Защищенная от подделки бумага, содержащая водяные знаки с многотоновым эффектом, и сетка для изготовления этой бумаги
Владельцы патента RU 2407648:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Гознак" (ФГУП "Гознак") (RU)
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству бумаги, с водяным знаком, для изготовления банкнот и ценных документов, требующих повышенной защиты от фальсификации. Защищенная от подделки бумага содержит водяные знаки с многотоновым эффектом, имеющие светлые и темные элементы, визуально воспринимаемые в проходящем свете в виде растрового изображения, причем светлые элементы характеризуются меньшим весом на единицу площади бумаги, чем темные элементы. При этом суммарная площадь светлых элементов водяного знака, оптическая плотность которых меньше оптической плотности бумаги, составляет не менее 1% от общей площади бумаги, а глубина светлых элементов водяного знака не превышает 70% от толщины бумаги. Сетка для изготовления защищенной от подделки бумаги содержит маски для формирования водяного знака, представляющие собой сплошные элементы, расположенные между перфорированными участками сетки, причем, по меньшей мере, в одной маске выполнены микроотверстия с диаметром не более 0,25 мм, а суммарная площадь микроотверстий составляет не более 15% от общей площади маски. Изобретение повышает прочность бумаги при сохранении хорошей градационной передачи тонов изображения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству бумаги с водяным знаком с многотоновым эффектом, применяемой для изготовления банкнот и ценных документов, требующих повышенной защиты от фальсификации.
Обычно полутоновые водяные знаки получают формованием влажного бумажного полотна на сетке с вытесненным рельефным изображением водяного знака. В процессе формования целлюлозные волокна накапливаются в основном в углубленных участках и рассеиваются на выпуклых участках рельефного изображения, что позволяет получить на бумаге после сушки участки с высокой и низкой плотностью волокон, соответствующие темным и светлым элементам водяного знака. Требуемая градация оптических плотностей при этом достигается за счет того, что светлые элементы водяного знака имеют более низкую оптическую плотность, а темные элементы, наоборот, - более высокую оптическую плотность по сравнению с оптической плотностью бумаги.
Основным недостатком таких водяных знаков является наличие на бумаге выступающих участков, соответствующих темным элементам водяного знака, которые создают проблемы при резке, стапеллировании и запечатывании бумаги.
Известна сетка для формования бумаги с водяным знаком, на которой необходимые элементы изображения выполнены с помощью нитей, поверхность которых для повышения износостойкости обработана смолой. Водяной знак на бумаге, изготовленной с использованием этой сетки, состоит из углубленных элементов с более низкой оптической плотностью, чем плотность бумаги (JP6-287883 А, 11.10.1994).
Недостатком указанной сетки и изготовленной с помощью нее бумаги с водяным знаком является невозможность получения водяного знака с многотоновым эффектом.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является бумага, имеющая водяной знак с многотоновым эффектом, который при рассматривании в проходящем свете состоит из светлых и темных элементов, воспринимаемых в виде растрового изображения, причем светлые элементы характеризуются меньшим весом на единицу площади бумаги, чем темные элементы, а точки растрового изображения имеют амплитудную или частотную модуляцию. Для изготовления этой бумаги предлагается сетка, оснащенная масками для формирования водяного знака, которые представляют собой сплошные элементы, расположенные между перфорированными участками сетки (US 6991846 В2, 31.01.2006).
Бумага, описанная в US 6991846 В2, содержит водяной знак с многотоновым эффектом, который по своим характеристикам не уступает обычному полутоновому водяному знаку, но, в отличие от него, не имеет выступающих участков, толщина которых превышала бы толщину бумаги, что позволяет устранить проблемы, связанные со стапеллированием, резкой и запечатыванием бумаги. Хорошая градационная передача тонов при этом достигается за счет воспроизведения светлых и темных элементов водяного знака в виде переменной растровой структуры, которая при рассматривании на просвет невооруженным глазом воспринимается как полутоновое изображение с градацией тонов от оптической плотности бумаги до оптической плотности растра.
Основным недостатком указанного технического решения является наличие на бумаге участков с низкой оптической плотностью, характеризующихся значительной глубиной светлых элементов водяного знака. При воспроизведении сложных графических изображений таких участков может быть много, и они могут занимать достаточно большую площадь от общей площади бумаги. Бумага на этих участках утоньшается, что способствует снижению ее прочности и повышению вероятности разрушения.
Известно, что глубину светлых элементов водяного знака на бумаге можно в некоторой степени регулировать за счет изменения толщины масок, формирующих водяной знак. Кроме того, при разработке дизайна водяного знака можно корректировать его изображение в высоких светах. Однако первый способ не является достаточно эффективным, а второй отражается на градиенте передачи тонов изображения водяного знака.
Технический результат изобретения - повышение прочности бумаги при сохранении хорошей градационной передачи тонов изображения за счет изменения проницаемости участков сетки, отвечающих за формирование на бумаге светлых элементов водяного знака.
Результат достигается тем, что защищенная от подделки бумага содержит водяные знаки с многотоновым эффектом, имеющие светлые и темные элементы, визуально воспринимаемые в проходящем свете в виде растрового изображения, причем светлые элементы характеризуются меньшим весом на единицу площади бумаги, чем темные элементы, характеризуется также тем, что суммарная площадь светлых элементов водяного знака, оптическая плотность которых меньше оптической плотности бумаги, составляет не менее 1% от общей площади бумаги, а глубина светлых элементов водяного знака не превышает 70% от толщины бумаги.
Кроме того, растровые изображения могут состоять из растровых элементов произвольной формы, которые могут быть выполнены частично в виде линий с разными углами наклона.
Результат достигается также тем, что сетка для изготовления защищенной от подделки бумаги содержит маски для формирования водяного знака, представляющие собой сплошные элементы, расположенные между перфорированными участками сетки, при этом, по меньшей мере, в одной маске выполнены микроотверстия с диаметром не более 0,25 мм, а суммарная площадь микроотверстий составляет не более 15% от общей площади маски.
Бумагу с водяным знаком отливают на круглосеточной бумагоделательной машине, используя в качестве основного сырья размолотую до необходимых параметров хлопковую целлюлозу. Причем, кроме водяного знака, воспринимаемого в виде переменной растровой структуры, бумага может иметь и другие водяные знаки, полученные по известным в настоящее время технологиям, например, водяной знак, полученный тиснением сетки, филигранный водяной знак и т.д. Эти водяные знаки могут быть скомбинированы между собой, а также с водяным знаком, полученным с помощью переменной растровой структуры, в любых технологически приемлемых сочетаниях.
Сетка для изготовления бумаги в соответствии с изобретением содержит маски для формирования водяного знака, которые представляют собой сплошные элементы, выполненные из металла, пластика и т.д., расположенные между перфорированными участками сетки. Общее количество масок определяется изображением водяного знака и, в простейшем случае, на сетке может иметься, по крайней мере, одна маска для формирования водяного знака.
На масках получают растровые изображения, формирующие на бумаге водяной знак с многотоновым эффектом. Причем растровые изображения могут состоять из множества отверстий, диаметр и расположение которых изменяется в зависимости от изображения водяного знака. Для изготовления отверстий можно использовать, например, сверление, химическое травление и т.д. Кроме амплитудной и частотной модуляции, растровые изображения на масках могут быть получены любым из известных в настоящее время способов растрирования и могут состоять из растровых элементов произвольной формы, выполненных, по крайней мере, частично в виде линий с разными углами наклона.
В процессе формования бумажного полотна проницаемость сетки в местах отверстий изменяется пропорционально их диаметру, количеству и расположению на масках. При этом на бумаге формируется изображение водяного знака, состоящее из комбинации темных и светлых элементов с размером растровых точек обычно не менее 0,3 мм, так как воспроизведение на бумаге изображения водяного знака растровыми точками меньшего размера затруднительно из-за их недостаточной контрастности.
С целью регулировки на бумаге глубины светлых элементов водяного знака, по крайней мере, в некоторых масках выполнены микроотверстия диаметром не более 0,25 мм. Эти микроотверстия из-за своих небольших размеров не воспринимаются на бумаге в виде растровой структуры, но позволяют увеличить проницаемость сетки и соответственно уменьшить глубину светлых элементов водяного знака. Суммарная площадь микроотверстий должна составлять не более 15% от общей площади маски, так как при дальнейшем увеличении этого показателя наблюдается снижение контрастности и ухудшение градационной передачи тонов изображения водяного знака.
Для изготовления микроотверстий можно использовать любое известное в настоящее время оборудование, технические характеристики которого позволяют осуществить указанную операцию. Например, с этой целью применяют установку для прошивки микроотверстий в металлических и пластиковых пластинах, скомпонованную на базе лазера ЛТИ-136.
Ограничение диаметра и суммарной площади микроотверстий вызвано значительным возрастанием проницаемости масок. В каждом конкретном случае диаметр микроотверстий, а также их количество и расположение на масках согласуется с фактическим изображением получаемого водяного знака. Причем основным критерием является уменьшение глубины светлых элементов водяного знака до технологически приемлемых значений, не превышающих 70% от исходной толщины бумаги, при суммарной площади светлых элементов водяного знака не менее 1% от общей площади бумаги.
С другой стороны, при увеличении суммарной площади светлых элементов водяного знака наблюдается значительное ослабление прочности бумаги по участкам водяного знака за счет их утоньшения, когда глубина светлых элементов достигает 80-90% от исходной толщины бумаги. Это ослабление выражается в образовании на бумаге в процессе ее физико-механических испытаний (устойчивость к восьмикратному смятию, число двойных перегибов и т.д.) отверстий, разрывов и трещин, что крайне нежелательно при использования бумаги в качестве основы для банкнот. Для сохранения хороших показателей прочности бумаги целесообразно уменьшить глубину светлых элементов водяного знака, по крайней мере, на участках, занимающих не менее 1% от общей площади бумаги, до величины, не превышающей 70% от исходной толщины бумаги, что и достигается за счет использования масок с микроотверстиями в соответствии с изобретением.
Изобретение осуществляют следующим образом. Осуществление изобретения объясняется с помощью фиг.1-3. На фиг.1 изображен рисунок водяного знака, на фиг.2 - сетка (1) с маской (2), соответствующей рисунку водяного знака, на фиг.3 - фрагмент маски с растровыми отверстиями (3) и с микроотверстиями (4).
На сетке 1 (фиг.2) круглосеточной бумагоделательной машины закрепляют в соответствии с рисунком водяного знака, по крайней мере, одну маску 2 (фиг.2), которая представляет собой припаянную, приваренную или соединенную с сеткой каким-то другим способом пластину из металла, пластика или другого материала. Выполненное на маске 2 с помощью растровых отверстий 3 негативное изображение позволяет получить на бумаге водяной знак, воспринимаемый на просвет в виде растровой структуры.
В процессе формования бумажного полотна осаждение бумажной массы на сетке 1 изменяется пропорционально диаметру, количеству и расположению на маске 2 растровых отверстий 3 (фиг.3), что приводит к образованию на бумаге темных элементов изображения, оптическая плотность которых соответствует оптической плотности бумаги. Эти темные элементы хорошо воспринимаются в проходящем свете за счет контраста со светлыми элементами водяного знака, оптическая плотность которых меньше оптической плотности бумаги.
В соответствии с идеей изобретения на маске 2 (фиг.2), кроме растровых отверстий 3, имеются микроотверстия 4 (фиг.3), расположение которых согласуется с расположением светлых элементов водяного знака, имеющих суммарную площадь более 2% от общей площади бумаги.
Результатом является улучшение проницаемости сетки 1 на участках водяного знака с наиболее низкой оптической плотностью (то есть в светах изображения) и, как следствие, уменьшение глубины светлых элементов водяного знака на этих участках, что способствует повышению прочности бумаги при сохранении хорошей градационной передачи тонов изображения водяного знака.
Таким образом, предлагаемая в изобретении бумага с водяным знаком с многотоновым эффектом в сравнении с наиболее близким аналогом характеризуется более высокими прочностными свойствами и хорошим качеством воспроизведения водяного знака. Это достигается за счет применения при ее изготовлении сетки, содержащей, по крайней мере, одну маску для формирования водяного знака, проницаемость которой регулируется с помощью микроотверстий.
1. Защищенная от подделки бумага, содержащая водяные знаки с многотоновым эффектом, имеющие светлые и темные элементы, визуально воспринимаемые в проходящем свете в виде растрового изображения, причем светлые элементы характеризуются меньшим весом на единицу площади бумаги, чем темные элементы, отличающаяся тем, что суммарная площадь светлых элементов водяного знака, оптическая плотность которых меньше оптической плотности бумаги, составляет не менее 1% от общей площади бумаги, а глубина светлых элементов водяного знака не превышает 70% от толщины бумаги.
2. Защищенная от подделки бумага по п.1, отличающаяся тем, что растровые изображения состоят из растровых элементов произвольной формы.
3. Защищенная от подделки бумага по п.2, отличающаяся тем, что растровые элементы произвольной формы выполнены частично в виде линий с разными углами наклона.
4. Сетка для изготовления защищенной от подделки бумаги, охарактеризованной по любому из пп.1-3, содержащая маски для формирования водяного знака, представляющие собой сплошные элементы, расположенные между перфорированными участками сетки, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, в одной маске выполнены микроотверстия с диаметром не более 0,25 мм, а суммарная площадь микроотверстий составляет не более 15% от общей площади маски.
