МАШИННО-СЧИТЫВАЕМЫЙ ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЗАЩИЩЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ
MACHINE-READABLE PROTECTIVE ELEMENT FOR PROTECTED PRODUCTS

Настоящее изобретение относится к машинно-считываемому защитному элементу для защищенных изделий, который после бесконтактного возбуждения в переменном электрическом поле испускает видимое и поддающееся распознаванию машинным способом излучение, печатной краске для изготовления такого защитного элемента, а также защищенным изделиям, которые его содержат.
Защищенные изделия, такие как банкноты, чеки, кредитные карточки, акции, паспорта, удостоверения личности, водительские удостоверения, входные билеты, ценные марки и т.п. уже много лет оснащены различными защитными признаками, которые затрудняют подделку этих продуктов.
Преимущественно защищенные изделия оснащаются различными защитными элементами, которые включают различные степени защиты. При этом большим преимуществом является то, если один и тот же защитный элемент одновременно включает несколько степеней защиты, т.е. если ограниченная поверхность защищенного изделия может проверяться как оптически без вспомогательных средств, так и со вспомогательными средствами, причем, как правило, различимое оптическое впечатление является разным. В особенности желательно, если такой защитный элемент, имеющий различные степени защиты, может производиться в одной простой, преимущественно единственной, стадии процесса.
К таким защитным элементам относятся те, которые содержат вещества с электролюминисцентными свойствами. Под ними подразумеваются такие вещества, которые путем возбуждения в переменном электрическом поле испускают видимое излучение.
Для того чтобы можно было обнаружить защитный элемент подобного типа, защищенное изделие должно возбуждаться при помощи переменного электрического поля.
Защитные элементы, содержащие вещества с электролюминесцентными свойствами, являются известными.
Так в DE 4126051 описывается защитный документ с заделанной защитной нитью, которая имеет электролюминесцентные свойства. Эта защитная нить является многослойной и содержит между двумя электропроводящими слоями, которые действуют как электроды, слой, включающий электролюминесцентное вещество.
Световое излучение может быть обнаружено только при такой особенной структуре и при непосредственном электрическом контактировании электродов.
DE 19735293 раскрывает ценное и защищенное изделие с люминесцентным элементом. Люминесцентный элемент находится в слое защищенного изделия, расположенном под слоем, который показывает признак подлинности. Вместе с тем это служит фоновой подсветкой для расположенного над ним элемента подлинности.
При этом оформление элемента подлинности имеет второстепенное значение. Кроме того, он не должен быть обязательно оптически видимым без вспомогательных средств. В качестве элемента подлинности описывается лазерная поликарбонатная пленка. Электролюминесцентный элемент изготавливается с помощью печатных электродов и веществ с электролюминесцентными свойствами, расположенных в разделенном от них слое.
Эта структура является очень сложной и к тому же допускает только контактное образование электролюминесценции.
Ценное и защищенное изделие с подобной структурой описывается в DE 19708543. Здесь электролюминесцентные вещества, которые наносятся, расположены таким образом, что сквозь них проходят силовые линии переменного электрического поля, генерированные планарным расположением электродов. Здесь также невозможна выработка бесконтактной электролюминесценции.
В ЕР 1156934 В1 раскрывается ценный документ, который содержит, по меньшей мере, один материал с оптически переменными свойствами и, по меньшей мере, одно поддающееся машинному считыванию отличительное вещество в виде кода или буквенно-цифровой информации, а материал с оптически переменными свойствами представляет собой пигмент. При этом машинно-считываемое отличительное вещество не может ухудшать визуально различимый оптический переменный эффект. Поддающееся машинному считыванию отличительное вещество кроме всего прочего может быть люминесцентным веществом, электропроводящим полимером, сажей и т.п. Как правило, они используются альтернативно. В качестве люминесцентных веществ описываются такие, которые излучают свет вне визуальной области спектра. Вещества с электролюминесцентными свойствами не указаны. Электропроводящий полимер или сажа применяются для изготовления электропроводящих слоев.
Машинно-считываемое отличительное вещество может располагаться либо в том же слое, где и материал с оптически переменными свойствами, либо также в разделенном от него слое. Хотя в этом ценном документе и благоприятно сочетаются друг с другом две различные защитные степени, при машинном считывании речь идет о таком признаке, который может быть обнаружен при инфракрасном или ультрафиолетовом излучении и который невозможно считывать машинально при помощи специальных устройств, вырабатывающих электрическое поле переменного тока. Тем не менее, эти устройства используются главным образом в профессиональных аппаратах для проверки ценных документов, таких как, например, автоматы для пересчета и проверки банкнот.
Поэтому задачей данного изобретения было обеспечить машинно-считываемый электролюминесцентный защитный элемент для защищенных изделий, который при бесконтактном возбуждении в переменном электрическом поле машинально проявляет сформированную люминесценцию, имеет простую структуру, предпочтительно прозрачный, может быть нанесен простым способом на защищенное изделие и в который простым способом может интегрироваться последующая степень защиты.
Следующей задачей было обеспечение печатной краски для изготовления такого защитного элемента.
Дополнительная задача данного изобретения состояла в том, чтобы обеспечить пигментную смесь, которая может использоваться для печатной краски для изготовления защитного элемента с вышеупомянутыми свойствами.
Также задача данного изобретения включала обеспечение защищенного изделия, которое включает защитный элемент, имеющий высокую электролюминесцентную интенсивность при бесконтактном возбуждении с помощью переменного электрического поля.
Согласно изобретению задача решается при помощи машинно-считываемого защитного элемента для защищенных изделий, который содержит, по меньшей мере, одно вещество в форме частиц с электролюминесцентными свойствами, а также прозрачный электропроводящий пигмент.
Далее задача в соответствии с изобретением решается при помощи печатной краски для изготовления защитного элемента, которая содержит, по меньшей мере, одно вещество в форме частиц с электролюминесцентными свойствами, а также прозрачный электропроводящий пигмент.
Кроме того, согласно изобретению задача решается при помощи защищенного изделия, которое содержит однослойный или многослойный носитель и, по меньшей мере, один защитный элемент с вышеописанной структурой, который расположен на или в слое носителя.
Под защищенными изделиями согласно изобретению подразумеваются ценные документы, такие как банкноты, чеки, кредитные карточки, акции, паспорта, удостоверения личности, водительские удостоверения, входные билеты, ценные марки, этикетки, упаковочные материалы, печати и т.п., а также защищенные предметы повседневного использования, например одежда, обувь, предметы домашнего обихода, электронная бытовая техника и т.п, причем защитный элемент согласно изобретению размещен непосредственно на самом предмете.
Защитный элемент согласно изобретению содержит, по меньшей мере, одно вещество в форме частиц с электролюминесцентными свойствами, а также прозрачный электропроводящий пигмент.
2
4
Что касается веществ с электролюминесцентными свойствами, то, как правило, речь идет об отдельных материалах, которые содержат неорганические соединения группы II и VI Периодической системы элементов Менделеева, например ZnS или CdS, которые легируются или активируются такими металлами, как Cu, Mn или Ag. Также могут использоваться отдельные люминесцентные вещества преимущественно на основе силикатов, алюминатов, фосфатов, вольфраматов, германатов, боратов и т.д., активированных с помощью Mn, Sr или редкоземельных элементов, в особенности, вещества на основе ZnSiO:Mn, или также отдельные органические полимеры, или смеси из вышеупомянутых соединений.
Эти вещества после возбуждения в переменном электрическом поле испускают видимое излучение. Преимущественно испускание видимого света происходит самостоятельно или в основном посредством возбуждения в переменном электрическом поле и также в незначительной мере с помощью возбуждения в ультрафиолетовой или инфракрасной области спектра.
Предпочтительно частицы представлены в виде микроинкапсулированных соединений. В качестве материалов для покрывающего слоя особенно хорошо подходят полимеры, а также различные оксиды металлов. Они защищают электролюминесцентные вещества от различных влияний окружающей среды, например от мокрых компонентов печатной краски, которые при длительном воздействии могут вызывать разложение электролюминесцентных веществ. Кроме того, устойчивость к старению электролюминесцентных веществ повышается или модифицируется их световое излучение с помощью фильтрующих слоев.
Размер частиц выбран таким образом, чтобы они подходили для полиграфической обработки и, в частности, для глубокой печати. Для этого предпочтительно принимаются во внимание средние размеры частиц в пределах от примерно 0,2 до примерно 100 мкм, предпочтительно от 1 до 50 мкм и особенно предпочтительно от 2 до 30 мкм.
Чтобы точно гарантировать, что возбуждение люминесценции не происходит в ультрафиолетовой области спектра, могут быть дополнительно нанесены ультрафиолетовые фильтрующие слои на поверхность электролюминесцентных частиц.
Также возможно добавить отдельные электролюминесцентными вещества с неорганическими или органическими красителями, для того чтобы отражающие полосы и соответственно поглощающие полосы этих веществ перемещались. Вместе с тем возможно существенно расширить палитру находящихся в распоряжении цветовых тонов для светового излучения, так как изначально применяемые исходные материалы испускают лишь незначительное число цветовых тонов.
Отдельные электролюминесцентные вещества используются раздельно или в смеси из двух или более различных веществ. Если используются различные вещества, то преимущество состоит в том, что они испускают излучение различной цветности.
В качестве прозрачных электропроводящих пигментов используются такие пигменты, которые имеют, по меньшей мере, один прозрачный электропроводящий слой.
2
2
2
3
Предпочтительно применяют такие пигменты, которые имеют, по меньшей мере, один прозрачный электропроводящий слой на субстрате, выбранном из группы состоящей из TiO, синтетической или натуральной слюды, других слоистых силикатов, стекла, SiO и/или АlО.
При этом особенно предпочтительно, если перечисленные субстраты имеют пластинчатую форму. Однако в принципе также является подходящим применение пигментов, которые имеют, по меньшей мере, один прозрачный электропроводящий слой на субстрате не пластинчатой формы из вышеупомянутых материалов. Равным образом используются прозрачные пигменты, которые состоят из электропроводящего материала. Особенно предпочтительным является то, когда электропроводящие пигменты как в поперечном сечении, так и в продольной оси, имеют округленные формы без углов, острых кантов или выступающих концов. Использование не пластинчатых пигментов ограничивается лишь свойствами применения в защитном элементе, предлагаемом в изобретении.
Как правило, электропроводящий слой или электропроводящий материал содержит один или несколько проводящих легированных оксидов металлов, например таких как окись олова, оксид цинка, оксид индия или оксид титана, которые легированы при помощи галлия, алюминия, индия, таллия, германия, олова, фосфора, мышьяка, сурьмы, селена, теллура и/или фтора.
Вышеуказанные прозрачные проводящие пигменты могут иметь, поскольку в наличии имеется субстрат, поверх и/или ниже проводящего слоя один или несколько последующих слоев. Эти слои могут содержать оксиды металлов, гидроксиды металлов, недоокиси металлов, фториды металлов, нитриды металлов, оксинитриды металлов или смеси этих веществ.
При помощи нанесения этих дополнительных слоев цветовые свойства пигментов могут быть согласованы с требованиями потребителя, в частности, если дополнительные слои находятся ниже проводящего слоя. Нанесение дополнительных слоев поверх проводящего слоя дает возможность специального согласования проводимости с требованиями потребителя.
Было установлено, что весьма выгодным является то, если, например, поверх проводящего слоя находится диэлектрический слой, который предотвращает непосредственное соприкосновение проводящих слоев при взаимном касании проводящих пигментов в защитном элементе в соответствии с изобретением.
В качестве особенно предпочтительного материала для прозрачного электропроводящего пигмента используется слюда, покрытая, по меньшей мере, одним электропроводящим слоем оксида металла. Особое предпочтение здесь отдается слюдяному пигменту, который покрыт слоем из легированной сурьмой окиси олова, слюдяному пигменту, который покрыт слоем оксида титана, слоем оксида кремния и слоем легированной сурьмой окиси олова или слюдяному пигменту, покрытому слоем легированной сурьмой окиси олова и другим слоем оксида металла, в частности слоем оксида титана.
Подобные пигменты предлагаются в продаже под названиями Minatec фирмы Merck KGaA.
Прозрачный электропроводящий пигмент в защитном элементе согласно изобретению должен обладать достаточно высокой прозрачностью при одновременно высокой электрической проводимости. По этой причине необходимо, чтобы диаметр частиц пигмента находился в пределах от 1 до 500 мкм, предпочтительно от 2 до 100 мкм и особенно предпочтительно от 5 до 70 мкм. Предпочтительным является узкое распределение размера частиц.
Аспектное соотношение, т.е. соотношение среднего диаметра к средней толщине пигментов, в проводящих пигментах пластинчатой формы составляет, по меньшей мере, 2:1, однако предпочтительнее, по меньшей мере, 10:1 и особенно предпочтительным является, по меньшей мере, 100:1.
50
2
2
2
Особенно прозрачными при высокой проводимости оказались электропроводящие пигменты пластинчатой формы описанного выше состава, взвешенная средняя площадь частицы F которых является больше или равна 150 мкм, прежде всего больше или равна 200 мкм. Они обладают еще более выгодными свойствами, если взвешенная доля пигментов с площадью частицы менее чем 80 мкм составляет меньше или равна 33%, предпочтительно менее чем 25%, по отношению к прозрачным проводящим пигментам. Тем не менее лучшая прозрачность получается, если взвешенная доля пигментов с площадью частицы менее чем 40 мкм составляет меньше или равна 15% и предпочтительно меньше или равна 10%, по отношению к прозрачным проводящим пигментам. Уменьшение мельчайших частиц ведет к уменьшению светорассеяния и вместе с тем помутнения в защитном элементе согласно изобретению.
Под площадью частицы понимается значение размера основной поверхности пластинок, а именно поверхности с самой длинной осью.
Контроль мельчайших частиц производится, например, путем измерения под микроскопом и подсчитывания измеренных частиц. Это может проводиться визуально, при необходимости упрощаться путем сравнения проб относительно рассчитанных стандартов или автоматически с помощью видеокамеры и соответствующего автоматического программного обеспечения для дешифрирования. Такие автоматические дешифрующие системы для анализа размера частицы известны специалисту в данной области и имеются в продаже. Для статистически гарантированного анализа размера частицы должны быть измерены, по меньшей мере, 1000, а предпочтительнее 2000 или более частиц.
В защитном элементе согласно изобретению прозрачный электропроводящий пигмент может использоваться отдельно или как смесь из двух или более различных пигментов. При этом разновидность может состоять в применении пигментов из различных материалов, различных форм и/или различной цветности. Должна быть гарантирована только оптическая прозрачность материала.
Для достижения хорошего машинного считывания с достаточно высокой электролюминесцентной интенсивностью важным является то, что в защитном элементе данного изобретения имеются как вещества с электролюминесцентными свойствами, так и прозрачные электропроводящие пигменты, так как наличие последних вызывает повышение электролюминесцентной интенсивности в первых и генерирует такое машинное считывание.
Если защитный элемент согласно изобретению должен обладать еще одной дополнительной степенью защиты наряду с машинно-считываемой электролюминесценцией, то он дополнительно может содержать, по меньшей мере, еще один пигмент с оптическим эффектом пластинчатой формы и/или органический или неорганический красящий пигмент.
Пигментами с оптическим эффектом пластинчатой формы обозначаются пластинчатые пигменты с перламутровым эффектом преимущественно прозрачные или полупрозрачные интерференционные пигменты, а также пигменты с металлическим эффектом. Также к ним относятся жидкокристаллические пигменты, так называемые LCPs (Liquid Crystal Pigments) или структурированные полимерные пластинки, так называемые голографические пигменты. Эти пластинчатые пигменты состоят из одного или нескольких слоев из материалов, которые при необходимости могут быть различными.
Перламутровые пигменты состоят из прозрачных пластинок с высоким показателем преломления и при параллельной ориентации с помощью многократного отражения показывают характеристическое перламутровое сияние. Такие перламутровые пигменты, которые дополнительно показывают цвета интерференции, обозначаются как интерференционные пигменты.
2
2
2
2
3
2
3
Несмотря на то, что в принципе, конечно, подходят классические перламутровые пигменты, такие как TiO-пластинки, щелочной карбонат свинца, BiOCI-пигменты или жемчужные пигменты, в качестве пластинчатых пигментов с оптическим эффектом согласно изобретению используются преимущественно интерференционные пигменты или пигменты с металлическим эффектом, которые на неорганическом пластинчатом носителе имеют, по меньшей мере, одно покрытие из металла, оксида металла, гидроксида металла или их смесей, смешанного оксида металла, недоокиси металла, оксинитрида металла, фторида металла, BiOCI или полимера. Металлические пигменты с оптическим эффектом преимущественно имеют, по меньшей мере, один металлический слой. Неорганический пластинчатый носитель преимущественно состоит из натуральной или синтетической слюды, каолина или других слоистых силикатов, из стекла, SiO, TiO, АlO, FеO, полимерных пластинок, графитовых пластинок или из металлических пластинок, например, из алюминия, титана, бронзы, серебра, меди, золота, стали или различных металлических сплавов.
2
2
2
3
Особенно предпочтительными являются носители из слюды, стекла, графита, SiO, TiO и АlО или их смеси.
Сам по себе размер этих субстратов не является решающим. Как правило, субстраты имеют толщину от 0,01 до 5 мкм, в частности от 0,05 до 4,5 мкм. Протяженность по длине и соответственно ширине составляет, как правило, от 1 до 250 мкм, преимущественно между 2 и 200 мкм и, в частности от 2 до 100 мкм. Они имеют, как правило, аспектное соотношение (соотношение среднего диаметра к средней толщине частицы) от 2:1 до 25000:1 и, в особенности, от 3:1 до 2000:1.
2
2
3
3
4
2
2
3
2
2
3
2
2
3
2
3
Преимущественно нанесенное на носитель покрытие состоит из металлов, оксидов металлов, смешанных оксидов металлов, недоокисей металлов или фторидов металла и, в особенности из бесцветного или цветного оксида металла, выбранного из TiO, недоокиси титана, оксинитрида титана, FеO, FеO, SnO, SbO, SiO, АlО, ZrO, ВO, СrO, ZnO, CuO, NiO или их смеси.
2
Покрытия из металлов преимущественно содержат алюминий, титан, хром, никель, серебро, цинк, молибден, тантал, вольфрам, палладий, медь, золото, платину или их сплавы. В качестве фторида металла прежде всего используется MgF.
В качестве пластинчатых пигментов с оптическим эффектом особенно предпочтительно используются многослойные пигменты с оптическим эффектом. Они имеют на пластинчатом, предпочтительно неметаллическом носителе несколько слоев, которые преимущественно состоят их вышеуказанных материалов и имеют различные показатели преломления такого рода, что в каждом случае на носителе попеременно находятся, по меньшей мере, два слоя различного показателя преломления, причем показатели преломления в отдельных слоях различаются, по меньшей мере, в 0,1 и предпочтительно, по меньшей мере, в 0,3. При этом находящиеся на носителе слои могут быть как почти прозрачными, так и цветными или полупрозрачными.
Так называемые LCPs, которые состоят из структурированных, ориентированных, холестерических жидких кристаллов, или также структурированные полимерные пластинки, известные как голографические пигменты, также могут использоваться в качестве пластинчатых пигментов с оптическим эффектом.
Описанные выше пластинчатые пигменты с оптическим эффектом могут находиться в защитном элементе согласно данному изобретению отдельно или в смеси.
Используемые в данном изобретении пластинчатые пигменты с оптическим эффектом являются преимущественно прозрачными или полупрозрачными, т.е. они передают, по меньшей мере, 10% падающего света. Преимущественно используются подобные пластинчатые пигменты с оптическим эффектом, так как их прозрачность способствует большому разнообразию возможных фоновых и основных цветов в защищенном изделии, которое имеет защитный элемент в соответствии с данным изобретением, и в то же время не ухудшается интенсивность светового излучения, порожденного электролюминесценцией.
Тем не менее в определенных формах осуществления данного изобретения является выгодным, если используется пластинчатый пигмент с оптическим эффектом, который имеет, по меньшей мере, один металлический слой.
В особенно предпочтительной форме осуществления данного изобретения используется пластинчатый пигмент с оптическим эффектом, который под различными углами освещения и/или рассмотрения оставляет после себя разнообразное визуально воспринимаемое цветовое впечатление и/или ощущение яркости. При различных цветовых впечатлениях это свойство обозначается как флоп-эффект. В частности, пигменты, которые обладают флоп-эффектом, производят не поддающиеся копированию цветовые и глянцевые впечатления, которые являются хорошо различимыми невооруженным глазом без вспомогательного средства в изготовленных с его помощью защитных элементах. Такие пигменты также обозначаются как пигменты с оптически переменными свойствами.
Оптически переменные пластинчатые пигменты с оптическим эффектом согласно изобретению предпочтительно имеют, по меньшей мере, два и самое большее четыре оптически четко различимых дискретных цвета под, по меньшей мере, двумя различными углами освещения или рассмотрения, однако преимущественно имеют два оптически четко различимых дискретных цвета под двумя различными углами освещения или рассмотрения или три оптически четко различимых дискретных цвета под тремя различными углами освещения или рассмотрения. Преимущественно в каждом случае содержатся только дискретные цветовые оттенки и никаких промежуточных уровней, это значит, что заметно четкое изменение от одного цвета к другому при наклоне защитного элемента, который содержит оптически переменные пигменты. С одной стороны, это свойство облегчает наблюдателю распознавание защитного элемента, как таковое, и в то же время затрудняет копирование этого признака, так как Farbflop эффекты не могут копироваться и воспроизводиться в стандартных цветных копировальных аппаратах.
Само собой разумеется также возможно использование оптически переменных пластинчатых пигментов с оптическим эффектом, которые при наклоне под различными углами освещения и/или рассмотрения имеют цветовое растекание, т.е. много различных цветовых оттенков, как, например, типичный перламутр. К тому же такие диффузные изменения цвета хорошо различаются человеческим глазом.
Для того чтобы они могли проявить свое полное оптическое действие, преимущественно, если применяемые согласно изобретению пластинчатые пигменты с оптическим эффектом находятся в содержащем их защитном элементе в ориентированной форме, т.е. они почти параллельно направлены к снабженным защитным элементом поверхностям защищенного изделия. Такая направленность, как правило, происходит по существу с помощью обычных прикладных способов для нанесения защитного элемента, таких как, например стандартные печатные способы.
В качестве пластинчатых пигментов с оптическим эффектом могут использоваться, например, имеющиеся в продаже интерференционные пигменты, которые предлагаются под торговыми названиями Iriodin, Colorstream, Xirallic, Lustrepak, Colorcrypt, Colorcode и Securalic фирмы Merk KGaA, Mearlin фирмы Mearl, металлические пигменты с оптическим эффектом фирмы Eckhard, а также гониохроматические (оптически переменные) пигменты с оптическим эффектом, как, например, Variochrom фирмы BASF, Chromafflair фирмы Flex Products Inc., Helicone фирмы Wacker или голографические пигменты фирмы Spectratec, а также другие аналогичные пигменты, имеющиеся в продаже. Тем не менее этот перечень следует рассматривать только как примерный, а не как ограничительный.
В качестве неорганических цветовых пигментов подходят все обычные прозрачные и непрозрачные белые, цветные и черные пигменты, как, например, берлинская лазурь, висмутовый ванадат, гетит, магнетит, гематит, оксид хрома, гидроксид хрома, алюминат кобальта, ультрамарин, смешанные оксиды хрома и железа, шпинели, такие как кобальт синий (Thenards Blau), сульфиды и селениды кадмия, хромат пигменты или сажа, в то время как в качестве органических цветовых пигментов следует, в частности, перечислить хинакридоны, бензимидазолы, медные фталоцианины, азопигменты, периноны, антантроны, другие фталоцианины, антраквиноны индиго, тиоиндиго и их производные, или кармин. В общем, могут использоваться все без исключения обычные органические или неорганические цветовые пигменты, особенно в области печати.
Для защиты от ультрафиолетового излучения также могут использоваться пигменты, поглощающие ультрафиолетовый свет. Из таких, только в качестве примера, можно назвать диоксид титана и оксид цинка.
Размер частиц неорганических и органических красящих пигментов не является лимитированным, тем не менее он должен соответствовать требованиям нанесения защитного элемента на или в защищенное изделие, например, с помощью печатного способа.
Предлагаемый в изобретении защитный элемент наносится на защищенное изделие полностью на всю поверхность или частично.
В самом простом варианте это происходит с помощью печатной краски в процессе обычной печати.
Вследствие этого предметом данного изобретения также является печатная краска для изготовления защитного элемента, которая содержит, по меньшей мере, одно вещество в форме частиц с электролюминесцентными свойствами, а также прозрачный электропроводящий пигмент.
В качестве вещества в форме частицы с электролюминесцентными свойствами и в качестве прозрачных электропроводящих пигментов подходят уже описанные выше материалы.
Указанные пигменты и частицы находятся в печатной краске согласно изобретению в такой приемлемой концентрации, что печатание краски является возможным без проблем. Таким образом, концентрация вещества в форме частиц с электролюминесцентными свойствами в печатной краске составляет примерно от 0,01 до 20 мас.%, предпочтительно от 1 до 10 и особенно предпочтительно от 2 до 8 мас.% по отношению к печатной краске. Напротив, прозрачный электропроводящий пигмент находится в ней в основном в концентрации примерно от 0,01 до примерно 20 мас.%, предпочтительно от 1 до 10 и особенно предпочтительно от 2 до 8 мас.% по отношению к печатной краске.
В случае если защитный элемент согласно изобретению должен также содержать пластинчатые пигменты с оптическим эффектом и/или органические или неорганические красящие пигменты, то в печатной краске согласно данному изобретению они находятся в концентрации от примерно 0,01 до примерно 40 мас.%, преимущественно от 2 до 20 мас.% и особенно предпочтительно от 5 до 15 мас.% по отношению к печатной краске.
Указанные пигменты и частицы могут добавляться в печатную краску отдельно или в смеси. Это может происходить в форме порошкообразных пигментов и частиц.
Несмотря на это вышеуказанные пигменты и частицы преимущественно вводятся в печатную краску согласно изобретению отдельно или в смеси из, по меньшей мере, двух различных видов в форме текучих пигментных составов или сухих препаратов. Они содержат наряду с пигментными компонентами, по меньшей мере, еще одно приемлемое вяжущее средство. Таким образом, например, пигментный состав или сухой препарат может производиться из смеси отдельного вещества с электролюминесцентными свойствами и прозрачного электропроводящего пигмента, к которому выборочно примешивают еще один или несколько пигментов с оптическим эффектом и/или красящих пигментов. Также возможны отдельные составы или другие комбинации. Под текучими пигментными составами понимаются, в частности, пасты или суспензии, которые могут содержать наряду с упомянутыми пигментами еще и вяжущее средство, растворитель и необязательно одну или несколько добавок. Указанные сухие препараты, как правило, содержат те же добавки, однако при значительно сниженном содержании растворителя. В качестве сухих препаратов также рассматриваются и те препараты, которые содержат от 0 до 8 мас.%, предпочтительно от 2 до 8 мас.% и в особенности от 3 до 6 мас.% относительно воды и/или растворителя или смеси растворителя. Эти сухие препараты преимущественно находятся в виде перлет (жемчужин), брикетов, гранул, зерен, крошки, колбасок или в похожих формах и имеют, как правило, размер частиц от примерно 0,2-80 мм.
Такие текучие пигментные составы и сухие препараты облегчают транспортировку, хранение, а также равномерный ввод пигментов в печатную краску, предотвращают разделение пигментов и других компонентов и способствуют хорошим повторно диспергирующим свойствам печатных красок.
Наряду с пигментными компонентами печатная краска согласно изобретению содержит одно или несколько приемлемых вяжущих средств и необязательно другие добавки, такие как растворители, промоторы адгезии, диспергирующие вспомогательные средства, ускорители высушивания, фотоинициаторы и такие, которые используются в печатных красках. Само собой разумеется, что эти вяжущие средства и добавки соответствуют используемому способу печати и что печатная краска имеет соответствующую вязкость. При этом нужно обратить внимание, что выбираются только такие вяжущие средства и добавки, которые по существу не повышают электрическую проводимость в произведенном с помощью печатной краски защитном элементе, так что образование непрерывной проводимости в защитном элементе предотвращается. Концентрацию прозрачного электропроводящего пигмента нужно также выбирать в пределах вышеупомянутых границ таким образом, чтобы в защитном элементе не возникала непрерывная проводимость.
В качестве печатных способов в принципе подходят все известные и используемые способы для изготовлении защищенных изделий, такие как, например, офсетная печать, высокая офсетная печать, офсетное нанесение, флексография, трафаретная печать, термосублимационная печать, глубокая печать, в частности растровая глубокая печать и металлографская печать, так называемый способ лакировальной олифы, а также все способы бесконтактной печати. Однако печатная краска согласно изобретению предпочтительно применяется в способе трафаретной печати.
Однако также могут использоваться и другие способы нанесения покрытий, как, например ракельная печать, нанесение краски кистью, тиснение, способ заливки, способ лакирования, способ разлива, способ окраски валками или растрами или нанесение с помощью воздушного шабера.
Защитный элемент согласно данному изобретению может находиться также в форме полимерного слоя, который расположен полностью или частично на или в защищенном изделии.
Поэтому следующей предпочтительной формой осуществления изобретения является полимерный слой, который представляет собой защитный элемент согласно изобретению и находится на или в защищенном изделии.
Этот полимерный слой содержит, по меньшей мере, одно вещество в форме частицы с электролюминесцентными свойствами, а также прозрачный электропроводящий пигмент. Кроме того, в предпочтительной форме исполнения полимерный слой содержит, по меньшей мере, один пластинчатый пигмент с оптическим эффектом и/или, по меньшей мере, один органический или неорганический красящий пигмент.
Полимерным слоем может быть, например, наклеенная полностью на защищенное изделие ламинированная или склеенная пленка или, например, пленка соэкструзированная с другой полимерной пленкой (с защитным элементом или без него). Также подходящими являются жесткие пластины из полимерных материалов, которые содержат как прозрачные электропроводящие пигменты, так и отдельные электролюминесцентные вещества и связаны обычным способом с другими, необязательно несущими информацию слоистыми материалами, например, приклеиванием. Эти пленки или пластины могут находиться как на поверхности защищенного изделия, так и в промежуточном слое, который окружен с двух сторон другими полимерными слоями. Однако они могут также сами по себе образовывать основу, т.е. носитель защищенного изделия.
При этом толщина полимерных слоев, полимерный материал, гибкость, а также способ соединения этих слоев с другими слоями защитного элемента не ограничиваются, до тех пор пока электролюминесцентный признак является машинно-считываемым и может однозначно распознаваться и оцениваться с помощью цветовых и/или глянцевых эффектов, полученных посредством пластинчатых пигментов с оптическим эффектом или неорганических и/или органических красящих пигментов, при необходимости добавленных в дальнейшем.
Также полимерный слой может наноситься частично на или в ценный документ. В этом случае, как и при печатании, подходит каждая возможная форма, до тех пор пока электролюминесценция и при необходимости дополнительные цветовые и глянцевые эффекты еще однозначно распознаются и соответственно доступны для машинного считывания. При этом учитываются все уже перечисленные виды печати. Предпочтение при этом отдается нанесению или внесению полосовидных полимерных слоев на или в ценный документ. Если полимерный слой наносится на защищенный предмет ежедневного пользования, то по практическим и эстетическим причинам предпочтительно, если он находится на его поверхности частично.
Способ частичного нанесения или внесения в защищенное изделие не стоит рассматривать как ограничительный. Например, здесь можно назвать приклеивание, каширование, ламинирование или другие привычные, используемые для полимерных слоистых материалов виды соединения с другими материалами.
Другие слоистые материалы преимущественно состоят из бумаги различного вида или полимерных материалов, но также могут быть текстильными материалами или металлами, и так далее.
Если защитный элемент согласно изобретению состоит из полимерного слоя, то защитный элемент в форме полимерного слоя имеет две, главным образом, расположенных параллельно друг к другу поверхности и содержит в полимерном слое, по меньшей мере, одно вещество в форме частиц с электролюминесцентными свойствами, прозрачный электропроводящий пигмент, а также, по меньшей мере, один полимер.
Концентрация вещества в форме частиц с электролюминесцентными свойствами в полимерной пластмассе составляет примерно от 0,05 до 15 мас.%, предпочтительно 0,2 до 10 и особенно предпочтительно от 1 до 8 мас.% по отношению к пластмассе. В противоположность этому, прозрачный электропроводящий пигмент обычно находится в концентрации примерно от 0,01 до 30 мас.%, предпочтительно от 0,2 до 15 мас.% и особенно предпочтительно от 1 до 8 мас.%, по отношению к пластмассе.
В случае, когда защитный элемент согласно изобретению должен также содержать пластинчатые пигменты с оптическим эффектом и/или органические или неорганические красящие пигменты, то они содержатся в полимерном слое в концентрации примерно от 0,01 до примерно 40 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 20 мас.% и особенно предпочтительно от 1 до 10 мас.%, по отношению к пластмассе.
Пигменты и частицы вводятся в основную полимерную массу предпочтительно в виде маточной смеси. Наряду с компонентами пигмента они также содержат приемлемые количества вяжущих средств, растворителей и при необходимости других используемых вспомогательных материалов и добавок.
В качестве полимеров при этом используются все термопласты, которые проявляют инертность по отношению к электролюминесцентным веществам, а также к прозрачным электропроводящим пластинчатым пигментам с оптическим эффектом. В частности, полимеры не должны обладать хорошей электропроводящей способностью или усиливать электрическую проводимость полимерного слоя. Особое внимание следует обратить на то, что полимерный слой как таковой не имеет хорошей электропроводящей способности, хотя содержит в себе электропроводящие пигменты.
Полимерный слой преимущественно является прозрачным. Поэтому предпочтение отдается использованию прозрачных полимеров. К ним относятся, например, полистирол, поливинилхлорид, а также их сополимеры и привитые сополимеры, поливинилиденхлорид и поливинилиденфторид, полиамиды, полиолефины, полиакриловые и виниловые сложные эфиры, термопластичный полиуретан, целлюлозный эфир, а также им подобные. Они могут использоваться отдельно или в приемлемых смесях.
Кроме того, полимерный слой дополнительно может содержать обычные вспомогательные материалы и добавки, такие как наполнители, ультрафиолетовые стабилизаторы, ингибиторы, огнезащитные средства, смазки, смягчители, растворители, диспергаторы и дополнительные красящие вещества и соответственно органические и/или неорганические красящие пигменты.
Полимерные слои преимущественно производятся с помощью различных приемлемых способов, таких как литье пленок, центрифугирование, экструдирование, каландрирование или способ прессования, но в особенности путем экструдирования, или способом формования пленок с раздувом. Для этого различные исходные материалы смешиваются друг с другом и преобразуются в полимерные слои в форме пленок различной толщины или тонких пластин в подходящих, общеизвестных устройствах. При этом содержащиеся в полимерной массе пластинчатые пигменты (пигменты с оптическим эффектом и при необходимости также электропроводящие пигменты) выравниваются на поверхностях прессформ и поэтому в образующихся полимерных слоях направлены, по существу, параллельно к поверхностям полимерного слоя. Процессы растяжения или натяжения при формовании пленок с раздувом или в качестве рабочих стадий после экструзии дополнительно усиливают эту ориентацию пигментов. Эта ориентация фиксируется при последующем охлаждении.
Свойства расслоения или осаждения используемой пигментной смеси в полимерных слоях определять не нужно.
Однако нужно обратить внимание на то, чтобы чрезмерные срезывающие усилия не влияли на компоненты пигмента, чтобы предотвратить их разрушение.
Вместо введения в полимерный материал электролюминесцентные отдельные вещества и прозрачные электропроводящие пигменты также могут вводиться в сырье для бумажных масс или в смеси текстильного сырья.
Такой защитный элемент производится путем добавки, наряду с указанными компонентами, всех основных и вспомогательных материалов, которые используются, в основном, в бумажном производстве. Изменения в обычной последовательности стадий процесса не происходит с помощью отдельных веществ и пигментов. Напротив, их концентрация выбрана таким образом, чтобы могли применяться все обычные процессы, например, бумажного производства. Они являются известными для специалиста и поэтому здесь не должны объясняться более подробно. Однако, как уже было описано, нужно обратить внимание на то, чтобы пигменты не были повреждены или разрушены в процессе изготовления бумаги и текстиля и чтобы в образующейся бумаге или текстиле не возникала непрерывная электрическая проводимость.
Защитный элемент подобного рода может использоваться в качестве носителя или субстрата для защищенного изделия. Однако он также может быть соединен с другими подобными пигментированными или непигментированными материалами подложки.
Кроме того, предметом данного изобретения является защищенное изделие, которое включает однослойный или многослойный носитель и, по меньшей мере, один машинно-считываемый защитный элемент, расположенный на или в пределах слоя носителя, причем защитный элемент содержит, по меньшей мере, одно вещество в форме частиц с электролюминесцентными свойствами, а также прозрачный электропроводящий пигмент.
Необязательно, но предпочтительно, машинно-считываемый защитный элемент содержит, по меньшей мере, один пластинчатый пигмент с оптическим эффектом и/или, по меньшей мере, один органический или неорганический красящий пигмент.
2
В качестве носителя для защищенного изделия согласно изобретению подходят все используемые виды бумаги, однако в особенности защищенная бумага с плотностью до 200 г/м, предпочтительно из хлопчатобумажных волокон, текстильных материалов, полимерных материалов, особенно полимерных слоистых материалов и всякого рода пленки, а также лакированных или нелакированных металлических пластин, металлической фольги и т.п. Преимущественно используются защищенная бумага или полимерные пленки.
Защищенное изделие согласно изобретению базируется на однослойном или многослойном носителе указанного выше вида, причем отдельные слои могут состоять из подобных или различных материалов.
Защитный элемент расположен в или на одном из этих слоев.
Если защитный элемент согласно изобретению расположен на слое носителя, то тогда он наносится либо полностью, либо частично.
Если он является единственным защитным элементом в защищенном изделии, то предпочтительно он наносится на него полностью. При этом речь идет преимущественно о защищенных изделиях с относительно низким защитным стандартом, такими, например, являются упаковочные материалы, этикетки, печати, входные билеты и т.п. Однако нужно также учесть, что нанесение на всю поверхность тогда обосновано, если защитный элемент согласно изобретению является единственным защитным элементом на одной стороне защищенного изделия.
В случае, если защищенные изделия имеют высокий защитный стандарт, такие, например, как банкноты, то, как правило, имеется несколько защитных элементов на каждой стороне защищенных изделий. В этом случае является уместным частичное покрытие с защитным элементом согласно изобретению. При этом защитный элемент наносится на защищенное изделие в различных, неограниченных формах, например в качестве полос, точек, штрихов, алфавитно-цифровых знаков, образных изображений и т.д. Это формообразование ограничивается только способом нанесения и машинной считываемостью электролюминесценции или же оптической распознаваемостью эффекта, производимого с помощью пигментов с оптическим эффектом и/или красящих пигментов. Поэтому достаточно большая поверхность защищенного изделия должна быть покрыта защитным элементом согласно изобретению таким образом, чтобы все уровни защиты защитного элемента могли отчетливо распознаваться наблюдателем и соответственно однозначно поддавались машинной обработке.
Если защищенное изделие является предметом ежедневного использования, как, например, одежда, обувь, бытовые предметы и т.п., то по практическим причинам предлагается частичное покрытие, которое неограничено по форме и размеру, и также может быть включено в оптическое оформление предметов потребления.
Если защитный элемент согласно изобретению производится в процессе печати, то, конечно, он содержит перечисленные выше компоненты пигмента в более высокой концентрации, чем указанные для печатной краски, так как после высыхания печатной краски доля растворителя минимизирована.
Можно достичь усиления желаемых эффектов, таких как оптическое разнообразие или оптически видимая колоритность и электролюминесцентные свойства, если концентрация пигментов в защищенном изделии согласно изобретению повышается за счет многократного нанесения печатной краски друг поверх друга. При этом возможно, чтобы различные печатные слои содержали пигменты из всех или только из отдельных вышеуказанных трех групп. Таким образом, многократное нанесение печатных красок, которые содержат прозрачный электропроводящий пластинчатый пигмент, усиливает электролюминесцентные свойства защитного элемента.
Цветовые и/или предпочтительно оптически переменные свойства защитного элемента могут зависеть от нанесения друг на друга нескольких слоев, содержащих красящие пигменты, пигменты с оптическим эффектом или предпочтительно оптически переменные пигменты. При этом только, по меньшей мере, один слой должен содержать как вещество в форме частиц с электролюминесцентными свойствами, так и прозрачный электропроводящий пигмент.
Таким образом, является преимуществом, например, если такой слой, который наряду с веществом в форме частицы с электролюминесцентными свойствами и прозрачным электропроводящим пигментом также содержит прозрачный пигмент с оптическим эффектом, наносимый на слой, который содержит полупрозрачный или непрозрачный пигмент с оптическим эффектом. Также является возможным нанесение слоя, содержащего прозрачный пигмент с оптическим эффектом, на слой, который наряду с веществом в форме частиц с электролюминесцентными свойствами и прозрачным электропроводящим пигментом содержит прозрачный или же непрозрачный пигмент с оптическим эффектом. В обоих случаях возможно достичь интересного дополнительного цветового эффекта или усиления первоначального цветового и/или глянцевого эффекта.
Конечно является возможным то же самое разнообразие, если защитный элемент согласно изобретению представлен в виде полимерного слоя, который может быть либо связан с другими полимерными слоями, либо также напечатан сверху и/или снизу.
Если друг над друга наносятся несколько пигментосодержащих слоев, причем, по меньшей мере, один слой содержит защитный элемент согласно изобретению, то находящийся под ним и/или над ним слой может иметь такую же или другую форму, как защитный элемент согласно изобретению.
Отсюда возникают большие вариационные возможности, особенно относительно оптически различимого дизайна формы и цветового оформления. Например, возможно нанесение на всю поверхность непрозрачного цветного и необязательно оптически переменного основания, на котором защитный элемент согласно изобретению выделяется в определенном формообразовании.
Также возможно, чтобы, по меньшей мере, два лежащих друг на друге слоя имели ту же форму и были расположены точно друг над другом, так чтобы усиление оптического эффекта было видно только в этом месте.
В защитном элементе согласно данному изобретению указанные компоненты пигмента находятся в статистическом распределении.
В наглядной форме расположение пигментов можно описать, как подобную черепице структуру пластинчатых прозрачных электропроводящих пигментов преимущественно с расположенными между ними путем распыления частицами с электролюминесцентными свойствами. Если дополнительно используются пластинчатые пигменты с оптическим эффектом, то большинство из них, так же как и красящие пигменты, вяжущие средства и полимерные основные массы, имеют диэлектрические свойства.
Для машинного считывания электролюминесценции требуется, чтобы световая интенсивность частиц была достаточно большой для возможности обработки и однозначного распознавания считывающим устройством.
Отсюда очевидно, что соответствующее подобное черепице расположение различных пластинчатых пигментов не гарантирует того, что все электролюминесцентные частицы находятся на поверхности защитного элемента. Более того, большинство из них закрыто пластинчатыми пигментами. Однако повышение концентрации электролюминесцентных частиц повлекло бы за собой недостатки обработки.
Теперь прозрачность электропроводящих пигментов способствует тому, чтобы можно было видеть находящиеся под ним электролюминесцентные частицы, если они имеют достаточно высокую интенсивность люминесценции. Также особенно выгодным оказалось, если используются не только прозрачные или, по меньшей мере, полупрозрачные пластинчатые пигменты с оптическим эффектом, но и прозрачные электропроводящие пластинчатые пигменты. Они не препятствуют видимости электролюминесцентных пигментов, которые находятся под ними.
Для того чтобы можно было машинным способом обнаружить электролюминесценцию в защитном элементе согласно изобретению защищенное изделие, содержащее защитный элемент, помещают в переменное электрическое поле. В принципе, устройства и соответственно контрольные приборы, описанные в DE 19758587 С2, являются подходящими для измерения электролюминесценции в защитном элементе согласно изобретению.
Силовые линии электрического переменного поля пронизывают защитный элемент согласно изобретению и отклоняются прозрачными пластинчатыми электропроводящими пигментами, что частично усиливает электрическое поле. Таким образом, усиленные электромагнитные волны приводят к увеличенному возбуждению частиц с электролюминесцентными свойствами и вызывают там усиленную отдачу люминесцентного излучения, которое может однозначно обрабатываться и распознаваться измерительным прибором.
В принципе такое усиление люминесцентного излучения было бы также достижимо с непрозрачными электропроводящими пигментами, например с металлическими пигментами или пигментами, содержащими металлические слои. Однако их светонепроницаемость неизбежно приводит к тому, что должны использоваться высокие концентрации пигмента по отношению к электролюминесцентным частицам, так как частицы, находящиеся под непрозрачными пигментами, закрыты полностью. Такие высокие концентрации пигмента являются невыгодными.
Кроме того, комбинации с цветной фоновой печатью, как описано выше, при применении полупрозрачных электропроводящих пигментов не являются возможными. Далее оказалось, что защитные элементы, изготовленные с помощью непрозрачных электропроводящих пигментов, особенно имеющие металлические слои, теряют свою электрическую проводимость при последующих механических нагрузках защищенного изделия, будь это печатные формы или, в частности, обычные последующие способы тиснения, хотя их действительные оптические свойства при известных условиях также сохраняются. Вследствие этого электролюминесценция в защитном элементе уже не является достаточной, чтобы однозначно считываться машинным способом.
Поэтому было крайне неожиданным, что комбинация электропроводящих непрозрачных пигментов, в особенности имеющих металлические слои, которые в данном случае применяются как пигменты с оптическим эффектом, с прозрачными электропроводящими пигментами и электролюминесцентными частицами в соответствии с данным изобретением приводит к защитным элементам, которые обладают как оптическими свойствами пигментов с металлическим эффектом, так и достаточно высокой электролюминесценцией, доступной для машинного считывания, даже если они подлежат последующим механическим нагрузкам, например, при тисненом способе печатания. Поэтому это является следующей предпочтительной формой осуществления данного изобретения.
Защитный элемент согласно данному изобретению по сравнению с известными решениями уровня техники обладает рядом преимуществ. Так как бесконтактное машинное обнаружение электролюминесцентного излучения зачастую не удается при единственном использовании приемлемых количеств электролюминесцентных материалов в защитных элементах и защитные элементы с интегрированными электродами обладают сложной структурой, то большим преимуществом данного изобретения является решение проблемы измерения бесконтактной электролюминесценции путем добавления единственного дополнительного материала. При этом было установлено, что машинная проверка защитного элемента согласно изобретению занимает меньше времени, чем проверка других защитных элементов, так что она может без проблем интегрироваться в уже имеющийся проверочный процесс, например, банкнот.
Для решения задачи согласно изобретению достаточно, например, добавить к печатной краске всего лишь два различных отдельных материала в приемлемых количествах, поэтому защитный элемент согласно данному изобретению также имеет простую структуру, которую можно выполнить в самом простом случае с помощью печатания на обычном субстрате. Также просто устроены полимерные слои, которые представляют защитный элемент согласно изобретению.
Как печать, так и полимерные слои, в зависимости от их прозрачности, можно замечательно комбинировать с видимыми, в особенности цветными, расположенными выше или ниже слоями. Одновременно или в качестве альтернативы защитный элемент согласно изобретению может сам содержать пигменты с оптическим эффектом и/или красящие пигменты, которые со своей стороны могут представлять защитный признак, который обнаруживается оптически без вспомогательного средства.
Так как многие электролюминесцентные вещества также обладают фотолюминисцентными свойствами, это может привести при необходимости к интеграции последующей защитной степени, которая поддается проверке, например, с помощью ультрафиолетовой лампы.
Поэтому защитный элемент в соответствии с данным изобретением представляет замечательную возможность комбинировать друг с другом несколько защитных признаков, соответствующих различным степеням защиты в единственном месте защитного изделия, в дополнение к бесконтактному машинному считыванию электролюминесцентных свойств. Вместе с тем защита от подделки защищенных изделий значительно повышается.