ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ
PROTECTIVE ELEMENT WITH METAL COATING

Данное изобретение относится к защитному элементу для защищенных от подделки бумаг, ценных документов и других подобных изделий, содержащему подложку с нанесенным на нее непрозрачным металлическим покрытием. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления указанного защитного элемента, а также к защищенной от подделки бумаге и носителю данных, снабженным таким защитным элементом.
Ценные предметы, например фирменные изделия и ценные документы, зачастую в целях защиты снабжены защитными элементами, которые удостоверяют подлинность ценного предмета и одновременно защищают его от незаконного воспроизведения.
Некоторые из этих защитных элементов, например голографические полоски или так называемые голографические ярлыки, имеют тонкие непрозрачные металлические покрытия обычно толщиной примерно от 10 до 100 нм. В качестве металлических покрытий для голограмм банкнот, защитных нитей и прочих защитных элементов предпочтительно использовать алюминий вследствие его доступности, великолепных отражательных свойств, сравнительно неплохой химической стойкости и низкой стоимости.
Банкноты во время нахождения в обращении могут подвергаться сильным механическим, а иногда и химическим воздействиям. При этом установлено, что тонкие алюминиевые покрытия защитных элементов могут корродировать, а следовательно, повреждаться, что приводит к существенному изменению зрительного восприятия банкноты. Металлы повышенной химической устойчивости, например золото, палладий и платина, как правило, слишком дороги, чтобы использовать их в защитных элементах. Другие металлы, имеющие более высокую по сравнению с алюминием химическую устойчивость, более доступны по цене, но слабее отражают свет и поэтому хуже воспринимаются глазом.
Таким образом, задача данного изобретения заключается в преодолении недостатков существующего уровня техники. В частности, необходимо создать защитный элемент вышеназванного типа, обладающий увеличенным сроком службы и/или повышенной защищенностью от подделки.
Поставленная задача решена путем создания защитного элемента, характеризующегося признаками первого независимого пункта формулы. В других независимых пунктах формулы раскрыты способ изготовления указанного защитного элемента, а также защищенная от подделки бумага и носитель данных, снабженные таким защитным элементом. Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Согласно данному изобретению в защитном элементе указанного типа предусмотрено металлическое покрытие, включающее в себя первый непрозрачный металлический слой и второй непрозрачный металлический слой, расположенный над первым металлическим слоем, причем оба этих металлических слоя в видимой части спектра имеют по существу одинаковый цветовой тон. Абсолютного совпадения цветовых тонов металлических слоев не требуется. Как более подробно пояснено ниже, для достижения цели изобретения достаточно, чтобы цветовые тона обоих металлических слоев совпадали в такой степени, чтобы они воспринимались как одинаковые при беглом взгляде.
В предпочтительном варианте изобретения указанные два металлических слоя значительно отличаются друг от друга в отношении их химической и/или механической стойкости. Повышенный срок службы достигается, в частности, тогда, когда второй металлический слой в химическом и/или механическом отношении более устойчив, чем первый слой.
Несмотря на по существу одинаковый цветовой тон, металлические слои могут отличаться по своему коэффициенту отражения, причем для улучшения зрительного восприятия защитного элемента металлические слои следует размещать таким образом, чтобы в качестве первого слоя использовался тот слой, который отражает сильнее другого.
пр.
Толщину тонких слоев обычно указывают в единицах оптической плотности, которая представляет собой меру ослабления света, проходящего через тонкий слой. Оптическая плотность ОП - это десятичный логарифм результата деления 100 на коэффициент пропускания (в процентах), то есть ОП=lg(100/K). Например, оптическая плотность 1,0 соответствует ослаблению света до одной десятой, а оптическая плотность 2,0 - ослаблению до одной сотой первоначальной интенсивности излучения.
В контексте данного изобретения под словом "непрозрачный" понимается оптическая плотность, составляющая по меньшей мере 0,5, предпочтительно по меньшей мере 0,7 и особенно предпочтительно по меньшей мере 1,0.
Согласно предпочтительному варианту изобретения толщина обоих металлических слоев выбрана таким образом, что оптическая плотность этих слоев по существу одинакова. Например, оптическая плотность двух слоев может отличаться менее чем на 0,3, в частности менее чем на 0,2.
Хотя хорошие отражающие свойства и хорошая коррозионная стойкость могут быть получены уже при оптической плотности примерно 0,5, оптическая плотность каждого из обоих металлических слоев в предпочтительном случае превышает 1,0, в частности превышает 1,2. При этом оба слоя целесообразно согласовывать друг с другом таким образом, чтобы оптическая плотность непрозрачного металлического покрытия, т.е. обоих металлических слоев в совокупности, лежала в пределах от 1,5 до 5,0, предпочтительно от 1,5 до 3,0.
Согласно данному изобретению в качестве второго слоя предпочтительно использовать слой коррозионно-стойкого металла, в частности слой платины, палладия или хрома. В настоящее время особенно предпочтительно применение хрома, так как этот материал сочетает в себе такие качества, как низкая стоимость, высокая стойкость и достаточно хорошие отражающие свойства. Следовательно, второй металлический слой в предпочтительном случае представляет собой слой хрома, в частности, толщиной около 25 нм или более.
В качестве первого металлического слоя предпочтительно использовать слой алюминия вследствие его превосходных отражающих свойств, в частности слой алюминия толщиной примерно 15 нм или более.
Особенно предпочтительна комбинация слоя хрома в качестве второго металлического слоя и слоя алюминия в качестве первого металлического слоя, так как в видимой части спектра и хром, и алюминий обладают по существу ровным спектром отражения, поэтому оба они воспринимаются как имеющие белый цвет. Таким образом можно сочетать преимущества высокой отражающей способности алюминия и высокой стойкости хрома. Если слой алюминия по существу не поврежден, то визуальное восприятие металлического покрытия защитного элемента определяется только зеркально блестящим слоем алюминия.
Однако если из-за сильного износа или старения в слое алюминия образуются дефекты или трещины, то свет будет отражаться от слоя хрома, имеющего по существу такой же цветовой тон. При этом факт более низкой отражающей способности слоя хрома практически невозможно установить невооруженным глазом, особенно в случае сильно изношенных банкнот. Таким образом, даже при сильном износе или старении защитного элемента характерный внешний вид его металлического покрытия остается тем же самым.
x
2
3
2
В соответствии с усовершенствованным вариантом изобретения между двумя указанными металлическими слоями предусмотрен разделительный слой, представляющий собой, в частности, электрический и/или химический изолирующий слой. Разделительный слой предпочтительно представляет собой прозрачный слой, наносимый методом печати или методом напыления. В предпочтительном случае разделительный слой представлен керамическим слоем, в частности слоем SiO, слоем AlO, слоем MgF или органическим слоем. В качестве альтернативы или как дополнение к сказанному, разделительный слой может образовывать барьерный слой, препятствующий проникновению газа или пара, в частности кислорода и водорода.
Согласно особо предпочтительному варианту изобретения защитный элемент имеет дифракционную структуру в виде рельефной структуры. Данная дифракционная структура предпочтительно включает в себя тисненый лаковый слой и по меньшей мере частичную зону металлических слоев. Если некоторые зоны дифракционной структуры необходимо наделить оптическими нюансами, то предпочтительно, чтобы в пределах этих зон присутствовал только первый металлический слой. В этом случае защитный элемент содержит первые участки, на которых виден первый металлический слой, и вторые участки, на которых виден второй металлический слой. Несмотря на то что благодаря по существу одинаковому цветовому тону используемых металлов зрительный образ обоих участков получается почти одинаковым, во внешнем "виде указанных зон могут быть замечены нюансы, обусловленные различными отражающими свойствами металлических слоев.
Наряду с дифракционными структурами защитный элемент также может иметь рассеивающие структуры (матовые структуры), антиотражающий микрорельеф, рефракционные структуры, решетки нулевого порядка, концентрирующие дифракционные решетки, микрорельеф, оптически изменяющийся при помощи микрозеркал, и/или световозвращающие структуры.
Согласно другим предпочтительным вариантам изобретения указанные металлические слои имеют выемки в виде узоров, символов или кодовых знаков, проходящие через оба этих слоя. В этом случае в зоне выемок защитный элемент может быть прозрачным или светопрозрачным или содержать в этой зоне доступную для наблюдателя информацию, размещенную под металлическим покрытием.
Предпочтительно защитный элемент представляет собой защитную нить, защитную полоску, защитную ленту или ярлык.
Изобретение также относится к способу изготовления защитного элемента для защищенных от подделки бумаг, ценных документов и других подобных изделий, согласно которому обеспечивают наличие подложки, на подложке размещают первый непрозрачный металлический слой и над первым металлическим слоем размещают второй непрозрачный металлический слой, который в видимой части спектра имеет по существу такой же цветовой тон, как и первый металлический слой.
Указанные два металлических слоя предпочтительно наносят методом вакуумного напыления. В особо предпочтительном случае в качестве первого металлического слоя наносят слой алюминия, а в качестве второго слоя - слой хрома.
Между первым и вторым металлическими слоями может быть предусмотрен разделительный слой, предпочтительно нанесенный методом печати или вакуумного напыления.
Согласно усовершенствованному варианту предлагаемого способа защитный элемент снабжают дифракционной структурой в виде рельефной структуры. При этом на подложку наносят лак для тиснения и тиснят его в виде требуемой дифракционной структуры, после чего на тисненый лаковый слой друг за другом наносят первый и второй металлические слои с размещением между ними, если требуется, разделительного слоя.
В указанных металлических слоях также могут образовывать, в частности, методом промывки, известным из публикации WO 99/13157, выемки в виде узоров, символов или кодовых знаков, проходящие через оба слоя.
Кроме того, изобретение относится к защищенной от подделки бумаге, используемой при изготовлении ценных документов и других подобных изделий, а также к носителю данных, в частности ценному документу, например банкноте, удостоверению и т.п. В соответствии с изобретением защищенная от подделки бумага или носитель данных снабжены защитным элементом описанного вида.
Другие преимущества изобретения и варианты его выполнения проиллюстрированы ниже со ссылкой на приложенные чертежи. В целях улучшения наглядности чертежей масштаб и пропорции изображенных на них объектов иногда не соблюдаются.
На чертежах показано следующее:
Фиг.1 схематически изображает банкноту, снабженную заявленными защитными элементами.
Фиг.2-6 изображают поперечные сечения защитных элементов, соответствующих различным вариантам изобретения.
Ниже изобретение поясняется на примере защитных элементов для банкнот. На фиг.1 представлено схематичное изображение банкноты 10, снабженной двумя предложенными металлизированными защитными элементами, обладающими продолжительным сроком службы. Первый защитный элемент представляет собой защитную нить или защитную полоску 12. Второй защитный элемент образован наклеенным переводным элементом 14 любой формы.
Слоистая структура предложенных защитных элементов и эффект, обеспечиваемый ими согласно изобретению, подробно раскрыты со ссылкой на фиг.2-6, изображающие поперечные сечения. Следует отметить, что на каждом из указанных чертежей показаны лишь слои, необходимые для пояснения сущности изобретения. В зависимости от предполагаемого применения готовые защитные элементы могут содержать дополнительные слои, известные специалистам данной области техники, например слои клея, защитные слои, первый покрывной слой и т.п.
На фиг.2 изображен защитный элемент 20, содержащий пластмассовую пленку 22 в качестве подложки. На эту пленку нанесены напылением один поверх другого два непрозрачных металлических слоя 24, 26, имеющие по существу одинаковый тон цвета в видимой части спектра. В данном примере первый металлический слой 24 представлен тонким слоем алюминия, а второй металлический слой 26 - тонким слоем хрома.
Толщина обоих металлических слоев выбрана таким образом, что оптическая плотность слоя алюминия и слоя хрома составляет примерно 1,5.
В видимой части спектра оба указанных слоя, осажденные из газовой фазы, т.е. слой 26 хрома и слой 24 алюминия, обладают почти ровным спектром отражения. Это значит, что они обеспечивают визуальное ощущение белого цвета. Однако коэффициент отражения слоя 26 хрома, составляющий примерно 50%, ниже коэффициента отражения слоя 24 алюминия, составляющего примерно 90%, поэтому сам по себе слой хрома при одинаковом цветовом тоне кажется немного более темным, чем слой алюминия.
Металлизированную подложку наносят на защищенную от подделки бумагу предпочтительно металлизированной стороной, поэтому пленка 22 подложки обращена к наблюдателю.
В этом случае, если смотреть со стороны наблюдателя, слой 26 хрома полностью покрыт непрозрачным слоем 24 алюминия, поэтому общий зрительный образ защитного элемента определяется только зеркально блестящим слоем 24 алюминия. В зависимости от варианта изобретения подложка 22 может быть оставлена на уже нанесенном защитном элементе, однако предпочтительно ее удалять.
Во время нахождения банкнот, снабженных защитным элементом 20, в обращении может случиться частичная коррозия тонкого слоя 24 алюминия в случае сильного старения и износа, например в тропических странах или при сильном воздействии пота. Из-за этого в слое алюминия, который не очень хорошо устойчив к изнашивающим нагрузкам, могут появиться светопропускающие трещины и дефекты.
Однако согласно предложенному изобретению отражение света на этих светопроницаемых участках тем не менее происходить будет благодаря наличию слоя 26 хрома, значительно более стойкого в химическом и механическом отношении. Несмотря на то что отражательная способность слоя 26 хрома несколько меньше отражательной способности слоя 24 алюминия, смена отражающего металла на части участков вряд ли будет заметна для наблюдателя, особенно в случае банкнот, подвергнувшихся сильным механическим и/или химическим нагрузкам. Говоря более конкретно, даже при сильном износе и старении основной зрительный образ защитного элемента будет сохраняться, т.е. будут сохраняться его металлический вид и ощущение цвета металлического покрытия.
Повышенная стойкость к изнашиванию может сохраняться в широком диапазоне толщины обоих слоев 24, 26 металла. В случае первого слоя, обращенного к наблюдателю, можно использовать толщины, начинающиеся с оптической плотности примерно 0,5, однако для очень хорошего зрительного образа и сильного отражения выбирают, как правило, оптическую плотность 1,0 и выше.
Второй высокоустойчивый слой металла, уже начиная с оптической плотности 0,5, позволяет заметно повысить стойкость защитного элемента к износу. В случае использования слоев хрома пригодными для хорошей антикоррозионной защиты оказались оптические плотности выше 1,0. Однако если второй металлический слой изготавливают из очень дорогих металлов, например платины или палладия, то для снижения затрат второй слой выполняют с минимально необходимой толщиной. Это значит, что возможно применять оптические плотности гораздо меньше 1,0.
3Э
Al
Cr
В соответствии с изобретением толщины обоих металлических слоев предпочтительно согласовывать так, чтобы в совокупности оптическая плотность этих слоев составляла более 1,5, в частности лежала в пределах от 1,5 до 3,0. В примере исполнения, показанном на фиг.2, оптические плотности металлических слоев суммируются и дают оптическую плотность ОП=ОП+ОП=1,5+1,5=3,0.
Согласно другому варианту изобретения, показанному на фиг.3, между двумя металлическими слоями 24, 26 защитного элемента 30 помещен электроизолирующий, а при необходимости и химически изолирующий, прозрачный разделительный слой 32. В частности, разделительный слой 32 может предотвратить образование локальных точек коррозии и ускоренную общую коррозию из-за наличия этих точек.
x
2
3
2
В качестве разделительного слоя подходят прозрачные печатные слои, прозрачные слои, нанесенные вакуумным напылением, например слои SiO, где x составляет от 1,5 до 2, AlO или MgF, а также органические покрытия.
Толщина разделительного слоя 32 большой роли не играет, она может лежать в пределах от 10 нм до нескольких микрометров.
Вместо свойства электрической изоляции или дополнительно к нему разделительный слой 32 может быть наделен барьерными свойствами, препятствующими прониканию газов или паров, в частности кислорода и водорода.
На фиг.4 показан еще один вариант изобретения, иллюстрирующий защитный элемент 40, снабженный металлизированной голограммой. В данном случае на несущую пленку 42 методом печати наносят слой 44 лака для тиснения и тиснят на нем требуемую дифракционную структуру голограммы в виде рельефной структуры.
x
2
3
2
Чтобы добиться указанных преимуществ, связанных с высоким сроком службы, в качестве металлического покрытия голограммы наносят первый слой 46 алюминия и второй слой 48 хрома. Между этими двумя слоями 46, 48 может быть предусмотрен разделительный слой 50. Поскольку поверхность рельефной структуры является неровной, разделительный слой 50 должен повторять рельеф поверхности первого металлического слоя 46. Для этого можно использовать керамические прозрачные напыленные слои, например, SiO, AlO или MgF с толщиной от 10 нм или более. Также можно применять тонкие органические покрытия, следующие рельефу поверхности.
Согласно дополнительным вариантам изобретения заявленный защитный элемент может также содержать негативную (в фотографическом смысле) информацию в виде узоров, символов или кодовых знаков, образованных благодаря выполнению соответствующих выемок в металлическом покрытии. Для иллюстрации этого на фиг.5 показан защитный элемент 60, подложка 62 которого снабжена металлическим покрытием 64, образованным слоем 66 алюминия, прозрачным керамическим разделительным слоем 68 и слоем 70 хрома.
Металлическое покрытие 64 также может представлять собой металлический слой дифракционной структуры, например голограммы. В этом случае подложка 62, кроме несущей пленки, содержит тисненый слой лака, показанный, например, на фиг.4.
Как следует из фиг.5, в металлическом покрытии 64 сделаны выемки 72 в виде требуемой негативной информации, например в виде негативного текста, причем выемки 72 проходят через оба металлических слоя 66, 70 и через керамический разделительный слой 68. Как известно из публикации WO 99/13157 A1, указанные участки 72, лишенные металлического покрытия, можно создавать, например, способом промывки.
Еще один вариант изобретения показан на фиг.6. Защитный элемент 80, изображенный на этом чертеже, в целом соответствует по своей слоистой структуре защитному элементу 60, изображенному на фиг.5. Однако между ними есть отличия, заключающиеся в том, что слой 70 хрома нанесен в качестве первого металлического слоя, а слой 66 алюминия - в качестве второго металлического слоя, и в том, что выемки 82 предусмотрены только в слое 66 алюминия. Этот защитный элемент подлежит рассматривать со стороны слоя 66 алюминия.
В данном варианте изобретения второй металлический слой 70 перекрывает первый слой только в пределах некоторых зон. В случае такого защитного элемента 80 участки, снабженные и не снабженные выемками 82, будут восприниматься как участки, имеющие визуальные нюансы, обусловленные различными коэффициентами отражения обоих слоев 66, 70. Несмотря на то что зрительные образы обоих этих участков очень схожи, благодаря им можно акцентировать и выделять тонкие отличия определенных элементов дизайна, в частности голограммы (фиг.4).
По мере износа защитного элемента 80 различимость нюансированных изображений, образованных благодаря форме и положению выемок 82, как правило, снижается. В конце концов, при наибольшем износе она может сойти на нет. Тем не менее, высокоустойчивый слой 70 хрома обеспечивает повышенный срок службы защитного элемента 80 даже при максимальном износе.