ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, СОДЕРЖАЩИЙ МАГНИТНУЮ ТЕКУЧУЮ СРЕДУ Российский патент 2013 года по МПК G07D7/04 B42D15/00 G02B26/02 

Данное изобретение относится к защитному элементу, внешний вид которого может меняться внешним магнитным полем. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления такого защитного элемента, защитному устройству с таким защитным элементом, соответствующим образом оснащенному носителю данных и к устройству для проверки подлинности такого защитного элемента.

Для защиты носителей данных, в частности ценных документов, удостоверений и других ценных предметов, например фирменных изделий, их часто снабжают защитными элементами. Эти элементы позволяют проверить подлинность носителя данных, одновременно они служат защитой от незаконного воспроизведения. Защитные элементы можно выполнить, например, в виде внедренной в банкноту защитной нити, защитной пленки для банкноты с отверстием, нанесенной защитной полоски, самонесущего переводного элемента или участка со специальными признаками, напечатанного прямо на ценном документе.

При этом защитные элементы с изменяемым внешним видом, на который пользователь может интерактивно влиять, обладают особенно высокой стойкостью, так как при помощи копировальных устройств воспроизвести интерактивно вызываемые оптические эффекты невозможно.

Из патентного документа WO 03/089250 А2 известен защитный элемент, который, по меньшей мере, частично состоит из материала, оптические свойства которого могут меняться под действием электрического или магнитного поля. Для этого материал с изменяемыми оптическими свойствами, предпочтительно, содержит множество частиц, положение или ориентация которых может изменяться при помощи электрического или магнитного поля. Однако изготовление материала с изменяемыми оптическими свойствами, в котором частицы заключают в микрокапсулы и микрокапсулы с помощью агента набухания приводят в набухшее состояние, требует сравнительно больших расходов.

Исходя из этого, задача данного изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать защитный элемент указанного типа и, в частности, создать защитный элемент с эффектным внешним видом и высокой степенью защиты от подделки, изготавливаемый несложным способом и без больших затрат, на внешний вид которого к тому же можно интерактивно влиять при проверке на подлинность.

Эта задача решена благодаря защитному элементу с признаками основного пункта формулы изобретения. Способ изготовления такого защитного элемента, защитное устройство с таким защитным элементом, соответствующим образом оснащенный носитель данных и устройство для проверки подлинности такого защитного элемента раскрыты в независимых пунктах формулы изобретения. Усовершенствования изобретения являются предметом зависимых пунктов.

В соответствии с изобретением защитный элемент рассматриваемого типа содержит множество частиц, состоящих из ядра и оболочки, причем ядро этих частиц содержит магнитную текучую среду и визуально отличимую от магнитной текучей среды немагнитную фазу, расположенную с возможностью перемещения внутри магнитной текучей среды. В результате этих мер создают воспринимаемый органами чувств человека интерактивный признак подлинности, который, как более подробно пояснено ниже, можно верифицировать при помощи внешних магнитных полей.

При этом частицы, состоящие из ядра и оболочки, образуют микрокапсулы, которые подобно пигментам можно внедрить в печатную краску и отпечатать с применением обычных для печатания ценных бумаг способов, в частности, способом трафаретной печати или металлографской печати. Широкое распространение устройств, содержащих магниты, достаточно сильные для активации признака подлинности, например, мобильных телефонов, головных телефонов и систем защиты товаров у кассового терминала, обеспечивает возможность несложной проверки подлинности защитного элемента даже при обычных операциях с наличными.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения магнитная текучая среда и немагнитная фаза имеют разные цвета. Это также включает в себя возможность того, что один из этих двух компонентов, обычно немагнитная фаза, прозрачен. Так как немагнитная фаза расположена в магнитной текучей среде с возможностью перемещения, ее относительное положение можно изменить посредством внешнего магнитного поля и тем самым, благодаря разным цветам, достичь изменения внешнего вида защитного элемента.

Изменение внешнего вида защитного элемента посредством внешнего магнитного поля, предпочтительно, обратимо, так что после удаления внешнего магнитного поля снова устанавливается первоначальный внешний вид. Разумеется, в принципе также возможны варианты, в которых внешним магнитным полем создается длительное изменение внешнего вида, которое сначала сохраняется даже после удаления внешнего магнитного поля, и снова может быть стерто только при помощи дополнительного стимула, например, повышения температуры или сигнала магнитного стирания.

Магнитная текучая среда может быть жидкой или газообразной, причем в настоящее время из-за более простого капсулирования предпочитают среды, жидкие при комнатной температуре (Т≈300 K).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения магнитная текучая среда представляет собой феррожидкость. Феррожидкости представляют собой суспензии поверхностно-модифицированных магнитных наночастиц, имеющих диаметр порядка 10 нм. Модификацию поверхности чаще всего осуществляют при помощи детергентов, так что наночастицы в несущей жидкости на водной или органической основе образуют стабильную во времени суспензию без агломерации. Наночастицы могут состоять в частности из железа, кобальта или магнетита (Fe₃O₄).

Типичная плотность феррожидкостей составляет приблизительно от 0,9 г/см³ до 1,2. Внешнее магнитное поле индуцирует магнитные силы между наночастицами феррожидкости, поэтому ее вязкость повышается. Феррожидкость также ведет себя в магнитном поле так, будто она имеет существенно большую плотность - эффект, который называют увеличением виртуальной плотности. Таким образом, даже немагнитные фазы, имеющие значительно большую плотность, чем феррожидкость, при приложенном внешнем магнитном поле могут плавать на феррожидкости, в то время как без внешнего магнитного поля они погружаются. В рамках данного изобретения этот эффект также применяется для изменения относительного положения немагнитной фазы.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения магнитная текучая среда представляет собой жидкую при комнатной температуре магнитную ионную жидкость, ниже мы также будем называть ее кратко: RTMIL (от англ. «Room Temperature Magnetic Ionic Liquid»). В случае ионных жидкостей речь идет о солях с низкой точкой плавления, которая может лежать даже ниже комнатной температуры. В отличие от феррожидкостей, обычно имеющих черный или коричневый собственный цвет, применяемые в изобретении жидкости RTMIL предпочтительно прозрачны или имеют собственный цвет, отличающийся от коричневого и черного цвета, или имеют желаемую окраску. Кроме того, благодаря ионной структуре жидкости RTMIL имеют очень низкое давление насыщенного пара. Физические и химические свойства жидкостей RTMIL можно произвольно менять в широком диапазоне.

Чтобы простым способом интегрировать в защитный элемент дополнительный признак подлинности, особенно предпочтительно применять жидкости RTMIL, которые кроме своих магнитных свойств демонстрируют люминесценцию.

Применяемые жидкости RTMIL, предпочтительно, имеют одно или несколько следующих свойств: они прозрачны или окрашены, имеют высокий магнитный момент, устойчивы к воде, не смешиваются с водой и безвредны для здоровья человека.

Примерами жидкостей RTMIL, которые можно применять в рамках данного изобретения, являются: bmim[FeCl₄] (1-бутил-3-метилимидазолия тетрахлороферрат), [PR₄][FeCl₃] с катионом тригексил(тетрадецил)фосфония [PR₄]⁺, [PR₄]₂[CoCl₄], [PR₄]₂[MnCl₄], [PR₄]3[GdCl₆], [C₆mim]₅[Dy(SCN)₈] с катионом 1-гексил-3-метилимидазолия [C₆mim), [C₆mim]₄[Dy(SCN)₇(H₂O)] и [C₆mim]₃[Dy(SCM)₆(H₂O)₂].

Три последние соединения наряду с магнитными свойствами обладают сильной люминесценцией в желтой области спектра, происходящей вследствие характерной эмиссии ионов диспрозия (III).

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения магнитная жидкость представляет собой магнитореологическую жидкость. Магнитореологические жидкости - это суспензии диспергированных в несущей жидкости мелких поляризуемых в магнитном поле частиц, например, порошкового карбонильного железа. По сравнению с феррожидкостями частицы магнитореологических жидкостей имеют примерно на один-три порядка больший размер, обычно их диаметр составляет приблизительно от 1 мкм до 10 мкм. В качестве несущих жидкостей чаще всего применяют минеральное масло и синтетические масла, гликоль и воду. Магнитореологические жидкости обычно имеют темно-серую окраску. Их плотность выше плотности феррожидкостей, как правило, она составляет приблизительно от 2 г/см³ до 4 г/см³.

Немагнитная фаза частиц, состоящих из ядра и оболочки, может представлять собой твердую, жидкую или газообразную фазу, причем во всех случаях ее плотность, предпочтительно, отличается от плотности магнитной текучей среды.

В случае газообразной немагнитной фазы эту фазу преимущественно образует воздух или азот.

В еще одном предпочтительном варианте немагнитная фаза при комнатной температуре представляет собой жидкую фазу и не может смешиваться с магнитной текучей средой. В качестве подходящих немагнитных фаз можно применить, например, высококипящие углеводороды или синтетический сложный эфир с высокой точкой кипения, силиконовые масла или фторированные силиконовые масла.

Кроме того, возможен вариант, в котором немагнитная фаза при комнатной температуре представляет собой жидкую фазу и отделена от магнитной текучей среды гибкой мембраной. Независимо от того, может смешиваться с магнитной текучей средой жидкая при комнатной температуре немагнитная фаза или нет, этот вариант, предпочтительно, можно осуществить, заключив немагнитную фазу и/или магнитную текучую среду в тонкую гибкую мембрану и, таким образом, отделив их друг от друга. При этом гибкую мембрану можно получить, например, посредством (химической) модификации поверхности немагнитной фазы или магнитной текучей среды.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения при комнатной температуре немагнитная фаза представляет собой твердую фазу. Немагнитная фаза может быть образована, например, на основе алюминия, меди, оксида титана, политетрафторэтилена (ПТФЭ), полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), стекла, керамики или силикатов. Кроме того, немагнитная фаза вполне может быть образована на основе пигментов со специальными эффектами, в частности жидкокристаллических, перламутровых или интерференционных пигментов, особенно предпочтительно выполненных в виде просвечивающих пигментов. В случае твердых немагнитных фаз поверхность можно модифицировать, чтобы придать этой фазе требуемые свойства, например, цвет или переменные оптические свойства, или поляризационное отражение.

Твердые немагнитные фазы не обязательно должны быть гомогенными, то есть они могут содержать дополнительные частицы. Поверхность твердых немагнитных фаз, предпочтительно, является трудно смачиваемой для магнитной жидкости. Это свойство можно получить или усилить также посредством модификации поверхности.

В предпочтительных вариантах твердая немагнитная фаза существует в виде одного или нескольких плавающих тел, предпочтительно, сферической, эллиптической или линзообразной формы. Плавающие тела могут состоять из нескольких слоев, кроме того, они могут иметь отверстия или полости.

В частицах, состоящих из ядра и оболочки, также могут быть предусмотрены плавающие тела разного типа, отличающиеся друг от друга по цвету, плотности, материалу и/или размеру. Таким образом, можно создать многоуровневые эффекты, при которых, например, в зависимости от напряженности магнитного поля внешний вид защитного элемента в основном определяется другими плавающими телами, или при которых с увеличением напряженности магнитного поля все большее количество плавающих тел перемещается вверх, вызывая таким образом более интенсивную окраску.

Твердая немагнитная фаза также может состоять из гибкого вещества, например, гелеобразного или студенистого. В этом случае немагнитная фаза может упруго прилегать к внутренней стороне оболочки и, таким образом, обеспечивать весьма однородный оптический вид.

В усовершенствованном варианте ядро частиц, состоящих из ядра и оболочки, кроме магнитной текучей среды и немагнитной фазы может содержать магнитные частицы, внешний вид которых отличается от магнитной текучей среды и немагнитной фазы.

Такие магнитные частицы, предпочтительно, имеют одно или несколько следующих свойств: например, они получены посредством модифицированной поверхности, плохо смачиваются магнитной жидкостью, имеют многослойную структуру, имеют окрашенную поверхность, имеют сферическую, эллиптическую или линзообразную форму, имеют размер от 0,2 мкм до 10 мкм и получены на основе железа, никеля, магнитомягких ферритов, магнетита или магнитного оксида.

В целесообразных усовершенствованных вариантах ядро частиц, состоящих из ядра и оболочки, содержит дополнительные магнитные текучие среды и/или немагнитные фазы, магнитные свойства и/или внешний вид которых отличаются от первой магнитной текучей среды и первой немагнитной фазы. В результате, например, можно применить две текучие среды с магнитными свойствами, выраженными в разной степени, или комбинацию из магнитной жидкости, магнитного твердого тела и немагнитной фазы. Комбинация из нескольких разных немагнитных плавающих тел и наличие внутри ядра дополнительных магнитных частиц рассмотрены выше.

Оболочка частиц, состоящих из ядра и оболочки, предпочтительно, состоит из материала для капсулирования, высокопрозрачного в определенном диапазоне частот электромагнитного спектра. При этом диапазон частот, в котором этот материал прозрачен, предпочтительно, лежит в видимой части спектра. Чтобы обеспечить необходимые оптические и механические свойства, можно соответствующим образом выбрать материал оболочки, толщину стенки, а при применении полимеров - и плотность полимерной сетки. Предпочтительными материалами для оболочки являются, например, желатин, модифицированный желатин, в частности, с химическим дополнительным сшиванием, полиметилметакрилат и другие полиакрилаты, хорошо подходящие, прежде всего, из-за своей высокой прозрачности, полиуретаны, полиамиды, меламин/формальдегид, силиконы, а также неорганические оксидные материалы, например, силикаты и оксиды титана, гафния или железа.

Диаметр частиц, состоящих из ядра и оболочки, предпочтительно составляет от примерно 1 мкм до примерно 100 мкм, в частности - от примерно 1 мкм до примерно 80 мкм. Толщина стенки частиц, состоящих из ядра и оболочки, обычно составляет от 5% до 25%, предпочтительно - от 10% до 20% диаметра этих частиц.

Оболочка частиц, состоящих из ядра и оболочки, может состоять из одного или нескольких слоев, чтобы по выбору установить требуемые свойства, например, поверхностную смачиваемость. Кроме того, в слой или слои материала оболочки можно внедрить дополнительные вещества, предназначенные для достижения дополнительных целей, например, маркируемые лазером пигменты, поглотитель ультрафиолетовых лучей, люминесцирующие вещества или другие вещества со специальными признаками.

В предпочтительных вариантах осуществления частицы, состоящие из ядра и оболочки, имеются в нанесенном на подложку слое со специальными признаками. Кроме того, защитный элемент содержит информативный фоновый слой, над которым нанесен слой со специальными признаками, содержащий частицы, состоящие из ядра и оболочки. Фоновый слой, предпочтительно, содержит изменяющуюся в пространстве, визуально распознаваемую информацию и/или имеет изменяющиеся в пространстве магнитные свойства.

Такие варианты, в частности, можно применять тогда, когда по меньшей мере один из двух компонентов - "магнитная текучая среда" и "немагнитная фаза" - прозрачен. В результате изменения положения немагнитной фазы внутри магнитной текучей среды под действием внешнего магнитного поля также может стать видимым каждый раз разный участок фонового слоя. Если информацию, содержащуюся в фоновом слое, создают при помощи магнитотвердых или магнитомягких красок, то благодаря их расположению можно задать предпочтительную ориентацию частиц, состоящих из ядра и оболочки, как более подробно описано ниже.

Данное изобретение также охватывает способ изготовления защитного элемента, в котором

- изготавливают частицы, состоящие из ядра и оболочки, ядро которых содержит магнитную текучую среду и визуально отличимую от магнитной текучей среды немагнитную фазу, расположенную с возможностью перемещения внутри магнитной текучей среды, и

- множество таких частиц, состоящих из ядра и оболочки, располагают в защитном элементе, чтобы придать защитному элементу внешний вид, который может изменяться внешним магнитным полем.

При этом в предпочтительном варианте осуществления частицы, состоящие из ядра и оболочки, внедряют в связующую среду и печатают на носителе.

Кроме того, данное изобретение включает в себя защитное устройство для защиты защищенных от подделки бумаг, ценных документов, носителей данных и т.д., содержащее защитный элемент описанного типа и проверочный элемент с магнитной областью мотива, в которой имеется магнитный материал в виде узоров, линий, знаков или кода. Особенно предпочтительно, магнитная область мотива намагничена, по существу, перпендикулярно плоскости проверочного элемента. Мотив, представленный магнитной областью мотива, может быть либо свободно видимым, либо неразличимым без вспомогательных средств, например, в результате покрытия темным печатным слоем.

Кроме того, изобретение охватывает носитель данных, в частности ценный документ, например, банкноту, паспорт, сертификат, удостоверение и т.д., оснащенный защитным элементом описанного типа или защитным устройством описанного типа.

В качестве материала подложки для носителя данных можно применить любой вид бумаги, в частности хлопковую бумагу. Разумеется, также можно использовать бумагу, в которой содержание х полимерных материалов составляет 0<х<100% по массе.

Кроме того, в принципе материал подложки носителя данных может представлять собой полимерную пленку, например, полиэфирную пленку. Кроме того, пленка может быть растянута в одном или двух направлениях. Растягивание пленки, помимо прочего, приводит к тому, что она приобретает поляризующие свойства, которые можно использовать в качестве дополнительного защитного признака.

Также может оказаться целесообразным, чтобы материал подложки носителя данных представлял собой многослойный композиционный материал, имеющий, по меньшей мере, один слой бумаги или материала с характеристиками, аналогичными свойствам бумаги. Такой композиционный материал отличается чрезвычайно высокой устойчивостью, что весьма предпочтительно для стойкости носителя данных.

Однако в качестве материала подложки также вполне можно использовать многослойный композиционный материал без содержания бумаги. Эти материалы преимущественно можно использовать в определенных климатических зонах Земли.

Все материалы, применяемые в качестве материала подложки, могут иметь добавки, которые служат признаками подлинности. При этом в первую очередь следует подумать о люминесцирующих веществах, которые в видимом диапазоне волн преимущественно прозрачны, а в невидимом диапазоне могут быть возбуждены соответствующими вспомогательными средствами, например, источником ультрафиолетового или инфракрасного излучения, чтобы создать видимую люминесценцию или, по меньшей мере, люминесценцию, детектируемую вспомогательными средствами. Можно целесообразно использовать и другие защитные признаки, поскольку они не затрудняют наблюдения предлагаемого защитного элемента, или, по меньшей мере, затрудняют его незначительно.

Защитный элемент, особенно, если он имеется на прозрачной или просвечивающей подложке, может быть расположен также в области окна или над областью окна или сквозного отверстия в носителе данных.

Если носитель данных содержит как предлагаемый защитный элемент, так и соответствующий проверочный элемент, то геометрически эти элементы, предпочтительно, расположены на носителе данных так, что защитный элемент посредством сгибания или складывания носителя данных можно установить над проверочным элементом.

Кроме того, предметом изобретения является проверочное устройство для проверки подлинности защитного элемента описанного типа, содержащее магнитную область мотива, в которой имеется магнитный материал в виде узоров, линий, знаков или кода, и которая намагничена, по существу, перпендикулярно плоскости области мотива, чтобы посредством магнитного поля магнитной области мотива изменять внешний вид защитного элемента.

Так как, например, феррожидкости содержат магнитомягкие наночастицы, то заявленные частицы, состоящие из ядра и оболочки, можно считывать также машинным способом, как обычные магнитомягкие краски. Кроме того, частицы, состоящие из ядра и оболочки, обладают высокой светостойкостью, так как для изготовления предлагаемых вариантов изобретения светочувствительные вещества не требуются. Наряду с рассмотренными выше основными магнитными свойствами частицы, состоящие из ядра и оболочки, имеют дополнительные свойства, которые можно применять при проверке на подлинность. В качестве примера можно назвать вышеупомянутую люминесценцию определенных магнитных ионных жидкостей или обеспечение дополнительных веществ в оболочке частиц, состоящих из ядра и оболочки.

Ниже на основе чертежей поясняются остальные примеры осуществления и преимущества изобретения. Для более наглядного представления масштаб и пропорции на чертежах не соблюдаются.

На чертежах изображено следующее.

На фиг.1 схематично представлена банкнота с заявленным защитным элементом.

На фиг.2 представлен защитный элемент с фиг.1 вместе с проверочным элементом, причем на фиг.2а защитный элемент и проверочный элемент пространственно отделены друг от друга, а на фиг.2b защитный элемент лежит на проверочном элементе.

На фиг.3 представлен проверочный элемент в виде магнита, имеющего форму мотива.

На фиг.4 представлен в разрезе защитный элемент, выполненный в соответствии с одним из примеров осуществления заявленного изобретения, причем в левой половине чертежа защитный элемент изображен без магнитного поля, в правой половине - с магнитным полем.

На фиг.5 представлен вариант исполнения частиц согласно заявленному изобретению, состоящих из ядра и оболочки, в котором немагнитная фаза образована множеством твердых плавающих тел: слева - без магнитного поля, справа - с магнитным полем.

На фиг.6 представлен еще один вариант исполнения частиц согласно заявленному изобретению, состоящих из ядра и оболочки, в котором эти частицы, кроме магнитной текучей среды и немагнитной фазы из множества твердых, плавающих тел красного цвета, содержат магнитные частицы, имеющие собственный синий цвет.

На фиг.7 представлен защитный элемент согласно одному из примеров осуществления заявленного изобретения, в котором слой со специальными признаками и частицами, состоящими из ядра и оболочки, скомбинирован с информативным фоновым слоем, причем на фиг.7а показан защитный элемент без внешнего магнитного поля, на фиг.7b - с боковым магнитным полем, приложенным слева, а на фиг.7с - с боковым магнитным полем, приложенным справа.

На фиг.8 представлен защитный элемент, аналогичный защитному элементу на фиг.7, в котором информационный компонент фонового слоя нанесен в магнитотвердой краске.

На фиг.9 представлена банкнота с предлагаемым защитным устройством, состоящим из защитного элемента и проверочного элемента, расположенных симметрично относительно средней линии.

Изобретение поясняется на примере защитных элементов для банкнот. На фиг.1 схематично изображена банкнота 10, содержащая напечатанный прямо на бумаге для банкнот защитный элемент 12, внешний вид которого можно обратимо изменять посредством внешнего магнитного поля. Интерактивное изменение внешнего вида используют для проверки подлинности защитного элемента 12 и имеющей его банкноты 10, так что защитный элемент 12 представляет собой обратимый, интерактивно активируемый признак подлинности, воспринимаемый органами чувств человека.

Разумеется, напечатанными защитными элементами и банкнотами данное изобретение не ограничено, его можно применять с защитными элементами любого типа, например, в этикетках на товарах и упаковках или при защите документов, удостоверений личности, паспортов, кредитных карт, медицинских карточек и т.д. В случае банкнот и аналогичных документов наряду с напечатанными элементами во внимание принимают, например, переводные элементы, защитные нити и защитные полоски, а наряду с элементами для наблюдения в отраженном свете - элементы для наблюдения в проходящем свете.

На фиг.2 иллюстрируется возможность проверки подлинности защитного элемента 12 при помощи простого магнита 20, который, например, может быть составной частью мобильного телефона, головных телефонов или наушника, вставляемого в ухо (сами эти устройства на чертеже не показаны). Таким образом, благодаря широкому распространению таких создающих магнитное поле устройств, проверка подлинности защитного элемента 12 возможна даже при обычных операциях с наличными.

В положении, которое показано на фиг.2(а), сначала защитный элемент 12 и магнит 20, служащий внешним проверочным элементом, пространственно явно отделены друг от друга. В этом случае в примере осуществления, представленном на фиг.2(а), защитный элемент 12 имеет однородный внешний вид и выглядит как сплошная темная или черная область. На фиг.2(а) намагниченность магнита 20 схематично обозначена линиями 22 магнитного поля.

Если теперь магнит 20 снизу поднести близко к защитному элементу, например, накладывая защитный элемент 12 на магнит 20, как показано на фиг.2(b), внешний вид защитного элемента 12 значительно изменится. В частности в результате влияния магнитного поля 22 в области 24 над магнитом 20 изменится цвет защитного элемента 12, причем в примере осуществления, показанном на фиг.2, цвет меняется с черного на красный.

Если магнит 20 под защитным элементом 12 перемещают то в одну, то в другую сторону, то вместе с магнитом соответственно перемещается и область 24 красного цвета. Если пользователь снова удаляет магнит 20 от защитного элемента 12, то область 24 красного цвета исчезает, и опять устанавливается первоначальный однородный внешний вид, изображенный на фиг.2(а). Благодаря характерному изменению цвета защитного элемента 12 пользователь может простым способом интерактивно проверить подлинность этого элемента.

Вместо простого магнита 20 для проверки подлинности защитного элемента 12 можно применять магнит 26 в форме мотива, как показано на фиг.3. Магнит 26 выполнен в форме узоров, линий, знаков или кода, в показанном на чертеже примере осуществления он образует букву "Н". При этом северный магнитный полюс представляет собой верхнюю сторону магнита, южный магнитный полюс - нижнюю сторону, так что намагниченность магнита, обозначенная линиями 28 магнитного поля, по существу, направлена перпендикулярно плоскости магнитного материала. Разумеется, в общем случае магнит 26 в форме мотива может представлять собой любые узоры, знаки или коды, а его намагниченность может быть обратной или образованной более сложным чередованием северных и южных магнитных полюсов. Чтобы достичь высокой намагниченности, наряду с обычными магнитными материалами для магнитного материала магнита, в частности, могут применяться редкоземельные сплавы, например, сплавы самария и кобальта или неодима, железа и бора.

Более подробно структура защитных элементов и осуществление обратимого изменения внешнего вида поясняются со ссылками на поперечный разрез на фиг.4. В левой половине этого чертежа показан защитный элемент 30 без магнитного поля, то есть в области, удаленной от магнита 20, тогда как в правой половине чертежа показана часть области защитного элемента 30, расположенная непосредственно над магнитом 20.

В области защитного элемента 30 на бумаге 32 банкноты напечатан слой 34 со специальными признаками, в связующем 36 которого содержится множество частиц 40, состоящих из ядра и оболочки. Частицы 40 состоят из нескольких элементов и обычно имеют диаметр от 1 мкм до 100 мкм, в данном примере осуществления - приблизительно 60 мкм.

Оболочка 42 частиц 40 состоит из прозрачного в видимой части спектра капсулирующего материала, в данном примере - из полиметилметакрилата. Толщина стенки оболочки обычно составляет от 5% до 25% диаметра капсулы, например, приблизительно 15%.

Существенным для данного изобретения является устройство ядра частиц, состоящих из ядра и оболочки. В соответствии с изобретением это ядро содержит магнитную текучую среду 44 и визуально отличимую от магнитной текучей среды немагнитную фазу 46, расположенную с возможностью перемещения внутри магнитной текучей среды.

В примере осуществления, показанном на фиг.4, в качестве магнитной текучей среды 44 ядро содержит феррожидкость, имеющую черный собственный цвет. В показанном примере осуществления немагнитная фаза 46 образована жидкой при комнатной температуре (300К) фазой, которая не может смешиваться с феррожидкостью 44. Кроме того. она имеют большую плотность, чем феррожидкость и отличный от феррожидкости внешний вид. Например, немагнитная жидкая фаза может быть образована высококипящим углеводородом, синтетическим сложным эфиром с высокой точкой кипения, силиконовым маслом или фторированным силиконовым маслом.

Без внешнего магнитного поля в частицах 40 слоя со специальными признаками устанавливается состояние, в котором немагнитная жидкая фаза 46 собирается в нижней части частиц 40, как схематично показано в левой половине фиг.4. В этом случае при наблюдении сверху внешний вид защитного элемента 30 определяется черным собственным цветом феррожидкости 44, и наблюдатель 38 видит равномерный черный защитный элемент.

Напротив, в районе магнита 20 магнитное поле 22 притягивает феррожидкость 44, так что немагнитная жидкая фаза 46 вытесняется из нижней части ядра и прижимается к верхней стороне частицы 40, как схематично показано в правой половине фиг.4. Поэтому в этой области при наблюдении сверху наблюдатель 38 воспринимает собственный цвет немагнитной жидкой фазы 46. После удаления магнита 20 немагнитная жидкая фаза 46 снова опускается, так что опять обратимо устанавливается первоначальный черный внешний вид, показанный в левой половине чертежа.

На фиг.5 показан вариант заявленных частиц 50, состоящих из ядра и оболочки, в котором немагнитная фаза является не жидкой, а образована множеством твердых плавающих тел 52. Как более подробно пояснено выше, для плавающих тел 52 подходит большое количество материалов. В примере осуществления в соответствии с фиг.5 плавающие тела 52 имеют красный собственный цвет, чтобы создать четко выраженный контраст черному собственному цвету феррожидкости 44.

Без внешнего магнитного поля устанавливается состояние, схематично показанное в левой половине фиг.5, в котором твердые плавающие тела 52 собираются в нижней части частиц 50, так что при наблюдении сверху внешний вид защитного элемента в основном определяется черным собственным цветом феррожидкости 44.

В правой половине фиг.5 схематично показана ситуация, когда под защитным элементом расположен магнит 20. Магнитное поле 22 магнита притягивает феррожидкость 44, так что немагнитные плавающие тела 52 вытесняются из нижней части ядра и прижимаются к верхней стороне частиц 50. Поэтому в районе магнита 20 при наблюдении сверху внешний вид защитного элемента определен красным собственным цветом плавающих тел 52, так что вне магнита 20 возникает заметный контраст с областью, имеющей черную окраску.

После удаления магнита 20 немагнитные плавающие тала 52 снова опускаются, так что опять обратимо устанавливается первоначальный черный внешний вид, показанный в левой половине чертежа.

В примере осуществления, показанном на фиг.6, частицы 54, состоящие из ядра и оболочки, кроме магнитной текучей среды 44 и немагнитной фазы из множества твердых, плавающих тел 52 красного цвета содержат магнитные частицы 56, имеющие собственный синий цвет. Магнитные частицы 56 имеют размер приблизительно 5 мкм и состоят, например, из железа, никеля, магнитомягких ферритов, магнетита или магнитных оксидов. Они могут иметь модифицированную поверхность, чтобы обеспечить низкую смачиваемость магнитных частиц магнитной текучей средой и/или создать требуемый собственный цвет.

Без внешнего магнитного поля устанавливается состояние, схематично показанное в левой части фиг.6, при котором твердые плавающие тела 52 и магнитные частицы 56 находятся в нижней части частицы 54, состоящей из ядра и оболочки. В этом состоянии при наблюдении сверху внешний вид защитного элемента в основном определяется черным собственным цветом феррожидкости 44.

В средней части фиг.6 схематично показана ситуация, когда под защитным элементом расположен магнит 20. Магнитное поле 22 магнита притягивает феррожидкость 44 и магнитные частицы 56, так что немагнитные плавающие тела 52 вытесняются из нижней части ядра и прижимаются к верхней стороне частицы 50. Итак, при таком положении магнита и наблюдении сверху внешний вид защитного элемента определяется красным собственным цветом плавающих тел 52.

Напротив, если пользователь устанавливает магнит 20 над частицами, состоящими из ядра и оболочки, как показано в правой части фиг.6, то сравнительно большие магнитные частицы 56 сильно притягиваются магнитом 20 и перемещаются к верхней стороне частиц, состоящих из ядра и оболочки, так что теперь уже внешний вид определяется синим собственным цветом магнитных частиц 56.

Заявленные частицы, состоящие из ядра и оболочки, можно применить также в комбинации с информативными печатными слоями. При этом разного внешнего вида защитного элемента можно достичь в результате того, что частицы, состоящие из ядра и оболочки, в зависимости от интенсивности и/или направления магнитного поля открывают вид на различные частичные виды информативных печатных слоев.

Для иллюстрации на фиг.7 показан защитный элемент 60, в котором слой 62 со специальными признаками и частицами 70, состоящими из ядра и оболочки, скомбинирован с информативным фоновым слоем 64. Фоновый слой 64 содержит изменяющуюся в пространстве информацию, например, изменяющуюся в пространстве цветовую информацию, которая на фиг.7 схематично представлена чередующимися информационными компонентами "А" и "В". Например, информационные компоненты "А" могут символизировать печать красного цвета, а информационные компоненты "В" - печать синего цвета, или информационные компоненты "А" могут означать графический символ, а информационные компоненты "В" - текстовую информацию.

Слой 62 со специальными признаками содержит множество частиц 70, состоящих из ядра и оболочки, ядро которых наряду с феррожидкостью 44, имеющей черный собственный цвет, содержит прозрачные, немагнитные плавающие тела 72 или прозрачную, немагнитную жидкость, не смешиваемую с феррожидкостью.

Без внешнего магнитного поля устанавливается состояние, схематично показанное на фиг.7(а), в котором твердые плавающие тела 72 находятся в нижней части частиц 70, состоящих из ядра и оболочки. Вследствие равномерного распределения феррожидкости 44 в боковом направлении для наблюдателя 66 слой 62 со специальными признаками в целом кажется непрозрачным, схематично это обозначено стрелками 68, не доходящими до фонового слоя 64. При наблюдении сверху наблюдатель 66 не может различить ни информационные компоненты "А", ни информационные компоненты "В", и защитный элемент 60 имеет равномерный черный внешний вид.

Если теперь при помощи магнита 20 слева прикладывают боковое магнитное поле, как показано на фиг.7(b), то магнитное поле магнита 20 притягивает феррожидкость 44, в то время как немагнитные плавающие тела 72 вытесняются из левой части ядра и прижимаются к правой стороне частиц 70, состоящих из ядра и оболочки. Так как плавающие тела 72 прозрачны, они открывают наблюдателю 66 вид на информационные компоненты "В" фонового слоя 64, как схематично обозначено стрелками 74.

Если боковое магнитное поле снова удаляют, то обратимо устанавливается непрозрачное состояние слоя 62 со специальными признаками, показанное на фиг.7(а).

Напротив, если при помощи магнита 20 боковое магнитное поле прикладывают справа, как показано на фиг.7(b), то магнитное поле магнита 20 притягивает феррожидкость 44 вправо, вследствие чего немагнитные плавающие тела 72 вытесняются из правой части ядра и прижимаются к левой стороне частиц 70, состоящих из ядра и оболочки. После этого прозрачные плавающие тела 72 открывают для наблюдателя 66 вид на информационные компоненты "А", как обозначено стрелками 76. И в этом случае после удаления магнитного поля снова обратимо устанавливается непрозрачное состояние слоя 62 со специальными признаками, изображенное на фиг.7(а).

Итак, пользователь может интерактивно и обратимо изменять внешний вид слоя 62 со специальными признаками защитного элемента 60 - с непрозрачного, равномерно черного состояния на просмотр только информационных компонентов "А" или на просмотр только информационных компонентов "В". Как сказано выше, информационные компоненты "А" и "В" обозначают любую информацию, например, различные цветные поверхности или алфавитно-цифровую информацию, например, нарицательную стоимость или серийный номер банкноты.

Разумеется, эффект "жалюзи", описанный со ссылкой на фиг.7, показывает преимущества данного изобретения даже в случае сравнительно простого варианта его осуществления. Если фоновый слой 64 вместо двух информационных компонентов "А" и "В" содержит только одну информацию, например, в виде буквы "С", то при наблюдении сверху без приложенного магнитного поля эту информацию наблюдатель 66 видеть не может, так как в соответствии с фиг.7(а) для наблюдателя слой 62 со специальными признаками в целом кажется непрозрачным. Напротив, если при помощи магнита 20 слева или справа прикладывают боковое магнитное поле, то согласно фиг.7(b) и, соответственно, фиг.7(с) наблюдатель 66 может увидеть фоновый слой 64, содержащий информацию "С". Эффект "жалюзи" в таком варианте осуществления также объединяет высокую степень защиты от подделки с приятным для наблюдателя внешним видом.

Информацию, содержащуюся в фоновом слое, можно нанести также при помощи магнитных красок, например, чтобы задать, какую часть информации можно видеть без внешнего магнитного поля. Для иллюстрации на фиг.8 показан защитный элемент 80 со слоем 62 со специальными признаками, который содержит множество частиц 70, состоящих из ядра и оболочки, того типа, который был описан в связи с фиг.7.

Слой 62 со специальными признаками скомбинирован с информативным фоновым слоем 82 и изменяющейся в пространстве информацией, содержащей информационные компоненты "А" и "В", при этом информационный компонент "В" нанесен при помощи магнитотвердой краски 84.

Без внешнего магнитного поля устанавливается состояние, схематично показанное на фиг.8(а), при этом остаточное магнитное поле магнитотвердых окрашенных участков 84 притягивает феррожидкость 44, а немагнитные плавающие тела 72 вытесняет из правой части ядра и прижимает к левой стороне частиц 70, состоящих из ядра и оболочки. Таким образом, без внешнего магнитного поля прозрачные плавающие тела 72 открывают вид на информационные компоненты "А" (обозначено стрелками 76).

Если теперь при помощи магнита 20 слева прикладывают боковое магнитное поле, как показано на фиг.8(b), то магнитное поле внешнего магнита 20 превышает намагничивание магнитотвердых окрашенных участков 84, и феррожидкость 44 внутри частиц 70, состоящих из ядра и оболочки, притягивается влево, тогда как немагнитные плавающие тела 72 прижимаются к правой стороне частиц 70. Теперь прозрачные плавающие тела 72 открывают вид на информационные компоненты "В" (обозначено стрелками 74).

Если магнит 20 подводят под слой 62 со специальными признаками, как показано на фиг.8(с), то магнитное поле магнита 20 притягивает феррожидкость 44 вниз и вытесняет немагнитные плавающие тела 72 к верхней стороне частиц 70, состоящих из ядра и оболочки. В этом случае в результате равномерного распределения феррожидкости 44 в боковом направлении слой 62 со специальными признаками кажется наблюдателю непрозрачным (стрелки 68), поэтому при наблюдении сверху он не может различить ни информационные компоненты "А, ни информационные компоненты "В", и защитный элемент 80 кажется ему равномерно черным.

Соответствующим образом помещение магнита 20 под слой 62 со специальными свойствами фиг.7 привело бы к тому, что феррожидкость 44 притянулась бы вниз, и благодаря равномерному распределению феррожидкости 44 в боковом направлении слой 62 со специальными признаками показался бы наблюдателю 66 непрозрачным.

Того же эффекта можно достичь, поместив магнит 20 над слоем со специальными признаками, так как феррожидкость 44 внутри каждой частицы 70, состоящей из ядра и оболочки, равномерно притягивается вверх, и в результате ее равномерного распределения в боковом направлении также закрывается вид на фоновый слой 82.

В вариантах исполнения, описанных выше, проверку подлинности защитного элемента в каждом случае осуществляют при помощи отдельного проверочного устройства в виде внешнего магнита 22 или 26. Тем не менее, для проверки подлинности нанесенного на банкноту защитного элемента могут предусмотреть проверочный элемент на самой банкноте, так что защитный элемент и проверочный элемент образуют защитное устройство, составляющее одно целое, как поясняется ниже на основе примера, изображенного на фиг.9.

На лицевой стороне банкноты 90, изображенной на фиг.9(а), с применением магнитотвердой печатной краски 92 нанесено обозначение нарицательной стоимости "10". В качестве защитного элемента 94 на обратной стороне банкноты напечатан слой 96 со специальными признаками, который содержит множество частиц 50, состоящих из ядра и оболочки, того типа, который был описан в связи с фиг.5.

В развернутом состоянии и без внешнего магнитного поля при наблюдении с обратной стороны банкноты слой 96 со специальными признаками защитного элемента наблюдатель видит как равномерно черную поверхность. Однако проверку подлинности можно осуществить не только при помощи внешнего магнита, как это описано в связи с фиг.5, защитный элемент 94 также можно активировать, просто сложив банкноту 90, причем в качестве проверочного элемента служит печатное обозначение 92 нарицательной стоимости.

С этой целью защитный элемент 94 относительно средней линии 98 банкноты 90 располагают симметрично печатному обозначению 92 нарицательной стоимости, так что в результате складывания банкноты по средней линии 98 слой 96 со специальными признаками прилегает сверху к обозначению 92, как показано на фиг.9(b).

В этом состоянии феррожидкость 44 частиц 50, состоящих из ядра и оболочки, притягивается остаточным магнитным полем магнитотвердого печатного обозначения 92 номинальной стоимости, а немагнитные плавающие тела 52 красного цвета прижимаются к верхней стороне частицы 50. Поэтому в слое 96 со специальными признаками на черном фоне появляется в красном цвете обозначение номинальной стоимости "10". Если банкноту 90 снова разворачивают, то отображение обозначения номинальной стоимости "10" исчезает, а защитный элемент 94, как и прежде, показывает равномерно черный внешний вид.

Заявленное изобретение относится к защитному элементу, обеспечивающему внешний вид, изменяемый под действием магнитного поля. Защитный элемент содержит множество частиц, состоящих из ядра и оболочки. При этом ядро частиц содержит магнитную текучую среду и визуально отличимую от магнитной текучей среды немагнитную фазу, расположенную с возможностью перемещения внутри магнитной текучей среды. Предложенная группа изобретений обеспечивает создание защитного элемента с высокой степенью защиты от подделки, на внешний вид которого можно интерактивно влиять при проверке на подлинность, получая изменяемое изображение. 6 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Защитный элемент с изменяемым под действием магнитного поля внешним видом, содержащий множество частиц, состоящих из ядра и оболочки, отличающийся тем, что ядро частиц содержит магнитную текучую среду и визуально отличимую от магнитной текучей среды немагнитную фазу, расположенную с возможностью перемещения внутри магнитной текучей среды.

2. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что магнитная текучая среда и немагнитная фаза имеют разные цвета.

3. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что изменение внешнего вида защитного элемента внешним магнитным полем обратимо.

4. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что магнитная текучая среда при комнатной температуре является жидкой.

5. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что магнитная текучая среда представляет собой феррожидкость.

6. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что магнитная текучая среда представляет собой магнитную ионную жидкость, жидкую при комнатной температуре.

7. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что магнитная текучая среда представляет собой магнитореологическую жидкость.

8. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что немагнитная фаза при комнатной температуре является жидкой и не может смешиваться с магнитной текучей средой.

9. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что немагнитная фаза при комнатной температуре является твердой и предпочтительно получена на основе алюминия, меди, диоксида титана, политетрафторэтилена (ПТФЭ), полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), стекла, керамики или силикатов, или пигментов со специальными эффектами, например жидкокристаллических пигментов, перламутровых пигментов или пигментов Iriodin.

10. Защитный элемент по п.9, отличающийся тем, что поверхность твердой немагнитной фазы модифицирована и, в частности, имеет цвет или оптически изменяемый внешний вид.

11. Защитный элемент по п.9, отличающийся тем, что твердая немагнитная фаза присутствует в виде одного или нескольких плавающих тел, в частности, сферической, эллиптической или линзообразной формы.

12. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что ядро, кроме магнитной текучей среды и немагнитной фазы, содержит магнитные частицы, внешний вид которых отличается от магнитной текучей среды и немагнитной фазы.

13. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что ядро содержит дополнительные магнитные текучие среды и/или немагнитные фазы, магнитные свойства и/или внешний вид которых отличаются от первой магнитной текучей среды и первой немагнитной фазы.

14. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что оболочка частицы, состоящей из ядра и оболочки, прозрачна в видимой части спектра.

15. Защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что частицы, состоящие из ядра и оболочки, присутствуют в нанесенном на носитель слое со специальными признаками.

16. Защитный элемент по п.15, отличающийся тем, что защитный элемент содержит информативный фоновый слой, над которым нанесен слой со специальными признаками, содержащий частицы, состоящие из ядра и оболочки.

17. Защитный элемент по п.16, отличающийся тем, что фоновый слой содержит изменяющуюся в пространстве, визуально распознаваемую информацию и/или имеет изменяющиеся в пространстве магнитные свойства.

18. Способ изготовления защитного элемента, в котором изготавливают частицы, состоящие из ядра и оболочки, ядро которых содержит магнитную текучую среду и визуально отличимую от магнитной текучей среды немагнитную фазу, расположенную с возможностью перемещения внутри магнитной текучей среды, и множество таких частиц, состоящих из ядра и оболочки, располагают в защитном элементе, чтобы придать защитному элементу внешний вид, изменяемый внешним магнитным полем.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что частицы, состоящие из ядра и оболочки, внедряют в связующее и печатают на носителе.

20. Защитное устройство для защиты защищенных от подделки бумаг, ценных документов, носителей данных и т.д., содержащее защитный элемент по любому из пп.1-17 и проверочный элемент с магнитной областью мотива, в которой имеется магнитный материал в виде узоров, линий, знаков или кода.

21. Защитное устройство по п.20, отличающееся тем, что магнитная область мотива намагничена, по существу, перпендикулярно плоскости проверочного элемента.

22. Носитель данных, содержащий защитный элемент по любому из пп.1-17.

23. Носитель данных по п.22, отличающийся тем, что защитный элемент расположен в области или над областью окна или сквозного отверстия в носителе данных.

24. Носитель данных по п.22, отличающийся тем, что он представляет собой банкноту или другой ценный документ, паспорт, сертификат или удостоверение личности.

25. Носитель данных, содержащий защитное устройство по п.20 или 21.

26. Носитель данных по п.25, отличающийся тем, что защитный элемент и проверочный элемент геометрически расположены на носителе данных так, что защитный элемент при сгибании или складывании носителя данных может быть установлен над проверочным элементом.

27. Носитель данных по п.25, отличающийся тем, что защитный элемент расположен в области или над областью окна или сквозного отверстия в носителе данных.

28. Носитель данных по п.25, отличающийся тем, что он представляет собой банкноту или другой ценный документ, паспорт, сертификат или удостоверение личности.

29. Проверочное устройство для проверки подлинности защитного элемента по любому из пп.1-17, содержащее магнитную область мотива, в которой имеется магнитный материал в виде узоров, линий, знаков или кода, и которая намагничена, по существу, перпендикулярно плоскости области мотива, чтобы посредством магнитного поля магнитной области мотива изменять внешний вид защитного элемента.