EA029156B1

EA029156B1 - Способ изготовления оптического поляризационного прозрачного защитного элемента и конструкция элемента, изготовленного этим способом

Info

Publication number: EA029156B1
Application number: EA201500049A
Authority: EA
Inventors: Александр Георгиевич Бобореко; Александр Яковлевич Гореленко; Владимир Владимирович Еверкин; Михаил Петрович Захарич; Сергей Владимирович Кислухин; Михаил Николаевич Лущиков; Петр Васильевич Моисеенко; Сергей Петрович Плиска; Александр Васильевич Рак; Леонид Викторович Танин
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Голографическая Индустрия"
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2018-02-28
Also published as: LT6306B; EA201500049A1; LT2015029A

Abstract

Изобретение относится к области защиты ценных бумаг и документов от подделки, а также к области проверки их подлинности. Способ изготовления оптического поляризационного прозрачного защитного элемента, включающий нанесение слоя прозрачной полимерной композиции на поверхность подложки; структурирование по меньшей мере одного участка слоя прозрачной полимерной композиции для обеспечения оптической анизотропии по меньшей мере на одном участке слоя прозрачной полимерной композиции; приготовление термоактивируемой прозрачной клеевой композиции с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, путем введения в основу прозрачной клеевой композиции неорганических соединений, показатель преломления которых составляет по меньшей мере две единицы; нанесение на прозрачную полимерную композицию термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам. Кроме того, в качестве прозрачной полимерной композиции, предназначенной для нанесения на подложку, используют поликарбонат, полистирол, фторлак, полиимид, поливиниловый спирт, нитроцеллюлозу и т.д., а структурирование слоя прозрачной полимерной композиции по меньшей мере на одном ее участке осуществляют или механическим способом, или термомеханическим воздействием, или головкой термопринтера, или обработкой пучком тяжелых ионов, или обработкой лучом лазера. Причем неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, включают диоксид титана, сульфид цинка, оксид олова(IV) и т.д., а в качестве подложки используют пленки, выполненные из полипропилена или полиэтилентерефталата. В качестве основы в термоактивируемой прозрачной клеевой композиции используют Thermodex. Заявлен также оптический поляризационный прозрачный защитный элемент, выполненный согласно способу по пп.1-6, содержащий подложку, покрытую слоем прозрачной полимерной композиции, по меньшей мере на одном участке которой выполнено структурирование, а на слой прозрачной полимерной композиции нанесен слой термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей смесь основы с неорганическими соединениями, показатель преломления которых равен по меньшей мере двум единицам.

Description

Изобретение относится к области защиты ценных бумаг и документов от подделки, а также к области проверки их подлинности. Способ изготовления оптического поляризационного прозрачного защитного элемента, включающий нанесение слоя прозрачной полимерной композиции на поверхность подложки; структурирование по меньшей мере одного участка слоя прозрачной полимерной композиции для обеспечения оптической анизотропии по меньшей мере на одном участке слоя прозрачной полимерной композиции; приготовление термоактивируемой прозрачной клеевой композиции с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, путем введения в основу прозрачной клеевой композиции неорганических соединений, показатель преломления которых составляет по меньшей мере две единицы; нанесение на прозрачную полимерную композицию термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам. Кроме того, в качестве прозрачной полимерной композиции, предназначенной для нанесения на подложку, используют поликарбонат, полистирол, фторлак, полиимид, поливиниловый спирт, нитроцеллюлозу и т.д., а структурирование слоя прозрачной полимерной композиции по меньшей мере на одном ее участке осуществляют или механическим способом, или термомеханическим воздействием, или головкой термопринтера, или обработкой пучком тяжелых ионов, или обработкой лучом лазера. Причем неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, включают диоксид титана, сульфид цинка, оксид олова(1У) и т.д., а в качестве подложки используют пленки, выполненные из полипропилена или полиэтилентерефталата. В качестве основы в термоактивируемой прозрачной клеевой композиции используют Тйегшойех. Заявлен также оптический поляризационный прозрачный защитный элемент, выполненный согласно способу по пп.1-6, содержащий подложку, покрытую слоем прозрачной полимерной композиции, по меньшей мере на одном участке которой выполнено структурирование, а на слой прозрачной полимерной композиции нанесен слой термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей смесь основы с неорганическими соединениями, показатель преломления которых равен по меньшей мере двум единицам.

029156

Предлагаемое изобретение относится к области защиты ценных бумаг и документов от подделки, а также к области проверки их подлинности. В частности, к изготовлению и производству оптических защитных элементов, несущих скрытое изображение, невидимое в естественном свете невооруженным глазом.

В настоящее время для защиты от подделки и в качестве знаков (меток), идентифицирующих подлинность документов, ценных бумаг и т.д. используют различные средства полиграфической защиты водяные знаки, микротекст, гильош и др., используя магнитные, голографические, оптические и иные методы.

Среди защитных элементов с переменными оптическими свойствами наиболее трудно воспроизводимыми являются элементы, содержащие скрытые изображения, видимые только в поляризованном свете.

Как правило, скрытые поляризованные изображения получаются на поверхности или в объеме полимерного слоя-носителя скрытого изображения в результате формирования оптической анизотропии в локальной области вышеупомянутого полимерного слоя, а именно изменения величины двулучепреломления.

Локальное изменение величины двулучепреломления может быть достигнуто либо изменением величины и/или направления оптической анизотропии прозрачного материала в определенных его участках, либо изменением толщины прозрачного анизотропного материала в определенных участках слоя.

Эти эффекты достигаются путем механического, либо химического, либо фотофизического, либо термомеханического воздействий. Во всех этих случаях скрытое поляризованное изображение формируется в предварительно подготовленном специальным образом полимерном слое, либо на поверхности твердой подложки.

Известные способы изготовления скрытого изображения и защитного элемента на его основе предполагают наличие сплошного, как правило, полимерного слоя, несущего скрытое поляризованное изображение, на обратную сторону которого наносится клей, после чего производится вырубка и получается конечный продукт - самоклеющиеся этикетки и метки.

Полученные таким образом этикетки и метки прикрепляют к защищаемому предмету либо вручную, либо с помощью автоматического аппликатора.

При этом в обоих случаях необходима достаточно высокая жесткость слоя, несущего скрытое изображение, что предопределяет возможность повторного использования элемента.

Известен способ изготовления скрытого изображения с помощью локального механического удаления твердого анизотропного полимерного материала с поверхности жесткой подложки [1].

Однако известный способ приводит к формированию контрастного поляризованного изображения с ясно видимым невооруженным глазом контуром изображения и не гарантирует защиты от повторного использования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому в качестве изобретения способу изготовления оптического защитного элемента является оптический поляризационный защитный элемент и способ его изготовления [2].

Известный способ заключается в том, что на подложку наносят отражающий слой, впечатывают скрытое изображение, осуществляют структурирование участка слоя, несущего скрытое изображение на предварительно заданную глубину с обеспечением оптической анизотропии в данном структурированном участке слоя, которая обуславливает обеспечение невидимости изображения при наблюдении его невооруженным глазом и его четкой контрастной видимости при просмотре в поляризованном свете.

После этого по всей поверхности защитного элемента наносят тонкий прозрачный защитный слой. При этом коэффициент преломления защитного слоя, по существу, совпадает с коэффициентом преломления участка слоя, несущего скрытое изображение.

Однако известный способ имеет существенный недостаток, а именно, отражающий слой согласно данному изобретению является непрозрачным для электромагнитных лучей видимого диапазона и при нанесении данного защитного элемента на документ от визуального просмотра скрыта та часть документа, где находится защитный элемент, что снижает защитные функции элемента, так как на этом месте нельзя расположить и, соответственно, защитить оригинальную подпись, например, владельца документа или расположить символы, выполненные люминесцентными красками, которые визуализируются при наличии, например, ультрафиолетового излучения.

Задачей предлагаемых в качестве изобретений способа изготовления оптического поляризационного прозрачного защитного элемента и конструкции элемента, изготовленного этим способом, является устранение вышеуказанного недостатка.

Поставленная задача решена тем, что в заявляемом способе изготовления оптического поляризационного прозрачного защитного элемента, осуществляют следующие этапы:

наносят слой прозрачной полимерной композиции па поверхность подложки; структурируют по меньшей мере один участок слоя прозрачной полимерной композиции для обеспечения оптической анизотропии по меньшей мере на одном участке слоя прозрачной полимерной композиции; приготавливают термоактивируемую прозрачную клеевую композицию с показателем преломления, равным по меньшей

- 1 029156

мере двум единицам, путем введения в основу прозрачной клеевой композиции неорганических соединений, показатель преломления которых составляет по меньшей мере две единицы; наносят на прозрачную полимерную композицию термоактивируемую прозрачную клеевую композицию, содержащую неорганические соединения с показателем преломления равным по меньшей мере двум единицам.

Кроме того, в заявляемом способе в качестве прозрачной полимерной композиции, предназначенной для нанесения на подложку, используют поликарбонат, полистирол, фторлак, полиимид, поливиниловый спирт, нитроцеллюлозу и т.д., а структурирование слоя прозрачной полимерной композиции по меньшей мере на одном ее участке, осуществляют или механическим способом, или термомеханическим воздействием, или головкой термопринтера, или обработкой пучком тяжелых ионов, или обработкой лучом лазера.

Помимо этого в способе используют неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, которые включают диоксид титана, сульфид цинка, оксид олова (IV) и т.д., а в качестве подложки используют пленки, выполненные из полипропилена или полиэтилентерефталата; при этом в качестве термоактивируемой прозрачной клеевой основы используют ТЬегтобех.

Заявляемый в качестве изобретения способ осуществляют следующим образом.

Берут подложку, которая выполнена из полипропилена или полиэтилентерефталата толщиной 16-20 мкм, и на одну из ее поверхностей наносят слой прозрачной полимерной композиции толщиной 1-3 мкм, основу которой составляют оптически прозрачные полимеры из ряда - поликарбонат, полистирол, фторлак, полиимид. поливиниловый спирт, нитроцеллюлоза и т.д.

При этом показатель преломления данных полимеров находится в пределах 1,5-1,6 единиц.

Затем слой прозрачной полимерной композиции структурируют (обрабатывают), например, механическим способом по меньшей мере на одном участке, создавая определенные символы.

Такое структурирование могут осуществлять не только механическим способом (например, обработкой фетром), но и термомеханическим воздействием игольчатой гребенкой плоттера, или обрабатывать ионным пучком или лазерным излучением.

Затем приступают к приготовлению термоактивируемой прозрачной клеевой композиции.

Для этого в основу термоактивируемого клея, например ТЬегтобех, добавляют в количестве 5-10% от общей его массы, слоистые пластинчатые образования высокой прозрачности, которые представляют собой неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, а именно: диоксид титана, сульфид цинка, оксид олова(Ш). которые на тонких пластинах прозрачного материала искусственного или естественного происхождения, например слюды, входящей в состав термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, образуют слой толщиной 50-250 нм.

Возможен непосредственный перенос данных неорганических соединений на слой полимерной композиции.

Приготовленную термоактивируемую прозрачную клеевую композицию, включающую неорганические соединения с показателем преломления равным по меньшей мере двум единицам, наносят на прозрачную полимерную композицию, создавая слой толщиной 4...6 мкм, который в нормальных условиях не обладает адгезией.

Представленные чертежи (фиг. 1. и 2) не только поясняют работу заявленного в качестве изобретения способа производства прозрачного защитного элемента, но и служат пониманию конструкции и использованию самого защитного элемента.

Пример конкретного выполнения способа.

На подложку 1, выполненную из полиэтилентерефталата, толщиной 16 мкм наносят прозрачную полимерную композицию, слой 2, выполненную на основе поликарбоната, толщиной 2 мкм и формируют изотропные участки 3 и анизатропные, структурированные участки 4. Затем приступают к подготовке термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, слоя 5.

Для этого в основу термоактивируемой прозрачной клеевой композиции ТЬегтобех Ε\ν 143 κΚίη, добавляют 7% от массы основы, слоистых пластинчатых образований высокой прозрачности, марки 103. производство Китай, и готовят соответствующую смесь основы со слоистыми пластинчатыми образованиями, которую наносят слоем, толщиной 5 мкм, на прозрачную полимерную композицию слоя 2 и высушивают. После этого нарезают стрипы шириной, например, 8 мм, которые затем наносят на бумажный носитель по способу "из рулона в рулон" на установке, например, "ΌΚΕΝΤ ООЕВЕЬ" при следующих режимах: температура вала-клише 140°С, а скорость переноса - 40 м/мин.

Таким образом, получают оптический поляризационный прозрачный защитный элемент, конструкцию которого поясняют позиции, обозначенные на фиг. 1.

Заявленный в качестве изобретения оптический поляризационный прозрачный защитный элемент состоит из подложки, покрытой слоем прозрачной полимерной композиции, по меньшей мере на одном участке которой выполнено структурирование, а на слой прозрачной полимерной композиции нанесен слой термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей смесь основы с неорганическими соединениями, показатель преломления которых равен по меньшей мере двум единицам.

Решить задачу, связанную с видимостью символов, подписей и т.д., находящихся под изготовлен- 2 029156

ным вышеописанным способом, оптическим поляризационным прозрачным защитным элементом позволяет конструкция заявляемого в качестве изобретения защитного элемента. Кроме того, она дает возможность визуализировать скрытые изображения, содержащиеся в данном защитном элементе.

На фиг. 1 представлена конструкция оптического поляризационного прозрачного защитного элемента, изготавливаемого по заявляемому способу согласно пп.1-6 формулы изобретения;

на фиг. 2 - схема, связанная с использованием оптического поляризационного прозрачного защитного элемента для защиты документа или ценной бумаги от повторного использования или от подделки.

Конструкция заявляемого в качестве изобретения оптического поляризационного прозрачного защитного элемента, представленного на фиг. 1, включает подложку 1, слой 2 прозрачной полимерной композиции, включающей оптически изотропные участки 3 и структурированные (оптически анизотропные) участки 4, выполненные в виде определенных символов, а также термоактивируемую прозрачную клеевую композицию, слой 5, содержащую неорганические соединения с показателем преломления равным по меньшей мере двум единицам.

Это и есть собственно оптический прозрачный защитный элемент.

Заявляемый в качестве изобретения оптический поляризационный прозрачный защитный элемент используют следующим образом (фиг. 2).

С помощью нагретого до температуры 90-140°С металлического клише 7 через подложку 1, слой 2 прозрачной полимерной композиции, включающий оптически изотропные участки 3 и структурированные (оптически анизотропные) участки 4, выполненные в виде определенных символов, переносят и закрепляют на документе 6 с помощью слоя 5 термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей неорганические соединения с показателем преломления равным по меньшей мере двум единицам.

В указанном диапазоне температур клеевая композиция (слой 5) приобретает адгезионные свойства и закрепляет слой 2 на документе 6. После чего подложку 1 удаляют.

Без поляроида в обычном свете символы, размещенные на оптически анизотропных участках 4, не видны, так как человеческий глаз не различает поляризацию света. Прозрачный защитный элемент позволяет видеть ту часть документа или ценной бумаги 6, которая находится под защитным элементом.

При наличии циркулярного поляроида (на рисунках не показан) неполяризованный свет от источника проходит циркулярный поляроид и получает круговую поляризацию.

Оптически изотропные участки 3 не изменяют круговую поляризацию света и свет доходит до термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам.

Оптически анизотропные (структурированные) участки 4 из-за двулучепреломления изменяют круговую поляризацию света на эллиптическую и эллиптически поляризованный свет также доходит до термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей неорганические соединения с показателем преломления равным по меньшей мере двум единицам.

Если бы термоактивируемая прозрачная клеевая композиция не включала неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, то сама полимерная основа термоактивируемой прозрачной клеевой композиции имела бы показатель преломления на уровне 1,5-1,6 единиц, т.е. он не отличался бы от показателя преломления слоя 2 прозрачной полимерной композиции.

В этом случае согласно формулам Френеля интенсивность отраженной волны для параллельной и перпендикулярной поляризаций минимальна и недостаточна для визуализации скрытых изображений, содержащихся в слое 2.

Как показывает практика, для обеспечения четкого контрастного зрительного восприятия визуализируемых с помощью циркулярного поляроида скрытых изображений, содержащихся на участках 4 (анизотропных), необходимо, чтобы коэффициент отражения от границы раздела слоя 2 прозрачной полимерной композиции с щ=1,5 и слоя 5 термоактивируемой прозрачной клеевой композиции был при перпендикулярном падении светового луча не менее 2%.

Это возможно, если разница в показателях преломления слоев 2 и 5 составляет по меньшей мере 0,5 единиц, т.е. слой 5 должен иметь как минимум п₂=2,0. Тогда согласно формуле Френеля при перпендикулярном падении луча на границу раздела двух сред (слоев 2 и 5, фиг. 1, 2) коэффициент отражения К равен

(п₂ -щ)-’ (п₂ + пЦ-’

0,53,5-’

_; = 0,0204 = 2%

Добавка в термоактивируемую прозрачную клеевую композицию неорганических соединений с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, доводит коэффициент отражения от границы раздела слоев 2 и 5 до нужной нам величины. Важным является также изменение фазы отраженной волны, и она изменяется на 180° для обеих поляризаций при увеличении угла падения сверх угла Брюстера.

При соблюдении выше рассмотренных условий вернемся к анализу поведения поляризованного света при отражении от границы раздела двух диэлектриков - прозрачной полимерной композиции, т.е. слоя 2 с оптически изотропными участками 3 и оптически анизотропными участками 4 (показатель пре- 3 029156

ломления ηι=1,5) и термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, т.е. слоя 5 (п₂=2,0), содержащего неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам.

Эллиптически поляризованный свет, полученный после прохождения анизотропных участков 4, отражается от границы слоев 2 и 5 с достаточной интенсивностью и выходит из поляроида, т.е. эти участки, где размещены символы, будут светлыми.

Свет с круговой поляризацией, характерный для изотропных участков 3, также отражается от границы слоев 2 и 5, но в силу изменения фазы на 180° получает другое направление вращения вектора электрической напряженности, что приводит к тому, что после прохождения четвертьволновой пластины циркулярного поляроида линейная поляризация света не совпадает с плоскостью пропускания поляроида.

Следовательно, изотропные участки 3, т.е. фон, являются темными. Таким образом, скрытые изображения (символы), размещенные только на участках 4, визуализируются за счет контраста.

Т.е. поставленная задача решена.

Таким образом, получают оптический поляризационный прозрачный защитный элемент.

Заявленные в качестве изобретений технические решения, относящиеся к способу изготовления поляризационного прозрачного защитного элемента и к конструкции элемента, изготовленного заявленным способом, технически осуществимы и обладают высоким техническим уровнем.

Источники известности.

1. Патент США № 5284364.

2. ЕА-патент № 011838, МПК С09Р 3/02, С02В 1/08 (прототип).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ изготовления оптического поляризационного прозрачного защитного элемента, включающий:

a) нанесение слоя прозрачной полимерной композиции на поверхность подложки;

b) структурирование по меньшей мере одного участка слоя прозрачной полимерной композиции для обеспечения оптической анизотропии по меньшей мере на одном участке слоя прозрачной полимерной композиции;

c) приготовление термоактивируемой прозрачной клеевой композиции с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, путем введения в основу прозрачной клеевой композиции неорганических соединений, показатель преломления которых составляет по меньшей мере две единицы;

ά) нанесение на прозрачную полимерную композицию термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам.
2. Способ по п.1, в котором в качестве прозрачной полимерной композиции, предназначенной для нанесения на подложку, используют поликарбонат, полистирол, фторлак, полиимид, поливиниловый спирт, нитроцеллюлозу и т.д.
3. Способ по пп.1, 2, в котором структурирование слоя прозрачной полимерной композиции по меньшей мере на одном ее участке осуществляют или механическим способом, или термомеханическим воздействием, или головкой термопринтера, или обработкой пучком тяжелых ионов, или обработкой лучом лазера.
4. Способ по п.1, в котором неорганические соединения с показателем преломления, равным по меньшей мере двум единицам, включают одно из группы, содержащей диоксид титана, сульфид цинка и оксид олова (IV).
5. Способ по п.1, в котором в качестве подложки используют пленки, выполненные из полипропилена или полиэтилентерефталата.
6. Способ по п.1, в котором в качестве основы в термоактивируемой прозрачной клеевой композиции используют Тйеттобех.
7. Оптический поляризационный прозрачный защитный элемент, выполненный согласно способу по пп.1-6, содержащий подложку, покрытую слоем прозрачной полимерной композиции, по меньшей мере на одном участке которой выполнено структурирование, а на слой прозрачной полимерной композиции нанесен слой термоактивируемой прозрачной клеевой композиции, содержащей смесь основы с неорганическими соединениями, показатель преломления которых равен по меньшей мере двум единицам.

- 4 029156