СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ДВУСТОРОННЕГО ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ЗАЩИТНОГО СРЕДСТВА И ЗАЩИТНОЕ СРЕДСТВО, ПОЛУЧЕННОЕ ЭТИМ СПОСОБОМ
METHOD OF MAKING OPTICAL TWO-WAY REFLECTING PROTECTIVE APPARATUS AND PROTECTIVE APPARATUS MADE USING SAID METHOD

Изобретение относится к области защиты от подделки и проверки подлинности ценных документов, в частности к изготовлению и производству оптических защитных элементов, несущих комбинацию различных защитных признаков, предназначенных как для быстрой оперативной проверки подлинности защищаемого объекта, так и для детальной инструментальной верификации подлинности.
В настоящее время для защиты от подделки и в качестве знаков подлинности защищаемых объектов используются комбинации различных средств полиграфической защиты, в частности водяные знаки, микротекст, специальные краски, скрытые изображения, основанные на бескрасочном тиснении и кипп-эффекте и др, а также с использованием магнитных, голографических, оптических и других методов. Среди защитных элементов с переменными оптическими свойствами наиболее трудновоспроизводимыми являются элементы, содержащие скрытые изображения, видимые только в поляризованном свете. Широкое распространение при изготовлении защитных средств получили так называемые цветопеременные полотна: цвет луча света, отраженный от такого полотна, зависит от угла рассматривания или угла падения света. Угловые зависимости частоты отраженного света задаются в процессе изготовления и являются индивидуальными машиночитаемыми признаками. Цветопеременные пленки и покрытия многообразны по своей природе - жидкокристаллические, пигментные, дифракционные, интерференционные - кластерные и многослойно-пленочные и др. Здесь рассматриваются в основном интерференционные пленки.
Материал для защиты банкнот и способ его изготовления описан в US 4705300, при этом в составе многослойного элемента использован слой, несущий краситель для сдвига частотного диапазона и формирования цветопеременного изображения. В патенте US 7081282 описан способ цветопеременного маркирования с помощью пигментов и формирования цветопеременного изображения с помощью металла.
Недостатками вышеописанных способов является однотонность формируемого цветопеременного изображения и использования в качестве рабочей только одной стороны защитного элемента.
В последнее время в основном в защитных элементах используют комбинации нескольких защитных признаков, включая цветопеременный эффект. Например, в RU 2005106243 А и RU 200613334 А для защиты банкнот, документов, упаковки, изготовления различных меток применяют сочетание цветопеременного эффекта с широким спектром защитных признаков, таких как пьезоэлектрические свойства, электрическая проводимость и/или магнитные свойства и/или флуоресценция, любая видимая информация, различные виды пигментирования, изотопные методы и анализ ДНК.
Как видно из рассмотрения представленных примеров, при огромном количестве комбинаций цветопеременного эффекта с другими защитными признаками во всех случаях защитный элемент имеет только одну рабочую сторону, несущую некую группу защитных признаков.
Аналогичная ситуация наблюдается и в области скрытого поляризованного изображения: комбинация любой видимой информации со скрытым поляризованным изображением описана в US 6124970, в заявке ЕА 200801396 от 11 августа 2008 г. В публикации WO 01/00418 A1 для защиты банкнот, документов, пластиковых карт предлагается дифракционная структура в отражательном и прозрачном вариантах, в которую можно ввести некую неконкретную поляризационную структуру, полученную фотофизическим путем.
Во всех цитированных случаях только одна лицевая сторона является рабочей, отсутствует комбинация скрытого поляризованного изображения с цветопеременным эффектом, цветопеременное изображение либо отсутствует, либо является однотонным.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления защитного элемента, несущего два защитных признака: скрытое поляризованное изображение, получаемое методом прямой печати металлом на поверхности прозрачной оптически анизотропной подложки, и любая видимая информация (заявка ЕА 200801396 от 11 августа 2008 г.).
Недостатками способа согласно ЕА 200801396 являются использование только одной рабочей стороны для формирования защитных признаков и отсутствие комбинации скрытого поляризованного изображения с цветопеременным эффектом.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а также повышение уровня защиты и повышение надежности и устойчивости защитных элементов против подделки, копирования и имитации за счет создания защитного оптического средства, имеющего две рабочие стороны, на каждой из которых сформированы свои защитные признаки с высокой степенью защиты от копирования и подделки посредством прямой печати, причем обе группы защитных признаков базируются на общих структурных компонентах в объеме защитного средства; при использовании двустороннего защитного элемента в качестве пластиковой банкноты или пластиковой карты или в виде страницы документа все защитные признаки на обеих сторонах элемента доступны для оперативной и детальной инструментальной проверки подлинности защищаемого объекта без нарушения целостности объекта.
В случае использования двустороннего защитного элемента в виде этикеток или меток, которые присоединены к защищаемому объекту с помощью какого-либо клея, только одна сторона - одна группа защитных признаков - доступна для оперативной проверки, в то время как защитные признаки, расположенные на противоположной стороне элемента, являются скрытыми и используются только при детальной инструментальной проверке или разрушающем анализе.
Двусторонний защитный элемент является цельным неделимым изделием: при попытке механического разделения элемента на составные части некоторые защитные признаки исчезают, т.к. часть структурных компонентов защитного средства является общей для двух групп признаков. Использование двустороннего защитного средства значительно увеличивает надежность защиты от подделки и удостоверения подлинности защищаемых объектов. В качестве основных защитных признаков выбраны скрытое поляризованное изображение на одной стороне защитного элемента и цветопеременное изображение на противоположной его стороне, кроме того, каждая сторона элемента несет дополнительные защитные признаки. При этом защитный элемент выполнен таким образом, что он обладает высокой механической, химической, радиационной устойчивостью и стабильностью в широком температурном диапазоне всех защитных признаков, включенных в состав элемента.
В данном изобретении указанная задача решена с помощью создания способа изготовления защитного средства, а также полученного таким способом средства повышенной надежности.
Согласно первому аспекту изобретения предложен способ изготовления оптического двустороннего отражательного защитного средства, состоящего из первого и второго защитных элементов, заключающийся в следующем:
- предусматривают прозрачный носитель, выполненный с, по существу, равномерной по всему объему оптической анизотропией, имеющей две рабочие стороны, которые используют для формирования независимых первого и второго защитных элементов, при этом
- для формирования независимого первого защитного элемента по меньшей мере на участок носителя с одной его стороны наносят отражательный слой, на который наносят имеющий избирательное поглощение в специально выбранных областях оптического спектра видимого диапазона поглощающий слой, на который наносят покрытие, обеспечивающее изменение цвета отраженного луча в зависимости от угла падения света или угла рассматривания, которое равномерно покрывают тонким прозрачным защитным первым внешним слоем, а
- для формирования независимого второго защитного элемента методом прямой печати формируют отражательное скрытое поляризованное изображение по меньшей мере на участке другой стороны носителя, по всей поверхности которой и по поляризованному изображению равномерно наносят тонкий прозрачный защитный второй внешний слой.
При этом предпочтительно применяют носитель из прозрачного деполяризующего материала, желательно в виде фазовой пластины.
Предпочтительно материал отражательного слоя выбирают из ряда: алюминий, медь, хром, железо, титан, серебро, золото, а также сплавы и лигатуры этих металлов. При этом отражательный слой наносят методом вакуумного напыления. Возможно наносить отражательный слой методом химического осаждения.
Возможно также использовать в качестве отражательного слоя отражательную дифракционную решетку либо отражательную голограмму.
Предпочтительно использовать поглощающий слой, представляющий собой одноцветное дискретное изображение из ряда: орнаменты, буквы, цифры, бар-коды. Возможно выполнять поглощающий слой в виде многоцветного дискретного изображения, выбранного из ряда: орнаменты, буквы, цифры, номера, логотипы.
При этом поглощающий слой наносят методом прямой печати, выбранным из ряда: флексография, глубокая печать, трафаретная печать.
Предпочтительно в качестве покрытия, обеспечивающего изменение цвета отраженного луча в зависимости от угла падения или угла рассматривания, использовать лаковое покрытие, содержащее цветопеременный пигмент. Желательно использовать многослойное интерференционное покрытие.
Желательно обеспечивающее изменение цвета отраженного луча в зависимости от угла падения или угла рассматривания покрытие формировать последовательным нанесением на поверхность поглощающего слоя по крайней мере одного прозрачного для видимого света оптически изотропного диэлектрического разделительного слоя с коэффициентом преломления не выше 1.65 и по крайней мере одного прозрачного для видимого света металлического слоя.
Прозрачный для видимого света металлический слой выбирают из ряда: алюминий, медь, хром, железо, титан, серебро, золото, а также сплавы и лигатуры этих металлов, диэлектрики, полупроводники, толщиной 2-10 нм.
Предпочтительно диэлектрический разделительный слой выполняют из фторида магния. Диэлектрический разделительный слой наносят методом вакуумного напыления. Возможно также нанесение разделительного слоя любым типографским способом.
Прозрачный для видимого света металлический слой наносят методом химического осаждения. Возможно также нанесение прозрачного для видимого света слоя металла методом вакуумного напыления.
В соответствии с изобретением в качестве прозрачных защитных первого и второго внешних слоев используют слои лака.
Желательно в прозрачные защитные первый и второй внешние слои включать распределенные в их объеме пигменты, прозрачные для видимого света.
Предпочтительно использовать пигменты, обладающие цветопеременными свойствами.
Возможно в прозрачные защитные первый и второй внешние слои включать люминесцентные метки.
Предпочтительно выполнять прозрачные защитные первый и второй внешние слои в качестве носителей изображения, визуализируемого в узком частотном диапазоне в видимой части оптического спектра.
Возможно выполнять прозрачные защитные первый и второй внешние слои как носители знаков лазерной маркировки.
Возможно в качестве прозрачных защитных первого и второго внешних слоев использовать прозрачную голограмму.
Предпочтительно на поверхность прозрачного защитного внешнего слоя по меньшей мере одного защитного элемента дополнительно наносить многоцветное видимое изображение.
Желательно скрытое поляризованное изображение выполнять штриховым.
Возможно также скрытое поляризованное изображение выполнять полутоновым растрированным.
По изобретению скрытое поляризованное изображение предпочтительно формируют из металла, выбранного из ряда: алюминий, медь, хром, железо, титан, серебро, золото, а также сплавы и лигатуры этих металлов.
Предпочтительно скрытое поляризованное изображение формируют в виде отражательной дифракционной решетки либо отражательной голограммы.
Предпочтительно скрытое поляризованное изображения формируют с помощью метода прямой печати, представляющего собой термотрансферную печать или горячее тиснение.
Возможно формировать скрытое поляризованное изображение методом прямой печати, представляющей собой вакуумное напыление.
Предпочтительно первый и второй защитные элементы формировать с возможностью выдерживания температуры 180°С.
Предпочтительно один из защитных элементов формировать таким образом, чтобы он составлял часть по меньшей мере одного из: самоклеящейся этикетки, упаковки, банкноты, паспорта, пластиковой карты и других ценных документов.
Согласно второму аспекту изобретения создано оптическое двустороннее отражательное защитное средство, содержащее плоский оптически анизотропный прозрачный носитель, каждая сторона которого несет свой защитный элемент, при этом один защитный элемент содержит отражательный слой, обеспечивающий изменение окраски в определенном диапазоне спектра отраженного света в зависимости от величины угла его падения или угла рассматривания, и несколько дополнительных защитных признаков, а другой защитный элемент содержит скрытое поляризованное изображение, визуализируемое с помощью поляризационных фильтров и несколько дополнительных защитных признаков, при этом защитное средство сформировано из упомянутых слоев в соответствии с вышеописанным способом.
Далее изобретение поясняется на примере его реализации с помощью чертежей.
Фиг.1 - вид сбоку на защитное средство по одному из вариантов выполнения изобретения.
Фиг.2 - вид сбоку на защитное средство по другому варианту выполнения изобретения.
Фиг.3 - вид на левую сторону защитного средства по любому варианту выполнения изобретения.
Фиг.4 - вид на правую сторону защитного средства по любому варианту выполнения изобретения.
Для осуществления способа изготовления оптического двустороннего отражательного защитного средства, показанного на фиг.1, выполняют следующее.
Подготавливают прозрачный носитель 1, выполненный с, по существу, равномерной по всему объему оптической анизотропией, обе стороны которого будут рабочими и соответственно использованы для формирования первого «А» и второго «В» защитных элементов. Носитель 1 может быть выполнен из прозрачного деполяризующего материала. Можно использовать в качестве носителя 1 фазовую пластину.
Первый защитный элемент А формируют на одной стороне носителя 1. Для этого по меньшей мере на участок стороны носителя 1 наносят отражающий слой 2 методом вакуумного напыления, либо методом горячего тиснения, либо методом химического осаждения, либо прикреплением к носителю 1 каким-либо клеем. Отражающий слой может быть выполнен из металла, или в качестве отражающего слоя может использоваться дифракционная решетка либо отражательная голограмма. Металл для отражающего слоя 2 выбирают из ряда: алюминий, медь, хром, железо, титан, серебро, золото, а также сплавы и лигатуры этих металлов.
Далее на отражающий слой 2 любым типографским способом, например методом прямой печати, выбранным из ряда: флексография, глубокая печать, трафаретная печать, наносят поглощающий слой 3, имеющий избирательное поглощение в специально выбранных областях оптического спектра видимого диапазона. Поглощающий слой 3 может быть одноцветным - сплошным или дискретным, либо многоцветным в форме рисунков, знаков и т.п.
Поверх поглощающего слоя 3 наносят цветоизменяющее покрытие 4, выполненное с возможностью обеспечения изменения цвета отраженного луча в зависимости от угла падения света или угла рассматривания. Покрытие 4 может быть композицией, содержащей цветопеременный пигмент, например из семейства "Colorstream" компании Merck KGaA, Darmstadt, Germany, наносимый любым типографским способом. В качестве покрытия 4 используют, например, лак, содержащий цветопеременный пигмент.
В другом варианте осуществления изобретения покрытие 4 может быть многослойным интерференционным. На фиг.2 показан вид сбоку защитного средства, содержащего покрытие 4, состоящего по крайней мере из двух слоев. Первый слой 8 выполняют из по крайней мере одного прозрачного для видимого света оптически изотропного диэлектрического разделительного слоя 8 с коэффициентом преломления не выше 1.65, а второй слой выполняют из по крайней мере одного прозрачного для видимого света металлического слоя 9. При этом можно диэлектрический слой 8 наносить методом вакуумного напыления фторида магния. Для металлического слоя 9 можно использовать алюминий, медь, хром, железо, титан, серебро, золото, а также сплавы и лигатуры этих металлов, диэлектрики, полупроводники, толщиной 2-10 нм с нанесением посредством вакуумного напыления или химического осаждения.
В завершение все это равномерно покрывают тонким прозрачным защитным первым внешним слоем 5, имеющим высокую механическую прочность и сопротивление истиранию. При этом согласно изобретению защитный слой может включать в себя любой пигмент, пропускающий видимый свет. Возможно использование пигментов, обладающих цветопеременными свойствами.
Таким образом первый защитный элемент А включает носитель 1, отражающий слой 2, поглощающий слой 3, покрытие 4 и внешний слой 5.
Второй защитный элемент В образуют на другой стороне носителя 1. Для этого по меньшей мере на участке этой стороны носителя 1 методом прямой печати формируют отражательное скрытое поляризованное изображение 6. Изображение 6 может быть штриховым, полутоновым растрированным, в виде отражательной дифракционной решетки или отражательной голограммы. Изображение 6 формируют из металла, выбранного из ряда: алюминий, медь, хром, железо, титан, серебро, золото, а также сплавы и лигатуры этих металлов, методом прямой печати в виде термотрансферной металлической фольги, либо металлической фольги горячего тиснения, либо вакуумного напыленного металла.
Далее поверхность этой стороны носителя 1 по меньшей мере в области участка поляризованного изображения 6 равномерно покрывают тонким прозрачным защитным вторым внешним слоем 7, например слоем лака или прозрачным полимерным слоем, содержащим голографическое изображение. При этом защитный слой лака может содержать любой пигмент, прозрачный для видимого света, в том числе и цветопеременный. Кроме того, внешний слой является носителем дополнительных защитных признаков, таких как люминесцентные в ультрафиолетовой и инфракрасной областях, знаки, регистрируемые в узкой спектральной области видимого диапазона, лазерная маркировка и др. Поверхность прозрачного защитного слоя может быть носителем прозрачного видимого многоцветного изображения либо рельефного бесцветного орнамента. Нанесение в качестве защитного слоя полимерной пленки, содержащей прозрачное голографическое изображение, приводит к увеличению отражательной способности защитного слоя и, кроме всего прочего, повышает внешнюю привлекательность и защитные свойства элемента.
Таким образом получают второй защитный элемент В, который включает носитель 1, отражающий слой 2, скрытое поляризованное изображение 6 и внешний слой 7.
Применяемые для защиты первого и второго элементов А и В внешние слои 5 и 7 могут содержать люминесцентные метки, либо изображения, визуализируемые в узком частотном диапазоне в видимой части оптического спектра, либо знаки лазерной маркировки либо быть выполнены в виде прозрачной голограммы. При этом на поверхность прозрачного защитного внешнего слоя по меньшей мере одного из внешних слоев возможно наносить многоцветное видимое изображение.
Согласно изобретению защитные элементы А и В формируют в виде по меньшей мере части объекта защиты, например, банкноты, самоклеящейся этикетки, пластиковой карты, упаковки или какого-либо документа.
Применяемые методы и материалы обеспечивают получение защитных элементов А и В, выдерживающих температуру 180°С.
Визуализация скрытого поляризованного изображения проводится с помощью циркулярного поляризатора или линейного поляризатора, и при визуализации скрытого изображения в циркулярно поляризованном свете запечатанные участки выглядят темно-синими, а пробельные участки - как светлый фон, а при визуализации скрытого изображения в линейно поляризованном свете запечатанные участки выглядят светлыми, а пробельные участки - как темный фон.
Согласно второму аспекту изобретения согласно этапам вышеописанного способа в соответствии с первым аспектом изобретения получают показанное на прилагаемых чертежах (фиг.1-4) оптическое двустороннее отражательное защитное средство, которое содержит два защитных элемента А и В. Первый защитный элемент А включает носитель 1 с нанесенным по меньшей мере на один участок этой стороны отражающим слоем 2 и цветоизменяющим покрытием 4. Второй защитный элемент В включает оптически анизотропный носитель 1 со сформированным на нем скрытым поляризованным изображением 6, нанесенным на по меньшей мере один участок носителя 1 методом прямой печати.
В результате, как показано на фиг.3, получают изображения с различными цветопеременными характеристиками на одной стороне носителя, проверка которых проводится визуально; а на противоположной стороне - практически невидимое изображение для невооруженного глаза и четкое контрастное изображение при просмотре его в поляризованном свете, как показано по фиг.4.
В качестве оптически анизотропного носителя выбираются полимерные пленки, полученные экструзионным методом и обладающие высокой прозрачностью. Суммарная величина оптических потерь при прохождении света через носитель не должна превышать 10%. Этим условиям отвечают такие материалы, как тонкие слои полипропилена, полиэтилентерефталата, поливинилиденфторида, политрифторхлорэтилена, поликарбоната и некоторых других полимеров. Для снижения оптических потерь выбирается толщина носителя минимально возможная для каждого конкретного защищаемого объекта, обычно 12-36 мкм. При этом в качестве отражающего слоя используется металл, может использоваться отражательная голограмма или голографическая фольга горячего тиснения, а также отражательная дифракционная решетка. Слой, избирательно поглощающий свет в видимом диапазоне, наносится любым типографским способом и может быть одноцветным сплошным, что приводит к изменению насыщенности и спектральному сдвигу цветов покрытия по сравнению с неокрашенным отражателем; может быть одноцветным изображением на фоне неокрашенного отражателя, изображение в этом случае является однородным цветопеременным; либо может быть многоцветным, в этом случае каждый элемент цветопеременного изображения будет иметь свою цветопеременную картину, отличную от других элементов. Для обеспечения цветопеременности в интерференционном варианте необходим слой металла, практически прозрачный для видимого света и выполняющий роль оптического резонатора, нанесенный поверх диэлектрического разделительного. Слой металла толщиной 2-10 нм наносится методом вакуумного напыления или химического осаждения. Диэлектрический слой, неорганический или полимерный, толщиной 0,2-1,5 мкм наносится методом вакуумного напыления либо любым типографским способом поверх слоя, избирательно поглощающего видимый свет. Внешний защитный слой выполняет в основном функцию механической защиты, наносится либо в виде лака типографским способом, либо в виде тонкой полимерной пленки, присоединяемой с помощью какого-либо клея. При этом согласно изобретению защитный слой может включать в себя любой пигмент, пропускающий видимый свет. Кроме того, внешний слой является носителем дополнительных защитных признаков, таких как люминесцентные в ультрафиолетовой и инфракрасной областях, знаки, регистрируемые в узкой спектральной области видимого диапазона, лазерная маркировка и др.
Оптически анизотропный носитель является неотъемлемым функциональным компонентом скрытого поляризованного изображения. Характер оптической анизотропии определяется пространственной микроструктурой полимерного материала, например двухосно ориентированный полиэтилентерефталат деполяризует циркулярный свет, а одноосно ориентированный полипропилен является фазовой пластиной. Так, использование в качестве носителя фазовой пластины, например четвертьволновой, приводит к появлению яркого цветного фона при визуализации скрытого изображения как в линейном, так и в циркулярном поляризованном свете, вид визуализируемого изображения зависит от угла поворота поляризатора.
Заявленное изобретение может использоваться для защиты от подделок ценных документов: паспортов, ваучеров, банкнот, акций, чековых книжек и для идентификации подлинности указанных документов, а также для изготовления защищенных пластиковых банкнот, пластиковых карт и документов.