным пленкам с защитным водяным знаком, которые могут найти применение в производстве оригинальной упаковки, защитных марок, ярлыков и этикеток.
Известен носитель данных, являющийся по существу запечатываемым полимерным материалом с элементом защиты, для изготовления банкнот, удостоверений личности и подобным им ответственной полиграфической продукции, устойчивой к подделке, снабженным элементом защиты (Патент РФ 2384884, МПК G07D 7/12, опубл. 04.01.2006). Техническим результатом является повышение точности изготовления элементов зашиты, содержащих печатное изображение и лазерную маркировочную метку, образованную посредством воздействия лазерного излучения на полимер.
Известен двухслойный материал для изготовления упаковки изделий, содержащий нетканое полотно и пленку, имеющую предварительно определенный отклик усадки в ответ на нагрев пленки, причем пленка образует оболочку после усадки в ответ на нагрев, прикладываемый к пленке, и нетканое полотно имеет несплошные связи с пленкой для обеспечения перемещения пленки и нетканого полотна относительно друг друга по мере усадки пленки (Патент РФ 2001127976, МПК 7 B65D 81/02, опубл. 10.10.2003). Материал отличается тем, что пленка изготовлена из термопласта, является термоусаживающейся как в продольном, так и в поперечном направлении и имеет отклик усадки в продольном направлении меньший, чем отклик усадки в поперечном направлении.
Наиболее близким к заявляемому является термочувствительный материал для полиграфии толщиной от 5 до 500 мкм из полиэтилена, представляющий собой смесь гомополимера и сополимера этилена, имеющую молекулярно-массовое распределение в интервале от 5 до 40 и среднемассовую молекулярную массу по меньшей мере 100 кД. Пленки удовлетворяют эксплуатационным и технологическим требованиям полиграфического и упаковочного производств в отношении прочности в расплаве, прочности в холодном состоянии и других механических свойств на стадиях горячей, холодной усадки, а также после усадки (Пат. РФ 2288238, МПК C08J 5/18, опубл. 20.10.2000).
Недостаток известного материала - отсутствие потенциальной возможности зашиты ответственной полиграфической продукции от подделки, а также пленочной упаковки и гибкой тары, изготовленной из термопластичных полимерных материалов.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение защиты от копирования и подделки ответственной полиграфической продукции, а также пленочной упаковки и гибкой тары, изготовленной из термопластичных полимерных материалов, маркируемых штриховым кодом или иным штриховым изображением, а также, при необходимости, защиты содержимого упаковки от не регламентированного хранения термочувствительного товара при повышенной температуре и/или недопустимого многократного нагрева перед использованием.
Сущность изобретения
Поставленная техническая задача решается тем, что известный термочувствительный полимерный материал для полиграфии, представляющий собой термоусаживающуюся пленку из термопласта, согласно изобретению содержит участки с модифицированной надмолекулярной структурой и локальной усадкой, отличной от усадки всей пленки, которые образуют водяной знак, проявляющийся после термообработки в отраженном свете, «на просвет» и «на ощупь» как участок, отличающийся от остальной части материала по цвету, прозрачности, направлению линий штрихового печатного рисунка и/или выделяющийся микрорельефом поверхности. Предлагаемый материал при усадке по длине не имеет усадки по ширине и/или имеет коэффициент Пуассона при усадке по ширине 0÷0,1. В качестве термопласта для его изготовления используют пластифицированный поливинилхлорид, полипропилен, полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, фторсодержащие полиолефины, полиамид, полиэтилентерефталат.
Изобретение иллюстрируется макрофотографией образца материала после термообработки (фиг.1), микрофотографией искаженного вследствие неоднородной усадки печатного рисунка (фиг.2) и результатами экспериментального исследования механических свойств термочувствительных (термоусаживающихся) полимерных материалов для полиграфии из разных термопластов (фиг.3-4), примерами формы и практического использования «водяных знаков» с различной усадкой, отличающимися от остальной части материала в большую и в меньшую сторону (фиг.5-9). На фиг.5 и фиг.8 участок пленки, образующий скрытый «водяной знак» в форме узкой полосы, имеет усадку, отличающуюся от остальной части материала в меньшую сторону. Градиент усадки материала направлен наружу.
На фиг.6 и 7 участок пленки, образующий скрытый «водяной знак» в форме узкой полосы, имеет усадку, отличающуюся от остальной части материала в большую сторону. Градиент усадки направлен внутрь полосы.
Фиг.1. Макрофотография образца термочувствительной пленки из поливинилхлорида с «водяным знаком» в форме креста после термообработки и усадки.
Фиг.2. Микрофотография участка штрихового печатного рисунка на образце термочувствительной пленки из поливинилхлорида с «водяным знаком» после термообработки и усадки. 1 - ширина линий печатного рисунка на участке «водяного знака», 2 - ширина линий печатного рисунка на общих участках.
Фиг.3. Иллюстрация зависимости относительной деформации при усадке термочувствительной пленки от температуры термообработки: 1 - пленка из полипропилена; 2 - пленка из пластифицированного поливинилхлорида, 3 - пленка из полиэтилена низкой плотности.
Фиг.4. Иллюстрация зависимости напряжения усадки термочувствительной пленки от температуры термообработки: 1 - листовая термоусадочная пленка из пластифицированного поливинилхлорида; 2 - термоусадочная рукавная этикетка из пластифицированного поливинилхлорида.
Фиг.5. Схема запечатанного товарным штриховым кодом образца термочувствительной пленки с «водяным знаком» с повышенной усадкой в форме узкой полосы, расположенной под углом к направлению штрихов. 1 - до термообработки; 2 - после термообработки.
Фиг.6. Схема запечатанного товарным штриховым кодом образца термочувствительной пленки с «водяным знаком» с повышенной усадкой в форме узкой полосы, направленной параллельно расположению штрихов и проходящей под широким пробелом штрихового кода. 1 - до термообработки; 2 - после термообработки.
Фиг.7. Схема запечатанного товарным штриховым кодом образца термочувствительной пленки с «водяным знаком» в форме широкой полосы, направленной параллельно расположению штрихов. 1- до термообработки; 2 - после термообработки.
Фиг.8. Схема запечатанного товарным штриховым кодом образца термоусаживающейся пленки с «водяным знаком», не способным к усадке в форме узкой полосы, направленной параллельно расположению штрихов. 1 - штриховой код до термообработки не считывается сканером; 2 - штриховой код после термообработки считывается сканером.
Фиг.9. Схема гибкой упаковки (1) с напечатанным товарным штриховым кодом из термочувствительной пленки с «водяным знаком» в форме узкой полосы (3), направленной параллельно расположению штрихов.
Материал может иметь следующие химический состав, форму, физико-механические свойства и области применения.
В качестве термопласта используются пластифицированный поливинилхлорид (пластикат ПВХ), полипропилен, полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, фторсодержащие полиолефины, полиамид, полиэтилентерефталат. Пленки получают экструзией расплава через щелевую или кольцевую фильеры с охлаждением, ориентационной вытяжкой и термофиксацией структуры для придания пленкам термоусаживающихся свойств. Локальные участки, образующие в материале «водяной знак», формируются под воздействием концентрированных потоков энергии до или после печати изображения, скрывающего водяной знак до термообработки и способствующего его обнаружению после нее. Локальные участки, образующие в материале «водяной знак», существенно не отличаются от остальной части пленки по цвету, прозрачности, толщине и шероховатости и поэтому практически не различимы невооруженным глазом. Участки, образующие в материале «водяной знак», после термообработки могут отличаться от остальной части пленки по цвету, прозрачности, толщине и шероховатости и отчетливо различимы невооруженным глазом и «на ощупь». Вид образца термочувствительной пленки из поливинилхлорида с «водяным знаком» в форме креста и напечатанным на нем контрастным штриховым рисунком в виде параллельных линий после термообработки показан на фиг.1 и фиг.2 при разной степени увеличения. Видно, что «водяной знак» отчетливо выделяется вследствие несовпадения направлений линий печатного рисунка на общих участках пленки и участках пленки, образующей «водяной знак». Ширина линий печатного рисунка на участках пленки, образующей «водяной знак», может быть больше или меньше ширины линий на общих участках пленки и соответственно более или менее шероховатой, более или менее прозрачной.
Зависимость относительной деформации при усадке материала от температуры (фиг.2) имеет S-образный вид с характерной (средней) температурой сокращения линейных размеров, зависящей от вида термопласта. Для пластиката ПВХ это 70±5°C, для полипропилена - 80÷5°C, для полиэтилена низкой плотности - 35±5°C, для полиэтилентерефталата - 115±15°C, в зависимости от средней молекулярной массы термопласта, условий ориентационной вытяжки и термофиксации структуры.
Термочувствительный полимерный материал может быть использован для изготовления упаковки различными методами и запечатан разными способами, применяющимися в полиграфии. Предлагается применять материал для печати этикеток, контрольных марок, ярлыков или упаковки, требующей постоянного охлаждения продукции, или контейнеров для однократно разогреваемой в СВЧ печи пищи. В последнем случае температура сокращения линейных размеров, зависящая от теплофизических свойств термопласта, определяет область применения и технику обнаружения нарушения регламента использования упакованных продуктов. Для проверки подлинности контрольных марок, ярлыков и этикеток, изготовляемых с использованием предлагаемого материала, необходимо предусмотреть в их конструкциях возможность отделения части материала, содержащего «водяной знак» для его нагревания в свободном состоянии или в условиях, обеспечивающих возможность сокращения габаритных размеров части материала, содержащего «водяной знак».
Конкретным примером использования предлагаемого материала для защиты товаров массового потребления от подделки является применение пленки, содержащей «водяной знак» в форме продольной полосы, в упаковочном производстве.
Из предлагаемого полимерного материала может быть изготовлена мягкая тара для какого-либо продукта, подделка которого не составляет большого труда, экономически выгодна и поэтому осуществляется «пиратами» в массовых количествах. Фальсификация наносит вред разработчикам, производителю и потребителю. Печать изображения на защищенной упаковке (фиг.9) из предлагаемого полимерного материала (1) осуществляется таким образом, чтобы хотя бы один штрих (2) оказался в зоне аномальной усадки (3), т.е. был напечатан поверх «водяного знака» в форме узкой полосы. Проверка подлинности может быть осуществлена потребителем или контролером после опорожнения тары, если ее нагрев в защищенном виде до температуры усадки невозможен. Использование непосредственной печати проверочного штрихового кода на гибкой упаковке целесообразен, например, на ценных пищевых продуктах глубокой заморозки, которые нельзя размораживать или нагревать раньше момента употребления до комнатной температуры 20±2°C.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Пример 1. Термочувствительный полимерный материал упаковки для однократно разогреваемой в СВЧ печи пищи имеет односторонний печатный рисунок - регулярно чередующиеся полосы темного цвета с просветами равной ширины. Исследуемый демонстрационный образец материала по примеру 1 - рулонная термоусаживающаяся поливинилхлоридная пленка с максимальной общей (габаритной) термоусадкой в направлении поперек рулона 60%, в направлении вдоль рулона 6%, т.е. имеет коэффициент Пуассона при усадке по ширине 0,1. На пленке имеются узкие и протяженные участки, образующие «водяные знаки» в форме повторяющегося креста, который не различим невооруженным глазом на пленке. Линии, образующие крест, расположены под углом 45 градусов к полосам печатного рисунка. Ширина линий 2 мм, локальная усадка поливинилхлоридной пленки в месте расположения линий водяного знака не более 10%. После термообработки в горячей воде при 85°C и общей (габаритной) усадки пленки при этих условиях около 45% на ней в отраженном свете и «на просвет» отчетливо видны «водяные знаки» в форме повторяющегося креста (фиг.1).
В случае использования пленки в качестве упаковки для пищи, однократно разогреваемой в СВЧ печи, появление «водяных знаков» на упаковке укажет потребителю, что это попытка повторного разогрева и продукт может быть испорчен.
Пример 2. Термочувствительный полимерный материал для полиграфии по примеру 1, но предназначенный для изготовления верхнего слоя многослойной этикетки, частично отделяющийся от подложки по принципу «отклей и прочти». Материал имеет печатный рисунок по примеру 1, с внешней или внутренней стороны элемента этикетки частично отделяющийся от подложки - регулярно чередующиеся полосы темного цвета с просветами равной ширины. Для проверки подлинности этикетки, упаковки и товара в целом необходимо отогнуть и нагреть до 70-80°C любым способом элемент этикетки с «водяным знаком». Появление нарушенного печатного рисунка (фиг.1 и фиг.2) является признаком неподдельной упаковки, о чем может быть написано на этой стороне этикетки.
Пример 3. Термочувствительный полимерный материал для полиграфии из поливинилхлорида, предназначенный для изготовления однослойной самоклеящейся пленочной этикетки с клеевым слоем для временной фиксации. Пленка при усадке по длине не имеет усадки по ширине. На пленке имеются узкие и протяженные участки, образующие «водяные знаки» в форме полос, которые не различимы невооруженным глазом на пленке. Этикетка имеет односторонний печатный рисунок - штриховой код. Полосы, образующие «водяные знаки», направлены под углом к штрихам кода и пересекают часть его штрихов и пробелов. После снятия этикетки с тары и ее термообработки в горячей воде при 70°C и выше на ней (в ней) в отраженном свете и «на просвет» отчетливо видны «водяные знаки» (фиг.5).
Пример 4. Термочувствительный полимерный материал для полиграфии из поливинилхлорида, предназначенный для изготовления однослойной самоклеящейся пленочной этикетки с клеевым слоем для временной фиксации по примеру 3. На пленке имеются узкие и протяженные участки, образующие «водяные знаки» в форме полос, которые не различимы невооруженным глазом на пленке. Этикетка имеет односторонний печатный рисунок - штриховой код. Полосы, образующие «водяные знаки», параллельны штрихам кода и перерывают один пробел или некоторую часть его штрихов и пробелов. После снятия этикетки с тары и ее термообработки в горячей воде при 70°C и выше на ней проявляются «водяные знаки», позволяющие с помощью сканера прочесть информацию, содержащуюся в штриховом коде (фиг.6), или, наоборот, констатировать утрату этой информации (фиг.7 и 8), что является признаком неподдельной упаковки.