БУМАГА, ЗАЩИЩЕННАЯ ОТ ПОДДЕЛКИ И НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 1998 года по МПК D21H27/00 D21H21/40 D21H21/44 D21H21/54 D21H17/07 D21H19/16 B42D15/00 B42D15/10 B41M3/14 

Изобретение относится к производству бумаги, содержащей различные средства защиты от подделки и несанкционированного изготовления, а конкретнее к бумагам с защитными средствами, действие которых основано на явлении термочувствительности, т. е. на изменении или появлении окраски при воздействии тепла.

Основная область использования изобретения - производство деловых и ценных бумаг. Кроме этого, бумаги, содержащие термочувствительные составы, могут быть использованы также в качестве регистрирующих материалов для записи информации с помощью термической головки.

Известна ценная бумага, состоящая из бумаги-основы покрытой смесью цветообразующего красителя в лейкоформе, наполнителя (например, мела) и связующего (крахмал, латексы). При этом цветопроявление осуществляют штемпелем со смесью темной краски и реагента кислотного характера с образованием вокруг темного красочного оттиска цветного ореола /1/. Процесс идет за счет химического взаимодействия цветообразующего красителя и реагента кислотного характера.

Наиболее близким к техническому решению аналогом является бумага, защищенная от подделки и несанкционированного производства, состоящая из бумаги-основы и покрытия, содержащего металлическую соль, которое при нагревании меняет свою окраску /2/.

К недостаткам данной бумаги следует отнести легкость обнаружения защитного средства и простоту его воспроизведения при возможной подделке. При этом не исключается возможность фальсификации путем подчистки, вытравливания и т. п. информации, содержащейся на бумаге.

Основная задача изобретения состоит в повышении степени защищенности бумаги с термочувствительным покрытием не только в отношении несанкционированного ее производства, но и в отношении фальсификации информационного содержания.

Технический результат достигается тем, что в бумаге, защищенной от подделки и несанкционированного производства, состоящей из бумаги-основы и цветообразующего термочувствительного покрытия, согласно изобретению, бумага-основа содержит диспергированный в бумажной массе жирорастворимый краситель с размером частиц 7 - 10 мкм, а цветообразующее термочувствительное покрытие состоит из распределенных в связующем желатиновых микрокапсул диаметром 1,0 - 1,5 мкм с 0,15 - 0,30% раствором жирорастворимого красителя в смеси касторового масла, ксилола и диметилформамида, на оболочках которых осаждена стеариновая кислота. Стеариновая кислота на первом этапе играет роль маскирующего агента окраски микрокапсул, а затем обеспечивает равномерность цветового фона бумаги. Размер дисперсных частиц жирорастворимого красителя обоснован необходимостью его маскировки в бумаге. В случае использования раствора жирорастворимого красителя с концентрацией меньше 0,15 и больше 0,30% разница между проявленными и непроявленными участками по насыщенности цвета уменьшается, т.е. эффект термочувствительности бумаги ослабевает.

При тепловом воздействии (локально или по всей площади) на бумажный лист в области 69 - 70^oC происходит плавление стеариновой кислоты, находящейся на оболочках микрокапсул. Одновременно, по мере дальнейшего нагревания бумаги, внутри микрокапсул возникает избыточное давление, которое обеспечивает диффузию раствора красителя через оболочки. В районе 130 - 140^oC оболочки разрушаются, капельки раствора смешиваются с расплавом стеариновой кислоты, сливаются друг с другом и равномерно распределяются на поверхности бумаги, окрашивая ее, создавая общий цветовой фон. Одновременно присутствующие в бумаге диметилформамид, ксилол и касторовое масло воздействуют на дисперсные частицы жирорастворимого красителя, которые проявляются в виде ярко окрашенных точек по всему полю.

Таким образом, термочувствительная защита бумаги проявляется в виде образования окрашенного фона и интенсивно окрашенных отдельных точек в местах воздействия тепла (130 - 140^oC). В случае действия только растворителя, например при попытке вытравливания, подчистки с целью фальсификации, содержащейся на бумаге информации, т.е. подделки, выявляются только ярко окрашенные дисперсные частички красителя, а общего окрашенного фона при этом не образуется.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Бумагу-основу, защищенную от частичной и полной подделки путем придания ей термочувствительности, отливали на лабораторной бумагоделательной машине, проклеивали омыленной живичной канифолью, желатиной и поверхностно обрабатывали раствором крахмала. Степень проклейки бумаги составляла 2,2%, вес 1 м² - 115 г. Бумагу окрашивали синим кислотным (Briliahtalixarinwelkblau BL, "Sabdox", Color Index C.I> 61585, Acid blue 80) и прямым (прямой чисто-голубой К, Direct blue 1, C.I. 24410) красителями. В процессе отлива в бумажную массу вводили в дисперсной форме жирорастворимый синий фталоциановый краситель (New Zapon blue (IG), Solvent Dye, C.I. 74420) со средним размером частиц 8 мкм. На готовую бумагу наносили термочувствительный состав, содержащий в г (%):
микрокапсулы с 0,2% раствором фталоцианинового красителя Grasoleht Briliant Blau 2GLN, C.I. Sol. Bl. 48 - 5,8 (5,8)
стеариновую кислоту - 4,8 (4,8)
натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) - 0,84 (0,8)
воду дистиллированную - 88,76 (88,6)
Выбор Na-КМЦ в качестве связующего обосновывается ее высокой термической устойчивостью (температура потемнения 227^oC) в сочетании с прозрачностью. Предварительно смесь перетирали на кракотерке и разбавляли водой до получения дисперсии с вязкостью 14 с (по B3-4). Термочувствительное покрытие на бумагу наносили путем пропускания бумажного полотна через ванну с дисперсией. После этого бумагу сушили в токе воздуха инфракрасными лампами в течение 15 мин и каландрировали. Средняя толщина покрытия составляла 10 мкм.

Микрокапсулы для термочувствительного покрытия получали следующим образом.

В 1024 мас. ч. 2% малеинатного производного желатина добавляли ледяную уксусную кислоту до создания pH среды 4,3 и 147 мас.ч. 0,2% раствора жирорастворимого фталоцианинового красителя Grasoleht Briliant Blau 2 GLN, C.I. Sol. Bl. 48 в смеси касторового масла, ксилола и диметилформамида в соотношении 5:3:2 (по массе), а также 1,1 мас.ч. поверхностно-активного вещества - эмульгатора ОП-10. Смесь эмульгировали с помощью ультразвукового диспергатора УЗДН-1Т (интенсивность акустического поля составляла 100 вт/см²) при температуре 60^oC в течение 15 мин. Полученную эмульсию медленно охлаждали при комнатной температуре до 25^oC, а затем быстро (скорость охлаждения 1,5^oC/мин) до 10^oC. После чего в дисперсию вводили 76 мас.ч. 37% водного раствора формальдегида и повышали pH среды 10% раствором едкого натра до 9,0, выдерживали ее при комнатной температуре 12 ч. При этом формальдегид взаимодействовал с аминогруппами желатина, образуя поперечные метиленовые мостики, которые предотвращали растворение желатина в воде. Таким образом получили 10% дисперсию микрокапсул с раствором красителя. Диаметр микрокапсул равнялся 1,0 - 1,5 мкм.

В качестве деэмульгатора для выделения микрокапсул из дисперсии использовали стеариновую кислоту марки "Advawax 330", ДАР, GmbH со степенью чистоты 98%. Нейтрализацией ее расплава водным раствором едкого натра изготовляли 8% водную пасту стеарата натрия, которую в равном количестве по весу добавляли к дисперсии. Смесь нагревали до 40-45^oC и тщательно перемешивали лопастной мешалкой в течение 20 мин при скорости вращения вала 2000-2500 об/мин. Не прекращая перемешивания, введением 10% раствора серной кислоты устанавливали pH равным 4,5. При этом происходило осаждение выделяющейся стеариновой кислоты на микрокапсулах и гидрофобизация их поверхности. В результате чего дисперсия расслаивалась с образованием твердой фазы светлоголубого цвета с микрокапсулами, которые отделяли от дисперсионной среды фильтрованием и промывали 5 кратным количеством дистиллированной воды. Полученные микрокапсулы высушивали при 60^oC в течение 1 ч и использовали по назначению.

Испытания готовой бумаги проводили с помощью термоголовки при температуре 140±2^oC. Время контакта термоголовки и бумаги составляло 15 с. В результате воздействия тепла на месте контакта происходило увеличение интенсивности цвета в интервале длин волн 515-680 нм в среднем на 10%. Регистрацию спектров в видимой области проводили на спектрофотометре СФ-18. Одновременно на площади контакта термоэлемента с бумагой отчетливо проявлялись дискретные точки ярко-синего цвета размером 0,5-1,5 мм. Их появление осуществлялось за счет взаимодействия красителя, находящегося в бумажной массе в дисперсной форме, с системой растворителей, высвобождаемой из микрокапсул.

Использование предлагаемой бумаги с термочувствительным покрытием обеспечивает по сравнению с известными ее видами повышение степени защищенности от несанкционированного производства и подделки. Процесс изготовления такой бумаги предполагает применение несложных, стабильных во времени химических веществ, что позволяет получать продукцию с высокими качественными характеристиками.

Бумага предназначена для защиты от подделки и несанкционированного изготовления за счет использования защитных средств, действия которых основано на изменении или появлении окрашивания при воздействии тепла. Бумага содержит термочувствительное покрытие и жирорастворимый краситель с размером частиц 7 - 10 мкм, диспергированный в бумажной массе. Термочувстительное покрытие состоит из распределенных в связующем желатиновых микрокапсул d = 1,0 - 1,5 мкм с 0,15 - 0,30% мас. раствором жирорастворимого красителя в смеси касторового масла, ксилола и диметилформамида. На оболочках микрокапсул осаждена стеариновая кислота. Повышается степень защищенности бумаги в отношении несанкционированного ее производства и фальсификации информационного содержания.

Бумага, защищенная от подделки и несанкционированного производства, состоящая из бумаги-основы и цветообразующего термочувствительного покрытия, отличающаяся тем, что бумага-основа содержит диспергированный в бумажной массе жирорастворимый краситель с размером частиц 7-10 мкм, а цветообразующее термочувствительное покрытие состоит из распределенных в связующем желатиновых микрокапсул диаметром 1,0-1,5 мкм с 0,15-0,30%-ным раствором жирорастворимого красителя в смеси касторового масла, ксилола и диметилформамида, на оболочках которых осаждена стеариновая кислота.