ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ НАКЛЕЙКА Российский патент 2004 года по МПК G09F3/00 

Изобретение относится к области полиграфии и может быть использовано в качестве самоклеющихся этикеток для маркировки изделий с целью их идентификации, а также для защиты маркируемых изделий и документов особой важности, в том числе ценных бумаг, от подделки.

Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим техническую суть решаемой изобретением задачи и ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков.

Широкое применение голограмм как элементов защиты от подделки основано на невозможности копирования голограмм с помощью стандартного полиграфического оборудования и при этом совместимости голограмм с полиграфическими элементами, такими как надписи, фотографии, подписи и т.п. Копирование голограмм требует применения специального оборудования и технологий, а также наличия высококвалифицированного персонала. Изобретение рельефных голограмм, с одной стороны, и технологии их тиражирования тиснением, с другой, сделали голограммы доступными и достаточно дешевыми для использования их в массовом производстве как для защиты особо важных документов (кредитных карт, денежных банкнот, сертификатов и т.п.), так и для установления подлинности продукции (интегральных схем, компакт-дисков и т.п.).

Обычно голографическая наклейка, используемая для защиты от подделки, представляет собой многослойную структуру. Она состоит из основы - прозрачной подложки-носителя, разделительного слоя, термопластичного слоя с рельефной голограммой, полученной тиснением матрицы-оригинала при нагревании, отражающего покрытия (отражательного слоя), слоя клея для крепления наклейки на защищаемый объект и слоя силиконизированной бумаги, отделяемой при креплении (см., например, патент России №2165360, патенты США №4921319, 5044707, 5513019, 5351142). При этом отражающее покрытие и соответственно сама наклейка могут быть прозрачными и непрозрачными.

Если голограмма является самостоятельным элементом документа, она работает как отражательная, а в качестве отражательного слоя используется пленка (тонкий слой) алюминия, которая является непрозрачной. Однако во многих случаях голографическая наклейка должна быть прозрачной, чтобы можно было прочесть сквозь нее надпись, рассмотреть фотографию и т.п В такой структуре сама голограмма по-прежнему работает на отражение.

Сложность создания такой наклейки заключается в том, что яркость голограммы в ней, а соответственно и четкость зрительного восприятия, определяются разностью показателей преломления сред, между которыми создан рельеф голограммы, и характеризуются коэффициентом R отражения от границы этих сред, определяемым по формуле

где n₁ и n₂ - показатели преломления первой и второй сред соответственно.

В голографической наклейке n₁ - показатель преломления материала, из которого выполнен термопластичный рельефоприемный слой, n₂ - показатель преломления материала, из которого выполнено отражающее покрытие.

Таким образом, для получения яркой голограммы рельеф в голографической наклейке должен быть создан между материалами, значения показателей преломления которых существенно различны.

В патенте США №4921319 в качестве отражающего покрытия предложено использовать прослойку воздуха. Такую структуру трудно изготовить особенно при использовании полимерных пленок и, кроме того, неравномерность толщины воздушной прослойки и ее изменение будут вызывать нежелательные дифракционные эффекты, искажающие голограмму.

Прозрачный слой может быть создан также путем использования отражающего покрытия из алюминия, нанесенного в виде отдельных точек, размер которых много меньше, чем элементы изображения, как это предлагается в патенте США № 5044707. В этом случае сами точки, нанесенные на рельефную голограмму, обеспечивают отражение, а пространство между ними дает возможность увидеть изображение, имеющееся под голографической наклейкой. Очевидно, что соотношение площадей алюминия и открытых промежутков определяет коэффициент отражения голограммы Основной недостаток такой наклейки связан с трудностью ее изготовления, т к. точечная структура с высоким разрешением может быть изготовлена только фотолитографией.

В патенте США №5513019 предложена структура, включающая оптически прозрачный термопластичный слой, имеющий тисненую микроструктуру, по крайней мере, на части его поверхности, и прозрачный отражательный слой из смеси вольфрамата олова и сульфида цинка, показатель преломления которой отличен от показателя преломления термопластичного слоя. Состав смеси может варьироваться от 80 до 99 вес.% вольфрамата олова, а ее толщина от 0.5 до 0.7 мкм. В качестве прозрачного термопластичного материала предлагается использовать, например, лавсан. Отражательный слой наносится вакуумным испарением при давлении около 10^-5 Торр на лавсановую ленту, движущуюся со скоростью от 400 до 600 футов/мин. Полученная структура наносится на документ, содержащий текст, фотографию и т.п. Недостатком структуры является трудность нанесения однородной пленки (тонкого слоя), состоящей из смеси сульфида цинка и вольфрамата олова, так как указанные компоненты обладают существенно разной летучестью.

В патенте США №5351142 заявлена наклейка, аналогичная предыдущей, но в качестве отражательного слоя предлагается использовать бесцветные пленки вольфрамата олова.

Как показывает практика, для обеспечения четкого зрительного восприятия голограммы необходимо, чтобы коэффициент отражения от границы раздела термопластичный слой - отражательный слой был не менее 2% (0,2). Так как показатель преломления типичных полимерных материалов, используемых для нанесения термопластичного слоя, равен примерно 1,5, то согласно формуле (1) коэффициент отражения от границы раздела отражательного и термопластичного слоев будет более 2%, если показатель преломления отражательного слоя не менее 2,0.

Действительно, при n₁=1,5 и n₂=2,0

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является голографическая наклейка, защищенная от подделки, включающая основу, на одну из сторон которой последовательно нанесены разделительный слой, термопластичный слой, на котором сформирована рельефная голограмма, прозрачное отражающее покрытие, выполненное виде тонкого слоя материала с показателем преломления не менее 2,0, и слой клея (см. патент США №5781316).

Основа представляет собой прозрачную подложку. На подложку нанесен термопластичный слой с рельефной голограммой, полученной методом тиснения с матрицы - оригинала. Отражающее покрытие в прототипе выполнено из сульфида цинка (ZnS) с показателем преломления 2,1, наносимого методом ионного распыления. Бесцветность отражающего покрытия обусловливает основной недостаток прототипа - невысокую степень защиты от подделки.

Изобретение направлено на решение задачи повышения степени защиты (усиления защитных свойств) голографической наклейки от подделки путем обеспечения цветовой окраски отражающего покрытия.

Согласно изобретению топографическая наклейка, защищенная от подделки, включающая основу, на одну из сторон которой последовательно нанесены разделительный слой, термопластичный слой, на котором сформирована рельефная голограмма, прозрачное отражающее покрытие, выполненное в виде тонкого слоя материала с показателем преломления не менее 2,0, и слой клея, характеризуется тем, что отражающее покрытие выполнено в виде тонкого слоя (пленки) материала, обладающего естественной окраской, при этом насыщенность цвета покрытия определяется его толщиной и выбрана исходя из условия прозрачности отражающего покрытия.

В этом заключается совокупность существенных признаков изобретения, изложенная в независимом пункте его формулы, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет ряд признаков, характеризующих изобретение в частных случаях его выполнения, конкретных формах его материального воплощения, а именно:

- отражающее покрытие может быть выполнено в виде тонкого слоя халькогенида металла II-IV основной и дополнительной подгрупп Периодической системы элементов Д.И. Менделеева,

- отражающее покрытие может быть выполнено в виде тонкого слоя твердого раствора, образованного халькогенидами металлов II-IV основной и дополнительной подгрупп Периодической системы элементов Д.И. Менделеева,

- отражающее покрытие может быть выполнено в виде тонкого слоя оксида тяжелого металла, в качестве которого могут быть выбраны вольфрам, молибден или никель.

Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью существенных признаков, что и заявленное, что свидетельствует о соответствии заявленного решения условию “новизна”.

Благодаря реализации существенных признаков изобретения у заявляемого объекта появляется новое свойство - голографическая наклейка приобретает дополнительный уровень защиты от подделки - цветовую окраску, причем естественную, т.к. отражательное покрытие, нанесенное на термопластичный слой с рельефной голограммой, выполнено из материала, обладающего естественной цветовой окраской. При этом высокий показатель преломления материала покрытия (>2,0) обеспечивает четкое зрительное восприятие голограммы, а невысокая степень насыщенности цветовой окраски отражающего покрытия (слабо выраженная окраска), зависящая от толщины последнего, требование прозрачности голографической наклейки. Варьируя толщину отражающего покрытия в пределах, определяемых этим требованием, можно по желанию заказчика добиться той или иной степени насыщенности цветовой окраски отражающего покрытия. Данное новое свойство и позволяет достичь вышеуказанного технического результата, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения условию “изобретательский уровень”.

Цветовая окраска голографической наклейки не только усиливает ее защитные свойства, но и придает ей дополнительный декоративный эффект. При этом возможные значения пределов изменения толщины отражающего покрытия, в которых последнее сохраняет прозрачность, устанавливаются визуально для каждого конкретного материала, предлагаемого изобретением, и соответствуют значениям указанных параметров, определяемым на основании теории цвета, путем расчета положения цветовых координат пленки каждого из предлагаемых материалов в зависимости от ее толщины (см., например, Лакокрасочные материалы и покрытия. /Под ред. Ламбурна, СПб., 1991, с.427-429).

В указанных пределах насыщенность цвета пленки увеличиваются с увеличением ее толщины. Как показывает практика, именно в этих пределах покрытие, выполненное из соответствующего материала, остается прозрачным. Например, для селенида галлия (Ga₂Se₃) указанные пределы составляют 20÷140 нм.

Среди материалов, которые могут использоваться согласно изобретению, халькогениды, т.е. соединения с халькогенами (серой S, селеном Se, теллуром Те) металлов II-IV основной и дополнительных подгрупп Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, а также частично восстановленные (с дефицитом кислорода) оксиды вольфрама, молибдена, WO₃, МоО₃ и оксид никеля NiO. Толщина пленочных покрытий из этих материалов лежит в пределах от 40 до 500 нм. В таблице приведены цвета некоторых предлагаемых пленок при толщине, лежащей в вышеуказанных пределах, а также показатель преломления и температура плавления материала, из которого они выполнены.

Как видно из таблицы, пленки со слабовыраженной окраской получаются на основе халькогенидов (сульфидов, селенидов и теллуридов) цинка, кадмия, галлия, индия, германия, олова, свинца, их твердых растворов между собой, а также оксидов вольфрама, молибдена и никеля.

Предлагаемые пленки могут быть нанесены на рельефно-фазовую голограмму с помощью стандартных, хорошо известных методов, таких как термическое испарение в вакууме, ионное распыление, химическое нанесение из пара.

В зависимости от температуры плавления материала отражающего покрытия выбирается тот или иной способ его нанесения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан поперечный разрез предлагаемой голографической наклейки.

Наклейка содержит подложку - основу 1 из лавсановой пленки толщиной 20 мкм, на которую последовательно нанесены разделительный восковый слой 2 и термопластичный слой 3 из нитроцеллюлозы с перенесенной на него тиснением с никелевой матрицы - оригинала рельефной голограммой (отдельной позицией не обозначена). Отражающее покрытие 4, нанесенное на термопластичный слой 3 с голограммой, выполнено в виде тонкого слоя (пленки) 5 селенида галлия (Ga₂Se₃) толщиной 130 нм, имеющего желтую окраску (см. таблицу). Полученная многослойная структура покрыта слоем акрилового клея 5, с помощью которого наклейка закрепляется на защищаемом объекте.

Для удобства хранения голографических наклеек поверх слоя 5 клея укреплена определяемая подложка из силиконизированной бумаги (не показана).

Изделие работает следующим образом.

Наклейки освобождаются от силиконизированной подложки и крепятся на защищаемом документе (не показан).

Слабовыраженный естественный желтый цвет этикетки, приобретаемый ею благодаря окраске отражающего покрытия 4, обеспечивает дополнительный уровень защиты этикетки, а следовательно, и самого защищаемого документа от подделки.

При этом насыщенность окраски этикетки благодаря выбранной в установленных пределах толщине (для селенида галлия 20÷140 им) покрытия (исходя из условия его прозрачности) не препятствует просмотру надписей, расположенных на документе. В то же время, высокий показатель преломления (2, 4) селенида галлия (см. таблицу) обеспечивает яркость голограммы, достаточную для ее четкого зрительного восприятия.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в любом из пунктов формулы изобретения. Предложенное изделие может быть изготовлено промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств, что обусловливает по мнению заявителя его соответствие условию “промышленная применимость”.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:

1. Более высокую степень защиты от подделки благодаря приданию отражающему покрытию окраски, к тому же естественной.

2. Декоративный эффект, обусловленный тем, что предлагаемая наклейка красиво смотрится.

Голографическая наклейка для повышения качества имеет отражающее покрытие, выполненное в виде тонкого слоя материала, обладающего естественной цветовой окраской. 1 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Голографическая наклейка, защищенная от подделки, включающая основу, на одну из сторон которой последовательно нанесены разделительный слой, термопластичный слой, на котором сформирована рельефная голограмма, прозрачное отражающее покрытие, выполненное в виде тонкого слоя материала с показателем преломления не менее 2,0, и слой клея, отличающаяся тем, что отражающее покрытие выполнено в виде тонкого слоя материала, обладающего естественной цветовой окраской, при этом насыщенность цвета покрытия определяется его толщиной и выбрана, исходя из условия прозрачности отражающего покрытия.2. Наклейка по п.1, отличающаяся тем, что отражающее покрытие выполнено в виде тонкого слоя халькогенида металла II-IV основной и дополнительной подгрупп Периодической системы элементов Д.И.Менделеева.3. Наклейка по п.1, отличающаяся тем, что отражающее покрытие выполнено в виде тонкого слоя твердого раствора, образованного халькогенидами металлов II-IV основной и дополнительной подгрупп Периодической системы элементов Д.И.Менделеева.4. Наклейка по п.1, отличающаяся тем, что отражающее покрытие выполнено в виде тонкого слоя оксида тяжелого металла.5. Наклейка по п.4, отличающаяся тем, что в качестве тяжелого металла выбран вольфрам.6. Наклейка по п.4, отличающаяся тем, что в качестве тяжелого металла выбран молибден.7. Наклейка по п.4, отличающаяся тем, что в качестве тяжелого металла выбран никель.