RU2407648C1

RU2407648C1 - Counterfeit-proof paper including water signs with multitone effect, and mesh to produce this paper

Info

Publication number: RU2407648C1
Application number: RU2009148464/05A
Authority: RU
Inventors: Аркадий Владимирович Трачук (RU); Аркадий Владимирович Трачук; Андрей Борисович Курятников (RU); Андрей Борисович Курятников; Юрий Васильевич Павлов (RU); Юрий Васильевич Павлов; Александр Николаевич Биричевский (RU); Александр Николаевич Биричевский; Елена Михайловна Федорова (RU); Елена Михайловна Федорова; Игорь Олегович Говязин (RU); Игорь Олегович Говязин; Сергей Иванович Чернышев (RU); Сергей Иванович Чернышев
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак")
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2010-12-27
Also published as: WO2011081561A1

Abstract

FIELD: textile, paper.

SUBSTANCE: invention relates to pulp and paper industry, in particular to production of paper, with water sign, to make banknotes and secure documents that require higher counterfeit protection. Counterfeit-proof paper includes water signs with multitone effect, having light and dark elements, visually perceived in passing light in the form of raster image, besides, light elements are characterised by smaller weight per unit of paper area, compared to dark elements. At the same time total area of light elements of water sign, optical density of which is less than optical density of paper, makes at least 1% of total area of paper, and depth of light elements of water sign does not exceed 70% of paper thickness. Mesh to manufacture counterfeit-proof paper comprises masks to form water sign, which are solid elements arranged between perforated sections of mesh, besides, at least on one mask there are microholes with diametre of not more than 0.25 mm, and total area of microholes makes not more than 15% of overall area of mask.

EFFECT: invention increases strength of paper with preservation of good graded conveying of image tones.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству бумаги с водяным знаком с многотоновым эффектом, применяемой для изготовления банкнот и ценных документов, требующих повышенной защиты от фальсификации.The invention relates to the pulp and paper industry, in particular to the production of paper with a watermark with a multi-tone effect, used for the manufacture of banknotes and valuable documents requiring increased protection against falsification.

Обычно полутоновые водяные знаки получают формованием влажного бумажного полотна на сетке с вытесненным рельефным изображением водяного знака. В процессе формования целлюлозные волокна накапливаются в основном в углубленных участках и рассеиваются на выпуклых участках рельефного изображения, что позволяет получить на бумаге после сушки участки с высокой и низкой плотностью волокон, соответствующие темным и светлым элементам водяного знака. Требуемая градация оптических плотностей при этом достигается за счет того, что светлые элементы водяного знака имеют более низкую оптическую плотность, а темные элементы, наоборот, - более высокую оптическую плотность по сравнению с оптической плотностью бумаги.Typically, halftone watermarks are obtained by molding a wet paper web on a grid with an embossed embossed image of the watermark. During the molding process, cellulose fibers accumulate mainly in the deepened areas and are scattered in the convex sections of the relief image, which makes it possible to obtain areas of high and low fiber density on paper after drying that correspond to dark and light watermark elements. The required gradation of optical densities is achieved due to the fact that the light elements of the watermark have a lower optical density, and the dark elements, on the contrary, have a higher optical density compared to the optical density of the paper.

Основным недостатком таких водяных знаков является наличие на бумаге выступающих участков, соответствующих темным элементам водяного знака, которые создают проблемы при резке, стапеллировании и запечатывании бумаги.The main disadvantage of such watermarks is the presence on the paper of protruding sections corresponding to the dark elements of the watermark, which create problems when cutting, stapling and printing paper.

Известна сетка для формования бумаги с водяным знаком, на которой необходимые элементы изображения выполнены с помощью нитей, поверхность которых для повышения износостойкости обработана смолой. Водяной знак на бумаге, изготовленной с использованием этой сетки, состоит из углубленных элементов с более низкой оптической плотностью, чем плотность бумаги (JP6-287883 А, 11.10.1994).Known mesh for forming paper with a watermark on which the necessary image elements are made using threads, the surface of which is treated with resin to increase wear resistance. The watermark on paper made using this mesh consists of recessed elements with a lower optical density than paper density (JP6-287883 A, 10/11/1994).

Недостатком указанной сетки и изготовленной с помощью нее бумаги с водяным знаком является невозможность получения водяного знака с многотоновым эффектом.The disadvantage of this mesh and watermarked paper made using it is the inability to obtain a watermark with a multi-tone effect.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является бумага, имеющая водяной знак с многотоновым эффектом, который при рассматривании в проходящем свете состоит из светлых и темных элементов, воспринимаемых в виде растрового изображения, причем светлые элементы характеризуются меньшим весом на единицу площади бумаги, чем темные элементы, а точки растрового изображения имеют амплитудную или частотную модуляцию. Для изготовления этой бумаги предлагается сетка, оснащенная масками для формирования водяного знака, которые представляют собой сплошные элементы, расположенные между перфорированными участками сетки (US 6991846 В2, 31.01.2006).Closest to the claimed technical solution is paper having a watermark with a multi-tone effect, which when viewed in transmitted light consists of light and dark elements perceived as a bitmap image, and light elements are characterized by a lower weight per unit area of paper than dark elements, and the points of the bitmap image have amplitude or frequency modulation. For the manufacture of this paper, a mesh is proposed, equipped with masks for forming a watermark, which are solid elements located between the perforated sections of the mesh (US 6991846 B2, 01/31/2006).

Бумага, описанная в US 6991846 В2, содержит водяной знак с многотоновым эффектом, который по своим характеристикам не уступает обычному полутоновому водяному знаку, но, в отличие от него, не имеет выступающих участков, толщина которых превышала бы толщину бумаги, что позволяет устранить проблемы, связанные со стапеллированием, резкой и запечатыванием бумаги. Хорошая градационная передача тонов при этом достигается за счет воспроизведения светлых и темных элементов водяного знака в виде переменной растровой структуры, которая при рассматривании на просвет невооруженным глазом воспринимается как полутоновое изображение с градацией тонов от оптической плотности бумаги до оптической плотности растра.The paper described in US Pat. related to stapling, cutting and sealing of paper. A good gradation of tones is achieved by reproducing the light and dark elements of the watermark in the form of a variable raster structure, which when viewed by the naked eye is perceived as a grayscale image with gradation of tones from the optical density of the paper to the optical density of the raster.

Основным недостатком указанного технического решения является наличие на бумаге участков с низкой оптической плотностью, характеризующихся значительной глубиной светлых элементов водяного знака. При воспроизведении сложных графических изображений таких участков может быть много, и они могут занимать достаточно большую площадь от общей площади бумаги. Бумага на этих участках утоньшается, что способствует снижению ее прочности и повышению вероятности разрушения.The main disadvantage of this technical solution is the presence on paper of areas with low optical density, characterized by a significant depth of light elements of the watermark. When reproducing complex graphic images, there can be many such areas, and they can occupy a sufficiently large area from the total area of the paper. The paper in these areas is thinning, which reduces its strength and increases the likelihood of destruction.

Известно, что глубину светлых элементов водяного знака на бумаге можно в некоторой степени регулировать за счет изменения толщины масок, формирующих водяной знак. Кроме того, при разработке дизайна водяного знака можно корректировать его изображение в высоких светах. Однако первый способ не является достаточно эффективным, а второй отражается на градиенте передачи тонов изображения водяного знака.It is known that the depth of the light elements of a watermark on paper can be controlled to some extent by changing the thickness of the masks forming the watermark. In addition, when designing a watermark, you can adjust its image in high light. However, the first method is not sufficiently effective, and the second is reflected in the gradient of the transmission of tones of the image of the watermark.

Технический результат изобретения - повышение прочности бумаги при сохранении хорошей градационной передачи тонов изображения за счет изменения проницаемости участков сетки, отвечающих за формирование на бумаге светлых элементов водяного знака.The technical result of the invention is to increase the strength of the paper while maintaining a good gradation of the image tones due to changes in the permeability of the grid sections responsible for the formation of light watermark elements on paper.

Результат достигается тем, что защищенная от подделки бумага содержит водяные знаки с многотоновым эффектом, имеющие светлые и темные элементы, визуально воспринимаемые в проходящем свете в виде растрового изображения, причем светлые элементы характеризуются меньшим весом на единицу площади бумаги, чем темные элементы, характеризуется также тем, что суммарная площадь светлых элементов водяного знака, оптическая плотность которых меньше оптической плотности бумаги, составляет не менее 1% от общей площади бумаги, а глубина светлых элементов водяного знака не превышает 70% от толщины бумаги.The result is achieved in that the anti-counterfeit paper contains watermarks with a multi-tone effect, having light and dark elements that are visually perceived in transmitted light as a raster image, while light elements are characterized by a lower weight per unit area of paper than dark elements, is also characterized by that the total area of the light elements of the watermark, the optical density of which is less than the optical density of the paper, is at least 1% of the total area of the paper, and the depth of the bright elements comrade watermark does not exceed 70% of the paper thickness.

Кроме того, растровые изображения могут состоять из растровых элементов произвольной формы, которые могут быть выполнены частично в виде линий с разными углами наклона.In addition, raster images can consist of arbitrary raster elements that can be partially made in the form of lines with different angles of inclination.

Результат достигается также тем, что сетка для изготовления защищенной от подделки бумаги содержит маски для формирования водяного знака, представляющие собой сплошные элементы, расположенные между перфорированными участками сетки, при этом, по меньшей мере, в одной маске выполнены микроотверстия с диаметром не более 0,25 мм, а суммарная площадь микроотверстий составляет не более 15% от общей площади маски.The result is also achieved by the fact that the mesh for the manufacture of counterfeit paper contains masks for the formation of a watermark, which are solid elements located between the perforated sections of the mesh, while at least one mask has micro holes with a diameter of not more than 0.25 mm, and the total area of microholes is no more than 15% of the total area of the mask.

Бумагу с водяным знаком отливают на круглосеточной бумагоделательной машине, используя в качестве основного сырья размолотую до необходимых параметров хлопковую целлюлозу. Причем, кроме водяного знака, воспринимаемого в виде переменной растровой структуры, бумага может иметь и другие водяные знаки, полученные по известным в настоящее время технологиям, например, водяной знак, полученный тиснением сетки, филигранный водяной знак и т.д. Эти водяные знаки могут быть скомбинированы между собой, а также с водяным знаком, полученным с помощью переменной растровой структуры, в любых технологически приемлемых сочетаниях.Watermarked paper is cast on a round-mesh paper machine using cotton pulp milled to the required parameters as the main raw material. Moreover, in addition to the watermark, perceived as a variable raster structure, the paper can also have other watermarks obtained using currently known technologies, for example, a watermark obtained by embossed mesh, a filigree watermark, etc. These watermarks can be combined with each other, as well as with a watermark obtained using a variable raster structure, in any technologically acceptable combinations.

Сетка для изготовления бумаги в соответствии с изобретением содержит маски для формирования водяного знака, которые представляют собой сплошные элементы, выполненные из металла, пластика и т.д., расположенные между перфорированными участками сетки. Общее количество масок определяется изображением водяного знака и, в простейшем случае, на сетке может иметься, по крайней мере, одна маска для формирования водяного знака.The paper manufacturing grid according to the invention comprises masks for forming a watermark, which are solid elements made of metal, plastic, etc., located between the perforated sections of the grid. The total number of masks is determined by the image of the watermark and, in the simplest case, at least one mask can be present on the grid to form the watermark.

На масках получают растровые изображения, формирующие на бумаге водяной знак с многотоновым эффектом. Причем растровые изображения могут состоять из множества отверстий, диаметр и расположение которых изменяется в зависимости от изображения водяного знака. Для изготовления отверстий можно использовать, например, сверление, химическое травление и т.д. Кроме амплитудной и частотной модуляции, растровые изображения на масках могут быть получены любым из известных в настоящее время способов растрирования и могут состоять из растровых элементов произвольной формы, выполненных, по крайней мере, частично в виде линий с разными углами наклона.Raster images are obtained on masks, forming a watermark with a multi-tone effect on paper. Moreover, raster images can consist of many holes, the diameter and location of which varies depending on the image of the watermark. For making holes, for example, drilling, chemical etching, etc. can be used. In addition to amplitude and frequency modulation, raster images on masks can be obtained using any of the currently known methods of rasterization and can consist of raster elements of arbitrary shape, made at least partially in the form of lines with different angles of inclination.

В процессе формования бумажного полотна проницаемость сетки в местах отверстий изменяется пропорционально их диаметру, количеству и расположению на масках. При этом на бумаге формируется изображение водяного знака, состоящее из комбинации темных и светлых элементов с размером растровых точек обычно не менее 0,3 мм, так как воспроизведение на бумаге изображения водяного знака растровыми точками меньшего размера затруднительно из-за их недостаточной контрастности.In the process of forming a paper web, the permeability of the mesh in the places of the holes changes in proportion to their diameter, number and location on the masks. At the same time, a watermark image is formed on paper, consisting of a combination of dark and light elements with a raster dot size of usually not less than 0.3 mm, since it is difficult to reproduce a watermark image on paper with smaller raster dots due to their insufficient contrast.

С целью регулировки на бумаге глубины светлых элементов водяного знака, по крайней мере, в некоторых масках выполнены микроотверстия диаметром не более 0,25 мм. Эти микроотверстия из-за своих небольших размеров не воспринимаются на бумаге в виде растровой структуры, но позволяют увеличить проницаемость сетки и соответственно уменьшить глубину светлых элементов водяного знака. Суммарная площадь микроотверстий должна составлять не более 15% от общей площади маски, так как при дальнейшем увеличении этого показателя наблюдается снижение контрастности и ухудшение градационной передачи тонов изображения водяного знака.In order to adjust the depth of light elements of the watermark on paper, at least in some masks, microholes with a diameter of not more than 0.25 mm are made. Due to their small size, these micro-holes are not perceived on paper as a raster structure, but they allow to increase the permeability of the mesh and, accordingly, reduce the depth of the light elements of the watermark. The total area of the microholes should be no more than 15% of the total area of the mask, since with a further increase in this indicator, a decrease in contrast and a decrease in the gradation of tones of the watermark image are observed.

Для изготовления микроотверстий можно использовать любое известное в настоящее время оборудование, технические характеристики которого позволяют осуществить указанную операцию. Например, с этой целью применяют установку для прошивки микроотверстий в металлических и пластиковых пластинах, скомпонованную на базе лазера ЛТИ-136.For the manufacture of micro-holes, you can use any currently known equipment, the technical characteristics of which allow the specified operation. For example, for this purpose, a device for flashing micro-holes in metal and plastic plates, arranged on the basis of the LTI-136 laser, is used.

Ограничение диаметра и суммарной площади микроотверстий вызвано значительным возрастанием проницаемости масок. В каждом конкретном случае диаметр микроотверстий, а также их количество и расположение на масках согласуется с фактическим изображением получаемого водяного знака. Причем основным критерием является уменьшение глубины светлых элементов водяного знака до технологически приемлемых значений, не превышающих 70% от исходной толщины бумаги, при суммарной площади светлых элементов водяного знака не менее 1% от общей площади бумаги.The limitation of the diameter and total area of the microholes is caused by a significant increase in the permeability of the masks. In each case, the diameter of the micro-holes, as well as their number and location on the masks is consistent with the actual image of the resulting watermark. Moreover, the main criterion is to reduce the depth of the light elements of the watermark to technologically acceptable values not exceeding 70% of the original thickness of the paper, with the total area of the light elements of the watermark not less than 1% of the total area of the paper.

С другой стороны, при увеличении суммарной площади светлых элементов водяного знака наблюдается значительное ослабление прочности бумаги по участкам водяного знака за счет их утоньшения, когда глубина светлых элементов достигает 80-90% от исходной толщины бумаги. Это ослабление выражается в образовании на бумаге в процессе ее физико-механических испытаний (устойчивость к восьмикратному смятию, число двойных перегибов и т.д.) отверстий, разрывов и трещин, что крайне нежелательно при использования бумаги в качестве основы для банкнот. Для сохранения хороших показателей прочности бумаги целесообразно уменьшить глубину светлых элементов водяного знака, по крайней мере, на участках, занимающих не менее 1% от общей площади бумаги, до величины, не превышающей 70% от исходной толщины бумаги, что и достигается за счет использования масок с микроотверстиями в соответствии с изобретением.On the other hand, with an increase in the total area of the light elements of the watermark, a significant weakening of the paper strength in the watermark sections is observed due to their thinning, when the depth of the light elements reaches 80-90% of the original paper thickness. This weakening is expressed in the formation on the paper during its physical and mechanical tests (resistance to eight-fold crushing, the number of double bends, etc.) holes, tears and cracks, which is extremely undesirable when using paper as the basis for banknotes. To maintain good indicators of paper strength, it is advisable to reduce the depth of the light elements of the watermark, at least in areas occupying at least 1% of the total paper area, to a value not exceeding 70% of the original paper thickness, which is achieved through the use of masks with micro holes in accordance with the invention.

Изобретение осуществляют следующим образом. Осуществление изобретения объясняется с помощью фиг.1-3. На фиг.1 изображен рисунок водяного знака, на фиг.2 - сетка (1) с маской (2), соответствующей рисунку водяного знака, на фиг.3 - фрагмент маски с растровыми отверстиями (3) и с микроотверстиями (4).The invention is as follows. The implementation of the invention is explained using figures 1-3. Figure 1 shows a drawing of a watermark, figure 2 - mesh (1) with a mask (2) corresponding to the picture of a watermark, figure 3 is a fragment of a mask with raster holes (3) and with micro-holes (4).

На сетке 1 (фиг.2) круглосеточной бумагоделательной машины закрепляют в соответствии с рисунком водяного знака, по крайней мере, одну маску 2 (фиг.2), которая представляет собой припаянную, приваренную или соединенную с сеткой каким-то другим способом пластину из металла, пластика или другого материала. Выполненное на маске 2 с помощью растровых отверстий 3 негативное изображение позволяет получить на бумаге водяной знак, воспринимаемый на просвет в виде растровой структуры.At least one mask 2 (figure 2), which is a metal plate soldered, welded or connected to the grid in some other way, is fixed on the grid 1 (Fig. 2) of the round-mesh paper machine, in accordance with the watermark pattern , plastic or other material. A negative image made on the mask 2 using raster holes 3 allows you to get a watermark on paper, perceived in the form of a raster structure.

В процессе формования бумажного полотна осаждение бумажной массы на сетке 1 изменяется пропорционально диаметру, количеству и расположению на маске 2 растровых отверстий 3 (фиг.3), что приводит к образованию на бумаге темных элементов изображения, оптическая плотность которых соответствует оптической плотности бумаги. Эти темные элементы хорошо воспринимаются в проходящем свете за счет контраста со светлыми элементами водяного знака, оптическая плотность которых меньше оптической плотности бумаги.In the process of forming the paper web, the deposition of paper pulp on the grid 1 changes in proportion to the diameter, number and location of the raster holes 3 on the mask 2 (Fig. 3), which leads to the formation of dark image elements on paper whose optical density corresponds to the optical density of the paper. These dark elements are well perceived in transmitted light due to the contrast with light watermark elements, the optical density of which is less than the optical density of the paper.

В соответствии с идеей изобретения на маске 2 (фиг.2), кроме растровых отверстий 3, имеются микроотверстия 4 (фиг.3), расположение которых согласуется с расположением светлых элементов водяного знака, имеющих суммарную площадь более 2% от общей площади бумаги.In accordance with the idea of the invention, on mask 2 (FIG. 2), in addition to raster holes 3, there are micro holes 4 (FIG. 3), the arrangement of which is consistent with the arrangement of bright watermark elements having a total area of more than 2% of the total paper area.

Результатом является улучшение проницаемости сетки 1 на участках водяного знака с наиболее низкой оптической плотностью (то есть в светах изображения) и, как следствие, уменьшение глубины светлых элементов водяного знака на этих участках, что способствует повышению прочности бумаги при сохранении хорошей градационной передачи тонов изображения водяного знака.The result is an improvement in the permeability of mesh 1 in areas of the watermark with the lowest optical density (that is, in the light of the image) and, as a result, a decrease in the depth of the light elements of the watermark in these areas, which helps to increase the strength of the paper while maintaining a good gradation of tones sign.

Таким образом, предлагаемая в изобретении бумага с водяным знаком с многотоновым эффектом в сравнении с наиболее близким аналогом характеризуется более высокими прочностными свойствами и хорошим качеством воспроизведения водяного знака. Это достигается за счет применения при ее изготовлении сетки, содержащей, по крайней мере, одну маску для формирования водяного знака, проницаемость которой регулируется с помощью микроотверстий.Thus, the inventive paper with a watermark with a multi-tone effect, in comparison with the closest analogue, is characterized by higher strength properties and good quality of watermark reproduction. This is achieved through the use in its manufacture of a mesh containing at least one mask for the formation of a watermark, the permeability of which is regulated using microholes.

Claims

1. Tamper-resistant paper containing watermarks with a multi-tone effect, having light and dark elements that are visually perceived in transmitted light as a raster image, and light elements are characterized by a lower weight per unit area of paper than dark elements, characterized in that the total the area of the light elements of the watermark, the optical density of which is less than the optical density of the paper, is at least 1% of the total area of the paper, and the depth of the light elements of the watermark does not exceed 70% o t of paper thickness.

2. Protected from counterfeit paper according to claim 1, characterized in that the raster images consist of raster elements of arbitrary shape.

3. Protected from fake paper according to claim 2, characterized in that the raster elements of arbitrary shape are partially made in the form of lines with different angles of inclination.

4. Grid for the manufacture of tamper-resistant paper, characterized according to any one of claims 1 to 3, containing masks for forming a watermark, which are solid elements located between the perforated sections of the grid, characterized in that at least in one mask micro-holes with a diameter of not more than 0.25 mm were made, and the total area of micro-holes is not more than 15% of the total area of the mask.