ЗАЩИТНЫЙ ПРИЗНАК, ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
PROTECTION PROPERTY, ITS USE, AND METHODS OF MANUFACTURING

Ссылка на родственную заявку
Данная заявка притязает приоритет по предварительной патентной заявке США № 60/643577, поданной 14 января 2005 г., содержание которой полностью входит в данный документ посредством ссылки.
Область техники
Изобретение относится к защитному признаку, его использованию и к способам изготовления. В частности, изобретение относится к защитным признакам, являющимся отражающими и предпочтительно выполненным по меньшей мере частично из металлических частиц, предпочтительно из металлических наночастиц. Изобретение также относится к способам изготовления этих защитных признаков, в частности к способу изготовления защитного признака посредством печати с использованием чернил, содержащих металлические частицы и/или металлические наночастицы.
Уровень техники
Последние успехи в области цветного копирования и печатания делают все более важным вопрос разработки новых методов предотвращения подделки таких ценных документов, как банкноты. Хотя разработано много методов, но одна из областей, к которой возрастает интерес, лежит в разработке защитных признаков, которые невозможно легко воспроизводить, в частности воспроизводить при помощи цветного копировального аппарата или принтера.
Один из подходов заключается в подборе состава краски для создания отпечатанного изображения, которое визуально отличается от своего воспроизведения. Например, патенты США №№ 5069245; 5569535 и 4434010, содержание которых включено в данный документ посредством ссылки, предусматривают использование располагающихся друг над другом тонкопленочных пластинок или чешуек. Изображениям, получаемым с этими пигментами, свойственна угловая метамерия, то есть их цвет изменяется в зависимости от угла зрения при их рассматривании. Такие пигменты включены в защитную краску, используемую, например, на бумажных деньгах. Такие пигменты также включены в пластмассовые изделия (см., например, публикацию WO 00/24580 от 04 мая 2000 г.). Прочие краски и защитные признаки описываются в патентах США №№ 4705356; 4779898; 5278590; 5766738 и 6114018, содержание которых включено в данный документ посредством ссылки.
Патент США № 6013307, содержание которого включено в данный документ посредством ссылки, раскрывает печатную краску, содержащую одно красящее вещество или смесь по меньшей мере двух красящих веществ, состав которых подобран для обеспечения максимально возможной метамерии между данной краской с подобранным составом и эталонной краской при двух определенных типах освещения. Указывается, что исходное изображение имеет явно видимые характерные различия по сравнению с его копией.
Еще один подход к изготовлению ценных документов заключается в том, что создают «скрытое» изображение, содержащее материал, который не виден невооруженным глазом, но который можно сделать видимым в определенных условиях. Например, патенты США №№ 5324567; 5718754 и 5853464 раскрывают использование активных соединений с комбинационным рассеянием света. Патенты США №№ 5944881; 5980593 раскрывают флуоресцентные материалы, которые можно использовать в краске. Патент США № 4504084 раскрывает документ, содержащий информационную маркировку, содержащую первый цвет, который по меньшей мере частично непрозрачный или виден в инфракрасном свете; и второй цвет, который скрывает первый цвет в видимом спектре, но не виден в инфракрасном свете.
Краски, изменяющиеся под химическим воздействием на них, также используются для защищенных документов. Например, в патентах США №№ 5720801; 5498283 и 5304687, раскрыты составы краски, которые невидимы в напечатанном виде, и создают цвет, если подвергаются отбеливанию.
Несмотря на то что эти технические решения обеспечивают изображения, которые трудно воспроизвести, тем не менее, успехи в области цветных копировальных аппаратов и принтеров продолжаются. Поэтому существует необходимость в создании способа получения изображения, в частности, для защищенных документов, которые невозможно с легкостью воспроизводить и которые видимым образом отличаются от своих воспроизведений.
Также существует необходимость в обеспечении возможности создания защитных признаков, отображающих изменяющуюся информацию, например информацию, которая является особой для определенного наименования продукции, в частности порядковый номер, и которую невозможно легко или доступным образом повторить или копировать. Также существует необходимость в обеспечении возможности создания защитных признаков, отображающих изменяемую информацию и имеющих высокое разрешение, по коммерчески приемлемым расценкам.
Сущность изобретения
Согласно одному из осуществлений изобретение направлено на создание отражающего защитного признака, содержащего металлические частицы.
Согласно еще одному из его осуществлений изобретение направлено на обеспечение отпечатанного цифровым образом отражающего защитного признака, содержащего, в частности, металлические частицы.
Металлические частицы могут иметь средний размер частиц менее приблизительно 5 мкм; менее приблизительно 1 мкм; менее приблизительно 500 нм или менее приблизительно 100 нм. Как вариант, металлические частицы могут иметь приблизительный средний размер частиц от 50 нм до 100 нм. Как вариант, защитный признак содержит металлические наночастицы. По меньшей мере часть отражающего защитного признака предпочтительно отображает изменяющуюся информацию. Также отражающий защитный признак может быть люминесцентным.
Согласно одной из его особенностей отражающий защитный признак по меньшей мере частично перекрывает изображение на поверхности основы. По меньшей мере часть изображения может быть видна через отражающий защитный признак, если смотреть на него под первым углом относительно поверхности основы, но по меньшей мере часть изображения по меньшей мере частично затемняется, если смотреть на него под вторым углом относительно поверхности основы.
Отражающий защитный признак можно выполнить способом, согласно которому на основу осуществляют струйное печатание краской, содержащей металлические частицы.
Отражающий защитный признак предпочтительно дает оптический эффект, который трудно воспроизвести. Например, отражающий защитный признак в одном варианте расположен на основе, содержащей лист прозрачного материала и отражающий слой, прозрачный материал имеет прозрачную поверхность, и отражающий защитный признак расположен на прозрачной поверхности. При этом отражающий защитный признак предпочтительно формирует картину оптической интерференции.
Металлические частицы, в частности, содержат металл, выбранный из группы, состоящей из серебра, золота, цинка, олова, меди, платины и палладия или из их сочетания. Среднее расстояние между соседними металлическими частицами, в частности, приблизительно составляет менее 700 нм. Например, большинство металлических частиц могут взаимодействовать по меньшей мере с одной соседней наночастицей.
Согласно одному из осуществлений отражающий защитный признак содержит отражающий слой, который по меньшей мере частично полупрозрачный. Согласно одному из осуществлений отражающий слой содержит несплошной отражающий слой, причем этот несплошной отражающий слой содержит металлические частицы. Отражающий слой может содержать множество микроизображений, и при этом по меньшей мере одно из этих микроизображений, в частности, содержит изменяющуюся информацию. Множество микроизображений предпочтительно имеет приблизительный средний самый крупный габарит менее 0,5 мм. Согласно одному из осуществлений отражающий слой содержит сплошной отражающий слой, причем этот сплошной отражающий слой содержит металлические частицы. Сплошной отражающий слой может быть полупрозрачным или непрозрачным. Например, сплошной отражающий слой, как вариант, по меньшей мере частично перекрывает изображение на поверхности основы, причем изображение имеет продольно изменяющуюся топографию. В этом осуществлении сплошной отражающий слой предпочтительно представляет собой передачу изменяющейся топографии перекрываемого изображения.
о
Согласно одному из осуществлений в изобретении предлагается защитный признак, содержащий (а) основу, имеющую поверхность, причем поверхность содержит изображение; и (б) отражающий слой, содержащий металлические частицы, расположенные по меньшей мере на части поверхности и по меньшей мере частично перекрывающие изображение. По меньшей мере часть изображения предпочтительно видна через отражающий слой, если смотреть на него под первым углом относительно поверхности, но по меньшей мере часть изображения может по меньшей мере частично затемняться, если смотреть на него под вторым углом относительно поверхности. Второй угол предпочтительно составляет приблизительно 180 минус угол падающего света относительно поверхности. Отражающий слой, как вариант, содержит множество отражающих изображений. Изображение, как вариант, формируют способом печатания, выбранным из группы, состоящей из прямой печати, глубокой печати, печатания литографским способом и флексографической печати. Согласно еще одному варианту изображение выбирают из группы, в которую входят: голограмма, черно-белое изображение, цветное изображение, водяной знак, ультрафиолетовое флуоресцентное изображение, текст и порядковый номер.
о
Согласно одному из осуществлений в изобретении предложен способ для формирования защитного признака, согласно которому (а) обеспечивают краску, содержащую металлические частицы; и (б) осуществляют прямую печать краски для формирования отражающего защитного признака. По меньшей мере часть отражающего защитного признака отображает изменяющуюся информацию, которая предпочтительно содержит скрытую информацию и/или открытую информацию. В идеальном случае отражающий защитный признак формируют с приблизительной скоростью свыше 15 м/с. Этап (б) предпочтительно осуществляется непрерывно при по существу постоянной температуре. Этап (б) предпочтительно содержит струйное печатание краски из емкости для краски через печатающую головку и на основу, причем температура емкости для краски или печатающей головки больше приблизительно 30С. Этот способ, в частности, также включает в себя этап (в) воздействия ультрафиолетового или инфракрасного излучения на отпечатанную краску. Как вариант, краска содержит фазу, которая не отверждается ультрафиолетовым излучением; и этот способ также включает в себя этап (в) воздействия ультрафиолетового излучения на отпечатанную краску. Отражающий защитный признак, как вариант, отпечатывают на основе, содержащей лист прозрачного материала и отражающий слой, при этом прозрачный материал имеет прозрачную поверхность, и отражающий защитный признак, отпечатываемый на прозрачной поверхности, предпочтительно обусловливает формирование защитным признаком картины оптической интерференции. В предпочтительном осуществлении этап (б) включает в себя выполнение прямой печати краской на поверхность основы, имеющей изображение для формирования отражающего защитного признака. При этом рисунок предпочтительно виден через по меньшей мере часть изображения, но может по меньшей мере отчасти затемняться, если смотреть на него под вторым углом относительно поверхности. Изображение можно сформировать при помощи способа печатания, выбранного из группы, в которую входят: прямая печать, глубокая печать, печатание литографским способом и флексографическая печать. Согласно еще одному осуществлению изображение выбирают из группы, в которую входят: голограмма, черно-белое изображение, цветное изображение, водяной знак, ультрафиолетовое флуоресцентное изображение, текст и порядковый номер.
-1
о
о
Согласно одному из осуществлений в изобретении предлагается способ прямой печати для напечатания защитного признака с помощью принтера для прямой печати, имеющего головку для прямой печати, которая формирует и наносит капли краски на основу, причем краска содержит металлические частицы, и способ включает в себя следующие этапы: осуществление работы головки прямой печати с частотой свыше 5000 с, в результате чего каждая формируемая капля краски приблизительно содержит от 5 пиколитров до 100 пиколитров краски, и основа движется со скоростью свыше 1 м/с. Этот способ, в частности, также включает в себя этап нагревания краски и/или головки для прямой печати. В частности, температура краски или головки для прямой печати выдерживается в пределах приблизительно от 30С до 100С. Эти операции предпочтительно выполняются непрерывно по существу под неизменной температурой. Головка прямой печати предпочтительно имеет одно или более отверстий диаметром приблизительно не более 100 мкм. Формируемый защитный признак предпочтительно имеет приблизительный размер менее 200 мкм и, в частности, содержит изменяющуюся информацию, как вариант, скрытую информацию и/или открытую информацию. Защитный признак предпочтительно формируют с приблизительной скоростью выше 15 м/с. Способ также предпочтительно включает в себя этап приложения ультрафиолетового или инфракрасного излучения к наносимым каплям. При этом краска содержит фазу, не отверждаемую ультрафиолетовым излучением, и способ также включает в себя этап воздействия ультрафиолетового излучения на наносимые капли.
Согласно еще одному осуществлению изобретение обеспечивает способ формирования отражающих защитных признаков, согласно которому (а) обеспечивают краску, содержащую металлические частицы; и (б) осуществляют печать краской на основу для формирования отражающего защитного признака со скоростью выше 1 м/с (например, приблизительно более 5 м/с, 10 м/с, 15 м/с или 20 м/с) в зависимости от скорости основы. Этап (б), как вариант, включает в себя осуществление прямой печати (например, струйную печать или печать цифровым образом) краской для формирования отражающего защитного признака. Защитный признак предпочтительно имеет высокое разрешение, которое по меньшей мере отчасти приблизительно превышает показатель 200 точек на дюйм (например, более 300 или более 400 точек на дюйм) в направлениях х или у.
Согласно еще одному осуществлению изобретение обеспечивает защитный признак, содержащий металлические частицы и подтверждающее подлинность значение удельной проводимости. Например, металлические частицы предпочтительно содержат объем металла, и по меньшей мере часть защитного признака может иметь удельное сопротивление, приблизительно не более чем в 30 раз или не более чем в 20 раз превышающее удельное сопротивление объема металла. Защитный признак предпочтительно также отражающий и/или обладает магнитными свойствами. Причем защитный признак по существу не является проводящим, но содержит некоторую проводящую часть. Например, проводящая часть может иметь удельное сопротивление, приблизительно менее чем в 30 раз или менее чем в 20 раз превышающее удельное сопротивление объема металла, при этом удельное сопротивление защитного признака может по меньшей мере в 30 раз или в 50 раз превышать удельное сопротивление объема металла приблизительно.
Согласно еще одному осуществлению изобретение обеспечивает отверждаемый ультрафиолетовым излучением защитный признак, содержащий металлические частицы и свободный органический состав, отверждаемый ультрафиолетовым излучением. Размер металлических частиц предпочтительно менее 5 мкм или менее 1 мкм. Отверждаемый ультрафиолетовым излучением защитный признак, в частности, содержит металлические наночастицы. Отверждаемый ультрафиолетовым излучением органический состав, как вариант, является отверждаемой ультрафиолетовым излучением фазой или отверждаемым ультрафиолетовым излучением мономером или полимером. В идеальном случае отверждаемый ультрафиолетовым излучением защитный признак отверждается с образованием агломерированной сетки металлических наночастиц.
Согласно еще одному осуществлению изобретение обеспечивает защитный признак, содержащий (а) первый слой, содержащий первые содержащие металл частицы, причем указанные первые частицы содержат первый оксид металла; и (б) второй слой, расположенный по меньшей мере частично на первом слое, при этом второй слой содержит вторые содержащие металл частицы, включающие в себя второй оксид металла. Предпочтительно защитный признак также содержит (в) третий слой, расположенный по меньшей мере частично на втором слое, третий слой, содержащий третьи содержащие металл частицы, включающие в себя первый оксид металла. При необходимости первый оксид, как вариант, выбирают из группы, в которую входят: кремнезем, двуокись титана и слюда; причем второй оксид выбирают из группы, в которую входят: кремнезем, двуокись титана и слюда; причем первый оксид отличается от второго оксида. В предпочтительном осуществлении первый оксид содержит двуокись титана, и второй оксид содержит слюду. Этот защитный признак предпочтительно проявляет изменение цвета при наклоне и тем самым дает оптический эффект, который очень трудно воспроизвести при подделке.
В прочих осуществлениях данное изобретение обеспечивает банкноты, ярлыки подлинности фабричной марки, изделия, налоговые марки, бутылки со спиртными напитками и табачную продукцию, содержащие один или более защитных признаков согласно настоящему изобретению.
Краткое описание чертежей
Изобретение далее поясняется со ссылкой на неограничивающие чертежи, на которых:
Фиг.1А-F показывают несколько примеров комбинаций, которые можно применить для формирования полупрозрачного отражающего защитного признака, имеющего в себе отверстия или зазоры;
Фиг.2А-С показывают пример защитного признака, демонстрирующего эффект светозатемнения - согласно одной из особенностей настоящего изобретения;
Фиг.3 показывает поперечное сечение защитного признака согласно одному из осуществлений настоящего изобретения;
Фиг.4А, В показывают поперечное сечение защитного признака согласно еще одному осуществлению изобретения.
Подробное описание изобретения
Защитные признаки в различных применениях, таких как: продукция с фабричной маркой, например парфюмерия, лекарства, спиртные напитки и прочее, ценные документы, например паспорта, векселя, налоговые марки, банкноты и т.д., являются очень важными объектами. Подделки становятся все более искусными, и технические успехи, такие как передовые цветные копировальные аппараты, облегчают тем, кто занимается подделкой, возможность лишать бизнес и потребителей миллиардов долларов ежегодно.
В настоящее время используется много средств защиты. Защитные признаки, в общем, изготавливают разными способами, используя многие виды краски. Обычные способы включают в себя трафаретную печать, офсетную печать и глубокую печать, использующие обыкновенные пасты или пастообразные краски. До появления изобретений в части способов изготовления особых материалов, таких как металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы, защитные признаки в соответствии с излагаемым здесь изобретением не были возможны. Краски, предпочтительно краски для цифровой печати, содержащие металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы, используемые для формирования защитных признаков согласно изобретению, не только усовершенствуют упомянутые способы, но также и обеспечивают возможность печатания защитных признаков способами прямой печати, цифровой печати или струйной печати, предпочтительно отражающих защитных признаков. Помимо этого, прямая печать, в частности струйная печать, обеспечивает возможность формирования защитных признаков, которое невозможно выполнить обычными способами. Например, изобретение также направлено на обеспечение защитных признаков, содержащих изменяющуюся информацию, например, за счет сериализации или индивидуализации. Без прямой печати обеспечение таких защитных средств было бы очень низкоэффективным и дорогостоящим, если было бы возможно вообще. При этом краски согласно изобретению хорошо применимы в коммерческих применениях, где требуется высокоскоростная печать.
Металлические частицы
Изобретение в его нескольких осуществлениях направлено на обеспечение защитных признаков, предпочтительно отражающих защитных признаков, содержащих металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы; и на обеспечение способов для формирования этих защитных признаков из красок, предпочтительно из красок для цифровой печати, содержащих эти металлические частицы и/или металлические наночастицы. В данном документе термин «металлические частицы» означает частицы, содержащие металл или имеющие характеристики металла, со средним приблизительным размером частицы менее 10 мкм. Предпочтительно металлические частицы имеют средний размер частицы, равный 7 мкм, предпочтительно менее 5 мкм, более предпочтительно менее 3 мкм и еще более предпочтительно менее 2 мкм. Термин «металлические наночастицы» означает частицы, содержащие металл или имеющие характеристики металла, со средним приблизительным размером частиц, равным менее 1 мкм. Специалисту в данной области техники будет понятно, что для определения среднего размера частиц в данной группе частиц можно использовать много методов, из числа которых особо предпочтительным методом является растровая электронная микроскопия. Прочие способы определения среднего размера частиц микронного габарита (например, от 1 мкм до 10 мкм приблизительно) включают в себя способы затемнения одной частицы (например, при помощи анализатора размера частиц AccuSizer). Средний размер более мелких частиц (например, менее 1 мкм) можно также определить методом квазиупругого рассеяния света (например, при помощи устройства Malvern ZetaSizer). Термин «содержит металл» означает, что все частицы или их часть содержат в целом или отчасти металл (например, элементарный металл (в состоянии нулевого окисления), или смесь металлов, или сплав) или металлосодержащее соединение (например, оксид металла или нитрид металла). В предпочтительном осуществлении металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат компонент, выбранный из группы, в которую входят: металл, сплав или металлосодержащее соединение (например, оксид металла). Дополнительно или альтернативно, металлические частицы и/или металлические наночастицы, могут содержать компонент, обладающий характеристиками металла. Термин «обладающий характеристиками металла» означает отражающее или блестящее оптическое свойство, аналогичное металлу. Например, данный компонент может проявлять характеристики металла за счет того, что будет иметь небольшую запрещенную энергетическую зону.
Как упомянуто выше, металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению предпочтительно имеют средний размер частиц менее 1 мкм приблизительно. Согласно еще одному осуществлению металлические частицы и/или металлические наночастицы имеют приблизительный средний размер частиц менее 500 нм, более предпочтительно менее 250 нм, еще более предпочтительно менее 100 нм и наиболее предпочтительно менее 80 нм. Металлические частицы и/или металлические наночастицы, как вариант, имеют приблизительный средний размер частиц более 20 нм, более 25 нм, более 30 нм, более 40 нм, более 50 нм, более 100 нм, более 250 нм или более 500 нм. С точки зрения пределов значений: металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению, как вариант, имеют приблизительный средний размер частиц от 20 нм до 5 мкм, предпочтительно от 25 нм до 3 мкм; более предпочтительно от 30 нм до 2 мкм и еще более предпочтительно от 40 нм до 1 мкм, более предпочтительно от 50 нм до 500 нм и более предпочтительно от 50 нм до 100 нм, а наиболее предпочтительно от 50 нм до 80 нм. Металлические частицы и/или металлические наночастицы могут иметь одно- или многопиковое (например, двух-, трехпиковое и т.д.) распределение по гранулометрическому составу.
Согласно одному из осуществлений металлические частицы и/или металлические наночастицы по существу не имеют частиц размером (имеется в виду наиболее крупный размер, например диаметр сферической частицы) более 5 мкм, например более 4 мкм, более 2 мкм, более 1 мкм, более 500 нм, более 250 нм или более 100 нм. В целях описания и прилагаемой формулы данного изобретения термин «по существу не имеет» означает приблизительное содержание не более 50%, предпочтительно не более 40%, более предпочтительно не более 30%, более предпочтительно не более 20%, более предпочтительно не более 10%, более предпочтительно не более 5%, более предпочтительно не более 1%, более предпочтительно не более 0,5% и наиболее предпочтительно не более 0,25% по весу приблизительно.
Неограничивающие примеры металлов для использования в металлических частицах и/или металлических наночастицах и в защитных признаках согласно настоящему изобретению включают в себя такие металлы переходного ряда и также металлы основной группы, как, например, серебро, золото, медь, никель, кобальт, палладий, платина, индий, олово, цинк, титан, хром, тантал, вольфрам, железо, родий, иридий, рутений, осмий, свинец, и их сочетания. Неограничивающие примеры предпочтительных металлов для использования в настоящем изобретении включают в себя серебро, золото, цинк, олово, медь, никель, кобальт, родий, палладий и платину; и особо предпочтительными являются серебро, медь и никель. Металлические частицы и/или металлические наночастицы, как вариант, содержат металл, выбранный из группы, в которую входят: серебро, золото, цинк, олово, медь, платина и палладий, или их сочетания. Неограничивающие примеры металлосодержащих соединений или компонентов, которые проявляют характеристики металла и которые могут быть целесообразными в качестве металлических частиц и/или металлических наночастиц в защитных признаках и красках согласно настоящему изобретению, включают в себя: оксиды металла, нитриды металла (например, нитрид титана или нитрид тантала), сульфиды металла и некоторые полупроводники. Металлосодержащее соединение(я) предпочтительно имеет небольшую запрещенную энергетическую зону, обеспечивающую свойства или характеристики металла. Неограничивающий перечень примеров оксидов металла включает в себя бронзы, вольфрамистые бронзы, включая гидроокись вольфрама, оксид вольфрамита натрия и оксид вольфрамита лития, и также такие другие бронзы, такие как фосфористые бронзы. Прочие оксиды вольфрама перечислены в опубликованной патентной заявке США № 2005/0271566А1 от 08 декабря 2005 г, содержание которой полностью входит в данный документ посредством ссылки. Металлические частицы и/или металлические наночастицы включают в себя минерал, обладающий характеристиками металла. Неограничивающий перечень примеров минералов, целесообразных для металлических частиц и/или металлических наночастиц, включает в себя марказиты и пириты. Согласно еще одному осуществлению металлические частицы и/или металлические наночастицы включают в себя эмаль и/или композит стекла и металла, обеспечивающий характеристики металла. Согласно одному из осуществлений металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат материал с молочным отливом и/или материал с перламутровым отливом, обеспечивающие характеристики металла.
2
Защитные признаки согласно изобретению (а также краски, используемые для изготовления, формирования, печатания или создания защитных признаков согласно настоящему изобретению) также в одном из осуществлений содержат смеси двух или более разных металлических частиц и/или металлических наночастиц, как вариант, с пигментом или красителем. Согласно одному из осуществлений защитные признаки согласно настоящему изобретению содержат металлические частицы и/или металлические наночастицы, которые содержат два или более металлов в виде сплава или смеси металлов или металлосодержащих соединений. Неограничивающие примеры сплавов, целесообразных для применения как металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению, включают в себя Cu/Zn, Cu/Sn, Ag/Ni, Ag/Cu, Pt/Cu, Ru/Pt, Ir/Pt Ag/Cо. Металлические частицы и/или металлические наночастицы, как вариант, включают в себя такой сплав, как бронза, вольфрамистые бронзы или латунь. Также согласно одному из осуществлений металлические частицы и/или металлические наночастицы имеют сердцевинно-оболочечную структуру из двух разных металлов, например сердцевину из никеля и оболочку из серебра (например, сердцевина из никеля диаметром около 20 нм окружена серебряной оболочкой приблизительной толщины в 15 нм). Согласно еще одному осуществлению сердцевинно-оболочечная структура может состоять из сердцевины из оксида металла с оболочкой из другого оксида металла. Не ограничивающим примером является сердцевинно-оболочечная структура наночастиц с сердцевиной из слюды и оболочкой из двуокиси титана. Согласно еще одному осуществлению металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат частицы, дающие эффект металла, и/или пигменты. Один из способов создания пигментов, дающих эффект металла, заключается в нанесении тонких слоев одного оксида металла или керамики на поверхность другого (например, TiO на слюде). Дающие эффект металла пигменты также описываются в CENEAR Vol. 81, № 44, стр. 25-27 (ноябрь 3, 2003) (ISSN 0009-2347), и содержание этой публикации входит полностью в данный документ посредством ссылки.
Согласно еще одному осуществлению металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат композитные частицы, имеющие первую фазу, которая является металлической, и вторую фазу, которая не является металлической. В этом осуществлении вторая фаза предпочтительно по существу не снижает отражательную способность или блеск металлической первой фазы. Неограничивающие примеры второй фазы включают в себя силикаты, бораты и кремнезем. Структура композитных частиц может быть такой, что вторая фаза смешана с первой фазой и образует металлические частицы и/или металлические наночастицы, причем первая фаза является покрытием на второй фазе, или вторая фаза является покрытием на первой фазе. Согласно еще одному предпочтительному осуществлению металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат композитные частицы, содержащие первую металлическую фазу (представляющую собой элементарный металл, или смесь металлов, или сплав) и вторую фазу, представляющую собой металлосодержащее соединение (например, оксид металла, такой как двуокись титана или глинозем). Согласно еще одному осуществлению металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат композитные частицы, содержащие первую металлическую фазу (представляющую собой элементарный металл, или смесь металлов, или сплав) и вторую фазу, представляющую собой пигмент или краситель. Пигмент или краситель предпочтительно не снижают отражательную способность или блеск первой фазы. Причем пигмент или краситель могут изменять цвет металлических частиц и/или металлических наночастиц от исходного металлического цвета первой фазы к другому цвету (например, золотому). Неограничивающими примерами красителей или пигментов, целесообразными для применения в качестве второй фазы, являются следующие один или несколько: желтый, зеленый, синий, красный и/или оранжевый. Получаемый металлический цвет в композитных (или некомпозитных) металлических частицах и/или металлических наночастицах, как вариант, выбирают из группы, в которую входят: серебряный, медный, бронзовый, золотой и черный; и также металлическая отражательная способность или блеск любого цвета видимого спектра.
Металлические частицы и/или металлические наночастицы, целесообразные для использования в защитных признаках, предпочтительно отражающих защитных признаках согласно изобретению; и в красках, предпочтительно в красках для цифровой печати, используемых для формирования этих защитных признаков, предпочтительно отражающих защитных признаков, можно обеспечить несколькими способами. Например, металлические частицы и/или металлические наночастицы можно сформировать распылительным пиролизом согласно, например, предварительной патентной заявке США № 60/645985 от 21 января 2005 г. или в органической основе согласно патентной заявке США № 11/17701 от 29 апреля 2005 г., содержание которых полностью входит в данный документ посредством ссылки. Неограничивающий пример одного предпочтительного способа изготовления металлических частиц и металлических наночастиц известен из полиольного способа согласно патенту США № 4539041, содержание которого полностью входит в данный документ посредством ссылки. Модификация полиольного способа изложена, например, в P.-Y. Silvert et al. A modification of the polyol process, part 1 - Synthesis and characterization, J. Mater. Chem., 1996, 6(4), 573-577; Part 2 - Mechanism of particle formation, J. Mater. Chem., 1997, 7(2) 293-299, и содержание этих публикаций полностью включено в данный документ посредством ссылки. Вкратце, в полиольном способе металлическое соединение растворяют и восстанавливают или частично восстанавливают таким полиолом, как, например, гликоль, при повышенной температуре, чтобы получить соответствующие металлические частицы. В модифицированном полиольном способе восстановление выполняют в присутствии растворенного предотвращающего агломерацию вещества, предпочтительно в присутствии полимера, наиболее предпочтительно в присутствии поливинилпирролидона (PVP).
о
Особо предпочтительная модификация полиольного способа для получения металлических частиц, в частности металлических наночастиц, описывается в находящихся на совместном рассмотрении патентных заявках США №№ 60/643577 от 14 января 2005 г. 60/643629 от 14 января 2005 г. и 60/643578 от 14 января 2005 г. и в патентных документах корпорации «Кэбот Корпорейшн» №№ 2005А001.2; 2005А002.2; 2005А003.2, содержание которых полностью входит в данный документ посредством ссылки. Согласно предпочтительной особенности модифицированного полиольного способа растворенное металлическое соединение (например, такое соединение серебра, как нитрат серебра) комбинируют и восстанавливают полиолом (например, этиленгликолем, пропиленгликолем и подобным) при повышенной температуре (например, около 120С) и в присутствии полимера, предпочтительно такого содержащего гетероатом полимера, как поливинилпирролидон (PVP).
Металлические частицы и/или металлические наночастицы в защитных признаках, предпочтительно в отражающих защитных признаках, или в красках, предпочтительно в красках для цифровой печати, используемых для формирования этих признаков, включают в себя, как вариант, предотвращающее спекание вещество, которое предотвращает спекание металлических частиц и/или металлических наночастиц, когда те диспергированы в краске, предпочтительно в металлической краске и более предпочтительно в краске для цифровой печати, например в краске для струйной печати. Предотвращающим спекание веществом может быть неорганическое или органическое вещество, и оно может содержать соединение низкого молекулярного веса, предпочтительно органическое вещество с низким молекулярным весом, например соединение, молекулярный вес которого не превышает приблизительно 500 атомных единиц массы (а.е.м.), более предпочтительно не более 300 а.е.м., и/или может содержать олигомерное или полимерное соединение; предпочтительно органическое полимерное соединение, имеющее (средний) молекулярный вес по меньшей мере около 1000 а.е.м., например приблизительно по меньшей мере 3000 а.е.м., по меньшей мере около 5000 а.е.м. или по меньшей мере около 8000 а.е.м., но предпочтительно не более 500000 а.е.м., например приблизительно не более 200000 а.е.м. или не более 100000 а.е.м. В качестве неограничивающего примера запрещающее спекание вещество, предпочтительно полимер и более предпочтительно поливинилпирролидон, как вариант, имеет средний молекулярный вес около 10000, 20000, 30000, 40000 или 50000 а.е.м. Особо предпочтительно полимерами для использования в качестве предотвращающего спекание вещества согласно настоящему изобретению являются полимеры, содержащие мономерные звенья одного или более незамещенных или замещенных N-виниллактамов, предпочтительно имеющих от 4 до 8 кольцевых элементов, как то: N-винилкапролактам, N-винил-2-пиперидон и N-винилпирролидон. Эти полимеры включают в себя гомо- и сополимеры и их комбинации. Другие неограничивающие примеры полимеров, которые целесообразны для использования в качестве предотвращающего спекание вещества в данном изобретении, указаны в опубликованной патентной заявке США № 2004/0182533 А1 от 23 сентября 2004 г., содержание которой полностью входит в данный документ посредством ссылки. В предпочтительном осуществлении металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат металлическое или металлосодержащее соединение или соединение, обладающее характеристиками металла, и предотвращающее спекание вещество, предпочтительно полимер и наиболее предпочтительно полимер, содержащий гетероатом.
Согласно предпочтительным особенностям настоящего изобретения металлические частицы и/или металлические наночастицы, целесообразные в краске и в защитных признаках по настоящему изобретению, имеют небольшой средний размер частиц, предпочтительно в узких пределах гранулометрического состава частиц. Узкие пределы гранулометрического состава частиц можно использовать для прямой печати или для печати цифровым образом, так как они могут ограничивать закупорку крупными частицами отверстий устройства прямой печати, например головки или картриджа для струйной печати. Узкие пределы гранулометрического состава частиц могут также обеспечивать возможность формирования средств высокого разрешения и/или высокой плотности упаковки.
Металлические частицы и/или металлические наночастицы, используемые в данном изобретении, также, как вариант, имеют высокую степень единообразности формы. Металлические частицы и/или металлические наночастицы для использования в составах, предпочтительно в составах краски и/или в защитных признаках согласно данному изобретению, более предпочтительно в составах краски для цифровой печати согласно изобретению, как вариант, по существу имеют одну форму, например по существу сферическую форму. По существу сферические металлические частицы и/или металлические наночастицы могут обладать способностью легче диспергироваться в жидкой взвеси и обеспечивать целесообразные реологические свойства, в частности для осаждения в краске, предпочтительно в краске для струйной печати или для печати цифровым образом для использования с устройством струйной печати, средством прямой печати или аналогичным устройством. Для данного уровня содержания твердых частиц металлический состав низкой вязкости по существу со сферическими металлическими частицами и/или металлическими наночастицами может иметь меньшую вязкость, чем состав с несферическими металлическими частицами, такими как металлические чешуйки. По существу сферические металлические частицы и/или металлические наночастицы могут также быть менее истирающими, чем остроугольные или пластинчатые частицы, в результате чего истирание и износ наносящего устройства будет, вероятно, снижен.
Согласно одному из осуществлений по меньшей мере около 70 вес.%, по меньшей мере около 80 вес.%, по меньшей мере около 85 вес.%, по меньшей мере около 90 вес.%, по меньшей мере около 95 вес.%, по меньшей мере около 99 вес.% металлических частиц и/или металлических наночастиц, целесообразных для данного изобретения, например для защитных признаков, предпочтительно для отражающих защитных признаков, и/или в красках, предпочтительно красках для печати цифровым образом, используемых для формирования защитных признаков, имеют по существу сферическую форму. Согласно еще одному осуществлению металлические частицы и/или металлические наночастицы являются по существу сферическими в приблизительных пределах от 70 вес.% до 100%, по существу сферическими в приблизительных пределах от 80 вес.% до 100 вес.%, по существу сферическими в приблизительных пределах от 90 вес.% до 100 вес.%. Согласно еще одному осуществлению защитные признаки и/или краски, используемые для формирования защитных признаков, по существу не имеют металлических частиц в виде чешуек. Наоборот, согласно другим особенностям изобретения защитные признаки и/или краски, используемые для формирования защитных признаков, содержащих металлические частицы и/или металлические наночастицы в виде чешуек, стержней, трубок, четырехножников, пластинок, игл, дисков и/или кристаллов, как вариант, имеют тот же весовой процент сферических частиц, что и указанный выше.
Составы краски, используемые для формирования защитных признаков
Краска(и), используемая для формирования защитных признаков согласно изобретению, может содержать разные компоненты. В идеальном случае краска содержит металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы, которые подробно описаны выше. Причем краска предпочтительно содержит фазу, обладающую способностью диспергирования металлических частиц и/или металлических наночастиц. Как вариант, краска может также содержать одну или более добавок.
Металлические частицы и/или металлические наночастицы, описываемые выше, целесообразны в качестве красок, предпочтительно в качестве красок для струйной печати или для печати цифровым образом для печатания, предпочтительно для струйной печати, или прямой печати, или печати цифровым образом защитных признаков, отражающих защитных признаков и/или проводящих защитных признаков согласно изобретению. В основном в зависимости от применяемого материала в различных осуществлениях содержание металлических частиц и/или металлических наночастиц в краске, например в красках для струйной печати или для печати цифровым образом, приблизительно составляет по меньшей мере 2 вес.%, по меньшей мере 5 вес.%, по меньшей мере 10 вес.%, по меньшей мере 15 вес.%, по меньшей мере 20 вес.% или по меньшей мере 40 вес.% от общего веса всего состава краски. Общее содержание металлических частиц и/или металлических наночастиц, используемых в красках для формирования защитных признаков согласно изобретению, предпочтительно не превышает приблизительно 75 вес.%, 40 вес.%, 20 вес.%, 10 вес.% или 5 вес.% от общего веса состава краски. В разных осуществлениях краска содержит металлические частицы и/или металлические наночастицы в приблизительных пределах от 1 вес.% до 60 вес.%, например приблизительно от 2 до 40 вес.% металлических частиц и/или металлических наночастиц, от 5 до 25 вес.% металлических частиц и/или металлических наночастиц или от 10 до 20 вес.% металлических частиц и/или металлических наночастиц от общего веса состава краски. В разных других осуществлениях краска содержит приблизительно от 40 вес.% до 75 вес.% металлических частиц и/или металлических наночастиц, например от 40 до 60 вес.% металлических частиц от общего веса состава краски. Содержание свыше предпочтительных пределов может обусловить нежелательную повышенную вязкость и/или нежелательные реологические свойства. Разумеется, максимальное содержание, все же позволяющее получить целесообразные результаты, также зависит от плотности металлических частиц и/или металлических наночастиц. То есть, например, чем выше будет плотность металлических частиц и/или металлических наночастиц, тем выше будет приемлемое и желательное содержание в процентах от веса.
Жидкие фазы
Защитные признаки согласно изобретению предпочтительно формируют, печатают или создают из красок, содержащих жидкую фазу помимо металлических частиц и/или металлических наночастиц. Согласно одному из осуществлений эти краски также содержат препятствующее спеканию вещество, например полимер или поверхностно-активное вещество, согласно вышеизложенному. Жидкая фаза, используемая в краске, предпочтительно в красках для струйной печати или для печати цифровым образом, предпочтительно представляет собой жидкость, стабильно диспергирующую металлические частицы и/или металлические наночастицы, более предпочтительно металлические частицы и/или металлические наночастицы, содержащие препятствующее спеканию вещество. Например, предпочтительны жидкие фазы, позволяющие диспергирование краски при комнатной температуре в течение нескольких дней или даже одной, двух, трех недель и дольше без существенного спекания и/или отстаивания металлических частиц и/или металлических наночастиц. Для этого также предпочтительно, чтобы жидкая фаза была совместима с поверхностью металлических частиц и/или металлических наночастиц. Особо предпочтительно, чтобы жидкая фаза могла растворять препятствующее спеканию вещество, если такое есть, по меньшей мере частично и без удаления его из металлических частиц и/или металлических наночастиц. Согласно одному из осуществлений жидкая фаза содержит (или преимущественно состоит из) один, или более полярных компонентов (растворителей), как то, например: протонный растворитель или один, или более апротонных, неполярных компонентов, или их смесь. Согласно одному из осуществлений жидкая фаза является растворителем, выбранным из группы, в которую входят: спирты, полиолы, амины, амиды, сложные эфиры, простые эфиры, кетоны, вода, насыщенные углеводороды, ненасыщенные углеводороды и их смеси.
Если защитные признаки согласно изобретению - будь то отражающие, или проводящие защитные признаки, или их комбинация - печатают, формируют или создают прямой печатью, например струйной печатью или цифровой печатью, то жидкую фазу предпочтительно подбирают такой, чтобы она смогла работать со средствами прямой печати, как то: струйная печатающая головка, головка для печати цифровым образом и картриджи, в частности, исходя из вязкости и поверхностного натяжения краски.
Согласно одной из предпочтительных особенностей изобретения жидкая фаза представляет собой смесь по меньшей мере двух растворителей, предпочтительно по меньшей мере двух органических растворителей, например смесь по меньшей мере трех органических растворителей или по меньшей мере четырех органических растворителей. Использование более одного растворителя предпочтительно, так как позволяет, помимо прочего, регулировать различные свойства состава одновременно (например, вязкость, поверхностное натяжение, угол контакта по отношению к предполагаемой основе и прочее) и позволяет свести все эти свойства как можно ближе к оптимальным значениям. Согласно одному из предпочтительных осуществлений жидкая фаза представляет собой смесь этиленгликоля, этанола и глицерина. Неограничивающие примеры жидкой фазы раскрыты, например, в патентах США №№ 5853470; 5679724; 5725647; 4877451; 5837045 и 5837041, содержание которых полностью входит в данный документ посредством ссылки.
Согласно излагаемому ниже более подробному описанию при выборе жидкой фазы желательно учитывать требования, если таковые есть, которым должно соответствовать средство нанесения (например, с точки зрения вязкости, поверхностного натяжения краски) и свойства поверхности (например, кислотность, гидрофильность или гидрофобность) предполагаемой основы. Несмотря на то что нужная вязкость краски может в значительной степени зависеть от определенного применяемого средства нанесения, краски, используемые для формирования защитных средств согласно настоящему изобретению, особенно предназначаемые для струйной печати пьезоголовкой, предпочтительно имеют вязкость (измеряемую при температуре 20°С), которая приблизительно не ниже 10 сантипуаз (сП), например приблизительно не ниже 12 сП или не ниже 15 сП, и не выше 50 сП, например не выше 40 сП, не выше 30 сП или не выше 25 сП. Вязкость краски предпочтительно должна иметь небольшую температурную зависимость в приблизительных пределах от 20°С до 40°С; например температурную зависимость, не превышающую 0,4 сП/°С. Для использования в струйной печати вязкость красок предпочтительно находится в приблизительных пределах от 10 сП до 40 сП, предпочтительно от 10 сП до 35 сП и наиболее предпочтительно от 10 сП до 30 сП, предпочтительно менее 25 сП. Для использования в процессах аэрозольного струйного распыления вязкость краски предпочтительно не превышает 20 сП. В автоматизированных шприцевых способах вязкость краски предпочтительно превышает 5000 сП. Для использования в способе глубокой печати вязкость красок предпочтительно имеет приблизительные значения в пределах от 15 сП до 100 сП. Для использования в способе с применением печатания литографским способом или способом офсетной печати вязкость краски имеет приблизительные значения в пределах от 5000 до 50000 сП.
Предпочтительные краски, используемые для формирования защитных признаков согласно настоящему изобретению, имеют поверхностное натяжение (измеряемое при температуре 20°С) не ниже приблизительно 20 дин/см, например не ниже 25 дин/см, не ниже 30 дин/см, и не выше 40 дин/см. Согласно одному из осуществлений состав краски, используемый для формирования защитных признаков, содержит металлические частицы и/или металлические наночастицы и имеет приблизительную вязкость менее 60 сП, например ниже 30 сП или ниже 20 сП.
Дополнительные добавки
Краски, которые предпочтительно являются красками для струйной печати или печати цифровым образом, содержащими металлические частицы и/или металлические наночастицы, используемые для формирования защитных признаков согласно изобретению, предпочтительно являющиеся отражающими и/или проводящими защитными признаками; согласно одному из осуществлений могут также содержать одну или более добавок, таких как, помимо прочих: усилители слипания, модификаторы реологических свойств, поверхностно-активные вещества, модификаторы угла смачивания, увлажнители, ингибиторы кристаллизации, связующие, красители/пигменты и подобное.
2
Согласно одному из осуществлений краска, предпочтительно краска для струйной печати или печати цифровым образом, содержит усилитель слипания, который способствует слипанию металлических частиц, предпочтительно металлических наночастиц, в краске с основой, на которую она наносится. Неограничивающие примеры усилителей слипания включают в себя шеллак, латекс, акрилаты, другие полимеры, металл или оксид основной группы (например, SiO, CuO). Дополнительные примеры усилителей слипания указаны в патенте США № 5750194, содержание которого включено полностью в данный документ в качестве ссылки. Препятствующее спеканию вещество, которое дополнительно вводят в металлические частицы и/или металлические наночастицы, может действовать также в качестве усилителя слипания. Помимо этого, хотя менее предпочтительно, усилитель слипания или любую из упомянутых добавок можно непосредственно ввести в основу.
В одном из осуществлений краска, предпочтительно краска для струйной печати или печати цифровым образом, помимо металлических частиц и/или металлических наночастиц также содержит модификатор реологических свойств, уменьшающий растекание краски после ее нанесения. Неограничивающими примерами модификаторов реологических свойств являются SOLTHIX 250, SOLSPERSE 21000 (компания Avecia Limited), стирол-аллиловый спирт, этилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, нитроцеллюлоза, полиалкиленовые карбонаты, этилнитроцеллюлоза и подобное.
Согласно одному из осуществлений краска, которая предпочтительно является краской для струйной печати или печати цифровым образом, помимо металлических частиц и/или металлических наночастиц также содержит связующее, которое повышает долговечность сформированных защитных признаков. Неограничивающие примеры связующих: латекс, шеллак, акрилаты и подобное. При этом такие полимеры как, помимо прочих, полимеры полиамидовой кислоты, акриловые полимеры, поливинилпирролидон (PVP), сополимеры поливинилпирролидона (алканы, стиролы и пр.), полифторсиликатные полимеры, полифторированные теломеры (включая Zonyl компании E.I. DuPont de Nemours & Co.) и сополимеры стироловых акрилов (например, Joncryl компании Johnson Polymer Corp.), могут улучшить слипание металлических частиц и/или металлических наночастиц с полимерной основой, как это могут такие вещества, как апперты (например, титанаты и силаны). Эти вещества могут повысить слипаемость защитных признаков с основой и также уменьшать взаимодействие воды с защитными признаками, тем самым делая защитный признак более долговечным. Для повышения долговечности защитных признаков в краску можно также включить усилители слипания.
Основы
Упомянутые краски, предпочтительно струйные или цифровые краски для струйной печати или печати цифровым образом, отпечатывают, наносят или иным образом помещают на разнообразные основы с разными свойствами поверхности, тем самым формируя, помещая или печатая защитные признаки согласно изобретению, предпочтительно отражающие и/или проводящие защитные признаки, на поверхности основы.
В предпочтительном осуществлении защитные признаки, предпочтительно отражающие защитные признаки, печатают при помощи состава краски, содержащего один вид или более видов металлических частиц, предпочтительно металлических наночастиц, на основе, на поверхности которой формируют защитные признаки. В этом осуществлении печать предпочтительно выполняют средством прямой печати, например струйным принтером, печатающей головкой, картриджем или подобным; и состав краски обеспечивает создание ее струи через струйную головку или картридж. В наиболее предпочтительном осуществлении защитный признак, предпочтительно отражающий и/или проводящий защитный признак, формируют из состава краски при низкой температуре. При этом выбор основ, на которых формируют защитные признаки согласно изобретению, включает в себя основы низкой температуры размягчения или плавления, например основы из бумаги, полимеров и прочее. Согласно предпочтительной особенности настоящего изобретения основа, на которую наносят состав краски, содержащий металлические частицы и/или металлические наночастицы, имеет температуру размягчения и/или разложения приблизительно не выше 300°С, например приблизительно не выше 250°С, не выше 225°С, не выше 200°С, не выше 185°С, не выше 150°С или не выше 125°С приблизительно.
Неограничивающие примеры основ, особо целесообразных для печати или включения защитных признаков, предпочтительно отражающих и/или проводящих защитных признаков, включают в себя основы или поверхности основ, представляющие собой одно или более веществ из числа следующих: фторированный полимер, полиимид, эпоксидная смола (включая эпоксидную смолу со стеклянным наполнителем), поликарбонат, сложный эфир, полиэтилен, полипропилен, двухориентированный полипропилен, моноориентированный полипропилен, поливинилхлорид, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола, дерево, бумага, металлическая фольга, стекло, банкноты, холст, этикетки (например, самоклеящиеся этикетки и прочее), искусственная бумага, гибкий огнестойкий картон, нетканый полимерный материал, ткань, текстиль. Прочими целесообразными основами являются такие материалы на основе целлюлозы, как дерево, бумага, картон или нейлон и металлическая фольга и стекло (например, тонкое стекло). Хотя составы в соответствии с настоящим изобретением особо пригодны для температурочувствительных основ, нужно отметить, что целесообразными также являются металлические и керамические основы.
Согласно одному из осуществлений основа содержит покрытие. В частности, упоминаемые здесь основы, например природная или искусственная бумага, покрыты особыми слоями для увеличения глянца и/или для ускорения проникновения краски или используемой в краске жидкой фазы, в частности проникновения краски для цифровой печати. Предпочтительные примеры покрытий, в частности глянцевых покрытий для таких предназначенных для струйной печати основ, как бумага (например, фотобумага), включают в себя кремнезем, глинозем, оксид алюминия с добавкой силикагеля и/или плавленый глинозем. В предпочтительном осуществлении поверхность бумаги имеет рН менее 5.
В различных осуществлениях основа включает в себя одно или более изображений на ее поверхности. Изображения можно сформировать печатанием, выбранным из группы, в которую входят: прямое печатание (например, струйная печать или печать цифровым образом), глубокая печать, офсетная печать, печатание литографским способом и печатание флексографическим способом. Для голограмм или некоторых других типов изображений изображение можно сформировать по меньшей мере отчасти лазерным травлением. Возможность печатания, создания и формирования защитных признаков согласно изобретению на основе с изображением (например, напечатанным изображением, голограммой или подобным) обеспечивает дополнительный уровень защищенности документа, до сих пор бывший недоступным. Помимо этого, возможность индивидуализирования документа, ярлыка и прочего с изменяющейся информацией обеспечивает дополнительные меры защиты от подделки, которые до настоящего времени были неизвестны или неосуществимы. В данном документе термин «изменяющаяся информация» означает информацию, которая индивидуализирована для данного вида продукции, например, помимо прочего, серийные данные. Например, порядковый номер является одним из прочих типов изменяющейся информации. Прочие типы изменяющейся информации включают в себя: цифры, буквы, последовательность символов, буквенно-цифровую изменяющуюся информацию, изменяющуюся информацию, не являющуюся серийной (изменяющаяся, но не имеющая последовательности информация), и их комбинации.
Помимо этого, изображение на поверхности основы может или не может иметь продольно изменяющуюся топографию. Продольно изменяющаяся топография означает, что изображение имеет части, например поверхности, которые проходят предпочтительно с изменяющимися степенями в направлении, перпендикулярном к поверхности основы. Продольно проходящие поверхности можно сформировать, например, как участки, на которых большее количество краски нанесено на поверхность основы для формирования изображения. То есть некоторые части изображения, например участки одного цвета, могут иметь более значительную продольно проходящую топографию, чем другие части изображения, например участки другого цвета. Возможность напечатания на нескольких поверхностях и также в углублениях и полостях также обеспечивает дополнительные меры против подделки, которую невозможно осуществить при помощи обычных красок или способов.
Нанесение краски
Как упомянуто выше, защитные признаки, например отражающие и/или проводящие защитные признаки согласно изобретению, предпочтительно формируют способом прямой печати, хотя можно использовать также и другие способы печати для формирования защитных признаков, например, помимо прочего: перьевая/шприцевая печать, непрерывная или прерывистая струйная печать, капельное нанесение, распыление, офсетная печать, флексографическая печать, печатание литографским способом, глубокая печать и прочее согласно приводимому ниже более подробному описанию. Защитные признаки согласно изобретению можно также сформировать нанесением краски методом погружения или центрифугирования или дозированием в перо для нанесения стержневого или волоконного типа.
Как упомянуто выше, металлические частицы и/или металлические наночастицы, используемые для формирования защитных признаков согласно изобретению, предпочтительно отражающих защитных признаков, можно нанести на поверхность основы при помощи таких разных средств, как, например, средства нанесения веществ низкой плотности. В данном документе под средством нанесения веществ низкой плотности подразумевается устройство, которое наносит жидкость или жидкую взвесь на поверхность выбросом состава через отверстие на поверхность, и при этом устройство не находится в непосредственном контакте с поверхностью. Средство для нанесения вещества с низкой плотностью предпочтительно регулируется в координатах х-у или х-у-z, это устройство в данном документе называется средством нанесения методом «прямой печати». Предпочтительно средством нанесения прямой печатью согласно изобретению является струйное устройство или принтер. Прочие примеры средств нанесения прямой печатью включают в себя аэрозольные струи и автоматизированные шприцы, такие как средство MICROPEN компании Ohmcraft, Inc., г. Хани-Фоллз, Нью-Йорк.
Как упомянуто выше, возможность коммерчески приемлемого напечатания отражающего защитного признака, содержащего изменяющую информацию, до настоящего времени не существовала. Способы прямой печати, такие как струйная печать, особо предпочтительны согласно настоящему изобретению в том отношении, что они обеспечивают возможность формирования защитных признаков, предпочтительно отражающих защитных признаков, содержащих изменяющуюся информацию, и также возможность формирования, напечатания, создания этих защитных признаков по коммерчески приемлемым расценкам. Возможность включения, например, особого порядкового номера, признака или подобного в защитном признаке представляет собой желательную меру противодействия подделкам. Краски с металлическими частицами и/или металлическими наночастицами обеспечивают возможность цифровой печати, позволяющей напечатать изменяющуюся информацию в защитных признаках согласно изобретению, особенно отражающих защитных признаках в соответствии с изобретением. Помимо этого, возможность напечатания на таких основах с низкой температурой плавления, как бумага и подобное, сделали эту возможность еще более возможной.
Краска, целесообразная для промышленного способа прямой печати, должна обладать многими характеристиками и свойствами, включая точное содержание частиц, нужную вязкость и соответствующие связующие, усилители слипания и прочее. Обнаружено, что краски согласно изобретению могут быть использованы в промышленном типографском оборудовании для нанесения печатью защитных признаков согласно изобретению с быстрой коммерчески приемлемой скоростью. Защитные признаки, которые предпочтительно являются отражающими защитными признаками согласно изобретению, в одном из его осуществлений отпечатывают способом прямой печати на движущейся основе, например способом струйной печати или печати цифровым образом, на приблизительной скорости выше 0,1 м/с, например выше 0,5 м/с, выше 1 м/с, выше 5 м/с, выше 10 м/с, выше 15 м/с, выше 20 м/с, с учетом скорости основы. Защитные признаки, отпечатанные на этой скорости, предпочтительно имеют очень высокое разрешение (предпочтительно приблизительно более 200 точек/дюйм (79 точек/см), приблизительно более 300 точек/дюйм (118 точек/см) или приблизительно более 400 точек/дюйм (157 точек/см) в направлениях х и/или у). В этом описании термины «цифровая печать», «отпечатанный цифровым образом» и их варианты относятся к бесконтактным способам печати, использующим цифровые данные, предпочтительно обеспечивающие возможность печати изменяющейся информации. Согласно одному из осуществлений скорость формирования защитных признаков относится к скорости, с которой основа проходит через струйный принтер во время печатания на ней защитных признаков, или к эквивалентной скорости, если основа остается неподвижной и печатающая головка(и) перемещается по поверхности основы. По этим и прочим причинам способы прямой печати, устройства и средства, такие как струйные способы, устройства и средства, являются очень желательными средствами для нанесения упомянутых красок на поверхность основы. Еще в одном осуществлении количество защитных признаков, предпочтительно отражающих защитных признаков, можно напечатать при помощи краски согласно изобретению со скоростью свыше 5000 1/мин, предпочтительно приблизительно свыше 10000 1/мин и наиболее предпочтительно со скоростью свыше 20000 1/мин. Разумеется, скорость напечатания защитных признаков будет зависеть отчасти от размера защитных признаков. Помимо этого, в этом осуществлении защитные признаки предпочтительно содержат отражающие защитные признаки, предпочтительно содержащие изменяющуюся информацию.
Согласно одной особенности этого изобретения способ формирования защитных признаков, например отражающих защитных признаков, включает в себя этапы, согласно которым (а) обеспечивают краску, содержащую металлические частицы и/или металлические наночастицы; и (б) осуществляют прямую печать краски на основу для формирования защитных признаков. Как упомянуто выше, по меньшей мере часть защитного признака, как вариант, отображает изменяющуюся информацию, например скрытую и/или открытую изменяющуюся информацию. В этом осуществлении основой может быть любая из упоминаемых выше основ. Основа предпочтительно представляет собой бумагу, пластмассу или их комбинацию. Причем это осуществление также предполагает, что поверхность основы, как вариант, содержит одно или более изображений, на котором полностью или частично печатают защитный признак согласно изобретению. Согласно этому осуществлению одно или более изображений может содержать напечатанное изображение, голограмму или подобное.
Одна из проблем обычного способа прямой печати, например струйного способа, заключается в том, что температура печатающей головки(ок) и/или картриджей изменяется во время непрерывного скоростного печатания, в результате чего нежелательным образом изменяется одно или более свойств, например вязкость и/или поверхностное натяжение, краски, которая предназначена для печатания при температуре окружающей среды. Это изменение свойств краски может отрицательно сказываться на качестве печатания, на рабочих показателях, например, при снижении вязкости краска может смазываться, а при увеличении вязкости может засориться и выйти из строя печатающая головка.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Согласно одной из особенностей настоящего изобретения состав краски, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы и используемой в способе печатания согласно изобретению, предназначен для печатания по существу при неизменной повышенной температуре. Например, краску можно модифицировать включением в нее компонента высокой вязкости (например, увлажнителя) и/или полимера, которые могут выполнять двойную функцию повышения долговечности сформированного защитного признака и повышения рабочих показателей краски при повышенной температуре. Так, в одном из осуществлений этап прямой печати выполняют при температуре выше температуры окружающей среды, например приблизительно выше 25°С, выше 30°С или выше 35°С. С точки зрения ограничений верхнего предела, как вариант, в комбинации с этими ограничениями нижнего предела этап прямой печати выполняют при температуре ниже 40°С, ниже 35°С или ниже 30°С. Согласно одной из особенностей изобретения этап прямой печати включает в себя струйное нанесение краски из емкости для краски через печатающую головку на основу, причем температура емкости для краски или печатающей головки выше приблизительно 25°С, выше 30°С или выше 35°С. Эти температуры относятся к температуре либо печатающей головки, либо емкости для краски во время печатания и измеряются термопарой. Еще один пример способа нанесения краски, например краски для струйной или цифровой печати, использует нагретую емкость для краски и/или нагретую печатающую головку для снижения вязкости краски. Обнаружено, что нагревание краски, струйной головки или того и другого и работа при повышенных температурах снижает температурные колебания, что в результате дает более надежный способ прямой печати. Как вариант, головку и/или краску нагревают во время печатания на высоких скоростях, когда это может быть необходимым при промышленном печатании защитных признаков согласно изобретению, особенно при использовании струйной головки, предпочтительно пьезоголовки, работающей с высокой частотой, свыше 3000, предпочтительно свыше 5000, предпочтительно свыше 7000, даже более предпочтительно свыше 9000, еще более предпочтительно свыше 10000 и наиболее предпочтительно свыше 12000.
Так, согласно одному из осуществлений данное изобретение относится к способу печати защитного признака, предпочтительно отражающего защитного признака, при помощи принтера для прямой печати, такого как струйный принтер, с высокими скоростями; при этом способ печати, как вариант, предусматривает этап нагревания печатающей головки, такой как печатающая головка, или краски, используемой в печатающей головке, предпочтительно в пьезоголовке. Согласно предпочтительному осуществлению температура краски или струйной головки выдерживается при температуре выше комнатной приблизительно на 200°С, предпочтительно приблизительно от 30°С до 100°С, более предпочтительно от 30°С до 40°С и наиболее предпочтительно от 30°С до 35°С.
Хотя непрерывное печатание красок согласно изобретению может происходить при повышенных температурах, непрерывное печатание предпочтительно осуществляют при по существу постоянной температуре, например 6°С, более предпочтительно ±4°С, более предпочтительно ±2°С, более предпочтительно ±1°С и наиболее предпочтительно ±0,5°С. Как упомянуто выше, температура в способе печатания будет первоначально увеличиваться, пока не достигнет упомянутой относительно постоянной повышенной температуры. Термин «непрерывное печатание» в данном описании означает время, по истечении которого краска и/или печатающая головка приобретет эту относительно постоянную повышенную температуру, например после стабилизирования температуры краски и/или печатающей головки после пуска.
В предпочтительном осуществлении средство для прямой печати, предпочтительно струйное устройство, используется в комбинации с краской, предпочтительно струйной краской или с краской для струйной или цифровой печати, для формирования защитного признака, предпочтительно - отражающего защитного признака согласно изобретению. Струйные устройства действуют за счет формирования капель краски и направления этих капель на поверхность основы. Каждая капля, формируемая струйной головкой и доставляемая на поверхность основы, содержит приблизительно от 5 до 100 пиколитров краски (например, приблизительно от 10 до 100 пиколитров или от 25 до 100 пиколитров краски). Можно также использовать и струйные печатающие головки с изменяемым объемом капли. Каждая капля предпочтительно по существу сферическая, хотя можно использовать и несферические капли для создания необычной субструктуры (например, когда каждая капля будет формировать структуру «с головой и хвостом») в отпечатанном защитном признаке, в результате чего будет обеспечен еще и дополнительный уровень скрытой защиты. Положение струйной головки точно регулируется, и это регулирование можно автоматизировать в высокой степени, чтобы на поверхность можно было наносить дискретные рисунки с данным составом краски. Струйные принтеры могут печатать с приблизительной скоростью около 1000 капель/струя/секунда (например, более 3000 капель/струя/сек, более 5000 капель/струя/сек, более 7000 капель/струя/сек, более 9000 капель/струя/сек, более 10000 капель/струя/сек или даже более 12000 капель/струя/сек) и могут печатать различные признаки, включая линейные признаки с хорошим разрешением (например, с разрешением предпочтительно приблизительно более 200 точек/дюйм (79 точек/см), приблизительно более 300 точек/дюйм (118 точек/см) или более 400 точек/дюйм (157 точек/см) в направлениях х и/или у) с коммерчески приемлемыми скоростями, которые упомянуты выше.
Обычно струйное устройство содержит струйную головку, и/или картридж, или систему доставки краски с одним или более отверстиями диаметром приблизительно не более 100 мкм, например приблизительно от 5 мкм до 75 мкм. Капли формируются и направляются через отверстие к отпечатываемой поверхности. Струйные принтеры обычно используют пьезоэлектрическую систему привода для формирования капель, хотя можно использовать и другие варианты. Можно также использовать термические и пузырьково-струйные способы печатания. Более подробно струйные устройства раскрыты, например, в патентах США №№ 4627875 и 5329292, содержание которых входит полностью в данный документ посредством ссылки.
Согласно еще одному осуществлению защитный признак согласно изобретению, предпочтительно отражающий защитный признак, формируют, печатают, наносят или иным образом создают из краски, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы, при помощи способа нанесения аэрозольной струей. Нанесение аэрозольной струей обеспечивает возможность формирования защитных признаков, имеющих минимальный размер, например приблизительно не более 200 мкм, то есть приблизительно не более 200 мкм, не более 150 мкм, не более 100 мкм и даже не более 50 мкм. При нанесении аэрозольной струей составы краски, содержащие металлические частицы и/или металлические наночастицы, распыляют в виде мелких капель и капли транспортируют на основу в текучем газе через проточный канал. Примеры нанесения приведены в патентах США №№ 6251488; 5725672 и 4019188, содержание которых включено в данный документ посредством ссылки.
Мелкие капли можно наносить на поверхность основы за счет инерционного соударения более крупных капель, электростатическим осаждением заряженных капель, диффузионным осаждением субмикронных капель, перехватом на неплоские поверхности и осаждением капель, например капель с размером более 10 мкм.
-1
Согласно одному из осуществлений настоящее изобретение относится к способу прямой печати для нанесения посредством печати защитных признаков с помощью принтера, имеющего головку для прямой печати, которая выполнена с возможностью формирования и/или осаждения капель краски на основу, причем краска содержит металлические частицы и/или металлические наночастицы; при этом способ включает в себя этапы работы головки прямой печати написанием с частотой более 5000 с, в результате чего каждая формируемая капля содержит приблизительно от 5 пиколитров до 100 пиколитров или от 25 до 100 пиколитров краски, при этом основа перемещается со скоростью более 1 м/с. Помимо этого, упомянутый способ, как вариант, также включает в себя этап нагревания краски и/или головки для прямой печати. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения температура краски или головки для прямой печати выдерживается выше комнатной приблизительно до 200°С, предпочтительно от 30°С до 100°С, более предпочтительно от 30°С до 40°С и наиболее предпочтительно от 30°С до 35°С. В этом осуществлении головка для прямой печати имеет одно или более отверстий с диаметром приблизительно не более 100 мкм, например от 50 мкм до 75 мкм. Помимо этого, согласно данному осуществлению защитный признак предпочтительно имеет приблизительный размер менее 200 мкм, предпочтительно менее 150 мкм, более предпочтительно менее 100 мкм и наиболее предпочтительно менее 50 мкм. Также согласно этому осуществлению защитным признаком является предпочтительно отражающий или проводящий признак и наиболее предпочтительно отражающий защитный признак, как вариант, также содержащий изменяющуюся информацию. Эти защитные признаки целесообразно использовать на этикетках, ярлыках, документах, деньгах или подобном, и их можно нанести или иным образом прикрепить фактически на любое изготавливаемое изделие. Согласно еще одной особенности настоящего изобретения основа содержит покрытие, либо основа содержит одно или более изображений, например голограмму. Согласно одному из осуществлений принтер для прямой печати содержит струйное устройство, и, как вариант, головка для прямой печати представляет собой пьезоголовку.
Согласно еще одному осуществлению защитные признаки согласно изобретению, предпочтительно отражающие защитные признаки, формируют, печатают, наносят или иным образом создают из краски, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы, при помощи разных методов, включая, помимо прочего, глубокую печать, валиковый принтер, распыление, офсетную печать, покрытие методом погружения, покрытие методом центрифугирования, и при помощи других методов, согласно которым направляют дискретные порции текучей среды, или непрерывные струи, или непрерывные полотна текучей среды на поверхность.
Прочие примеры целесообразных способов печатания для составов в соответствии с изобретением включают в себя литографию и глубокую печать. Например, глубокую печать можно использовать с металлическими частицами и/или металлическими наночастицами, содержащими составы с приблизительной вязкостью до 500 сП. Способ глубокой печати может наносить признаки с минимальным размером приблизительно от 1 мкм до 25 мкм и может наносить эти признаки с высокой скоростью, например приблизительно до 700 м/мин. Способ глубокой печати также включает в себя непосредственное формирование рисунков на поверхности. Так, несмотря на то что краски согласно изобретению предпочтительно используются в способе прямой печати, краски согласно изобретению можно также использовать в способе глубокой печати, который обеспечивает возможность печатания тонких признаков при помощи микрогравирования формованным цилиндром. Это осуществление обеспечивает печатание очень тонких отражающих защитных признаков при помощи красок, которые содержат металлические частицы и/или металлические наночастицы для смачивания тонких признаков, нанесенных формованным цилиндром.
Согласно еще одному осуществлению защитные признаки согласно изобретению, предпочтительно отражающие защитные признаки, формируют, печатают, наносят или иным образом создают из краски, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы, печатанием литографским способом. Согласно печатанию литографским способом формная пластина с краской контактирует с офсетным полотном и переносит на него рисунок, и офсетное полотно контактирует с отпечатываемой поверхностью и переносит на нее рисунок. Формованный цилиндр сначала контактирует с увлажняющими валиками, которые переносят водный раствор на гидрофильные не имеющие изображения участки пластины. Смоченная пластина затем контактирует с накатным валиком и принимает краску только в гидрофобных участках изображения. При этом, когда краски согласно изобретению предпочтительно используются в способе прямой печати, то краски согласно изобретению можно также использовать в литографическом способе, который обеспечивает защитные признаки с высокой отражательной способностью; причем эти защитные признаки можно сформировать в виде рисунка высокого разрешения.
При помощи одного или нескольких описываемых выше способов нанесения можно нанести упомянутые краски на одной стороне основы или на обеих сторонах основы. При этом способы можно повторять и наносить на основу несколько слоев одного и того же состава металлических наночастиц, или разные составы.
Согласно одному из предпочтительных осуществлений краску, содержащую металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы, ограничивают на основе, тем самым обеспечивая возможность формирования защитных признаков с небольшим минимальным размером, при этом минимальным размером является наименьший габарит защитных признаков на осях х-у, например ширина линии или диаметр круга. Способ прямой печати по настоящему изобретению предусматривает формирование защитных признаков, предпочтительно отражающих защитных признаков, имеющих, как вариант, наименьший минимальный размер. Например, способ согласно изобретению можно использовать для изготовления защитных признаков с минимальным размером не более 200 мкм, например приблизительно не более 150 мкм, не более 100 мкм или не более 50 мкм. Эти размеры можно обеспечить струйным способом или другим способом печати, согласно которым на поверхность наносят мелкие капли или дискретные количества состава. Предпочтительные краски, содержащие металлические частицы и/или металлические наночастицы, для формирования защитных признаков согласно изобретению можно ограничить участками на основе с приблизительной шириной не более 200 мкм, предпочтительно не более 150 мкм, например приблизительно не более 100 мкм или не более 50 мкм.
Как упомянуто выше, основа, на которой печатают краску, например струйную или цифровую краску, может включать одно или более изображений. При этом этап печатания, как вариант, включает в себя выполнение прямой печати краски на поверхности основы, имеющей изображение, чтобы сформировать защитный признак для усиления защищенности от подделок. Окончательно сформированный напечатанный защитный признак предпочтительно по меньшей мере частично покрывает одно или более изображений. Находящееся внизу изображение можно выбрать из группы, в которую входят: голограмма, черно-белое изображение, цветное изображение, водяной знак, ультрафиолетовое флуоресцентное изображение, текст и порядковый номер или их комбинация. Печатание защитных признаков сверху по меньшей мере части одного или более изображений желательно для формирования защитных признаков, имеющих светозатемняющий эффект, более подробно описываемый ниже.
Находящееся внизу на основе изображение предпочтительно формируют перед нанесением содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы краски на основу для формирования защитного признака, например отражающего защитного признака, согласно изобретению. В различных осуществлениях изображение на основе можно сформировать способом печатания, выбранным из группы, в которую входят: прямая печать (например, струйная или цифровая печать), глубокая печать, печатание литографским способом и флексографическая печать. Изображение можно сформировать или не сформировать (полностью или частично) той же краской, которая используется для формирования защитного признака, по меньшей мере частично перекрывающего изображение. Для голограмм и некоторых других видов изображений его можно сформировать по меньшей мере частично способом лазерного травления. Помимо этого, оптически присутствующее на основе изображение может или не может иметь продольно изменяющуюся топографию, как упомянуто выше. Согласно еще одному осуществлению краски, содержащие металлические частицы и/или металлические наночастицы, используют для напечатания отражающих защитных признаков при помощи любой краски или комбинации красок с помощью следующих способов печатания: струйное печатание, глубокая печать, офсетная печать и прочее.
Обработка краски
Одновременно с или после излагаемого выше этапа печатания, например непосредственно после этапа нанесения краски (печатания), способ также, как вариант, включает в себя этап обработки и/или отверждения краски, нанесенной на основу. Здесь термин «обработка» означает обработку, например, нагреванием или облучением (например, инфракрасным, ультрафиолетовым облучением или облучением сверхвысокой частотой) в условиях, изменяющих физическое или химическое свойство обрабатываемого состава (нанесенной краски) или иным образом видоизменяющих состав, например путем формирования на нем еще одного слоя (такого как слой покрытия). Причем согласно одной из его особенностей способ также включает в себя этап приложения тепла, ультрафиолетового излучения, инфракрасного излучения и/или СВЧ-излучения к напечатанной или иным образом нанесенной краске. Температуру нанесенной краски можно повысить при помощи горячего газа или контактом с нагретой основой. Это повышение температуры может обусловить дополнительное испарение жидкой фазы и/или других веществ. Для нагревания можно использовать лазер, например инфракрасный лазер. Можно также использовать инфракрасную лампу, горячую пластину или печь с загрузкой ленточным конвейером. Согласно прочим особенностям обработка включает в себя, например, замораживание, расплавление, облучение или иное видоизменение таких свойств наносимой краски, как вязкость и/или поверхностное натяжение, с химическими реакциями, или с удалением материала с нанесенной краской, или без этого. Этап обработки может быть желательным, например, для формирования более устойчивого защитного признака (например, путем отверждения нанесенной краски) и/или для формирования проводящего защитного признака.
Согласно одному из осуществлений нанесенные краски, используемые для формирования защитного признака согласно изобретению, например краски для струйной или цифровой печати, обрабатывают в течение очень короткого времени. Краткое время нагревания может целесообразным образом предотвратить повреждение находящейся внизу основы. Например, время тепловой обработки нанесенной краски, формирующей защитное средство с сухой толщиной порядка 200 нм, может не превышать приблизительно 100 миллисекунд, например 10 миллисекунд или 1 миллисекунду. Краткое время нагревания можно обеспечить при помощи лазера (импульсного или непрерывного), ламп или других источников излучения. Особо предпочтительными являются сканирующие лазеры с регулируемым временем действия. При обработке с помощью печи с загрузкой ленточным конвейером или камерной печи или с помощью ламп время выдержки нередко может не превышать приблизительно 60 сек, например приблизительно не более 30 сек или не более 10 сек. Предпочтительное время нагревания и температура будут также зависеть от характера, например нужного защитного признака. Нужно отметить, что краткое время нагревания может оказаться нецелесообразным, если растворитель или другие составляющие быстро закипают и образуют пористость или другие дефекты защитного признака.
Согласно одному из осуществлений краски, содержащие металлические частицы и/или металлические наночастицы, также содержат светочувствительный реагент, отверждаемый излучением ультрафиолетового света. Светочувствительным реагентом может быть, например, мономер или низкомолекулярный полимер, который полимеризуется, как вариант, в присутствии фотоинициатора, под воздействием ультрафиолетового света, в результате чего получают прочный нерастворимый металлический отражающий слой.
Согласно одной особенности данного изобретения оно обеспечивает защитный признак, предпочтительно отражающий защитный признак, который отверждается ультрафиолетовым излучением, но не содержит органический состав, отверждаемый ультрафиолетовым излучением (например, не содержит органическую отверждаемую ультрафиолетовым излучением жидкую фазу, мономер или полимер). Согласно одному из его осуществлений изобретение обеспечивает отверждаемый ультрафиолетовым излучением защитный признак, содержащий металлические частицы и/или металлические наночастицы и не содержащий отверждаемый ультрафиолетовым излучением органический состав (например, отверждаемую ультрафиолетовым излучением жидкую фазу). Без ссылки на какую-либо определенную теорию в этом отношении считается, что плазменный резонанс металлических частиц (серебряных) и/или металлических наночастиц совпадает с ультрафиолетовым излучением, обусловливая нагревание окружающего растворителя. Это нагревание приводит к испарению жидкой фазы с поверхности основания и поэтому к образованию сухого, имеющего высокую отражательную способность признака. Например, отверждаемый ультрафиолетовым излучением защитный признак отверждают с образованием агломерированной сетки металлических наночастиц. Без ссылки на какую-либо определенную теорию считается, что ультрафиолетовое излучение повышает спекание находящихся рядом друг с другом металлических частиц и/или металлических наночастиц в нанесенной краске, повышая отражательную способность и проводимость окончательно сформированного защитного признака.
Согласно еще одной особенности настоящего изобретения нанесенную краску, например струйную или цифровую краску, можно обработать, например отвердить, сжатием для формирования защитного признака, например отражающего защитного признака, согласно изобретению. Это можно выполнить путем обработки содержащей нанесенную краску основы любым способом из числа способов, которые обеспечивают сцепление металлических частиц и/или металлических наночастиц в краске. Не ограничивающие примеры этих способов: тиснение и валиковая прессовка.
Согласно еще одной особенности настоящего изобретения нанесенную краску преобразуют в отпечатанный защитный признак, например отражающий защитный признак, при приблизительной температуре не выше 300°С, например не выше 250°С, не выше 225°С, не выше 200°С и не выше 185°С. Во многих случаях будет иметься возможность сформировать желательный защитный признак, например отражающий защитный признак (как вариант, имеющий некоторую нужную степень проводимости), при приблизительной температуре не выше 150°С, например при приблизительной температуре не выше 125°С или даже при приблизительной температуре не выше 100°С.
Если в защитном признаке согласно изобретению желательна проводимость, например в качестве дополнительного защитного элемента (более подробно описываемого ниже), то целесообразно, если основная часть веса, предпочтительно по меньшей мере около 60 вес.%, по меньшей мере около 70 вес.%, по меньшей мере около 80 вес.% или по меньшей мере около 90 вес.% металлических частиц и/или металлических наночастиц краски, по меньшей мере частично или предпочтительно полностью спекаются (или смыкаются) по меньшей мере с одной соседней металлической наночастицей в окончательно сформированном защитном признаке. Это спекание может происходить при комнатной температуре или во время обработки нанесенной краски, например во время тепловой обработки, обработки инфракрасным излучением, ультрафиолетовым излучением, СВЧ-излучением, давлением или другим излучением.
Нанесенный и обработанный материал, например защитный признак, предпочтительно отражающий защитный признак, можно также подвергнуть и последующей обработке. Последующая обработка, например, включает в себя очистку, и/или инкапсулирование (например, для защиты нанесенного материала от кислорода, воды или других возможных вредящих веществ), или другие видоизменения. После того как краска, например краска для струйной или цифровой печати, будет нанесена на основу и предпочтительно обработана с образованием защитного признака, например отражающего защитного признака согласно изобретению, может возникнуть необходимость в формировании защитного слоя по меньшей мере на части защитного признака, чтобы защитить его от повреждения и/или окисления.
Согласно еще одному не ограничивающему примеру защитный слой можно напечатать или нанести сверху отпечатанного защитного признака. Этот защитный слой обеспечивает защиту от, например, давления, истирания, воды или химикатов, присутствующих в газе или жидкостях, воздействию которых отпечатанная структура может подвергаться после напечатания. Защитный слой может также защищать защитный признак от воздействия на него со стороны человека, который дотрагивается до защитного признака, оставляет на нем пот, или со стороны окружающей среды: влажность и прочее. Например, можно нанести лак, эмаль, стекло, стеклянно-металлический композит или полимер как защитные вещества (или напечатать) в виде верхнего слоя поверх защитного признака, например отражающего защитного признака, чтобы предотвратить, например, окисление или почернение защитного признака, и этот слой может обеспечить защиту от царапин или истирания. Либо лаки, стекло и полимер как защитные вещества вводят в составы краски в комбинации с металлическими частицами и/или металлическими наночастицами согласно изобретению. В уже отпечатанный защитный признак можно ввести разнообразные защитные вещества либо в саму краску до печатания, чтобы обеспечить долговечность (в частности, водостойкость) и продлить срок службы защитного признака. Неограничивающий перечень примеров защитных веществ, целесообразных как покрытие или включение в саму краску: лаки, фторосиликаты, фторированные полимеры (например, продукция Zonyl), шеллак (или другие аналогичные технологии создания прозрачного покрытия), акрилаты, отверждаемые ультрафиолетовым излучением акрилаты, полиуретаны и прочее или их комбинация. Защитный слой, как вариант, наносят на защитный признак способом печатания, выбранным из группы, в которую входят: прямая печать (например, струйная или цифровая печать), глубокая печать, офсетная печать, печатание литографским способом и флексографическая печать. Разумеется, защитный слой можно сформировать на защитном признаке любым другим обычным способом создания покрытия, хорошо известным специалисту. Согласно одному из осуществлений защитное вещество используют в краске для печатания защитных признаков и затем защитный признак печатают одним и тем же или другим веществом. Если при этом используются два разных защитных вещества, то, возможно, они прореагируют друг с другом и образуют третье защитное вещество.
Защитные признаки
Описываемые выше краски, например для струйной или цифровой печати, и способы согласно изобретению можно целесообразным образом использовать для изготовления напечатанных защитных признаков, предпочтительно напечатанных отражающих защитных признаков, содержащих металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы. Защитные признаки можно использовать для установления подлинности практически любого промышленного изделия, как то, помимо прочего: любая продукция с фабричным знаком, парфюмерия, лекарства, табак или алкогольная продукция, флаконы, одежда (например, рубашки, брюки, джинсы, блузки, юбки, платья, носки, головные уборы, нижнее белье и другое), упаковки и емкости продовольственных товаров, спортивные товары, плакаты и подобное; и они могут использоваться на документах, например на векселях, паспортах, билетах, налоговых марках, банкнотах, на ярлыках установления подлинности и прочее.
Изобретение также обеспечивает напечатанный цифровым способом защитный признак. Защитный признак может (не) обладать электропроводностью, магнитными свойствами, может быть прозрачным, полупрозрачным и/или обладать отражательной способностью в диапазоне видимого света и/или в других диапазонах, например в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазонах. В данном описании термин «полупрозрачный» означает способность пропускания по меньшей мере части света через себя, например через отверстия и/или через просвечивающий слой, при этом, например, поглощая часть света. В данном описании термин «обладающий отражательной способностью» означает обладание зеркальными свойствами с поглощением некоторого количества (например, определенной длины волны) света. Термины «признак» и «структура» в данном описании и в прилагаемой формуле изобретения включают в себя любую двух- или трехмерную структуру, как то, помимо прочего: линию, форму, изображение, точку, накладку, сплошной или прерывистый слой (например, покрытие), и, в частности, любую структуру, которую можно сформировать на любой основе. В данном описании термин «защитный признак» означает упоминаемый выше признак, непосредственно или опосредованно помещенный на изделии (например, ярлык или этикетку; такой документ, как паспорт, чек, облигация, банкнота, деньги, билет и др.) в целях подтверждения подлинности изделия.
Согласно одному из осуществлений изобретение относится к защитным признакам, содержащим металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы, и более предпочтительно к защитному признаку, который содержит металлические наночастицы, при этом защитный признак по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, обладает отражающей способностью. Согласно одному из осуществлений защитный признак согласно изобретению, предпочтительно отражающий защитный признак, преимущественно, например, более чем на 80-90% состоит из металлических частиц и/или металлических наночастиц (исключая верхнее покрытие и/или защитные слои). Согласно другой особенности изобретение относится к напечатанному цифровым способом защитному признаку, предпочтительно напечатанному цифровым способом защитному признаку, обладающему отражательной способностью. Отражающие защитные признаки согласно изобретению обеспечивают различные оптические защитные признаки, которые особо затрудняют их воспроизведение.
Изобретение также обеспечивает способы формирования защитных признаков, предпочтительно отражающих защитных признаков, из металлических частиц, предпочтительно металлических наночастиц. Дополнительно или альтернативно изобретение обеспечивает способ формирования напечатанного цифровым способом защитного признака. Защитный признак предпочтительно сформирован из краски, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы. Согласно одному из осуществлений краска является краской для цифровой печати, содержащей металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы, и может быть напечатана цифровым способом при помощи головки или картриджа цифрового струйного принтера. Согласно одному из приводимых в качестве примера осуществлений способ включает в себя первый этап, на котором обеспечивают краску, предпочтительно краску для цифровой печати, содержащую металлические частицы и/или металлические наночастицы. Способ включает в себя второй этап: выполнение прямой печати, предпочтительно струйного печатания краски, предпочтительно краски для цифровой печати, на основе для формирования защитного признака, предпочтительно обладающего отражательной способностью защитного признака. Основа предпочтительно имеет на себе изображение, которое покрыто по меньшей мере частично защитным признаком, имеющим светозатемняющий эффект находящегося под ним изображения согласно вышеизложенному. Как упоминалось выше, в зависимости от состава краски способ, как вариант, также включает в себя этап обработки напечатанной краски при помощи, например, тепла, СВЧ, ультрафиолетового излучения и/или инфракрасного излучения при условиях, обусловливающих отверждение напечатанной краски. Согласно предпочтительному осуществлению металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат металл (например, в виде элементарного металла, сплава или металлосодержащего соединения) или соединение, обладающее характеристиками металла, и, как вариант, предотвращающее спекание вещество, предпочтительно полимер и наиболее предпочтительно полимер, содержащий гетероатом.
Защитные признаки согласно изобретению могут иметь многие виды применения в целях обеспечения защиты и установления подлинности. Например, с появлением и развитием настольного издательского процесса и цветных копировальных аппаратов возможности подделки документов и купонов резко возросли. Защитные признаки согласно изобретению можно применять в разнообразных областях, включая погашение купонов, защиту товарно-материальных запасов, защиту денег, компакт-дисков, водительских прав и паспортов. Защитные признаки согласно изобретению можно также использовать как эффективную альтернативу магнитным полоскам. В настоящее время магнитные полоски содержат такие идентификационные номера, как номера кредитных карточек, которые программируются изготовителем. Эти полоски нередко не срабатывают и подвергаются подделке, так как они легко копируются или модифицируются. Для устранения этих недостатков проводящий защитный признак в виде схемы можно напечатать на основе и в нем зашифровать определенную потребительскую информацию. То есть изобретение можно использовать для улучшения защиты кредитных карточек, банкоматных карточек и любых других карточек, использующих магнитные полоски в качестве меры защиты.
Согласно еще одному аспекту в соответствии с данным изобретением защитные признаки, например отражающие защитные признаки, можно напечатать на различных изделиях, чтобы получить открытые защитные признаки. Например, эти средства целесообразны для защиты денег (например, банкнот) или для защиты фабричной марки на товарах. В качестве не ограничивающего примера особый металлический отражающий защитный признак можно напечатать цифровым способом на поверхности для обеспечения легко распознаваемого и отражающего металлического защитного признака. Комбинация отражающего, металлического характера и цифрового характера информации, напечатанной, например, струйной печатью, может обеспечить основе несколько уровней защищенности. Обеспечиваемая этими средствами защита может быть также усилена комбинированием напечатанного металлического защитного признака вместе с другими средствами, как то: оптические изменяющиеся признаки, тиснение, водяные знаки, нити, голограммы, флуоресцентные основы, и также вместе с такими признаками самой металлической краски, как проводимость и магнитные свойства.
В качестве неограничивающего примера упомянутые краски, например краски для струйной и цифровой печати, можно напечатать таким образом, чтобы получить полупрозрачный защитный признак в видимой области электромагнитного спектра или видимого спектра. Полупрозрачность этого защитного признака позволяет комбинировать многие защитные признаки в особых сочетаниях, чтобы одно средство можно было видеть сквозь другое. Степень оптической полупрозрачности по сравнению с отражательной способностью этого защитного признака можно регулировать согласно характеристикам слоя и условиям обработки. Например, отражающий полупрозрачный защитный признак можно напечатать по поверхности других открытых защитных признаков, как то: цветные изображения, черно-белые изображения, водяные знаки, голограммы и прочее, или скомбинировать со скрытыми защитными признаками, такими как, например, люминесцентные материалы: ультрафиолетовые или антистоксовы люминофоры и также другие скрытые защитные признаки. Полупрозрачное покрытие может также, как вариант, быть электронно-проводящим и/или магнитным и тем самым повышать уровень скрытой защиты, обеспечиваемой этими средствами. Полупрозрачное покрытие можно также создать таким образом, чтобы создалась избирательная прозрачность в других областях электромагнитного спектра, например в ультрафиолетовой и инфракрасной областях.
Согласно еще одной не ограничивающей особенности изобретения слои, содержащие разные составы металлических частиц и/или металлических наночастиц, например краски, можно напечатать для создания избирательной прозрачности в соответствии с физическими характеристиками напечатанных металлических частиц и/или металлических наночастиц. Например, оптическую прозрачность определенного цвета можно обеспечить напечатанием двух разных содержащих металлические частицы и/или металлические наночастицы красок на цветном признаке. Также можно обеспечить определенный цвет напечатанием двух разных красок, содержащих металлические частицы и/или металлические наночастицы.
Согласно еще одному осуществлению можно сформировать, например напечатать (при помощи глубокой печати, прямой печати написанием, цифровой печати и/или струйной печати), несколько полупрозрачных слоев, которые создадут металлический «провал» или изменение цвета. В этом осуществлении защитный признак, например отражающий защитный признак, может содержать первый полупрозрачный слой и второй полупрозрачный слой, расположенный по меньшей мере частично сверху первого полупрозрачного слоя. Первый полупрозрачный слой предпочтительно имеет приблизительную толщину от 50 до 500 нм, обычно около 200 нм; и имеет поперечный размер, значительно более крупный, например по меньшей мере порядка нескольких микрон. Второй полупрозрачный слой предпочтительно имеет приблизительную толщину от 20 нм до 500 нм и имеет поперечный размер, значительно более крупный, например по меньшей мере порядка нескольких микрон. Первый полупрозрачный слой и/или второй полупрозрачный слой предпочтительно содержат оксид металла, например слюду, кремнезем, двуокись титана, окись железа, оксид хрома, или их смесь, предпочтительно смесь слюды, двуокиси титана и/или кремнезема. В предпочтительном осуществлении первый полупрозрачный слой и/или второй полупрозрачный слой содержат металлические частицы и/или металлические наночастицы, которые представляют собой оксид металла. Некоторые предпочтительные осуществления содержат разные сочетания слюды, двуокиси титана и кремнезема, например согласно приводимой ниже таблице 1:
МНОГОСЛОЙНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ПРИЗНАКИ
ТАБЛИЦА 1
<b>Первый слой</b>
<b>Второй слой</b>
Слюда
Двуокись титана
Двуокись титана
Слюда
Кремнезем
Слюда
Слюда
Кремнезем
Кремнезем
Двуокись титана
Двуокись титана
Кремнезем
Помимо этого, защитные признаки, как вариант, содержат третий полупрозрачный слой, расположенный по меньшей мере частично сверху второго полупрозрачного слоя. Третий полупрозрачный слой может иметь приблизительную толщину от 20 нм до 500 нм и может иметь поперечный размер, более крупный, порядка нескольких микрон по меньшей мере. Значения толщины второго полупрозрачного слоя и/или дополнительного третьего полупрозрачного слоя могут изменяться (например, иметь увеличивающуюся толщину в направлениях х и/или у), чтобы обеспечивать разные металлические цвета. Аналогично первому и второму полупрозрачным слоям третий полупрозрачный слой, как вариант, может содержать металлические частицы и/или металлические наночастицы, которые предпочтительно содержат оксид металла, такой как, помимо прочего: слюда, кремнезем, двуокись титана, окись железа, оксид хрома, или их смесь, которая предпочтительно состоит из слюды, кремнезема и двуокиси титана. Один или более слоев из числа первого полупрозрачного слоя, второго полупрозрачного слоя и/или дополнительного третьего полупрозрачного слоя можно сформировать печатанием, например прямой печатью, предпочтительно цифровой печатью или струйной печатью. Таким образом, можно создать защитные признаки, содержащие изменяющуюся информацию и имеющие особые эффекты металлической отражательной способности. Приводимая ниже таблица 2 перечисляет различные полупрозрачные слои, которые можно использовать в комбинации друг с другом, чтобы создать защитный признак, имеющий определенные характеристики металлического цвета. См. Hugh M. Smith, High Performance Pigments, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany (2002); содержание этой публикации полностью входит в данный документ посредством ссылки.
МНОГОСЛОЙНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ПРИЗНАКИ
ТАБЛИЦА 2
<b>Первый слой</b>
<b>Второй слой</b>
<b>Третий слой</b>
<b>Получаемый(е) цвет(а)</b><sup>1</sup>
Слюда
TiO<sub>2</sub>
-
Серебряный, желтый, красный, синий, зеленый
Слюда
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
-
Бронзовый, медный, красный, красно-фиолетовый, красно-зеленый
Слюда
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> × TiO<sub>2</sub>
-
Золотой
Слюда
TiO<sub>2</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Золотой
Слюда
TiO<sub>2</sub>
Вороненое железо
Серебристо-серый
Слюда
TiO<sub>2</sub>
Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Зеленый
<sup>1</sup>«Несколько цветов» указывают, что цвет изменяется в представленном порядке с увеличением толщины второго отражающего слоя.
Согласно еще одному осуществлению первый полупрозрачный слой и третий полупрозрачный слой формируют по меньшей мере частично из одного и того же состава, например из одного и того же оксида металла. В этом отношении второй полупрозрачный слой предпочтительно имеет показатель преломления, отличающийся от этого показателя у первого и третьего полупрозрачных слоев, чтобы создавать несколько границ раздела, обусловливающих несколько эффектов интерференции, создающих несколько границ перехода, обусловливающих явление «металлического эффекта». В результате этого структура слоя защитного признака создается на поверхности основы нанесением отдельных слоев, а не за счет использования готовых многослойных пигментных частиц, которые затем наносят на основу. Это позволяет создавать обладающие новизной защитные признаки, проявляющие необычные цветовые эффекты, которые невозможно создать нанесением готовых многослойных дающих металлических эффект пигментных частиц. Прочие комбинации слоев, которые формируют предпочтительно многослойные защитные признаки с особыми металлическими эффектами, представлены в таблице 3.
МНОГОСЛОЙНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ПРИЗНАКИ
ТАБЛИЦА 3
<b>Первый слой</b>
<b>Второй слой</b>
<b>Третий слой</b>
Кремнезем
Двуокись титана
Кремнезем
Кремнезем
Слюда
Кремнезем
Двуокись титана
Слюда
Двуокись титана
Двуокись титана
Кремнезем
Двуокись титана
Слюда
Кремнезем
Слюда
Слюда
Двуокись титана
Слюда
Согласно одному из его осуществлений изобретение обеспечивает защитный признак, содержащий: (а) первый слой, содержащий первые металлические частицы, при этом первые металлические частицы содержат первый оксид металла; и (б) второй слой, расположенный по меньшей мере в части первого слоя, при этом второй слой содержит вторые металлические частицы, содержащие второй оксид металла. Защитный признак предпочтительно также содержит: (с) третий слой, расположенный по меньшей мере частично на втором слое, при этом третий слой содержит третьи металлические частицы, содержащие первый оксид металла. Как вариант, первый оксид металла выбирают из группы, в которую входят: кремнезем, двуокись титана и слюда; при этом второй оксид металла выбирают из группы, в которую входят: кремнезем, двуокись титана и слюда, причем первый оксид металла отличается от второго оксида металла. В предпочтительном осуществлении первый оксид металла содержит двуокись титана, и второй оксид металла содержит слюду. Этот защитный признак предпочтительно проявляет изменение цвета при его наклоне с обеспечением оптического эффекта, который очень трудно воспроизвести в целях подделки.
Помимо этого, по меньшей мере один из полупрозрачных слоев предпочтительно формируют (например, прямой печатью, цифровой печатью или струйной печатью) по меньшей мере частично из краски, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы; при этом один или более отражающих слоев можно, как вариант, сформировать из краски (красок), содержащей(их) один или более типов пигментов, перечисляемых в приводимой ниже таблице 4. Эти типы пигментов содержат частицы, которые, как правило, слишком крупные, чтобы их можно было отпечатать способами прямой печати, цифровой печатью или струйной печатью.
ТИПЫ ПИГМЕНТОВ
ТАБЛИЦА 4
<b>Тип пигмента</b>
<b>Примеры</b>
Металлические пластинки
Al, Zn/Cu, Cu, Ni, Au, Ag, Fe (сталь), C (графит)
Металлические пластинки с оксидным покрытием
Имеющие оксидированную поверхность пластинки из Cu, Zn/Cu; пластинки из Al с покрытием Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Пластинки с покрытием из слюды
Неабсорбирующее покрытие: TiO<sub>2</sub> (рутил), TiO<sub>2</sub> (анатаз), ZrO<sub>2</sub>, SnO<sub>2</sub>, SiO<sub>2</sub>;Избирательно абсорбирующее покрытие: FeOOH, Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, TiO<sub>2-x</sub>, TiO<sub>x</sub>N<sub>у</sub>, CrPO<sub>4</sub>, KFe[Fe(CN)<sub>6</sub>]; красители;Полностью абсорбирующее покрытие: Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>, TiO, TiN, FeTiO<sub>3</sub>, C, Ag, Au, Fe, Mo, Cr, W
Пластинчатые монокристаллы
BiOCl, Pb(OH)<sub>2</sub> × 2 PbCO<sub>3</sub>, α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> × n SiO<sub>2</sub>, Al<sub>x</sub>Fe<sub>2-x</sub>O<sub>3</sub>, Mn<sub>у</sub>Fe<sub>2-y</sub>O<sub>3</sub>, Al<sub>x</sub>Mn<sub>у</sub>Fe<sub>2-x-y</sub>O<sub>3</sub>, Fe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>, восстановленные смешанные фазы, Cu-фталоцианин
Измельченные тонкие пленки поливинилпирролидона
Al, Cr (полупр.)/SiO<sub>2</sub>/Al/SiO<sub>2</sub>/Cr (полупр.)
Полупрозрачное покрытие из металлических частиц или полупрозрачных металлических наночастиц согласно изобретению можно обеспечить несколькими разными способами. Неограничивающий пример: достигаемое цифровой печатью разрешение защитного признака можно снизить, чтобы уменьшить количество материала, печатаемого на поверхности основы, в результате чего увеличится оптическая прозрачность за счет уменьшения покрываемой площади. Либо краску, содержащую металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению, можно разбавить, чтобы уменьшить содержание металлических частиц и/или металлических наночастиц, и печатать с получением более тонкого слоя, полностью покрывающего поверхность.
Этап дополнительной обработки, например отверждение, для формирования защитных признаков, например отражающих защитных признаков согласно изобретению (изложено выше), может также оказать сильное влияние на уровень прозрачности по сравнению с его отражающей способностью. Обычно при повышенном содержании металлических частиц и/или металлических наночастиц более высокая температура отверждения и более длительное время отверждения обусловят более высокую отражательную способность и более низкую оптическую прозрачность напечатанного защитного признака. Более низкая температура отверждения обычно приведет к более низкой отражательной способности, но повысит прозрачность. Оптимальные условия для создания комбинации повышенной оптической прозрачности и повышенной отражательной способности обычно предусматривают более тонкие слои полного покрытия отверждаемых наночастиц для получения более сплошной пленки.
Согласно одной из особенностей защитных признаков, обеспечиваемых изобретением состав краски, содержащий металлические частицы и/или металлические наночастицы, включает в себя красящий пигмент и/или краситель, и когда состав краски печатают и, как вариант, обрабатывают (например, отверждают), причем защитный признак имеет металлический блеск, помимо этого, защитный признак имеет цвет, который не характерен для самого металлического состава. В качестве неограничивающего примера золотой блеск можно создать смешением желтого красителя с серебряной краской, составленной из наночастиц.
Согласно еще одной особенности изобретения в краску можно ввести флюоресцентную или фосфоресцентную добавку, и в этом случае получаемый при этом защитный признак может иметь сочетание свойств, включающих в себя металлический блеск (как открытый защитный признак) и люминесценцию (скрытый защитный признак), которые можно обнаруживать под действием электромагнитного излучения на соответствующей длине волны, например, ультрафиолетовым излучением на коротких (например, около 254 нм) или длинных (например, около 365 нм) волнах. В одном таком осуществлении используют люминофор, такой как поглощающий инфракрасное излучение люминофор (например, борат иттрия с присадкой эрбия и/или иттербия) согласно предварительной заявке США № 60/731004 от 18 октября 2005 г., содержание которой полностью входит в данный документ в качестве ссылки. Согласно еще одной особенности пигмент или краситель может также быть люминесцентным, в результате чего будет получена комбинация характеристик, при которых напечатанный защитный признак согласно изобретению будет иметь металлический блеск, цвет которого (при обычном свете) определяется характером пигмента или красителя, но под облучением, например ультрафиолетовым излучением, будет наблюдаться обычный свет.
Согласно еще одной особенности данного изобретения в части обеспечения им защитных признаков составы краски, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы, можно напечатать на основе, которая затем будет использована для изготовления защитных нитей. В этом осуществлении составы краски можно напечатать любым из указываемых выше способов, особенно при помощи прямой печати, например, на основе из бумаги или органического полимера вместе с некоторыми дополнительными защитными признаками. Дополнительное использование цифровой печати содействует обеспечению изменяющейся информации, создающей дополнительный барьер подделкам изделия, на котором нанесен защитный признак. В обычном применении нить можно использовать для обеспечения дополнительного уровня защиты банкнотам, таким бумажным документам, как паспорта, или отрывным лентам, которые открывают потребительскую продукцию, например жевательную резинку.
Согласно еще одному применению защитных признаков согласно изобретению напечатанный защитный признак, предпочтительно напечатанный отражающий защитный признак согласно изобретению, используют как часть сложного защитного признака, имеющего особые оптические характеристики, такие как оптически изменяющийся признак. В качестве неограничивающего примера составы краски, содержащие металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению, используют для напечатания металлического признака в определенном рисунке, который после отверждения приобретает значительную отражающую способность. Этот отражающий металлический признак (который в этом осуществлении предпочтительно является полностью отражающим) можно использовать в качестве основного слоя в ряде напечатанных слоев, чтобы создать оптический признак для сложного защитного признака. Второй слой можно расположить на поверхности отражающего металлического слоя, причем второй слой оптически прозрачный или полупрозрачный. Третий слой затем можно напечатать на поверхности второго слоя, чтобы приобрести свойства полупрозрачности и отражения по отношению к видимому свету. В этом осуществлении третий слой предпочтительно поглощает часть поступающего света. Неограничивающим примером этого третьего слоя является еще одно покрытие краской с металлическими наночастицами, которую печатают и отверждают таким образом, что она обеспечивает очень тонкий слой. Еще один неограничивающий пример: первый слой и/или третий слой содержит хром или сплав «Инконель» (семейство сплавов никеля, хрома и железа). Эффект этой трехслойности заключается в формировании картины оптической интерференции между светом, отражаемым верхним слоем (третий слой), и нижним слоем (первый от слоя отражающей металлической краски), в результате чего создается особый(е) цвет(а) при наклоне (изменении угла) изделия, на котором напечатаны эти слои, по отношению к наблюдателю. Оптические изменения, которые можно создавать структурой этого вида, можно разнообразить составом слоев, которые содержат эту структуру, и толщиной напечатанных слоев, помимо особых картин оптической интерференции, создаваемых этой слоистостью.
2
2
Материал второго (среднего) слоя слоистости может быть почти любым материалом, который будет оптически прозрачным либо за счет присущего спектра физического поглощения, и/или за счет того, что он будет состоять из частиц, размер которых будет снижать рассеяние света. Материал может быть неорганическим, органическим (например, органический полимер) или их смесью. Для большего эффекта используют такие материалы с высоким показателем преломления, как TiO, кремнезем или MgF. Материал может также иметь некоторые другие функциональные характеристики, например содержать люминесцентные частицы, в результате чего защитный признак будет иметь комбинацию открытых и скрытых свойств.
В этом осуществлении различные слои, используемые для создания защитных признаков, можно сформировать одним и тем же способом или разными способами печатания. Например, первый слой, как вариант, формируют способом печатания, выбранным из группы, в которую входят: прямая печать (например, струйное или цифровое печатание), глубокая печать, офсетная печать, печатание литографским способом и флексографический способ. Как вариант, второй слой формируют печатанием, выбранным из группы, в которую входят: прямая печать написанием (например, струйное или цифровое печатание), глубокая печать, офсетная печать, печатание литографским способом и флексографическим способом. Аналогично третий слой, как вариант, формируют печатанием, выбранным из группы, в которую входят: прямая печать написанием (например, струйное или цифровое печатание), глубокая печать, офсетная печать, печатание литографским способом и флексографическим способом. Таким образом один, два или все три слоя можно сформировать способом прямой печати, таким как цифровое печатание или струйное печатание. В других осуществлениях для обеспечения особого защитного признака используют более трех слоев.
2
2
На Фиг.3 показан неограничивающий пример защитного признака 300 согласно этому варианту изобретения. Показано, что защитный признак 300 содержит трехслойную структуру на основе 301. Трехслойная структура содержит первый отражающий слой 302 на основе 301. Первый отражающий слой 302 может быть полупрозрачным или непрозрачным. Просвечивающий слой 303 расположен на первом отражающем слое 302. Прозрачный слой 303 может содержать неорганический состав, органический состав (например, органический полимер) или смесь их обоих. Прозрачный слой 303, например, может содержать одно или несколько веществ из числа следующих: TiO, кремнезем или MgF. Второй отражающий слой 304, который предпочтительно является полупрозрачным, расположен на просвечивающем слое 303, как показано. Первый отражающий слой 302 и второй отражающий слой 304 можно сформировать из одинакового или из разных материалов. Второй отражающий слой предпочтительно формируют из краски, предпочтительно из краски для прямой печати, такой как краска для струйной или цифровой печати, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы. Первый отражающий слой, как вариант, также формируют из этой краски. Этот защитный признак 403 обеспечивает особую оптическую характеристику, например оптически изменяющий защитный признак, которую трудно воспроизвести подделкой.
Согласно соответствующему аспекту настоящего изобретения отражающий защитный признак предпочтительно печатают, например, таким способом прямой печати, как струйная печать, на основе, представляющей собой лист прозрачного материала (как вариант, полимера), на котором находится тонкий отражающий слой, чтобы сформировать сложный защитный признак, аналогичный описываемому выше, но при помощи одного этапа печатания. В этом аспекте изобретения основа имеет прозрачную поверхность и противоположную отражающую поверхность, которая может быть полупрозрачной или непрозрачной. Защитный признак (например, отражающий слой) печатают, например, таким способом прямой печати, как струйная печать или цифровая печать, непосредственно на прозрачной поверхности, чтобы сформировать трехслойный сложный защитный признак, аналогичный описываемому выше трехслойному защитному признаку. Напечатанный слой может быть аналогично полупрозрачным (например, если отражающая поверхность на основе непрозрачная) или непрозрачным (например, если отражающая поверхность на основе полупрозрачная). Так, согласно еще одному осуществлению защитный признак согласно изобретению расположен на (напечатан на) основе, содержащей лист прозрачного материала и отражающий слой; при этом прозрачный материал имеет прозрачную поверхность, и защитный признак расположен на (или напечатан на) прозрачной поверхности. Способ формирования трехслойного сложного защитного признака требует выполнения только одного этапа печатания, и соответственно, он более простой, чем отдельное печатание всех трех слоев. Получаемый таким образом трехслойный защитный признак затем можно прикрепить на промышленном изделии любым известным средством прикрепления, например клеем.
2
2
Это осуществление показано на Фиг.4А, В. Фиг.4А показывает основу 400, имеющую оптически прозрачный слой 401. Прозрачный слой 401 может содержать неорганический состав, органический состав (например, органический полимер) или их смесь. Прозрачный слой 401, например, содержит одно или несколько веществ из числа следующих: TiO, кремнезем или MgF. Основа 400 также содержит первый отражающий слой 402 на прозрачном слое 401, как показано. Как вариант, первый отражающий слой является полупрозрачным. Либо первый отражающий слой непрозрачный. Основа 400 имеет прозрачную поверхность 405 и противоположную отражающую поверхность 406. Как указано выше, краску, которая предпочтительно является такой краской для прямой печати, как, например, краска для струйной или цифровой печати, содержащая металлические частицы и/или металлические наночастицы, печатают на прозрачной поверхности 405 основы 400 и, как вариант, обрабатывают, чтобы сформировать второй отражающий слой 404 на ней и сформировать трехслойный защитный признак 403, как показано на Фиг.4В. Защитный признак 403 аналогичен защитному признаку 300 согласно Фиг.3, обеспечивает особую оптическую характеристику, например оптически изменяющийся защитный признак, который очень трудно воспроизвести при подделке.
Напечатанный защитный признак, например отражающий защитный признак, выполненный из красок и при помощи способов согласно этому изобретению, можно скомбинировать с другими защитными признаками, чтобы создать дополнительные уровни защиты. Дополнительные защитные признаки могут быть открытыми или скрытыми. Неограничивающие примеры дополнительных открытых признаков включают в себя оптически изменяющиеся средства, голограммы, тиснение, водяные знаки и подобное. Неограничивающие примеры дополнительных скрытых признаков включают в себя такие люминесцентные материалы, как возбуждаемые ультрафиолетовым излучением люминофоры, люминофоры с преобразованием частоты вверх, микрооттиски или микроизображения. Дополнительно или альтернативно защитный признак может иметь магнитные характеристики, как вариант, в сочетании с оптическим эффектом. Например, защитный признак может иметь магнитную характеристику (может служить скрытым защитным признаком) и также проявлять оптический эффект (который может служить отрытым и/или скрытым защитным признаком). Это относится к случаям, например, если защитный признак содержит металлические частицы, содержащие окись железа.
Как упомянуто выше, в предпочтительном осуществлении изобретение обеспечивает защитный признак или часть сложного защитного признака, и предпочтительно этот защитный признак или часть сложного защитного признака является отражающим, при этом защитный признак или часть сложного защитного признака содержит металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы. Согласно еще одной особенности этого осуществления изобретение обеспечивает напечатанный цифровым способом защитный признак, предпочтительно напечатанный цифровым способом отражающий защитный признак, который, как вариант, содержит металлические частицы, предпочтительно металлические наночастицы. В обоих случаях защитный признак расположен на поверхности основы, на которой выполнено изображение. Защитный признак предпочтительно перекрывает по меньшей мере часть изображения. В этом отношении термин «защитный признак» можно использовать для указания только отражающего слоя, который перекрывает изображение; или комбинации отражающего слоя и находящегося под ним изображения. В наиболее предпочтительном осуществлении защитный признак согласно изобретению содержит изменяющуюся информацию, напечатанную, созданную или сформированную из составов краски согласно изобретению; при этом составы краски содержат металлические частицы и/или металлические наночастицы.
В соответствующем осуществлении изобретение относится к защитному признаку, содержащему (а) основу, содержащую изображение на своей поверхности; и (б) отражающий слой, содержащий металлические частицы и/или металлические наночастицы, расположенные по меньшей мере на части поверхности и по меньшей мере отчасти перекрывающие изображение.
Согласно предпочтительной особенности, например, защитный признак содержит полупрозрачный отражающий слой, состоящий из металлических частиц, предпочтительно из металлических наночастиц; и этот защитный признак частично перекрывает по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, находящееся внизу изображение и обеспечивает зависящую от угла отражательную способность. Характер отражающего слоя обусловливает возможность наблюдения изображения, если смотреть на защитный признак под первым углом относительно поверхности основы. Если смотреть под вторым углом, то находящееся внизу изображение по меньшей мере отчасти затемняется, так как падающий свет отражается от полупрозрачного отражающего слоя в сторону глаза наблюдателя.
Защитный признак, в котором изображение, предусмотренное под защитным признаком, можно затемнять под одним или несколькими углами, в данном описании называется «светозатемняющим» эффектом. Например, второй угол предпочтительно составляет около 180° минус угол падающего света относительно поверхности основы. Этот светозатемняющий эффект, более подробно излагаемый выше, особо трудно воспроизвести подделкой. Не ссылаясь на какую-либо определенную теорию, этот эффект можно вывести из того факта, что под определенными углами защитный признак с определенной отражательной способностью ведет себя, как зеркало, и отражает свет от источника падающего света непосредственно к наблюдателю. Яркость от этого отражаемого света по существу «затемняет» находящееся внизу изображение (согласно Фиг.2В и приводимому ниже описанию). Но под другими углами отражающий защитный признак не отражает падающий свет к наблюдателю, и находящееся внизу изображение можно ясно видеть.
Согласно одной из особенностей изобретения защитный признак содержит отражающий слой, содержащий металлические частицы и/или металлические наночастицы и не являющийся сплошным. В данном описании термин «несплошной» означает сформированный по меньшей мере частично из множества отдельных разъединенных объектов, при этом среднее расстояние между примыкающими объектами приблизительно менее 500 мкм; или сформированный по меньшей мере частично из одного объекта, имеющего по меньшей мере один промежуток или зазор в нем, например спиральный рисунок; при этом этот промежуток, или зазор, имеет ширину приблизительно менее 500 мкм. В предпочтительном осуществлении несплошной отражающий слой содержит множество отражающих изображений, предпочтительно множество отражающих микроизображений, которые обеспечивают дополнительный скрытый элемент защиты.
Одно из назначений зазоров или промежутков в несплошном полупрозрачном отражающем слое заключается в том, чтобы наблюдатель мог видеть изображение под полупрозрачным отражающим слоем. Но под вторым углом падающий свет должен отражаться от металлических частиц и/или металлических наночастиц в полупрозрачном отражающем слое и тем самым затемнять находящееся внизу изображение от наблюдателя. Чтобы зазоры или промежутки выполняли это назначение, средний минимальный размер их должен быть относительно небольшим. Например, средний минимальный размер зазоров и промежутков, как вариант, приблизительно меньше 500 мкм, например приблизительно меньше 250 мкм, меньше 100 мкм или меньше 50 мкм.
Несплошной полупрозрачный отражающий слой можно сформировать при печатании отражающего слоя, содержащего металлические частицы и/или металлические наночастицы, в виде рисунка, имеющего проемы или зазоры, которые пропускают свет через отражающий слой, если по меньшей мере смотреть на него под первым углом. Проемы или зазоры могут иметь разнообразные формы. Например, отражающий слой может содержать рисунок поперечной штриховки (Фиг.1А), напоминающий жалюзи. В еще одном осуществлении отражающий слой содержит множество параллельных линий, Фиг.1В, при этом линии созданы, сформированы, расположены, напечатаны составом краски, содержащим металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению. Предпочтительная ширина линий не превышает 250 мкм, например приблизительно не более 200 мкм, не более 150 мкм, не более 100 мкм или не более 50 мкм. На Фиг.1В показаны прямые линии, но линии в защитном признаке могут быть прямыми, искривленными, синусоидальными, перекрывающимися, зигзагообразными или сочетанием этих линий. Концы линий могут соединяться или не могут соединяться с соседней линией (на Фиг.1В они, например, соединяются). Согласно еще одной особенности этого осуществления отражающий слой может иметь спиральный рисунок, Фиг.1С. Согласно еще одной особенности этого осуществления отражающий слой содержит множество точек, Фиг.1D. Согласно еще одному осуществлению отражающий слой содержит текстовые объекты, например цифробуквенные объекты, которые можно сформировать из точек, Фиг.1Е. Согласно еще одной особенности этого осуществления отражающий слой содержит множество аналогичных геометрических форм, имеющих разный размер; при этом каждая форма находится внутри следующей, имеющей более крупный размер, формы, Фиг.1F. Эти формы могут быть квадратами, кругами, овалами, прямоугольниками, звездами или могут иметь любую другую форму. Эти формы могут или не могут перекрывать прилегающую форму при том условии, что промежутки и зазоры в отражающем слое достаточны, чтобы было видно находящееся внизу изображение. Согласно еще одной особенности этого осуществления одно или несколько этих осуществлений можно скомбинировать. Выше приведены только несколько неограничивающих примеров осуществления, в которых защитный признак содержит полупрозрачный отражающий слой, и специалисту в данной области техники будет ясно, что полупрозрачный отражающий слой с зазорами и проемами в нем можно сформировать из бесконечных других рисунков, например повторяющимися или неповторяющимися знаками, текстом, буквами, цифрами, звездами, кругами, квадратами, изображениями и прочее. Другие примеры форм и рисунков изложены в опубликованной заявке РСТ WO 2005/080089 А1 от 01 сентября 2005 г., содержание которой полностью входит в данное описание в качестве ссылки.
Фиг.2А-С показывают неограничивающий пример защитного признака 100 согласно одному из осуществлений изобретения. Этот защитный признак имеет упомянутый светозатемняющий эффект. Фиг.2А показывает защитный признак 100, наблюдаемый под первым углом относительно поверхности основы. Под первым углом открытое изображение 103 в виде звезды явно видно через полупрозрачный отражающий слой 104, который перекрывает изображение 103 звезды. Под вторым углом согласно Фиг.2В падающий свет отражается от полупрозрачного отражающего слоя 104 к наблюдателю, тем самым по существу затемняя изображение 103 - показано затемненным участком 106 (при этом изображение 103, показываемое на Фиг.2А, не видно).
В защитном признаке 100 согласно Фиг.2А, В полупрозрачный отражающий слой 104 содержит множество отражающих микроизображений 105. Микроизображения 105 не видны на Фиг.2А, В, но показаны в виде увеличенной вставки на Фиг.2С. Здесь термин «микроизображение» означает по существу двухмерную абстрактную или геометрическую форму или символическое представление объекта или информации, имеющее наибольший средний размер менее 0,5 мм, например приблизительно менее 0,4 мм, менее 0,3 мм или менее 0,2 мм, менее 0,1 мм, менее 750 мкм, менее 500 мкм или менее 250 мкм. Расстояние между соседними микроизображениями 105 формирует промежутки или зазоры, упоминаемые выше со ссылкой на Фиг.1А-Е. Как показано на Фиг.2С, микроизображения 105 в средстве защиты 100 согласно Фиг.2А, В содержат повторяющиеся круги. Согласно еще одной предпочтительной особенности этого осуществления микроизображения содержат последовательность буквенно-цифрового текста.
В одном из осуществлений настоящего изобретения защитный признак, например отражающий защитный признак, содержит по меньшей мере одно микроизображение с изменяющейся информацией. Так, согласно одной особенности защитный признак содержит отражающий слой, содержащий множество микроизображений, при этом по меньшей мере одно из микроизображений, как вариант, содержит изменяющуюся информацию; и предпочтительно микроизображения создают, формируют, наносят, печатают составами краски, содержащими металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению. В качестве дополнительного защитного признака предусмотрена открытая изменяющаяся информация, которую можно сформировать из описываемых выше металлических наночастиц. Согласно одной особо желательной особенности изобретения защитный признак содержит открытую или скрытую изменяющуюся информацию, при этом открытая или скрытая изменяющаяся информация отображает одинаковую информацию или информацию, которую можно соотнести одну с другой (например, математической формулой или другими средствами).
Фиг.2А-С показывают эту особенность изобретения. Защитный признак 100 содержит открытую изменяющуюся информацию 101, которую легко увидеть невооруженным глазом. Эта же изменяющаяся информация также отображается по меньшей мере однократно в микроизображении 105 полупрозрачного отражающего слоя 104 - показано скрытой изменяющейся информацией 102. Таким образом, в качестве дополнительного элемента защиты можно определить скрытую изменяющуюся информацию 102 лупой или простым увеличительным устройством, сравнить открытую изменяющуюся информацию 101 со скрытой изменяющейся информацией 102 и удостовериться в том, что их можно согласовать друг с другом или иным образом соотнести друг с другом.
Согласно одному из осуществлений микрооттиск буквенно-цифровых знаков или оптических опознавательных знаков или символов, изображений или подобного печатают, создают, формируют или наносят составами краски согласно изобретению, содержащими металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению. В предпочтительном осуществлении знаки, изображения, символы микрооттиска и подобное модифицируют для увеличения числа точек на кв. дюйм, или плотности печати. Это осуществляют путем создания нового шрифта, в котором число точек, составляющих отдельные знаки, сокращено таким образом, что основная информация, видимое изображение или значение знака не изменяются. Например, цифра «2» в шрифте «Times New Roman» в 2-точечном кегле состоит из 33 точек, и для этого осуществления изобретения 20 точек удалены без потери основной информации, видимого изображения или значения знака «2». Этот метод обеспечивает возможность осуществления микрооттиска различных защитных признаков, например изменяющейся информации, при помощи состава краски согласно изобретению с улучшенным разрешением и таким визуальным эффектом, как полупрозрачность.
Согласно еще одной особенности этого осуществления защитный признак содержит сплошной полупрозрачный отражающий слой, и сплошной полупрозрачный отражающий слой содержит металлические частицы и/или металлические наночастицы согласно изобретению. Здесь термин «сплошной» означает сформированный в виде единого, дискретного, соединенного объекта, например из краски, по существу не имеющей разрывов.
Сплошной отражающий слой может быть просвечивающим или непрозрачным. Здесь термин «просвечивающий» означает способность пропускания света, но не исключительно через промежутки или разрывы (хотя некоторые промежутки и разрывы могут или не могут присутствовать в просвечивающем слое). В этом отношении просвечивающий отражающий слой предпочтительно является тонким, например порядка менее 5 мкм, менее 1 мкм, менее 500 нм или менее 50 нм приблизительно, чтобы пропускать свет через полупрозрачный отражающий слой.
Просвечивающий отражающий слой может создавать светозатемняющий эффект, аналогичный светозатемняющему эффекту, создаваемому несплошным отражающим слоем, согласно излагаемому выше описанию со ссылкой на Фиг.2А-С. То есть просвечивающий отражающий слой может находиться на изображении на поверхности основы. Изображение может просматриваться через просвечивающий отражающий слой под первым углом относительно поверхности основы, но затемняться под вторым углом к поверхности основы, когда падающий свет будет отражаться от просвечивающего отражающего слоя к наблюдателю.
Согласно еще одному осуществлению защитный признак содержит отражающий слой по меньшей мере на части находящегося под ним изображения, имеющей продольно изменяющуюся топографию, как упомянуто выше. Если изображение(я) имеет продольно изменяющуюся топографию, то защитный признак (или его отражающий слой), напечатанный по меньшей мере на части изображения, предпочтительно представляет собой передачу продольно изменяющейся топографии перекрываемого изображения. Обнаружено, что отражающие защитные признаки согласно изобретению, сформированные на находящемся под ними изображении с продольно изменяющейся топографией, обеспечивают защитный элемент, который очень трудно воспроизвести. В этом осуществлении отражающий слой имеет сходство с находящимся под ним изображением, даже если отражающий слой непрозрачный, так как продольно изменяющаяся топография находящегося под ним изображения передается на налагающийся отражающий слой.
Согласно одной из особенностей изобретения сплошной отражающий слой по меньшей мере частично налагается на изображение на поверхности основы, при этом изображение имеет продольно изменяющуюся топографию, и сплошной отражающий слой представляет собой передачу продольно изменяющейся топографии перекрываемого изображения. В этом осуществлении отражающий слой может быть сплошным или несплошным. Если он сплошной, то отражающий слой в этом осуществлении может быть просвечивающим или непрозрачным. То есть отражающий слой может обеспечивать передачу находящегося под ним изображения, даже если отражающий слой непрозрачный и находящееся под ним изображение не является фактически видимым через отражающий слой.
Согласно одной из особенностей изобретения средняя толщина защитного признака, содержащего металлические частицы и/или металлические наночастицы, или защитного признака, созданного, сформированного, нанесенного или напечатанного краской, содержащей металлические частицы и/или металлические наночастицы, может быть приблизительно более 0,01 мкм, например более 0,05 мкм, более 0,1 мкм или более 0,5 мкм. Толщина может даже превышать 1 мкм, например более 5 мкм приблизительно. Эти значения толщины можно получить нанесением посредством прямой печати написанием, например струйным нанесением или нанесением отдельных единиц материала за один проход или в два или более проходов. Например, один слой можно нанести и высушить, после чего выполнить один или более повторов этого цикла, если это желательно. Как вариант, толщина нанесенного защитного признака, например отражающего слоя (как вариант, непрозрачного, полупрозрачного, сплошного или несплошного отражающего слоя), приблизительно составляет менее 2 мкм, менее 1 мкм, менее 750 нм или менее 500 нм.
Расстояние между металлическими частицами и/или металлическими наночастицами в защитном признаке, например в отражающем защитном признаке или в его отражающем слое, может быть очень разным. В разных осуществлениях среднее расстояние между соседними металлическими частицами и/или металлическими наночастицами в защитном признаке (например, в отражающем защитном признаке или в его отражающем слое) составляет приблизительно менее 1 мкм, менее 700 нм, менее 500 нм, менее 250 нм, менее 100 нм или менее 50 нм.
Согласно еще одной особенности изобретения по защите защитный признак, как вариант отражающий защитный признак, содержит проводящий (как вариант, отражающий) слой или дорожку, который обеспечивает в данном изделии дополнительный элемент защиты. Согласно этой особенности защитный признак содержит металлические частицы и/или металлические наночастицы, и признак подтверждения подлинности - проводимость. В качестве неограничивающего примера, как упомянуто выше, напечатанный металлический защитный признак можно отвердить в условиях, обеспечивающих электропроводимость, например путем смыкания соседних металлических наночастиц, тем самым обеспечив дополнительный уровень защиты. Наличие электропроводности можно определить, например, контактным методом, например 2- или 4-точечными зондирующими измерениями, или бесконтактными методами, согласно которым наличие проводимости определяют в электрическом или магнитном поле. Например, напечатанный металлический признак можно выполнить с размерами (толщина, ширина и длина), в которых электропроводимость защитных признаков может изменяться в зависимости от положения внутри защитного признака, в котором выполняют измерение. Тем самым будет обеспечен дополнительный уровень защиты в этом признаке. Согласно одному из осуществлений большинство (например, по меньшей мере около 60 вес.%, по меньшей мере около 75 вес.%, по меньшей мере около 80 вес.% или по меньшей мере около 90 вес.%) металлических частиц и/или металлических наночастиц в защитном признаке будет иметь смыкание по меньшей мере с одной соседней наночастицей.
Таким образом, сам защитный признак или части или компоненты защитного признака, предпочтительно отражающего защитного признака, являются, как вариант, проводящими. В предпочтительном осуществлении защитный признак содержит металлические частицы и/или металлические наночастицы; при этом металлические частицы и/или металлические наночастицы содержат металл в массе. По меньшей мере часть(и) или все защитные признаки или компоненты защитных признаков, предпочтительно отражающий защитный признак, содержащие металлические частицы и/или металлические наночастицы, имеют удельное сопротивление, которое приблизительно не превышает удельное сопротивление чистого металла(ов) в массе металлических частиц и/или металлических наночастиц в 30 раз, например не более чем в 20 раз, не более чем в 10 раз или не более чем в 5 раз. Согласно одному из осуществлений защитные признаки согласно настоящему изобретению являются проводящими, или их части являются проводящими. Предпочтительно защитные признаки согласно изобретению или их части согласно изобретению являются отражающими и имеют проводящие части. Комбинирование защитных характеристик отражательной способности и проводимости в еще большей степени повышает защищенность ярлыка, этикетки, банкноты, документа и прочего. При этом при подделке не только придется повторять отражательную способность защитных признаков согласно данному изобретению, но также придется воспроизводить и проводимость. Согласно еще одной особенности данного осуществления защитный признак или его часть также обладает магнитным свойством в сочетании с отражательной способностью и/или проводимостью. Согласно еще одной особенности данного осуществления часть защитного признака, например отражающего защитного признака, содержащего металлические частицы и/или металлические наночастицы, имеет высокую проводимость (низкое удельное сопротивление), хотя защитный признак целиком имеет небольшую проводимость либо вообще ее не проявляет. То есть изобретение обеспечивает по существу непроводящий защитный признак, имеющий проводящие части или компоненты. Проводящие части, как вариант, имеют минимальный размер менее 1 см, например приблизительно менее 500 мкм, менее 250 мкм, менее 100 мкм или менее 50 мкм. С точки зрения предельных значений проводящие части, как вариант, имеют приблизительный минимальный размер от 10 мкм до 5 см, например от 250 мкм до 5 см, от 500 мкм до 3 см или от 750 мкм до 2 см. При этом участок высокой проводимости предпочтительно имеет удельное сопротивление, которое приблизительно в 30 раз ниже удельного сопротивления металла в массе, например менее чем в 10 раз ниже удельной проводимости металла в массе или приблизительно в 5 раз ниже удельного сопротивления металла в массе. Но защитный признак в целом имеет удельное сопротивление, большее чем по меньшей мере в 10 раз по сравнению с удельным сопротивлением металла в массе металлических частиц и/или металлических наночастиц, например по меньшей мере в 30 раз, по меньшей мере в 50 раз, по меньшей мере в 100 раз, по меньшей мере в 500 раз, по меньшей мере в 1000 раз выше удельного сопротивления металла в массе. При этом проводимость всего защитного признака, как вариант, приблизительно более чем в 10 раз ниже проводимости проводящей части, например более чем в 100 или 1000 раз меньше проводимости проводящей части. Согласно одному из осуществлений защитный признак содержит два или более типов изменяющейся информации, например один тип, который визуально опознаваем в нем (например, порядковый номер), и другой, который является изменяющимся удельным сопротивлением компонентных признаков. Тем самым обеспечиваются два уровня защищенности: открытая защищенность (изменяющиеся знаки) и скрытая защищенность (изменяющееся сопротивление субкомпонентов).
Согласно еще одному осуществлению изобретение обеспечивает непроводящий отверждаемый ультрафиолетовым излучением защитный признак, содержащий проводящие части или компоненты; причем защитный признак не имеет отверждаемого ультрафиолетовым излучением органического состава, то есть не имеет органических отверждаемых ультрафиолетовым излучением жидкой фазы, мономера или полимера. В этом осуществлении проводящие части или компоненты содержат металлические частицы и/или металлические наночастицы, которые предпочтительно также содержат предотвращающее спекание вещество, например полимер, предпочтительно полимер, содержащий гетероатом.
Пример
Краска, содержащая серебряные наночастицы (средний размер частиц 50 нм, 5 вес.%), этиленгликоль (ЭГ) (38 вес.%), моноэтиловый эфир диэтиленгликоля (ДЭГМЭ) (38 вес.%) и глицерин (19 вес.%), была приготовлена диспергированием серебряных наночастиц в смесь ЭГ:ДЭГМЭ:глицерин в соотношении 40:40:20. Эта краска имела вязкость 21,8 сП при 25°С (100 об/мин) и поверхностное натяжение 37 мН/м. Краску выпускали струей через пьезоэлектрическую струйную печатающую головку SE128 Spectra, которую производит компания Dimatix Inc., при этом емкость для краски имела температуру 40°С. Краску выпускали непрерывно на основу для формирования отражающего защитного признака в течение часа, без перерыва, с частотой 12 кГц. Краску также выпускали на полотно на скоростях (скорость основы, идущей под головкой) 100 фут/мин, 200 фут/мин, 300 фут/мин, с разрешением 300 и 500 точек/дюйм. После выпуска струи в течение около 8 часов от включения до выключения было отмечено, что все струи действуют, и какое-либо засорение не сказалось отрицательно на характеристиках струи. Отпечатанные отражающие защитные признаки имели хорошую отражательную способность, определяемую невооруженным глазом.
Данное изобретение изложено со ссылкой на приводимые в качестве примера осуществления, но подразумевается, что используемая здесь терминология является терминологией описания и пояснения и не является ограничивающей. В пределах прилагаемой формулы изобретения - представленной и уточняемой - могут быть сделаны изменения в рамках объема и концепции настоящего изобретения в отношении его особенностей. Изобретение изложено со ссылкой на определенные средства, материалы и осуществления, но изобретение не должно ограничиваться излагаемыми здесь частностями. Напротив, изобретение распространяется на все функционально эквивалентные структуры, способы и применения, попадающие в объем прилагаемой формулы изобретения.