ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЗАЩИТНЫХ ЭТИКЕТОК И ЛЕНТ
HOLOGRAPHIC ELEMENT FOR SECURITY LABELS AND TAPES

Изобретение относится к защитным этикеткам и клейким контрольным пломбирующим и упаковочным лентам, позволяющим проводить визуальный контроль их подлинности и выявлять факты их переклеивания на защищаемых изделиях (объектах). Визуальный контроль подразумевает возможность оперативного зрительного и/или инструментального (с помощью простейших оптических инструментов типа луп и линз с увеличением от четырех до десяти раз) определения производителя, целостности и отсутствия переклеивания защитных этикеток и лент. Для выполнения указанных требований широко используют специальные голографические защитные элементы, обладающие, легко различимыми визуально, оптическими защитными эффектами [1,2]. К ним можно отнести широко применяемые голографические и дифракционные структуры, формирующие изображения, изменяющиеся при наблюдении голограмм под различными углами зрения. Это - кинеграммы, наноразмерные дифрактограммы типа DID, DIP, и DOID структур, голографические структуры с “flip-flop” эффектами, и др. При пространственных поворотах таких структур изменяется цвет, контраст и вид, формируемых ими изображений. Сложность изготовления таких элементов практически исключает возможность и целесообразность их подделки. С другой стороны их подлинность легко проверяется визуально. Для обеспечения возможности визуальной фиксации несанкционированного доступа в многослойную структуру голографических элементов вводят межслойные адгезионные слои различной степени липкости (EP-A 1113059). Механические напряжения, возникающие в таких голографических элементах, при попытках несанкционированного доступа, приводят к разрушению их оптических слоев, вызывающему резкие, визуально легко различимые, изменения в формируемых ими изображениях.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются этикетки и ленты, описанные в патенте RU 2576371, в защитных элементах которых используются многослойные голографические структуры, содержащие цветные полупрозрачные слои, находящиеся в контакте с адгезионными клеевыми слоями различной степени липкости, что обеспечивает разрушение формируемых голографических изображений при отклеивании или переклеивании этикеток и лент. Однако разрушения, возникающие в цветных полупрозрачных слоях, оказываются трудно визуализируемыми (нечеткими и размытыми) по причине наблюдения их, как указано в описании патента, через “полупрозрачный металлический слой или же слой с высоким показателем преломления”. Сложность визуальной регистрации разрушения цветных слоев обусловлена и тем, что цветные лаковые слои формируются на основе введения в них “красителей и пигментов”, которые незначительно меняют свои цветовые и яркостные характеристики в зависимости от угла наблюдения. Это затрудняет визуализацию и регистрацию защитных голографических эффектов, которые основаны именно на изменении формируемых голографических изображений при изменении углов наблюдения. Кроме того, наблюдение и контроль голографических изображений, создаваемых рельефом в тисненом лаковом слое, расположенном выше вводимых цветных лаковых слоев, также оказываются трудно выполнимыми (защитные голографические эффекты, формируемые в рельефе тисненого слоя, становятся плохо различимыми).
Задачей, решаемой в заявляемом изобретении, являлось устранение указанных недостатков. Необходимо добиться большей четкости рассматриваемых голографических изображений, формируемых голографическим рельефом тисненного слоя при проверках подлинности, и четкой визуальной различимости изменений в голографических изображениях, возникающих после несанкционированного доступа к защищаемым объектам. Решить поставленную задачу возможно, если в структуре голографического элемента использовать слоистые цветопеременные интерференционные структуры. Такие структуры, как правило, формируются методами вакуумного напыления на тонкие прозрачные полимерные пленки. Они достаточно легко могут быть технологически интегрированы в пленки с тисненными голографическими рельефами и промежуточными адгезионными слоями. Защитные голографические элементы, изготовленные из таких пленок, обладают необходимыми защитными признаками, и позволяют с большей достоверностью регистрировать разрушения голографического лакового слоя и встроенных интерференционных слоев, возникающих при попытках отделения голографического элемента от защищаемых изделий.
технический результат
При решении сформулированной выше задачи, обеспечивается , заключающийся в снижении возможности поделки ценных изделий при одновременном облегчении проверки их подлинности, что в свою очередь, соответственно обуславливает и существенную экономическую эффективность предлагаемых в заявке решений.
отличающийся тем, что
Технический результат достигается благодаря тому, что голографический элемент для защитных этикеток, пломбировочных и упаковочных лент с индикатором постороннего вмешательства, выполненный в виде гибкой тонкопленочной структуры, содержащей прозрачную подложку, с нанесенным на нее лаковым голографическим слоем, и сопряженную с последним многослойную полимерную  структуру, из прозрачных и полупрозрачных полимерных слоев с различными толщинами и различными показателями преломления, а также возможно и прозрачные адгезионные слои различной толщины и степени липкости,  оптически прозрачные и полупрозрачные слои многослойной полимерной структуры сопряженной с голографическим лаковым слоем, образуют цветопеременный отражательный интерференционный элемент.
На Фиг. 1 представлена многослойная структура заявляемого голографического защитного элемента. Она состоит из прозрачной полимерной подложки (1), на нижней поверхности которой расположен прозрачный лаковый голографический слой (2) с оттиснутым в нем голографическим рельефом. Под ним, в соответствии с рассматриваемой предлагаемым техническим решением, размещают многослойную цветопеременную структуру (3), состоящую из прозрачных и/или полупрозрачных диэлектрических или интерметаллических слоев (5-9), количество слоев может изменяться в соответствии с техническими требованиями). Указанные слои имеют различные толщины и коэффициенты оптического преломления. Толщины и показатели преломления слоев выбираются, таким образом, что при рассматривании структуры в отраженном и/или проходящем свете, цвет пластины изменяется в зависимости от угла наблюдения. В качестве прослоек между слоями цветопеременной структуры (4) могут также использоваться прозрачные и полупрозрачные металлические и интерметаллические тонкопленочные пленки с толщинами порядка нескольких единиц или десятков нанометров или прозрачные клеящие прослойки средней липкости с толщинами порядка 1 мкм. Нижние поверхности прозрачной полимерной подложки и лакового голографического слоя (2) часто покрывается прозрачными тонкопленочными металлическими слоями (3), выполненные, например, из хрома, меди, алюминия или кобальта с толщинами порядка нескольких десятков нанометров. Указанные металлически прослойки обеспечивают необходимую адгезию между слоями голографического элемента и цветопеременной структуры (4), что обеспечивает равномерное, и относительно прочное, но, как правило, не достаточно жесткое, соединение сопрягаемых слоев. Кроме того, на нижней поверхности цветопеременной структуры (4), для увеличения её яркости и контрастности наносят отражающий непрозрачный отражающий металлический слой (9), толщиной порядка нескольких сотен нанометров. Это могут быть, например, отражающие слои из алюминия или меди.
В прозрачные лаковый голографический слой (2) и прозрачные адгезионные и клеящие соединительные слои и прослойки могут вводиться прозрачные люминесцентные красители. Это может значительно облегчать проверку подлинности и фактов несанкционированного доступа к этикеткам и пломбирующим лентам и, соответственно, к защищаемым ими изделиям особенно при плохом освещении во время проведения оперативных проверок, например, в темное время суток, что естественно потребует использования дополнительной УФ или ИК подсветок.
Нижняя поверхность цветопеременной структуры (3) покрывается клеящим слоем (10) жесткой фиксации толщиной порядка нескольких микрон. Технологически голографический защитный элемент размещается на безадгезионной бумаге (11). Верхняя поверхность прозрачной подложки (1) защитного голографического элемента, покрывается прозрачным силиконовым покрытием (12), позволяющим складирование, хранение и транспортировку защитных элементов, размещаемых на поверхности безадгезионной бумаги (11), изготовляемой в рулонах или листах. Предложенная структура голографического защитного элемента обеспечивает возможность проведения его изготовления массовыми тиражами.
При защите какого-либо изделия, один из голографических элементов отделяется от адгезионной бумаги (11) и размещается (приклеивается) в определенных местах защищаемого изделия с помощью клея жесткой фиксации (10). При рассматривании голографического элемента со стороны прозрачной подложки легко контролировать целостность рельефного слоя голографического элемента. При попытках несанкционированного доступа к изделию, (отклеивания, переклеивания защитной этикетки или пломбировочной голографической ленты), содержащих предлагаемый голографический защитный элемент, происходит разрушение его рельефного лакового слоя и на границах раздела слоев голографического элемента, выполненных материалами не жесткой фиксации. Такие разрушения легко фиксируются при визуальном наблюдении изображений, формируемых предлагаемым голографическим защитным элементом. Таким образом, предлагаемый голографический защитный элемент решает поставленную задачу. Он позволят определять подлинность голографического элемента, и соответственно, защищаемых им изделий, по четким и контрастным голографическим изображениям защитного элемента, не искаженным введением дополнительных тонкопленочных структур, что присуще указанным выше аналогам. С другой стороны, при попытках несанкционированного доступа нарушения рельефного голографического слоя оказываются более четко и контрастно визуализируемыми за счет введения в голографический защитный элемент цветопеременной структуры (4).
При изготовлении экспериментальных образцов предлагаемого технического решения одним из основных требований являлось снижение их себестоимости, что приводило к использованию наиболее дешевых цветопеременных интерференционных структур, с наименьшим количеством слоев, поэтому, как правило, использовались структуры с 2-мя или 3-мя прозрачными или полупрозрачными слоями.
Конкретные примеры реализации предлагаемого технического решения приведены ниже.
Пример 1
На Фиг. 2 показана структура цветопеременного голографического защитного элемента или фрагмента контрольной пломбировочной или упаковочной ленты (скотча).
На прозрачную полимерную (1) подложку, (ПЭТ, поликарбонат, полипропилен и т.п.) толщиной d = 1 5 мкм, методами термического вакуумного напыления нанесен полупрозрачный металлический слой хрома  Cr (2), (или Al, Ag, Cu)  толщиной d = 5 10 нм, с оптической плотностью 0,4 - 0,5 OD. После чего на него был нанесен методом глубокой печати на всю поверхность или выборочно, согласно заданному дизайну, слой “спейсера” (3) - оптически прозрачного  полимера с коэффициентом преломления  величиной n = 1,5 - 1,8 и толщиной после сушки h = 0,2 - 0,7 мкм в зависимости от требуемых цветовых переходов, возникающих при изменении направления угла наблюдения защитного элемента. На прозрачный полимерный слой методом термического вакуумного испарения нанесен отражающий слой алюминия (4) толщиной d = 0,5-1 мкм с оптической плотностью 1,8-2,5 OD. После чего производилось голографическое эмбосирование по слою (4). Далее на отэмбосированный слой был нанесен слой клея постоянной липкости жесткой фиксации (5). Описанная многослойная структура сопрягалась с безадгезионной бумажной лентой (6), и покрывалась антиадгезионным силиконовым слоем (7) толщиной порядка 1 мкм.
Пример 2
2
Структура и расположение слоев защитного элемента соответствовала изображенной на Фиг.2. Однако в отличии от защитного элемента, описанного в Примере 1, слой (3) прозрачного спейсора формировался методом термического испарения в вакуумe в виде слоя галогенида магния MgFc показателем преломления n=1,38 и толщиной d = 0,2 - 0,7 мкм.
Пример 3
Структура и расположение слоев защитного элемента соответствовала изображенной на Фиг.2. Но, в отличии от защитных элементов, описанных в Примерах 1 и 2, вместо полупрозрачного металлического слой (2) и слой  прозрачного спейсора (3) использовались трехслойные интерференционные структуры формировавшиеся методом термического испарения в вакууме: Первая структура -
2
2
3
2
ZrO(d=100 нм, n = 2,2)-AlO(d = 75 нм, n= 1,76)-ZrO(d = 100 нм, n = 2,2) Структура имела красно-желтый цвет при перпендикулярном направлении наблюдения к плоскости структуры и зелено-желтый - при наклонном.
Вторая структура -
2
2
3
2
ZrO(d = 75 нм, n = 2,2)-SiO(d = 300 нм, n= 1,76)-ZrO(d = 75 нм, n = 2,2) Структура имела золотистый цвет при направлении наблюдения перпендикулярном к плоскости структуры и сине-зеленый - при наклонном под углом 45 градусов;
2
2
2
2
3
Могли быть также использованы пленки других прозрачных материалов (ZnS, MgF, SiO, TiO, FeO и др.) с соответствующим подбором их толщин и показателей преломления
Во всех приведенных примерах голографическое эмбосирование производилось со стороны отражающего слоя алюминия (4).
Представленные примеры наглядно демонстрируют возможность использования многослойных тонкопленочных цветопеременных структур в голографических защитных элементах для защитных этикеток и контрольных пломбировочных и упаковочных лент.
Источники информации
1. В.М. Маресин Защищенная полиграфия, Справочник 2012г. -640 стр.
2. В.В. Авдошин Определение подлинности денежных знаков. Методическое пособие/ 4-изд., 2017 г.-21стр.