Способ получения полимерного слоя со скрытым поляризационным изображением

010035 Изобретение относится к полиграфии и касается получения полимерных слоев с видимыми в поляризованном свете скрытыми изображениями, которые могут быть использованы как защитные метки для различных документов, ценных бумаг, денежных знаков, производства идентификационных акцизных марок, этикеток, ярлыков и тому подобных изделий. В настоящее время для предотвращения подделки различного рода изделий их снабжают трудновоспроизводимыми характерными особенностями, например водяными знаками, микропечатью, внедренными металлическими полосками. Одним из видов защиты могут служить оптические элементы,способные изменять поляризацию падающего света, например голограммы, жидкокристаллические оптические элементы, а также полимерные слои со скрытым изображением, видимым только в поляризованном свете. Последние получают, как правило, изменяя анизотропию отдельных участков полимерного слоя и формируя тем самым скрытое изображение. Указанную модификацию можно проводить, избирательно изменяя толщину пленки механическим[1] или термомеханическим [2] воздействием, или при помощи лазерного облучения [3]. Известны также способы получения скрытого изображения избирательной фотостимуляцией слоя светочувствительного полимера [4-6]. Например, известен способ получения латентного изображения, включающий обработку первоначально светостойкого анизотропного полимера раствором, содержащим фотоактивирующее вещество,избирательное облучение с образованием участков с иной, чем первоначальная, анизотропией и закрепление полученного скрытого изображения [5]. Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения полимерного слоя со скрытым поляризационным изображением, включающий приготовление 2% раствора полимера в органическом растворителе, нанесение раствора на отражающую свет подложку, сушку с получением оптически изотропного полимерного слоя и создание на нем участков с анизотропными свойствами облучением через маску ртутной лампой [6]. Все указанные выше способы не обеспечивают одного из важнейших свойств получаемого полимерного слоя, который в дальнейшем может быть использован в качестве защитной метки или ее составной части - отсутствия видимых контуров или следов поляризационного изображения при обычной визуализации. Кроме того, получаемые в соответствии с этими способами изделия неустойчивы к воздействию УФ-излучения и повышенных температур и имеют ограниченную область применения. Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание способа получения скрытого поляризационного изображения, обеспечивающего высокую контрастность полученного изображения при отсутствии его видимых контуров и следов при обычной визуализации, что расширяет функциональные возможности готового продукта при его высоких термостойкости и устойчивости к действию УФ-излучения. Поставленная задача решена тем, что в известном способе получения полимерного слоя со скрытым поляризационным изображением, включающем приготовление раствора полимера в органическом растворителе, нанесение раствора на подложку, сушку с получением оптически изотропного полимерного слоя и создание на нем участков с анизотропными свойствами, образующих изображение, готовят 5-30% раствор полимера, а участки с анизотропными свойствами создают термомеханическим воздействием рабочего органа на полимерный слой путем нанесения микроштрихов глубиной 1-3 мкм на расстоянии друг от друга от 4-6 мкм и выше со скоростью 10-50 м/мин при температуре на 10-60% ниже температуры плавления или деструкции полимера и времени контакта рабочего органа с полимерным слоем 0,015-0,650 мс. Поставленная задача может быть решена тем, что наносят микроштрихи шириной 10-80 мкм и длиной 20-100 мкм. Поставленная задача может быть также решена тем, что перед нанесением микроштрихов на оптически изотропный полимерный слой дополнительно наносят маску из термостойкого лака. В заявляемом способе получения полимерного слоя со скрытым поляризационным изображением возможно использование широкого круга промышленно доступных полимеров: полиолефинов, их галоидных производных, других замещенных полиолефинов, полиэфиров, производных целлюлозы, различных сополимеров. В процессе реализации способа при нанесении полимерного слоя на подложку за счет использования раствора полимера концентрации 5-30 мас.% макромолекулы полимера находятся в развернутом состоянии и обладают хорошей подвижностью. Это обеспечивает получение на подложке изотропного полимерного слоя и позволяет получать скрытые изображения на полимерных слоях с высокой степенью хрупкости. Известными способами, приведенными в уровне техники, ориентация таких полимеров невозможна. Возможность использования хрупких полимеров расширяет функциональность готового продукта, в частности позволяет получать на основе предлагаемого способа фольгу горячего тиснения, поскольку только такие полимеры обеспечивают четкий перенос слоя по штампу. Для конечных продуктов предлагаемого способа важной характеристикой является отсутствие видимых контуров или следов поляризационного изображения при обычной визуализации, т.е. изображе-1 010035 ние без поляроида должно оставаться невидимым. Известными способами, как правило, получают изображения, которые не невидимы, а малозаметны. При формировании изображения микроштрихами, и особенно при использовании маски, контурность отсутствует. Нанесение изображения в виде микроштрихов позволяет получить большие разрешения изображения, а, следовательно, большую четкость и контраст. Процесс формирования поляризационного изображения производится нанесением на поверхность изотропного полимерного слоя микроштрихов, которые по своей совокупности формируют изображение,причем термомеханический процесс нанесения микроштриха обеспечивает создание ориентированных оптически анизотропных локальных областей в месте данной деформации. Термомеханический механизм ориентации полимерного слоя позволяет проводить процесс формирования скрытого изображения при температуре, значительно меньшей, чем температура плавления полимера. Например, на полимерный слой с температурой плавления полимера 210C изображение наносят при 100C. Это позволяет получать скрытые изображения на полимерных слоях, полученных на основе полимеров с температурой деструкции 140C. Способ осуществляют следующим образом. Готовят 5-30% раствор полимера в органическом растворителе, при этом растворитель выбирают таким образом, чтобы обеспечить равномерное нанесение полимерного слоя на подложку традиционными методами: ротогравюрным, ракельным и т.п. После сушки получают оптически изотропный полимерный слой. Затем подложку с нанесенным полимерным слоем пропускают через устройство, в котором набор управляемых по принципу включен/выключен микроскопических нагревательных элементов(линейные размеры 5-100 мкм) приводят в контакт с двигающимся со скоростью 10-50 м/мин полимерным слоем, причем надежный контакт, необходимый в течение 0,015-0,650 мс, обеспечивается приложенным давлением, регулируемым таким образом, чтобы глубина микроштрихов составляла 1-3 мкм. Направление движения пленки определяет направление ориентации внутри микроштриха. В известных способах ориентации полимерных пленок для более стабильного и эффективного результата необходим нагрев пленки до температур, близких к температуре плавления полимера. В данном способе локальной ориентации полимерного слоя температура нагревательных элементов значительно ниже температуры плавления и в зависимости от полимера эта разница может составлять 10-60%. Например, для фторопласта температура плавления составляет около 160C, а процесс записи может проходить при 100C. Этому способствует то, что деформация полимерного слоя нагревательным элементом в процессе нанесения микроштриха проходит в очень ограниченной поверхностной области, где связи макромолекул полимера слабее, чем внутри объема полимерной матрицы, краткое время и ограниченная область действия уменьшают рассевание энергии на весь объем полимера, также вклад дает тепловой выход сил трения,который в некоторой степени регулируется давлением нагревательных элементов на полимерный слой. Нагревательный элемент в положении включен увлекает макромолекулы полимера, способствуя их вытягиванию в направлении движения пленки. Однако направление электрического дипольного момента, определяющее оптическую ориентацию полимерного слоя, зависит от строения макромолекулы полимера и при данном способе записи может не совпасть с направлением механической ориентации, как,например, в случае с полистиролом. Для полимеров с линейным типом макромолекул, например для фторопластов, в том числе тефлона, направление оптической и механической ориентации совпадают. В промышленной технологии используют штрихи шириной 80 или 40 мкм и длиной до 100 мкм. Доступные толщины полимерных слоев для данного способа - от 3 мкм и выше. Возможно формирование изображения путем нанесения на изотропный полимерный слой маски из температуростойкого не ориентируемого данным способом лака и последующего нанесения микроштрихов по всей поверхности полимерного слоя. Маска блокирует возможность ориентации полимерного слоя под ней, что и приводит к созданию поляризационного изображения. Готовые продукты со скрытым поляризационным изображением, сформированным по указанному выше способу, при наблюдении в поляроид циркулярного типа имеют высококонтрастное изображение белого или светло-голубого цвета на темно-синем фоне, при этом при обычной визуализации изображение не имеет следов или контуров. Пример 1. Готовят 15% раствор низкозамещенного циннамата целлюлозы в диметилформамиде (ДМФА). Низкозамещенный циннамат целлюлозы получают путем смешивания эфира целлюлозы с коричной и уксусной кислотами, причем степень замещения по уксусной кислоте - 0,3; степень замещения по коричной кислоте - 0,2. Полученный раствор наносят на металлизированную поверхность пленки валковым или ракельным способом, например ракелем с проволочной намоткой, где диаметр проволоки, а, следовательно, шаг составляет 40 мкм. После сушки в течение 1 мин горячим воздухом, имеющим температуру 155C, получают оптически изотропный полимерный слой толщиной 5 мкм, сформированный на отражающей поверхности. Затем с помощью управляемого компьютером плоттера, оснащенного нагретой до 100C металлической иглой с площадью контактной площадки, равной 40 мкм, наносят рисунок из микроштрихов глубиной 3 мкм, шириной 40 мкм, длиной 100 мкм. Время контакта - 0,024 мс, скорость 10 м/мин. Полученный слой с нанесенным изображением выдерживает температуру 140C.-2 010035 Примечание: данный полимер не имеет точки плавления, а разлагается при температурах выше 140 С. Пример 2. Пример 2 аналогичен примеру 1, но после нанесения полимерного слоя по этому слою дополнительно наносят маску из термостойкого полимера (температура плавления - около 200C). Затем с помощью плоттера наносят микроштрихи по всей поверхности полимерного слоя. Область, закрытая маской,остается оптически изотропной и формирует на фоне оптически анизотропной области поляризационное изображение. Пример 3. Готовят 10% раствор низкозамещенного бензоата целлюлозы со степенью замещения гидроксильных групп на бензоатные 0,5-0,7 в диметилформамиде (ДМФА). Из данного раствора ракельным или растровым способом полива на металлизированную поверхность пленки и последующей сушкой в течение 1 мин горячим воздухом, имеющим температуру 155 С, получают оптически изотропный прозрачный слой толщиной 8 мкм с остаточным содержанием растворителя 2-5%. Затем с помощью управляемого компьютером плоттера, оснащенного нагретой до 100C металлической иглой с площадью контактной площадки, равной 40 мкм, наносят рисунок из микроштрихов глубиной 3 мкм, шириной 40 мкм, длиной 100 мкм. Время контакта - 0,024 мс, скорость - 10 м/мин. Полученный слой с нанесенным изображением выдерживает температуру 140C. Примечание: данный полимер не имеет точки плавления, а разлагается при температурах выше 140 С. Пример 4. Готовят 18% раствор суспензионного полистирола со средней молекулярной массой 260000 в этилацетате. Затем раствор ракельным или растровым способом полива наносят на металлизированную поверхность пленки, сушат горячим воздухом в течение 1 мин горячим воздухом, имеющим температуру 155C, и получают оптически изотропный прозрачный слой толщиной 6 мкм с содержанием остаточного растворителя 3-7%. Затем с помощью управляемого компьютером плоттера, оснащенного нагретой до 100 С металлической иглой с площадью контактной площадки, равной 40 мкм, наносят рисунок из микроштрихов глубиной 3 мкм, шириной 40 мкм, длиной 100 мкм. Время контакта - 0,024 мс, скорость - 10 м/мин. Слой с нанесенным изображением выдерживает температуру 105C. Особым свойством данного полимера является получение оптической анизотропии в направлении, перпендикулярном движению иглы. Пример 5. Готовят 12%-ный раствор полиэтилентерефталата со средней молекулярной массой 25000 в сильной кислоте. Затем раствор ракельным или растровым способом полива наносят на металлизированную поверхность пленки, сушат горячим воздухом в течение 1 мин горячим воздухом, имеющим температуру 155C, и получают оптически изотропный прозрачный слой толщиной 5 мкм с содержанием остаточного растворителя 3-10%. Затем с помощью управляемого компьютером плоттера, оснащенного нагретой до 100C металлической иглой с площадью контактной площадки, равной 40 мкм, наносят рисунок из микроштрихов глубиной 3 мкм, шириной 40 мкм, длиной 100 мкм. Время контакта - 0,024 мс, скорость - 10 м/мин. Слой с нанесенным изображением выдерживает температуру 180C. Полученные по предлагаемому способу полимерные слои со скрытым изображением отличаются высокой контрастностью полученного изображения при отсутствии его видимых контуров и следов при обычной визуализации, а также устойчивостью к действию УФ-излучения и высокой термостойкостью. Пример 6. Изготовление самоклеющейся защитной метки со скрытым изображением. Полимерный слой со скрытым изображением, изготовленный по примеру 1, нанесенный на металлизированную поверхность полиэтилентерефталатной пленки (ПЭТ-пленки) толщиной 40 мкм, может быть использован для изготовления самоклеющейся защитной метки. Для этого на поверхность ПЭТпленки с помощью клеевой машины наносят слой клея с остаточной липкостью, используя эмульсиюDispercol, проволочный ракель 12 и температуру сушки 75 С. Получают слой клея толщиной 8-10 мкм,который закрывают бумагой с антиадгезионным покрытием. Из полученного многослойного материала с помощью режущего плоттера либо вырубной машины изготавливают самоклеющиеся защитные метки со скрытым изображением. Пример 7. Получение многослойного материала для нанесения полимерного слоя со скрытым изображением. Полимерный слой наносят на ПЭТ-пленку толщиной 20 мкм и формируют скрытое изображение по примеру 4. На полимерный слой со скрытым изображением с помощью клеевой машины наносят термоактивируемый клей Thermodex E/V 143 skin. Температура сушки - 50C. Скорость нанесения - 20 м/мин. Толщина слоя клея - 4-5 мкм. Полученный многослойный материал используют для прикатки либо для тиснения полимерного слоя со скрытым изображением на отражающие поверхности этикетки, бирки, марки, защитной метки и т.д. Температура прикатки - 90-130 С. Пример 8. Получение многослойного материала для нанесения полимерного слоя со скрытым изображением и голографическим изображением. На основе ПЭТ-пленки толщиной 20 мкм в условиях примера 4 формируют скрытое изображение. На полимерный слой со скрытым изображением на клеевой машине наносят клей с остаточной липко-3 010035 стью Dexcol E-158, затем на ламинаторной секции прикатывают голографическую фольгу с рисунком и снимают облой фольги. Получают многослойный материал, состоящий из ПЭТ пленки, полимерного слоя со скрытым изображением и слоя, содержащего голографическое изображение. На полученный материал со стороны слоя с голографическим изображением наносят с помощью клеевой машины термоактивируемый клей Thermodex E/V 143 skin толщиной 4-5 мкм. Пример 9. Получение многослойного материала для нанесения полимерного слоя, содержащего скрытое изображение и полупрозрачный отражающий слой. Полимерный слой наносят на ПЭТ-пленку толщиной 20 мкм и формируют скрытое изображение по примеру 4, затем на полимерный слой со скрытым изображением наносят клей Dexcol E-158 и прикатывают на ламинаторной секции полупрозрачную отражающую фольгу по примеру 8. Получают многослойный материал, состоящий из ПЭТ-пленки, полимерного слоя со скрытым изображением и слоя и полупрозрачного отражающего слоя. На указанный материал со стороны отражающего слоя наносят термоактивируемый клей Thermodex E/V 143 skin на клеевой машине толщиной 4-5 мкм. Изготовленный таким образом материал используют для нанесения скрытого изображения совмещенного с полупрозрачным отражающим слоем методом ламинирования или горячего тиснения. Пример 10. Получение самоклеющихся этикеток, защитных меток, содержащих скрытое изображение, совмещенное с голографическим изображением. Материал, полученный по примеру 8, прикатывают на рулонном ламинаторе при температуре 120150C и скорости 5-10 м/мин на самоклеющуюся бумагу и снимают облой (ПЭТ-пленку толщиной 20 мкм). Затем вырубают защитные метки с помощью режущего плоттера или вырубной машины. Скрытое изображение наблюдают с помощью циркулярной поляроидной пленки. Источники информации 1. US 5284364 А, 02.08.1994. 2. US 4659112 А, 04.21.1987. 3. GB 2328180 А, 02.17.1999. 4. RU 2165360 C1, 02.24.2000. 5. US 6124970 А, 09.26.2000. 6. US 5389698 А, 02.14.1995. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения полимерного слоя со скрытым поляризационным изображением, включающий приготовление раствора полимера в органическом растворителе, нанесение раствора на подложку, сушку с получением оптически изотропного полимерного слоя и создание в нем участков с анизотропными свойствами, образующих изображение, отличающийся тем, что готовят 5-30% раствор полимера, а участки с анизотропными свойствами создают термомеханическим воздействием рабочего органа на полимерный слой путем нанесения микроштрихов глубиной 1-3 мкм на расстоянии друг от друга от 4-6 мкм и выше со скоростью нанесения 10-50 м/мин при температуре на 10-60% ниже температуры плавления или деструкции полимера и времени контакта рабочего органа с полимерным слоем 0,015-0,650 мс. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наносят микроштрихи шириной 10-80 мкм и длиной 20100 мкм. 3. Способ по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что перед нанесением микроштрихов на оптически изотропный полимерный слой дополнительно наносят маску из термостойкого лака. 4. Продукт, содержащий полимерный слой, полученный способом по п.1.