ЗАЩИЩЕННАЯ БУМАГА С ВОДЯНЫМ ЗНАКОМ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
SECURITY PAPER WITH WATERMARK (VERSIONS) AND METHOD OF ITS MANUFACTURING (VERSIONS)

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству бумаги с водяным знаком, применяемой для изготовления ценных документов, требующих повышенной защиты от фальсификации.
Известен бумажный лист (US 2010/0295291 A1, 11.25.2010), на лицевой и оборотной стороне которого имеется водяной знак или имитация водяного знака. По крайней мере, часть упомянутого водяного знака или имитации водяного знака, благодаря наличию внутреннего слоя, наблюдается в проходящем свете, только с одной стороны листа. Недостатком является необходимость межслойного введения в бумажное полотно полупрозрачной светорассеивающей пленки, что существенно затрудняет процесс изготовления бумаги.
В известном способе (US 3140959, 14.07.1964) изготовления бумаги с имитацией водяного знака, участки бумаги, соответствующие рисунку водяного знака, пропитывают раствором термореактивной смолы в органическом растворителе в присутствии отверждающего реагента. После испарения растворителя и отверждения смолы на бумаге образуются прозрачные участки, имитирующие водяной знак.
Кроме того, известен способ (JP2-127599, 16.05.1990) получения на бумаге имитации водяных знаков, в котором наносят на бумагу печатным способом жидкую композицию, полученную смешением парафина, масла и насыщенной жирной кислоты с раствором смолы в органическом растворителе.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является защищенная бумага с водяным знаком (WO 2011/015295 А2, 10.02.2011), который разделен на несколько дополняющих друг друга фрагментов. Эти фрагменты представляют собой отдельные части рисунка водяного знака и собираются в единое целое при сгибании защищенной бумаги и наложении их друг на друга без перекрывания. При изготовлении этой защищенной бумаги с водяным знаком, сначала делят рисунок водяного знака, по крайней мере, на два дополняющих друг друга фрагмента и изготавливают сетку с отдельными фрагментами водяного знака, затем с помощью этой сетки изготавливают защищенную бумагу с водяным знаком.
Основной недостаток указанного технического решения (WO 2011/015295 А2, 10.02.2011) - низкая контрастность и плохое восприятие изображения водяного знака при совмещении дополняющих друг друга фрагментов водяного знака, из-за увеличения толщины и снижения прозрачности бумаги. Это особенно заметно при недостаточных условиях освещения, например, в случае с бумагой, содержащей в качестве наполнителя двуокись титана (бумага для банкнот и т.д.). Для устранения этого недостатка может возникнуть необходимость применения для идентификации этого защитного признака дополнительных источников освещения (просветный стол и т.д.).
Задача, решаемая изобретением и технический результат - повышение контрастности и улучшение восприятия изображения водяного знака за счет увеличения прозрачности областей бумаги, расположенных симметрично совмещаемым фрагментам водяного знака.
Такой результат особенно заметен в случае с бумагой, содержащей в качестве наполнителя двуокись титана (бумага для банкнот и т.д.). Для такой бумаги при устранении этого недостатка ранее использовали для идентификации защитного признака дополнительные источники освещения (просветный стол и т.д.). 3аявленное изобретение позволяет избежать этих дополнительных мероприятий.
Технический результат достигается тем, что по первому варианту защищенная бумага, содержащая водяной знак, разделенный на два фрагмента, которые составляют единое изображение, видимое в проходящем свете при сгибе защищенной бумаги по линии, расположенной между двумя фрагментами водяного знака, и наложении полученных участков бумаги с фрагментами водяного знака друг на друга, характеризуется тем, что она изготовлена на основе размолотой хлопковой целлюлозы с добавками древесной целлюлозы и/или целлюлозы однолетних растений, и/или целлюлозы льна и/или полиэфирных волокон и/или полиамидных синтетических волокон, на плоскосеточной или круглосеточной бумагоделательной машине и содержит области с повышенной прозрачностью, расположенные симметрично относительно линии сгиба совмещаемым фрагментам водяного знака, причем форма и размер указанных областей соответствуют совмещаемым фрагментам водяного знака, таким образом, что границы областей с повышенной прозрачностью при сгибе бумаги полностью совпадают с границами соответствующих фрагментов водяного знака, при этом прозрачность этих областей не менее, чем на 40% выше прозрачности бумаги в зонах без водяного знака.
Области с повышенной прозрачностью могут иметь линейные размеры, превышающие линейные размеры соответствующих фрагментов водяного знака не более чем на 10%, при этом границы водяного знака, видимого в проходящем свете при сгибе бумаги, расположены внутри областей с повышенной прозрачностью.
Дополнительно в частном случае участки бумаги, соответствующие рисунку водяного знака, выполнены пропитанными раствором термореактивной эпоксидной смолы и/или мочевиноформальдегидной смолы и/или меламиноформальдегидной смолы в метил-изобутилкетоне или дибутилфталате в присутствии отверждающего реагента.
Кроме того, один фрагмент водяного знака при сгибе защищенной бумаги частично перекрывает другой фрагмент водяного знака.
Результат достигается также с помощью способа изготовления защищенной бумаги с водяным знаком, в котором рисунок водяного знака разделяют на два дополняющих друг друга фрагмента, изготавливают сетку с раздельными фрагментами водяного знака и с помощью этой сетки изготавливают защищенную бумагу с водяным знаком, характеризующимся тем, что симметрично совмещаемым фрагментам водяного знака на сетке формируют участки с низкой водоотдачей, выполненные из металла, смолы или пластика, которые имеют форму и размер соответствующих совмещаемых фрагментов водяного знака и располагаются симметрично этим совмещаемым фрагментам водяного знака, и регулирующие водопроницаемость сквозные отверстия, полученные лазером и/или сверлением и/или травлением, создавая, таким образом, на бумаге области с повышенной прозрачностью, или на участки бумаги, симметричные совмещаемым фрагментам водяного знака, наносят печатным способом бесцветные жидкие композиции, повышающие прозрачность бумаги, и затем бумагу обрабатывают в клеильном прессе и/или в пропиточной ванне водными растворами полимеров и/или дисперсиями сополимеров и/или их смесью.
По второму варианту технический результат достигается тем, что защищенная бумага с водяным знаком, представляющим собой сюжет и содержащим два участка, расположенные на расстоянии друг от друга, которые составляют единое изображение, видимое в проходящем свете при сгибе защищенной бумаги по линии, расположенной между названными участками, и наложении полученных участков друг на друга, характеризуется тем, что каждый из названных участков водяного знака представляет собой полное изображение, названные участки расположены симметрично относительно линии сгиба и при наложении названных участков друг на друга их границы совпадают, при этом защищенная бумага содержит области с повышенной прозрачностью, расположенные на одном или более совмещаемых участков водяного знака и имеющие соответствующие форму и размер, так, что границы областей с повышенной прозрачностью при сгибе бумаги полностью совпадают с границами другого участка водяного знака, при этом прозрачность этих областей не менее, чем на 40% выше прозрачности бумаги в зонах без водяного знака.
Дополнительно защищенная бумага может характеризоваться тем, что водяной знак является многотоновым, так что при сгибе бумаги и совмещении двух участков многотонового водяного знака в проходящем свете наблюдается эффект объемного изображения или эффект движения, а также тем, что один из участков водяного знака выполнен темным, а симметричный ему второй участок выполнен светлым, так, что при сгибе бумаги и рассматривании на просвет видно темное изображение сюжета водяного знака.
При этом каждый из двух участков водяного знака может состоять из чередующихся светлых и темных областей, причем при сгибе бумаги светлые области первого участка совпадают с темными областями симметричного ему второго участка, так, что при сгибе бумаги и рассматривании на просвет видно темное изображение сюжета водяного знака.
Защищенная бумага может быть выполнена так, что светлые и темные области имеют произвольную форму и размеры, а области с повышенной прозрачностью могут иметь линейные размеры, превышающие линейные размеры соответствующих участков водяного знака не более, чем на 10%, при этом границы водяного знака, видимого в проходящем свете при сгибе бумаги, расположены внутри областей с повышенной прозрачностью.
Способ изготовления защищенной бумаги с водяным знаком по второму варианту характеризуется тем, что изготавливают сетку с двумя симметричными участками водяного знака и с помощью этой сетки изготавливают защищенную бумагу с водяным знаком, симметрично совмещаемым участкам водяного знака на сетке формируют участки с низкой водоотдачей, выполненные из металла, смолы или пластика, которые имеют форму и размер соответствующих совмещаемых фрагментов водяного знака и располагаются симметрично этим совмещаемым фрагментам водяного знака, и регулирующие водопроницаемость сквозные отверстия, полученные лазером и/или сверлением и/или травлением, создавая, таким образом, на бумаге области с повышенной прозрачностью, или на участки бумаги, симметричные совмещаемым участкам водяного знака, наносят печатным способом бесцветные жидкие композиции, повышающие прозрачность бумаги.
Т.о. сущность изобретения состоит в том, что защищенная бумага выполнена указанным выше образом с водяным знаком. Два фрагмента этого знака составляют единое изображение, видимое в проходящем свете при сгибе защищенной бумаги по линии, расположенной между двумя фрагментами водяного знака, и наложении полученных участков бумаги с фрагментами водяного знака друг на друга. Одним из существенных признаков изобретения является то, что бумага содержит области с повышенной прозрачностью, расположенные симметрично относительно линии сгиба совмещаемым фрагментам водяного знака, причем форма и размер указанных областей соответствуют совмещаемым фрагментам водяного знака, таким образом, что границы областей с повышенной прозрачностью при сгибе бумаги полностью совпадают с границами соответствующих фрагментов водяного знака. При этом прозрачность этих областей не менее, чем на 40% выше прозрачности бумаги в зонах без водяного знака.
Для изготовления защищенной бумаги по первому варианту предлагаются, в свою очередь, два альтернативных варианта способа изготовления. Первый вариант способа включает разделение рисунка водяного знака на два дополняющих друг друга фрагмента, изготовление сетки с раздельными фрагментами водяного знака и изготовление с помощью этой сетки защищенной бумаги с водяным знаком. Согласно изобретению, симметрично совмещаемым фрагментам водяного знака на сетке формируют участки с низкой водоотдачей, создавая, таким образом, на бумаге области с повышенной прозрачностью.
Второй вариант способа включает разделение рисунка водяного знака на два дополняющих друг друга фрагмента, изготовление сетки с раздельными фрагментами водяного знака и изготовление с помощью этой сетки защищенной бумаги с водяным знаком. Согласно изобретению, на участки бумаги, симметричные совмещаемым фрагментам водяного знака, наносят печатным способом бесцветные жидкие композиции, повышающие прозрачность бумаги.
По второму варианту защищенная бумага выполнена с водяным знаком, представляющим собой сюжет и содержащим два участка, расположенные на расстоянии друг от друга, которые составляют единое изображение, видимое в проходящем свете при сгибе защищенной бумаги по линии, расположенной между названными участками, и наложении полученных участков друг на друга. Как будет показано далее в примерах конкретной реализации согласно изобретению, каждый из названных участков водяного знака представляет собой полное изображение. Названные участки расположены симметрично относительно линии сгиба и при наложении названных участков друг на друга их границы совпадают. При этом защищенная бумага содержит области с повышенной прозрачностью, расположенные на одном или более совмещаемых участков водяного знака и имеющие соответствующие форму и размер, так, что границы областей с повышенной прозрачностью при сгибе бумаги полностью совпадают с границами другого участка водяного знака. Прозрачность этих областей не менее чем на 40% выше прозрачности бумаги в зонах без водяного знака.
Водяной знак может быть выполнен многотоновым, так что при сгибе бумаги и совмещении двух участков многотонового водяного знака в проходящем свете наблюдается эффект объемного изображения или эффект движения.
Один из участков водяного знака может быть выполнен темным, а симметричный ему второй участок выполнен светлым, так, что при сгибе бумаги и рассматривании на просвет видно темное изображение сюжета водяного знака, и каждый из двух участков водяного знака может состоять из чередующихся светлых и темных областей, причем при сгибе бумаги светлые области первого участка совпадают с темными областями симметричного ему второго участка, так, что при сгибе бумаги и рассматривании на просвет видно темное изображение сюжета водяного знака. Светлые и темные области могут иметь произвольную форму и размеры.
В частном случае защищенная бумага по второму варианту может содержать области с повышенной прозрачностью, линейные размеры которых превышают линейные размеры соответствующих фрагментов водяного знака не более чем на 10%, при этом границы водяного знака, видимого в проходящем свете при сгибе бумаги, расположены внутри областей с повышенной прозрачностью.
Для изготовления защищенной бумаги по второму варианту предлагаются, в свою очередь, два альтернативных варианта способа изготовления. Первый из них включает изготовление сетки с двумя симметричными участками водяного знака и изготовление с помощью этой сетки защищенной бумаги с водяным знаком. Согласно изобретению, симметрично совмещаемым участкам водяного знака на сетке формируют участки с низкой водоотдачей, создавая, таким образом, на бумаге области с повышенной прозрачностью.
По второму из вариантов изготавливают сетку с двумя симметричными участками водяного знака и с помощью этой сетки изготавливают защищенную бумагу с водяным знаком. Согласно изобретению, на участки бумаги, симметричные совмещаемым участкам водяного знака, наносят печатным способом бесцветные жидкие композиции, повышающие прозрачность бумаги.
Изобретение осуществляют следующим образом.
Защищенную бумагу с водяным знаком изготовляют на плоскосеточной или, предпочтительно, на круглосеточной бумагоделательной машине, используя в качестве основного сырья размолотую до необходимых параметров хлопковую целлюлозу. Защищенная бумага может дополнительно содержать древесную целлюлозу (хвойная, лиственная), целлюлозу однолетних растений (лен) и синтетические волокна (полиэфирные, полиамидные). Для придания бумаге необходимых свойств (прочность поверхности, износостойкость) ее обрабатывают в клеильном прессе, пропиточной ванне водными растворами полимеров (поливиниловый спирт, крахмал), дисперсиями сополимеров (акрилат, полиуретан) или их смесью (крахмал - сополимер акрилата).
Защищенная бумага может содержать и другие защитные признаки - волокна, нити, конфетти.
Пример 1.
В первом варианте заявляемого способа применяют полутоновый водяной знак, получаемый формованием влажного бумажного полотна на сетке с вытесненным рельефным изображением. В процессе формования целлюлозные волокна накапливаются в основном в углубленных участках и рассеиваются на выпуклых участках рельефного изображения, что позволяет получить на бумаге после сушки плавно переходящие друг в друга темные и светлые участки с высокой и низкой плотностью волокон.
Водяной знак делят на два фрагмента, которые при сгибании бумаги и совмещении их друг с другом без перекрывания образуют видимое на просвет единое изображение водяного знака. На бумаге имеются области с повышенной прозрачностью, которые расположены симметрично совмещаемым фрагментам водяного знака и имеют форму и размер, соответствующие совмещаемым фрагментам водяного знака. Они способствуют улучшению восприятия изображения водяного знака, состоящего, по крайней мере, из двух фрагментов водяного знака, которые при сгибании бумаги и совмещении этих фрагментов водяного знака друг с другом без перекрывания образуют видимое на просвет единое изображение.
Области с повышенной прозрачностью имеют прозрачность не менее чем на 40% выше прозрачности бумаги в зонах без водяного знака. Кроме того, они располагаются на бумаге в таких позициях, чтобы при сгибании бумаги и совмещении друг с другом без перекрывания фрагментов водяного знака, они точно накладывались на соответствующие фрагменты водяного знака.
В первом варианте заявляемого способа области с повышенной прозрачностью получают с помощью сетки, на которой сформированы участки с низкой водоотдачей, расположенные симметрично вытесненным на сетке фрагментам водяного знака и имеющие форму и размер, соответствующие этим фрагментам водяного знака.
Участки с низкой водоотдачей, при необходимости, могут иметь регулирующие водопроницаемость сквозные отверстия, количество и расположение которых зависит от конфигурации и размера этих участков и, в каждом конкретном случае, подбирается индивидуально. Кроме того, наряду со сквозными отверстиями, на участках с низкой водоотдачей могут иметься другие сквозные элементы произвольной формы, например, выполненные в виде линий с разными углами наклона и т.д.
Наличие на участках с низкой водоотдачей сквозных отверстий или других сквозных элементов произвольной формы способствует улучшению формования влажного бумажного полотна и позволяет создавать дополнительные эффекты (совмещаемые изображения и т.д.), наблюдаемые на просвет при наложении областей с повышенной прозрачностью на соответствующие фрагменты водяного знака.
Участки с низкой водоотдачей можно получать, припаивая, приваривая или приклеивая к сетке пластины из металла, пластика и т.д., которые имеют форму и размер соответствующих совмещаемых фрагментов водяного знака и располагаются на сетке симметрично этим совмещаемым фрагментам водяного знака. При необходимости на указанных пластинах с помощью лазера, сверлением, травлением и т.д. могут быть получены регулирующие водопроницаемость сквозные отверстия или другие сквозные элементы произвольной формы.
Участки с низкой водоотдачей также можно получать, покрывая соответствующие участки сетки смолой или полимером, с последующей сушкой и отверждением.
Например, с этой целью можно применить следующую технологию: нанесение на сетку УФ-отверждаемой смолы, сушка, облучение полученного слоя в течение 3-5 минут УФ- излучением через фотошаблон с помощью установки мощностью 120 Вт, состоящей из 3 УФ ламп с длиной волны облучения 340-400 нм, удаление неотвержденных участков слоя промыванием.
Наличие на участках с низкой водоотдачей, регулирующих водопроницаемость сквозных отверстий или других сквозных элементов произвольной формы, в этом случае может быть заранее предусмотрено на стадии монтажа фотошаблона. В месте расположения участков с низкой водоотдачей, на бумаге формируются области, прозрачность которых на 60% выше прозрачности бумаги в зонах без водяного знака. Это позволяет более чем в 1,5 раза улучшить контрастность воспринимаемых на просвет фрагментов водяного знака.
Пример 2.
В заявляемом изобретении применяют полутоновый водяной знак, получаемый формованием влажного бумажного полотна на сетке с вытесненным рельефным изображением. В процессе формования целлюлозные волокна накапливаются в основном в углубленных участках и рассеиваются на выпуклых участках рельефного изображения, что позволяет получить на бумаге после сушки плавно переходящие друг в друга темные и светлые участки с высокой и низкой плотностью волокон.
Водяной знак делят на два фрагмента, которые при сгибании бумаги и совмещении их друг с другом без перекрывания образуют видимое на просвет единое изображение водяного знака. На бумаге имеются области с повышенной прозрачностью, которые расположены симметрично совмещаемым фрагментам водяного знака и имеют форму и размер, соответствующие совмещаемым фрагментам водяного знака. Они способствуют улучшению восприятия изображения водяного знака, состоящего, по крайней мере, из двух фрагментов водяного знака, которые при сгибании бумаги и совмещении этих фрагментов водяного знака друг с другом без перекрывания образуют видимое на просвет единое изображение.
Области с повышенной прозрачностью имеют прозрачность не менее чем на 40% выше прозрачности бумаги в зонах без водяного знака. Кроме того, они располагаются на бумаге в таких позициях, чтобы при сгибании бумаги и совмещении друг с другом без перекрывания фрагментов водяного знака, они точно накладывались на соответствующие фрагменты водяного знака.
Во втором варианте заявляемого способа области с повышенной прозрачностью получают, нанося печатным способом на участки бумаги, которые симметричны совмещаемым фрагментам водяного знака и имеют форму и размер, соответствующие совмещаемым фрагментам водяного знака, повышающие прозрачность бумаги бесцветные жидкие композиции.
В частности, для повышения прозрачности нужных участков бумаги можно применять бесцветные жидкие композиции - например, участки бумаги, соответствующие рисунку водяного знака, пропитывают раствором термореактивной эпоксидной смолы (в других примерах мочевиноформальдегидная или меламиноформальдегидная смола) в органическом растворителе - метил-изобутилкетоне или дибутилфталате в присутствии отверждающего реагента. После испарения растворителя и отверждения смолы на бумаге образуются прозрачные участки, имитирующие водяной знак.
Пример 3.
Данный пример аналогичен Примеру 2, но для получения на бумаге имитации водяных знаков наносили на бумагу печатным способом жидкую композицию, полученную смешением парафина, животного или растительного масла и насыщенной жирной кислоты с раствором алкидной смолы в органическом растворителе.
Пример 4.
Данный пример аналогичен Примеру 3, но для получения на бумаге имитации водяных знаков наносили на бумагу печатным способом жидкую композицию, полученную смешением парафина, животного или растительного масла и насыщенной жирной кислоты с раствором меламинной смолы в органическом растворителе.
Кроме того, в заявляемом способе по второму варианту бесцветные жидкие композиции наносят на нужные участки бумаги печатным способом с последующей сушкой и отверждением. Например, можно применить флексографский, глубокий, трафаретный или офсетный способы печати. Наиболее предпочтительно использовать для этого флексографский или глубокий способ печати.
Осуществление изобретения объясняется с помощью фиг.1-5. Фигуры выполнены схематически без соблюдения масштаба и размеров.
На фиг.1 - сетка с вытисненными рельефами фрагментов водяного знака и участками с низкой водоотдачей.
На фиг.2 - бумажный лист, содержащий фрагменты водяного знака и области с повышенной прозрачностью.
На фиг.3 - целое изображение водяного знака, полученное из двух фрагментов водяного знака.
На фиг.4А и 4Б - пример выполнения водяного знака в соответствии с пунктом 9.
На фиг.5А и 5Б - пример выполнения водяного знака в соответствии с пунктом 8.
Изображение водяного знака делят на два дополняющих друг друга фрагмента водяного знака.
По первому варианту заявляемого способа получают на сетке 1 тиснением рельеф 2а первого фрагмента водяного знака и формируют вплотную к нему первый участок 3а с низкой водоотдачей. Затем, аналогично, получают на сетке 1 тиснением рельеф 2б второго фрагмента водяного знака, который располагается симметрично первому участку 3а с низкой водоотдачей, и второй участок 3б с низкой водоотдачей, который располагается симметрично рельефу 2а первого фрагмента водяного знака (фиг.1).
С помощью полученной сетки 1 изготавливают на круглосеточной бумагоделательной машине по известной технологии бумажное полотно с водяным знаком и другими, предусмотренными технологическим процессом, защитными признаками (волокна, нити и т.д.). Изготовленное бумажное полотно разрезают и получают бумажный лист 4, который содержит первый 5а и второй 5б фрагменты водяного знака, а также первую 6а и вторую 6б области с повышенной прозрачностью (фиг.2).
По второму варианту заявляемого способа получают на сетке тиснением, как и в предыдущем варианте осуществления изобретения, рельефы 2а, 2б первого и второго фрагментов водяного знака (фиг.1). Затем с помощью полученной сетки изготавливают на круглосеточной бумагоделательной машине по известной технологии бумажное полотно с водяным знаком и другими, предусмотренными технологическим процессом, защитными признаками (волокна, нити и т.д.).
На изготовленное бумажное полотно наносят бесцветную жидкую композицию способом флексографской печати, сушат и отверждают. Затем запечатанную бумагу разрезают и получают бумажный лист 4, который содержит первый 5а и второй 5б фрагменты водяного знака, а также первую 6а и вторую 6б области с повышенной прозрачностью (фиг.2).
При сгибании по линии m бумажных листов 4, полученных в соответствии с обоими вариантами осуществления изобретения, и совмещении друг с другом без перекрывания первого 5а и второго 5б фрагментов водяного знака, образуется видимое на просвет единое изображение водяного знака (фиг.3). Причем первый 5а фрагмент водяного знака, в этом случае, накладывается на вторую 6б область с повышенной прозрачностью и, наоборот, второй 5б фрагмент водяного знака - на первую 6а область с повышенной прозрачностью (фиг.2).
Так как прозрачность областей 6а и 6б с повышенной прозрачностью на 40% выше прозрачности бумажного листа 4 (фиг.2), в других зонах без водяного знака наблюдаемое при совмещении двух фрагментов водяного знака целое изображение водяного знака характеризуется высокой контрастностью и хорошо воспринимается на просвет без применения дополнительных источников освещения.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет повысить контрастность и улучшить восприятие на просвет целого изображения водяного знака, получаемого при совмещении двух дополняющих друг друга фрагментов водяного знака. Этот эффект достигается за счет увеличения прозрачности областей бумаги, расположенных симметрично совмещаемым фрагментам водяного знака.