Многослойное изделие, содержащее защитный элемент, и способ его получения Российский патент 2023 года по МПК G03H1/18 B42D25/328 B42D25/373 C23C14/35 C23C14/20 

Изобретение относится к области защитных технологий для различных видов полиграфической продукции, в том числе к защищенным документам из композиционных многослойных полимерных материалов.

Более точно, изобретение относится к защищенным документам, включающим оптически активный защитный элемент.

Предпочтительным образом с этой целью используются голограммы, которые получили широкое распространение в области защиты продукции и в связи с этим имеют высокую степень признания, узнаваемости и безопасности.

Типовые голограммы, которые в настоящее время используются для защиты продукции и в качестве защитных элементов для ценных документов, обычно имеют в основном металлически блестящий внешний вид, который при изменении угла наблюдения благодаря дифракции света создает на структурах голограммы игру цветов радужного спектра. Эти дифракционные эффекты, однако, всегда очень сходны, и для всех таких продуктов общим является металлический блеск. Поэтому существует потребность в новых оптически варьируемых эффектах, которые отличаются от обычных не только мотивом голограммы, но и основным цветом, или, соответственно, различным блеском.

Кроме того, существует потребность в устойчивой проводящей пленке, способной свободно контролировать химическую стойкость к кислотам, щелочам и т.п. без ухудшения электрических и оптических характеристик пленки. Существовала проблема, заключающаяся в том, что пленка не была адаптирована к условиям применения.

В настоящее время актуальной является задача создания способа получения покрытий ITO (пленки на основе оксида индия и олова) с контролируемым значением показателя преломления, что позволяет управлять их оптическими свойствами.

Из RU 2637044 C2, опубл. 29.11.2017, известен способ получения покрытия на основе оксида индия и олова на поверхности подложки, который включает напыление на подложку оксида индия и олова с обеспечением требуемого значения показателя преломления покрытия за счет выбора технологического параметра процесса напыления. Согласно изобретению, напыление осуществляют при нормальной ориентации подложки относительно потока напыляемого вещества, процесс напыления оксида индия и олова на подложку включает последовательно осуществляемые операцию напыления оксида индия и олова методом электронно-лучевого испарения или магнетронного распыления при температуре от 400 до 500 °С и операцию напыления оксида индия и олова методом магнетронного распыления при температуре от 15 до 75 °С, при этом, обеспечивают требуемое значение показателя преломления покрытия за счет выбора массы вещества, наносимого на каждой из указанных операций напыления.

Из RU 2575423 C2, опубл. 20.02.2016, известна защитная этикетка или клейкая лента с индикацией манипулирования, имеющая гибкую несущую подложку на основе гибкой синтетической пленки. На поверхность несущей подложки нанесены следующие слои: тисненый слой лака, полупрозрачный металлический слой, или соответственно слой с высоким показателем преломления, частичный разделительный слой лака в форме букв, знаков, символов, линий, гильошей, чисел или росчерков, один или несколько слоев лака с оптическими свойствами, самоклеящееся покрытие. На участках, не покрытых разделительным слоем лака, сцепление всех слоев между собой и сцепление слоя с защищаемым предметом больше, чем сцепление слоя со слоем, или сцепление всех слоев между собой больше, чем сцепление слоя с защищаемым предметом. Причем на участках, покрытых разделительным слоем лака, сцепление всех слоев между собой и сцепление слоя с защищаемым предметом больше, чем сцепление слоя со слоем или сцепление слоя со слоем.

Из JP3163015 B2, опубл. 09.06.2016, известна прозрачная проводящая пленка на основе индия и олова, образованная путем формирования композитной металлооксидной пленки, состоящей из индия, олова и цинка, где композитная металлооксидная пленка содержит по меньшей мере один оксид In₄Sn₃O₁₂.

Из RU 2053558 C1, опубл. 27.01.1996, известно, что при изготовлении ценных документов, чтобы получить хорошо визуально различимый знак подлинности и дополнительно обеспечивать свойство электропроводности для машинного считывания, используют электропроводный слой на основе индия и олова.

В качестве наиболее близкого аналога принят документ RU 2591770 C2, опубл. 20.07.2016, согласно которому известен ахроматический защитный элемент для ценных документов, таких как банкноты, карты, удостоверяющие личность документы и подобные документы, а также к способу изготовления таких защитных элементов, к ценным документам, включающим указанные защитные элементы. Ахроматический защитный элемент включает термопластический или радиационно-отверждаемый полимерный слой, где указанный слой содержит тиснение из диффузно отражающих недифракционных микроструктур на основе индия и олова, при этом микроструктуры имеют размеры, которые находятся за пределами интервала длин волн видимого света в недифракционном режиме, и обеспечивают непериодичность топографии поверхности, так что падающий свет диффузно отражается или рассеивается на статистических неоднородностях поверхности.

К существенным недостаткам, присущим известным техническим решениям, описанным выше, можно отнести сложность осуществления способа получения защитного элемента.

Задача, решаемая изобретением, - упрощение технологии получения отражательного слоя защитного элемента ценных бумаг. Это достигается за счет следующих аспектов.

Согласно первому аспекту, предложен способ получения отражательного слоя для защиты от подделки ценных документов, включающий вакуумное напыление смеси индия и олова на полимерную подложку с последующим окислением на воздухе, отличающийся тем, что вакуумное напыление смеси индия и олова проводят в один этап на предварительно подготовленную сторону полимерной подложки в виде рулонного полимерного материала с нанесенной голографической решеткой с формированием лакового слоя с тисненой решеткой и слоем, содержащим ценную информацию, при этом вакуумное напыление смеси индия и олова при массовом соотношении индия к олову от 10:90 до 2:98 осуществляют магнетронным методом в среде аргона при рабочем давлении 10-3 –10-4 мм. рт. ст. на движущийся посредством перемотки рулонный полимерный материал на охлаждаемом до температуры от -15°С до +15°С валу, при температуре на поверхности рулонного полимерного материала, составляющей 25–30°С, линейной скорости движения рулонного полимерного материала 0,5 - 15 м/мин и мощности источника питания магнетрона в диапазоне 0,5 - 5,0 кВт.

Согласно второму аспекту предложенного изобретения, отражательный слой для защиты от подделки ценных документов, полученный описанным выше способом, представляет собой инфракрасное зеркало и обладает оптическим свойством, обеспечивающим в падающем свете вид металлизированной поверхности, а в проходящем свете - вид полупрозрачного элемента. В частности, отражательный слой имеет микрокристаллическую или аморфную структуру.

Согласно третьему аспекту заявленного изобретения, дифракционный защитный элемент представляет собой пленку, включающую упомянутый отражательный слой, полупрозрачный слой индий – олово, частично окислённый слой индий - олово и внешнюю защитную оксидную пленку индия и олова толщиной 20-40 ангстрем, при этом полная толщина пленки составляет до 300 ангстрем (при измерении на длине волны 555 нм).

Согласно четвертому аспекту заявленного изобретения, предложено многослойное изделие с идентифицирующим оптически-переменным изображением, представляющее собой ценный документ, содержащее упомянутый дифракционный защитный элемент, нанесенный на полимерную подложку. В частности, ценный документ представляет собой ценную бумагу, банкноту или документ, удостоверяющий личность.

Изобретение поясняется чертежом (Фиг. 1), где представлено многослойное изделие с идентифицирующим оптически-переменным изображением, состоящее из:

А – полимерной подложки;

B – лакового слоя с тиснёной дифракционной решёткой;

С – слоя, содержащего ценную информацию, например, персональные графические и текстовые данные;

D – полупрозрачного слоя индий - олово;

Е – частично окислённый аморфный слой индий – олово (In2O3 + слой ITO);

F – оксидный слой индий - олово.

Следует отметить, что количество и последовательность слоев была установлена авторами эмпирическим путем.

Подробное описание изобретения

Заявляемое изобретение реализуется в соответствии со следующей технологией нанесения покрытия индий - олово - слоя ITO.

Пример 1.

Нанесение покрытия на полимерный материал (подложку – такую, как PMMA (полиметилметакрилат), PC (поликарбонат), PS (полистирол) или

подобные материалы) осуществляется на рулонной вакуумной установке. Установка обеспечивает перемотку рулонного полимерного материала при рабочих давлениях 10^-3 - 10^-4 мм рт. ст., которые выбираются в зависимости от режима нанесения покрытия. Массовое соотношение индия к олову по лигатуре соответствует 2:98 для металлической мишени. Слой индия - олова наносят с металлической мишени на предварительно подготовленную сторону с нанесенной голографической решеткой, таким образом, формируется лаковый слой с тисненой решеткой (слой В) и слоем, содержащим ценную информацию, персональные графические и текстовые данные (слой С). Покрытия наносят магнетронным способом в среде инертного газа аргон. Рабочий газ обеспечивает поддержание низкотемпературной плазмы на магнетронном источнике распыления.

В процессе нанесения покрытия материал (подложка) движется с равномерной скоростью непосредственно над мишенью из распыляемого вещества (InSn). Ионы, образованные в плазме, бомбардируют поверхность мишени, которая находится под отрицательным потенциалом, тем самым распыляя ее. Выбитые из мишени частицы конденсируются на движущейся подложке, образуя сплошное покрытие. При этом, в идеальном случае, сохраняется стехиометрия исходного материала мишени на движущейся полимерной подложке. Так как нанесение прикрытия осуществляется на охлаждаемом до температуры -15°С валу процесса в вакууме, температура на поверхности подложки не превышает 25 - 30°С.

Необходимая толщина нанесения покрытия определяется линейной скоростью движения подложки, которая может достигать 10 м/мин, а также мощностью источника питания магнетрона, лежащей в диапазоне 0,5 - 2,5 кВт. Верхнее ограничение прилагаемой мощности к магнетронному источнику определено эффективностью его охлаждения, а также температурной стойкостью общей структуры подложки.

Полимерная подложка с нанесенным покрытием заданной толщины 25 - 30 нм наматывается в рулон на пластиковую втулку в узле намотки. Учитывая высокую химическую активность сплава индия - олова уже на этапе распыления мишени происходит первоначальное окисление атомов до процесса конденсации их на движущейся подложке. Финальное формирование покрытия завершается уже непосредственно в рулоне при атмосферном давлении при нормальных условиях.

Отражательный слой, полученный в Примере 1, имеет следующие характеристики:

- при наблюдении в падающем свете слой проявляется как металлизированная поверхность, а в проходящем свете как полупрозрачный элемент;

- слой выполнен тонированным и не имеющим серых оттенков.

- слой может быть прозрачным или полупрозрачным;

- слой имеет коэффициент отражения до 2,0-2,1;

- слой содержит соединение In₄Sn₃O₁₂.

Отражательный слой входит в состав дифракционного защитного элемента для защиты от подделки ценных документов, представляющего собой пленку, включающую отражательный слой и внешнюю оксидную пленку, несущую защитную функцию, имеющую толщину 28 ангстрем, при этом полная толщина пленки составляет до 250 ангстрем.

Пример 2

Для формирования дифракционного защитного элемента нанесенный слой индия и олова подвергается окислению на воздухе при нормальном давлении, в результате чего происходит образование следующих слоев:

D – полупрозрачный слой индий - олово;

Е – частично окислённый слой индия - олова (In₂O₃ + слой ITO)

F - оксидный слой индия - олова.

Массовое соотношение индия к олову по лигатуре соответствует 5:95 для металлической мишени

Самый верхний чистый оксидный слой индия и олова образует внешнюю оксидную пленку, несущую защитную функцию, имеющую толщину 28 ангстрем, при этом, полная толщина пленки составляет до 140 ангстрем.

Дифракционный защитный элемент дополнительно может содержать несущую подложку, которая состоит из прозрачной синтетической пленки.

Полученный таким образом дифракционный элемент передает оптическое впечатление голограммы с цветным фоном и не имеет свойственного металлу отражающего характера.

Пример 3

Описанные в Примерах 1 и 2 способы используются для получения многослойного изделия с идентифицирующим оптически-переменным изображением, такого как ценная бумага, банкнота, документ, включающие металлокерамическую пленку – за счет обработки слоев B и С составом индия - олова и окислением. Последовательность слоев изделия приведен на Фиг. 1. Массовое соотношение индия к олову по лигатуре соответствует 10:90 для металлической мишени.

Слой – С, содержащий ценную информацию, может быть выполнен с помощью известных технологий, и с использованием цифрового шифрования информации. Многослойное изделие для защиты от подделки ценных документов включает дифракционный элемент и содержит:

А – полимерную подложку;

B – лаковый слой с тиснённой дифракционной решёткой;

С – слой, содержащий ценную информацию, например, персональные графические и текстовые данные;

D – полупрозрачный слой индий - олово;

Е – частично окислённый слой индий - олово (In₂O₃ + слой ITO);

F – оксидный слой индий - олово.

Группа изобретений относится к области защитных технологий для различных видов полиграфической продукции. Предложен способ получения отражательного слоя для защиты от подделки ценных документов, отражательный слой для защиты от подделки ценных документов, дифракционный защитный элемент в виде пленки с отражательным слоем и многослойное изделие с идентифицирующим оптически переменным изображением, представляющее собой ценный документ. Предварительно на полимерную подложку в виде рулонного полимерного материала наносят голографическую решетку с формированием лакового слоя с тисненой решеткой и слоем, содержащим ценную информацию. Вакуумное напыление смеси индия и олова при массовом соотношении индия к олову от 10:90 до 2:98 осуществляют магнетронным методом. Упомянутое напыление проводят в среде аргона при рабочем давлении 10^-3–10^-4 мм рт. ст. на движущийся посредством перемотки рулонный полимерный материал, расположенный на охлаждаемом до температуры от -15 до +15 °С валу. После указанного напыления проводят окисление на воздухе. Обеспечивается упрощение технологии получения отражательного слоя защитного элемента ценных бумаг. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

1. Способ получения отражательного слоя для защиты от подделки ценных документов, включающий вакуумное напыление смеси индия и олова на полимерную подложку с последующим окислением на воздухе, отличающийся тем, что вакуумное напыление смеси индия и олова проводят в один этап на предварительно подготовленную сторону полимерной подложки в виде рулонного полимерного материала с нанесенной голографической решеткой с формированием лакового слоя с тисненой решеткой и слоем, содержащим ценную информацию, при этом вакуумное напыление смеси индия и олова при массовом соотношении индия к олову от 10:90 до 2:98 осуществляют магнетронным методом в среде аргона при рабочем давлении 10^-3–10^-4 мм рт. ст. на движущийся посредством перемотки рулонный полимерный материал на охлаждаемом до температуры от -15 до +15 °С валу, при температуре на поверхности рулонного полимерного материала, составляющей 25–30 °С, линейной скорости движения рулонного полимерного материала 0,5-15 м/мин и мощности источника питания магнетрона в диапазоне 0,5-5,0 кВт.

2. Отражательный слой для защиты от подделки ценных документов, полученный способом по п. 1, представляющий собой инфракрасное зеркало и обладающий оптическим свойством, обеспечивающим в падающем свете вид металлизированной поверхности, а в проходящем свете - вид полупрозрачного элемента.

3. Отражательный слой по п. 2, отличающийся тем, что он выполнен тонированным и не имеющим серых оттенков.

4. Отражательный слой по п. 2, отличающийся тем, что он выполнен прозрачным или полупрозрачным.

5. Отражательный слой по п. 2, отличающийся тем, что он имеет коэффициент отражения 2,0-2,1.

6. Отражательный слой по п. 2, отличающийся тем, что он содержит соединение In₄Sn₃O₁₂.

7. Отражательный слой по п. 2, отличающийся тем, что он имеет микрокристаллическую или аморфную структуру.

8. Дифракционный защитный элемент в виде пленки с отражательным слоем по п. 2 для защиты от подделки ценных документов, включающий упомянутый отражательный слой, полупрозрачный слой индий – олово, частично окислённый слой индий - олово и внешнюю защитную оксидную пленку индия и олова толщиной 20-40 ангстрем, при этом полная толщина пленки составляет до 300 ангстрем.

9. Дифракционный защитный элемент по п. 8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит несущую подложку из прозрачной синтетической пленки.

10. Дифракционный защитный элемент по п. 8, отличающийся тем, что он передает оптическое впечатление голограммы с цветным фоном и не имеет свойственного металлу отражающего характера.

11. Многослойное изделие с идентифицирующим оптически переменным изображением, представляющее собой ценный документ, содержащее защитный дифракционный элемент по п. 8, нанесенный на полимерную подложку.

12. Многослойное изделие по п. 11, в котором ценный документ представляет собой ценную бумагу, банкноту или документ, удостоверяющий личность.