Способ записи информации на бесцветных прозрачных полимерных пленках Российский патент 2023 года по МПК G11B11/11 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области физики полимеров, а более конкретно к способам записи или воспроизведения информации с одного и того же носителя в виде ленты или пленки, записи с использованием потока излучения, отличного от светового и воспроизведения информации с помощью оптических средств.

Уровень техники

Известны технические решения в области записи информации на полимерах путем механической деформации, выдавливания или печати, в которых запись идентифицирующих изображений или текста производится в разных слоях и на разных поверхностях полимерных слоев. При этом добиваются проявления специфических оптических эффектов при рассматривании изображений и текста под различными углами наблюдения и различных углах освещения. Например, в заявке US 2005/0035590 (МПК В41М 5/24 опублик. 17.02.2005) предложен способ тайнописи и идентификации документа, выполненного из многослойного полимерного материала, на различных поверхностях которого нанесены различные изображения. Изображени наносят на поверхности отдельных слоев до формирования многослойной структуры известными полиграфическими методами. По известному способу нанесение изображений на поверхности слоев невозможно проводить в процессе одного цикла печати и невозможно скрыть информацию при естественном освещении пленки, упаковки или изделия.

Известен способ скрытой записи информации на прозрачной пленке и считывания ее при наблюдении под различными углами или на просвет (способ тайнописи и идентификации маркировки) путем нанесения информационных символов и изображений на поверхность пленки локальным тепловым воздействием, например карбонизацией и/или гравированием с помощью лазерного луча. При этом в поверхностных слоях пленки толщиной 1÷10 мкм, образуется два растрированных изображения, расположенные таким образом, что при наблюдении изображений под различными углами или на просвет наблюдаемое суммарное изображение плавно меняется от позитивного к негативному или наоборот, при этом первое и второе растрированные изображения выполнены прозрачными, и/или полупрозрачными, и/или светоотражающими, и/или люминесцирующими и/или рельефными. Изобретение позволяет проводить индивидуальное маркирование защищаемого документа в едином цикле путем создания изменяемых в процессе наблюдения изображений в полимерной пленке. Известный способ тайнописи и идентификации маркировки - неразрывно связанная единым замыслом, положительным эффектом и технической реализацией совокупность операций, осуществляемых с материальным объектом (полимерной пленкой) для решения технической задачи - защиты полимерного изделия от подделки путем тайнописи локальным тепловым воздействием (Патент РФ 2386544, МПК B42D 15/10, G02B 27/60, опублик. 20.04.2010).

Недостаток известного способа - сложность операций и необходимость применения уникальных полимеров и дорогостоящего лазерного оборудования.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ скрытой записи информации на прозрачной пленке и считывания ее при наблюдении под различными углами на просвет (способ тайнописи и идентификации маркировки) путем нанесение информационных символов и изображений на ориентированную пленку полимера в жестко эластическом состоянии и считывания информации при наблюдении под различными углами на просвет при деформации эластичного растяжения вдоль оси ориентации (Пат. РФ. 2495753, МПК В41М 5/00, G11B 11/00, опублик. 20.10.2013, Бюл. №29)

Недостаток известного способа - обязательная деформация пленки для проявления скрытой записи информации, низкая прочность и расслаивание одноосно ориентированной жесткоэластической полиолефиновой пленки при растяжении в направлении перпендикулярном направлению одноосной преимущественной ориентации и при перегибах и, как следствие этого, ограниченное применение таких субстратов для записи информации в полиграфической промышленности, производстве пленочной упаковки и гибкой тары, а также недостаточное цветовое различие информационных символов и фона, низкий контраст изображений не позволяющий записывать и считывать штриховые коды высокой информационной емкостью.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение способа считывания скрытой информации без растяжения, увеличение информационной емкости за счет записи штриховых кодов и увеличение контраста информационных символов в поляризованном свете выше порога чувствительности сканеров штриховых кодов.

Сущность предложения

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе записи информации на бесцветной прозрачной пленке для считывания ее под различными углами на просвет в проходящем поляризованном свете, путем нанесения информационных символов и изображений, согласно предложению, в качестве бесцветной прозрачной пленки используют пакет из нескольких слоев прозрачных пленок полимера, выбранного из группы: полистирол, поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида и винилацетата, полиэтилен, полипропилен, для нанесения информационных символов и изображений используют, по меньшей мере, одну прозрачную пленку, расположенную внутри пакета пленок, информационные символы изготавливают из прозрачных полимерных пленок в форме плоских фигур или модулей штриховых кодов, которые размещают между слоями или высекают из пленок, расположенных внутри пакета перфорацией. Сведения, подтверждающие реализуемость предложения

Изобретение иллюстрируется фотографией прозрачной полимерной пленки, расположенной между поляризаторами, схемой расположения слов и примерами осуществления способа записи графической информации.

Фиг. 1 - Фотография и вид сверху прозрачной 8-слойной пленки поливинилхлорида (ПВХ) толщиной 60 мкм в проходящем поляризованном солнечном свете с графической информацией, выполненной путем высечки внутренних слоев. На фото вид пленки из 8 слоев поливинилхлорида (ПВХ) толщиной 60 мкм в проходящем поляризованном свете. 1-8 - слои полимерной пленки, «3-2» - двойная высечка (-2 слоя «ромб») во 2-м и 3-м слоях; «4-1» - одна высечка(-1 слой «ромб») в 4-м слое; «5-2» - двойная высечка (-2 слоя «ромб») в 4-м и 5-м слоях.

Фиг. 2. Схема расположения источника света, многослойной полимерной пленки и сканера (спектрофотометра) при измерении оптических характеристик цвета или считывании информации. 9 - сканер; 10 - поляризатор; 11 - полимерная пленка; 12 - поляризатор; 13 - источник света.

Фиг. 3 Цветовое различие ΔE₀₀ смежных участков прозрачной 10-слойной пленки поливинилхлорида (ПВХ) толщиной 60 мкм с высечкой части слоев.

Фиг 4. Схема сборки и размещения перфорированных слоев в многослойной полимерной пленке. 14-16 - слои полимерной пленки; 17 - высечка

Фиг. 5. Цветовое различие ΔE₀₀ смежных участков прозрачной 10-слойной пленки полистирола (ПС) толщиной 50 мкм с высечкой части слоев

Фиг.6 Контраст смежных участков прозрачной 10-слойной пленки полистирола (ПС) толщиной 50 мкм с высечкой части слоев

Фиг. 7 Контраст смежных участков прозрачной 10-слойной пленки полипропилена (ПП) толщиной 20±2 мкм с высечкой части слоев

Способ реализуется в соответствии с заявленной совокупностью признаковпосле выполнения измерения оптических свойств многослойных полимерных пленок и вычисления контраста (различия цвета) смежных участков с различным количеством слоев.

Заметность и качество информационного символа, определяют в цветовых координатах равноконтрастной системы оценки цвета L*a*b* по величине цветового отличия ΔE₀₀ и/или ΔE_ab [ISO 13655 Graphic technology – Spectral measurement and colorimetric computation for graphic arts images].

Количественный результат записи, определяющий возможность визуального считывания (обнаружения записи в проходящем поляризованном свете) - цветовое отличие фона от информационного символа ΔE₀₀ или цветовое отличие смежных участков. Порог восприятия глазом человека ΔE_ab или ΔE₀₀≥2÷3.

Из спектральных коэффициентов пропускания пленок рассчитывают координаты цвета в пространстве XYZ [ISO 13655 Graphic technology – Spectral measurement and colorimetric computation for graphic arts images], где Y является составляющей яркости. Если максимальную яркость принять за 100%, и остальные измерения нормировать к нему, то вычитанием из одного значение яркости Y участка многослойной пленки значение яркости Y второго участка многослойной (N) пленки с высечкой N-n слоев получают значение контраста символов (Symbol Contrast) [https://barcode-test.com/301/minimum-reflectance-and-symbol-contrast/].

Считается, что для оптимального считывания кода промышленным сканером яркость светлого участка должна быть в два и более раза выше, чем темного. [(https://www.cognex.com/support/downloads/ns/2/14/81/BarcodeGradingOverview.pdf), https://barcode-test.com/301/minimum-reflectance-and-symbol-contrast/]

Использование неориентированных (изотропных) прозрачных пленок для получения многослойных материалов при записи информации и/или прозрачных пленок из иных полимеров, не включенных в число полимеров, указанных в качестве признака предложенного способа, не позволяет решить поставленную техническую задачу. Изменение цвета и появление контраста слоев в этом случае отсутствует.

Нанесение информационных символов и изображений высечкой отверстий и/или укладкой, наклеиванием, термофиксацией плоских информационных символов и изображений, вырезанных из полимерной пленки, на внешних слоях многослойных пленочных материалов существенно снижает эксплуатационные свойства изделий или упаковки вследствие механических повреждений и быстрого загрязнения внешней поверхности при их эксплуатации.

Пример 1. Запись информации на бесцветной прозрачной пленке из 8-и слоев поливинилхлорида (ПВХ) толщиной 60±5 мкм путем высечки 2-х смежных слоев внутри пакета пленок. Перфорируют 5 и 6 слой пленки поливинилхлорида в виде ромба (фиг. 1). Считывание информации, по примеру 1, производят спектрофотометром в проходящем потоке света укладкой между поляризатором и анализатором (фиг. 2) в перпендикулярно скрещенном положении при размещении образца пленки под углом 45 градусов относительно осей поляризации.

Заметность и качество информационного символа в виде ромба (фиг. 1), определяют в цветовых координатах равноконтрастной системы оценки цвета L*a*b* по величине цветового отличия ΔE₀₀ (фиг. 3). Цветовое отличие высеченных символов и 8-и слоев поливинилхлорида ΔE₀₀ по примеру 1 равно 117.

Из спектральных коэффициентов пропускания пленок рассчитывают координаты цвета в пространстве XYZ. Вычитанием из одного значения яркости Y₈ участка 8-слойной пленки значение яркости Y₆ второго участка 6-слойной пленки в месте высечки 2-х слоев получают значение контраста 35 ед. Это значение выше порога идентификации штриховых кодов по контрасту сканерами типа: VIOTEH VT1105 или DatalogicTouch 65 [ISO/IEC 15415:2011 "Information technology - Automatic identification and data capture techniques - Bar code print quality test specification - Two-dimensional symbols"].

При выполнении высечки прямоугольной формы в виде литейного штрихового кода символики Code 128 и EAN128 возможно достижение информационной емкости маркировки до 128 символов.

Пример 2. Запись информации на бесцветной прозрачной полимерной пленке производят по примеру 1, но нанесение информационных символов и изображений осуществляют укладкой между слоями плоских информационных символов вырезанных из прозрачной пленки поливинилхлорида толщиной 60±5 мкм в виде прямоугольников с размерами соответствующими размерам штрихов символики Code 128. Заметность и качество информационного символа определяют в цветовых координатах равноконтрастной системы оценки цвета L*a*b* по величине цветового отличия ΔE₀₀. Цветовое отличие ΔE₀₀ по примеру 2 равно 110. Значение контраста 35 ед.

Пример 3. Запись информации на бесцветной прозрачной полимерной пленке производят по примеру 1, но нанесение информационных символов и изображений осуществляют наклеиванием между слоями плоских информационных символов вырезанных из прозрачной пленки поливинилхлорида толщиной 60±5 мкм в виде прямоугольников с размерами соответствующих размерам штриховсимволики Code 128. Заметность и качество информационного символа, определяют в цветовых координатах равноконтрастной системы оценки цвета L*a*b* по величине цветового отличия ΔE₀₀. Цветовое отличие ΔE₀₀ по примеру 3 равно 110. Значение контраста 35 ед.

Пример 4. Запись информации на бесцветной прозрачной полимерной пленке производят по примеру 1, но используют пленку полиэтилена высокого давления (ПЭВД), собирают 3 слоя, а нанесение информационных символов и изображений осуществляют термофиксацией между слоями плоского информационного символа, вырезанного из прозрачной пленки полиэтилена высокого давления толщиной 50±4 мкм в форме многоугольника, а также высечкой в пленке отверстия в форме ромба (фиг. 4). Заметность и качество информационного символа, определяют в цветовых координатах равноконтрастной системы оценки цвета L*a*b* по величине цветового отличия ΔE₀₀. Цветовое отличие ΔE₀₀ по примеру 4 равно 81.

Пример 5. Запись информации на бесцветной прозрачной полимерной пленке производят по примеру 1, но используют ориентированную пленку из полистирола толщиной 55±3,5 мкм. Запись осуществляют на пленке из 10 слоев путем высечки 5-х смежных слоев в виде ромба. Цветовое различие смежных участков ΔE₀₀ по примеру 2 равно 150 (фиг. 5).

Пример 6. Запись информации на бесцветной прозрачной полимерной пленке производят по примеру 1, но используют ориентированную пленку из полипропилена (ПП) толщиной 100±5 мкм. Запись осуществляют на пленке из 5-и слоев путем высечки 2-х средних слоев в виде прямоугольников с размерами соответствующими размерам штрихов символики Code 128. Цветовое различие смежных участков ΔE_ab по примеру 6 равно 113. Значение контраста смежных участков (штрихов и пробелов кода) (фиг. 6).

Пример 7. Запись информации на бесцветной прозрачной полимерной пленке производят по примеру 1, но используют двуосноориентированную гидрофилизированную пленку полипропилена толщиной 20±2 мкм с одной поверхностью, активированной коронным разрядом (ВОРР). Запись осуществляют на пленке из 3-х слоев путем высечки 1 го среднего слоя в виде прямоугольников с размерами соответствующими размерам штрихов символики Code 128. Цветовое различие смежных участков ΔЕ_аb по примеру 7 равно 131. Значение контраста смежных участков (штрихов и пробелов кода) 59ед. (фиг. 7).

Примеры 8-9 (контроль). Запись информации на бесцветной прозрачной полимерной пленке производят по примеру 1,но используют неориентированные (изотропные) прозрачные пленки из полистирола и полиэтилентерефталата. Изменение цвета при высечке и появление контраста слоев отсутствует.

Способ записи информации на бесцветной прозрачной пленке для считывания ее под различными углами на просвет в проходящем поляризованном свете, путем нанесения информационных символов и изображений пленках с использованием пленок полимера, выбранного из группы: полистирол, поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида и винилацетата, полиэтилен, полипропилен и нанесения информационных символов и изображений в форме плоских фигур или модулей штриховых кодов из ориентированных полимерных пленок, которые размещают между слоями или высекают из пленок, расположенных внутри пакета перфорацией. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ записи информации на бесцветной прозрачной пленке для считывания ее под различными углами на просвет в проходящем поляризованном свете, путем нанесения информационных символов и изображений, отличающийся тем, что в качестве бесцветной прозрачной пленки используют пакет из нескольких слоев прозрачных пленок полимера, выбранного из группы: полистирол, поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида и винилацетата, полиэтилен, полипропилен, для нанесения информационных символов и изображений используют, по меньшей мере, одну прозрачную пленку, расположенную внутри пакета пленок, информационные символы изготавливают из прозрачных полимерных пленок в форме плоских фигур или модулей штриховых кодов, которые размещают между слоями или высекают из пленок, расположенных внутри пакета перфорацией.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют ориентированную пленку полипропилена, полученную способом экструзии расплава с раздувом рукава.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют двуосноориентированную гидрофилизированную пленку полипропилена с, по меньшей мере, одной поверхностью, активированной коронным разрядом.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение информационных символов и изображений осуществляют укладкой между слоями пленок полиэтилена, поливинилхлорида, полипропилена или полистирола плоских информационных символов и изображений, вырезанных из пленки полиэтилентерефталата.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нанесение информационных символов и изображений осуществляют наклеиванием, между слоями пленок полиэтилена, поливинилхлорида, полипропилена или полистирола плоских информационных символов и изображений, вырезанных из полимерной пленки со слоем клея.