МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЕРЕВОДА НА БУМАЖНУЮ ПОДЛОЖКУ ПРОЗРАЧНОЙ РЕТРОРЕФЛЕКТОРНОЙ ПЛЕНКИ СО СКРЫТЫМ ИЗОБРАЖЕНИЕМ Российский патент 1997 года по МПК G02B5/12 

Изобретение относится к ретрорефлекторным материалам, изготовленным на основе сферических линзовых элементов стеклянных микрошариков с высоким показателем преломления света, а конкретнее к прозрачным ретрорефлекторным пленкам, которые находят применение для видимой и скрытой маркировки, защиты ценных бумаг от подделки. Такие пленки обычно формируют на временном (съемном) носителе, а затем переводят на подложки. Известные переводные материалы состоят из временного носителя ламинированной полиэтиленом бумаги, монослоя стеклянных микрошариков диаметром 40-100 мкм. с показателем преломления 1,7-2,2, которые погружены в полиэтиленовый слой примерно на 40% их диаметра, зеркально отражающего покрытия на свободной поверхности микрошариков толщиной 1/4 длины волны белого света, а также адгезионного полимерного слоя.

Собственно ретрорефлекторные пленки прозрачны при рассеянном освещении, но зеркально отражают свет при прямом. За счет использования масок при вакуумном напылении зеркально отражающего слоя и варьирования выбором материала формируют участки, ответственные за создание изображения и фона, которые при обычном освещении не отличаются друг от друга, но имеют различную ретрорефлекторную эффективность (R_э-отношение интенсивности света, отраженного в сторону источника, к интенсивности падающего перпендикулярно к поверхности пленки светового потока). В подобных ретрорефлекторных материалах немаловажная роль отводится полимерному слою. Он обеспечивает прочное удержание стеклянных микрошариков в виде монослоя и закрепления всей структуры на подложке. Основное требование, которое предъявляют к полимерному слою, это высокая адгезия к микрошарикам и подложке. В отдельных случаях ретрорефлекторные пленки могут содержать дополнительный адгезионный слой из легкоплавкого полимера.

В известных решениях для адгезионного слоя ретрорефлекторной пленки предложено использовать полиметилметакрилат, сополимер изооктилакрилата и акриловой кислоты, сополимер винилацетата с винилхлоридом и малеиновой кислотой, кроме индуальных высокомолекулярных веществ (полимеров и сополимеров), находят применение компаунды на основе эпоксидной смолы или полиэфиров. Например, в известном патенте предложена двухкомпонентная система, состоящая из полиэфирной смолы и ароматического или жирного диизоцианата.

Наиболее близким к предлагаемому объекту является техническое решение, в котором для формирования адгезионного слоя в переводном материале предложено использовать термопластичный сополимер этилена (15-29%), винилхлорида (70-80% ) и акриламида (1-5% ). Формирование слоя осуществляют методом полива водной дисперсии названного сополимера. Его активирование происходит при температуре 120-132^oC. Для фотоподложек рекомендовано использовать сополимер изооктилакрилата (50-80%) и акриловой кислоты (20-50%).

К недостаткам предложенных в аналогах и прототипе полимерных материалов для адгезионных слоев является то, что они имеют относительно высокую температуру активирования (близкую к температуре вязкого течения полимера). Поэтому в процессе перевода ретрорефлекторной пленки на подложку имеют место деформационные явления, влекущие за собой значительное увеличение расстояния между отдельными группами микрошариков и появление на общем фоне темных областей при наблюдении в ретрорефлекторных условиях. Кроме этого, поверхность ретрорефлекторной пленки после нанесения ее на подложку и удаления временного носителя имеет излишний блеск из-за наличия между микрошариками отражающего слоя, что снижает декоративность покрытия и отрицательно сказывается на контрастности изображения и фона. Необходимо также отметить, что для удаления временного носителя, как показала практика, нужно приложить определенное усилие, которое в отдельных случаях приводит к нарушению поверхности ретрорефлекторной пленки.

Основная задача изобретения состоит в разработке и предложении переводного материала, адгезионный слой которого обеспечивает возможность нанесения ретрорефлекторной пленки на бумажную подложку при относительно низких температурах (не более 80^oC), что будет способствовать устранению отмеченных выше недостатков.

Положительный результат достигается за счет использования в качестве адгезионного слоя материала для перевода ретрорефлекторной пленки на бумажную подложку сополимера винилацетата (28,6 мол.), бутилакрилата (63,5 мол.) и акриловой кислоты (7,9 мол.) и капсулированного в нем гидрогеля меламиноформальдегидной смолы с добавлением неионогенного поверхностно-активного вещества (нПАВ). При этом соотношение компонентов должно быть следующим, мас.

Сополимер винилацетата (ВА), бутилакрилата (БА) и акриловой кислоты (АК) Акрилат 45к 12,0±1,0
2,5% мас. гидрогель меламиноформальдегидной смолы (МФС) М-300/76 - 87,0±1,0
Неионогенное поверхностно-активное вещество Неонол П-1214-10 - 1,0±0,2
Для формирования адгезионного слоя на монослое стеклянных микрошариков переводного материала готовят 10% раствор сополимера ВА, БА и АК в толуоле и 2,5% водный раствор МФС (pH=1,42).

Смесь из:
10 мас. раствора сополимера ВА, БА и АК в толуоле 10 мас.ч.

2,5% водный раствор МФС (pH=1,42) 8 мас.ч.

нПАВ неонол П1214-10 0,1 мас.ч.

интенсивно перемешивают в течение 3 мин с помощью электромешалки при скорости 2500 об/мин. Не прекращая перемешивания, для получения гидрогеля МФС добавляют 10% раствор едкого натра до достижения pH=7,0-7,5 и используют для полива на ретрорефлекторную структуру предварительно сформированную на временном носителе. После испарения растворителя на поверхности микрошариков образуется матовая пленка, состоящая из сополимера ВА, БА и АК, который содержит в виде капсул 2,5% гидрогель МСФ. Оболочки капсул представляют собой продукт взаимодействия между акриловым сополимером и МФС по карбоксильным и метилольным группам.

Таким образом, в общем виде переводной материал (см. чертеж) состоит из временного носителя, представляющего собой бумагу 1, ламинированную полиэтиленом 2, монослоя стеклянных микрошариков 3 с напыленными зеркально отражающим покрытием 4 и без него, адгезионного слоя 5, изготовленного на основе акрилового сополимера и капсулированного в нем гидрогеля МФС.

Перевод ретрорефлекторной пленки с временного носителя и ее закрепление на подложке осуществляют с помощью ламинатора пакетного типа или прессовым способом при температуре 70-80^oC. В результате капсулы разрушаются и гидрогель диффундиирует к бумажной подложке. При этом вода высвобождаясь, разрыхляет поверхность бумаги, а также проникает в ее глубину на 40-50% вместе с МФС и сополимером, находящимся в высокоэластическом состоянии. После охлаждения подложки и переводного материала временный носитель отслаивают. Ретрорефлекторная пленка остается закрепленной на подложке. Оставшаяся после разрушения капсул с гидрогелем МФС влага, испаряясь образует на поверхности между микрошариками ячеистую структуру, разрушая имеющийся там отражающий слой, что придает ретрорефлекторной пленке матовость.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изображения. На съемный носитель даминированную полиэтиленом бумагу при температуре 125±5^oC насыпали в избытке стеклянные микрошарики диаметром 60 мкм, имеющие показатель преломления 1,8. После охлаждения и удаления избытка микрошариков на съемном носителе оставался монослой, каждый микрошарик которого был углублен в полиэтилен примерно на 40% диаметра. На свободную поверхность микрошариков с помощью вакуумной установки фирмы "LEYBOLD HERAEUS" (ФРГ) при остаточном давлении не более 10^-4 мм рт.ст. через маску, пробельные элементы которой представляли собой звездочки равномерно расположенные по формату переводного материала, наносили полупрозрачное отражающее покрытие из сульфида цинка. Толщина покрытия составляла 130 нм. Одновременно были приготовлены растворы сополимера ВА, БА и АК (акрилат 45к) в толуоле с концентрацией 10 мас. и 2,5 мас. водный солянокислый раствор МФС марки М-300/76, pH1,42.

Из приготовленных растворов готовили смесь, содержащую сополимер ВА, БА и АК 10 мас. раствор в толуоле 100г, 2,5 мас. водный солянокислый раствор МФС pH 1,42 80 г. К смеси добавляли 1 г ПАВ неонола П 1214-10 и перемешивали в течение 3 мин при скорости электромешалки 2500 об/мин, а затем, продолжая эмульгирование, добавляли 10 мас. раствора едкого натра до достижения pH 7,0 -7,5 с целью получения дисперсных частиц гидрогеля МФС в эмульсии. Полученную эмульсию методом полива наносили на монослой стеклянных микрошариков, зафиксированных в съемном носителе. После удаления растворителя толщина слоя составляла 0,12 мм, а сам слой содержал, мас.

Сополимер ВА, БА и АВ (акрилат 45к) 87,9
2,5 мас. гидрогеля МФС (М-300/76) 11,0
ПАВ (неонол П 1214-10) 1,1
Он представлял собой сополимер, содержащий в виде капсул гидрогель МФС.

Приготовленный таким образом переводной материал использовали для нанесения ретрорефлекторной пленки со скрытым изображением в виде звездочек на оттиск ценной бумаги. С этой целью переводной материал располагали на защищаемой области ценной бумаги адгезионным слоем к ее поверхности, помещали из в пакет из плотной бумаги и пропускали между валками ламинатора при температуре 75^oC. Время прохождения пакета через ламинатор составляло 45 с. После чего пакет разбирали, а съемный носитель отслаивали. На поверхность ценной бумаги оставалась прочно закрепленная матовая ретрорефлекторная пленка. При освещении пленки миниатюрным фонариком (конструкция фонарика предусматривает освещение и наблюдение объекта в одном и том же направлении) четко обнаруживается скрытое изображение, которое при рассеянном свете не видно.

Таким образом, предлагаемый материал для перевода ретрорефлекторной пленки на бумажную подложку обеспечивает:
возможность проведения процесса при относительно низкой температуре, что не ведет к локальным деформациям пленки и, следовательно, к искажению скрытого изображения;
высокую адгезию защитной пленки к подложке (бумаге) и одновременно способствует легкому удалению временного носителя;
получение матовой поверхности ретрорефлекторной пленки после отслаивания временного носителя.

Использование: нанесение защитных пленок на бумажные подложки, например, ценные бумаги. Сущность изобретения: в переводном материале, состоящим из объемного (временного) носителя и собственно ретрорефлекторной структуры, для формирования адгезионного (связующего) слоя используют сополимер винилацетата, бутилакрилата и акриловой кислоты, которой содержит 87±3% 2,5% гидрогеля меламиноформальдегидной смолы в капсулированном виде. 1 ил.

Материал для перевода на бумажную подложку прозрачной ретрорефлекторной пленки со скрытым изображением, состоящий из бумаги, ламинированной полиэтиленом, монослоя стеклянных микрошариков, погруженных в полиэтилен на 40% их диаметра, зеркально отражающего покрытия на свободной поверхности микрошариков и адгезионного слоя из термопластичного полимера, отличающийся тем, что адгезионный слой содержит сополимер винилацетата, бутилакрилата и акриловой кислоты, капсулированный в нем гидрогель меламиноформальдегидной смолы и поверхностно-активное вещество при следующем соотношении, мас.

Сополимер винилацетата, бутилакрилата и акриловой кислоты (Акрилат 45к)
12 ± 1
2,5%-ный гидрогель меламиноформальдегидной смолы (М-300/76) 87 ± 3
Неионогенное поверхностно-активное вещество (Неонол П-1214-10) 1,0 ± 0,2й