ЧЕШУЙКА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЙ В СКРЫТОЙ ЗАЩИТЕ
SCALE FOR USE IN CONCEALED PROTECTION

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится в целом к пигментным чешуйкам и, в частности, к покрывающей композиции, такой как чернила или краска, которая обеспечивает признак скрытой защиты (например, защиты от подделки) объектов, на которые нанесена покрывающая композиция.
Уровень техники
Разработаны специальные пигменты для использования в целях защиты, такие как средства защиты от подделки, напечатанные на банкнотах, упаковках предметов высокой ценности, печатях для контейнеров, и даже для непосредственного нанесения на коммерческие изделия. Например, на двадцатидолларовой банкноте федерального резерва США используется оптически изменяющаяся печатная краска. Число «20», напечатанное в нижнем правом углу лицевой стороны банкноты, изменяет цвет при изменении угла рассмотрения. Это является открытым средством защиты от подделки. Эффект изменения цвета нельзя воспроизводить с помощью обычных цветных фотокопировальных устройств, и любой человек, принимающий банкноту, может наблюдать, имеет ли она этот защитный признак изменения цвета для определения подлинности банкноты.
В других документах и объектах высокой ценности используются аналогичные меры. Например, используются флуоресцирующие пигменты или отражающие пигменты в красках и чернилах, которые наносятся непосредственно на изделие, такое как биржевой сертификат, паспорт, оригинальная упаковка изделия, или на печати, которые наносятся на изделие. По мере того как подделки становятся все более изощренными, желательно иметь защитные признаки, которые более сложно подделывать.
В одном направленном против подделок способе используются микроскопические символы на многослойных, изменяющих цвет пигментных чешуйках. Символы формируются, по меньшей мере, на одном из слоев многослойных, изменяющих цвет пигментных чешуек посредством локального изменения оптического свойства (свойств), такого как отражательная способность. Многослойные изменяющие цвет пигментные чешуйки включают структуру типа Фабри Перо, имеющую поглощающий слой, отделенный от отражающего слоя разделительным слоем. Отражательный слой обычно является слоем металла, который делает пигментную чешуйку по существу непрозрачной. Если большую часть пигментных чешуек этого типа смешать с другим пигментом, то полученный цвет может значительно отличаться от цвета пигмента, и если слишком мало этих чешуек смешано с другим пигментом, то их трудно обнаружить.
Прозрачные пигментные чешуйки с топографической информацией также используются с целью зашиты от подделки. Монохроматическую объемную голограмму создают в полимерной пластинке с использованием опорного лазерного света в видимом, инфракрасном (ИК) или ультрафиолетовом (УФ) диапазоне. Полимерная пластинка не имеет металлического отражательного слоя и может быть подмешана в другие покрытия, включающие металлические покрытия (например, чернила или краска), без нарушения субъективного цветного восприятия покрытия. Полимерные пластинки можно включать также в лаковое покрытие, которое можно наносить на изделие без изменения его цвета. Когда полимерные пластинки облучаются опорным лазерным светом, то голограмму можно считывать для получения содержащейся в ней информации. Однако полимерные материалы могут разрушаться в солнечном свете, и становится относительно просто подделывать голограммы, поскольку первоначальная голограмма может обеспечивать «отпечаток» (шаблон), который облегчает копирование. Голограммы не являются таким сильным средством защиты от подделки, как они были.
В другой технологии используются заключенные в эпоксидную смолу формованные чешуйки из полиэтилентерефталата (PET). Отражательный слой наносят на рулон PET, a затем PET разрезают на куски. Чешуйки покрывают или заключают в эпоксидную смолу для улучшения стойкости отражательного слоя. Эти чешуйки доступны в различных формах, таких как квадратная, прямоугольная, шестиугольная и в виде знака апостроф, и в различных отражательных металлических печатных красках, таких как серебряная, оловянная, золотая и медная. Однако эпоксидный слой и относительно толстая РЕТ-подложка (которая имеет обычно минимальную толщину около 13 микрон (0,5 миллидюйма) для использования в процессах вакуумного напыления) приводит к получению относительно толстой чешуйки, обычно более 14 мкм. К сожалению, такая толстая чешуйка нежелательна для использования для скрытого применения, т.к. толщина значительно больше, чем у базового пигмента. Аналогично, такие толстые чешуйки недостаточно хорошо распределяются в печатной краске и образуют в краске комки. Когда краска включает толстые чешуйки, которые образуют шероховатую поверхность, то обычно на шероховатую поверхность наносят относительно толстое прозрачное верхнее покрытие.
Желательно маркировать объекты скрытыми средствами против подделки, которые преодолевают ограничения указанных выше технологий.
Раскрытие изобретения
Покрывающая композиция содержит скрытые чешуйки с идентификационными признаками, выполненные из однослойного неорганического диэлектрического материала. Примеры идентификационных признаков включают выбранную форму (формы) чешуйки и/или символа (символов). Скрытые чешуйки обычно распределены в носителе, таком как лаковая основа, краска или чернила, и образуют композицию для покрытия. Скрытые чешуйки распределены в композиции в достаточно разбавленной концентрации, так что скрытые чешуйки нелегко обнаружить в композиции покрытия при случайном рассмотрении, и могут быть прозрачными или цветными для согласования с цветом основного пигмента, или же иметь различные оптические характеристики, такие как сильное отражение (блестящее или серебряное).
В частном варианте выполнения композиция для покрытия включает скрытые непрозрачные чешуйки толщиной менее чем около 10 микрон с идентификационными признаками. Примеры идентификационных признаков включают выбранные форму (формы) чешуек и/или составы. Толщина однослойного неорганического диэлектрического материала выбирается так, чтобы обеспечить цвет скрытых чешуек, соответствующий цвету основанного на слюде перламутрового основного пигмента.
В частном варианте выполнения скрытые защитные чешуйки флуоресцируют при освещении невидимым излучением. В одном варианте выполнения изобретения флуоресцентные скрытые защитные чешуйки составляют менее 1% композиции.
В другом варианте выполнения прозрачные защитные чешуйки в лаковой композиции составляют до 20% композиции. В другом варианте выполнения они составляют до 10 мас.% всей массы пигментов в композиции, имеющей оптически изменяющиеся основные пигментные чешуйки.
В частном варианте выполнения скрытые чешуйки являются единственным слоем неорганического диэлектрического материала, такого как ZnS. Толщина однослойного неорганического диэлектрического материала выбирается так, чтобы обеспечить цвет скрытых чешуек, которые имеют цвет, или чешуек, которые прозрачны. В другом варианте выполнения прозрачную защитную чешуйку обрабатывают нагреванием для улучшения ее ясности (т.е. «белизны»).
В другом варианте выполнения композиция для покрытия имеет прозрачные скрытые чешуйки, которые непросто обнаружить в композиции для покрытия при рассмотрении в видимом свете, рассеянном в носителе. Прозрачные скрытые пигментные чешуйки флуоресцируют в ультрафиолетовом свете и имеют один или более символов, считываемых в видимом свете с увеличением в от 50 раз до 200 раз. В частном варианте выполнения непрозрачные скрытые чешуйки в носителе имеют коэффициент пропускания более 70% в видимом диапазоне.
Состав, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, наносят на объект для обеспечения скрытого защитного признака. Пигментную композицию можно использовать для печати поля (например, изображения) на объекте, а лаковую композицию можно использовать для печати прозрачного поля на объекте, или для печати поверх существующего на объекте изображения. В одном варианте выполнения изобретения скрытые чешуйки смешивают с основным пигментом для обеспечения скрытого защитного признака для изображений, напечатанных этим составом, которые выглядят по существу аналогично изображениям, напечатанным основным пигментом.
В способе, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, символы на скрытых чешуйках не читаются, когда скрытый защитный признак освещают невидимым излучением, т.е. когда чешуйка флуоресцирует. Положение защитной чешуйки идентифицируют с использованием невидимого излучения, а затем чешуйку наблюдают в видимом свете (обычно с увеличением от 50 раз до 200 раз) для считывания символа (символов) на скрытой чешуйке.
Краткое описание чертежей
На чертежах изображено:
фиг.1 - часть документа со скрытым признаком, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, вид сверху;
фиг.2А - часть подложки для осаждения, имеющей тисненую часть и не тисненую часть, в упрощенном виде;
фиг.2В - часть другой подложки 11' для осаждения, имеющей тисненую часть 13' и не тисненую часть 15', в упрощенном виде;
фиг.3А - часть защитного признака, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, в упрощенном виде;
фиг.3В - часть защитного признака, согласно другому варианту выполнения данного изобретения, в упрощенном виде;
фиг.3С - часть защитного признака, согласно еще одному варианту выполнения данного изобретения, в упрощенном виде;
фиг.4А - разрез блестящей пигментной чешуйки 20, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, в упрощенном виде;
фиг.4В - разрез блестящей чешуйки 20', обеспечивающей элементарный отпечаток, в упрощенном виде;
фиг.4С - разрез изменяющей цвет пигментной чешуйки 30, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, в упрощенном виде;
фиг.5 - разрез лака с прозрачными или непрозрачными скрытыми чешуйками, распределенными в носителе, согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.6 - разрез основных чешуек и скрытых чешуек, распределенных в связующем веществе, согласно другому варианту выполнения данного изобретения;
фиг.7А - часть защитного признака, напечатанного с прозрачной, неорганической скрытой чешуйкой, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, при рассмотрении под микроскопом с использованием ультрафиолетового освещения, вид сверху;
фиг.7В - часть защитного признака, согласно фиг.7А, при рассмотрении под микроскопом с использованием видимого освещения, на виде сверху;
фиг.8 - график изменения цвета испытательного образца, подготовленного с помощью печатной краски, и испытательного образца, подготовленного с помощью печатной краски в комбинации со скрытыми пигментными чешуйками, согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.9 - упрощенная графическая схема способа наблюдения скрытых чешуек, согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.10 - графическая схема способа изготовления пигментной чешуйки, согласно одному варианту выполнения данного изобретения.
Осуществление изобретения
I. Введение
Чешуйки для применения в скрытой защиты обычно не видны при случайном рассмотрении. Для нахождения и/или считывания чешуек используются некоторые технологии проверки, такие как проверка под микроскопом или освещение конкретным типом света. Чешуйки, согласно вариантам выполнения изобретения, могут быть цветными («пигментные чешуйки») или по существу прозрачными.
В одном варианте выполнения чешуйки, содержащие идентификационные признаки, такие как символ или конкретная форма, по существу соответствуют визуальным характеристикам основной массы пигмента или другого вещества, с которыми они смешаны. В одном частном варианте выполнения однослойную неорганическую чешуйку, имеющую выбранную форму или символ, смешивают с флуоресцентной чешуйкой на основе слюды или другим основным пигментом. В другом варианте выполнения прозрачные чешуйки, имеющие идентификационные признаки, смешивают с основным пигментом без нарушения визуальных характеристик полученной смеси. В еще одном варианте выполнения прозрачные чешуйки, имеющие идентификационные признаки, примешивают в лак и наносят поверх объекта для обеспечения признака скрытой защиты по существу без изменения лежащего в основе цвета. В данном случае лак является в основном по существу прозрачным составом.
В одном варианте выполнения непрозрачные чешуйки, содержащие идентификационные признаки, такие как конкретная форма, по существу соответствуют визуальным характеристикам основного пигмента или другого вещества, с которыми они смешиваются. В частном варианте выполнения однослойные неорганические непрозрачные чешуйки, имеющие выбранную форму, смешивают с флуоресцентными чешуйками на основе слюды или другим основным пигментом. В данном описании «однослойный» неорганический материал включает несколько слоев одного и того же неорганического материала, нанесенных поверх друг друга.
Неорганические скрытые чешуйки особенно желательны в случаях применения, в которых нагревание, растворители, солнечный свет или другие факторы могут разрушать органические чешуйки. Например, неорганическую скрытую чешуйку, используемую во взрывчатых веществах, можно обнаружить даже после воздействия высоких температур и/или давлений, и она является стойкой к действию окружающей среды. Чешуйки, согласно вариантам выполнения данного изобретения, значительно тоньше, обычно менее около 10 мкм, чем чешуйки обычной формы, что позволяет использовать их в печатной краске и получать гладкую конечную поверхность без использования прозрачного верхнего покрытия. Тонкие, неорганические чешуйки, согласно вариантам выполнения данного изобретения, имеют также плотность, близкую к плотности основных пигментных чешуек, выполненных с использованием подобных технологий. Толстые чешуйки, включающие органические вещества, часто имеют другую плотность, чем тонкопленочные основные пигментные чешуйки, и могут сегрегировать перед или во время нанесения, пока носитель является жидким. Сегрегация чешуек является нежелательной, поскольку она может приводить к неравномерной степени покрытия скрытых и основных чешуек в композиции, и может нарушать скрытую природу скрытых чешуек, если сегрегация приводит к чрезмерно высокой концентрации скрытых чешуек.
В частном варианте выполнения чешуйки, выполненные из одного слоя ZnS, подвергают тепловой обработке для отбеливания или обесцвечивания чешуйки и улучшения прозрачности (т.е. уменьшение желтизны) полученной композиции. Для целей этого обсуждения «однослойный» неорганический материал включает несколько слоев одного и того же неорганического материала, образованных поверх друг друга.
В еще одном варианте выполнения скрытые чешуйки смешивают с химическим веществом, таким как взрывчатое вещество, инициатор взрыва, пищевой продукт, лекарство или контролируемое вещество. Скрытые чешуйки содержат идентификационные признаки, такие как символы и/или другие узоры (например, канавки), которые идентифицируют изготовителя или обеспечивают другую специальную информацию. Неорганические чешуйки особенно желательны в случаях применения, где нагревание, растворители, солнечный свет или другие факторы могут разрушать органические чешуйки. Например, неорганическую скрытую чешуйку, используемую во взрывчатых веществах, можно обнаруживать даже после воздействия высоких температур и/или давлений, и она является стойкой к воздействию окружающей среды.
II. Пример скрытой чешуйки
На фиг.1 показана на виде сверху часть документа 10 с защитным признаком 12, согласно одному варианту выполнения данного изобретения. По меньшей мере, часть 14 защитного признака 12 напечатана печатной краской, включающей прозрачные, цветные или непрозрачные чешуйки, имеющие идентификационные признаки (в последующем «скрытые чешуйки»), смешанные с основным пигментом, таким как чешуйки основного пигмента. В одном варианте выполнения скрытые чешуйки имеют конкретную форму, такую как, например, квадратная, прямоугольная, трапециевидная, ромбовидная или круглая форма. В другом варианте выполнения скрытые чешуйки включают символ и/или решетчатый узор с или без выбранной формы. В частном варианте выполнения решетчатый узор имеет дифракционную решетку, которая не является оптически активной в видимой области спектра. То есть, эти решетчатые узоры не образуют видимую дифракционную решетку. Скрытые чешуйки иногда называются также «маркировочными» чешуйками, хотя не все маркировочные чешуйки обязательно являются скрытыми чешуйками.
Обычно, частицы основного пигмента, включая чешуйки основного пигмента, имеют нерегулярную форму. В одном варианте выполнения скрытые чешуйки можно отличать от чешуек основного пигмента по их форме. В качестве альтернативного решения, чешуйки основного пигмента имеют первую выбранную форму, а скрытые чешуйки имеют вторую выбранную форму. Изготовление пигментных чешуек заданной формы осуществляется с помощью различных технологий, таких как использование узорчатой подложки для осаждения материала чешуйки на подложку и последующего отделения чешуйки от подложки с получением узора, или же использование лазера или других средств для вырезания узорчатых чешуек из листа материала чешуек. Выбранная форма скрытых чешуек может ассоциироваться, например, с заводом-изготовителем, датой изготовления или другим аспектом документа 10 или печатной краски, используемой при изготовлении документа. Роликовое устройство нанесения покрытия является одним из типов устройства, которое можно использовать для изготовления скрытых чешуек, согласно вариантам выполнения данного изобретения. Рулон из листа полимерного материала подложки (известного также как «полотно») проходит через зону (зоны) осаждения и покрывается одним или несколькими слоями пленки. Можно выполнять несколько проходов полимерной подложки вперед и назад через зону (зоны) осаждения. Затем тонкий слой (слои) пленки отделяют от полимерной подложки и перерабатывают в чешуйки. Можно использовать другие устройства и технологии.
Обычно желательно ограничивать общую толщину наносимых (и затем снимаемых) слоев пленки на рулон полимерной пленочной подложки менее примерно 10 мкм. Полиэтилентерефталат является одним типом полимерной пленочной подложки, используемой в роликовых устройствах нанесения покрытия, и пленочная подложка PET имеет обычно толщину, равную, по меньшей мере, примерно 13 мкм. Более тонкие пленки PET имеют тенденцию к тепловой деформации во время процесса вакуумного напыления. Как тепло в зоне напыления, так и тепло конденсации наносимых слоев тонкой пленки повышают температуру полимерной подложки при ее прохождении через зону осаждения. Таким образом, минимальная толщина чешуйки, вырезанной из и включающей пленку PET, составляет около 13 мкм.
В качестве альтернативного решения или дополнительно к этому, имеющие выбранную форму скрытые чешуйки могут включать решетчатый узор. Решетчатый узор выполняется тиснением на подложке, используемой в роликовом устройстве нанесения покрытия перед нанесением тонких пленочных слоев, которые затем перерабатывают в чешуйки, или формируют узор другим образом. В другом варианте выполнения выбранное количество (в процентах) площади поверхности нанесения подложки подвергают тиснению с решетчатым узором или формованным узором для получения выбранного количества скрытых чешуек, когда слои тонкой пленки снимаются с подложки и перерабатывают в чешуйки. Эта технология обеспечивает получение скрытых чешуек с одинаковой оптической конструкцией (составом тонкого пленочного слоя и толщины) в качестве основной чешуйки. Например, тиснение на 10% площади поверхности подложки решетчатого узора и/или формованного узора приводит к получению пигментной смеси, имеющей около 10% скрытых чешуек. Различные рулоны подложки для осаждения выполняют с различным процентным количеством тисненой площади поверхности для получения пигментных смесей, имеющих различное количество скрытых чешуек, или тиснение выполняют с различными узорами для получения различных форм и/или решетчатых узоров.
На фиг.2А показана в упрощенном виде часть подложки 11 для осаждения, имеющая тисненую часть 13 и не тисненую часть 15. Тисненая часть имеет рамку, которая преувеличена с целью иллюстрации, и, например, в качестве альтернативного решения или по выбору имеет решетку или символ, а не тисненая часть является по существу гладкой. В качестве альтернативного решения, не тисненая часть подвергнута тиснению с другой рамкой, решеткой или символом. Отношение площади поверхности тисненой части 13 к не тисненой части 15 создает выбранное количество маркировочных чешуек (получаемых из тисненой части), имеющих одинаковую тонкопленочную структуру с основными чешуйками (полученными из не тисненой части). Подложка 11 для осаждения проходит с одного ролика 17 на другой ролик 19 через зону осаждения (не показана) в роликовом устройстве для нанесения покрытия, однако в других вариантах выполнения используются различные типы подложек и систем осаждения. На фиг.2В показана в упрощенном виде часть другой подложки 11' для осаждения, имеющая тисненую часть 13' и не тисненую часть 15'.
В качестве альтернативного решения или дополнительно к выбранной форме, скрытые чешуйки могут включать один или несколько символов. Символ может быть буквой, номером или другой маркировкой. Символ может указывать, например, изготовителя скрытой чешуйки, пользователя скрытой чешуйки или данные кодирования. Символ (символы) можно тиснить на подложке, используемой в роликовом устройстве нанесения покрытия перед осаждением слоев тонкой пленки, которые перерабатывают в чешуйки, или же формируют на слоях тонкой пленки после осаждения, например, с помощью лазерной абляции, тиснения или травления.
Пигментная чешуйка с выбранной формой или символом обеспечивает защитный признак, даже если ее можно легко наблюдать; однако, если пигментную чешуйку с выбранной формой или символом нельзя просто увидеть, то лицо, занимающееся подделкой, может даже не знать, что присутствует скрытая чешуйка. В одном варианте выполнения данного изобретения используют скрытую пигментную чешуйку, которая имеет одинаковые оптические характеристики с основным пигментом. Процентное содержание скрытых пигментных чешуек является достаточно небольшим, так что скрытые пигментные чешуйки непросто найти, даже при проверке под микроскопом. Например, если композиция печатной краски имеет скрытые пигментные чешуйки, составляющие менее 1% общей массы пигментов (т.е. основного пигмента плюс скрытый пигмент), то скрытые пигментные чешуйки трудно найти.
Скрытые пигментные чешуйки не видны человеку невооруженным глазом, но видны при увеличении от около 50 раз до 300 раз. Скрытые пигментные чешуйки, имеющие по существу одинаковые визуальные характеристики, можно смешивать с основным пигментом в широком диапазоне пропорций без значительного влияния на цвет композиции. В некоторых вариантах выполнения скрытые пигментные чешуйки можно легко идентифицировать в композициях, имеющих 5-10 мас.% скрытых пигментных чешуек и 95-90 мас.% чешуек основного пигмента, имеющих аналогичный внешний вид (например, цвет и/или изменение цвета). Часто формованные непрозрачные скрытые чешуйки можно легко идентифицировать в поле ручного микроскопа (например, карманного микроскопа), и они требуют меньшего увеличения для идентификации, чем чешуйки аналогичного размера, имеющие символы.
Другим подходом является использование прозрачной неорганической чешуйки с выбранной формой или символом. В одном варианте выполнения прозрачные неорганические скрытые чешуйки смешивают с чешуйками основного пигмента в носителе, таком как чернила или краска, с образованием композиции, такой как чернила или краска. В другом варианте выполнения прозрачные неорганические скрытые чешуйки смешивают в прозрачном носителе с образованием лака. Показатель преломления носителя аналогичен показателю преломления прозрачной скрытой чешуйки, так что скрытая чешуйка «исчезает» в носителе. Примеры носителей включают поливиниловый спирт, поливинилацетат, поливинилпирролидон, полиэтоксиэтилен, полиметоксиэтилен, полиакриловая кислота, полиакриламид, полиоксиэтилен, полималеиновый ангидрид, гидроксиэтилцеллюлоза, ацетат целлюлозы, полисахариды, такие как гуммиарабик и пектин, полиацетали, такие как поливинилбутирал, поливинилгалогениды, такие как поливинилхлорид и поливиниленхлорид, полидиены, такие как полибутадиен, полиалкены, такие как полиэтилен, полиакрилаты, такие как полиметилакрилат, полиметакрилаты, такие как метилметакрилат, поликарбонаты, такие как полиоксикарбонилоксигексаметилен, сложные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат, полиуретаны, полисилоксаны, полисульфиды, полисульфоны, поливинилнитрилы, полиакрилонитрилы, полистиролы, полифенилены, такие как поли(2,5 дигидрокси-1,4-фениленэтилен), полиамиды, натуральные смолы, формальдегидные смолы и другие полимеры.
Прозрачные скрытые чешуйки обычно не становятся полностью невидимыми в носителе, но становятся менее видимыми, чем в воздухе. Если наблюдатель знает, куда смотреть, то прозрачная чешуйка обычно имеет неотчетливый внешний вид, также как символы, образованные в или на прозрачной чешуйке. Однако если не знать, куда и как смотреть для обнаружения прозрачной чешуйки, то она обычно остается
необнаруженной.
В частном варианте выполнения прозрачная скрытая чешуйка имеет отражательную способность в видимой области около 30% в воздухе и менее 30% в носителе. Таким образом, прозрачная скрытая чешуйка имеет коэффициент пропускания более 70% при распределении в носителе, что позволяет сохранять визуальные характеристики основного пигмента, с которым смешана прозрачная скрытая чешуйка или который лежит под лаком, содержащим прозрачную скрытую чешуйку.
Прозрачные, неорганические скрытые чешуйки трудно обнаружить, даже когда они составляют более 1% всей массы пигмента в композиции или лаке. В одном варианте выполнения прозрачная скрытая чешуйка является однослойным ZnS, обработанным нагреванием для флуоресцирования в ультрафиолетовом свете. Место, где расположена скрытая чешуйка с ZnS, освещают ультрафиолетовым светом для идентификации местоположения, а затем наблюдают с использованием видимого света, обычно под микроскопом с увеличением около от 20 раз до 200 раз, для наблюдения идентификационных признаков скрытой чешуйки.
2
Другой подход заключается в использовании непрозрачной скрытой чешуйки с выбранной формой, которая имеет цвет, отличный от основной чешуйки. В одном варианте выполнения непрозрачная скрытая чешуйка является блестящей металлической (серебряной) чешуйкой, имеющей тонкий слой алюминия или другого отражателя между слоями диэлектрического материала, такого как MgF. Блестящая чешуйка обычно имеет высокое отражение в широком диапазоне видимых длин волн, и часто не имеет характерного цвета. Например, блестящая чешуйка, выполненная с золотом и медью, может казаться желтоватой или красноватой. Было установлено, что можно добавлять между около 0,25 мас.% до около 5 мас.% имеющей форму (например, ромбовидной) блестящей чешуйки в цветной основной пигмент, не вызывая заметного изменения цвета, но все еще с возможностью легкой идентификации при освещении с увеличением в около 50 раз (т.е. 50-кратном увеличении). При освещении с увеличением как форма, так и больший блеск чешуйки отличают ее от основной чешуйки. Когда используется менее около 0,25% имеющей форму блестящей чешуйки, то становится сложно обнаруживать скрытые чешуйки, поскольку разбавление основной чешуйкой приводит к меньшему количеству имеющих форму блестящих чешуек в поле зрения.
Когда количество блестящей чешуйки превышает около 5 мас.%, то цвет (например, оттенок) определенных типов чешуек, в частности темных цветных чешуек, изменяется. В этих случаях слишком большое количество блестящей чешуйки по существу ослабляет цвет основного пигмента. Однако использование имеющей форму блестящей чешуйки в составах, имеющих изменяющий цвет пигмент, является весьма желательным, поскольку имеющую форму блестящую чешуйку одного типа добавляют в небольших количествах к пигментным чешуйкам различных типов (цвета и/или изменения цвета), и относительно небольшое количество имеющей форму блестящей чешуйки обеспечивает признак скрытой защиты. Аналогичным образом, ослабление цвета является некритичным в случаях, когда составы, содержащие пигмент и блестящие чешуйки, не предназначены для замены композиций, содержащих 100% пигментных чешуек, или иначе: для того, чтобы их нельзя было отличить от композиций, содержащих 100% пигментных чешуек.
На фиг.3А показана в упрощенном виде часть 14А защитного признака 14, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, показанному на фиг.1. Часть 14А защитного признака 14 рассматривается при увеличении обычно в 20-200 раз с целью наблюдения формы чешуек, которые имеют поперечный размер 5-100 мкм, обычно около 20-40 мкм. Защитный признак напечатан печатной краской, включающей частицы 16 основного пигмента и скрытые пигментные чешуйки 18, имеющие выбранную форму, в данном случае ромбовидную форму. Частицы основного пигмента показаны как чешуйки нерегулярной формы. В качестве альтернативного решения, частицы основного пигмента являются чешуйками, имеющими выбранную форму. Оптические характеристики и концентрация скрытой пигментной чешуйки выбраны так, чтобы не портить визуального внешнего вида композиции, выполненной с частицами основного пигмента.
Когда скрытые пигментные чешуйки освещают невидимым излучением, таким как ультрафиолетовый или инфракрасный свет, то скрытые пигментные чешуйки светятся. В частном варианте выполнения скрытые пигментные чешуйки флуоресцируют в ультрафиолетовом свете. Освещение скрытой пигментной чешуйки невидимым излучением позволяет наблюдателю идентифицировать, где расположена скрытая пигментная чешуйка в защитном признаке, даже если она присутствует в очень небольших количествах. Затем наблюдатель проверяет скрытую пигментную чешуйку в видимом свете для распознавания выбранной формы скрытой пигментной чешуйки или для распознавания символа (символов) на скрытой чешуйке.
Частицы 16 основного пигмента показаны в виде чешуек нерегулярной формы. В качестве альтернативного решения, чешуйки основного пигмента имеют выбранную (т.е. регулярную) форму. Аналогичным образом, скрытая пигментная чешуйка 18 может иметь дифракционную решетку. Добавление решетки дополнительно увеличивает трудность подделки. В некоторых вариантах выполнения скрытая пигментная чешуйка 18 имеет в целом те же оптические характеристики, что и частицы основного пигмента. В качестве альтернативного решения скрытая пигментная чешуйка 18 имеет другие оптические характеристики, чем частицы основного пигмента, но присутствует в достаточно небольших количествах, чтобы не нарушать видимого внешнего вида композиции, выполненной с частицами основного пигмента.
2
В частном варианте выполнения ромбовидные скрытые чешуйки являются блестящими чешуйками около 25 мкм на 35 мкм в поперечнике. Формованные чешуйки выполнены посредством тиснения ромбовидного узора на материале рулона подложки для осаждения из полиэтилентерефталата и затем осаждения стандартной тонкой пленки для блестящей чешуйки (например, около 100-60 нм алюминия между слоями MgF, каждый из которых имеет толщину около 400 нм). Общая толщина этой блестящей чешуйки составляет около 900 нм, т.е. около 1 мкм. Тисненый узор известен также как «рамка» (в противоположность решетки, которая предназначена для создания узора в или на чешуйке), которая является позитивной в некоторых вариантах выполнения и негативной в других вариантах выполнения.
Комбинация металлического слоя с одним или несколькими диэлектрическими слоями облегчает удаление чешуйки с подложки для осаждения. Штабель из тонких пленок, имеющих лишь диэлектрические слои, является хрупким и часто имеет остаточные напряжения из процесса осаждения. Такие штабели из тонких пленок имеют тенденцию к случайному разламыванию, что приводит к получению меньшего количества чешуек заданной формы. Полностью металлический штабель или единственный слой трудно обрабатывать в узорчатые чешуйки в соответствии с рамкой, нанесенной на подложки для осаждения, поскольку металл является относительно пластичным. В частных вариантах выполнения чешуйка типа металл-диэлектрик и диэлектрик-металл-диэлектрик, имеющая общую толщину между около 0,5 мкм и около 3 мкм, обеспечивает хорошую комбинацию характеристик пластичности и хрупкости, что приводит к хорошему узору чешуйки при ее удалении с подложки и обработке. В частном варианте выполнения блестящая чешуйка заданной формы, имеющая общую толщину около 1 мкм пластичного металлического слоя между хрупкими диэлектрическими слоями, обеспечивает выход около 90% ромбовидных чешуек с тисненой подложки для осаждения.
Слои тонкой пленки отслаивают с подложки для осаждения и перерабатывают в чешуйки с использованием обычных технологий. Тисненый ромбовидный узор обеспечивают линии, вдоль которых разламывают слои тонкой пленки в чешуйки, имеющие выбранную ромбовидную форму. В другом варианте выполнения ромбовидные чешуйки имеют размер около 12 мкм на 16 мкм и включают решетку на составляющей большую часть поверхности чешуек. Решетка имеет номинально 2000 линий на миллиметр и не создает заметного дифракционного эффекта в композиции при использовании в качестве маркировки. Форму чешуйки с размером 12 на 16 мкм можно легко видеть при 100-кратном увеличении; однако решетку не легко увидеть при этом увеличении. Решетку можно хорошо видеть при увеличении в 400 раз. В других вариантах выполнения решетка является более грубой и ее можно легко видеть при том же увеличении (например, от 50 раз до 100 раз), которое используется для распознавания формы маркировочной чешуйки. Таким образом, решетки, используемые для обеспечения защитного признака маркировочных чешуек, необязательно должны быть оптически активными в видимой части спектра.
На фиг.3В показана упрощенно на виде сверху часть защитного признака 14В, согласно другому варианту выполнения данного изобретения. Защитный признак напечатан печатной краской, включающей частицы 16 основного пигмента и скрытую пигментную чешуйку 18В, имеющую нерегулярную форму и содержащую символ 17, в данном случае стилизованную букву "F". Можно использовать несколько различных символов и комбинацию символов. Часть 14В защитного признака рассматривается под увеличением, обычно в 100-200 раз, чтобы видеть символ (символы), которые обычно имеют высоту около 0,5-20 мкм, на скрытой пигментной чешуйке 18В.
Скрытая пигментная чешуйка 18В изготовлена посредством осаждения одного или нескольких тонких слоев пленки на подложку, такую как пластиковая пленка, отделения тонкого слоя (слоев) пленки от подложки, и переработки отделенного тонкого слоя (слоев) пленки, такой как размалывание и просеивание, в желаемые чешуйки. Скрытые пигментные чешуйки имеют обычно около 5-100 мкм в поперечнике, обычно около 20-100 мкм в поперечнике. Символ 17 имеет обычно высоту около 0,5-20 мкм. В частном варианте выполнения символ 17 имеет высоту около 700 нм, а в другом варианте выполнения символ имеет высоту около 15 мкм. Обычно желательно иметь символы достаточно сжатыми, так чтобы большинство чешуек имело, по меньшей мере, одну идентифицируемую часть символа. В одном варианте выполнения символы, которые имеют высоту 8 мкм, расположены на расстоянии около 2 мкм друг от друга, что приводит к созданию скрытых чешуек, имеющих в среднем около 6 символов на 1 чешуйку. Символы, имеющие двустороннюю симметрию, выглядят одинаково при рассмотрении сверху и снизу прозрачной чешуйки, однако такая симметрия не является обязательной. В другом варианте выполнения символы, имеющие высоту около 15 мкм, расположены на расстоянии около 4 мкм друг от друга.
Обычно символы выполняются посредством тиснения на подложке и осаждения слоя (слоев) тонкой пленки поверх тисненой подложки. Поверхность подложки, а именно символ, точно копируется, по меньшей мере, в первом слое тонкой пленки, осажденном на подложке, в виде позитивного или негативного рельефа. Таким образом, когда слой (слои) тонкой пленки отделяется от тисненой подложки и перерабатывается в чешуйки, то, по меньшей мере, некоторые чешуйки содержат символ. Расстояние между тиснеными символами на чешуйке можно выбирать так, чтобы каждая чешуйка сверх определенного размера содержала, по меньшей мере, один символ.
Частицы основного пигмента показаны как чешуйки, имеющие нерегулярную форму. В качестве альтернативного решения частицы основного пигмента имеют выбранную форму. Аналогичным образом, скрытая пигментная чешуйка 18В может иметь выбранную форму дополнительно к символу 17 и наложенную на всю чешуйку или на выбранные части чешуйки, но не поверх символа, решетку, такую как дифракционная решетка. В качестве альтернативного решения один тип решетки образован в поле чешуйки, а другой тип решетки (например, с другим шагом) образован в зоне символа. Добавление решетки дополнительно повышает трудность подделки. Скрытая пигментная чешуйка обычно имеет те же оптические характеристики, что и частицы основного пигмента, или же присутствует в достаточно небольших количествах, чтобы не нарушать визуальный внешний вид композиции, выполненной с частицами основного пигмента.
2
В частном варианте выполнения частицы основного пигмента являются чешуйками слюды, покрытой слоем TiO или другим диэлектрическим материалом. Покрывающий материал имеет обычно относительно большой коэффициент преломления. Слюда является природным минералом, который является относительно недорогим и легко обрабатываемым в подложку для чешуйки. Когда подложку чешуйки из слюды покрывают слоем материала с высоким коэффициентом выбранной толщины, то получают перламутровую пигментную чешуйку. Подложку чешуйки из слюды можно покрывать различными альтернативными материалами с использованием различных процессов. Такие пигменты обычно известны как «основанные на слюде» пигменты. Фотокопия изображения, напечатанного с такими перламутровыми пигментными чешуйками, не выглядит как оригинал, тем самым основанные на слюде пигментные чешуйки желательно использовать для обеспечения открытых защитных признаков. Однако формирование подложки чешуйки из слюды или обеспечение символа на подложке чешуйки из слюды является непрактичным.
2
Скрытые пигментные чешуйки, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, смешивают с основанным на слюде пигментом для обеспечения скрытого защитного признака, подлежащего включению в изображения, напечатанные с чешуйками пигмента на основе слюды. Скрытые пигментные чешуйки, выполненные из однослойного неорганического диэлектрического материала, такого как TiO или ZnS, могут иметь внешний вид, аналогичный пигменту на основе слюды, если скрытая пигментная чешуйка имеет толщину, превышающую примерно в пять раз оптическую толщину в четверть волны (QWOT) при выбранной длине волны в видимом спектре. Обычно, скрытая пигментная однослойная чешуйка из ZnS предназначена для приведения в соответствие с внешним видом пигмента на основе слюды, имеющего толщину от около 60 нм до около 600 нм.
Обработка полностью диэлектрической чешуйки с подложки для осаждения, имеющей тисненый ромбовидный узор, обеспечивает более низкий выход по сравнению с чешуйкой типа диэлектрик-металл.
На фиг.3С показана упрощенно на виде сверху часть защитного признака 14С, согласно еще одному варианту выполнения данного изобретения. Защитный признак напечатан печатной краской, включающей частицы 16 основного пигмента, и прозрачную скрытую чешуйку 19, имеющую нерегулярную форму и содержащую символ 17', в данном случае стилизованную букву "F". В качестве альтернативного решения можно использовать различные другие символы и комбинации символов. В качестве альтернативного решения, прозрачная скрытая чешуйка имеет выбранную форму с или без символа.
Прозрачная скрытая чешуйка сформирована из слоя осажденной (т.е. синтетической) неорганической тонкой пленки, и в частном варианте выполнения однослойного ZnS и имеет толщину около 700 нм. В другом варианте выполнения чешуйку с ZnS обрабатывают для улучшения флуоресценции. В качестве альтернативного решения в других вариантах выполнения, используют другие материалы, которые флуоресцируют видимым светом под воздействием ультрафиолетового света, такие как силикат цинка, оксид кальция-вольфрама, фосфат иттрия-ванадия, легированный оксид иттрия (например, европием) и алюминаты щелочноземельных металлов, легированные алюминатами редкоземельных металлов. В качестве альтернативного решения используют другие материалы, которые флуоресцируют в диапазоне длинноволнового ультрафиолетового света (300-400 нм) при возбуждении ультрафиолетовым излучением с низкой длиной волны (около 250 нм). Флуоресценция не является обязательной для всех вариантов выполнения данного изобретения.
В одном варианте выполнения материал прозрачной скрытой чешуйки выбирают в соответствии с носителем, с которым планируется ее смешивать с получением выбранного согласования или рассогласования показателей преломления чешуйки в носителе. Например, когда прозрачную чешуйку, выполненную из материала с низким показателем преломления, примешивают в носитель с низким показателем преломления, то прозрачную чешуйку очень трудно увидеть. Если прозрачную чешуйку с низким показателем преломления подмешивают в носитель с высоким показателем преломления, то прозрачную чешуйку легко увидеть, но она все еще не обнаруживается при поверхностном рассмотрении.
Однослойные чешуйки, выполненные из неорганических материалов с толщиной более примерно десятка QWOT, обычно бывают прозрачными, а не окрашенными или перламутровыми. Однако даже прозрачные чешуйки могут придавать желтоватый оттенок композиции, такой как лак. Было обнаружено, что тепловая обработка некоторых прозрачных неорганических чешуек улучшает их «белизну», что приводит к получению превосходного лака для использования для скрытой защиты. В частном варианте выполнения однослойные прозрачные пигментные чешуйки, выполненные из ZnS с толщиной около 700 нм, нагревают в воздухе до температуры 550°С в течение 600 минут для улучшения флуоресценции в ультрафиолетовом свете. Эта тепловая обработка также улучшает белизну чешуйки ZnS.
Предполагается, что микроэлементы, остающиеся от роликового процесса нанесения покрытия, способствуют улучшению флуоресценции. В частности, использовался NaCl в качестве расцепляющего слоя на полимерной подложке, используемой в роликовом процессе нанесения покрытия. Единственный слой ZnS осаждали поверх расцепляющего слоя NaCl, который затем растворяли в воде для облегчения удаления слоя ZnS с полимерной подложки. Предполагается, что натрий из расцепляющего слоя легирует ZnS или активирует другие легирующие примеси, что приводит к повышенной флуоресценции.
На фиг.4А показан в упрощенном виде разрез блестящей пигментной чешуйки 20, согласно одному варианту выполнения данного изобретения. Отражательный слой 22 находится между двумя диэлектрическими слоями 24, 26 тонкой пленки. Диэлектрические тонкопленочные слои 24, 26 обеспечивают жесткость блестящей пигментной чешуйке 20 и облегчают удаление пигментной чешуйки с подложки для осаждения покрытия. Желательно удерживать толщину блестящей пигментной чешуйки менее 10 мкм с целью получения композиции, которая высыхает или затвердевает с образованием гладкой поверхности. В частных вариантах выполнения толщина чешуйки находится между примерно 1 мкм и примерно 3 мкм. Более тонкие чешуйки трудно обрабатывать и с ними трудно обращаться, поскольку их вес очень мал, а более толстые чешуйки являются более прочными, следовательно, их труднее разламывать вдоль рамки узора.
2
2
2
3
2
2
5
2
5
Отражательный слой 22 является обычно слоем тонкой пленки из сильно отражающего металла, такого как алюминий, платина, золото, серебро или медь, или умеренно отражающего металла, такого как железо или хром. Отражательный слой 22 является достаточно толстым, чтобы быть непрозрачным (отражательным) в видимой части спектра, но не таким толстым, чтобы создавать помехи отделению слоев тонкой пленки с подложки и последующей переработке в чешуйки. Другими словами, металлический отражательный слой, который является слишком толстым, обеспечивает пластичный слой между относительно хрупкими диэлектрическими слоями 24, 26 и имеет тенденцию мешать переработке нанесенных слоев в чешуйки. Подходящие материалы для диэлектрических слоев включают, среди прочего, ZnS, MgF, SiO, AlO, TiO, NbO и ТаО. В некоторых вариантах выполнения диэлектрические тонкопленочные слои 24, 26 также обеспечивают защиту от окружающей среды отражательного слоя 22.
Блестящая чешуйка 22 имеет выбранную форму и, не обязательно, или в качестве альтернативного решения, имеет другие признаки, такие как поверхностный узор (решетку) или элементарный отпечаток. Блестящую чешуйку 20 с достаточно низкой концентрацией добавляют в цветной пигмент и цветные композиции (например, чернила и краски). Блестящую чешуйку с заданной формой можно добавлять в основную (т.е. имеющую случайную форму или альтернативную форму) блестящую чешуйку в качестве скрытого защитного признака.
На фиг.4В показан в упрощенном виде разрез блестящей чешуйки 20' с элементарным индикаторным слоем 28. Блестящая чешуйка 20' имеет отражательные слои 22', 22" между диэлектрическими слоями 24', 26' и слой 28, образующий элементарный индикатор. Слой 28 элементарного индикатора является слоем материала, который отсутствует в основном пигменте, совместно с которым используется блестящая чешуйка, и который легко определить с использованием технологий элементарного анализа, таких как вторичная ионная масс-спектроскопия (SIMS), рентгеноспектральный анализ на основе метода энергетической дисперсии (EDX) и Оже анализ. Кроме того, элементарный индикатор присутствует в скрытой чешуйке, но не в основной чешуйке, и с помощью микроанализа SIMS, EDX или Оже можно легко определить это различие. Простое добавление индикаторного элемента в пигментную смесь (например, добавление небольшого количества соединения, содержащего индикаторный элемент, в носитель) не обеспечивает преодоление этого защитного признака.
Элементарный индикаторный слой 28 не является оптически активным, поскольку он расположен между двумя непрозрачными отражательными слоями 22', 22”. Отражательные слои 22', 22” выбираются из того же материала, который используется в основной чешуйке, такого как алюминий. Подходящие материалы для элементарного индикатора включают, среди прочего, платину, иридий, осмий, ванадий, кобальт и вольфрам. Для специалистов в данной области техники понятно, что выбор материала элементарного индикатора зависит от основного пигмента, с которым он будет использоваться. В альтернативном варианте выполнения отражательный слой блестящего пигмента является материалом элементарного индикатора (смотри фиг.4 В, позиция 22). Например, скрытая блестящая или цветная пигментная чешуйка с использованием платины в качестве отражательного слоя смешивается с основной блестящей чешуйкой или цветной пигментной чешуйкой с использованием алюминия в качестве отражательного слоя. В другом варианте выполнения количество чешуйки, имеющей элементарный индикатор, включенный в пигментную смесь или композицию, выбирается с возможностью обеспечения выбранного отношения элементов (например, платины к алюминию) в пигментной смеси. В альтернативном или другом варианте выполнения материал диэлектрических тонкопленочных слоев 24', 26' (смотри фиг.4А, позиции 24, 26) выбирается для обеспечения элементарного индикатора.
На фиг.4С показан в упрощенном виде разрез изменяющий цвет пигментной чешуйки 30, согласно другому варианту выполнения данного изобретения. Изменяющая цвет пигментная чешуйка 30 известна в целом как симметричная пятислойная интерференционная чешуйка Фабри-Перо. Тонкопленочный штабель 32 включает отражательный металлический слой 34, два разделительных слоя 36А, 36В и два поглощающих слоя 38А, 38В. Поглощающие слои обычно являются очень тонкими, полупрозрачными слоями хрома, углерода или другого материала. Отражательный, разделительные и поглощающие слои являются все оптически активными, т.е. они вносят вклад в оптические характеристики изменяющей цвет пигментной чешуйки. Каждая сторона чешуйки обеспечивает аналогичные интерференционные структуры Фабри-Перо для падающего света, и поэтому чешуйка является оптически симметричной. В качестве альтернативного решения изменяющая цвет пигментная чешуйка является полностью диэлектрической пигментной чешуйкой.
Цвет и изменение цвета изменяющей цвет пигментной чешуйки определяются оптической конструкцией чешуйки, а именно материалом и толщинами слоев в тонкопленочном штабеле 32, как хорошо известно в области оптически изменяющихся пигментов. Оптическая конструкция цветосдвигающей пигментной чешуйки 30 обычно выбирается для соответствия с оптическими свойствами основной пигментной чешуйки, с которой она должна смешиваться. Изменяющая цвет пигментная чешуйка 30 имеет форму (смотри фиг.3А, позиция 18) и, не обязательно, или в качестве альтернативного решения, включает другие признаки, такие как поверхностный решетчатый узор и/или элементарный индикатор.
2
2
2
3
2
Например, отражательный слой включает элементарный индикатор в виде отражательного металла, отличного от металла основных пигментных чешуек, или же включает дополнительный слой (слои) элементарного индикатора, который может или не может быть оптически активным (смотри фиг.4В, позиция 28). В качестве альтернативного решения или дополнительно к этому разделительные слои 36А, 36В и/или поглощающие слои 38А, 38В включают элементарный индикатор. Например, если в базовой пигментной чешуйке используются MgF, SiO или AlO, как слой разделительного материала, то в скрытой пигментной чешуйке 30 используется другой материал в разделительных слоях, такой как TiO или ZnS. Разделительные и/или поглощающие индикаторные материалы включают элементы, которые легко обнаруживать с использованием элементного анализа.
2
2
2
В некоторых вариантах выполнения использование другого разделительного материала и/или отражательного материала приводит к получению скрытой пигментной чешуйки 30, которая имеет оптические свойства, отличные от основной чешуйки. Например, даже если скрытая и основная чешуйки имеют аналогичный цвет при нормальном падении света, изменение цвета может быть различным. Обычно, разделительные материалы с низким показателем преломления (такие, как MgF и SiO) обеспечивают большее изменение цвета (быстроизменяющиеся пигменты), чем разделительные материалы с высоким показателем преломления (такие, как ZnS и TiO). Однако такие скрытые чешуйки можно добавлять в относительно больших концентрациях в основную пигментную чешуйку, даже если изменение цвета не точно соответствует изменению цвета основной чешуйки, поскольку большинство случайных наблюдателей не могут обнаружить разницу между смесью, согласно одному варианту выполнения изобретения, и 100% основной чешуйкой.
На фиг.5 показан разрез лака 40 со скрытыми чешуйками 42, распределенными в носителе 44, согласно одному варианту выполнения данного изобретения. Носитель является прозрачным или окрашенным, а скрытые чешуйки 42 присутствуют в концентрации, выбранной для исключения случайного визуального обнаружения. Не обязательное цветное покрытие или блестящие (например, «хромированное») покрытие 46 нанесено на объект 48 под лаком 40. Лак 40 обеспечивает скрытый защитный признак для объекта без нарушения его внешнего вида. В частном варианте выполнения необязательное цветное покрытие 46 является изображением, напечатанным перламутровым или изменяющим цвет пигментом для обеспечения скрытого защитного признака для объекта. Объект является, например, документом, изделием, упаковкой или печатью. Лак 40 позволяет создавать скрытый защитный признак для объекта, который уже имеет скрытый защитный признак, без значительного изменения внешнего вида объекта. Например, если биржевые сертификаты отпечатаны с открытыми защитными признаками, а затем стало желательно обеспечить скрытый защитный признак для биржевых сертификатов, то поверх открытого защитного признака печатают лаком 40 или печатной краской аналогичного состава (например, по существу прозрачной печатной краской, содержащей скрытые чешуйки). В другом варианте выполнения дополнительный скрытый защитный признак обеспечивают для объекта, уже имеющего один или несколько скрытых защитных признаков. В частном варианте выполнения скрытые чешуйки составляют более 2% лака. Дополнительное описание лаков приведено ниже в разделе результатов экспериментов.
На фиг.6 показан разрез композиции 50 (например, чернил или краски), включающей основные пигментные чешуйки 16 и скрытые чешуйки 18, распределенные в связующем веществе или носителе 52, согласно другому варианту выполнения данного изобретения. Скрытые чешуйки 18 имеют выбранную форму или другие признаки (смотри, например, фиг.3С, позиция 20'), такие как элементарный индикатор или решетчатый узор на поверхности. В качестве альтернативного решения композиция 50 включает прозрачную чешуйку выбранной формы с или без символа (символов) и/или скрытую пигментную чешуйку, которая имеет выбранную форму и/или включает символ (смотри, например, фиг.3А, позиция 18 и фиг.3В, позиции 18В). В одном варианте выполнения количество скрытой чешуйки 18 в композиции составляет менее 1% от всей массы основной пигментной чешуйки 16 и скрытой чешуйки 18 (всей пигментной массы), при этом прозрачные скрытые чешуйки достаточно распределены в основных пигментных чешуйках для затруднения случайного обнаружения скрытых чешуек. В альтернативном варианте выполнения количество прозрачной скрытой чешуйки в композиции больше 1%. Композиция 50 наносится на объект 48, такой как этикетка, упаковка изделия, банкнота или предмет потребления.
Добавление скрытой чешуйки в существующую краску или чернила обеспечивает скрытый защитный признак для изображений, выполненных краской или чернилами. Например, используется печатная краска с изменяющим цвет пигментом для обеспечения изменения цвета изображения в качестве открытого защитного признака на банкноте или другом объекте. Скрытую чешуйку, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, добавляют в печатную краску, и полученную смесь используют для печати изображений, которые выглядят по существу аналогично изображениям, напечатанным печатной краской. Таким образом, случайный наблюдатель банкноты не заметит изменения во внешнем виде открытого защитного признака (т.е. изменения цвета изображения) после добавления скрытого защитного признака. Признаки скрытой чешуйки указывают, например, дату изготовления, место печати и/или источник (изготовителя) печатной краски.
III. Идентификация скрытых чешуек
На фиг.7А показана упрощенно на виде сверху часть защитного признака 114, напечатанного с прозрачной, неорганической скрытой чешуйкой 122, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, при рассмотрении под микроскопом с использованием ультрафиолетового излучения. Чешуйки показаны для простоты однослойными (сравни с фиг.4). Прозрачная скрытая чешуйка 122 флуоресцирует (кажется блестящей) и легко отличается от основных пигментных чешуек 116, которые кажутся темными и показаны с целью иллюстрации штриховыми линиями. Обычно наблюдается намного большее поле зрения (т.е. при меньшем увеличении, обычно в 20-50 раз). Меньшее поле зрения показано для упрощения иллюстрации. После идентификации положения флуоресцентной скрытой чешуйки наблюдатель может приблизить изображение скрытой чешуйки.
На фиг.7В показана упрощенно на виде сверху часть защитного признака 114, согласно фиг.7А, при рассмотрении под микроскопом с использованием видимого света для освещения. Было обнаружено, что символы на прозрачной скрытой чешуйке нельзя легко читать в ультрафиолетовом свете, поскольку флуоресценция является объемным эффектом и скрывает символ. При выключении ультрафиолетового света и наблюдении прозрачной скрытой чешуйки 122 под микроскопом с использованием видимого света можно наблюдать слабый контур символа 120 (а также чешуйки). Флуоресцентные скрытые чешуйки особенно желательны, когда концентрация чешуек является небольшой. Прозрачная скрытая чешуйка 122 и символ 120 показаны штриховыми линиями на этом виде для демонстрации того, что они кажутся слабыми контурами в видимом свете. Основные пигментные чешуйки 116 показаны сплошными линиями, поскольку они обычно четко видны в видимом свете. В частном варианте выполнения прозрачная скрытая чешуйка является чешуйкой с ZnS, имеющей показатель преломления около 2,2 в глянцевом лаке, которая сначала наблюдается в ультрафиолетовом свете, а затем считывается символ на чешуйке с использованием видимого света при увеличении в 100 раз.
Аналогичный результат ожидается для скрытых пигментных чешуек, которые флуоресцируют в ультрафиолетовом свете или другом невидимом излучении. Например, скрытые пигментные чешуйки, распределенные в основных пигментных чешуйках, имеющих аналогичные визуальные характеристики, трудно обнаружить, когда скрытые пигментные чешуйки достаточно разбавлены. В одном варианте выполнения скрытая пигментная чешуйка имеет выбранную форму, которую можно наблюдать в ультрафиолетовом свете. В другом варианте выполнения скрытая пигментная чешуйка имеет символ, который не легко наблюдать в ультрафиолетовом свете, но можно наблюдать в видимом свете. Положение скрытой пигментной чешуйки идентифицируют с использованием ультрафиолетового света, а затем ультрафиолетовый свет выключают и считывают символ с использованием видимого света.
В качестве альтернативного решения материал, который флуоресцирует на более короткой волне при освещении светом с большей длиной волны, используется для изготовления скрытых чешуек или скрытых пигментных чешуек. Считается, что этот тип флуоресценции будет меньше заметен для лица, занимающегося подделкой, что улучшает их использование при применении для закрытой защиты. В одном варианте выполнения используется ближний инфракрасный или инфракрасный свет для освещения скрытой чешуйки или скрытой пигментный чешуйки для флуоресценции в видимой области.
IV. Экспериментальные результаты
Перед разработкой прозрачной скрытой чешуйки или однослойного скрытого пигмента была выполнена оценка различных альтернативных решений. Был выполнен испытательный стандарт для проведения испытаний с использованием глубокой печати (OVI) с 100% пигментной чешуйкой, оптически изменяющейся от пурпурной в зеленую. Все маркировочные образцы имели решетчатый узор с 2000 линиями на миллиметр, которые облегчают распознавание (т.е. обнаружение) маркировочных чешуек от основной чешуйки и затрудняют подделку. Решетчатый узор не придает дифракционных свойств напечатанным с помощью испытательных композиций изображениям. Считается, что небольшая часть маркировочных чешуек в комбинации с неправильной ориентацией к наблюдателю исключает проявление дифракционных свойств. В частном варианте выполнения данного изобретения решетчатый узор нанесен на маркировочные чешуйки с символами. Символы были выполнены с возможностью идентификации под микроскопом с первым увеличением, однако решетчатый узор было не легко увидеть при первом увеличении. Решетчатый узор был виден при более сильном увеличении. Считается, что включение таких решетчатых узоров дополнительно улучшает скрытую природу маркировочной чешуйки, поскольку лицо, занимающееся подделкой, может видеть символ при проверке под микроскопом, но не видеть решетчатый узор, и поэтому не включить его в подделанное изделие.
Первый тест - образец (образец 1) содержал 90% (по массе) обычной изменяющейся от пурпурной до зеленой пигментной чешуйки, смешанной с 10% изменяющейся от пурпурной до зеленой пигментной чешуйкой OVI, включающей символы (маркировочной чешуйкой). Маскировочные чешуйки можно было легко обнаруживать с помощью обычной проверки под микроскопом, и цветовые характеристики смеси были такими же, как в испытательном стандарте, поскольку цвет маркировочной чешуйки хорошо соответствовал цвету основной чешуйки. Однако близкое соответствие цвета требует тщательного контроля изготовления маркировочной чешуйки. Аналогичным образом, для каждого цвета маркировочной чешуйки необходимо использовать новую оптическую конструкцию для соответствия с каждым цветом основной чешуйки. Таким образом, этот подход не обеспечивает общую маркировочную чешуйку, которую можно смешивать с основными пигментами различного цвета.
2
2
Более простой подход заключается в использовании стандартной конструкции маркировочной чешуйки, которую можно использовать со многими различными цветами основной чешуйки. Маркировочную однослойную чешуйку MgF смешали с изменяющимся от пурпурного до зеленого основным пигментом OVI, при этом содержание маркировочного пигмента составляло 10% от общей массы пигментов (образец 2). Также как для соответствия цвета с чешуйкой OVI, цветовые характеристики были по существу идентичными с образцами, изготовленными с 100% основной пигментной чешуйкой OVI. Однако чешуйки с MgF было трудно обнаружить с помощью обычной проверки под микроскопом, даже при концентрации 10%.
Была выполнена оценка также «серебряной» (алюминиевой) маркировочной чешуйки. Изготовление серебряной чешуйки является относительно простым, и эти чешуйки можно было легко обнаружить при концентрации 5%. Казалось, что серебряные маркировочные чешуйки можно будет смешивать с основным пигментом различного цвета. Однако цветовые характеристики смеси для глубокой печати, содержащей лишь 5% серебряной маркировочной чешуйки, смешанной с изменяющимся от пурпурного до зеленого основным пигментом OVI (образец 3), были плохими. Таким образом, серебряную пигментную чешуйку можно использовать в определенных композициях, однако она, по-видимому, ухудшает цветовые характеристики некоторых основных пигментов.
Другой подход заключается в использовании стандартной конструкции маркировочной чешуйки, которую можно использовать со многими основными чешуйками различного цвета. Была выполнена оценка блестящей маркировочной чешуйки с использованием алюминиевого отражательного слоя (придающего чешуйке «серебряный» вид). Изготовление блестящей чешуйки является относительно простым, и эти чешуйки очень легко обнаруживать при концентрации 5% при смешивании с цветными основными пигментными чешуйками. Блестящие маркировочные чешуйки используются со многими цветами основного пигмента для обеспечения скрытых защитных признаков. Количество блестящих маркировочных чешуек в композиции зависит от желаемого результата. Например, цветовые характеристики смеси для глубокой печати, содержащей 5% блестящей маркировочной чешуйки, смешанной с изменяющимся от пурпурного до зеленого основным пигментом OVI, можно различать с помощью сравнения с композицией с 100% изменяющейся от пурпурной до зеленой чешуйки OVI. Композиция, которую по существу нельзя отличить от 100% изменяющейся от пурпурной до зеленой чешуйки OVI, должна иметь менее 5% блестящей чешуйки, например, композиции с концентрацией между около 0,25 мас.% и 3 мас.% блестящей маркировочной изменяющейся от пурпурной до зеленой чешуйки OVI. Считается, что блестящую чешуйку с концентрацией более 5% можно добавлять в пигментные чешуйки с обеспечением более светлого или менее насыщенного цвета без заметного изменения внешнего вида композиции. Блестящие маркировочные чешуйки легко обнаруживать при умеренном увеличении, даже при концентрациях ниже 1%, поскольку используется комбинация выбранной формы и различного цвета (например, серебряного вместо пурпурного).
2
Наконец, прозрачная однослойная маркировочная чешуйка была изготовлена из ZnS. Изготовление чешуйки является относительно простым, и ее легко обнаружить при концентрации 10%, то есть это более трудно, чем обнаружить маркировочные чешуйки OVI, но намного легче, чем обнаружить маркировочные чешуйки с MgF. Смесь для глубокой печати с 10% чешуйки с ZnS и 90% изменяющейся от пурпурной до зеленой чешуйки OVI (образец 4) сравнивали с испытательным стандартом. Цветовые характеристики были почти одинаковыми с небольшим (около 3%) уменьшением цветности. Лица, участвующие в этом субъективном сравнении, имели большой опыт в оценке цветовых характеристик оптически изменяющихся пигментов, и использовали параллельное сравнение со стандартом. Считается, что добавление 10% этой чешуйки в существующую печатную краску или чернила достаточно сохраняет цветовые характеристики, так что средний наблюдатель не замечает никакого изменения. Прозрачную маркировочную чешуйку с ZnS, по-видимому, можно добавлять в большое количество цветных пигментов, включая оптически изменяющиеся пигменты, без видимого изменения внешнего вида композиций, выполненных с цветными пигментами, и поэтому она может служить общей маркировочной чешуйкой.
Измеренные оптические характеристики указанных выше образцов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Оптические характеристики смесей для глубокой печати
Образец
L*
а*
b*
С*
h
Испытательный стандарт
49,27
40,32
-31,05
50,89
322,4
Образец 1
49,08
40,25
-30,87
50,73
322,51
Образец 2
49,42
40,62
-31,04
51,12
322,61
Образец 3
52,67
35,26
-27,26
44,57
322,29
Образец 4
49,66
39,22
-29,85
49,29
322,72
Была выполнена также оценка прозрачной чешуйки с ZnS для использования в качестве маркировки или скрытой маркировки в лаковых композициях. Было установлено, что в некоторых случаях почти одна треть лаковой композиции может состоять из прозрачной чешуйки при почти полном отсутствии изменения в воспринимаемом внешнем виде лаковой композиции. В качестве основы был использован лак с высоким глянцем для изготовления лаковых композиций, и лаковые композиции наносили на белые карточки типа, обычно используемого для оценки цвета печатных красок или чернил. Все лаковые композиции сравнивали с испытательным стандартом в виде основного лака без прозрачных чешуек.
В первой лаковой композиции 3% однослойный ZnS непосредственно после нанесения (т.е. без тепловой обработки для обеспечения прозрачности) выглядел по существу идентично испытательному стандарту. Вторая лаковая композиция, имеющая 5% однослойной чешуйки ZnS, непосредственно после нанесения была едва отличима при сравнении с испытательным стандартом, однако можно считать, что случайный наблюдатель не заметит легкого присутствия желтизны. Третья лаковая композиция однослойной 10% чешуйки ZnS непосредственно после нанесения проявляла заметное изменение внешнего вида по сравнению с испытательным стандартом, и можно считать, что некоторые случайные наблюдатели заметят поле, напечатанное этой композицией, на очень светлом фоне. Однако эти композиции могут быть полезны для печати на не белых подложках, таких как банкноты или не белые биржевые сертификаты, где легкая желтизна будет вряд ли заметна. В качестве альтернативного решения использовался в качестве основы не глянцевый лак для дополнительного уменьшения вероятности обнаружения при использовании в качестве скрытого защитного признака. Четвертая лаковая композиция с 15% чешуйки однослойной ZnS непосредственно после нанесения проявляла заметную желтизну, даже без параллельного сравнения с испытательным стандартом.
Однослойную чешуйку с ZnS подвергали обработке нагреванием для просветления (обесцвечивания) чешуйки. Чешуйку нагревали до 200°С в течение 2 часов на воздухе. Тепловая обработка чешуйки с ZnS для увеличения флуоресценции (550°С в течение 10 часов на воздухе) также приводит к обесцвечиванию чешуйки, однако обесцвечивание можно обеспечивать с помощью более короткой тепловой обработки. Лаковая композиция с использованием 20% однослойной обесцвеченной чешуйки с ZnS почти не проявляла заметного изменения цвета. Таким образом, можно считать, что можно добавлять, по меньшей мере, 10% необесцвеченной однослойной чешуйки с ZnS и, по меньшей мере, 20% обесцвеченной однослойной чешуйки с ZnS в лаковую основу с высоким глянцем в качестве скрытой маркировки.
Чешуйка с ZnS является желательной в качестве маркировочной чешуйки, поскольку в отличие от некоторых чешуек, включающих слой металла (например, алюминия), ZnS является также стойким в присутствии органических растворителей и солнечного света.
На фиг.8 показано изменение цвета для испытательного образца, приготовленного с помощью печатной краски, и для испытательных образцов, приготовленных с помощью печатной краски в комбинации со скрытыми пигментными чешуйками, согласно одному варианту выполнения данного изобретения. Графики цвета соответствуют конвенциям CIE La*b* (международной комиссии по освещению). Углы освещения и обзора отличались на 10 градусов от угла зеркального отображения для устранения сильной глянцевой составляющей, связанной с образцами с прозрачным покрытием. Образцы характеризованы с использованием одиннадцати углов освещения/обзора от 15°/5° до 65°/55° с приращением 5°. Первая точка кривой (т.е. верхняя левая точка) соответствует 15°/5°, а последняя (т.е. одиннадцатая) точка соответствует 65°/55°.
Первая кривая 600 показывает измеренное изменение цвета для испытательного образца, приготовленного с помощью оптически изменяющейся от синего до зеленого пигментной чешуйки. Вторая кривая 602 показывает измеренное изменение цвета для испытательного образца, приготовленного с помощью 95 мас.% оптически изменяющейся от синего до зеленого цвета пигментной чешуйки и 5 мас.% однослойной чешуйки с ZnS с толщиной около 700 нм и имеющей средний размер частиц около 20 микрон. Символы на чешуйке имели размер около 8х6 микрон, разделенные полем шириной около 2 микрон. Массовые проценты относятся к общей массе чешуек, использованных для приготовления состава печатной краски для образца. Третья кривая 604 показывает измеренное изменение цвета для испытательного образца, приготовленного с помощью 90 мас.% оптически изменяющейся от синего до зеленого цвета пигментной чешуйки и 10 мас.% той же чешуйки с ZnS, используемой для образца, связанного со второй кривой. Эти кривые иллюстрируют, что можно обеспечивать очень похожие оптические характеристики для составов печатной краски, имеющих до 10 мас.% скрытой чешуйки. В частности, изменение цвета почти идентично для всех трех образцов, а цветность лишь слегка меньше для образца, выполненного с 10% прозрачной скрытой чешуйкой. Таким образом, скрытую чешуйку, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, можно добавлять в существующую оптически изменяющуюся печатную краску для создания композиции с целью обеспечения скрытого защитного признака без значительного изменения внешнего вида изображений, напечатанных с помощью композиции.
V. Примеры способов
На фиг.9 показана в упрощенном виде графическая схема способа 700 обеспечения объекта скрытыми чешуйками, согласно одному варианту выполнения данного изобретения. Скрытые чешуйки, которые флуоресцируют в невидимом излучении, подмешивают в носитель (стадия 702) для создания композиции, такой как печатная краска или чернила, в которой не легко обнаружить скрытые чешуйки при наблюдении в видимом свете. В одном варианте выполнения скрытые чешуйки являются прозрачными скрытыми чешуйками, которые имеют символ и/или выбранную форму. В другом варианте выполнения композиция включает основные пигментные чешуйки или частицы. В другом варианте выполнения скрытые чешуйки являются скрытыми пигментными чешуйками, которые имеют символ и/или выбранную форму. Композицию наносят на объект (стадия 704) для обеспечения скрытого защитного признака. В одном варианте выполнения композицию наносят с использованием стадии печати, такой как стадия глубокой печати, флексографии, офсетной печати, высокой печати, металлографии или трафаретной печати. В другом варианте выполнения композицию наносят с использованием стадии окраски, такой как стадия окраски накаткой, погружением, кистью или напылением.
После создания скрытого защитного признака скрытый защитный признак наблюдают посредством освещения объекта невидимым излучением (стадия 706) для вызова флуоресцирования скрытых чешуек и идентификации (стадия 708) скрытой чешуйки. Если композиция имеет основные пигментные чешуйки или частицы, которые также флуоресцируют, то понятно, что скрытые чешуйки флуоресцируют значительно больше или меньше или с другим цветом, чем основные пигментные чешуйки или частицы, так что скрытые чешуйки выделяются в композиции и их легко идентифицировать. Идентифицированные скрытые чешуйки наблюдают (стадия 710) для защитной маркировки. В одном варианте выполнения скрытая чешуйка имеет выбранную форму и ее наблюдают во время освещения объекта невидимым излучением. В другом варианте выполнения скрытая чешуйка включает символ, и скрытую чешуйку наблюдают с использованием видимого света после стадии идентификации скрытой чешуйки с использованием невидимого излучения. В частном варианте выполнения стадию наблюдения одного или нескольких символов на скрытой чешуйке выполняют при увеличении в 50-200 раз.
VI. Примеры способов
На фиг.10 показана графическая схема способа 600 изготовления пигментной чешуйки, согласно одному варианту выполнения данного изобретения. Создают (стадия 602) рулонную подложку, имеющую не тисненую (гладкую) часть и тисненую часть в выбранном соотношении площади поверхности осаждения рулонной подложки. В одном варианте выполнения на часть для тиснения наносят тиснение с рамкой для создания чешуек, имеющих выбранную форму. В одном альтернативном варианте выполнения на часть для тиснения наносят тиснение с решетчатым узором или символом. В одном альтернативном варианте выполнения на подложку наносят узор с использованием процесса, отличного от тиснения, такого как лазерная абляция. По меньшей мере, один слой тонкой пленки осаждают на рулонную подложку (стадия 604), и осажденный слой (слои) тонкой пленки перерабатывают в чешуйки (стадия 606) с получением смеси чешуек, имеющих выбранное количество маркировочных чешуек. Выход маркировочных чешуек зависит от таких факторов, как тип обрабатываемых тонкопленочных слоев, природа рамки, решетчатый узор или символ и параметры процесса.
Например, как показано на фиг.2А и 2В, если 10% поверхности рулонной подложки тиснят с решеткой или символом, то ожидается выход примерно 10% маркировочной чешуйки, имеющей решетчатый узор или символ. Если 10% поверхности рулонной подложки тиснят с ромбовидной рамкой, то ожидается выход примерно 9% чешуйки со структурой диэлектрик-металл-диэлектрик, из-за 10% потери выхода при обработке снабженной узором части штабеля тонких пленок в имеющие выбранную форму чешуйки. Аналогичным образом, ожидается примерно 5% выход для полностью диэлектрической чешуйки с выбранной формой из-за 50% потери выхода при обработке снабженной узором части штабеля тонких пленок в имеющие выбранную форму чешуйки.
Хотя выше приведено описание изобретения применительно к различным специальным вариантам выполнения, изобретение может быть выполнено в других специальных вариантах без отхода от идеи изобретения. Таким образом, приведенные выше варианты выполнения иллюстрируют изобретение, но не ограничивают изобретение, которое определяется последующей формулой изобретения. Все модификации и эквиваленты, которые входят в смысл и область формулы изобретения, включаются в ее объем.