ЭЛЕМЕНТ ЗАЩИТЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДЛИННОСТИ Российский патент 2005 года по МПК D21H21/42 

Изобретение относится к защитным элементам и материалам, используемым в ценных бумагах, банкнотах, пластиковых картах и других документах для предотвращения их подделки и обеспечения контроля подлинности.

В известном защитном элементе [1] содержится идентифицируемое по особому признаку волокно, которое может быть оптическим.

Также известна кредитная или идентификационная карта с защитным элементом, выполненным в виде волокна, обладающего свойством проводимости и проходящего от одной кромки защищаемой карты до другой кромки. Указанное волокно может быть изготовлено из электропроводного или светопроводного материалов, в частности, может быть использовано светопроводное стекловолокно [2].

Указанные защитные элементы с использованием оптических стекловолокон имеют низкую степень защиты от подделок в связи с тем, что оптические стекловолокна имеются в свободной продаже. Кроме того, технологией изготовления оптических светопроводных волокон владеют многие технологические центры и фирмы, которые способны изготавливать такие волокна с различными типоразмерами и свойствами, так что потенциальная опасность создается уже одной этой неопределенностью круга потенциальных изготовителей защитного элемента.

Оптические светопроводные стекловолокна характеризуются хрупкостью и ломкостью, что затрудняет их использование в качестве защитных элементов, введенных в тонкие и гибкие бумажные листы, такие как банкноты, ценные бумаги и др., кроме того, известные защитные элементы не позволяют получить разнообразные визуально распознаваемые признаки защиты.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение степени защиты от подделок ценных бумаг, банкнот и документов и получение дополнительных визуально узнаваемых и поддающихся изменениям признаков защиты, а также повышение долговечности при использовании в листовых материалах.

Для достижения поставленного технического результата в известном элементе защиты для контроля подлинности ценных бумаг, банкнот и документов, в качестве которого использован световод, состоящий из сердечника и внешней оболочки, предложено изготовить световод из оптически прозрачных полимеров в виде ленты, при этом полимер оболочки имеет показатель рефракции видимого света меньше показателя рефракции полимера сердечника.

Предусмотрены следующие усовершенствования элемента защиты:

- между сердечником ленточного световода и его оболочкой размещены промежуточные полимерные оболочки, при этом показатель рефракции полимера внешней оболочки меньше показателя рефракции полимера каждой из внутренних оболочек;

- одна из поверхностей наружной оболочки ленточного световода имеет слой металла;

- в сердечник ленточного световода введен краситель с полосой поглощения в оптической области спектра;

- в качестве красителя использован органический люминофор;

- в сердечник ленточного световода внедрен, по крайней мере, один дополнительный световод;

- в сердечники дополнительных световодов введен краситель с полосой поглощения в оптической области спектра;

- в качестве красителя использован люминофор;

- люминофоры, введенные в сердечники дополнительных световодов, имеют отличающиеся спектры эмиссии;

- люминофор ленточного световода имеет полосу эмиссии, перекрывающуюся с полосой оптического поглощения люминофоров сердечников дополнительных световодов;

- элемент защиты содержит, по крайней мере, один дополнительный ленточный световод;

- два ленточных световода объединены в один комбинированный световод так, что плоскости скреплены друг с другом;

- между ленточными световодами, образующими комбинированный световод, помещен светопоглощающий слой;

- между ленточными световодами, образующими комбинированный световод, помещен светоотражающий слой;

- в сердечники первого и второго ленточных световодов, образующих комбинированный световод, введены органические люминофоры с различающимися спектрами эмиссии света;

- по крайней мере, один ленточный световод размещен на несущей полимерной подложке;

- несущая полимерная подложка имеет слой металла;

- в сердечники, по крайней мере, двух ленточных световодов введены люминофоры, имеющие различающиеся спектры эмиссии света.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 показано поперечное сечение элемента защиты различных конструкций.

На фиг.2 изображены спектры поглощения и эмиссии люминесцентных красителей, введенных в сердечники ленточного и дополнительных световодов.

На фиг.3 показано поперечное сечение комбинированного световода различных конструкций, составленного из двух ленточных световодов.

Элемент защиты для контроля подлинности ценных бумаг, банкнот и документов состоит из светопроводящего сердечника 1 светоотражающей оболочки 2, которые выполнены из оптически прозрачных полимеров в виде ленты.

В одном из вариантов реализации изобретения, изображенном на фиг.1(а), светопроводящий сердечник 1 окружен светоотражающей оболочкой 2, имеющей показатель рефракции n₂<n₁, где n₁ - показатель рефракции светопроводящего сердечника, n₂ - показатель рефракции светоотражающей оболочки. Условие n₂<n₁ является "условием светопроводимости", то есть распространения света путем "полного внутреннего отражения" по светопроводящему сердечнику. Это условие выполняется для всех представленных вариантов реализации изобретения. Для обеспечения требуемых механических и оптических свойств, например для повышения коэффициента захвата света в полное внутреннее отражение, светоотражающая оболочка 2 может быть выполнена из нескольких слоев полимеров, имеющих отличающиеся значения показателя рефракции.

Фиг.1(б) изображает вариант реализации, в котором световод, состоящий из светопроводящего сердечника 1, окруженного светоотражающей оболочкой 2, размещен на несущей полимерной подложке 3.

Фиг.1(в) изображает вариант реализации изобретения, в котором на несущей подложке 3 размещены несколько ленточных световодов, состоящих из светопроводящих сердечников 1,...1,^n*, окруженных светоотражающими оболочками 2,...,2^n* соответственно.

Фиг.1(г) показывает вариант реализации изобретения, в котором внутрь светопроводящего сердечника 1, окруженного светоотражающей оболочкой 2, введены несколько дополнительных светопроводных волокон меньшего сечения, состоящих из светопроводящих сердечников 4,...,4^n*, окруженных светоотражающими оболочками 5,...5^n* соответственно.

В других вариантах реализации изобретения возможны различные комбинации вариантов, представленных фиг.1(а)-(г).

Для осуществления защиты ценных бумаг (или банкнот) с помощью указанных ленточных световодов вводят минимум один световод на подложке или без нее в бумажное полотно в процессе его формирования без разрывов от одной кромки до другой. Защитный элемент расположен в толще бумажного полотна и может иметь участки, выходящие на поверхность бумажного полотна. При этом подлинная защитная лента проводит видимый свет от одного торца защищаемой ценной бумаги до другого торца. Данный защитный элемент может быть использован и в пластиковом носителе.

Возможны варианты реализации изобретения, в которых в полимерные матрицы светопроводящих сердечников 1,...1^n*, изображенных на фиг.1(а)-(г), введены органические красители, имеющие в оптическом спектре полосу поглощения. В этом случае подлинная защитная лента проводит видимый свет, в спектре которого имеется особенность, вызванная полосой поглощения красителя, от одного торца защищаемой ценной бумаги до другого торца.

Возможны варианты реализации изобретения, в которых в полимерные матрицы светопроводящих сердечников 1,...1^n*, изображенных на фиг.1(а)-(г), введены органические люминофоры, имеющие в оптическом спектре полосу поглощения. Поглощение света таким люминофором приводит к возбуждению молекул и возникновению люминесценции, то есть снятию возбуждения молекул красителя путем эмиссии квантов света. Часть света эмиссии (в реализованных вариантах 6-10%) благодаря выполнению "условия светопроводимости" захватывается в полное внутреннее отражение, и транспортируется по светопроводящему сердечнику до торца ленточного световода, и выходит через его торец. Свет, возбуждающий молекулы люминофора, может проникать в сердечник световода через боковые поверхности ленточного световода. Если свет равномерно освещает боковую поверхность и весь этот свет поглощается люминофором, содержащимся в сердечнике световода, то при выполнении условия, что площадь боковой поверхности превосходит площадь поперечного сечения световода в 15-20 раз, яркость торца световода превысит яркость источника, освещающего боковую поверхность этого световода.

В одном из вариантов реализации изобретения длина световода составляет 65 мм, ширина 1 мм, толщина 0,03 мм, отношение площадей боковой поверхности к площади поперечного сечения составляет ˜2200. Таким образом, в идеале представленный вариант реализации изобретения с сердечником, допированным люминофором, позволяет достичь увеличения яркости торца по сравнению с возбуждающим светом в ˜100 раз. Ввиду малой толщины сердечника и ограниченной из-за тушения люминесценции концентрации люминофора в нем поглощается ˜30% падающего света. Это снижает увеличение яркости до ˜30 крат. Однако этого вполне достаточно для создания легко идентифицируемого визуального признака защиты.

Возможен вариант реализации, в котором одна из боковых поверхностей ленточного световода или одна из поверхностей полимерной несущей подложки, покрыты слоем металла. Металлизация увеличивает эффективную толщину светопоглощающего слоя твердого раствора люминофора в полимерной матрице сердечника ленточного световода и примерно в два раза увеличивает яркость торца световода. Слой металла также может выполнять функции дополнительного элемента защиты. При этом он может иметь специальный рисунок и/или дополнительные покрытия.

При размещении нескольких световодов на несущей подложке в соответствии с фиг.1(в) возможно использование во всех световодах или в некоторых из них люминофоров с различными спектрами эмиссии, что дает различно окрашенные торцы световодов.

Для осуществления защиты ценных бумаг (или банкнот) с помощью предложенных элементов вводят минимум одну защитную ленту с сердечником, содержащим люминофор, в бумажное полотно без разрывов от одного торца до другого торца. При этом каждый тип (или номинал) защищаемой ценной бумаги (или банкноты) характеризуется определенным цветом люминесценции торца защитной ленты или комбинацией цветов при использовании нескольких ленточных световодов. Проверка подлинности защищаемого изделия проводится путем идентификации световодов, которая осуществляется проверкой светопроводности защитной ленты "на просвет" от одного торца до другого торца и, дополнительно, по наличию света люминесценции, выходящего через оба торца защитной ленты при освещении области в центре защищаемой бумаги, внутри которой проходит защитная лента. Описанное выше усиление яркости позволяет надежно осуществлять визуальную идентификацию защитного признака.

В другом варианте реализации изобретения внутрь сердечника 1 ленточного световода, содержащего люминофор, введено дополнительное полимерное светопроводное волокно меньшего сечения, сердечник которого также содержит люминофор. Причем спектр эмиссии 7 (фиг.2(а)) люминофора, содержащегося в сердечнике 1, частично или полностью перекрывается со спектром поглощения 8 (фиг.2(б)) люминофора, содержащегося в сердечнике 4 дополнительного светопроводного волокна, введенного внутрь сердечника 1. При освещении ленточного световода (фиг.1(г)) с введенным внутрь его светопроводящего сердечника, содержащего люминофор со спектром поглощения 6 (фиг.2(а)) и спектром эмиссии 7 (фиг.2(а)), дополнительным светопроводным волокном меньшего сечения, сердечник которого содержит люминофор со спектром поглощения 8 (фиг.2(б)) и спектром эмиссии 9 (фиг.2(б)), через его боковую поверхность, молекулы люминофора поглощают часть света в интервале полосы поглощения 6 (фиг.2(а)) и эмитируют свет в спектральном интервале 7 (фиг.2(а)). Часть света эмиссии захватывается в полное внутреннее отражение и транспортируется по светопроводящему сердечнику 1. В процессе распространения света по сердечнику 1 часть его попадает через боковую поверхность внутреннего дополнительного волокна в светопроводящий сердечник 5 и возбуждает люминофор со спектром поглощения 8 (фиг.2(б)) ввиду его перекрытия со спектром эмиссии 7. Люминофор, содержащийся в светопроводящем сердечнике 5 внутреннего дополнительного волокна, эмитирует свет спектрального состава 9 (фиг.2(б)), часть этого света захватывается в полное внутреннее отражение и транспортируется по сердечнику 5 до торца дополнительного внутреннего волокна, совпадающего с торцом внешнего ленточного световода, и выходит через торец. При этом на фоне яркого торца внешнего ленточного световода появляется яркая светящаяся точка торца внутреннего дополнительного волокна с большей длиной волны, чем окружающий ее свет. При использовании нескольких дополнительных волокон, введенных в сердечник внешнего ленточного световода в соответствии с фиг.1(г), для допирования их светопроводящих сердечников могут быть использованы люминофоры с отличающимися спектрами эмиссии. Это позволяет осуществить дополнительное "цветовое кодирование" защищаемых изделий. При этом каждый тип (или номинал) защищаемой ценной бумаги (или банкноты) характеризуется определенным цветом люминесценции торца защитной нити или комбинацией цветов при использовании нескольких ленточных люминесцирующих световодов и дополнительных волокон, введенных в светопроводящий сердечник ленточных световодов. Засветка люминесцирующих световодов осуществляется сквозь внешний слой бумажного полотна защищаемой ценной бумаги (или банкноты).

В варианте использования в качестве защитного элемента комбинированного световода (фиг.3), образованного из двух ленточных световодов, соединенных между собой плоскими поверхностями, дополнительный защитный эффект достигается при изменении условий засветки защитного элемента.

Возможны варианты реализации изобретения, в которых в полимерные матрицы светопроводящих сердечников 1 и 1`, изображенных на фиг.3(а) и (б), введены органические люминесцентные красители, имеющие в оптическом спектре полосу поглощения и различающиеся между собой оптические спектры эмиссии света. Поглощение света, проникающего через боковые поверхности А и В комбинированного световода, приводит к возбуждению молекул люминофора и возникновению люминесценции. Часть света эмиссии люминофоров благодаря выполнению "условия светопроводимости" захватывается в полное внутреннее отражение и транспортируется по "своему" светопроводящему сердечнику до торца световода и выходит через общий торец. Свет, возбуждающий молекулы люминофора, может проникать в сердечники комбинированного световода через разные боковые поверхности: в световод 1 (фиг.3(а), (б)) через поверхность А; в световод 1` (фиг.3(а), (б)) через поверхность В. Между ленточными световодами, скрепленными между собой по поверхности С, помещен слой светонепроницаемого материала 10 (фиг.3(а)), который защищает сердечники ленточных световодов от засветки через поверхность С. Для увеличения коэффициента использования света, попадающего в сердечники ленточных световодов через поверхности А и В, светонепроницаемый слой 11 (фиг.3(б)) выполнен зеркальным. В этом случае свет дважды проходит через сердечник ленточного световода, что позволяет увеличить коэффициент поглощения света люминофором, а следовательно, и количество света эмиссии. Если свет равномерно освещает обе боковые поверхности А и В и этот свет поглощается люминофорами, содержащимися в сердечниках световодов 1 и 1`, то в результате люминесценции и процессов захвата света в полное внутреннее отражение на общем торце комбинированного световода возникнет световое излучение со спектральным составом, соответствующим сумме спектров эмиссии обоих люминофоров (с учетом "веса" каждого спектра), содержащихся в сердечниках 1 и 1`. Одной из особенностей цветового зрения человека является эквивалентность восприятия сложного спектра и монохроматического излучения, если они одинаково возбуждают цветовые рецепторы глаза. Поэтому визуально излучение торца комбинированного световода будет восприниматься как световое излучение, имеющее промежуточный цвет по отношению к цвету эмиссии люминофора сердечника 1 и люминофора сердечника 1`. Например, в сердечник 1 введен люминофор со спектром эмиссии в зеленой области, а в сердечник 1` - в оранжевой области. В этом случае глаз будет воспринимать результирующее излучение торца как промежуточное, то есть излучение различных оттенков желтого цвета (в зависимости от соотношения яркостей спектральных компонентов). Ситуация принципиально меняется, если защитить от засветки одну из поверхностей А или В. В этом случае будет возбуждаться и люминесцировать только один из сердечников 1 или 1` комбинированного световода. При этом торец будет излучать либо зеленый, если засвечивается поверхность А и, соответственно, сердечник 1 (фиг.3(а), (б)), либо оранжевый, если засвечивается поверхность В и сердечник 1` (фиг.3(а), (б)). При использовании комбинированного световода для защиты ценных бумаг засветка люминесцирующих световодов осуществляется сквозь внешний слой бумажного полотна защищаемой ценной бумаги (или банкноты).

Источники информации

1. Заявка РСТ № WO98/38365 от 24.02.98 г.; D 02 Q 3/00; D 06 Н 1/00.

2. Заявка DE №2443967 от 11.09.74 г.; D 21 Н 5/10 - прототип.

Элемент защиты для контроля подлинности для повышения качества защиты имеет световод, выполненный из оптически прозрачных полимеров в виде ленты. 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Элемент защиты для контроля подлинности ценных бумаг, банкнот и документов, в качестве которого использован световод, состоящий из светопроводящего сердечника и светоотражающей оболочки, отличающийся тем, что световод выполнен из оптически прозрачных полимеров в виде ленты, при этом полимер внешней оболочки имеет показатель рефракции меньше показателя рефракции полимера сердечника.2. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что между сердечником ленточного световода и его оболочкой размещены промежуточные полимерные слои, при этом показатель рефракции полимера внешней оболочки меньше показателя рефракции полимера каждого из внутренних слоев.3. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что одна из поверхностей наружного слоя оболочки ленточного световода имеет слой металла.4. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что в сердечник ленточного световода введен краситель с полосой поглощения в оптической области.5. Элемент защиты по п.4, отличающийся тем, что в качестве красителя использован люминофор.6. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что в сердечник ленточного световода введен, по крайней мере, один дополнительный световод.7. Элемент защиты по п.6, отличающийся тем, что в сердечники дополнительных световодов введен краситель с полосой поглощения в оптической области.8. Элемент защиты по п.7, отличающийся тем, что в качестве красителя использован люминофор.9. Элемент защиты по п.6, отличающийся тем, что в сердечники дополнительных световодов введены люминофоры с отличающимися спектрами эмиссии света.10. Элемент защиты по п.6, отличающийся тем, что люминофор ленточного световода имеет спектральную полосу эмиссии света, перекрывающуюся со спектральной полосой оптического поглощения люминофоров, введенных в сердечники дополнительных световодов.11. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что он содержит, по крайней мере, один дополнительный ленточный световод.12. Элемент защиты по п.11, отличающийся тем, что он состоит из двух ленточных световодов, объединенных в один комбинированный световод так, что их плоскости скреплены друг с другом.13. Элемент защиты по п.12, отличающийся тем, что между ленточными световодами, образующими комбинированный световод, помещен светопоглощающий слой.14. Элемент защиты по п.12, отличающийся тем, что между ленточными световодами, образующими комбинированный световод, помещен светоотражающий слой.15. Элемент защиты по п.12, отличающийся тем, что в сердечники первого и второго ленточных световодов, образующих комбинированный световод, введены органические люминофоры с различающимися между собой спектрами эмиссии света.16. Элемент защиты по п.11, отличающийся тем, что, по крайней мере, один ленточный световод размещен на несущей полимерной подложке.17. Элемент защиты по п.16, отличающийся тем, что несущая полимерная подложка имеет слой металла.18. Элемент защиты по п.16, отличающийся тем, что в сердечники, по крайней мере, двух ленточных световодов введены люминофоры, имеющие различающиеся между собой спектры эмиссии света.