ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ СВЯЗУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ С ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
PROTECTIVE DEVICE INCLUDING BINDING SUBSTANCE WITH VARIABLE OPTICAL PROPERTIES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к горячему тиснению и, в частности, к прикреплению оптического устройства к подложке или изделию в ходе горячего тиснения с использованием связующего материала для горячего тиснения, содержащего чешуйки, создающие оптический эффект.
Уровень техники
Далее под термином хромограмма понимаются оптические структуры, содержащие подложку с узором или с окнами и покрытия или слои, обеспечивающие наличие специальных эффектов, указанные слои или покрытия поддерживаются подложкой с узором или с окнами или поддерживают указанную подложку. Хромограммы различных видов описаны в заявке на патент США, публикация номер 20060285184, и используются в качестве защитных устройств или для улучшения безопасности продуктов и их эстетической привлекательности.
Один вид хромограмм представляет собой оптическую структуру, которая обеспечивает наличие эффектов рельефа поверхности, таких как голограммы или дифракционные решетки, и которая содержит узоры, такие как алфавитно-цифровые символы, штриховые коды или графические или наглядные рисунки, и в которой имеются дополнительные оптические эффекты в областях вокруг подобного узора. Подобные структуры описаны в заявке на патент США №20060077496, поданной Аргоития (Argoitia) и другими, опубликованной 13 апреля 2006 г. Далее на указанную заявку будет ссылка как на заявку '496. Другая структура типа хромограммы описана в заявке на патент США №20050128543, поданной Филипсом (Phillips) и другими. На подложки с узорами из заявки '496, которые содержат области с окнами, через которые можно смотреть, нанесены покрытия с изменяющимися оптическими свойствами (ИОС) или нанесены чернила с изменяющимися оптическими свойствами, которые видны через окна. Все ссылки, упомянутые здесь и далее, включены в настоящий документ посредством ссылки.
При использовании термина слой с «узором» имеется в виду следующее: отражающий, непрозрачный или частично пропускающий слой таким образом нанесен на подложку, которая может быть плоской или иметь рельефную поверхность, что указанный слой образует требуемый «узор» или изображение. Не ограничивая изобретение, отражающий слой с узором может иметь форму букв, цифр, штриховых кодов и/или графических или наглядных рисунков.
Одним видом узора рельефной поверхности является деметаллизированная голограмма, описанная в патентах US 5314767, 6616190 и 7081819. Для улучшения защиты голограмм и предотвращения изготовления контактных копий была предложена технология изготовления голограмм с помощью процесса деметаллизации. Деметаллизированные голограммы и «наклейки» используются при изготовлении паспортов и идентификационных карт с целью защиты фотографий и данных.
Настоящее изобретение главным образом относится к типам хромограмм, изготовленных с помощью связующего материала, содержащего чешуйки и/или красящее вещество, использующегося в ходе горячего тиснения и обеспечивающего наличие оптических и/или магнитных эффектов. До настоящего времени желаемое качество связующих материалов, используемых для соединения вместе двух подложек, где одна подложка видна через другую, заключалось в том, чтобы связующий материал был, по существу, прозрачным и имел требуемые связующие свойства. Таким образом, цель заключалась в том, чтобы иметь связующий материал, который «выглядит» настолько невидимым, насколько возможно и, по существу, имеет коэффициент преломления, соответствующий коэффициентам преломления подложек, которые он связывает, таким образом связующий слой, по существу, не оказывает негативного влияния на проходящий свет.
Для крепления изображений на различные подложки, такие как бумага, пластиковая пленка и даже жесткие подложки, вместе с машиной горячего тиснения предложена фольга для переноса при горячем тиснении. Горячее тиснение является «сухим» процессом. Одна серийно выпускаемая машина для горячего тиснения изображений на подложки - это машина Malahide E4-PK, выпускаемая фирмой Malahide Design and Manufacturing Inc. Машины этого типа показаны и описаны в Интернете на сайте www.hotstamping.com. Упрощенно при процессе горячего тиснения для присоединения фольги к изделию или подложке штамп прикрепляется к разогретой пластине, которая прижимается к цилиндру, воздействующему на фольгу для горячего тиснения. В настоящем изобретении также может использоваться процесс переноса с помощью накатывания цилиндром. В этом случае подложка изделия и связующий материал (активируемый при подаче тепла или ультрафиолета) сводятся вместе и зажимаются для осуществления переноса слоя горячего тиснения на подложку изделия.
Изображение обычно формируется с использованием металлического штампа или штампа из силиконового каучука, в котором вырезано требуемое изображение. Этот штамп расположен в машине для горячего тиснения и используется для выдавливания изображения на фольге для горячего тиснения, которое осуществляется благодаря использованию сочетания разогрева и давления. Задняя сторона фольги обычно покрыта сухим, активируемым при нагревании и термоотверждаемым связующим материалом, например связующим материалом на основе акрилата. При подаче тепла связующий материал становится клейким в областях нагретого изображения и прилипает к бумажной или пластиковой подложке.
Горячее тиснение описано или упомянуто в патентах US 5002312, US 5059245, US 5135812, US 5171363, US 5186787, US 5279657 и US 7005178, выданных Роджеру Филипсу (Roger Phillips) из компании Flex Products Inc., Santa Rosa Ca. Дополнительные подробности процесса горячего тиснения можно найти на страницах 440-445 «Энциклопедии современных пластиков», 1979-1980.
В упомянутом выше патенте US 5059245 описывается формирование оптического покрытия на подложке, в котором оптическая подложка в одном варианте осуществления изобретения содержит чешуйки с изменяющимися оптическими свойствами, нанесенные в носителе в виде краски или чернил, которая затем сушится или отверждается на подложке.
Чешуйки с оптическими характеристиками, размещенные в связующем материале, могут иметь одну или несколько заранее заданных оптических характеристик, например чешуйки могут иметь цвет, изменяющийся в зависимости от угла падения света, или чешуйки могут быть дифракционными, или могут содержать скрытые символы, расположенные в них или на них, или чешуйки просто могут быть отражающими или поглощающими свет. В некоторых примерах чешуйки, создающие оптические эффекты, характеризуются сочетанием оптических эффектов, например в зависимости от желаемого эффекта они могут сочетать дифракцию и изменение цвета, или они могут быть дифракционными и отражающими или могут сочетать дифракцию и свойство сильного поглощения. Более того, чешуйки, создающие различные оптические эффекты, могут смешиваться в нужных пропорциях. Пигменты, которые можно добавлять, включают в себя такие пигменты, которые создают интерференцию, например пигменты на основе слюды, пигменты типа Фабри-Перо, жидкокристаллические пигменты, включая пигменты, изменяющие цвет при изменении угла просмотра, не изменяющие цвет пигменты, такие как золото и никель, и другие металлические чешуйки. Краски и/или другие пигменты можно добавлять к связующему материалу с целью изменения цвета интерференционных и/или дифракционных пигментов, включая скрытые пластинки, известные как химические маркеры и другие частицы определенной формы. Примерами скрытых чешуек могут служить, например, маркеры, описанные в заявке на патент США, публикация номер 2006/0035080, которая включена в настоящий документ посредством ссылки, частицы определенной формы, описанные в заявке на патент США, публикация номер 20060035080, магнитные чешуйки, флуоресцентные пигменты, обычно активируемые ультрафиолетом с целью формирования видимого света или специализированные антистоксовые материалы, активируемые ультрафиолетом с целью формирования видимого света.
До настоящего времени, когда слой материала, такой как покрытая чернилами подложка, содержащая чешуйки с изменяющимися оптическими свойствами, в ходе горячего тиснения присоединялся к другой подложке или изделию, то до горячего тиснения слой связующего материала, толщина которого составляет обычно 2-20 микрон и который активируется при подаче тепла, прикладывается к подложке или изделию с целью приклеивания слоя материала к подложке или изделию благодаря применению требуемого количества тепла и давления.
Как показано на фиг.1а и 1b, в патенте US 7029745 описан способ присоединения защитного изделия, такого как защитное изделие 30, к несущей подложке 66 с помощью процесса горячего тиснения. На фиг.1а показано защитное изделие 30, содержащее разделительный слой 62, выполненный на одной стороне пропускающей свет подложки 24, такой как акриловое покрытие со сформированной на ней интерференционной картиной. Разделительный слой 62 позволяет отделить защитное изделие 30, содержащее подложку 24, поглощающий слой 18, диэлектрический слой 20 с оптической интерференционной картиной 15, и отражающий слой 22, от несущей подложки 64 во время процесса горячего тиснения.
Как показано на фиг.1b, разделительный слой 62 и несущая подложка 64 отделяются, когда защитное изделие 30 присоединено в ходе горячего тиснения к изделию, такому как несущий слой 66, при этом защитное изделие 30 присоединено к несущей подложке 66 с помощью слоя 68 связующего материала. Иногда разделительный слой остается с подложкой 66. Соединение слоя 68 связующего материала и несущей подложки 66 происходит, когда разогретый металлический штамп (не показан) входит в контакт с несущей структурой 64. Одновременно разогретый металлический штамп прижимает связующий слой 68 к несущей подложке 66 и разогревает его с целью более эффективного сцепления с несущей подложкой 66. Более того, разогретый металлический штамп размягчает разделительный слой 62, способствуя тем самым отделению защитного изделия 30 от несущей структуры 64, которая после этого отбрасывается. Когда защитное изделие 30 присоединено к несущей подложке 66, изображение, изготовленное на защитном изделии 30 видно при просмотре от подложки 24 по направлению к оптическому покрытию 16.
В области горячего тиснения имеется большое количество серийно производимых связующих материалов, предназначенных для обеспечения требуемого сцепления фольги с таким же материалом или другим материалом при воздействии тепла и давления. Хотя эти связующие материалы, активируемые при нагревании, выполняют свою функцию, они не обеспечивают выполнение дополнительных функций, которые в настоящее время рассматриваются как очень полезные.
Например, авторы настоящего изобретения обнаружили, что указанные сухие связующие материалы, активируемые при нагревании, могут быть применены к подложкам и в них заранее можно разместить или намешать специальные чешуйки, создающие оптический эффект, такие как магнитные чешуйки, чешуйки, ориентируемые в магнитном поле, магнитные чешуйки со свойствами изменения цвета, изменяющие цвет чешуйки, чешуйки с переключением цвета, дифракционные чешуйки и/или скрытые чешуйки, несущие признак, так же известный как маркер.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить связующий материал для горячего тиснения, который содержит чешуйки, создающие специальные эффекты, причем указанные чешуйки видны через один или несколько слоев связующего материала. Не предполагалось, что добавление пигмента с изменяющимися оптическими свойствами к связующему материалу для горячего тиснения приведет к приемлемому уровню адгезии. Связующий материал также может быть напечатан в виде узора с тем, чтобы обеспечить перенос узора даже в случае использования плоского штампа для выполнения переноса в ходе горячего тиснения. Печать связующего материала, по сравнению с ситуацией, когда изображение имеется на штампе устройства для горячего тиснения, позволяет получать лучшие перенесенные изображения с более высокой резкостью, без «окантовки», часто присутствующей при переносе с помощью фольги. Под окантовкой понимаются шероховатые края изображения, полученного с помощью фольги при горячем тиснении, например, на поверхность бумаги. Проблема часто очевидна при переносе с помощью горячего тиснения буквы «А», когда треугольник буквы «А» накрыт фольгой.
Цель изобретения заключается в том, чтобы предложить хромограмму, в которой устранен отдельный слой, обеспечивающий наличие специальных эффектов. Это делается благодаря добавлению чешуек, создающих специальные эффекты, в связующий материал для горячего тиснения, предназначенный для соединения вместе двух объектов. Это упрощает изготовление продукта и уменьшает стоимость изготовления.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы в ходе горячего тиснения соединить подложку с другой подложкой или объектом, причем для соединения используется только связующий материал, обеспечивающий наличие оптических эффектов и содержащий чешуйки, создающие оптические эффекты.
Защитные нити известны в настоящее время. Патент US №4186943, выданный Ли (Lee), описывает защитную нить с окнами, содержащуюся в бумаге банкноты. Ли использовал в полностью диэлектрическом оптическом наборе диахронные покрытия симметричной структуры с тем, чтобы через удлиненные окна бумажной подложки с обеих сторон был виден один и тот же отраженный и пропущенный цвет и эффект изменения цвета. В одном варианте осуществления изобретения бумага удалена в различных местах над встроенной защитной нитью с тем, чтобы нить было лучше видно. Более того, к сожалению, в распоряжении подделывающих лиц имеются серийно выпускаемые прозрачные пленки, изготовленные из сотен перемежающихся слоев полимерных пленок, которые дают аналогичное описанному в документе '943 изменение цвета и характеристики отражения и пропускания. Об этом написано по адресу http://www.ptonline.com/articles/200603fa1.html. Это делает фольгу на полностью диэлектрической основе уязвимой с точки зрения защиты от подделок.
В заявке на патент, номер публикации US 20060255586, автор Лаззерини (Lazzerini), описано защитное устройство, которое содержит голографические области с непрерывным металлическим слоем алюминия, толщина которого претерпевает изменения. В заявке WO 2004014665, автор Лаззерини, описан способ «утоньшения» нанесенного слоя алюминия с помощью химического вытравливания после того, как некоторые области алюминия защищены прозрачными чернилами, приспособленными для защиты алюминия от воздействия веществ на основе кислот. Алюминий становится тоньше, при этом оптическая плотность уменьшается со значения 1.8 до значения 0.7, а пропускание изменяется от 1.6% примерно до 20% в области «А», пункт 3 заявки '586 на патент. Другими словами, алюминий непрозрачен в областях, отличных от части «А» и только полупрозрачен в областях «А». Использование магнитных элементов, совмещенных с голографическими элементами, упоминается, но не указывается природа магнитных элементов. Другая версия изобретения использует изменяющие цвет чернила, расположенные между защитным слоем полиэтилентерефталата (ПЭТ) и непрерывным алюминиевым металлическим слоем. Тип изменяющих цвет чернил не определен - они могут быть прозрачными пигментами на основе слюды, изменяющими цвет при изменении угла обзора, или жидкокристаллическими изменяющими цвет чернилами - в обоих случаях они прозрачны (в нашем изобретении пигмент непрозрачен). Во всяком случае, Лаззерини не описывает изменяющий цвет материал на основе связующего материала с изменяющимися оптическими свойствами (СМИОС), в упомянутой заявке нет изменения цвета с обеих сторон защитной нити, не содержится скрытых маркеров и нет деметаллизированных частей в голографических областях и нет магнитных элементов, заключенных в изменяющий цвет пигмент.
2
В патенте US №7054042, выданном Холмсу (Holmes) и другим, на который здесь и далее будем ссылать как на патент '042, описано устройство, использующее деметаллизированную голограмму с тонкой пленкой, которая изменяет цвет и которая расположена ниже. Использование тонкопленочного интерференционного светофильтра имеет большой недостаток с точки зрения контроля цвета, так как для используемых способов, в частности способов вакуумного напыления, при рабочих скоростях (при которых они конкурентоспособны) ошибка в толщине диэлектрического слоя в лучшем случае составляет плюс-минус 2%. Как описано в патенте '042 для структуры Фабри-Перо обычным решением является следующее: непрозрачный алюминий/слой с малым коэффициентом преломления, то есть MgF/поглощающий слой Cr, толщиной 3 микрона. С разбросом в 2% при 4 QW оптической толщине в 550 нанометров, этот разброс в толщине приводит к значению ΔЕ цвета в 27 единиц и при 6 QW оптической толщине в 550 нанометров приводит к значению ΔЕ цвета в 31 единиц. С практической точки зрения этот разброс в цвете приводит к ситуации, когда проблематично отличить подлинный продукт от подделки. Одна надежда на улучшение цвета фольги при вакуумном процессе заключается в большом редактировании, что ведет к удорожанию продукта.
2
2
2
В патенте US №5700550, выданном Уяме (Uyama), описано использование полностью диэлектрического оптического набора на голографическом слое, в котором управление цветом даже хуже, чем в патенте '042, так как структура, описанная Уямой, содержит пять слоев перемежающихся ZnS и MgF или TiO и SiO. Каждый слой имеет разброс в 2%, что приводит еще к большему изменению цвета. Также в указанном патенте требуется, чтобы устройство было расположено на черном фоне, так как в противном случае (при размещении на белой подложке) природа пропускания света для указанного устройства приводит к тому, что для получения белого света объединяются пучок света, отраженный от подложки и проходящий назад через устройство, и пучок света, отраженный от интерференционного оптического набора. Даже если подложка (то есть бумага банкноты) была цветной, то повторное объединение света приводит к малой насыщенности цвета.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы исключить недостатки, существующие в уровне технике, с тем, чтобы новое защитное устройство, обладающее требуемыми характеристиками нити для банкнот или других бумажных документов или даже пластиковых документов, имело многослойную систему защиты от подделок, которая могла бы быть изготовлена с высоким качеством управления цвета, также содержала бы видимые и скрытые признаки, а также защиту, обеспечивающую прочность устройства с обеих сторон при сохранении минимальной толщины. Таким образом, необходимо предложить новую защитную нить с улучшенными свойствами, которую легче монтировать. Указанная проблема решается следующим образом: наблюдателю даются защитные признаки, которые можно запомнить и которые определяют различимое изменение цвета, и скрытые признаки, которые анализирует машина или которые анализируются в судебном порядке.
Цель изобретения состоит в том, чтобы предложить упрощенное многослойное защитное устройство, использующее связующий материал с изменяющимися оптическими свойствами (СМИОС).
Цель изобретения состоит в том, чтобы предложить тонкую асимметричную защитную нить, создающую различные оптические эффекты при просмотре с различных сторон.
Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предложить тонкое защитное устройство с высокой насыщенностью цвета и хорошим управлением цвета.
Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предложить тонкую защитную нить, содержащую деметаллизированную голограмму и скрытые маркеры.
Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предложить изображение, получаемое в ходе горячего тиснения и имеющее многослойные защитные признаки.
Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается структура, обеспечивающая оптический эффект и содержащая первую подложку и вторую подложку, прикрепленную к первой подложке с помощью только связующего материала, где связующий материал содержит связующее вещество, активируемое при подаче энергии и включающее в себя множество частиц, распределенных в нем или на нем, с целью создания оптического эффекта, который можно обнаружить через первую подложку.
Ясно, что вторая подложка может представлять собой любой объект, к которому может быть прикреплена первая подложка, например, путем горячего тиснения.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предлагается способ формирования изделия, обеспечивающего оптический эффект, указанный способ содержит следующие этапы:
а) получение первой подложки, имеющей, по меньшей мере, первый оптический эффект;
б) нанесение на первую подложку носителя с частицами, создающими оптический эффект и расположенными на носителе или в нем, причем частицы обеспечивают второй оптический эффект, обнаруживаемый через первую подложку; и
в) соединение первой подложки с покрытием со второй подложкой или изделием путем горячего тиснения, так что только носитель используется в качестве связующего материала при горячем тиснении.
Краткое описание чертежей
Далее будут описаны примеры осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1a - схематический вид защитного изделия до выполнения горячего тиснения, согласно уровню техники;
фиг.1b - схематический вид защитного изделия, показанного на фиг.1а, присоединенного путем горячего тиснения к несущей подложке, согласно уровню техники;
фиг.2 - поперечное сечение фольги, соответствующей изобретению и показанной до переноса на изделие, в котором подложка, содержащая слой алюминия с узором, также содержит нижний слой из сухого связующего материала для горячего тиснения, в котором имеется пигмент с изменяющимися оптическими свойствами (ПИОС) или магнитный пигмент с изменяющимися оптическими свойствами, распределенный по связующему материалу;
фиг.3 - поперечное сечение хромограммы со связующим материалом с изменяющимися оптическими свойствами после переноса на бумажную или картонную подложку в ходе горячего тиснения;
фиг.4 - несколько различных видов одной и той же банкноты, в которой голограмма присоединена к подложке банкноты и в которой имеется связующий материал с изменяющимися оптическими свойствами в качестве связующего материала для горячего тиснения;
фиг.5 - поперечное сечение хромограммы со связующим материалом с изменяющимися оптическими свойствами и слоем с высоким коэффициентом преломления до переноса с помощью горячего тиснения;
фиг.6 - поперечное сечение хромограммы со связующим материалом с изменяющимися оптическими свойствами и узором;
фиг.7 - поперечное сечение устройства, указывающего на несанкционированное вмешательство, до выполнения горячего тиснения;
фиг.8 - поперечное сечение устройства по фиг.7, указывающего на несанкционированное вмешательство, после горячего тиснения;
фиг.9 - поперечное сечение устройства по фиг.7, указывающего на несанкционированное вмешательство, после попытки удаления;
фиг.10а - поперечное сечение хромограммной структуры, показывающее связующий материал с изменяющимся цветом и предназначенный для горячего тиснения, причем лежащий сверху слой связующего материала содержит скрытые маркеры;
фиг.10b - защитная нить, содержащая СМИОС и изготовленная с помощью переноса накатыванием деметаллизированной голограммы с использованием двух различных слоев СМИОС;
фиг.11 - поперечное сечение хромограммной структуры, показывающее алюминиевый слой с узором и связующий материал изменяющегося цвета для горячего тиснения, и отдельный верхний слой связующего материала, содержащего скрытые пластинки;
фиг.12а - поперечное сечение хромограммной структуры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.12b - поперечное сечение хромограммы со связующим материалом между фольгой с изменяющимися оптическими свойствами (ИОС) и деметаллизированной голограммой;
фиг.12с - поперечное сечение хромограммы с бесцветным связующим материалом между фольгой и деметаллизированной голограммой, причем связующий материал содержит скрытые чешуйки или небольшие концентрации чешуек с изменяющимися оптическими свойствами или магнитные чешуйки с изменяющимися оптическими свойствами;
фиг.12d - поперечное сечение хромограммы со связующим материалом;
фиг.13 - поперечное сечение тонкой изменяющей цвет защитной нити;
фиг.14 и 15 - графики, используемые для составления формул оценки количества нанесенного пигмента;
фиг.16 и 17 - графики, показывающие отражающие способности перенесенных при горячем тиснении изображений;
фиг.18 - графическое представление данных по разности поглощений;
фиг.19 - график измерений оптической плотности сетки;
фиг.20 - фотография защитного устройства, прикрепленного к фишке казино с помощью процесса переноса связующего материала при горячем тиснении;
фиг.21 - поперечное сечение усовершенствованной «синтетической нити», где многослойная система защиты создает несколько оптических эффектов;
фиг.22 - набор фотографий защитной нити согласно настоящему изобретению;
фиг.23 - поперечное сечение многослойной защитной нити, использующей СМИОС согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.24 - поперечное сечение защитной нити, в которой для соединения двух подложек используются, по крайней мере, три слоя связующего материала;
фиг.25 - поперечное сечение защитной нити, в которой подложка изготавливается с использованием двух различных СМИОС.
Осуществление изобретения
В настоящей заявке под термином «связующий материал, активируемый при подаче энергии», или «связующее вещество, активируемое при подаче энергии», понимается связующее вещество, для отверждения которого требуется источник энергии. К связующим материалам, активируемым при подаче энергии, относятся, например, связующие материалы для горячего тиснения, связующие материалы, активируемые ультрафиолетом, термопластические и термоотверждающиеся связующие материалы, полимерные композиции на основе красок, лаки и окрашивающие композиции. Например, связующий материал может выбираться из группы, состоящей из полиметакрилата, полиакрилата, полиамида, нитроцеллюлозы, алкидного полимера, поливинилового спирта, поливинилацетата и полиуретана.
Способы активирования связующих материалов включают в себя горячее тиснение, ультрафиолетовое облучение, нагревание или применение пучка электронов. Для краткости связующий материал, активируемый при подаче энергии, возможно содержащий специальные чешуйки, здесь и далее будем называть просто «связующим материалом», если это не приведет к путанице.
Как было описано ранее в разделе «уровень техники», хорошо известной является область горячего тиснения, в частности, соединение одного оптического покрытия или подложки с другим в ходе горячего тиснения. Например, подложки с покрытием, несущие изображения, логотипы или другие признаки присоединяются в процессе горячего тиснения к лотерейным билетам, паспортам, банкнотам, водительским удостоверениям, фишкам для игры в покер и множеству других известных изделий и подложек.
Хотя связующие материалы для горячего тиснения, выпускаемые серийно, выполняют свою функцию, авторы настоящего изобретения заметили, что некоторые отвержденные краски, содержащие чешуйки с изменяющимися оптическими свойствами, неплохо служат в качестве связующих материалов для горячего тиснения. Заметим, что указанная краска не является больше краской, а выступает в качестве связующего материала, а следовательно, устраняется требование или этап добавления слоя связующего материала на слой краски с изменяющимися оптическими свойствами. Более того, дополнительное преимущество того, что в связующем материале для горячего тиснения имеются чешуйки, создающие специальные эффекты, состоит в улучшении структуры. Также этот способ может приводить к более тонким структурам, а также к структурам со слоем связующего материала с узором и структурам, содержащим более одного слоя связующего материала, которые обеспечивают более одного оптического эффекта, например наличие маркеров в одном слое и ПИОС в другом слое.
Связующий материал может быть напечатан в виде узора или нанесен сплошь по всей поверхности. При наличии узора изделие становится более защищенным от несанкционированного вмешательства, так как изделие нельзя физически удалить как единое целое. Попытки удалить устройство, растворяя связующий материал с использованием растворителей, также не приведут к успеху, так как растворитель также подействует на твердое покрытие/разделительный слой, что, в свою очередь, разрушит устройство, делая очевидной попытку несанкционированного вмешательства.
Размеры чешуек могут сильно различаться, но предпочтительно, чтобы их диаметр или размер поперек их поверхности составлял, по меньшей мере, 5 микрон. Чешуйки могут представлять собой чешуйки с изменяющимися оптическими свойства, изменяющие цвет чешуйки, тонкопленочные интерференционные чешуйки, дифракционные чешуйки, отражающие чешуйки, поглощающие свет чешуйки, скрытые чешуйки, чешуйки с символами или признаками, чешуйки единой формы, магнитные чешуйки, изменяющие цвет пигменты, такие как тонкие пленки металл-диэлектрик, полностью диэлектрические пигменты на основе слюды, жидкокристаллические пигменты и так далее.
Авторы изобретения также обнаружили, что материал с чешуйками, такими как чешуйки с изменяющимися оптическими свойствами, дифракционные, поглощающие или отражающие или чешуйки с другими свойствами, такими как скрытые признаки, могут быть добавлены непосредственно к обычным связующим материалам для горячего тиснения до отверждения, что делается с целью склеивания и обеспечения оптических эффектов, которые создают добавленные чешуйки.
Некоторые из описанных в настоящей заявке устройств содержат пропускающие свет или, по существу, прозрачные подложки, которые могут быть изготовлены из полиэтилентерефталата (ПЭТ), ориентированного полипропилена (ОПП) или других подходящих пластиковых материалов. Для примера толщина слоя ПЭТ составляет от 6 до 25 микрон. Надо понимать, что в описании устройства содержится только одна подложка, второй подложкой может быть защитное покрытие, разделительное покрытие или любой документ или объект, к которому может прикрепляться первая подложка, например, бумажный документ или отдельная полимерная пленка.
2
Оптический набор, также называемый интерференционным набором, содержит отражающий слой, поглощающий слой и диэлектрический слой, расположенный между отражающим и поглощающим слоями, что известно в технике. Отражающий слой может быть изготовлен из любого металла, с коэффициентом отражения более 20%, предпочтительно из алюминия. Для примера диэлектрический слой изготовлен из MgF или другого прозрачного материала, что известно в технике.
Поглощающий слой может представлять собой серый металл с отношением n/k равным примерно 1, где n является действительной частью коэффициента преломления, а k - мнимая часть коэффициента преломления, например, Cr, Ti или Ni, или может быть неизбирательным поглощающим слоем видимого спектра, например, TiN или может быть металлокерамикой, как описано в статье, озаглавленной «Влияние металлических кластеров, размеры которых выражены нанометрами, на генерацию сильных цветов и управление их свойствами при физическом осаждении из паровой фазы (ФПО)», автор Р.Домник (R.Domnick) и другие, 49th Annual Technical Conference Proceedings (2006), Society of Vacuum Coaters, включенной в настоящий документ посредством ссылки. Для примера металлокерамический материал содержит области серебра в диэлектрической матрице.
2
2
Некоторые из устройств, описанных в настоящей заявке, содержат дифракционную структуру, которой может быть любой рельеф, включая голограмму, деметаллизированную голограмму, кинеграмму и дифракционную структуру нулевого порядка или простую решетчатую структуру. Полимер, на котором можно выдавить изображение, может быть изготовлен из таких материалов, как ПЭТ типа G, поликарбонат, поливинилхлорид или полиметакрилат. Слой, на котором можно выдавить изображение, может быть объединен со слоем твердого покрытия/разделительным слоем. Выдавливание может быть непрерывным или содержать узор. Деметаллизированный слой может быть изготовлен из Al, Cu, Ni или других металлов или сплавов металлов в виде узора, созданного при деметаллизации. Для нанесения слоя металла в виде узора могут быть использованы различные технологии, такие как химическое травление или выжигание маслом в вакууме, обе технологии применяются с выравниванием изображения рельефа. Слой с большим коэффициентом преломления может быть изготовлен из ZnS, TiO, ZrO и так далее.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения к связующему материалу добавлены частицы краски с целью модификации эффекта изменения оптических свойств. По желанию, слой связующего материала может быть прозрачным или полупрозрачным и концентрация частиц пигмента может регулироваться так, чтобы, когда защитное изделие в процессе горячего тиснения прикрепляется к печатному документу, признак, напечатанный на документе, был виден через указанное защитное изделие.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения к связующему материалу добавлены бесцветные отражающие чешуйки, так что при отражении цвета краски из связующего материала или краски или чернил, используемых в качестве связующего материала, кажется, что чешуйки имеют цвет, при этом предпочтительно, чтобы чернила были изготовлены на акриловой или уретановой основе с содержащимися в них чешуйками.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой единственный слой связующего материала с частицами, обеспечивающими в нем оптический эффект. Для примера частицами являются изменяющие цвет чешуйки. Эта структура может быть использована для соединения вместе двух объектов, при этом один из объектов пропускает свет для того, чтобы сделать видимыми оптические эффекты, созданные связующим материалом.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения к связующему материалу добавлены отражающие чешуйки, несущие символы или текст, как описано в заявке на патент СИТА, номер публикации 20060035080. При просмотре под микроскопом в отраженном свете указанные символы «выступают» из цветного фона.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения защитное устройство содержит два связующих слоя: первый слой связующего материала не содержит краски, а содержит отражающие чешуйки, второй слой связующего материала окрашен краской, так что краска заглушает или улучшает отражающую способность первого слоя в зависимости от того, с какой стороны вы смотрите на защитное устройство.
В других вариантах осуществления настоящего изобретения к связующему материалу в качестве скрытого признака добавлены флуоресцентные краски, активируемые ультрафиолетом, или пигменты, которые преобразуются с повышением частоты и которые флуоресцируют при воздействии инфракрасного излучения, например, благодаря двухфотонному поглощению. К связующему материалу в качестве скрытого признака также могут быть добавлены наночастицы, или прозрачные проводящие частицы, например чешуйки оксида индия и олова (ОИО).
В менее предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения связующий материал сначала наносится на подложку, а затем к нему добавляются частицы пигмента с изменяющимися оптическими свойствами (ПИОС), например, с помощью разбрызгивания или разбрасывания воздушной струей на поверхность связующего материала, после чего, по желанию, наносится дополнительное количество связующего материала, так что полупрозрачный слой ПИОС видим в перенесенном изделии.
Хотя в некоторых вариантах осуществления используется штамп со сформированным в нем изображением, в качестве альтернативы изображение может быть уже создано в виде деметаллизированной голограммы. В этом примере для переноса изображения при горячем тиснении используется плоский штамп для горячего тиснения. Перенесенное изображение может быть квадратным или другой формы, определяемой плоским горячим штампом или площадью связующего материала.
Альтернативой горячему тиснению связующего вещества на деметаллизированную голограмму является печать связующего материала, активируемого ультрафиолетом и содержащим частицы ПИОС, помещение многослойного листа с деметаллизированной голограммой на связующий материал и отверждение связующего материала ультрафиолетом, проходящим через прозрачный задний слой для листа со связующим материалом, или под воздействием пучка электронов, проходящего через деметаллизированную голограмму, используя этап отверждения пучком электронов. Ультрафиолет не будет действовать через области голограммы, которые не деметаллизированы, если только ширина недеметаллизированных областей не будет очень мала, менее 2 микрон, так что ультрафиолет может отверждать связующий материал, проходя под углом.
На фиг.2 показана структура, соответствующая одному варианту осуществления настоящего изобретения. На выдавленном слое 100 с голограммой содержится алюминиевый слой 102. Непрозрачное алюминиевое покрытие 102 имеет узор и образует окна или промежутки. Как непрозрачные алюминиевые области 102, так и промежутки между ними покрыты связующим материалом 104 с изменяющимися оптическими свойствами, внутри связующего материала содержатся чешуйки 105 с изменяющимися оптическими свойствами, которые могут быть магнитными пигментными чешуйками, изменяющими цвет в зависимости от угла просмотра. Полимерный слой 106 выполнен для того, чтобы осуществить выдавливание рельефной поверхности 100, а разделительный слой 108 (или слой твердого покрытия) нанесен на удаляемую несущую подложку 110, обычно из ПЭТ, толщиной от 10 до 25. В другом варианте осуществления полимерный слой и разделительный слой/слой твердого покрытия объединены в один слой.
На фиг.3 показана структура по фиг.2 после горячего тиснения на бумажную или картонную подложку 112. Когда слой 110 из ПЭТ удален, то при просмотре на структуру сверху вниз, через твердое покрытие 108, через алюминиевые голографические слои с узором, через окна видно изменяющее цвет покрытие. Практически идеальной делает эту структуру эффект синергии, который получается благодаря сочетанию пигментов, со специальными эффектами в связующем материале, при этом не требуется увеличения толщины изменяющего цвет слоя. Общая толщина составляет менее 20 микрон, обычно примерно 10 микрон.
На фиг.4 показана фотография части китайской банкноты, в которой структура, показанная на фиг.2, с помощью горячего тиснения перенесена на бумагу банкноты. Эта структура содержит голограмму, изготовленную компанией Hologram Industries, Париж, Франция, и обеспечивает эффекты изменения цвета, то есть при изменении угла зрения изменяется цвет. Например, цвет квадратного фона изменяется от индиго, указанного стрелкой 301, через фиолетовый - стрелка 302, до темно-розового, на который указывает стрелка 303.
Изделие после горячего тиснения (ГТ) характеризуется большей насыщенностью цвета, чем его прототип с чернилами, так как чешуйки быстро осаждаются в связующем материале с малой вязкостью на гладкую подложку. Напечатанный ПИОС имеет меньшую насыщенность цвета, так как человек смотрит на сторону чернил, которая была отсоединена от устройства для нанесения покрытия. Когда строка чернил прерывается, то сгустки чернил стекают с относительно грубой поверхности по сравнению с границей между пластиковой подложкой и чернилами. Вот почему при горячем тиснении получается лучшая насыщенность цвета, чем в случае напечатанной на поверхности.
Устройство, показанное на фиг.4, содержит, по крайней мере, пять защитных элементов: 1) голограмму с двойным изображением - число «25» в центре голограммы появляется при определенном угле обзора и не видно при других углах обзора, 2) легко запоминаемое изображение Венеры Милосской, 3) голограмма содержит деметаллизированный алюминиевый слой в кружевном узоре, 4) изменение цвета и 5) скрытые изображения, которые можно видеть при стократном или большем увеличении.
2
2
Альтернативный вариант осуществления изобретения показан на фиг.5, где слой 114 с большим коэффициентом преломления расположен между слоем 104 связующего материала с изменяющимися оптическими свойствами и алюминиевым слоем 102 с узором. Слой 114 с большим коэффициентом преломления, изготовленный из материала, такого как ZnS, TiO или ZrO, расположен над деметаллизированной голографической пленкой. В этом примере слой 114 с большим коэффициентом преломления позволяет видеть дифракционную или голографическую поверхность 100 одновременно со связующим материалом 104 с изменяющимися оптическими свойствами. Большой коэффициент преломления предотвращает совпадение оптических показателей между связующим материалом и выдавливаемым в полимерном слое.
Альтернативный вариант осуществления изобретения показан на фиг.6, где слой 104 связующего материала с изменяющимися оптическими свойствами впечатан между окнами алюминия 102, так что перенесенное устройство будет обладать свойством указания на несанкционированное вмешательство. Если кто-то попытается удалить устройство, то оно разрушится в областях, в одних из которых есть связующий материал, а в других его нет.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг.7-9, устройство содержит разделительный слой 108 с узором, размещенный на подложке, полимерный слой 106, прочно соединенный с подложкой. Устройство непрерывно покрыто поверх слоя 102 деметаллизированного алюминия (по окнам этого слоя и между ними) связующим материалом 104 с ИОС, в котором содержатся чешуйки 105. На фиг.7 устройство показано до соединения в ходе горячего тиснения с носителем 66, который нужно защитить. В процессе эксплуатации устройство так прикрепляется к поверхности 66, как показано на фиг.8, причем связующий материал 104 активируется горячим тиснением. Если кто-то пытается отделить устройство от носителя, то разделительный слой 108 отделяется только в узоре, оставляя при этом на подложке 66 обратную часть узора. Результат такой попытки изображен на фиг.9, где стрелкой 120 помечен неровный разрыв связующего материала. В сущности, это устройство является защитной меткой, указывающей на несанкционированное вмешательство.
Следующими вариантами осуществления настоящего изобретения являются хромограммы, содержащие два разных слоя связующего материала с изменяющимися оптическими свойствами, активируемые при подаче энергии и предназначенные для создания, по крайней мере, двух различных оптических эффектов, где один из связующих материалов может содержать скрытые маркирующие чешуйки, называемые в технике маркерами.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.10а, хромограмма содержит голограмму, которая может быть деметаллизирована, или слой с высоким коэффициентом преломления или поверхность с другим типом рельефа и связующий материал, изготовленный из двух отдельных слоев. Один из слоев связующего материала для горячего тиснения, а именно слой 119, содержит скрытые материалы, в данном примере - это скрытые чешуйки 118, а другой слой 104 связующего материала для горячего тиснения содержит пигмент 105 с изменяющимися оптическими свойствами. В настоящем изобретении предлагается носитель для эффективного использования дорогостоящих скрытых материалов. Примерами скрытых чешуек 118 являются, помимо прочего, маркеры, описанные в заявке на патент США, публикация номер 2006/0035080, включенной в настоящий документ посредством ссылки, пигменты определенной формы, магнитные чешуйки, флуоресцентные пигменты, обычно активируемые ультрафиолетом с целью получения видимого света, или специализированные антистоксовые материалы, активируемые инфракрасным излучением с целью получения видимого света. Скрытые материалы расположены в тонком слое связующего материала 119, на который накладывается слой 104 связующего материала, содержащего изменяющие цвет пигменты, например тонкая пленка металл-диэлектрик, два диэлектрика, пигменты на основе слюды, жидкокристаллические пигменты и так далее. При нормальных условиях скрытые материалы не видны, но их легко обнаружить, например, в ультрафиолетовом свете или под микроскопом, или с помощью магнитных или инфракрасных детекторов. При присоединении хромограммы к документу или другому требующему защиты объекту, слой из ПЭТ, толщиной 12-25 микрон, обычно 19 микрон, удаляется, оставляя на документе очень тонкий слой защитного устройства, толщина которого составляет не более 20 микрон.
Альтернативный вариант осуществления изобретения показан на фиг.11. Алюминиевый слой 102 с узором, расположенный на подложке из ПЭТ, присоединен к другой подложке из ПЭТ, покрытой связующим материалом с изменяющимися оптическими свойствами. Алюминиевый узор может содержать изображение текста, символов, штриховых кодов или даже фотографических изображений. На алюминиевом слое узор формируется с помощью процесса деметаллизации (лазерная абляция, химическое травление или масляная абляция флексографического печатного изображения в вакуумной машине). В случае фотографических изображений, полученных с использованием процесса масляной абляции, можно добиться разрешений вплоть до 70 микрон (≈180 точек на дюйм). Масляная абляция представляет собой предпочтительный способ деметаллизации, так как слой алюминия с узором получается в виде линии, в вакууме в ходе одного технологического этапа. Связующий материал с изменяющимися оптическими свойствами содержит, по крайней мере, два отдельных слоя связующего материала: один слой 104 связующего материала включает в себя изменяющие цвет пигменты 105, а другой слой 119 связующего материала включает в себя скрытые материалы 118. Перечисленное образует защитную нить. В этом случае толщина каждого слоя из ПЭТ составляет примерно 5-10 микрон, так что общая толщина составляет 20 микрон и меньше. Это ограничение толщины необходимо для защитной нити с тем, чтобы в пачке банкнот один конец пачки не был толще другого конца.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.10b, для соединения вместе двух прозрачных подложек используется процесс нанесения двух покрытий. Сначала на деметаллизированную голограмму последовательно наносятся слои связующего материала с изменяющимися оптическими свойствами: первое покрытие 130 связующего материала с изменяющимися оптическими свойствами, магнитное или немагнитное, и второе покрытие 131 другого связующего материала с изменяющимися оптическими свойствами. Например, первое покрытие изменяет цвет от золотого до зеленого, а второе покрытие изменяет цвет от голубого до красного. Далее подложка 110, прозрачная или полупрозрачная, скрепляется с помощью горячего прижимного валика со связующим материалом 130. После этого удаляется вторая подложка, поддерживающая голограмму (не показана), оставляя при этом защитный слой 106. Конечный продукт имеет различные эффекты изменения цвета, в зависимости от стороны, с которой на него смотрят. В других вариантах осуществления изобретения одно из покрытий не изменяет цвет и/или содержит скрытые признаки.
На фиг.11 показан дополнительный вариант осуществлении изобретения, представляющий собой структуру, в которой связующий материал с изменяющимися оптическими свойствами используется для соединения двух частей из прозрачного ПЭТ с целью изготовления изменяющей цвет защитной нити. При просмотре подобной структуры с одной стороны (сверху вниз на фиг.11) можно видеть изображение, сформированное деметаллизированной голограммой, и изменение цвета в дополнение к скрытым, например, флуоресцентным, изображениям. При просмотре с другой стороны, в случае применения высоких концентраций непрозрачных пигментов, можно увидеть только изменение цвета. Например, такой эффект создают интерференционные пигменты на основе металл-диэлектрик с концентрацией более 10% пигментов по весу от общего веса твердые частицы-пигмент плюс связующий материал. В этом варианте осуществления изобретения разделительный слой отсутствует, а металлический слой с узором и скрытые изображения не обязательны.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве многослойного связующего материала используется связующий материал с изменяющими цвет чешуйками, что позволяет изготовить тонкую защитную нить, обладающую свойствами устройства с изменяющимися оптическими свойствами (УИОС). Например, полотно, толщиной 6-10 микрон, покрыто связующим материалом с изменяющимися оптическими свойствами (СМИОС), который представляет собой термоотверждающийся связующий материал или высушиваемый уретановый связующий материал, содержащий частицы с ИОС, а затем для получения многослойного листа прижато при высокой температуре к другому полотну, толщиной 6-10 микрон. Далее этот лист разрезается на защитные полоски шириной 2-5 мм. Эти значения являются обычными для использования в банкнотах. По существу благодаря малой вязкости связующего материала при нанесении первого покрытия и затем в процессе прижатия создается синтетическая фольга. При выполнении обоих процессов чешуйки стремятся выровняться и расположиться плоско к поверхностям полотен.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения к слою подложки добавлена напечатанная информация и прозрачная подложка, изготовленная, например, из ПЭТ и содержащая краску для придания цвета связующему материалу с изменяющимися оптическим свойствами, расположенному на подложке, или ослабления цвета этого материала. При желании деметаллизированная хромограмма наносится на слой связующего материала с помощью прижимного валика.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, структура, показанная на фиг.12а, содержит полимерный слой 106 с выдавленным рельефом 100, но не имеет разделительного слоя. Рельеф 100 покрыт деметаллизированным алюминиевым слоем 102 и двумя слоями 104 и 119 связующего материала с различными чешуйками 105 и 118. Для примера чешуйки 118 являются скрытыми чешуйками, маркерами и чешуйками 105, предназначенными для создания эффекта изменения цвета. В качестве альтернативы сама подложка 110 может представлять собой слой, в котором может быть выполнено выдавливание. Для подложки 110, в которой можно выполнить выдавливание, подходят такие материалы, как ПЭТ типа G, поликарбонат, поливинилхлорид или полиметакрилат. Эта структура может быть полезна в качестве защитной этикетки, так что слой 104 может крепиться к внешней стороне коробки или упаковки.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения деметаллизированная голограмма сначала покрыта маркерами, расположенными в связующем материале, а затем дополнительно покрыта связующим материалом с ИОС. В ходе этого способа двойного наложения используется меньшее количество маркеров и маркеры лучше видны по сравнению с известными в технике способами, когда маркеры распределены по всей среде чернил с изменяющимися оптическими свойствами и многие маркеры заслоняются лежащими выше непрозрачными частицами с ИОС. Предпочтительно, чтобы чернила с изменяющимися оптическими свойствами имели акриловый или уретановый носитель.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения первый слой связующего материала является прерывистым. Например, первый тонкий слой носителя связующего материала со сравнительно малой вязкостью напечатан на подложку в виде точек. В носителе с высокой плотностью расположены маркеры или другие чешуйки, и носитель покрыт вторым слоем менее дорогостоящего связующего материала, обеспечивающего наличие дополнительного оптического эффекта.
В другом варианте осуществления, показанном на фиг.13, структура содержит слой 110 из ПЭТ, возможно полимерный слой 106 с выдавливанием, деметаллизированный алюминиевый слой 102, два слоя 104 и 119 связующего материала и защитный твердый покрывающий слой 108, то есть защитный твердый/разделительный слой занял место второго слоя ПЭТ. Таким образом, вся структура типа защитной нити может быть достаточно тонкой, толщиной, например, 15 микрон при использовании слоя из ПЭТ толщиной 9 микрон, который предназначен для выдавливания или для расположения лакового/полимерного слоя 106 для выдавливания. Например, эта структура изготовлена прижатием при высокой температуре ПЭТ с деметаллизированной голограммой или просто ПЭТ с алюминием с узором к отделяемому слою ПЭТ, покрытому слоями связующего материала, содержащего изменяющие цвет и скрытые материалы. Далее отделяемый слой ПЭТ удаляется, а слой 108 твердого покрытия остается на структуре, как показано. В качестве альтернативы, деметаллизированная голограмма на подложке из ПЭТ периодическим образом обрабатывается в нескольких секциях глубокой печати, включая две секции печати для слоев 119 и 104 связующего материала и секцию печати для защитного твердого слоя. Между секциями печати расположены секции сушки.
В описываемых далее вариантах осуществления изобретения фольга с ИОС содержит деметаллизированную голограмму, а связующий материал с ИОС расположен между фольгой и деметаллизированной голограммой.
В еще одном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.12b, первая подложка 222 покрыта отражающим слоем 220а, диэлектрическим слоем 220b и поглощающим слоем 220с, которые вместе образуют изменяющую цвет фольгу 223 с изменяющимися оптическими свойствами. Подложка 212, которая является слоем полимера/твердого покрытия, содержит голограмму и частично покрыта узором из алюминиевого слоя 216, с большим коэффициентом отражения, этот слой совмещен с голограммой с целью предотвращения прохождения через нее света. В результате подложка 212 содержит одну или несколько областей 100, выдавленных и покрытых деметаллизированным алюминием. Подложка 212 при желании может содержать одну или несколько областей 214, выдавленных, но не покрытых алюминием. Полимерный слой 212 при желании покрыт защитным проводящим свет слоем 218, на котором напечатан непрозрачный признак 219. Деметаллизированная голограмма нанесена с помощью горячего тиснения или горячего прижимного валика на оптический набор с использованием прозрачного связующего материала 230 для горячего тиснения.
Показанный на фиг.12d слой связующего материала с частицами ИОС может быть использован в другом варианте осуществления изобретения так, как показано на фиг.2d. Этот вариант осуществления во многом аналогичен изображенному на фиг.12b, тем не менее, он содержит первую подложку, предпочтительно выполненную из ПЭТ, покрытую изменяющими цвет чешуйками 235, расположенными в носителе 234, связующие чернила на акриловой или уретановой основе, которые в процессе горячего тиснения переносятся на такую же верхнюю структуру, как и на фиг.12b. После сушки и отверждения чернил и таким образом образования изменяющего цвет покрытия, наносят и отверждают связующий материал 230 для горячего тиснения. Для формирования хромограммы первая подложка с покрытием, содержащая связующий материал 230 для горячего тиснения, присоединяется ко второй подложке, покрытой теми же слоями, что в варианте осуществления, показанном на фиг.12b.
В еще одном варианте осуществления, показанном на фиг.12с, скрытые чешуйки 245, несущие признак, который нельзя увидеть невооруженным глазом, перемешаны в слое 240 для горячего тиснения и используются для соединения вместе двух структур, как в предыдущих вариантах осуществления изобретения. В этом варианте осуществления изобретения эффекты изменения цвета, которые можно увидеть через окна, где отсутствует алюминиевое покрытие, и скрытые чешуйки 245, которые можно увидеть при увеличении, служат для удостоверения подлинности. Вместо скрытых чешуек можно использовать небольшие концентрации чешуек с изменяющимися оптическими свойствами с тем, чтобы цвета фольги с ИОС изменялись при просмотре сверху.
Указанный процесс изготовления позволяет изготавливать первую и вторую подложки в двух различных местах и хранить их в рулонах, предназначенных для объединения.
2
2
2
2
Настоящее изобретение осуществлено на практике следующим образом. Связующий материал разбавляется до надлежащей прочности посредством добавления толуола и применяется с помощью реверсивного устройства для нанесения покрытий рифленым валиком, снабженного сушильными печами. Расход связующего материала составляет 1.5-10 г/м, скрытый пигмент наносится с расходом 0.005 и 0.05 г/м, а изменяющий цвет пигмент с ОИС - 1-10 г/м. Два пигмента с изменяющимися оптическими свойствами выбраны для серии устройств: набор, цвет которого изменяется от красного до зеленого и который имеет период, равный двум, то есть П/Д/П/Д/О/Д/П/Д/П и оптический набор, цвет которого изменяется от синего до красного и который имеет период, равный единице, то есть П/Д/О/Д/П, где П - это поглощающий материал из Cr, Д - диэлектрик из MgF, а О - отражающий материал из алюминия. Были использованы два разных скрытых маркера: 10-микронный квадратный пигмент с символом € в центре и 30-микронный квадратный пигмент с символом $ в центре. Скорость пресса составляла примерно 20 футов в минуту (6 м/мин).
Результаты экспериментов
Были проведены эксперименты, заключающиеся во внедрении пигмента с изменяющимися оптическими свойствами (ПИОС) в серийно выпускаемые связующие материалы для горячего тиснения. Толщина связующего материала для горячего тиснения составляла от 3 микрон до 10 микрон, предпочтительно 3-7 микрон.
Для оценки зависимости массы пигмента, применяемого в связующем материале для горячего тиснения (СМГТ), от их оптической плотности были разработаны формулы. Было обнаружено, что, в общем, оптическая плотность пигмент/СМГТ должна составлять примерно 0.3 или более на черном фоне для получения оптических характеристик, которые близки к характеристикам покрытий с оптической плотностью, равной примерно 0.6 на белом фоне.
В тестах серия из термоклеящегося связующего материала и смесей термоклеящегося связующего материала с пигментом наносилась на полиэфирную пленку толщиной 19 микрон с разделительным слоем и слоем хромограммы.
Покрытие из связующего материала было выполнено на устройстве с растворением для нанесения покрытия валиком, ширина которого составляла 10 дюймов (25 см), а длина сушильной печи составляла 100 футов (30 м). Связующий материал наносился с помощью валковой реверсивной глубокой печати.
Пигменты были подмешаны в промышленный термоклеящийся связующий материал и размешивались непрерывно до помещения в ванночку для нанесения покрытия. Для разжижения композиции использовался толуол. Разжижение нужно для получения образцов с меньшим весом покрытия. Прямо перед добавлением в ванночку для нанесения покрытия из связующего материала был взят образец для определения процентного содержания твердых частиц. Вес нанесенного связующего материала получали следующим образом: взвешивали известную площадь полотна с покрытием, связующий материал удаляли растворителем, полотно высушивали и взвешивали после удаления связующего материала. Для определения веса каждого покрытия были взяты три образца по всему полотну и для получения веса покрытия полученные значения были усреднены. После прохода каждого образца анилоксовые валики очищали. Для большинства экспериментов был использован анилоксовый валик 75 ТН (Trihelical). Для увеличения количества нанесенного связующего материала был использован анилоксовый валик 55 ТН с двумя покрытиями.
2
Первый четыре покрытия не содержали пигмента и наносились при двух различных уровнях разбавления. Эти покрытия использовались для определения оптимального веса покрытия для приемлемого переноса при горячем тиснении. В технике известно, что толщина связующего материала может изменяться в очень широких пределах. Для примера с целью получения оптимальной толщины покрытия из связующего материала были выбраны условия, вычисленные из измерений плотности в г/м, при которых толщина слоя связующего материала без пигмента составляла 3-3.5 микрона.
Каждый из образцов полотна с покрытием был оценен на предмет рабочих характеристик тиснения и оптической плотности. Для всех образцов были осуществлены переносы с помощью горячего тиснения. Оптимальными условиями тиснения для переноса с помощью пресса Kenson для горячего тиснения с прямоугольным латунным штампом размера 35 мм × 22 мм оказались следующие: температура от 100°С до 125°С, время выдержки - 0.5-1.0 секунд. Давление было отрегулировано так, чтобы принимать наименьшее рабочее значение с целью минимизации выдавливания рисунка на оцениваемых образцах. Окантовка была очень небольшой для всех образцов. Переносы при горячем тиснении каждого образца были сделаны на черные и белые области карт Leneta. Переносы были осуществлены при температуре 100°С и времени выдержки 1.0 с. Для каждого переноса для черного и белого фонов были получены значения отражающей способности и выполнены измерения изменения цвета.
На прозрачных областях полотна были измерены оптические плотности.
Свойства полотна, покрытого связующим материалом, сведены в таблицы 1 и 2.
Оптическая плотность (ОП) связующего материала, содержащего пигмент, была использована для оценки количества пигмента на полотне. Это делалось для определения, может ли это быть использовано в качестве конкурентоспособной аналитической процедуры для установки технических условий для нанесения связующего материала/пигмента. Если отношение пигмента к связующему материалу известно для любой композиции, то оптическая плотность покрытия из связующего материала может быть использована для определения количества связующего материала, применяемого для любого прозрачного полотна. На фиг.15 изображена зависимость оптической плотности сильного красного цвета от веса на единицу площади сильного красного цвета. Эта зависимость была использована для получения формулы для сильного красного цвета. На отдельном графике, показанном на фиг.14, изображена зависимость всех оптических плотностей от веса пигмента в граммах на квадратный метр. По этим данным получена вторая формула. Формулы очень похожи, независимо от различий в массе пигмента на единицу площади. Вероятно существует отклонение в общем наборе данных из-за осаждения пигмента и того факта, что 3 из 4-х протестированных пигментов характеризуются похожей массой пигмента на единицу площади. Эти факторы могут приводить к тому, что по формулам получаются несколько большие массы пигмента на единицу площади.
Были получены следующие формулы для оценки количества нанесенного пигмента:
Количество граммов нанесенного пигмента = 0.1351465523379770 × (оптическая плотность пленки с покрытием) + 0.0591124749175451;
Количество граммов нанесенного сильно красного пигмента на квадратный метр = 0.135546396874281 × (оптическая плотность пленки с покрытием) + 0.05.
В таблице 3 сравниваются значение измеренной оптической плотности покрытия и значение оптической плотности, вычисленное с использованием приведенной выше формулы. Благодаря сравнительно малым различиям между измеренной ОП и вычисленной ОП (что показано в таблице 3), оптическая плотность покрытия из связующего материала может использоваться для определения количества связующего материала, применяемого для любого прозрачного полотна при известном отношении пигмента к связующему материалу.
На фиг.16 и 17 показаны значения отражающей способности изображений, перенесенных на белые и черные области карт Leneta соответственно. Данные, показанные на фиг.16 и 17, были преобразованы для поглощения, и значения поглощения для белых областей были вычтены из соответствующих значений поглощения для черных областей. Графическое представление данных о разнице поглощений изображено на фиг.18. Образцы с наименьшей разницей между значениями поглощений в черных и белых областях имеют наилучшие рабочие характеристики. Образцы с наилучшими рабочими характеристиками - это образцы с наибольшим содержанием пигмента.
На фиг.19 показаны измерения оптической плотности, выполненные по всему полотну. Было сделано 5 измерений поперек каждого полотна на одинаковых расстояниях. Указанные данные показывают, что толщина покрытия изменяется менее чем на 5% в большую или меньшую сторону во всех случаях связующего материала с пигментом.
В таблице 4 содержатся экспериментальные данные, где «Маркер L» означает малую концентрацию маркеров, а «Маркер Н» означает высокую концентрацию маркеров.
На фиг.20 показана фотография защитного устройства, нанесенного с помощью процесса переноса связующего материала в ходе горячего тиснения, как описано выше. В указанном защитном устройстве скрытые чешуйки несут символ €, а символ $ расположен в связующем материале на чешуйках, которые изменяют цвет от голубого до красного и расположены во втором слое связующего материала. Здесь фишка для покера содержит голографическое изображение Венеры Милосской на фоне изменяющих цвет чешуек. Скрытые чешуйки можно увидеть при стократном увеличении, а без увеличения они не видны. Этот вариант осуществления изобретения сочетает изменение цвета, голографические эффекты и скрытые символы, используя в связующем материале чешуйки со специальными эффектами.
Для изготовления описанных выше фишек, рулоны, покрытые связующим материалом, разрезают по длине шириной 8.26 сантиметра с тем, чтобы два рулона: голограмма/связующий материал ОИС, то есть хромограммы, одновременно могли наноситься путем горячего тиснения. Для переноса хромограммы на фишки для покера, изготовленные из сополимера акрилонитрил бутадиен стирола (АБС), использовалась машина для горячего тиснения компании Malahide, модель Е4-PK. Штамп изготовлен из силиконового каучука и нагрет примерно до 191°С.
Непрерывно было отпечатано приблизительно 100 отпечатков при производительности 450-500 отпечатков за час. Перенесенные элементы обладали хорошей адгезией при скоблении ногтем, и окантовка была очень мала. Рабочие характеристики фольги с хромограммой аналогичны таковым для промышленной фольги для горячего тиснения. На практике скрытые изображения показывают либо достоинство банкнот, фишек для покера или логотип, символ носителя или компании, которая выпустила подобные документы.
В случае использования прозрачного скрытого пигмента и прозрачного изменяющего цвет пигмента в прозрачном связующем материале, вводится дополнительный защитный элемент с тем, чтобы наблюдатель также мог через устройство увидеть напечатанную информацию, содержащуюся на документе.
Далее будут описаны варианты осуществления усовершенствованных «синтетических нитей», в которых множество оптических эффектов создается многослойной защитной системой.
Согласно фиг.21, защитная нить содержит подложку 110, отражающий слой 102b, слой 130 связующего материала с изменяющимися оптическими свойствами, другой слой 132 связующего материала, содержащий маркеры, рельефную структуру 100, покрытую деметаллизированным алюминиевым слоем 102а и полимерный слой 106. Предпочтительно, чтобы подложка 110 была изготовлена из ПЭТ, тем не менее, может использоваться ориентированный полипропилен (ОПП) или другие подходящие пластиковые материалы. Подложка также может быть непрерывно окрашенной или иметь узор.
Отражающий слой 102b предпочтительно изготовлен из алюминия, содержит окна с тем, чтобы через подложку 110 и отражающий слой 102b можно было видеть оптический эффект, обеспечиваемый слоем 130. При желании окна в слое 102b выполнены в виде букв или других признаков с тем, чтобы изменяющий цвет текст можно было видеть через подложку 110.
2
В качестве альтернативы вместо слоя 102b с узором, который расположен внутри структуры, подложка 110 может содержать слой алюминия с узором, направленный наружу, в то время как внутренняя граница ПЭТ находится в контакте со слоем 130. В случае, когда отражающий слой алюминия с узором направлен к внешней стороне устройства, над отражающим материалом может быть расположен дополнительный защитный слой, такой как напыленный в вакууме слой SiO или защитный слой из органического полимера.
Связующий материал 130 с изменяющимися оптическими свойствами предпочтительно изготовлен из изменяющего цвет связующего материала, который можно регулировать с тем, чтобы изменение цвета ΔЕ от одного образца к другому, определяемое как квадратный корень из суммы квадрата разницы цветов, квадрата разницы насыщенностей и квадрата разницы яркостей, меньше 1.0, при этом используется добавляющая цвет смесь пигментов с изменяющимися оптическими свойствами. Тем не менее, в общем, в области защиты приемлемым является значение ΔЕ меньшее 3.0. Эту степень управления цветом нельзя достичь с помощью фольги с изменяющимися оптическими свойствами, так как невозможно регулировать цвет, добавляя пигменты. При желании к связующему материалу с ИОС можно добавлять другие материалы, такие как флуоресцентные материалы, фосфоресцирующие и антистоксовые материалы, краски и другие красители.
Слой 132 связующего материала, содержащий маркеры или пигментные чешуйки, является, по существу, прозрачным для того, чтобы эффекты, обеспечиваемые слоем 130 связующего материала с ИОС, были видны через слой 132. Слой 132 связующего материала может быть бесцветным или иметь цвет. Или сами маркеры являются прозрачными или их концентрация достаточно мала, так что обеспечивается видимость слоя 130 связующего материала.
При желании магнитные чешуйки, такие как металлические чешуйки или чешуйки с ИОС с магнитным слоем, расположенным между двумя слоями отражающего материала, добавляют к связующему материалу из слоев 130 и 132, возможно в сочетании с немагнитными чешуйками с изменяющимися оптическими свойствами.
Рельефная структура 100 вдавлена в полимерный слой 106, покрытый деметаллизированным слоем 102а, и обеспечивает деметаллизированный голографический эффект, и содержит такие элементы, как голограмма с двойным изображением, голограмма нулевого порядка, кинеграмма или другой способ получения изображений на основе дифракционной решетки. Деметаллизированный слой 102а содержит узор с целью обеспечить видимость слоя с СМИОС в случае, когда на защитную нить, показанную на фиг.21, смотрят сверху. Слой 102а или 102b может содержать кружевной узор из тонких линий для обеспечения дополнительной защиты от подделки и/или может содержать признак 133а.
Изображение, знакомое большинству людей, такое как знаменитая скульптура Давида и Венеры Милосской, знаменитые сооружения, включая Эйфелеву башню и Великую китайскую стену, знаменитые люди, например Эйнштейн, может являться дифракционным изображением нулевого порядка. Это позволяет обычным людям узнавать и запоминать защитное устройство и идентифицировать его благодаря комбинации изображения и связанного с ним изменения цвета.
Нить защищена с обеих сторон, на одной стороне - подложкой 110, а на другой - слоем 106 твердого покрытия/полимера.
Если смотреть на нить с одной стороны, сверху, как показано на фиг.21, то видны эффект изменения цвета слоя 130, голограмма с двойным изображением или голограмма 100 нулевого порядка, деметаллизированный кружевной алюминиевый слой 102а с признаком 13 3а и скрытые признаки, такие как «маркеры». Если смотреть на нить с другой стороны, то через окна слоя 102b, окруженные отражающим алюминием 102b, виден изменяющий цвет узор, показывающий изменяющий цвет фон 130.
Полезно, что общая толщина описанной выше нити может быть настолько тонкой, что составляет 12 микрон, если нить изготовлена из фольги для горячего тиснения, которая имеет толщину 6 микрон и которая присоединяется к слою из ПЭТ, толщиной 6 микрон. Ранее в такой тонкой нити не могло быть получено такое количество защитных эффектов.
Другим преимуществом описанной выше нити является большое количество технологий, используемых при производстве этой нити. Это затрудняет подделку, так как для осуществления успешной подделки подделывающее лицо должно обладать большим количеством умений. Голографическая структура, пигмент с изменяющимися оптическими свойствами и деметаллизированный алюминиевый слой на ПЭТ могут изготавливаться отдельно и, возможно, в отдаленных друг от друга местах, а затем сводиться в месте производства денежных знаков с целью изготовления конечного продукта. СМИОПС соединяет вместе все компоненты. Идея собирания вместе компонентов непосредственно перед помещением защитного устройства в бумагу для изготовления денежных знаков увеличивает защитные свойства указанного устройства, так как если при доставке подделывающее лицо перехватит один компонент, то он станет обладателем только одного компонента из всего устройства. При желании указанные заранее изготавливаемые компоненты содержат символы выравнивания, например, в алюминиевом слое 102b и в деметаллизированной голограмме 100 и 102а.
Более того, тонкие линии деметаллизированного слоя, такого как кружевной узор, в голограмме существенно затрудняют подделку узора с использованием ножниц, вырубания или даже использование фотополимеров, так как в процессе деметаллизации необходимо точное совмещение деметаллизированных узоров с топографическими признаками.
Дополнительно стоимость нанесения текста или других изображений на алюминиевый слой рядом с ПЭТ очень мала, так как можно использовать существующий процесс деметаллизации путем масляной абляции. Можно добиваться разрешений до 70 микрон.
Подобные защитные нити могут использоваться в банкнотах в качестве оконных систем, когда нить вплетена в бумагу и видна в окнах на каждой стороне банкноты. Также она может быть внедрена в саму бумагу, когда бумага над нитью достаточно тонкая и прозрачная для того, чтобы можно было видеть защитные признаки. Описанная выше нить может использоваться в чеках, паспортах и других защищенных бумажных документах и пластиковых документах, таких как банкноты по основе пластика, кредитные карты и идентификационные карты. Она также может использоваться в качестве разрывающейся нити в таких изделиях, как пачки для сигарет и другой защитной упаковке. В случае бумажных документов, на просмотр с обеих сторон оказывает влияние то, что нить выходит на поверхность каждой стороны через постоянные или непостоянные интервалы или в том же самом месте, если в нем нет бумаги.
На фиг.22 показаны фотографии защитной нити, описанной со ссылками на фиг.21.
На фиг.23 показана защитная нить, использующая СМИОС и соответствующая другому варианту осуществления настоящего изобретения. Нить содержит две проводящие свет подложки, предпочтительно изготовленные из ПЭТ, которые соединены слоем 104 СМИОС, в котором находятся чешуйки 105 с изменяющимися оптическими свойствами и скрытые маркеры 118.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.24 и представляет собой защитную нить, в которой для соединения двух подложек использовано, по крайней мере, три слоя связующего материала. Центральный слой СМИОС содержит носитель 104 и пигментные чешуйки 105 и два слоя связующего материала с расположенными в нем маркерами 118. Указанные слои расположены симметрично между двумя подложками.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.25, где защитная нить содержит подложку 110, соединенную с двумя различными СМИОС. Рельефная структура 100 покрыта деметаллизированным алюминиевым слоем 102 и слоем 106 твердого покрытия/полимера. Для изготовления такой защитной нити, на каждую сторону подложки из ПЭТ или другого пластика в ходе горячего тиснения или прижатия валками наносится хромограмма, которая представляет собой деметаллизированную голограмму с СМИОС, в которой два СМИОС различаются по цвету и производимому эффекту изменения цвета.
В существующем уровне техники не описаны настолько тонкие защитные нити с СМИОС, который обеспечивает изготовление многослойной системы, противостоящей подделке, как нити, описанные со ссылками на фиг.21-25.
В частности, в отличие от упомянутого выше патента US №4186943 настоящее изобретение является не симметричным так, что нить по-разному выглядит с каждой стороны, обеспечивая тем самым дополнительный элемент защиты.
2
Также в настоящем изобретении улучшено изменение цвета по сравнению с патентом US №7054042, что сделано с помощью смешивания немного отличающихся количеств пигмента с изменяющимися оптическими свойствами с целью получения точного цвета и изменения цвета до получения значения ΔЕ, по крайней мере, составляющего от 1.0 до 3.0. Человек способен распознавать такое изменение цвета. В таблице 5 показано изменение, вычисленное для такой фольги с тонкой пленкой Фабри-Перо при падении по нормали белого света для структуры, содержащей непрозрачный алюминиевый слой, слой MgF с низким коэффициентом преломления и поглощающий слой из Cr толщиной в 3 микрона.
Строение нити, описанное в настоящем изобретении, также обеспечивает возможность добавления скрытых материалов (скрытых пластинок или других пигментов), чего нельзя сделать для нити из патента '042. Более того, хотя в патенте '042 упомянут узор из непрозрачного алюминия, он не приводит к окнам с изменением цвета в узоре алюминия, что происходит в нашем изобретении. Удаление некоторого количества алюминия в фильтре Фабри-Перо, описанное в патенте '042, приводит к бесцветным окнам, так как разрушается резонатор Фабри-Перо. Более того, устройство, описанное в патенте '042, предназначено для просмотра только с одной стороны.
По сравнению с патентом US №5700550 изобретение в настоящей заявке обеспечивает больший уровень управления цветом и насыщенностью цвета независимо от цвета подложки, к которой крепится устройство, и в настоящей заявке описано добавление в устройство скрытых маркеров.
По сравнению с заявкой на патент США, номер публикации 2005/0127663, настоящее изобретение обеспечивает лучшее управление цветом СМИОС и тонкопленочного слоя из ПЭТ, так как он может легко быть обработан валиком вместе с СМИОС.
Хотя изобретение описано со ссылками на иллюстративные варианты осуществления, это описание не надо понимать как ограничивающее изобретение. Ясно, что специалист средней квалификации в рассматриваемой области может предложить различные модификации и комбинации описанных вариантов осуществления, а также другие варианты осуществления изобретения, не выходя при этом за границы объема изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.
Следовательно, подразумевается, что прилагаемая формула изобретения заключает в себе все подобные модификации или варианты осуществления, как находящиеся в пределах объема изобретения.