ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ПЕРЕМЕННЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
PROTECTIVE ELEMENT WITH VARIABLE OPTICAL PROPERTIES

Данное изобретение относится к защитному элементу с переменными оптическими свойствами для защиты ценных предметов. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления такого защитного элемента, защитному устройству с таким защитным элементом, соответствующим образом оснащенному носителю данных и проверочному устройству для такого защитного элемента.
Для защиты носителей данных, например ценных документов, удостоверений и других ценных предметов, в частности фирменных изделий, их часто снабжают защитными элементами. Эти элементы позволяют проверить подлинность носителя данных, одновременно они служат защитой от несанкционированного воспроизведения. Защитные элементы можно выполнить, например, в виде внедренной в банкноту защитной нити, защитной пленки для банкноты с отверстием, нанесенной защитной полоски, самонесущего переводного элемента или участка защитного признака, нанесенного непосредственно на ценный документ.
Особую роль при защите от подделок играют защитные элементы, обладающие оптическими эффектами, зависящими от угла наблюдения, так как эти элементы невозможно воспроизвести даже при помощи самых современных копировальных устройств. Для этого защитные элементы оснащают элементами с переменными оптическими свойствами, которые при наблюдении под различными углами создают у наблюдателя различные зрительные впечатления, например, в зависимости от угла наблюдения они создают впечатление другого цвета или яркости и/или другого графического мотива.
В этой связи известен способ применения защитных элементов с многослойными тонкопленочными элементами, цветовое впечатление от которых изменяется в зависимости от угла наблюдения: при наклоне защитного признака цвет, например, меняется от зеленого к голубому, от голубого к пурпурному или от пурпурного к зеленому. Ниже возникновение таких изменений цвета при наклоне защитного элемента называется эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения.
Из патентного документа WO 02/073250 А2 известны тонкопленочные элементы с переменными оптическими свойствами, в слоистую структуру которых интегрирован по меньшей мере один магнитный слой. В этом случае магнитные свойства таких тонкопленочных элементов с переменными оптическими свойствами можно использовать как дополнительный признак подлинности.
В патентном документе ЕР 1780040 А2 раскрыт защитный элемент, на участке которого имеются магнитно-упорядоченные пигментные частицы, создающие кинематический визуальный эффект. При этом магнитно-упорядоченные пигментные частицы, в частности, могут обладать переменными оптическими свойствами.
Исходя из этого задача данного изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать защитный элемент вышеуказанного типа, в частности создать защитный элемент с привлекательным зрительным образом и высокой степенью защиты от подделки, на зрительный образ которого к тому же можно интерактивно влиять при проверке на подлинность.
Эта задача решается благодаря защитному элементу с признаками основного пункта формулы изобретения. Способ изготовления такого защитного элемента, защитное устройство с таким защитным элементом, соответствующим образом оснащенный носитель данных и проверочное устройство для такого защитного элемента раскрыты в независимых пунктах формулы изобретения. Модификации заявленного изобретения являются предметом зависимых пунктов.
Согласно заявленному изобретению защитный элемент рассматриваемого типа имеет красочный слой с переменными оптическими свойствами, содержащий первые пигменты с оптически изменяемым эффектом, создающим визуальное впечатление, зависящее от угла наблюдения, и вторые пигменты, обратимо ориентируемые внешним магнитным полем, в котором степень выраженности визуального впечатления от пигментов с оптически изменяемым эффектом, создающим переменные оптические свойства, зависящие от угла наблюдения, зависит от ориентации магнитно-ориентируемых пигментов относительно плоскости красочного слоя.
Такой защитный элемент дает сочетание привлекательных визуальных эффектов, а именно: во-первых, эффекта, создаваемого первыми оптически изменяемыми пигментами, а во-вторых, эффекта, создаваемого магнитно-ориентируемыми вторыми пигментами, которые, как более подробно описано ниже, интерактивно могут создавать трехмерные зрительные образы, которые в сочетании с дополнительной информацией, если таковая имеется, могут обратимо появляться и снова исчезать. Согласно одному из вариантов реализации заявленного изобретения вторые пигменты позднее благодаря активируемому закрепителю можно полностью или частично зафиксировать в требуемом положении таким образом, что впоследствии, как более подробно пояснено ниже, защитный элемент специально может быть снабжен индивидуальным обозначением.
Согласно заявленному изобретению оба эффекта возникают во взаимодействии, поскольку проявление эффекта изменения оптических свойств зависит от ориентации магнитно-ориентируемых пигментов. При этом интерактивное влияние магнитных пигментов не только вызывает появление до этого невидимых зрительных образов и, если таковая имеется, дополнительной информации, но и изменяет интенсивность и яркость эффекта изменения оптических свойств.
Для обеспечения обратимой магнитной ориентируемости пигментов вторые пигменты, предпочтительно, заключены в микрокапсулу и могут вращаться в этой микрокапсуле, по существу, свободно. Без внешнего магнитного поля вторые пигменты внутри микрокапсулы ориентированы предпочтительно изотропно, то есть в целом предпочтительного направления они не имеют. Конечно, на практике могут возникнуть определенные отклонения от идеальной изотропной ориентации, например, в зависимости от геометрической формы, намагничиваемости, вязкости капсулирующей жидкости или структуры капсулирования.
После воздействия внешнего магнитного поля вторые пигменты сначала быстро ориентируются в нужном положении, а после прекращения действия внешнего магнитного поля снова возвращаются в свое исходное состояние. Без восстанавливающей силы или других внешних сил это возвращение в некоторых случаях может продолжаться очень долго - несколько минут, часов и даже дней. В течение этого периода времени намагниченный узор, демонстрируемый защитным элементом, сначала остается видимым даже после удаления магнита для проверки подлинности и исчезает только тогда, когда активное движение внешнего магнита снова устраняет или изменяет ориентацию вторых пигментов.
Чтобы ускорить возвращение в исходное состояние, микрокапсулы в предпочтительных вариантах исполнения могут содержать гель, обеспечивающий восстанавливающую силу для магнитно-ориентируемых пигментов. Для этого в микрокапсулы, например, можно ввести прозрачное полимеризирующееся вещество, предпочтительно, представляющее собой смесь способных к фотосшиванию мономеров и олигомеров с соответствующим растворителем, и посредством сшивания целенаправленно создать в микрокапсулах гелеподобную структуру. Эта структура, с одной стороны, допускает вращение пигментов под действием внешнего поля, а с другой стороны, после осуществления вращения создает восстанавливающую силу, которая позволяет после прекращения действия внешнего поля быстро вернуть эти пигменты в исходное состояние. В другом варианте исполнения такую восстанавливающую силу можно создать также посредством предварительного намагничивания магнитного слоя, скомбинированного с оптически изменяемым красочным слоем.
В предпочтительном варианте осуществления заявленного изобретения первые пигменты находятся вне микрокапсул вторых пигментов. Как вариант, первые пигменты можно капсулировать вместе со вторыми пигментами. В этом случае первые пигменты, предпочтительно, представляют собой пластинчатые пигменты. Так как в этом варианте при ориентировании магнитных вторых пигментов аналогично меняется ориентация первых пигментов, за счет совместного капсулирования можно создать динамические интерактивные цветовые эффекты. В частном случае исполнения первые и вторые пигменты представляют собой одни и те же магнитно-ориентируемые пигменты с переменными оптическими свойствами.
Вторые пигменты, предпочтительно, получены на основе железного порошка высокой чистоты, они могут быть изготовлены, например, из порошка карбонильного железа, обработанного в восстановительных условиях. Предпочтительные пластинчатые железные пигменты, в частности, раскрыты в публикации ЕР 51152 В1; содержащееся в этом документе описание изготовления и свойств таких пигментов включено в настоящее описание по ссылке.
При этом вторые пигменты могут быть магнитомягкими или магнитожесткими. Вторые пигменты, предпочтительно, имеют несферическую, например игольчатую, форму. При этом особенно предпочтительны пигменты, имеющие пластинчатую форму. Далее наибольший диаметр несферического пигмента обозначается так же, как длина или размер пигмента, а наименьший диаметр - как толщина пигмента.
Соотношение между наибольшим и наименьшим диаметром несферических вторых пигментов, предпочтительно, составляет более 5:1, предпочтительно более 10:1. Особенно предпочтительно соотношение от 40:1 до 400:1. Наибольший диаметр несферических вторых пигментов, предпочтительно, составляет более 2 мкм, предпочтительнее - более 5 мкм, особенно предпочтительно - более 10 мкм и еще предпочтительнее - более 15 мкм. Применение магнитно-ориентируемых пигментов микронного диапазона, в частности вышеуказанного диапазона размеров, имеет, в частности, то преимущество, что можно поддерживать меньшую концентрацию частиц по сравнению с наночастицами.
При помощи внешнего магнитного поля пластинчатые пигменты, особенно с размерами и соотношением диаметр/толщина из предпочтительного диапазона, можно произвольно ориентировать относительно плоскости слоя, В зависимости от ориентации эти пигменты подобно ламелям жалюзи либо позволяют, по существу, свободно видеть нижележащие слои (почти перпендикулярная ориентация относительно плоскости слоя), либо препятствуют этому частично (наклонная ориентация относительно уровня слоя) или полностью (по существу, горизонтальная ориентация относительно плоскости слоя). Таким образом, при больших отношениях диаметр/толщина можно установить сильные контрасты между просвечивающими и непрозрачными участками слоя.
В рамках данного описания "просвечивающий" означает просвечиваемость в смысле некоторой или полной светопроницаемости. Таким образом, этот термин включает и прозрачность. Просвечивающий слой позволяет воспринимать объекты, находящиеся за или под ним, даже если из-за этого просвечивающего слоя может уменьшиться яркость объектов и/или измениться их цвет. Напротив, если светопроницаемость слоя настолько мала, что объекты, находящиеся за или под слоем, больше не распознаются, то этот слой называют уже не просвечивающим, а непрозрачным или кроющим.
Вместо применения несферических, в частности пластинчатых, вторых пигментов можно предусмотреть вторые пигменты, образованные заключенными в микрокапсулы изотропными частицами, которые под действием внешнего магнитного поля ориентируются в микрокапсулах совместно, например, в виде цепи. Таким образом можно получить также динамичные оптические эффекты. При этом изотропные частицы могут быть выполнены в виде наноразмерных частиц с размером от 1 нм до 1 мкм или, альтернативно, они могут иметь размер более 1 мкм, причем размер частиц, в частности, составляет от 1 мкм до 20 мкм, предпочтительно - от 2 мкм до 10 мкм. Диаметр микрокапсул, предпочтительно, составляет от 1 мкм до 200 мкм, в частности от 5 мкм до 80 мкм, и, предпочтительно, согласован с размером изотропных частиц таким образом, что при ориентации под действием магнитного поля в каждом случае несколько изотропных частиц в микрокапсулах могут прилегать друг к другу, в частности, в виде цепи.
x
В предпочтительном варианте реализации заявленного изобретения вторые пигменты образованы покрытыми железными пигментами. При этом железные пигменты, в частности, имеют следующий состав: FeO, где х составляет от 1,3 до 1,5. Благодаря покрытию вторые пигменты наряду с их ориентируемостью под действием магнитного поля также получают необходимое дополнительное свойство. В простейшем случае речь идет об окрашивающем покрытии, например, содержащем желтые, зеленые и/или голубые органические и/или неорганические красящие средства, а также, предпочтительно, дополнительный белый пигмент с высокой рассеивающей способностью. Чтобы пигментам придать соответствующие свойства, также могут применяться другие покрытия, например наносимые лазером, флуоресцентные или фосфоресцентные.
Капсулирование вторых пигментов можно осуществить, например, выбрав железные пигменты подходящего размера примерно в диапазоне размеров от 10 мкм до 20 мкм, диспергировав их в нерастворимом в воде растворителе, приготовив в воде соответствующие мицеллярные прекурсоры с контролируемым размером частиц и заключив их в капсулу способом коацервации, например, с акрилированным желатином. Общую информацию по микрокапсулированию и коацервации можно найти, например, в публикации ЕР 1479432 В1.
Разумеется, для капсулирования подходят и другие способы, например эмульсионная полимеризация с акрилатами, метакрилатами или стиролом.
Описываемые в данной заявке микрокапсулы могут состоять из нескольких различных органических и неорганических материалов. Чтобы обеспечить требуемые оптические и механические свойства, в частности, с толщиной стенки микрокапсулы можно согласовать материал капсулы, а при применении полимеров - и плотность полимерной сетки. Предпочтительными материалами для капсул являются, например, желатин, модифицированный желатин, в частности, с химическим дополнительным сшиванием, полиметилметакрилат (ПММА) и другие полиакрилаты, хорошо подходящие, прежде всего, из-за своей высокой прозрачности, полиуретаны, полиамиды, меланин/формальдегид, силиконы, а также неорганические оксидные материалы, например силикаты и оксиды титана, гафния или железа.
Согласно заявленному изобретению диаметр микрокапсул, предпочтительно, составляет от приблизительно 1 мкм до приблизительно 200 мкм, в частности от приблизительно 1 мкм до приблизительно 80 мкм. Толщина стенки микрокапсул обычно составляет от 5% до 30%, предпочтительно от 10% до 20% диаметра микрокапсул.
Первые пигменты, предпочтительно, представляют собой пигменты, изготовленные на основе жидкокристаллических полимеров, или так называемые перламутровые пигменты, например серебристо-белые пигменты и пигменты с золотистым или металлическим блеском, поставляемые фирмой Merck KGaA под названием Iriodin или Colorcrypt. Как пигменты на основе жидкокристаллического материала, так и перламутровые пигменты сами по себе являются просвечивающими. В другом также предпочтительном варианте осуществления изобретения первые пигменты образованы интерференционными многослойными пигментами. Такие интерференционные многослойные пигменты обычно имеют тонкопленочную структуру, предпочтительно, содержащую, по меньшей мере, отражающий слой, поглощающий слой и диэлектрический разделительный слой, расположенный между отражающим и поглощающим слоем. Сами по себе эти пигменты могут быть просвечивающими, хотя также известны непрозрачные интерференционные многослойные пигменты.
В одном из вариантов заявленного изобретения вторые пигменты заключены в микрокапсулы, причем микрокапсулы содержат активируемый закрепитель, посредством активирования которого вторые пигменты можно зафиксировать в требуемом положении. Такое исполнение дает возможность частично или полностью позднее зафиксировать в требуемом положении вторые пигменты, например, чтобы ввести в защитный элемент индивидуальное обозначение. Благодаря этому печатный слой, содержащий вторые пигменты, даже после его высыхания еще можно ориентировать под действием магнитного поля и зафиксировать в требуемом положении, в частности, посредством местного ультрафиолетового или лазерного облучения на некоторых участках, например, в виде узоров, символов или кода.
Если вторые пигменты дополнительно фиксируют только на некоторых участках, то возникает комбинированный эффект, при котором нефиксированные участки реагируют на внешние магнитные поля обратимо, в то время как магнитная ориентация на участках, подвергнутых, например, ультрафиолетовому или лазерному излучению, зафиксирована на длительный срок.
При этом в предпочтительном варианте заявленного изобретения микрокапсулы в качестве активируемого закрепителя содержат прозрачную полимеризующуюся смесь или вещество, а для активирования закрепителя - инициатор, предпочтительно фотоинициатор. Для этого при микрокапсулировании, осуществляемом, предпочтительно, посредством коллоидной коацервации или микроэмульсионной полимеризации, вторые пигменты, например, можно суспензировать в 100-процентной системе, состоящей из мономеров, олигомеров и фотоинициатора. При этом условия полимеризации, например размер мицелл и капель, выбирают так, что получаются микрокапсулы требуемого размера (от 1 мкм до 200 мкм, предпочтительно от 5 мкм до 80 мкм). Вязкость смеси можно согласовать как посредством выбора типа мономеров и олигомеров, так и посредством вариаций соотношения между ними.
Выбирая соответствующие условия полимеризации, можно изготовить как микрокапсулы с полностью фиксированными пигментами, так и микрокапсулы с гелевыми структурами, предпочтительно, состоящими из смеси фотополимеризующихся мономеров и олигомеров с подходящим растворителем, в которых пигменты еще могут вращаться под воздействием внешнего магнитного поля и в которых на повернутые пигменты действует восстанавливающая сила гелевой структуры, как подробнее пояснено выше.
Как вариант микрокапсулы могут содержать в значительной степени инертное наполнение с добавленными короткими цепочечными реактивными молекулами, которые при облучении сшиваются между собой и со стенкой капсулы и фиксируют положение содержащегося в микрокапсуле пигмента.
В соответствии с еще одним вариантом в микрокапсулы также можно ввести разрушаемые лазерным излучением нанокапсулы с инициатором полимеризации, так что фиксацию можно вызвать лазерным излучением.
В еще одном предпочтительном варианте микрокапсулы содержат жидкости или пигменты, которые могут разлагаться лазерным излучением и, например, вспениваться. При этом в результате увеличения объема закрепителя положение содержащихся в микрокапсулах пигментов фиксируется на длительный срок. Одно из преимуществ такого варианта состоит в том, что не произойдет никакого дополнительного сшивания, например, из-за ультрафиолетового света или просачивания инициатора полимеризации.
Примерами активируемых закрепителей, подходящих для вспенивания под действием лазерного излучения и/или высокой температуры, являются полимеры, например ПОМ (полиоксиметилен), ПММА (полиметилметакрилат) и ПА (полиамид), которые вследствие своей способности к разложению проявляют склонность к вспениванию даже без дополнительных добавок. Кроме того, можно применить и другие полимеры, например полистирол, полиэфир или ПЭТ (полиэтилентерефталат), к которым для получения требуемой вспениваемости можно примешать вспенивающий агент. В качестве вспенивающего агента можно применить, например, карбонат натрия, дифенилоксид-4-4'-дисульфогидразид или вспенивающие агенты серии продуктов Genitron или Ficel фирмы Lanxess. Как вариант можно применить вспенивающиеся полые шарики. Для повышения чувствительности вспенивающихся полимеров к лазерному излучению дополнительно можно добавить абсорберы для диапазона длин волн применяемого лазера.
В предпочтительном варианте исполнения заявленного изобретения красочный слой с переменными оптическими свойствами может содержать третьи некапсулированные магнитно-ориентируемые пигменты, которые магнитно ориентированы, образуя заданный мотив в виде узоров, линий, символов или кода. При этом в отличие от ориентации вторых пигментов ориентация третьих пигментов зафиксирована на длительный срок. За исключением капсулирования, которое для третьих пигментов не применяется, можно использовать те же материалы, с теми же свойствами и диапазонами размеров, как и для вторых пигментов, так что приведенные выше соответствующие пояснения применимы и для третьих пигментов.
Капсулированные вторые пигменты и некапсулированные третьи пигменты могут присутствовать, по меньшей мере частично, на тех же самых участках красочного слоя с переменными оптическими свойствами и/или, по меньшей мере частично, на отделенных друг от друга участках красочного слоя с переменными оптическими свойствами. Как более подробно пояснено ниже, при обоих вариантах можно создать необычные хорошо запоминающиеся оптические эффекты.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения красочный слой с переменными оптическими свойствами содержит смесь пигментов, содержащую первые пигменты, капсулированные вторые пигменты и, если таковые имеются, некапсулированные третьи пигменты. Как вариант красочный слой с переменными оптическими свойствами может состоять из нескольких расположенных друг над другом отдельных слоев, каждый из которых содержит только один тип пигментов.
Красочный слой с переменными оптическими свойствами, предпочтительно, образован печатным слоем, созданным способом трафаретной или флексографской печати, а в некоторых вариантах - печатным слоем, созданным способом металлографской печати. При всех названных вариантах его могут подвергнуть дополнительному блинтовому тиснению, в частности, для усиления трехмерного эффекта магнитно-ориентированных пигментов.
Для фиксации на длительный срок магнитно-ориентированного мотива третьих пигментов красочный слой, предпочтительно, выполнен на основе системы с обработкой красок ультрафиолетовым излучением, при этом применяются только ультрафиолетовые системы, системы с использованием Уф-излучения и красок на водной основе, а также системы на основе УФ-излучения и красок на основе растворителей. Кроме первых, вторых и, если таковые имеются, третьих пигментов, красочный слой может содержать дополнительные пигменты, в частности изотропные пигменты и/или магнитомягкие пигменты. Разумеется, дополнительные пигменты и вообще дополнительные добавки могут обладать свойствами, которые распознаются визуально и/или машинным способом и не ухудшают описанных оптических эффектов предлагаемого защитного элемента или ухудшают их лишь незначительно.
В предпочтительном исполнении красочный слой с переменными оптическими свойствами нанесен на стандартную бумагу для банкнот или на красочный фоновый слой. В качестве материала подложки для бумаги для банкнот можно использовать любой вид бумаги, в частности хлопковую веленевую бумагу. Конечно, можно также применить бумагу, содержащую х процентов полимерного материала, причем х составляет от 0 до 100% по массе.
Материалом подложки банкноты или вообще носителя данных также может быть полимерная, например полиэфирная, пленка. Пленка может быть натянута в одном или двух направлениях. Натяжение пленки, помимо прочего, приводит к тому, что она получает поляризующие свойства, которые можно использовать в качестве дополнительного защитного признака. Материал подложки также может представлять собой многослойный композиционный материал, содержащий по меньшей мере один слой из бумаги или подобного бумаге материала. Такой композиционный материал, который также можно применять в качестве материала подложки для банкнот, отличается чрезвычайно высокой прочностью, что весьма предпочтительно для долговечности банкноты или носителя данных.
Кроме того, в качестве материала подложки можно применить многослойный композиционный материал, который, предпочтительно, можно использовать, например, в некоторых климатических зонах Земли.
Все материалы подложки могут содержать добавки, способные служить признаками подлинности. При этом, в частности, можно использовать люминесцирующие вещества, которые в видимом диапазоне волн, предпочтительно, прозрачны, а в невидимом диапазоне могут быть возбуждены соответствующими вспомогательными средствами, например при помощи источника ультрафиолетового или инфракрасного излучения, чтобы создать люминесценцию, непосредственно различимую визуально, или люминесценцию, которая может быть обнаружена вспомогательными средствами.
Фоновые слои с темными красками, как правило, ведут к особенно высокой яркости эффектов изменения оптических свойств. Тем не менее, в качестве подложки также можно применять прозрачную или просвечивающую пленку. В этом случае защитный элемент можно применять в качестве просвечивающего защитного элемента, предпочтительно, в области окна или над областью окна или сквозного отверстия в ценном документе. Пленку можно выполнить также в виде накладки, покрывающей часть поверхности подложки, или в виде полосы, проходящей по всей длине или ширине носителя данных. В качестве материалов для пленки главным образом используют следующие пластики: ПЭТ (полиэтилентерефталат), ПБТ (полибутилентерефталат), ПЭН (полиэтиленнафталат), ПП (полипропилен), ПА (полиамид) и ПЭ (полиэтилен). Кроме того, как сказано выше, пленку можно растянуть в одном или двух направлениях.
Отверстие в банкноте может быть выполнено уже при изготовлении используемой в банкноте защищенной от подделки бумаги и тогда оно будет иметь волокнистый неравномерный край. Такой край характерен для отверстий, изготовленных уже при формировании листа, и не может быть создан впоследствии. Подробности изготовления таких неравномерных краев можно найти в публикации WO 03/054297 А2, содержание которого включено в настоящую заявку по ссылке. В других вариантах исполнения отверстие выполняют только после изготовления бумаги посредством перфорирования или резки, например лазерной резки.
В одном из вариантов реализации заявленного изобретения красочный слой с переменными оптическими свойствами можно нанести на несущий информацию фоновый слой, в частности печатный слой, выполненный способом трафаретной, флексографской или металлографской печати. Так как информация на просвечивающих участках красочного слоя распознаваема, а на непрозрачных участках закрыта, красочный слой и фоновый слой могут взаимодействовать для создания дополнительного признака подлинности, как более подробно будет пояснено ниже.
Фоновый слой, предпочтительно, также может обладать термохромными свойствами для создания защитного элемента, на который можно интерактивно влиять другим способом. Такой термохромный фоновый слой, в частности, можно выполнить так, что при его активировании посредством повышения температуры эффект изменения оптических свойств первых пигментов исчезает для наблюдателя.
Согласно одному из вариантов реализации заявленного изобретения красочный слой с переменными оптическими свойствами скомбинирован с магнитным фоновым слоем, который может присутствовать на всей поверхности или в виде узоров, символов, или кода. Благодаря такому магнитному фоновому слою можно достичь того, чтобы красочный слой с переменными оптическими свойствами отображал требуемый мотив даже без внешнего магнитного поля или первоначально скрытый мотив проявлялся при помощи внешнего магнитного поля.
В первом варианте магнитный фоновый слой содержит магнитомягкое вещество с низкой или даже пренебрежимо малой остаточной намагниченностью, расположенное в виде мотива, например в виде узоров, символов или кода. Вследствие своей низкой остаточной намагниченности само магнитомягкое вещество не может быть намагниченным на длительный срок, то есть после прекращения действия внешнего магнитного поля свою намагниченность оно не сохраняет.
Если защитный элемент подвергают воздействию внешнего магнитного поля, то магнитный фоновый слой в значительной степени экранирует магнитное поле на участках, где имеется магнитомягкое вещество, так что в этих местах вторые пигменты подвергаются воздействию магнитного поля незначительно или совсем не подвергаются. В результате возникающей ориентации вторых пигментов, различной в зависимости от месторасположения, внешнее магнитное поле раскрывает мотив, присутствующий в магнитном фоновом слое, и делает его заметным для наблюдателя. Итак, благодаря магнитному фоновому слою создают обратимо отображаемый магнитный мотив, причем внешнее магнитное поле не обязательно должно иметь форму мотива. Более того, проверку можно осуществить при помощи обычных широко распространенных магнитов, например постоянных магнитов мобильного телефона, переносного аудиоплеера или системы защиты товаров.
Пигментами с требуемыми магнитомягкими свойствами, в частности, являются магнитомягкие ферриты, например цинко-марганцевый феррит или различные аморфные, кристаллические или нанокристаллические металлы и металлические сплавы, известные специалисту в области экранирования статических и низкочастотных магнитных полей. При этом пигменты наносят печатью, предпочтительно, в виде магнитной печатной краски. Проявление эффекта можно отрегулировать, в частности, посредством пигментирования печатной краски и толщины печатного слоя.
Во втором варианте магнитный фоновый слой содержит магнитное вещество со средней или высокой напряженностью коэрцитивного поля, присутствующее на всей поверхности или в виде мотива. При этом напряженность коэрцитивного поля обычно составляет от 50 кА/м до 300 кА/м. Тем не менее, такое магнитное вещество сравнительно легко можно намагнитить или перемагнитить при помощи внешнего магнитного поля. Начальное намагничивание в форме требуемого мотива можно создать, например, посредством сильного постоянного магнита. Вследствие остаточной намагниченности магнитного материала даже после прекращения действия внешнего магнитного поля сохраняется намагниченность, достаточно сильная для того, чтобы удержать обратимо ориентируемые вторые пигменты в нужном положении.
Подходящими материалами для этого варианта являются, например, смеси магнитожестких и магнитомягких ферритов или керамики и сплавов, например AlNiCo, CuNiFe или сплава стали с хромом и кобальтом.
В соответствии с третьим вариантом данного аспекта заявленного изобретения выбирают настолько большую напряженность коэрцитивного поля магнитного вещества, что стандартными постоянными магнитами перемагнитить его уже невозможно, для этого необходимы очень сильные поля, например, создаваемые сильными электромагнитами, или импульсное намагничивание. В этом случае напряженность коэрцитивного поля магнитного вещества составляет более 300 кА/м.
В этом варианте, например, при изготовлении защитного элемента или на последующем этапе индивидуализации в магнитном фоновом слое намагничивают мотив, стереть который при помощи средств, обычно имеющихся в распоряжении пользователя, невозможно. Благодаря ориентации вторых пигментов возникает видимый постоянный магнитный узор, который посредством внешнего магнитного поля можно усилить или ослабить.
Материалами, подходящими для этого варианта, являются, например, анизотропные и, особенно, изотропные магнитные порошки на основе магнитожестких ферритов, например феррит бария или стронция, или магнитные порошки на основе керамики и сплавов, например NdFeB или SmCo. Также можно использовать высококоэрцитивные материалы (HiCo) из области магнитных карт, так как эти материалы имеют напряженность коэрцитивного поля до 4000 Э (примерно 320 кА/м).
Нанесение магнитного фонового слоя на бумажную подложку можно осуществить непосредственно печатанием краски, содержащей магнитные вещества, названные применительно к первому и третьему варианту, с максимально возможным пигментированием примерно в пределах от 15% до 50%. Чтобы достичь максимально возможной толщины слоя и, таким образом, интенсивного эффекта, краску наносят, предпочтительно, способом трафаретной или металлографской печати.
Нанесение магнитного фонового слоя на пленочную подложку дает дополнительные возможности. Так, на пленку известными способами можно нанести один или несколько слоев магнитных материалов. Например, на пленку способом напыления можно нанести магнитный металлический слой, в частности слой железа или никеля, деметаллизированный в форме требуемого мотива и с напечатанным поверх или снизу красочным слоем с переменными оптическими свойствами описанного типа. Вакуумным способом на пленку также можно нанести различные неметаллические слои или металлические сплавы, имеющие соответствующие магнитные свойства в отношении напряженности коэрцитивного поля, остаточной намагниченности и т.д.
Заявленное изобретение также относится к способу изготовления защитного элемента с переменными оптическими свойствами для защиты ценных предметов, в котором на подложку наносят красочный слой с переменными оптическими свойствами, содержащий первые пигменты с переменными оптическими свойствами для создания визуального впечатления, зависящего от угла наблюдения, и вторые пигменты, обратимо ориентируемые внешним магнитным полем, причем степень выраженности визуального впечатления, зависящего от угла наблюдения пигментов с переменными оптическими свойствами, зависит от ориентации магнитно-ориентируемых пигментов относительно плоскости красочного слоя. При этом вторые пигменты, предпочтительно капсулированы таким образом, что будучи капсулированными они могут, по существу, свободно вращаться.
В одном из предпочтительных вариантов реализации заявленного способа наносят красочный слой с переменными оптическими свойствами, который кроме первых и вторых пигментов содержит третьи, некапсулированные и магнитно-ориентируемые пигменты, причем третьи пигменты при помощи внешнего магнитного поля ориентированы на длительный срок с образованием мотива в виде узоров, линий, символов или кода.
Первые, вторые и, если таковые имеются, третьи пигменты, предпочтительно, смешивают с получением смеси пигментов и печатают вместе, предпочтительно, способом трафаретной, флексографской или металлографской печати. Как вариант, на подложке сначала можно напечатать только магнитный слой со вторыми пигментами и поверх только магнитного слоя напечатать только красочный слой с первыми пигментами. При необходимости можно предусмотреть еще один слой с третьими пигментами.
Мотив третьих пигментов, созданный посредством магнитной ориентации, предпочтительно, фиксируют на длительный срок УФ-отверждением.
Кроме того, заявленное изобретение включает в себя защитное устройство для защиты защищенных от подделки бумаг, ценных документов и т.д., содержащее защитный элемент описанного типа и проверочный элемент с магнитной областью мотива, в которой имеется магнитный материал в виде узоров, линий, символов или кода. При этом магнитная область мотива, особенно предпочтительно, намагничена, по существу, перпендикулярно плоскости проверочного элемента. Мотив, представленный магнитной областью мотива, может быть либо свободно видимым, либо не распознаваемым без вспомогательных средств, например, в результате покрытия темным печатным слоем.
Кроме применения магнитов мотива для проверки защитных элементов согласно заявленному изобретению, можно использовать и другие магниты. Например, громкоговорители почти всех современных мобильных телефонов содержат сильные постоянные магниты. Переносные аудиоплееры или их наушники, головные или вставляемые в ухо, а также системы защиты товаров в местах продажи также часто содержат постоянные магниты достаточной силы. Благодаря своей широкой распространенности эти магниты имеются в распоряжении пользователя почти повсюду и могут, особенно в случае защитных элементов, содержащих вышеописанный магнитный фоновый слой, предпочтительно, также использоваться для проверки защитных элементов согласно изобретению.
Кроме того, заявленное изобретение относится к носителю данных, в частности к ценному документу, например к банкноте, паспорту, свидетельству, удостоверению и т.д., оснащенному защитным элементом описанного типа или защитным устройством описанного типа. Защитный элемент, особенно, если он выполнен на прозрачной или просвечивающей подложке, может быть расположен также в области окна или над областью окна или сквозного отверстия в носителе данных.
Если носитель данных содержит как предлагаемый защитный элемент, так и соответствующий проверки, то геометрически эти элементы, предпочтительно, расположены на носителе данных так, что защитный элемент при сгибании или складывании носителя данных можно установить над проверочным элементом.
Кроме того, предметом заявленного изобретения является проверочное устройство для проверки подлинности защитного элемента описанного типа, содержащее магнитную область мотива, в которой имеется магнитный материал в виде узоров, символов или кода, намагниченный, по существу, перпендикулярно плоскости области мотива, чтобы магнитно ориентировать в защитном элементе вторые пигменты красочного слоя с переменными оптическими свойствами.
Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи поясняются примеры реализации и преимущества заявленного изобретения. Для наглядности масштаб и пропорции на чертежах не соблюдаются.
На чертежах изображено следующее:
на фиг.1 схематично представлена банкнота с защитным элементом согласно заявленному изобретению,
на фиг.2 показан защитный элемент согласно фиг.1 вместе с проверочным устройством, причем на фиг.2(а) защитный элемент и проверочное устройство пространственно отделены друг от друга, а на фиг.2(b) защитный элемент лежит на проверочном устройстве,
на фиг.3 показан разрез защитного элемента согласно одному из примеров реализации заявленного изобретения: в левой половине чертежа - без проверочного устройства, в правой половине - с проверочным устройством,
на фиг.4 показан защитный элемент согласно другому примеру реализации заявленного изобретения в поперечном разрезе, как на фиг.3,
на фиг.5 показан поперечный разрез защитного элемента согласно еще одному примеру реализации заявленного изобретения,
на фиг.6 показан вид сверху на фрагмент защитного элемента согласно фиг.5: (а) - без проверочного устройства, (b) - с проверочным устройством,
на фиг.7 представлен поперечный разрез защитного элемента согласно еще одному примеру реализации заявленного изобретения,
на фиг.8 представлена банкнота с защитным устройством согласно заявленному изобретению, состоящим из защитного элемента и проверочного элемента, расположенных зеркально-симметрично относительно средней линии,
на фиг.9 представлен защитный элемент согласно дополнительному примеру реализации заявленного изобретения в поперечном разрезе, как на фиг.3,
на фиг.10 представлен защитный элемент с магнитомягким фоновым слоем при его проверке посредством внешнего магнита,
на фиг.11 представлен защитный элемент согласно заявленному изобретению, имеющий магнитный фоновый слой, содержащий магнитное вещество с напряженностью коэрцитивного поля от средней до высокой.
Заявленное изобретение поясняется на примере банкноты. На фиг.1 представлено схематичное изображение банкноты 10, имеющей защитный элемент 12 с переменными оптическими свойствами, напечатанный прямо на бумаге для банкнот. Разумеется, печатными защитными элементами и банкнотами заявленное изобретение не ограничено, а может применяться в защитных элементах любого типа, например в этикетках на товарах и упаковках или для защиты документов, удостоверений личности, паспортов, кредитных карт, медицинских карт и т.д. В случае банкнот и аналогичных документов наряду с печатными элементами во внимание принимают, например, переводные элементы, защитные нити и защитные полоски, а наряду с элементами для наблюдения в отраженном свете - элементы для наблюдения в проходящем свете.
На фиг.2 защитный элемент 12 с переменными оптическими свойствами изображен вместе с проверочным устройством 20, причем на фиг.2(а) защитный элемент 12 и проверочное устройство 20 четко отделены друг от друга в пространстве, в то время как на фиг.2(b) защитный элемент 12 лежит на проверочном устройстве 20.
Как показано на фиг.2(а), без проверочного устройства 20 или при достаточном пространственном удалении от проверочного устройства 20 защитный элемент 12 с переменными оптическими свойствами демонстрирует металлический блеск в сочетании со слабовыраженным единообразным эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения. При эффекте изменения цвета в зависимости от угла наблюдения цветовое впечатление, наблюдаемое при наклоне защитного элемента, для наблюдателя меняется, например, от зеленого (при наблюдении под прямым углом) до голубого при наблюдении под наклоном. Конечно, возможны и другие чередования цвета, например от медного - к зеленому или от золотистого - к зеленому.
Проверочное устройство 20 для защитного элемента 12 имеет магнит 22 мотива, намагниченность которого схематично показана линиями 24 магнитного поля. Магнитный материал магнита 22 расположен в виде узоров, линий, символов или кода. В данном примере он образует букву "Н". При этом северный магнитный полюс представляет собой верхнюю сторону магнита, южный полюс - нижнюю сторону, так что намагниченность магнита, по существу, направлена перпендикулярно плоскости магнитного материала. Разумеется, магнит проверочного устройства 20 в общем случае может представлять собой любые узоры, символы или коды, а его намагниченность может быть обратимой или образованной более сложным чередованием северных и южных магнитных полюсов. Чтобы достичь высокой намагниченности, наряду с обычными магнитными материалами для магнитного материала магнита, в частности, подходят редкоземельные сплавы, например сплавы самария и кобальта или неодима, железа и бора. Как более подробно пояснено ниже, изобретение также включает в себя варианты исполнения, проверяемые без специальных магнитов.
Если пользователь, как показано на фиг.2(b), устанавливает защитный элемент прямо над проверочным устройством 20, то тем самым он интерактивно изменяет зрительный образ защитного элемента 12 в области 26 над магнитом 22 мотива. Металлический блеск области 26 значительно снижается и становится видимым темный фоновый слой. Одновременно в области 26 существенно увеличивается яркость и интенсивность эффекта изменения цвета в зависимости от угла наблюдения.
Вместо равномерно темного фона в области 26 также может быть видна информация, например надпись, серийный номер, обозначение нарицательной стоимости и т.п. В области 28 в стороне от магнита 22 мотива визуальное впечатление от защитного элемента 12 остается неизменным. Итак, мотив, представленный магнитом 22 мотива, отображается в области 26 характерным образом на металлическом фоне в виде изобразительной области с ярко выраженным эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения.
Если защитный элемент 12 и проверочное устройство 20 снова отдалить друг от друга, то опять восстанавливается состояние, показанное на фиг.2(а), поэтому наблюдатель снова видит поверхность с единообразным металлическим блеском и слабо выраженным эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения. Итак, защитный элемент 12 имеет обратимый и интерактивно активируемый признак подлинности.
Более подробно структура защитного элемента 12 и осуществление обратимого изменения зрительного образа поясняются со ссылками на поперечный разрез, представленный на фиг.3. Здесь в левой половине чертежа показан защитный элемент 12 без проверочного устройства 20, то есть область 28 в стороне от магнита 22 мотива. В правой половине чертежа показан фрагмент области 26 защитного элемента, расположенный прямо над магнитом 22 мотива.
На бумагу 30 банкноты 10 в области защитного элемента 12 нанесен печатный слой 32, который может представлять любую информацию, например линейчатый узор 33, последовательность алфавитно-цифровых символов, логотип и т.п. Печатный слой 32, как показано на фиг.2, также может образовывать темный по всей поверхности, например черный, фоновый слой. На бумагу 30 для банкнот печатный слой 32 может быть нанесен, в частности, способом трафаретной, флексографской или металлографской печати.
В данном случае над этим обычно содержащим информацию печатным слоем 32 способом трафаретной печати с применением смеси из первых пигментов 34 и вторых пигментов 36 эффектами напечатан красочный слой 40 с переменными оптическими свойствами и эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения.
Первые пигменты 34 представляют собой пигменты с переменными оптическими свойствами, например интерференционные многослойные пигменты, имеющие тонкопленочную структуру, состоящую из отражающего слоя, поглощающего слоя и расположенного между отражающим и поглощающим слоем диэлектрического разделительного слоя. В качестве первых пигментов 34 также можно использовать пигменты, изготовленные на основе жидкокристаллических полимеров, или иризирующие перламутровые пигменты, например, поставляемые фирмой Merck KGaA под названием Iriodin или Colorcrypt.
Наряду с этими первыми пигментами 34 с переменными оптическими свойствами смесь пигментов в качестве вторых пигментов содержит магнитно-ориентируемые пластинчатые железные пигменты 36, в данном примере изготовленные из порошка карбонильного железа, обработанного в восстановительных условиях. Такие пластинчатые железные пигменты можно изготовить с большим отношением диаметра пластинок к толщине пластинок, причем диаметр (наибольший) пластинок предпочтительно составляет от 6 мкм до 60 мкм, в частности от 10 мкм до 20 мкм, а толщина пластинок, в частности от 40 нм до 250 нм. Подробности изготовления и свойства таких пластинчатых железных пигментов можно найти в публикации ЕР 1251152 В1, содержание которой включено в настоящее описание по ссылке.
Отличительным признаком вторых пигментов 36 является их капсулирование, при этом в своих капсулах 38 они могут, по существу, свободно вращаться. Без внешнего магнитного поля вторые пигменты 36 внутри своих капсул 38 в идеальном случае предпочтительной ориентации не имеют, поэтому совокупность вторых пигментов имеет, по существу, изотропную ориентацию. Конечно, на практике могут возникнуть определенные отклонения от идеальной изотропной ориентации, зависящие, например, от геометрической формы, намагничиваемости, вязкости жидкости для капсулирования или структуры капсулирования.
Эта, по существу, изотропная ориентация вторых пигментов 36 соответствует ситуации, показанной в левой половине фиг.3, причем здесь для иллюстрации изображены лишь четыре общие различные ориентации пигментов 36.
Если защитный элемент 12 установить над магнитом 22 мотива проверочного устройства 20, то под действием его магнитного поля магнитно-ориентируемые вторые пигменты 36 ориентируются требуемым образом. При этом железные пигменты 36 ориентируются вдоль магнитных силовых линий 42 по длине своих пластинок. Благодаря показанной на фиг.2 форме и намагниченности магнита 22 мотива в области 26 магнитные силовые линии 42 проходят через красочный слой 40, по существу, перпендикулярно и ориентируют свободно вращающиеся в своих капсулах железные пигменты 36, по существу, также перпендикулярно плоскости красочного слоя 40, как показано на правой половине фиг.3.
Вследствие своей пластинчатой структуры железные пигменты 36 для наблюдателя действуют как ламели жалюзи, которые могут открывать или полностью или частично перекрывать вид на расположенные за ними слои. В областях 28, где железные пигменты 36 расположены, по существу, изотропно (см. левую половину фиг.3), они ограничивают вид на расположенный под ними печатный слой 32 так сильно, что в этой области красочный слой 40 кажется непрозрачным и визуальное впечатление от защитного элемента определяет металлический блеск пигментов 36. Благодаря наложению металлического блеска вторых пигментов 36 эффект изменения цвета в зависимости от угла наблюдения первых пигментов 34 в визуальном отношении отходит на задний план и поэтому кажется слабо выраженным. Разумеется, на практике перекрывающий эффект изотропно ориентированных железных пигментов 36 создается множеством существующих пигментов, количество которых в несколько раз превышает число нескольких пигментов 36 на схематичном чертеже, представленном на фиг.3.
В области 26, где железные пигменты 36 благодаря магниту 22 мотива расположены, по существу, перпендикулярно плоскости красочного слоя 40, пигменты подобно параллельно установленным ламелям жалюзи открывают вид на расположенный под ними печатный слой 32 и имеющуюся там, если таковая имеется, информацию 33.
Эффект изменения цвета в зависимости от угла наблюдения не подвергшихся воздействию магнитного поля первых пигментов 34, в принципе, существует в обеих областях 26 и 28. Однако благодаря наложению металлического блеска изотропно ориентированных вторых пигментов 36 в области 28 этот эффект, как правило, выражен значительно слабее, чем в области 26. Яркость эффекта изменения цвета в зависимости от угла наблюдения в области 26 зависит также от структуры фонового слоя 32, причем особенно высокой яркости достигают при применении темных красок.
Благодаря сравнительно большому отношению диаметра пластинок к толщине пластинок можно создать большой контраст между непрозрачными областями 28 и просвечивающими областями 26. Кроме того, для человеческого глаза мотив, созданный вследствие ориентации пластинок в областях 26, 28, воспринимается человеческим глазом как эффектный трехмерный зрительный образ, который в рамках данного описания мы называем трехмерным эффектом или трехмерным восприятием мотива.
Если проверочное устройство 20 снова удалить с защитного элемента 12, то магнитно-ориентируемые железные пигменты 36 вследствие своей свободной подвижности внутри капсул 38 по истечении некоторого времени релаксируют, опять возвращаясь, по существу, в изотропное исходное состояние, изображенное на левой половине фиг.3. Таким образом, изменение зрительного образа видимого изображения защитного элемента 12 можно интерактивно активировать и снова обратимо отменять. Тем не менее, без восстанавливающей силы такое возвращение в изотропное исходное состояние может продолжаться несколько минут, часов и даже дней. Если необходимо более быстрое возвращение, то, как описано выше, внутри капсул 38, например, может быть предусмотрен гель, обеспечивающий восстанавливающую силу для магнитно-ориентируемых железных пигментов 36.
Для создания красочного слоя 40 сначала вторые пигменты 36 заключают в капсулы 38, затем капсулированные пигменты 36, 38 смешивают с первыми пигментами 34 и печатают их вместе способом трафаретной печати. Капсулирование вторых пигментов можно осуществить, например, выбрав железные пигменты подходящего размера, диспергировав их в нерастворимом в воде растворителе, подготовив в воде соответствующие мицеллярные прекурсоры с контролируемым размером частиц и инкапсулировав их с акрилированным желатином. Как описано выше, можно применить и другие капсулирующие материалы.
В представленном на фиг.4 дополнительном примере реализации заявленного изобретения изображен защитный элемент 50, позволяющий осуществлять дополнительное интерактивное воздействие на зрительный образ, например, посредством прикосновения. Для этого подложку 52 снабжают надпечаткой 54, в частности офсетной надпечаткой в виде узоров, линий, символов или кода 56. На надпечатку 54 способом трафаретной, флексографской или металлографской печати наносят термохромный фоновый слой 58, и на термохромном слое 58 печатают красочный слой 40 с переменными оптическими свойствами, содержащий первые пигменты 34 и вторые пигменты 36, как раскрыто в связи с фиг.3.
Термохромный слой 58 выполнен так, что эффект изменения цвета в зависимости от угла наблюдения красочного слоя 40 при активировании термохромного слоя 58 для наблюдателя исчезает, и он может видеть лишь базовую структуру железных пигментов 36. Например, если термохромный слой 58 при активировании вследствие повышения температуры меняет свой цвет с черного (или, в общем, с темного зрительного образа) на белый (или, в общем, на светлый зрительный образ), то яркость эффекта изменения цвета в зависимости от угла наблюдения при активировании значительно снижается вплоть до степени, при которой для наблюдателя эффект изменения оптических свойств первых пигментов 34 исчезает полностью. Одновременно благодаря очень светлому в этом случае слою 58 наблюдатель может распознать надпечатку 54, 56.
При охлаждении цвет термохромного слоя 58 снова меняется на черный или возвращается к первоначальному темному зрительному образу, эффект изменения цвета в зависимости от угла наблюдения красочного слоя 40 опять отчетливо проявляется, и темный слой 58 снова закрывает расположенную под ним надпечатку 54, 56.
Таким образом, трехмерную информацию, которая стала видимой при помощи проверочного устройства 20 в результате повышения температуры, можно интерактивно стереть или свести к двухмерной информации. При этом термохромный слой 58 действует как интерактивный переключатель, при помощи которого можно открывать для наблюдателя вид на надпечатку 54 или информацию 56. Термохромный слой 58 можно выполнить сплошным или снабдить его информацией, например, в виде узоров, линий, символов или кода. Он также может содержать смесь различных термохромных красок с разными температурами активирования, поэтому при повышении температуры возникает каскад меняющихся эффектов изменения оптических свойств.
В то время как в примерах осуществления согласно фиг.3 и 4 первые пигменты 34 существуют вне капсул 38 вторых пигментов 36, первые пигменты также можно заключить в микрокапсулы вместе со вторыми пигментами, как показано на фиг.9.
Структура защитного элемента 100 фиг.9 в значительной степени соответствует структуре, описанной в связи с фиг.3. Однако в отличие от вышеописанной структуры первые пластинчатые пигменты 102, изготовленные на основе жидкокристаллических полимеров, заключены в микрокапсулы 106 вместе с пластинчатыми железными пигментами 104. В этом варианте ориентация первых пигментов 102 меняется вместе с ориентацией вторых пигментов 104, поэтому возникают динамичные эффекты изменения оптических свойств. В частности, в данном случае вследствие совместного вращения с ориентацией вторых пигментов 104 относительно плоскости красочного слоя 40 также меняется степень выраженности визуального впечатления, зависящего от угла наблюдения первых пигментов 102.
В еще одном примере осуществления, представленном на фиг.5, защитный элемент 60 содержит красочный слой 40 с переменными оптическими свойствами, который наряду с первыми пигментами 34, уже описанными в связи с фиг.2-4, и капсулированными вторыми пигментами 36, 38 содержит третьи некапсулированные магнитно-ориентируемые пигменты 62, 64. Третьи пигменты ориентированы под действием магнитного поля в виде заданного мотива, причем в примере, изображенном на фиг.5, для иллюстрации показан простой полосчатый мотив, состоящий из перемежающихся полосок 66, 68.
В отличие от ориентации пигментов, которая при помощи соответствующего проверочного устройства может интерактивно и обратимо меняться пользователем, ориентация третьих пигментов 62, 64 неизменна и зафиксирована на длительный срок. Как и для вторых пигментов, в качестве материалов для третьих пигментов, в частности, можно рассмотреть магнитно-ориентируемые пластинчатые железные пигменты 62, 64, которые можно изготовить из порошка карбонильного железа, обработанного в восстановительных условиях, и которые, предпочтительно, могут иметь размеры и свойства, раскрытые выше при описании вторых пигментов. За исключением капсулирования, отсутствующего в случае третьих пигментов, введенные в красочный слой вторые и третьи пигменты могут быть идентичны друг другу.
Для создания красочного слоя 40 первые пигменты 34, капсулированные вторые пигменты 36, 38 и некапсулированные третьи пигменты 62, 64 смешивают и наносят вместе способом трафаретной печати. Затем, чтобы ориентировать пигменты, их подвергают воздействию внешнего магнитного поля, имеющего форму требуемого мотива. Как описано выше, во внешнем магнитном поле магнитно-ориентируемые пигменты 36, 62, 64 ориентируются по длине своих пластинок вдоль магнитных силовых линий, поэтому пигменты 64 в тех областях 68, где магнитные силовые линии на этапе ориентации располагаются перпендикулярно плоскости подложки, по существу, ориентируются перпендикулярно плоскости красочного слоя, а в областях 66, в которых магнитные силовые линии проходят параллельно плоскости подложки, ориентация железных пигментов 62, по существу, лежит в плоскости красочного слоя, как показано на фиг.5.
Затем красочный слой 40 вместе с пока еще магнитно-ориентированными железными пигментами 36, 62, 64 сушат. Для фиксации на длительный срок мотива третьих пигментов 62, 64, созданного при помощи магнитного поля, в частности, применяют системы красок с УФ-отверждением, причем используют только ультрафиолетовые системы, системы с использованием ультрафиолетового излучения и красок на водной основе, а также системы с использованием ультрафиолетового излучения и красок на основе растворителей. На этапе сушки ориентацию ориентированных некапсулированных третьих пигментов 62, 64 фиксируют на длительный срок, в то время как капсулированные вторые пигменты 36 вследствие своей свободной вращаемости внутри капсул после прекращения действия внешнего магнитного поля снова возвращаются к своей, по существу, изотропно распределенной ориентации.
При наблюдении защитного элемента 60 без проверочного устройства 20 получаемое от него визуальное впечатление определяется изотропно распределенными и, таким образом, кроющими вторыми пигментами 36. Как показано на виде сверху (фиг.6а), по этой причине защитный элемент 60 без проверочного устройства обладает металлическим блеском в сочетании со слабо выраженным единообразным эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения.
Если защитный элемент 60 установить на проверочное устройство 20 с магнитом 22 мотива, то подвижные и магнитно-ориентируемые вторые пигменты 36 под действием магнитного поля проверочного устройства на некоторых участках ориентируются перпендикулярно плоскости красочного слоя 40, как описано в связи с фиг.3. На зафиксированные на длительный срок третьи пигменты 62, 64 и немагнитные первые пигменты 34 магнитное поле проверочного устройства 20 не влияет.
В этом случае на полосчатых участках 68 как вторые пигменты 36, так и третьи пигменты 64 ориентированы перпендикулярно плоскости красочного слоя 40, поэтому в этих местах вид на печатный слой 32 открыт. Напротив, на полосчатых участках 66 третьи пигменты 62, ориентированные параллельно плоскости красочного слоя, перекрывают этот вид, в этих местах красочный слой 40 остается непрозрачным даже в присутствии проверочного устройства 20.
Итак, как показано на виде сверху на фиг.6(b), проверочное устройство 20 в пределах области магнита 22 мотива, во-первых, обнаруживает зафиксированный на длительный срок магнитный мотив 66, 68, который возникает в результате различной ориентации пластинчатых пигментов 62, 64 и демонстрирует наблюдателю выраженный трехмерный эффект. На фиг.5 для упрощения показаны только две ориентации третьих пигментов 62, 64. Разумеется, из-за различной ориентации магнитных силовых линий между чешуйками железных пигментов и плоскостью красочного слоя на этапе ориентации возникают любые углы, таким образом можно создавать и сложные магнитные мотивы.
Во-вторых, если печатный слой 32 содержит информацию 33, например в данном примере повторяющуюся последовательность цифр "10", то информация 33 на участках полосок 68, лежащих над магнитом 22 мотива, видна, в то время как в полосках 66, которые кажутся непрозрачными, она постоянно остается закрытой. Благодаря движению магнита 22 мотива над или под защитным элементом 60 пользователь может интерактивно и обратимо сделать видимыми по всей области защитного элемента 60 первоначально скрытый трехмерный мотив 66,68 и информацию 33 печатного слоя 32. Такое интерактивное исполнение хорошо запоминается наблюдателем, поэтому, в общем, оно обладает очень высокой степенью защиты от подделки.
Как показано в примере осуществления, представленном на фиг.7, вторые и третьи пигменты могут существовать и в разделенных друг с другом областях защитного элемента 70. В области 72 защитный элемент содержит зафиксированный на длительный срок магнитный мотив 74, 76 с трехмерным эффектом, который, как пояснено в связи с фиг.5, создается в результате различной магнитной ориентации и последующей фиксации некапсулированных железных пигментов 78.
В еще одной области 80 железные пигменты 82 присутствуют в капсулированном виде, таким образом их можно обратимо ориентировать. В этом случае в области 80 зрительный образ защитного элемента 70 можно интерактивно изменять при помощи проверочного устройства 20. В частности, с этой целью можно применить проверочное устройство 20 с магнитом, мотив которого соответствует зафиксированному на длительный срок магнитному мотиву 74, 76. В этом случае при проверке подлинности наряду с трехмерным мотивом 74, 76 в области 80 еще раз интерактивно представляется то же мотив, так что возникает защитный элемент, который привлекает внимание и понятен без пояснений.
Разумеется, при необходимости варианты осуществления в соответствии с фиг.5 и 7 можно комбинировать с термохромным фоновым слоем, чтобы создать дополнительную возможность взаимодействия.
В исполнениях, описанных выше, проверку подлинности нанесенного на банкноту 10 защитного элемента в каждом случае осуществляют при помощи отдельного проверочного устройства 20. Тем не менее, для проверки подлинности можно предусмотреть проверочный элемент на самой банкноте, так что защитный элемент и проверочный элемент образуют защитное устройство, составляющее одно целое, как поясняется ниже на основе примера, изображенного на фиг.8.
Показанная на фиг.8(а) банкнота 90 содержит защитный элемент 92 вышеописанного типа и проверочный элемент 94, расположенный относительно средней линии 96 банкноты 90 симметрично защитному элементу 92. Проверочный элемент 94 имеет магнитный участок 98, на котором существует магнитный материал, имеющий намагниченность, направленную перпендикулярно плоскости бумаги, и форму требуемого мотива, например герба, как изображено для примера на фиг.8а. Форма мотива магнитного участка 98 может быть либо свободно видимой, либо закрытой, например темной надпечаткой.
После складывания банкноты 90 по средней линии 96 проверочный элемент 94 с магнитным участком 98 прилегает к защитному элементу 92, как показано на фиг.8b. В этом случае намагниченность магнитного участка 98 интерактивно и обратимо изменяет зрительное впечатление от защитного элемента 92 вышеописанным образом. Например, зрительный образ защитного элемента 92 может меняться от равномерного металлического блеска со слабо выраженным единообразным эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения, как на фиг.8(а), к изображению мотива герба, в котором внутренняя часть герба выделяется темным цветом и ярким отчетливо выраженным эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения. Внутри герба также может стать видимой дополнительная информация, например обозначение нарицательной стоимости банкноты. Поэтому банкноту 90 можно проверить на подлинность, просто сложив ее один раз, без необходимости использования внешних средств проверки.
Если защитный элемент и проверочный элемент расположены на одном и том же носителе данных, то мотив, появляющийся при проверке подлинности, в частности, можно согласовать с незакрытым мотивом, свободно видимым на носителе данных, например обозначением нарицательной стоимости банкноты, надпечатанным логотипом и т.д., так как в этом случае проверка подлинности понятна пользователю без пояснений и обеспечена особенно легкая различимость и проверяемость.
Дополнительные интересные эффекты можно создать в вариантах исполнения, где красочный слой 40 с переменными оптическими свойствами скомбинирован с магнитным фоновым слоем, который может присутствовать либо на всей поверхности, либо в виде узоров, символов или кода. В случае защитного элемента 110, представленного на фиг.10, на подложку 112 из бумаги или пленки нанесен магнитный фоновый слой 114, содержащий участки 116 с магнитомягким веществом 120 с низкой или пренебрежимо малой намагниченностью, имеющие форму требуемого мотива. Над магнитным фоновым слоем 114 расположен красочный слой 40 с переменными оптическими свойствами, содержащий инкапсулированные магнитно-ориентируемые пигменты 122 вышеописанного типа. Для более наглядного представления первые пигменты, которые также присутствуют в этом слое, на фиг.10 не показаны.
Без внешнего магнитного поля в случае изотропной ориентации пигментов 122 мотив, образованный магнитным фоновым слоем 114, не распознать. Если же защитный элемент 110 подвергнуть воздействию магнитного поля внешнего магнита 124, то магнитный фоновый слой 114 на участках 116 в значительной степени экранирует внешнее магнитное поле. Таким образом, на участках 116 магнитно-ориентируемые пигменты 122 воздействию не подвергаются или подвергаются в незначительной степени и остаются, по существу, в своей исходной изотропной ориентации. Напротив, пигменты 122 на неэкранированных участках 118 ориентируются, как описано выше, вдоль магнитных силовых линий.
В результате при взаимодействии с первыми пигментами с переменными оптическими свойствами и/или дополнительными фоновыми слоями возникает различный зрительный образ участков 116 и 118, так что мотив, образованный магнитным фоновым слоем 114, становится видимым для пользователя. Вследствие низкой остаточной намагниченности магнитного материала 120 после удаления внешнего магнита 124 намагниченность в магнитном фоновом слое 114 не сохраняется, поэтому пигменты 122 снова возвращаются в свое исходное положение и отображаемый мотив исчезает.
При этом проверку можно осуществить при помощи любого магнита 124, так как отображаемый мотив сохранен в магнитном фоновом слое 114 самого защитного элемента 110. Для этого, в частности, подходят постоянные магниты, имеющиеся в распоряжении повсюду, например встроенные в мобильные телефоны переносные аудиоплееры и системы защиты товаров.
На фиг.11 показан защитный элемент 130 согласно варианту исполнения, представленному на фиг.10, в котором магнитный фоновый слой 132 по всей поверхности содержит магнитное вещество со средней или высокой напряженностью коэрцитивного поля (от 50 кА/м до 300 кА/м).
Сначала магнитный фоновый слой 132 намагнитили сильным постоянным магнитом в форме требуемого мотива с участками высокой или очень низкой напряженности поля. Из-за остаточной намагниченности магнитного материала 132 соответствующая намагниченность с участками высокой намагниченности 134 или очень низкой намагниченности 136 в фоновом слое 132 остается даже после прекращения действия внешнего магнитного поля. При этом напряженность поля на участках с высокой намагниченностью 134 достаточно велика для того, чтобы сохранить положение обратимо ориентируемых вторых пигментов 122, в то время как ориентация вторых пигментов 122 на участках очень низкой намагниченности 136, по существу, остается изотропной. Первоначально нанесенный узор 134, 136 при этом сохраняется.
В еще одном варианте магнитный фоновый слой 132 также может содержать магнитное вещество с очень высокой напряженностью коэрцитивного поля более 300 кА/м. Такой жесткий магнитный материал можно перемагнитить лишь при помощи сильных магнитных полей, поэтому при нормальном использовании первоначально нанесенный узор сохраняется на длительный срок.