Защитный элемент с ахроматическими характеристиками

Изобретение относится к ахроматическому защитному элементу 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, 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. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к защитному элементу для ценных документов, карт, банкнот и подобных предметов с ахроматическими защитными характеристиками первого уровня, которые трудно подделать.

Голографические защитные полоски или нити представляют собой хорошо известные защитные элементы первого уровня для банкнот и ценных документов, которые обеспечивают дополнительную защиту второго и третьего уровней посредством введения машиночитаемых и/или определяемых судебной экспертизой элементов. Большинство из этих структур содержат дифракционные элементы в форме поверхностного рельефа, структурные элементы которого имеют размеры, составляющие от 10 до 1000 нм, т.е. соответствующие диапазону длин волн видимого света. Оптический эффект, который видит наблюдатель, представляет собой радужное изменение цвета при наклоне или свертывании защитного элемента. Можно также создавать эффекты движущихся или меняющихся изображений. В последнее время эти дифракционные характеристики объединили с недифракционными или ахроматическими характеристиками, которые обеспечивают модулирование отражательной способности и/или интенсивности отраженного света без его разложения на спектральные компоненты. Особые типы таких характеристик способны имитировать трехмерное изображение. Размеры элементов таких ахроматических микроструктур значительно меньше длины волны видимого света (до 100 нм) или значительно превышают ее (от 1,5 мкм). Микроструктура может состоять из произвольно созданных поверхностных элементов неправильной, правильной или случайной формы.

WO 2008/104277 A описывает сетчатое изображение, включающее два или более сетчатых полей, которые, соответственно, содержат сетчатый рисунок, который состоит из множества штриховых сетчатых линий. По меньшей мере одно из сетчатых полей представляет собой ахроматическое сетчатое поле, имеющее внешний вид, который зависит от угла наблюдения. Сетчатые поля образованы из частичных областей, которые находятся внутри друг друга. Их размер по меньшей мере в одном измерении находится ниже предела разрешения невооруженного глаза.

DE 102007020026 A описывает защищенную от подделки бумагу, включающую по меньшей мере одно окно, закрытое прозрачным или полупрозрачным художественным слоем с графическими зонами, которые имеют форму символов, узоров или кодов. Эти графические зоны включают ахроматические микроструктуры с зависящими от угла наблюдения свойствами пропускания и отражения света, которые создают различные изображения при наблюдении с противоположных сторон художественного слоя.

WO 2007/131375 A описывает элемент, имеющий оптически эффективные поверхностные рельефные микроструктуры, и способ их изготовления. Поверхностная рельефная микроструктура имеет поверхностную модуляцию верхних областей и нижних областей. В первом боковом направлении площади поверхности существует в среднем по меньшей мере один переход из верхней области в нижнюю область или наоборот в пределах каждых 20 мкм. Во втором боковом направлении маски, которое является перпендикулярным первому направлению, имеется в среднем по меньшей мере один переход из верхней области в нижнюю область или наоборот в пределах каждых 200 мкм.

В микроструктуре (i) в первом направлении боковое расположение переходов является непериодическим и (ii) верхние области находятся, в основном, в одном верхнем рельефном плато, и нижние области находятся, в основном, в одном нижнем рельефном плато. Благодаря эффектам рассеяния поверхностные рельефные микроструктуры являются подходящими для представления изображений, которые проявляют переход из позитивного состояния в негативное и наоборот, а также преимущественно имеют отчетливый и насыщенный цветной вид, но в то же время не проявляют никаких радужных цветов.

WO 2007/027122 описывает защитную этикетку, включающую носитель, у которого на заднюю поверхность нанесен слой клея для прикрепления защитной этикетки к защищаемому изделию. Передняя поверхность содержит нанесенное на нее видимое графическое изображение. Кроме того, передняя поверхность содержит профиль в форме множества щелей, пересекающих структурные линии экрана основного изображения таким образом, что образуется неоднородная перекрестная система, причем указанная перекрестная система образует дополнительное скрытое изображение, которое проявляется на фоне основного изображения, когда изменяется угол освещения, или носитель наблюдается под определенным косым углом. Экранный рельеф и/или структура основного изображения содержат геометрические искажения, величина которых соответствует значениям тоновой шкалы дополнительного изображения, и глубину щели выбирают таким образом, что при попытке механического нарушения целостности носителя без разрешения отделяется защитная этикетка, прикрепленная к поверхности защищаемого изделия, что становится заметным.

EP 0330738A описывает документ, который содержит макроскопическую структуру, вытисненную на подложке. Данная структура содержит обладающую оптическим действием оболочку и находится под защитным покрытием. Структура состоит из нескольких поверхностных частей, которые определяются микроскопической рельефной структурой и отличаются друг от друга при визуальном наблюдении в результате оптических дифракционных эффектов. Некоторые из поверхностных частей имеют размер, составляющий менее чем 0,3 мм, и могут присутствовать индивидуально или в ряду в структуре, где расстояния между поверхностными частями составляют менее чем 0,3 мм. Документ представляет рисунок, состоящий из системы точек и линий, видных невооруженным глазом. Наблюдатель, рассматривающий документ через увеличительное стекло, увидит точки и линии, образующие символы, цифры и другие графические детали.

DE 10200603900 A описывает способ изготовления документов или этикеток, имеющих защитные элементы. Способ включает изготовление однослойного или многослойного исходного материала путем обработки подходящим лазером. Параметры лазера динамически изменяются в процессе изготовления. Гравировку различной глубины или на различной глубине производят, изменяя параметры лазера во время изготовления документов или этикеток, и глубокий рельеф соответствует по своим защитным характеристикам знаковой маркировке.

WO 2004/077468 A описывает защитный элемент, имеющий сетчатую структуру. Эта структура состоит по меньшей мере из первой части, имеющей шаг сетки, который составляет менее чем длина волны, при которой указанная часть наблюдается и проявляется в форме рельефной структуры, где высота рельефа определяется таким образом, что сетчатое изображение нулевого порядка можно наблюдать в определенном спектральном диапазоне. Указанная часть имеет размер, составляющий менее чем 0,5 мм по меньшей мере в одном направлении.

WO 2005/071444 A описывает сетчатое изображение, состоящее из одного или нескольких сетчатых полей, которые, соответственно, содержат сетчатый рисунок, влияющий на электромагнитное излучение и состоящий из множества штриховых сетчатых линий. Эти штриховые сетчатые линии характеризуются следующими параметрами: ориентация, кривизна, расстояние и профиль. Сетчатое поле указанного сетчатого изображения, которое можно наблюдать отдельно невооруженным глазом, содержит сетчатый рисунок, который влияет на электромагнитное излучение и содержит штриховые сетчатые линии, для которых по меньшей мере один из параметров (ориентация, кривизна, расстояние и профиль) может изменяться по поверхности сетчатого поля.

WO 2006/133863 A описывает защищенный документ с прозрачным защитным элементом, в котором структурный слой находится в окне или в прозрачной секции защищенного документа. Первая секция структурного слоя включает асимметричную дифракционную рельефную структуру, и первая секция имеет неожиданно различный оптический эффект, когда защищенный документ рассматривают спереди и сзади.

WO 01/70516 описывает штамп для чеканки монет и медалей, включающий закаленную поверхность, в которой сделан рисунок, причем данный рисунок состоит исключительно из более или менее плотного ряда углублений. Каждое углубление имеет практически одинаковый диаметр, составляющий от 0,1 до 0,3 мкм, и каждое углубление имеет практически одинаковую глубину.

Описанный способ изготовления штампа для чеканки монет и медалей начинается с закаленной металлической поверхности и производит на указанной поверхности по меньшей мере часть рисунка путем создания углублений с помощью лазерной технологии.

WO 03/022597 описывает ценный предмет, изготовленный из имеющего форму листа фрагмента металлического материала. Этот имеющий форму листа фрагмент содержит изображение, которое наносят на него с помощью штампа по меньшей мере на одной стороне.

Информацию на штамп можно наносить с помощью лазерной технологии, создавая на нем углубления. Изображение состоит из ряда возвышений, имеющих практически одинаковый диаметр и высоту.

WO 2005/077674 описывает монету или бирку, содержащую состоящий из ребер рельеф и изображения. Рельефная структура, состоящая в основном из трехгранных ребер, содержит часть указанного изображения на одной стороне ребра, и ряд указанных сторон ряда указанных ребер образует указанное изображение. Части изображения образуются путем изготовления областей с отражающими характеристиками на стороне ребер, которые отличаются от других областей указанной стороны. Области с различными отражающими свойствами составляют возвышенную поверхность, которая проходит в основном параллельно остальной поверхности указанной стороны.

WO 2009/126030 описывает аутентификационное устройство и способ изготовления аутентификационного устройства. Заготовку помещают между двумя полуформами, имеющими соответствующую рельефную структуру. Рельефная структура выдавливается на указанной заготовке без добавления материала. Заготовка состоит из материала, имеющего отражающую поверхность. Рельефная структура включает выемки и выпуклости, соответственно. Штамповку осуществляют таким образом, что каждая из указанных выемок и выпуклостей имеет возвышения и углубления в плоскости указанных выемок и выпуклостей, причем указанные возвышения и углубления создают изображение посредством отражения.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить ахроматический тисненый защитный элемент для ценных документов, таких как банкноты и подобные предметы, который легко обнаружить, но трудно подделать и в котором не содержатся дифракционные элементы.

Дополнительная цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ изготовления таких защитных элементов.

Дополнительная цель представляет собой валютную систему, включающую монеты и банкноты, в которой структуры защитных элементов на банкнотах напоминают структуры монет.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен ахроматический защитный элемент для ценных документов, таких как банкноты, карты, удостоверяющие личность документы и подобные документы, включающий термопластический или радиационно-отверждаемый полимерный слой, отличающийся тем, что слой содержит тиснение из диффузно отражающих микроструктур, имеющих размеры, составляющие приблизительно от 1 до 100 мкм.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ изготовления защитных элементов согласно настоящему изобретению, включающий по меньшей мере следующие стадии:

• обеспечение несущей подложки,

• нанесение на указанную несущую подложку термопластического или отверждаемого ультрафиолетовым излучением полимерного покрытия,

• тиснение на указанном покрытии диффузно отражающих микроструктур, имеющих размеры, составляющие приблизительно от 1 до 100 мкм.

Ахроматический защитный элемент согласно изобретению основан на структурах, которые используют также в изготовлении штампов для чеканки.

Микроструктуры создают лазерной гравировкой эталонной печатной формы и имеют размеры, т.е. боковые размеры и глубины гравировки, составляющие приблизительно от 1 до 100 мкм; таким образом, они находятся далеко за пределами интервала длин волн видимого света в недифракционном режиме.

В качестве эталонной печатной формы обычно используют металлическую или полимерную пластину с зеркальной отражающей поверхностью; таким образом, поверхность имеет низкую шероховатость. Материалы, которые можно использовать для изготовления эталонной печатной формы, представляют собой, например, никель, сталь, латунь или полимеры, такие как PMMA (полиметилметакрилат), PC (поликарбонат), PS (полистирол) или подобные материалы. Если лазерный луч достаточной мощности попадает на поверхность эталонной печатной формы, электромагнитное излучение взаимодействует с материалом эталонной печатной формы и часть эталонной печатной формы в месте воздействия луча удаляется или изменяется термическим (испарение/плавление) или нетермическим (абляция) путем. Вследствие удаления материала с поверхности или местной модификации поверхности отражательные свойства изменяются в месте лазерного воздействия и создается диффузно отражающая матовая отделка поверхности. Предпочтительно, модификацию поверхности осуществляют нетермическим способом путем абляции.

Боковые и вертикальные размеры микроструктур определяются, в конечном счете, размером пятна, типом и мощностью используемого лазера. В то время как глубина гравировки для монет может составлять несколько сот микрометров, тисненая защитная пленка обычно имеет суммарную толщину менее 40 мкм, включая несущую пленку и все функциональные слои. Вертикальные размеры (перпендикулярно поверхности пленки) выгравированных лазером структур эталонных печатных форм, таким образом, ограничиваются толщиной слоя тиснения и составляют, как правило, менее 10 мкм, предпочтительно, менее 5 мкм и, предпочтительнее, менее 2 мкм. Боковое разрешение выгравированных лазером структур составляет, как правило, менее 100 мкм, предпочтительно, менее 50 мкм.

Матовый внешний вид модифицированных поверхностных площадей может возникать вследствие микрошероховатости, которая появляется на основном слое каждой индивидуальной выгравированной точки или линии за счет абляции или плавления материала в данной точке. Однако простое существование углубленной точки или линии на плоской в остальном поверхности также создает эффекты диффузного отражения на краях точки или линии. На практике наблюдатель видит сочетание обоих данных эффектов.

Структуры можно сочетать, образуя разложенные на элементы фотореалистические растровые изображения, которые представляют собой полутоновые или похожие на газетные изображения из графического массива создающих зеркальное и диффузное отражение пикселей (точек) одинаковых или различных размеров. Эти изображения обычно характеризует до некоторой степени двухмерный внешний вид. В зависимости от фонового освещения и угла наблюдения оптический внешний вид может представлять яркие выгравированные области на черном зеркальном фоне или матовые выгравированные области на ярком зеркальном фоне. Обычно можно наблюдать оба эти эффекта при наклоне защитного элемента.

В еще одном варианте осуществления структуры могут напоминать тиснение, которое, как правило, присутствует на монетах, что предполагает большую глубину, и яркость которого изменяется или обращается при наклоне или кручении.

Выгравированные структуры можно также изготавливать таким образом, что они напоминают типичные выгравированные структуры на глубоких печатных формах, которые используют практически для всех известных банкнот, находящихся в обороте. Кроме того, выгравированные структуры можно также изготавливать таким образом, что они напоминают водяные знаки на бумаге для банкнот.

Обычный пользователь может, таким образом, сопоставлять тисненый защитный элемент на нити или полоске с печатным защитным элементом или водяным знаком на банкноте. Преимущество для конечного пользователя заключается в том, что все из трех существенных компонентов для изготовления банкнот (защитный элемент, бумага, печать) содержат одинаковое изображение, имеющее аналогичный внешний вид, и, таким образом, способствуют эффективной проверке банкнот.

Соответствующие способы для изготовления эталонных печатных форм описаны, например, в цитированных выше WO 01/70516, WO 03/022597, WO 2005/077674, WO 2009/126030, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

Эталонную печатную форму затем используют, чтобы изготавливать инструмент для тиснения (седло), чтобы воспроизводить вышеупомянутые микроструктуры на термопластическом или отверждаемом ультрафиолетовым излучением полимерном покрытии несущей пленки. Изготовление седла состоит, как правило, из нескольких стадий электролитического формования и многократного копирования изображения на формную пластину, и, в конечном счете, получается цилиндрический инструмент для тиснения, который используют в процессах передачи материала с рулона на рулон.

Однако можно также гравировать вышеупомянутые структуры непосредственно на цилиндрическом инструменте, используя соответствующую конфигурацию обработки лазером достаточной мощности, чтобы модифицировать цилиндрическую поверхность таким же образом, как описано выше для эталонной печатной формы.

Другие типы инструментов для тиснения, которые используют в альтернативных способах изготовления изображений, таких как плоские пластины для тиснения (для обработки листов) или цилиндры для сегментного тиснения, можно изготавливать аналогичным образом.

Полимерный слой, подлежащий тиснению, можно наносить на несущую подложку. Подходящие несущие подложки представляют собой, например, несущие пленки, предпочтительно гибкие полимерные пленки, состоящие из PI (полиимид), PP (полипропилен), MOPP (одноосно ориентированный полипропилен), PE (полиэтилен), PPS (полипарафениленсульфид), PEEK (простой полиэфирэфиркетон), PEK (простой полиэфиркетон), PEI (полиэтиленимин), PSU (полисульфон), PAEK (полиарилэфиркетон), LCP (жидкокристаллический полимер), PEN (полиэтиленнафталат), PBT (полибутилентерефталат), PET (полиэтилентерефталат), PA (полиамид), PC (поликарбонат), COC (циклический олефиновый сополимер), POM (полиоксиметилен), ABS (сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола), PVC (поливинилхлорид), PTFE (политетрафторэтилен), ETFE (этилентетрафторэтилен), PFA (сополимер тетрафторэтилена и простого перфторпропилвинилэфира), MFA (сополимер тетрафторметилена и простого перфторпропилвинилэфира), PTFE (политетрафторэтилен), PVF (поливинилфторид), PVDF (поливинилиденфторид) и EFEP (терполимер этилена, тетрафторэтилена и гексафторпропилена).

Эти несущие пленки обычно имеют толщину, составляющую от 5 до 700 мкм, предпочтительно, от 5 до 200 мкм, наиболее предпочтительно, от 5 до 50 мкм.

Кроме того, подходящие несущие подложки представляют собой пленки из металлов, таких как Al, Cu, Sn, Ni, Fe или сталь, имеющие толщину, составляющую от 5 до 200 мкм, предпочтительно, от 10 до 80 мкм, наиболее предпочтительно, от 20 до 50 мкм.

Кроме того, подходящие несущие подложки представляют собой подложки из бумаги, такой как не содержащая целлюлозы или содержащая целлюлозу бумага, термочувствительная бумага, или многослойные материалы, например, содержащие полимерные пленки. Эти подложки могут иметь плотность, составляющую от 20 до 500 г/м², предпочтительно, от 40 до 200 г/м².

На несущую подложку затем наносят термопластический или радиационно-отверждаемый, предпочтительно, отверждаемый ультрафиолетовым излучением, лак для тиснения.

Радиационно-отверждаемый лак для тиснения может, например, состоять из радиационно-отверждаемой лаковой системы на основе сложнополиэфирной, эпоксидной или полиуретановой системы, включающих один или более различных фотоинициаторов, которые являются общеизвестными. Эти фотоинициаторы могут инициировать отверждение системы лака для тиснения в различной степени при различных длинах волн. Например, первый фотоинициатор можно активировать излучением с длиной волны от 200 до 400 нм, в то время как второй фотоинициатор можно активировать излучением с длиной волны от 370 до 600 нм. Предпочтительно, существует достаточная разность между двумя активационными длинами волн, таким образом, что возбуждение второго фотоинициатора оказывается не слишком сильным, в то время как активируется первый фотоинициатор. Диапазон, в котором активируется второй фотоинициатор, должен соответствовать диапазону длин волн пропускания используемой несущей подложки, если отверждение осуществляют посредством несущей подложки.

Для стадии основного отверждения можно использовать излучение в виде электронного пучка. В этом случае никакой фотоинициатор не используют, но процесс сшивания в лаке для тиснения инициируют с помощью электронного пучка.

Кроме того, лак на водной основе можно использовать в качестве радиационно-отверждаемого лака для тиснения. Предпочтительными являются лаковые системы на основе сложных полиэфиров.

Толщина лака для тиснения составляет обычно от 5 до 50 мкм, предпочтительно, от 2 до 10 мкм, наиболее предпочтительно, от 2 до 5 мкм.

Формование поверхностной структуры осуществляют, например, при повышенной температуре, вдавливая инструмент для тиснения в радиационно-отверждаемый лак для тиснения, который предварительно отверждают путем активации первого фотоинициатора до гелеобразного состояния.

Если используют растворимый в воде радиационно-отверждаемый лак для тиснения, может оказаться необходимым введение стадии сушки перед тиснением, используя, например, инфракрасные излучатели или термическую конвекционную сушку, для удаления воды из пленки лака для тиснения.

Несущую подложку приводят в контакт с инструментом для тиснения, который предпочтительно устанавливают на зажимной цилиндр с регулируемой температурой. Тиснение поверхностной структуры предпочтительно осуществляют только в том случае, когда покрытая несущая подложка находится в контакте с инструментом для тиснения.

Точное регулирование технологических параметров, таких как давление и, в особенности, температура является необходимым, чтобы избегать чрезмерно быстрого или чрезмерно медленного изменения свойств лака для тиснения.

В то же время, когда происходит тиснение, осуществляют конечное отверждение лака для тиснения и последующее полное отверждение.

Кроме того, лак для тиснения может состоять из термопластического лака. Термопластический лак можно изготавливать на основе метилметакрилата (MMA) или этилцеллюлозы, или циклоолефинового полимера, который может содержать модификаторы, влияющие на термопластические или стабилизирующие свойства.

В зависимости от основных полимерных добавок, влияющих на температуру стеклования, интервал температур, в котором лак находится в термопластическом состоянии, или свойства отверждения можно модифицировать.

Лак на основе MMA предпочтительно включает нитроцеллюлозу в качестве добавки для повышения температуры стеклования.

Лак на основе циклоолефиновых полимеров предпочтительно включает полиэтиленовый парафин.

Лак на основе этилцеллюлозы предпочтительно включает имеющиеся в продаже сшивающие реагенты.

Концентрация основного полимера в лаке зависит от типа основного полимера, желательных свойств и модификатора (модификаторов) и составляет обычно от 4 до 50 мас.%.

Лак сушат, но он остается в термопластическом состоянии, когда на него наносят тиснение из диффузно отражающих микроструктур, используя традиционный способ горячего тиснения, предпочтительно при регулируемой (повышенной) температуре и/или давлении. После тиснения лаковый слой можно отверждать под действием излучения или повышенной температуры, или путем печати сшивающего слоя.

Тисненое полимерное покрытие обычно является прозрачным, но его можно окрашивать, используя растворимые или цветные красители, чтобы модифицировать оптический внешний вид защитного элемента. Толщина тисненого полимерного покрытия составляет обычно менее 10 мкм, предпочтительно, менее 5 мкм.

Тисненое полимерное покрытие затем металлизируют, чтобы повысить отражательную способность поверхностного рельефа и максимально увеличить контраст между частями поверхностного рельефа с зеркальным и диффузным отражением. Металлизированный слой можно наносить, используя известные способы физического парофазного осаждения (PVD) и химического парофазного осаждения (CVD), предпочтительно, в процессе вакуумного покрытия ленты, движущейся с одного рулона на другой, с помощью термического испарения, испарения электронным пучком или напыления. Применение печатных красок, содержащих пигменты в виде металлических хлопьев, может также создавать аналогичный оптический внешний вид, как применение нанесенных в вакууме слоев.

Металлические слои предпочтительно изготавливают, используя Al, Sn, Cu, Zn, Pt, Au, Ag, Cr, Ti, Mo, Fe, Pt, Pd или сплавы, такиекак Cu-Al, Cu-Sn, Cu-Zn, сплавы железа, сталь, нержавеющую сталь или подобные материалы.

Металлический слой (слои) можно наносить на всю поверхность защитного элемента или наносить только на выбранные части защитного элемента. Такие слои частичной металлизации изготавливают, используя осаждение металла и последующее травление или способ деметаллизации, как описано, например, в WO-A 99/13195.

Эти частичные металлические слои можно также изготавливать в форме растровой или линейной сетки, где растровые точки могут быть непрозрачными или полупрозрачными. Предпочтительно, сетка представляет полутоновое изображение.

Частичный металлический слой можно наносить в устройстве для тиснения, чтобы сочетать защитный элемент, видимый в отраженном свете (тиснение+металлизация), и элемент, видимый в проходящем свете (частичный металлический слой), в одном месте на защитном элементе.

Оптический внешний вид защитного элемента в значительной степени напоминает внешний вид ярко полированной металлической монеты. Путем соответствующего выбора металлического покрытия внешний вид можно совместить с материалом, используемым для чеканки (серебро, медь, латунь, никель и т.д.), используя такой же сплав или другой сплав с аналогичными оптическими свойствами.

В следующем варианте осуществления металлическое покрытие можно заменить слоем окрашенного соединения металла, которое придает яркие отражающие цвета, оттенки которых можно регулировать в широком диапазоне.

Окрашенный металлический слой может состоять из слоя соединения металла, имеющего определенную толщину и определенные оптические параметры (спектральное поглощение, показатель преломления, прозрачность) и по меньшей мере один по меньшей мере частично отражающий слой.

Соединения металлов включают прозрачные или полупрозрачные материалы, имеющие определенные или избираемые свойства поглощения, и их показатель преломления составляет предпочтительно более чем 1,6. Используют предпочтительно оксиды, сульфиды или фториды металлов или полупроводников.

Примеры подходящих соединений металлов представляют собой оксиды Ti, Zn, Cu, Zr, Al, Cr, Mg, Hf, Si, Y или Ta, сложные оксиды, такие как двойной оксид индия и олова (ITO), двойной оксид сурьмы и олова (АТО), легированный фтором оксид олова (FTO), хромат цинка или ZnS, BaF₂, MgF₂, CaF₂.

По меньшей мере частично отражающий слой состоит из металлического слоя, представляющего собой Al, Sn, Cu, Zn, Pt, Au, Ag, Cr, Ti, Mo, Fe, Pt, Pd или сплавы, такие как Cu-Al, Cu-Sn, Cu-Zn, сплавы железа, сталь, нержавеющая сталь или подобные материалы.

Слои предпочтительно наносят, используя общеизвестные способы PVD или CVD.

Когда цветной металлический слой рассматривают со стороны слоя соединения металла, свет сначала проходит через слой соединения металла, затем отражается по меньшей мере частично отражающий слой и после этого снова проходит через слой соединения металла. Внешний вид определяется конкретным спектральным поглощением и интерференцией в слое соединения металла в сочетании со спектральными свойствами отражения по меньшей мере частично отражающего слоя.

Таким образом, внешний вид определяют следующие параметры:

• оптические свойства слоя соединения металла,

• толщина слоя соединения металла,

• спектральные свойства отражения по меньшей мере частично отражающего слоя.

Оптические свойства слоя соединения металла зависят от материала, который определяет показатель преломления и свойства поглощения слоя.

Например, у слоя TiO_x показатель преломления составляет приблизительно 2,2, у слоя CuO_x показатель преломления составляет 2,0 и у слоя MgF₂ он составляет 1,38. Поглощение представляет собой внутреннее свойство материала, и обычно оно является характеристическим, т.е. поглощение в определенном диапазоне длин волн превышает поглощение в других диапазонах длин волн, например, если край поглощения находится в диапазоне видимого света или если коэффициент поглощения увеличивается при увеличении длины волны. На коэффициент поглощения можно влиять посредством стехиометрии, например, в случае оксидов, регулируя парциальное давление кислорода во время процесса осаждения. Если Ti осаждают в вакууме без кислорода, образуется непрозрачный слой, толщина которого составляет приблизительно от 30 до 50 нм; если кислород вводят во время процесса осаждения, слой становится все более прозрачным, до тех пор, пока не образуется стехиометрическое оксидное соединение (TiO₂), которое создает незначительное поглощение при такой же толщине слоя.

Полупрозрачный слой слоя соединения металла, у которого оптическая толщина (произведение показателя преломления и геометрической толщины n·d) находится в диапазоне длин волн падающего света (от 50 до 2000 нм), создает эффекты интерференции, вызванные частичным отражением на его верхней и нижней поверхностях раздела с соседними слоями, имеющими другие показатели преломления. Это приводит к зависящему от длины волны усилению или ослаблению падающего света, что проявляется как цветовой эффект, который изменяется согласно толщине слоя. Таким образом, определенный материал, такой как TiO_x или CuO_x, с постоянной стехиометрией будет проявлять различные цвета в зависимости исключительно от геометрической толщины слоя.

Например, слой CuO_x, у которого толщина составляет 80 нм, ослабляет зеленый и синий спектральные компоненты и усиливает желтый компонент падающего белого света, в то время как слой CuO_x, у которого толщина составляет 160 нм, ослабляет красный и синий компоненты и усиливает зеленый компонент падающего белого света.

Кроме того, на цвет окрашенного металлического слоя может влиять по меньшей мере частично отражающий слой. Например, алюминиевый слой создает непрерывное отражение во всем спектральном диапазоне видимого света, в то время как медь проявляет красноватый цвет, т.е. красный компонент света отражается сильнее, чем синий компонент. Специалист в данной области техники легко определит, как другие металлические слои влияют на внешний вид соответствующего окрашенного металлического слоя.

Согласно еще одному варианту осуществления защитный элемент согласно изобретению может содержать два или более по меньшей мере частично перекрывающихся или разделенных металлических слоев, образующих биметаллические или полиметаллические отражающие слои. Предпочтительно, различные металлы имеют различные внешний вид или цвет, и сочетания металлов, металлических сплавов, соединений металлов и окрашенных металлических слоев могут производить визуально привлекательные оптические эффекты. Подобные биметаллические эффекты хорошо известны на примере монет, которые проявляют серебристый внешний вид на внешнем кольце монеты и подобный латуни внешний вид в центральной части монеты.

Толщина металлического слоя (слоев) составляет обычно от 1 до 100 нм, предпочтительно, от 10 до 50 нм. Выбор толщины зависит от материала и желательных оптических свойств.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения элемент согласно изобретению можно сочетать с дополнительными защитными элементами, такими как защитные отпечатки, имеющие флуоресцентные, фосфоресцирующие, термохромные, оптически переменные, магнитные или электропроводящие свойства.

Оптический свойства такого слоя определяются пигментами, такими как, например, люминесцентные пигменты, которые флуоресцируют или фосфоресцируют в видимом, ультрафиолетовом или инфракрасном спектральном диапазоне, активные пигменты, подобные жидким кристаллам, радужные, латунные и/или многослойные изменяющие цвет пигменты, а также термохромные пигменты. Эти пигменты можно использовать индивидуально или в разнообразных сочетаниях.

Магнитные свойства слоя обеспечивают парамагнитные, диамагнитные или ферромагнитные пигменты. Предпочтительно, магнитные глазури или лаки, содержащие оксиды железа, Fe, Ni, Co и их сплавы, ферриты Ba или Co, магнитотвердые или магнитомягкие композиции Fe- или стали, используют в виде дисперсий в воде или других растворителях.

Электропроводящие свойства такого слоя обеспечивают лаки или глазури, содержащие электропроводящие пигменты, такие как графит, технический углерод или электропроводящие органические или неорганические полимеры, металлические пигменты (Cu, Al, Ag, Au, Fe, Cr и т.п.), металлические сплавы, такие как Cu/Zn, Cu/Al и т.п., или аморфные или кристаллические керамические пигменты, такие как ITO и т.п. Кроме того, в электропроводящий слой можно включать легированные или нелегированные полупроводники, такие как Si и Ge, или ионные проводники, такие как аморфные или кристаллические оксиды металлов или сульфиды металлов.

Кроме того, защитные элементы могут представлять собой дифракционные элементы, такие как голограммы, дифракционные решетки, поверхностные рельефы и подобные элементы, которые можно изготавливать согласно EP 1310381.

На защитный элемент можно дополнительно наносить покрытие с одной или обеих сторон, используя защитный лак, который может быть окрашенным или неокрашенным. Такие покрытия хорошо известны в технике и служат для повышения физической или химической устойчивости защитного элемента.

Кроме того, на защитный элемент можно наносить с одной или обеих сторон адгезионный слой, например слой, отверждающийся в холодном состоянии или при нагревании, или самоклеящийся слой, который может быть окрашенным или неокрашенным.

Защитный элемент, который описан выше, можно ламинировать на дополнительную несущую подложку, которая может содержать дополнительные защитные элементы.

Защитный элемент можно изготавливать в форме полосок, нитей или накладок и наносить или по меньшей мере частично встраивать в изготовленную из природных или синтетических материалов бумагу, получая материал для ценных документов. Кроме того, возможно также использование в пластиковых картах (кредитные карты, карты удостоверений личности и т.п.) или дорожных документах (паспорта, визы и т.п.).

В следующем варианте осуществления защитный элемент может быть видимым в выточке или отверстии подложки с одной или обеих сторон.

Защитный элемент можно частично встраивать или наносить на подложку с помощью адгезионного слоя, в результате чего несущую подложку защитного элемента можно оставлять на защитном элементе или отслаивать, когда функциональные слои переносятся на бумагу.

Поскольку одинаковые структуры можно использовать в процессе чеканки монет и изготовления банкнот, оптический внешний вид монет и банкнот можно сделать совместимым, предоставляя населению идентичный защитный элемент первого уровня и создавая, таким образом, новую валютную систему.

На описанных ниже фиг.1-5 используются ссылочные позиции, имеющие следующие значения:

1 - Ценный документ согласно настоящему изобретению

2 - Защитный элемент, нанесенный на поверхность ценного документа

3 - Отпечаток металлографской печати на ценном документе

4 - Защитный элемент с ахроматическими структурами

5 - Частичный металлический слой

6 - Прозрачный лак для тиснения

7 - Ахроматическая поверхностная рельефная структура

8 - Частичный металлический слой, нанесенный на поверхностную рельефную структуру

9 - Адгезионный слой

10 - Несущая подложка

11 - Зеркальное отражение на поверхности

12 - Диффузно отражающая часть поверхности

13 - Зеркальное отражение

14 - Диффузное отражение на модифицированной лазером поверхности

15 - Диффузное отражение на ступенчатом крае

Фиг.1 представляет ценный документ 1 с защитным элементом 2, который заявляется в настоящем изобретении и наносится на поверхность ценного документа. Ценный документ содержит еще один защитный элемент в виде отпечатка 3 металлографской печати, который напоминает защитную структуру 4 защитного элемента. Защитный элемент 2 дополнительно содержит частичный металлический слой 5 без тиснения.

Фиг.2 представляет вид поперечного сечения защищенного документа, изображенного на фиг.1. Защитный элемент 2 нанесен на поверхность ценного документа 1 и прикреплен адгезионным слоем 9. Адгезионный слой, как правило, представляет собой действующий при нагревании адгезионный слой, который активируется при повышенной температуре. Защитный элемент состоит в основном из трех слоев: лак 6 для тиснения с ахроматической поверхностной рельефной структурой, частичный металлический слой 8, нанесенный по меньшей мере на части поверхностной рельефной структуры, и адгезионный слой 9. Наблюдатель рассматривает защитный элемент через прозрачный лак 6 для тиснения и видит свет, отраженный от металлического слоя 8. Конфигурация пленки, которая представлена на фиг.2, хорошо приспособлена для использования в высокопрочных ценных документах, поскольку металлический слой 8 защищен между лаком 6 для тиснения и адгезионным слоем 9.

Фиг.3 представляет защитный элемент 2 перед переносом изображения на поверхность банкноты. Слои защитного элемента 2 наносят на несущую подложку 10 на последовательных стадиях. Во время процесса переноса покрытая адгезионным материалом сторона защитного элемента приводится в контакт с подложкой ценного документа. При воздействии давления и/или повышенной температуры адгезионный материал 9 активируется и прикрепляет защитный элемент 2 к поверхности подложки. Несущую подложку 10 можно затем удалять. Как правило, толщина защитного элемента 2 является значительно меньше, чем толщина несущей пленки. Таким образом, возможно удаление защитной пленки 2 с подложки без ее повреждения.

Фиг.4 представляет схематический увеличенный вид микроструктурированной поверхности лака 6 для тиснения после нанесения металлического слоя 8. Поверхность можно разделить на зеркально отражающие области 11 с низкой шероховатостью поверхности и диффузно отражающие области 12 со статистической шероховатостью поверхности. На таких поверхностях можно определить три различных варианта отражения света:

• Область 13, где падающий свет зеркально отражается, т.е. его углы падения отражения являются одинаковыми. Эта область имеет зеркальный оптический внешний вид.

• Область 14, где падающий свет диффузно отражается или рассеивается на статистических неоднородностях поверхности. Вследствие непериодической топографии поверхности невозможно наблюдение никаких дифракционных эффектов. Оптический внешний вид этой области является матовым.

• Область 15, где падающий свет рассеивается под углами к поверхностному рельефу. Часть падающего света отражается от поверхности, в то время как другие части отражаются в сторону от наблюдателя. В зависимости от угла наблюдения отражение от боковых стенок тиснения можно наблюдать под косыми углами. Это может приводить к ситуации, в которой отражение защитного элемента оказывается обращенным при наклоне.

1. Ахроматический защитный элемент для ценных документов, таких как банкноты, карты, удостоверяющие личность документы и подобные документы, включающий термопластический или радиационно-отверждаемый полимерный слой, отличающийся тем, что указанный слой содержит тиснение из диффузно отражающих недифракционных микроструктур, 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.

2. Ахроматический защитный элемент по п. 1, отличающийся тем, что термопластический или радиационно-отверждаемый слой находится на несущей подложке.

3. Ахроматический защитный элемент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что диффузно отражающие микроструктуры в сочетании образуют фотореалистические полутоновые изображения.

4. Ахроматический защитный элемент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что диффузно отражающие микроструктуры в сочетании образуют изображение с трехмерным видом глубины.

5. Ахроматический защитный элемент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что диффузно отражающие микроструктуры в сочетании образуют изображение, которое напоминает печать на банкнотах (металлографскую печать) или водяной знак.

6. Ахроматический защитный элемент по п. 1, отличающийся тем, что диффузно отражающие микроструктуры полностью или частично покрыты металлическим слоем, слоем металлического сплава, слоем соединения металла, металлической краской или слоем с высоким показателем преломления.

7. Ахроматический защитный элемент по п. 1, отличающийся тем, что диффузно отражающие микроструктуры полностью или частично покрыты слоем окрашенного соединения металла.

8. Ахроматический защитный элемент по п. 6 или 7, отличающийся тем, что диффузно отражающие микроструктуры покрыты по меньшей мере двумя различными слоями, выбранными из группы, состоящей из металла, металлической краски, металлического сплава, соединения металла или слоя с высоким показателем преломления.

9. Ахроматический защитный элемент по п. 6 или 7, отличающийся тем, что частичный металлический слой нанесен как полутоновое изображение.

10. Ахроматический защитный элемент по п. 1, отличающийся тем, что защитный элемент дополнительно включает непрерывное или частичное покрытие, имеющее флуоресцентные, фосфоресцирующие, термохромные, оптически переменные, магнитные и/или электропроводящие свойства.

11. Ахроматический защитный элемент по п. 1, дополнительно включающий защитный слой.

12. Ахроматический защитный элемент по п. 1, дополнительно включающий адгезионный слой, такой как слой, отверждающийся в холодном состоянии или при нагревании, или самоклеящийся слой.

13. Ценный документ, содержащий защитный элемент по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что защитный элемент по меньшей мере частично встроен в ценный документ.

14. Ценный документ, включающий защитный элемент по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что защитный элемент нанесен на поверхность ценного документа после снятия или без снятия несущей пленки.

15. Способ изготовления защитных элементов согласно настоящему изобретению, включающий следующие стадии:
- обеспечение несущей подложки,
- нанесение на указанную несущую подложку термопластического или радиационно-отверждаемого полимерного покрытия,
- тиснение на указанном покрытии диффузно отражающих микроструктур, 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.

16. Способ по п. 15, дополнительно включающий стадию нанесения на диффузно отражающие микроструктуры одного или по меньшей мере двух различных слоев, выбранных из группы, состоящей из металла, металлической краски, металлического сплава, металлического соединения или слоя с высоким показателем преломления.

17. Способ по п. 15 или 16, дополнительно включающий стадию нанесения непрерывного или частичного покрытия, имеющий флуоресцентные, фосфоресцирующие, термохромные, оптически переменные, магнитные и/или электропроводящие свойства.

18. Способ по п. 15, дополнительно включающий стадии нанесения защитного и/или адгезионного слоя.

19. Способ по п. 15, дополнительно включающий стадию ламинирования второй несущей подложки на первую несущую подложку.