RU2790680C1 - Hidden marking method - Google Patents
Hidden marking method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2790680C1 RU2790680C1 RU2022120981A RU2022120981A RU2790680C1 RU 2790680 C1 RU2790680 C1 RU 2790680C1 RU 2022120981 A RU2022120981 A RU 2022120981A RU 2022120981 A RU2022120981 A RU 2022120981A RU 2790680 C1 RU2790680 C1 RU 2790680C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- marking
- luminescent
- boron difluoride
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к люминесцентным композициям на основе β-дикетонатов дифторида бора, пригодным для скрытой маркировки материальных объектов и может быть использовано для определения подлинности товаров.The invention relates to luminescent compositions based on boron difluoride β-diketonates, suitable for hidden marking of material objects and can be used to determine the authenticity of goods.
Контрабанда и контрафактная торговля затрагивают разнообразные товары и оказывают влияние на экономическое развитие многих стран. Производители, которые работают в правовом поле, ищут способы борьбы с этой угрозой. Одним из эффективных методов такой борьбы является скрытая маркировка, которая помогает отслеживать товары на всех этапах жизненного цикла. Это позволяет достоверно определить принадлежность продукции и может быть использовано при доказывании факта недобросовестной конкуренции.Smuggling and counterfeit trade affect a variety of goods and influence the economic development of many countries. Manufacturers that operate within the legal field are looking for ways to combat this threat. One of the effective methods of such struggle is covert labeling, which helps to track products at all stages of the life cycle. This allows you to reliably determine the ownership of products and can be used to prove the fact of unfair competition.
Для защиты от подделок активно используют люминесцентные чернила, разработанные для скрытой маркировки. Они могут быть как видимыми невооруженным глазом, замаскированными под обычные чернила, так и абсолютно прозрачными, но люминесцирующими под воздействием электромагнитного излучения определенной длины волны. Преимущество использования люминесцентных чернил заключается в том, что производители могут наносить на акцизные марки, этикетки или бумажную упаковку товаров свои собственные невидимые символы, не рискуя спутать их с основной маркировкой, или защитить себя от претензий конкурентов из-за контрафактной продукции, визуально схожей с оригиналом. Способ маркировки включает нанесение невидимых невооруженным глазом люминесцентных веществ в составе чернил посредством типографской печати на защищаемые от подделки документы, этикетки или упаковку. Верификацию проводят при определенном освещении визуально или с помощью приборов для регистрации люминесценции.To protect against counterfeiting, luminescent inks designed for hidden marking are actively used. They can be either visible to the naked eye, disguised as ordinary ink, or completely transparent, but luminescent under the influence of electromagnetic radiation of a certain wavelength. The advantage of using luminescent ink is that manufacturers can put their own invisible characters on tax stamps, labels or paper packaging of goods without risking confusion with the main marking, or protect themselves from competitors' claims due to counterfeit products that visually resemble the original. . The method of marking includes the application of luminescent substances invisible to the naked eye in the composition of the ink by means of typographic printing on documents, labels or packaging protected from forgery. Verification is carried out under certain illumination visually or using devices for recording luminescence.
Редкоземельные элементы широко используются для обеспечения люминесценции чернил, наносимых методом типографской печати на маркируемую бумажную поверхность в виде символа, невидимого при естественном освещении. Его визуализируют путем освещения источником инфракрасного и/или ультрафиолетового излучения, вызывая свечение определенного цвета. Далее проводят идентификацию документа и делают заключение о его подлинности или фальсификации.Rare earth elements are widely used to ensure the luminescence of ink applied by printing on a marked paper surface in the form of a symbol invisible in natural light. It is visualized by illumination with a source of infrared and / or ultraviolet radiation, causing a glow of a certain color. Next, the document is identified and a conclusion is made about its authenticity or falsification.
Так, известен мелкокристаллический люминесцентный состав для маркировки и способ идентификационной маркировки документа с использованием этого состава [пат.RU №2253665, опубл. 10.06.2005]. Для его получения перемешивают в вибросмесителе оксисульфид гадолиния, активированный тербием, имеющий средний размер кристаллов 1,1 мкм, и оксисульфид иттрия, активированный иттербием и эрбием, имеющий средний размер кристаллов 1,3 мкм, в соотношении от 2:1 до 1:2. Полученный состав с кристаллическими частицами не более 1,5 мкм, вводят в типографскую краску и наносят методом типографской печати на поверхность акцизной марки в виде маркировки, невидимой при обычных условиях. Визуализируют маркировку путем освещения поверхности акцизной марки излучением в ультрафиолетовой области спектра (λ=254 нм) или излучением светодиода (λ=960 нм), вызывая ее свечение зеленым цветом.Thus, a fine-crystalline luminescent composition for marking and a method for identifying a document using this composition are known [US Pat.RU No. 2253665, publ. 06/10/2005]. To obtain it, gadolinium oxysulfide activated with terbium, having an average crystal size of 1.1 μm, and yttrium oxysulfide, activated with ytterbium and erbium, having an average crystal size of 1.3 μm, are mixed in a vibrating mixer in a ratio of 2:1 to 1:2. The resulting composition with crystalline particles of not more than 1.5 microns is introduced into printing ink and applied by printing on the surface of the excise stamp in the form of a marking invisible under normal conditions. The marking is visualized by illuminating the surface of the excise stamp with radiation in the ultraviolet region of the spectrum (λ=254 nm) or LED radiation (λ=960 nm), causing it to glow green.
Основным недостатком известного изобретения является то, что порошки мелкокристаллических люминофоров имеют достаточно большой размер частиц и при высыхании чернил могут осаждаться на оборудовании, вызывая тем самым необходимость его очистки, что приведет к дополнительным расходам производства. Помимо этого, использование дорогостоящих соединений редкоземельных элементов существенно увеличивает себестоимость маркировки.The main disadvantage of the known invention is that the powders of fine-crystalline phosphors have a sufficiently large particle size and, when the ink dries, can be deposited on the equipment, thereby necessitating its cleaning, which will lead to additional production costs. In addition, the use of expensive compounds of rare earth elements significantly increases the cost of marking.
Предложена водная композиция чернил для термической струйной печати, предназначенная для защиты документов и содержащая по меньшей мере один люминесцентный водорастворимый лантанидный комплекс [пат. EA №21513, опубл. 30.11.2012]. Комплексы редкоземельных металлов согласно настоящему изобретению выбрают из люминесцентных комплексов трехвалентных ионов редкоземельных металлов с тремя тридентатными 5- или 6-членными гетероарильными лигандами, несущими двойной отрицательный заряд. Вышеуказанный результат обеспечивается использованием стабильного водорастворимого трис-комплекса трехвалентного редкоземельного катиона Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и их смесей, с лигандом, выбранным из группы пиридина, имидазола, триазола, пиразола, пиразина, имеющим по меньшей мере одну карбонильную группу, который поглощает излучение в ультрафиолетовой и/или синей области электромагнитного спектра. Люминесцентное излучение этих лантанидных комплексов обусловлено внутренними переходами на f-подуровень, например 5D0→7F1 и 5D0→7F2 для Eu3+.An aqueous ink composition for thermal inkjet printing is proposed for protecting documents and containing at least one luminescent water-soluble lanthanide complex [U.S. Pat. EA No. 21513, publ. November 30, 2012]. The rare earth complexes of the present invention are selected from luminescent complexes of trivalent rare earth metal ions with three tridentate 5- or 6-membered heteroaryl ligands bearing a double negative charge. The above result is achieved by using a stable water-soluble tris complex of the trivalent rare earth cation Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and mixtures thereof, with a ligand selected from the group of pyridine, imidazole, triazole , pyrazole, pyrazine, having at least one carbonyl group, which absorbs radiation in the ultraviolet and/or blue region of the electromagnetic spectrum. The luminescent emission of these lanthanide complexes is due to internal transitions to the f-sublevel, for example, 5 D 0 → 7 F 1 and 5 D 0 → 7 F 2 for Eu 3+ .
К основному недостатку известных люминесцентных чернил можно отнести присутствие кристаллов люминофоров в их составе, а нагрев в процессе типографской печати способен вызвать осаждение частиц на соплах печатающих головок, забивать их и, тем самым, приводить к необходимости замены головок с невозможностью полного использования картриджей, что негативно влияет на себестоимость печати. Помимо этого, использование дорогостоящих соединений редкоземельных элементов может существенно увеличить себестоимости маркировки.The main disadvantage of the known luminescent inks is the presence of phosphor crystals in their composition, and heating during printing can cause particles to settle on the nozzles of the print heads, clog them and, thereby, lead to the need to replace the heads with the impossibility of full use of the cartridges, which is negative affects the cost of printing. In addition, the use of expensive compounds of rare earth elements can significantly increase the cost of labeling.
Органические люминесцентные вещества имеют хорошую растворимость в распространенных органических растворителях, а также высокую интенсивность люминесценции.Organic luminescent substances have good solubility in common organic solvents, as well as high luminescence intensity.
Люминесцирующая добавка на основе органических соединений европия и тербия в чернила для скрытой маркировки ценных материальных объектов с целью защиты от подделки предложена в [пат.RU №2373211, опубл. 20.11.2009]. Добавка представляет собой соединение ди(нитрато)ацетилацетонатобис(1,10-фенантролин) лантаноид(III) общей формулы [Ln(NO3)2Асас(Phen)2]⋅Н2О, где Ln - TbxEr1-x, 0<x<1, Асас - ацетилацетонат-ион, Phen -1,10-фенантролин, и характеризуется тремя защитными свойствами, которые поддаются контролю независимо друг от друга. Первое защитное свойство представляет собой способность люминесцировать зеленым светом под действием УФ-излучения. Второе защитное свойство представляет собой способность люминесцировать зеленым светом под действием рентгеновского излучения (рентгенолюминесценция). Третье защитное свойство термолюминесценция, которая представляет собой способность запасать неограниченно долгое время энергию УФ- и рентгеновского излучения и высвечивать зеленое свечение при последующем нагревании.A luminescent additive based on organic compounds of europium and terbium in ink for hidden marking of valuable material objects in order to protect against counterfeiting is proposed in [US Pat.RU No. 2373211, publ. November 20, 2009]. The additive is a compound di(nitrato)acetylacetonatobis(1,10-phenanthroline) lanthanide(III) of the general formula [Ln(NO 3 ) 2 Acac(Phen) 2 ]⋅H 2 O, where Ln - Tb x Er 1-x , 0<x<1, Acac - acetylacetonate ion, Phen -1,10-phenanthroline, and is characterized by three protective properties that can be controlled independently of each other. The first protective property is the ability to luminesce green light when exposed to UV radiation. The second protective property is the ability to luminesce green light when exposed to X-rays (X-ray luminescence). The third protective property is thermoluminescence, which is the ability to store the energy of UV and X-ray radiation indefinitely and emit a green glow upon subsequent heating.
Недостатком предлагаемой добавки является то, что известные невидимые чернила подходят для нанесения на бумагу и не реализованы для использования в пленках, что ограничивает спектр применения. Наличие в составе редкоземельных элементов, характеризующихся высокой стоимостью, существенно увеличивает стоимость маркировки.The disadvantage of the proposed additive is that the known invisible ink is suitable for application on paper and is not implemented for use in films, which limits the range of applications. The presence of rare earth elements, which are characterized by high cost, significantly increases the cost of marking.
В [пат. US №7147801, опубл. 12.12.2006] описан многокомпонентный состав чернил, пригодных для струйной печати, содержащий люминесцентное соединение, растворитель, энергетически активное вещество и, необязательно, нелюминесцентный краситель. Энергетически активное соединение при воздействии эффективного количества энергии образует одно или несколько активных веществ, которые могут реагировать с люминофором, изменяя одну или несколько его характеристик и/или нелюминесцентного красителя. Предпочтительный люминесцентный краситель относится к комплексам лантанидов, которые включают хелатированные органические лиганды, например, координационные комплексы редкоземельных элементов. Другие возможные лиганды включают оксо-, амино-, пиридино-, сульфоксолиганды, такие как бета-дикетонаты; бипиридины и другие. Известные чернила легко наносятся на бумажную подложку, быстро сохнут, а воздействие энергией на подложку при идентификации защитного рисунка запускает каскад фотохимических реакций, в результате которых невооруженным глазом видно изменение рисунка. Причем возможно как «затухание», так и «разгорание» люминесценции.In [US Pat. US No. 7147801, publ. 12.12.2006] describes a multi-component composition of ink suitable for inkjet printing, containing a luminescent compound, a solvent, an energetically active substance and, optionally, a non-luminescent dye. An energetically active compound, when exposed to an effective amount of energy, forms one or more active substances that can react with the phosphor, changing one or more of its characteristics and/or non-luminescent dye. A preferred luminescent dye refers to lanthanide complexes that include chelated organic ligands, such as rare earth coordination complexes. Other possible ligands include oxo-, amino-, pyridino-, sulfoxo ligands such as beta-diketonates; bipyridines and others. Known ink is easily applied to a paper substrate, dries quickly, and the impact of energy on the substrate when the security pattern is identified triggers a cascade of photochemical reactions, as a result of which a change in the pattern is visible to the naked eye. Moreover, both "fading" and "burning up" of luminescence are possible.
К основному недостатку можно отнести многокомпонентность и дороговизну некоторых соединений состава. Помимо этого, указанный состав и способ применим для маркировки документов и в источнике информации не рассмотрены варианты нанесения на полимерную матрицу, которая может оказывать влияние на люминесценцию ряда веществ.The main disadvantage is the multicomponent and high cost of some compounds of the composition. In addition, the specified composition and method is applicable for marking documents and the source of information does not consider options for applying to a polymer matrix, which can affect the luminescence of a number of substances.
Известны композиции люминесцентных полимеров большого ряда дикетонатов [з. WO №2011011646, опубл. 27.01.2011] для использования в качестве визуализирующих агентов, зондов, легко обрабатываемых фотосенсибилизаторов, датчиков (например, кислорода, температуры, влажности, pH), лазерных красителей, оптических волокон, волноводов, световодов, фотоактивируемых окислителей, излучающих материалов для дисплеев, сольватохромных, фоторазлагаемых, литографических материалов, а также красителей, чернил, реактивных красителей. Композиции могут быть включены в матрицы в том числе полимерные, а именно в полиакрилаты, полиметакрилаты, полилактид, полиамид, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полиэтиленгликоль, поли(этилентерефталат), полисилоксаны, силиконы.Known compositions of luminescent polymers of a large number of diketonates [h. WO No. 2011011646, publ. 01/27/2011] for use as imaging agents, probes, easily processed photosensitizers, sensors (e.g., oxygen, temperature, humidity, pH), laser dyes, optical fibers, waveguides, light guides, photoactivated oxidizers, emitting materials for displays, solvatochromic, photodegradable, lithographic materials, as well as dyes, inks, reactive dyes. Compositions can be included in matrices, including polymer ones, namely, polyacrylates, polymethacrylates, polylactide, polyamide, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene glycol, poly(ethylene terephthalate), polysiloxanes, silicones.
Недостатком изобретения является отсутствие информации о применении дикетонатов, в том числе дикетонатов дифторида бора, для скрытой маркировки, так как в источнике описаны только варианты использования известных соединений и композиций люминесцентных красителей в клеточной биологии в способе определения кислорода, которое проводят без использования инвазивных методов.The disadvantage of the invention is the lack of information on the use of diketonates, including boron difluoride diketonates, for latent labeling, since the source describes only options for using known compounds and compositions of luminescent dyes in cell biology in a method for determining oxygen, which is carried out without the use of invasive methods.
Комплексы дифторида бора для скрытой маркировки привлекают интерес в силу интенсивного поглощения излучения в видимой области, высокого квантового выхода фотолюминесценции и высокой химической стабильности. Так, в работе [Xiaolin Zhu et al. «An AIE-active boron-difluoride complex: multi-stimuli-responsive fluorescence and application in data security protection» // Chem. Commun., 2014, V.50, рр. 12951-12954] предложено использовать в качестве криптографических чернил комплекс дифторида бора, содержащий плоскую структуру из ядра азабор-дихинометена и два N-замещенных фенотиазиновых хромофора. Технология шифрования и дешифрования информации включает написание символов раствором известного комплекса дифторида бора, насыщенного парами HCl, на фильтровальной бумаге. Затем бумагу погружают в раствор красителя тартразина на 20 секунд и высушивают при комнатной температуре, что позволяет сделать надпись невидимой ни при обычном освещении, ни в ультрафиолетовом свете. На этапе расшифровки желтую флуоресценцию нанесенных символов визуализируют путем воздействия на бумагу в течение 10 мин паров соляной кислоты или триэтиламина.Complexes of boron difluoride for surface marking attract interest due to the intense absorption of radiation in the visible region, the high quantum yield of photoluminescence and high chemical stability. So, in [Xiaolin Zhu et al. "An AIE-active boron-difluoride complex: multi-stimuli-responsive fluorescence and application in data security protection" // Chem. Commun., 2014, V.50, pp. 12951-12954] proposed to use as a cryptographic ink a complex of boron difluoride containing a flat structure of the azaboro-dichinomethene core and two N-substituted phenothiazine chromophores. The technology of encryption and decryption of information includes writing characters with a solution of a well-known boron difluoride complex saturated with HCl vapor on filter paper. The paper is then immersed in a tartrazine dye solution for 20 seconds and dried at room temperature, which makes the inscription invisible under normal or ultraviolet light. At the stage of decoding, the yellow fluorescence of the applied symbols is visualized by exposing the paper to hydrochloric acid or triethylamine vapors for 10 minutes.
К недостатку указанных чернил относится, прежде всего, сложная процедура верификации, которая может быть проведена только в лабораторных условиях с использованием опасных химических веществ.The disadvantage of these inks is, first of all, the complex verification procedure, which can only be carried out in laboratory conditions using hazardous chemicals.
Как видно из уровня техники, применение люминесцирующих чернил в полиграфических процессах не всегда экономически целесообразно и удобно для скрытой маркировки товаров. Иногда защитные элементы необходимо включить в полимерную матрицу самого товара или нанести невидимые символы на его упаковку.As can be seen from the prior art, the use of luminescent ink in printing processes is not always economically feasible and convenient for hidden labeling of goods. Sometimes security elements need to be included in the polymer matrix of the product itself or invisible symbols must be applied to its packaging.
Так, известна композиция для защиты от подделки на основе полимерного, непроводящего материала и распределенных в нем электропроводящего пигмента и органического люминесцирующего соединения, которое в присутствии проводящего пигмента способно к возбуждению [пат.EA №28223, опубл. 31.10.2017]. В частном случае реализации изобретения в толуоле растворяют 5 мас.% электролюминесцирующего соединения иридий(III)трис(2-(4-тотил)пиридинато-N,С2), 10 мас.% материала, обеспечивающего транспорт электронов N,N'-бис(3-метилфенил)-N,N'-бис(фенил)бензол, 25 мас.% полупроводника 2-(4-бифенил)-5-(4-терт-бутилфенил)-1,3,4-оксадиазол и 60 мас.% полистирола. При этом общая концентрация названных четырех веществ составляет 2,5 мас.% готового органического раствора. Для изготовления защитного элемента на поликарбонатную пленку толщиной около 100 мкм печатным способом наносят известный состав посредством струйной или трафаретной печати. Отпечатанная пленка после высыхания содержит 0,5 мас.% люминесцирующего вещества, 90 мас.% органического полимерного материала матрицы, 8 мас.% проводящих наполнителей. Полученную таким образом поликарбонатную пленку с рисунком ламинируют слоем поликарбонатной пленки без использования адгезивов. Слои невозможно отделить друг от друга, в результате чего достигается особенно высокая механическая защита от воздействия на элемент защиты. Визуализацию осуществляют с помощью бесконтактного возбуждения люминесценции в электрическом переменном поле.Thus, a composition for protection against forgery based on a polymeric, non-conductive material and an electrically conductive pigment and an organic luminescent compound distributed in it, which, in the presence of a conductive pigment, is capable of excitation, is known [US Pat. EA No. 28223, publ. October 31, 2017]. In a particular case of implementing the invention, 5 wt.% of the electroluminescent compound iridium(III)tris(2-(4-totyl)pyridinato-N,C2), 10 wt.% of the material providing electron transport N,N'-bis( 3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzene, 25 wt.% semiconductor 2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole and 60 wt. % polystyrene. The total concentration of these four substances is 2.5 wt.% of the finished organic solution. To produce the security element, a known composition is printed on a polycarbonate film with a thickness of about 100 μm by means of inkjet or screen printing. The printed film after drying contains 0.5 wt.% luminescent substance, 90 wt.% organic polymer matrix material, 8 wt.% conductive fillers. The patterned polycarbonate film thus obtained is laminated with a polycarbonate film layer without the use of adhesives. The layers cannot be separated from each other, resulting in a particularly high mechanical protection against impact on the protection element. Visualization is carried out using non-contact excitation of luminescence in an electric alternating field.
Недостатком известного материала является большое количество специфичных и дорогостоящих компонентов и многослойность, что может сказаться на себестоимости изготовления материалов. Помимо этого, необходимость использования оборудования для активации люминесценции усложняет широкое внедрение указанного способа скрытой маркировки.The disadvantage of the known material is a large number of specific and expensive components and layering, which can affect the cost of manufacturing materials. In addition, the need to use equipment for activating luminescence complicates the widespread implementation of this method of latent marking.
Известна композиция прозрачного нанофлуоресцентного материала и ее скрытое применение для защиты от подделок товаров [пат. CN №102002365, опубл. 21.08.2013]. Изобретение обеспечивает получение материала с прозрачностью более 50% при длинах волн 390-650 нм. В его состав входят следующие нанофлуоресцентные материалы: флуоресцентный порошок неорганического редкоземельного нанооксида, органический краситель с ненасыщенными связями, органические светоизлучающие малые молекулы, полупроводниковые флуоресцентные квантовые точки и молекулы органических комплексов металлов, которые содержат редкоземельные элементы, при этом средний диаметр частиц нанофлуоресцентных материалов составляет не более 400 нм. Для создания скрытой маркировки прозрачной печатной краской наносят защитный символ на поверхность известных упаковочных материалов - биаксиально-ориентированной полипропиленовой пленки или полимерных пленок из поливинилхлорида или полиэтилена. При этом, пленка содержащая защитный символ должна иметь значительную прозрачность под естественным светом. Визуализируют значок при облучении ультрафиолетовым излучением (>320 нм), наблюдая видимое глазом флуоресцентное свечение и/или два вида различных видимых цветов флуоресценции при использовании нескольких люминофоров в составе краски.Known composition of a transparent nanofluorescent material and its covert application to protect against counterfeit goods [US Pat. CN No. 102002365, publ. 21.08.2013]. EFFECT: invention provides obtaining a material with a transparency of more than 50% at wavelengths of 390-650 nm. It consists of the following nanofluorescent materials: fluorescent powder of inorganic rare earth nanooxide, organic dye with unsaturated bonds, organic light-emitting small molecules, semiconductor fluorescent quantum dots and molecules of organic metal complexes that contain rare earth elements, while the average particle diameter of nanofluorescent materials is not more than 400 nm. To create a hidden marking with transparent printing ink, a security symbol is applied to the surface of known packaging materials - biaxially oriented polypropylene film or polymer films made of polyvinyl chloride or polyethylene. At the same time, the film containing the security symbol must have significant transparency under natural light. The badge is visualized when exposed to ultraviolet radiation (>320 nm), observing a fluorescent glow visible to the eye and / or two types of different visible fluorescence colors when using several phosphors in the paint composition.
Недостаток изобретения заключается в многокомпонентности состава, что увеличивает количество операций для его получения, а включение в него дорогостоящих люминесцентных комплексов лантанидов приводит к росту себестоимости маркировки.The disadvantage of the invention lies in the multicomponent composition, which increases the number of operations to obtain it, and the inclusion of expensive lanthanide luminescent complexes leads to an increase in the cost of labeling.
Исходя из известного уровня техники была поставлена задача разработать способ скрытой маркировки материальных объектов с использованием люминесцентных композиций β-дикетонатов дифторида бора, основанный на индуцированной УФ-излучением высокой интенсивности их длительной эксимерной замедленной флуоресценции при комнатной температуре.Based on the prior art, the task was set to develop a method for hidden marking of material objects using luminescent compositions of boron difluoride β-diketonates, based on their long-term delayed excimer fluorescence induced by UV radiation at high intensity at room temperature.
Техническим результатом заявляемого изобретения является недорогой несложный способ маркировки полимерных пленок с возможностью нанесения любых желаемых символов. Для проведения скрытой маркировки и активации люминесцентного красителя не требуется использовать дорогостоящее, громоздкое и технически сложное оборудование, а идентифицировать защитную маркировку возможно с помощью компактного ультрафиолетового фонарика или УФ-лампы. Еще одним преимуществом является то, что заявляемая маркировка может использоваться в широком температурном диапазоне и имеет длительный срок службы.The technical result of the claimed invention is an inexpensive, simple method for marking polymer films with the possibility of applying any desired symbols. Hidden marking and activation of the luminescent dye do not require the use of expensive, bulky and technically complex equipment, and it is possible to identify the protective marking using a compact ultraviolet flashlight or UV lamp. Another advantage is that the inventive marking can be used in a wide temperature range and has a long service life.
Технический результат достигают способом скрытой маркировки, заключающимся в приготовлении в хлорированном углеводороде раствора поликарбоната и диарилметаната или арилацетоната дифторида бора в концентрации в готовой пленке 0,05-1 мас.%, формировании пленки растворным методом, высушивании ее на воздухе, нанесении защитного изображения путем облучения пленки источником высокоинтенсивного УФ-излучения в диапазоне длин волн 360-410 нм и последующей верификацией изображения с помощью низкоинтенсивного УФ-излучения в диапазоне длин волн 360-410 нм.The technical result is achieved by the hidden marking method, which consists in preparing a solution of polycarbonate and diarylmethanate or arylacetonate of boron difluoride in a chlorinated hydrocarbon at a concentration of 0.05-1 wt.% in the finished film, forming the film by the solution method, drying it in air, applying a protective image by irradiation films with a source of high-intensity UV radiation in the wavelength range of 360-410 nm and subsequent image verification using low-intensity UV radiation in the wavelength range of 360-410 nm.
Заявляемое изобретение основано на использовании диарилметанатов или арилацетонатов дифторида бора, которые упомянуты в тексте как соединения 1-10 и представлены на следующем рисунке: Фиг. 1. Структурные формулы использованных для скрытой маркировки диарилметанатов и арилацетонатов дифторида бора.The claimed invention is based on the use of diarylmethanates or arylacetonates of boron difluoride, which are mentioned in the text as compounds 1-10 and are shown in the following figure: FIG. Fig. 1. Structural formulas of diarylmethanates and arylacetonates of boron difluoride used for covert labeling.
Заявляемый в настоящем изобретении способ включает несколько этапов. Сначала готовят полимерную матрицу с β-дикетонатом дифторида бора. Для этого навеску люминофора соединений ряда 1-10 из расчета содержания в готовой полимерной матрице 0,05-1 мас.% и навеску поликарбоната из расчета содержания в готовой полимерной матрице 99-99,95 мас.% растворяют в подходящем хлорированным углеводороде, например, дихлорметане, трихлорметане, 1,2-дихлорэтане, 1,1,2-трихлорэтане, 1,1,2,2-тетрахлорэтане. Растворными методами, такими как пневматическое напыление раствора на подложку, центробежное литье (метод центрифугирования), полив из раствора на ровную поверхность, с последующим высушиванием на воздухе получают полимерную люминесцентную композицию на основе диарилметаната или арилацетоната дифторида бора с конечной концентрацией 0,05-1 мас.%. Толщина полученной пленки составляет 0,01-0,3 мм.The method claimed in the present invention includes several steps. First, a polymer matrix is prepared with boron difluoride β-diketonate. To do this, a portion of the phosphor compounds of the series 1-10 based on the content in the finished polymer matrix of 0.05-1 wt.% and a portion of polycarbonate based on the content in the finished polymer matrix of 99-99.95 wt.% are dissolved in a suitable chlorinated hydrocarbon, for example, dichloromethane, trichloromethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane. Solution methods, such as pneumatic spraying of a solution onto a substrate, centrifugal casting (centrifugation method), pouring from a solution onto a flat surface, followed by drying in air, produce a polymer luminescent composition based on diarylmethanate or arylacetonate of boron difluoride with a final concentration of 0.05-1 wt .%. The thickness of the resulting film is 0.01-0.3 mm.
На готовую матрицу, которая может служить этикеткой, ярлыком или частью упаковки, без использования какого-либо полиграфического оборудования высокоинтенсивным коротковолновым облучением в диапазоне 360-410 нм наносят невидимый при естественном освещении рисунок лазером или посредством облучения через трафарет с помощью УФ-лампы.On the finished matrix, which can serve as a label, label or part of the package, without the use of any printing equipment, high-intensity short-wave irradiation in the range of 360-410 nm is applied with a laser pattern invisible in natural light or by irradiating through a stencil using a UV lamp.
Для подтверждения происхождения товар подвергается УФ-облучению, в результате чего на полимерной матрице проявляется защитное изображение, обусловленное замедленной эксимерной флуоресценцией в виде длительного зеленого послесвечения защитного изображения. Для визуализации используют УФ-фонарик или УФ-лампу с диапазоном 360-410 нм. Эффект зеленого послесвечения сохраняется на воздухе в течение длительного времени как минимум 9 месяцев.To confirm the origin, the product is subjected to UV irradiation, as a result of which a protective image appears on the polymer matrix due to delayed excimer fluorescence in the form of a long green afterglow of the protective image. For visualization, a UV flashlight or UV lamp with a range of 360-410 nm is used. The effect of green afterglow persists in air for a long time, at least 9 months.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что для β-дикетонатов дифторида бора характерны большие коэффициенты экстинкции и высокая полярность молекул. Это обуславливает склонность данных соединений к самоорганизованной агрегации и самосборке, что в том числе проявляется формированием эксимеров с копланарным (сэндвичевым) расположением плоскостей молекул. Плоская геометрия молекул β-дикетонатов дифторида бора способствует образованию J-агрегатов в основном состоянии и эксимеров в возбужденном состоянии, что тем самым позволяет добиться взаимной компенсации дипольных моментов соседних молекул.The essence of the claimed invention lies in the fact that boron difluoride β-diketonates are characterized by large extinction coefficients and high polarity of molecules. This causes the tendency of these compounds to self-organized aggregation and self-assembly, which, among other things, is manifested by the formation of excimers with a coplanar (sandwich) arrangement of molecular planes. The planar geometry of boron difluoride β-diketonate molecules promotes the formation of J-aggregates in the ground state and excimers in the excited state, which thereby makes it possible to achieve mutual compensation of the dipole moments of neighboring molecules.
При облучении полимерных пленок, содержащих β-дикетонаты дифторида бора, интенсивным возбуждающим излучением, происходит нагрев полимерной матрицы и увеличение свободного объема, в результате чего ближайшие молекулы красителя в зоне облучения самоорганизованно формируют эксимеры. При этом жесткая матрица препятствует тушению триплетных состояний. В результате эксимерная замедленная флуоресценция активируется именно в зонах облучения пленок высокоинтенсивным излучением.When polymer films containing boron difluoride β-diketonates are irradiated with intense excitation radiation, the polymer matrix is heated and the free volume increases, as a result of which the nearest dye molecules in the irradiation zone form excimers in a self-organized manner. In this case, the rigid matrix prevents the quenching of triplet states. As a result, excimer delayed fluorescence is activated precisely in the zones of films irradiated with high-intensity radiation.
После окончания воздействия интенсивным возбуждающим излучением молекулы β-дикетоната дифторида бора, зажатые в полимерной матрице, продолжают сохранять плоскую геометрию, выгодную для образования эксимеров. Таким образом, локально сформированные центры замедленной флуоресценции остаются активными крайне долго, а их возбуждение возможно даже низкоинтенсивным источником УФ-излучения. Нагрев пленки или выдерживание в парах растворителя позволяет при необходимости удалить защитное изображение.After the end of exposure to intense exciting radiation, the molecules of boron difluoride β-diketonate, clamped in the polymer matrix, continue to maintain a planar geometry, which is favorable for the formation of excimers. Thus, locally formed centers of delayed fluorescence remain active for an extremely long time, and their excitation is possible even with a low-intensity source of UV radiation. Heating the film or exposure to solvent vapors allows the protective image to be removed if necessary.
Спектры поглощения полимерных пленок регистрировали спектрометром Shimadzu UV-2550. Стационарные спектры возбуждения и люминесценции получали с помощью спектрометра Shimadzu RF5301. Спектры послесвечения регистрировали с помощью спектрометра R-Aero VISION2GO VIS-ER. Кинетику послесвечения измеряли с помощью спектрофлуориметра Horiba Fluorolog 3.The absorption spectra of the polymer films were recorded with a Shimadzu UV-2550 spectrometer. Stationary excitation and luminescence spectra were obtained using a Shimadzu RF5301 spectrometer. Afterglow spectra were recorded using an R-Aero VISION2GO VIS-ER spectrometer. The afterglow kinetics was measured using a
Заявляемое изобретение реализовано в следующих примерах.The claimed invention is implemented in the following examples.
Пример 1.Example 1
Полимерную пленку из поликарбоната с содержанием диарилметаната дифторида бора со структурой 1 готовили как описано выше из расчета концентрации люминофора в пленке 0,8 мас.%. В качестве растворителя использовали 1,2-дихлорэтан. Пленку формировали в чашке Петри методом полива из раствора с последующим высушиванием на воздухе в течении 1 сут.A polycarbonate polymer film containing boron difluoride diarylmethanate with
Лазером с длиной волны 375 нм облучали локальный участок пленки в форме треугольника. В месте облучения пленки лазером наблюдали невооруженным глазом в течение 6 сек зеленое послесвечение в форме треугольника с длиной волны λ=503 нм. Затем при освещении пленки УФ-фонариком (365 нм) наблюдали рисунок в виде треугольника, выделяющийся на фоне однородного синего свечения пленки (λ=418 нм).A local area of the film in the form of a triangle was irradiated with a laser with a wavelength of 375 nm. At the site of film irradiation with a laser, a green afterglow in the form of a triangle with a wavelength of λ=503 nm was observed with the naked eye for 6 seconds. Then, when the film was illuminated with a UV flashlight (365 nm), a pattern in the form of a triangle was observed, which stood out against the background of a uniform blue glow of the film (λ=418 nm).
По истечении 1 месяца после нанесения рисунка лазером наблюдали при освещении пленки УФ-фонариком (365 нм) изображение в форме треугольника.After 1 month after drawing the pattern with a laser, an image in the form of a triangle was observed when the film was illuminated with a UV flashlight (365 nm).
Пример 2.Example 2
Полимерную пленку из поликарбоната с содержанием диарилметаната дифторида бора со структурой 4 готовили как описано в примере 1.Polycarbonate film containing boron difluoride diarylmethanate with
Лазером с длиной волны 405 нм облучали локальный участок пленки в форме квадрата в течение 10 секунд. В месте облучения пленки лазером наблюдали невооруженным глазом зеленое послесвечение локального участка в форме квадрата. Зарегистрированные параметры люминесценции: λ=508 нм, время свечения, регистрируемое глазом, около 5 с.Затем при освещении пленки УФ-лампой (365 нм) наблюдали рисунок в виде квадрата, выделяющийся на фоне однородного синего свечения пленки (λ=440 нм).A laser with a wavelength of 405 nm was irradiated with a local section of the film in the form of a square for 10 seconds. At the point where the film was irradiated with a laser, a green afterglow of a local area in the form of a square was observed with the naked eye. Recorded luminescence parameters: λ=508 nm, glow time recorded by the eye, about 5 s. Then, when the film was illuminated with a UV lamp (365 nm), a square pattern was observed, which stood out against the background of a uniform blue glow of the film (λ=440 nm).
По истечении 1 месяца после нанесения рисунка лазером наблюдали при освещении пленки УФ-лампой (365 нм) невооруженным глазом фигуру квадрата.After 1 month after drawing the pattern with a laser, a square figure was observed by illuminating the film with a UV lamp (365 nm) with the naked eye.
Пример 3.Example 3
Полимерную пленку из поликарбоната с содержанием диарилметаната дифторида бора со структурой 2 готовили как описано выше из расчета концентрации люминофора в пленке 0,05 мас.%. В качестве растворителя использовали дихлорметан. Пленку формировали на предметном стекле методом центробежного литья с использованием спинкоутера с последующим высушиванием на воздухе в течении 1 сут.A polycarbonate polymer film containing boron difluoride diarylmethanate with
Лазером с длиной волны 375 нм облучали локальный участок пленки в форме круга. В месте облучения пленки лазером наблюдали невооруженным глазом зеленое послесвечение (λ=504 нм, время свечения, регистрируемое глазом, около 4 с) локального участка пленки в форме круга. Затем при освещении пленки УФ-фонариком (365 нм) или УФ-лампой (365 нм) наблюдали рисунок в виде круга, выделяющийся на фоне однородного синего свечения пленки (λ=425 нм).A laser with a wavelength of 375 nm irradiated a local section of the film in the form of a circle. At the point where the film was irradiated with a laser, a green afterglow (λ=504 nm, the glow time recorded by the eye is about 4 s) of a local section of the film in the form of a circle was observed with the naked eye. Then, when the film was illuminated with a UV flashlight (365 nm) or a UV lamp (365 nm), a circular pattern was observed, which stood out against the background of a uniform blue glow of the film (λ=425 nm).
По истечении 1 месяца после нанесения рисунка лазером наблюдали невооруженным глазом фигуру круга при освещении пленки УФ-фонариком (365 нм) и УФ-лампой (365 нм).After 1 month after drawing the pattern with a laser, a circle figure was observed with the naked eye when the film was illuminated with a UV flashlight (365 nm) and a UV lamp (365 nm).
Пример 4.Example 4
Полимерную пленку из поликарбоната с содержанием диарилметаната дифторида бора со структурой 2 готовили как описано в примере 3 из расчета концентрации люминофора в пленке 0,2 мас.%.Polycarbonate polymer film containing diarylmethanate boron difluoride with
УФ-лампой с высокой интенсивностью излучения и длиной волны 365 нм облучали локальный участок пленки через трафарет с фигурой круга в течение 10 секунд.A high-intensity UV lamp with a wavelength of 365 nm was used to irradiate a local area of the film through a stencil with a circle shape for 10 seconds.
В месте облучения пленки наблюдали зеленое послесвечение (λ=504 нм, время свечения, регистрируемое глазом, около 5 с) локального участка пленки в форме круга. Сразу после нанесения при освещении пленки УФ-фонариком с длиной волны 365 нм наблюдали рисунок в виде круга, выделяющийся на фоне однородного синего свечения пленки (с длиной волны люминесценции λ=427 нм).A green afterglow (λ=504 nm, glow time recorded by the eye, about 5 s) of a local area of the film in the form of a circle was observed at the film irradiation site. Immediately after application, when the film was illuminated with a UV flashlight with a wavelength of 365 nm, a circular pattern was observed, which stands out against the background of a uniform blue glow of the film (with a luminescence wavelength of λ=427 nm).
По истечении 1 месяца после нанесения рисунка наблюдали при освещении пленки УФ-лампой (365 нм) невооруженным глазом изображение в форме круга.After 1 month after drawing the pattern, a circle-shaped image was observed when the film was illuminated with a UV lamp (365 nm) with the naked eye.
Пример 5.Example 5
Полимерную пленку из поликарбоната с содержанием арилацетоната дифторида бора со структурой 10 готовили как описано в общей части из расчета концентрации люминофора в пленке 0,8 мас.%. В качестве растворителя использовали трихлорметан. Пленку формировали в чашке Петри методом полива из раствора с последующим высушиванием на воздухе в течении 1 сут.A polycarbonate polymer film containing boron difluoride arylacetonate with a structure of 10 was prepared as described in the general part, based on the concentration of the phosphor in the film of 0.8 wt.%. Trichloromethane was used as a solvent. The film was formed in a Petri dish by pouring from a solution followed by drying in air for 1 day.
УФ-лампой с высокой интенсивностью излучения и длиной волны 365 нм облучали локальный участок пленки через трафарет в форме прямоугольника в течение 10 секунд. В месте облучения пленки лазером наблюдали невооруженным глазом зелено-желтое послесвечение (λ=535 нм, время свечения, регистрируемое глазом, около 7 с) локального участка пленки в форме прямоугольника. Затем при освещении пленки УФ-фонариком (365 нм) или УФ-лампой (365 нм) наблюдали рисунок в виде прямоугольника, выделяющийся на фоне однородного синего свечения пленки (λ=442 нм).A high intensity UV lamp with a wavelength of 365 nm was used to irradiate a local area of the film through a rectangular stencil for 10 seconds. At the site of film irradiation with a laser, a green-yellow afterglow (λ=535 nm, glow time recorded by the eye, about 7 s) of a local area of the film in the form of a rectangle was observed with the naked eye. Then, when the film was illuminated with a UV flashlight (365 nm) or a UV lamp (365 nm), a pattern in the form of a rectangle was observed, which stands out against the background of a uniform blue glow of the film (λ=442 nm).
По истечении 1 месяца после нанесения рисунка лазером наблюдали невооруженным глазом фигуру прямоугольника при освещении пленки УФ-фонариком (365 нм) или УФ-лампой (365 нм).After 1 month after drawing the pattern with a laser, a rectangle shape was observed with the naked eye when the film was illuminated with a UV flashlight (365 nm) or a UV lamp (365 nm).
Пример 6.Example 6
Полимерную пленку из поликарбоната с содержанием диарилметаната дифторида бора со структурой 7 готовили как описано в примере 1 из расчета концентрации люминофора в пленке 1 мас.%. Маркировку и визуализацию проводили как описано в примере 1.Polycarbonate polymer film containing diarylmethanate boron difluoride with
В месте облучения пленки лазером наблюдали невооруженным глазом в течение 6 сек сине-зеленое послесвечение в форме треугольника с длиной волны λ=491 нм. Затем при освещении пленки УФ-фонариком (365 нм) наблюдали рисунок в виде треугольника, выделяющийся на фоне однородного синего свечения пленки (λ=542 нм).At the point where the film was irradiated with a laser, a blue-green afterglow in the shape of a triangle with a wavelength of λ=491 nm was observed with the naked eye for 6 seconds. Then, when the film was illuminated with a UV flashlight (365 nm), a pattern in the form of a triangle was observed, which stood out against the background of a uniform blue glow of the film (λ=542 nm).
Примеры 7-11.Examples 7-11.
Полимерные пленки из поликарбоната с соединениями структур 3, 5, 6, 8, 9 готовили как описано в примере 1. Характеристики люминесценции сведены в таблицу: Polycarbonate polymer films with compounds of
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2790680C1 true RU2790680C1 (en) | 2023-02-28 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011011646A1 (en) * | 2009-07-22 | 2011-01-27 | University Of Virginia Patent Foundation | Luminescent diketonate polymers |
RU2747603C2 (en) * | 2019-10-22 | 2021-05-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Polymer luminescent composition for increasing performability of a photovoltaic converter |
RU2759568C2 (en) * | 2016-01-08 | 2021-11-15 | Крайм Сайнс Текнолоджи | Use of 4-boron-3a,4a-diase-s-indacenes to ensure safety |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011011646A1 (en) * | 2009-07-22 | 2011-01-27 | University Of Virginia Patent Foundation | Luminescent diketonate polymers |
RU2759568C2 (en) * | 2016-01-08 | 2021-11-15 | Крайм Сайнс Текнолоджи | Use of 4-boron-3a,4a-diase-s-indacenes to ensure safety |
RU2747603C2 (en) * | 2019-10-22 | 2021-05-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Polymer luminescent composition for increasing performability of a photovoltaic converter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Khrebtov A. A., et al. Polymeric luminescent compositions doped with beta-diketonates boron difluoride as material for luminescent solar concentrator. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2017, Т. 262, No 1, 012022 p. Zhu X. et al. An AIE-active boron-difluoride complex: multi-stimuli-responsive fluorescence and application in data security protection. Chemical Communications. 2014, Т. 50, No 85, 12951-12954 p. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Abdollahi et al. | Photoluminescent and chromic nanomaterials for anticounterfeiting technologies: recent advances and future challenges | |
US4451521A (en) | Security paper with authenticity features in the form of substances luminescing only in the invisible region of the optical spectrum and process for testing the same | |
US6211526B1 (en) | Marking of materials using luminescent and optically stimulable glasses | |
TW200916464A (en) | Rare earth metal complexes that excite in the long UV wavelength range | |
JP2004314307A (en) | Recording method for information display | |
RU2373211C2 (en) | Di(nitrate) acetylacetonatobis (1,10-fenantrolin) lantanoid (iii) compound, suitable for use as luminescent additive to ink, and ink for hidden marking valuable objects | |
JP4185032B2 (en) | Fluorescent image formed product and fluorescent light emitting ink | |
US20050019603A1 (en) | Document authentification | |
JP5760468B2 (en) | Anti-counterfeit printed matter | |
EP1610954B1 (en) | Method for recording information in luminescent compositions and uses thereof in articles of manufacture | |
RU2790680C1 (en) | Hidden marking method | |
RU2232422C2 (en) | Important document | |
Correia et al. | Luminescent Poly (vinylidene fluoride)‐Based Inks for Anticounterfeiting Applications | |
US6951692B1 (en) | Non-visualized permanent information recording substrate for use as a security label for authentication | |
EP1487936B1 (en) | Non-visualized permanent information recording substrate for use as security label for authentication | |
WO2015163788A1 (en) | Multilayered product containing carrier with protective markings, and method for determining authenticity of product | |
US9862219B2 (en) | Method for producing a marking | |
RU2253665C1 (en) | Luminescent compound for marking and identification of marking of document by means of this compound | |
JP2010126566A (en) | Printed matter exhibiting mixed-color fluorescence emission | |
RU2799307C1 (en) | Forgery-protected data carrier | |
Maurizio et al. | Covert Information Storage and Encryption Using Temporal Emissions from Lanthanide-Doped LiYF4 Nanoparticles | |
JP6199986B2 (en) | Luminescent borate, luminescent material and article containing such borate | |
Baride et al. | Upconverting nanoparticles for security applications | |
RU2725599C1 (en) | Composite material for marking a material object | |
Siddique et al. | Nano-inks in security and defense applications |