Оптический защитный элемент, способ его изготовления и способ верификации аутентичности объекта с указанным защитным элементом

013395 Область техники Изобретение относится к области защиты от подделки и проверки подлинности ценных документов, в частности к изготовлению и производству оптических защитных элементов, несущих скрытые изображения, практически невидимые в естественном свете невооруженным глазом и визуализируемые при наблюдении их в специальных условиях освещения, например в УФ, ИК, поляризованном свете либо с помощью комбинации нескольких оптических элементов. Уровень техники Задачей настоящего изобретения является создание защитного оптического средства с высокой степенью защиты от подделки, одновременно являющегося свидетельством подлинности защищаемого объекта. При этом защитный признак невидим в естественном свете невооруженным глазом и визуализируется с высоким контрастом при использовании простого по конструктивному выполнению визуализирующего устройства. Более того, каждый защитный элемент, представляющий собой однослойную полимерную пленку, может нести несколько различных защитных признаков, что значительно повышает уровень защиты. Средство предназначено для защиты от подделки и как знак подлинности банкнот, паспортов и других ценных документов, пластиковых карт. Основной способ использования защитного средства - в виде прозрачного окна в защищаемом объекте. В настоящее время для защиты от подделки и в качестве знаков подлинности защищаемых объектов используются (помимо различных средств полиграфической защиты) специальные средства защиты и знаки идентификации подлинности, встроенные в защищаемое изделие в виде полимерного прозрачного или полупрозрачного окна, несущего один или несколько защитных признаков, таких как различные видимые изображения, цветопеременный эффект в проходящем и отраженном свете, дифракционные,голографические и другие оптические эффекты. Среди защитных элементов с переменными оптическими свойствами наиболее трудно воспроизводимыми являются элементы, содержащие скрытые изображения различной физической природы, видимые только в определенных условиях освещения или при использовании специальных устройств. Концепция использования скрытых изображений в прозрачном окне ценного документа, визуализируемых раздельно, была впервые предложена в патенте US 6124970, опубликованном 26.09.2000, МПКG02B 27/28. Однако описанное средство состоит из трех полимерных слоев и имеет значительную толщину, что делает невозможным использовать данное средство в качестве окна в бумажной основе. В международной публикации WO/2007/137334 для формирования поляризационной структуры предложено использовать жидкокристаллические слои - конструкция многослойная, но достаточно тонкая, что делает ее применимой в качестве прозрачного окна, несущего скрытое поляризованное изображение. В упомянутых известных из уровня техники технических решениях представлены двойные поляризованные изображения, технологически трудноосуществимые, с простой визуализацией с помощью одного светофильтра, что делает их недостаточно устойчивыми против копирования и имитации. Задачей настоящего изобретения является разработка нового типа защитного элемента, используемого в виде прозрачного окна в защищаемом объекте и представленного в виде прозрачного полимерного слоя, несущего по меньшей мере два или более независимых и/или согласованных скрытых изображений, сформированных с использованием барьерных свойств УФ-абсорберов и невидимых в естественном и ультрафиолетовом свете невооруженным глазом, при этом полученный таким способом защитный элемент обеспечивает повышенный уровень защиты, а также разработку способа верификации аутентичности объекта с полученным защитным элементом с обеспечением визуализации скрытых изображений с высоким контрастом на светящемся экране при облучении их светом в заданном диапазоне длин волн. Сущность изобретения Согласно первому аспекту изобретения предусмотрен способ изготовления оптического защитного элемента, используемого в виде прозрачного окна в защищаемом объекте, который содержит следующие этапы: а) предусматривают прозрачный в видимой и ультрафиолетовой областях спектра носитель; б) впечатывают скрытое изображение по меньшей мере на одном участке носителя с одной его стороны с помощью бесцветной жидкой композиции, содержащей УФ-абсорбер с красной границей спектра поглощения в области 370-400 нм; в) впечатывают скрытое изображение по меньшей мере на одном участке носителя с другой его стороны с помощью бесцветной жидкой композиции, содержащей УФ-абсорбер с красной границей спектра поглощения в диапазоне 270-360 нм, таким образом, что скрытые изображения на обеих сторонах носителя компонуются независимо друг от друга и/или находятся в заданном согласованном положении друг относительно друга с возможностью обеспечения при визуализации раздельных и/или комбинации изображений; г) подвергают полученное скрытое изображение отверждению при температуре в диапазоне 70-80 С; д) наносят тонкий защитный слой, прозрачный в УФ-области спектра, на обе стороны носителя по всей поверхности защитного элемента, при этом коэффициент преломления защитного слоя, по сущест-1 013395 ву, совпадает с коэффициентом преломления материала носителя и скрытых изображений, обеспечивая невидимость границ формирования скрытых изображений невооруженным глазом; е) встраивают полученный носитель в виде прозрачного окна в защищаемый объект. В заявленном способе в качестве носителя используется полимерная пленка. Согласно первому аспекту изобретения УФ-абсорбер не способен к эмиссии света под действием УФ-света. Согласно первому аспекту изобретения бесцветная жидкая композиция, из которой формируется скрытое изображение, содержит 0-10% полимера и 0,3-3% УФ-абсорбера; предпочтительно 0-5% полимера и 0,5-1,5% УФ-абсорбера. В качестве УФ-абсорберов используются органические и неорганические вещества, имеющие высокие коэффициенты экстинкции в УФ-части спектра, причем положение красной границы спектра поглощения является существенным защитным признаком. Красная граница - длинноволновая граница спектра поглощения: в диапазоне длин волн короче красной границы вещество поглощает большую часть энергии излучения; в диапазоне длин волн длиннее красной границы вещество пропускает большую часть энергии излучения. При этом УФ-абсорбер является инертным по отношению к УФ-свету и не проявляет фотоэмиссии длинноволнового излучения под действием УФ-света в диапазоне 200-400 нм. В качестве УФ-абсорберов используются соединения, обладающие высокими значениями коэффициента экстинкции, из ряда: ионы металлов, металлоорганические соединения, жидкокристаллические вещества, бензоаты, бензотриазолы. При этом скрытое изображение впечатывается в носитель методом прямой печати из ряда: флексографская печать, глубокая печать, трафаретная печать. Кроме того, защитный элемент сформирован таким образом, что он представляет собой часть одного из защищаемых объектов: банкноты, страницы паспорта или другого ценного документа, пластиковой карты. Согласно первому аспекту изобретения тонкий прозрачный защитный слой представляет собой механически прочное лаковое покрытие толщиной около 1 мкм. Согласно второму аспекту изобретения предусмотрен оптический защитный элемент, используемый в виде прозрачного окна в защищаемом объекте, состоящий из полимерного носителя, прозрачного в УФ-свете, с нанесенными на него методом прямой печати скрытыми изображениями, полученный согласно способу, описанному выше. Согласно третьему аспекту изобретения предусмотрен способ верификации аутентичности объекта с защитным оптическим элементом, в котором объект с защитным элементом, выполненный согласно первому аспекту изобретения, помещают между источником УФ-света и экраном, флуоресцирующим под действием УФ-света, при этом облучение защитного элемента УФ-светом с длиной волны 365 нм обеспечивает визуализацию на указанном экране только участков со скрытым изображением, сформированных УФ-абсорбером с красной границей спектра поглощения в диапазоне 370-400 нм; облучение защитного элемента светом с длиной волны 254 нм обеспечивает визуализацию участков со скрытыми изображениями, сформированными УФ-абсорберами с красной границей спектров поглощения в диапазонах 270-360 нм и с красной границей спектра поглощения в диапазоне 370-400 нм, в виде темного изображения на светящемся экране. Таким образом, участки носителя, запечатанные УФ-абсорбером, не пропускают УФ-свет, в то время как остальная часть носителя прозрачна для него по определению. В результате на флуоресцирующем экране получается темное изображение участков носителя, запечатанных УФ-абсорбером, ультрафиолетовая тень. Как правило, для верификации используются маломощные ртутные лампы низкого давления, генерирующие наиболее интенсивные линии спектра испускания ртути - 254 и 365 нм. Использование этих линий по отдельности позволяет проводить раздельную визуализацию скрытых изображений в соответствии с их красными границами спектра поглощения. В заявленном способе экран выполнен из материала, рассеивающего свет, на одну сторону которого, обращенную к источнику УФ-света, нанесен слой флуоресцентного покрытия. Кроме того, защитный элемент сформирован таким образом, что выдерживает температуру 180 С,поскольку в качестве носителя используются полимеры, выдерживающие кратковременный нагрев до 180 С, для формирования скрытого изображения используются УФ-абсорберы, стабильные при этой температуре. Описание чертежей Признаки, элементы и преимущества изобретения вытекают из следующего описания вариантов осуществления изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых на фиг. 1 представлен вид защитного элемента, несущего скрытые невидимые изображения, в поперечном сечении; на фиг. 2 схематически изображены оптические спектры УФ-абсорберов с разными красными границами спектра поглощения и спектр испускания ртутной лампы низкого давления;-2 013395 на фиг. 3 представлена схема осуществления способа верификации аутентичности объекта с защитным оптическим элементом с использованием соответствующего устройства верификации. Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения Описание оптического защитного элемента и способа его изготовления будет описано со ссылками на фиг. 1-3. Согласно способу изготовления оптического защитного элемента на носитель 1, представляющий собой полимерную пленку, прозрачную в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, на каждой из его сторон впечатывают скрытые изображения 2 и 2', невидимые в естественном и УФ-свете и визуализируемые с помощью простого по своему конструктивному выполнению устройства, которое будет описано ниже. Скрытые изображения 2 и 2', представляющие собой отдельные знаки (буквы, цифры, логотипы, орнаменты и т.д.), впечатывают методом прямой печати с помощью бесцветной жидкой композиции, содержащей вещество, имеющее высокий коэффициент поглощения в ультрафиолетовой области спектра - УФ-абсорбер. В качестве материала носителя выбирают полимеры, прозрачные в видимой и УФ-областях спектра, такие как полиэтилен, полипропилен, другие полиолефины, полиоксиметилены, поливиниловый спирт, полиэфиры, гидратцеллюлоза и другие производные целлюлозы. Жидкая бесцветная композиция, с помощью которой впечатываются скрытые изображения, представляет собой растворы на основе воды или органического растворителя, содержащие 0-10% (предпочтительно 0-5%) соответствующего полимера, либо УФ отверждаемый лак, в которых содержится 0,5-3%(предпочтительно 0,3-1,5%) УФ-абсорбера. В качестве УФ-абсорбера, из которого также формируются скрытые изображения, используются ионы металлов, способные образовывать прочные комплексы с полимерной матрицей, например медь (I) и (II), железо (III), некоторые металлоорганические соединения, а также органические соединения из ряда бензоатов или бензотриазолов. Например, соединение 2,4-ди-трет-бутилфенил-4'-гидрокси-3',5'-ди-трет-бутилбензоат, которое характеризуется красной границей спектра поглощения около 350 нм, или соединение 2-(2'-гидрокси-3',5'-ди-трет-амилфенил)бензотриазол, которое характеризуется красной границей спектра поглощения около 400 нм. Следует отметить, что предлагаемый защитный признак может использоваться в защитном элементе в комбинации с другими известными защитными признаками, что дополнительно повышает уровень защиты и устойчивость против подделки и копирования. Например, УФ-абсорбер, являющийся составной частью жидкой бесцветной композиции, может иметь жидкокристаллическую природу, в этом случае сформированное с помощью такого УФ-абсорбера скрытое изображение несет в себе два защитных признака: ультрафиолетовая тень и скрытое поляризованное изображение. Для защиты скрытых изображений от внешней среды, для увеличения механической прочности и долговечности защитного элемента,а также скрытия возможных следов печати обе его поверхности покрывают тонким защитным слоем 3,прозрачным в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, имеющим коэффициент преломления,близкий к коэффициентам преломления материала носителя и скрытых изображений, что обуславливает обеспечение невидимости изображений при наблюдении их невооруженным глазом. Кроме того, защитный слой обладает высокой механической прочностью и защищает элемент от царапин и истирания. Визуализация скрытых изображений основана на большой разнице между оптическими плотностями в УФ-диапазоне участков скрытого изображения, сформированного слоем УФ-абсорбера и незапечатанного полимерного носителя, который практически не поглощает УФ-свет. При этом существенна корреляция между спектром поглощения УФ-абсорбера и спектром испускания источника УФ-света, схематически представленная на фиг. 2. Как правило, для верификации используются маломощные ртутные лампы низкого давления, генерирующие наиболее интенсивные линии в спектре испускания ртути - 254 и 365 нм. Для целей визуализации скрытых изображений выбрана лампа определителя подлинности Ультрамаг К-3, позволяющего раздельно использовать для тестирования каждую из линий. Если красная граница УФ-абсорбера, формирующего изображение, лежит в области 400 нм (А 400 на фиг. 2), процесс визуализации не требует дополнительных операций, так как запечатанные участки поглощают весь свет в УФ-области вплоть до 400 нм, а незапечатанные участки носителя не поглощают этот свет. Если красная граница УФ-абсорбера, формирующего скрытое изображение, лежит в области 350 нм (A350 на фиг. 2), скрытое изображение не может быть визуализировано полным светом лампы, так как запечатанные участки пропускают свет с длиной волны 365 нм и не создают тень, т.е. линия 365 нм должна быть отфильтрована, только тогда изображение, сформированное абсорбером А 350, будет визуализировано с использованием линии 254 нм. Если красная граница УФ-абсорбера лежит в области 250 нм (А 250 на фиг. 2), скрытое изображение не может быть визуализировано с помощью ртутной лампы низкого давления. Необходимо использовать другой источник света, например ртутноксеноновую лампу с набором фильтрующих элементов. Кроме того, эти корреляции показывают, что два различных скрытых изображения, сформированные двумя УФ-абсорберами с различными красными границами, могут быть визуализированы последовательно. Например, изображение 2 сформировано абсорбером А 350, изображение 2' сформировано аб-3 013395 сорбером А 400. Освещение защитного элемента светом 365 нм приводит к визуализации только одного изображения 2', сформированного абсорбером А 400, изображение 2 не проявляется, так как А 350 не поглощает свет 365 нм; освещение этого же элемента светом 254 нм приводит к одновременной визуализации обоих изображений 2 и 2', так как свет 254 нм полностью поглощается обоими абсорберами, формирующими эти скрытые изображения. Как видно из фиг. 2, нет принципиальных ограничений количества скрытых изображений - все определяется спектральными характеристиками УФ-абсорберов и точностью выделения спектральных полос зондирующего света; приемлемое количество изображений - три, предпочтительное два. Изображения могут быть по содержанию независимыми либо согласованными взаимозависимыми, например серия (изображение 2) и номер (изображение 2') документа, либо две половинки номера, либо другие подобные вещи. Возможность впечатывать в прозрачный носитель с помощью УФ-абсорберов несколько скрытых изображений с последовательной визуализацией усиливает степень защиты и устойчивость против копирования и имитации предлагаемого защитного элемента. Способ верификации аутентичности объекта с защитным оптическим элементом согласно изобретению раскрывается со ссылкой на фиг. 2 и 3. Согласно указанному способу объект с защитным элементом помещают между источником УФ-света и экраном, флуоресцирующим под действием УФ-света, при этом облучение защитного элемента УФ-светом с длиной волны 365 нм обеспечивает визуализацию только участков со скрытым изображением, сформированных УФ-абсорбером с красной границей спектра поглощения в диапазоне 370-400 нм, при этом изображение с красной границей в диапазоне 270-360 нм остается невидимым; облучение защитного элемента светом с длиной волны 254 нм обеспечивает визуализацию участков со скрытыми изображениями, сформированными УФ-абсорберами как с красной границей спектров поглощения в диапазонах 270-360 нм, так и с красной границей спектра поглощения в диапазоне 370-400 нм, в виде темного изображения на светящемся экране, так как свет с длиной волны 254 нм одинаково эффективно поглощается обоими абсорберами, как показано на фиг. 2. Визуализация скрытого изображения проводится с помощью устройства (фиг. 3), состоящего из источника УФ-излучения (обозначен как УФ-свет на фиг. 3), генерирующего ртутные линии 254 и 365 нм,и флуоресцирующего экрана 4: УФ-излучение почти без потерь проходит сквозь участки полимерного носителя 1, незапечатанные УФ-абсорбером скрытого изображения, защитные слои 3 и достигает экрана 4, вызывая его флуоресценцию; УФ-излучение, попадающее на участки скрытого изображения, сформированного УФ-абсорбером, не достигает экрана 4 вследствие практически полного поглощения скрытым изображением, поэтому эти участки экрана не флуоресцируют, т.к. находятся в УФ-тени, в результате получается видимое изображение 5 (УФ-тень) темные знаки 5 изображения. Промышленная применимость Заявленное изобретение может использоваться для защиты от подделок ценных документов: паспортов, ваучеров, банкнот, акций, чековых книжек и для идентификации подлинности указанных документов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изготовления оптического защитного элемента, используемого в виде прозрачного окна в защищаемом объекте, который содержит следующие этапы, на которых: а) впечатывают скрытое изображение по меньшей мере на одном участке прозрачного в видимой и ультрафиолетовой областях спектра носителя с одной его стороны с помощью бесцветной жидкой композиции, содержащей УФ-абсорбер с красной границей спектра поглощения в области 370-400 нм; б) впечатывают скрытое изображение по меньшей мере на одном участке носителя с другой его стороны с помощью бесцветной жидкой композиции, содержащей УФ-абсорбер с красной границей спектра поглощения в области 270-360 нм, таким образом, что скрытые изображения на обеих сторонах носителя компонуются независимо друг от друга и/или находятся в заданном согласованном положении друг относительно друга с возможностью формирования при визуализации комплексного изображения; в) подвергают полученное скрытое изображение отверждению при температуре в диапазоне 70-80 С; г) наносят тонкий защитный слой, прозрачный в УФ-области спектра, на обе стороны носителя по всей поверхности защитного элемента, при этом коэффициент преломления защитного слоя, по существу, совпадает с коэффициентом преломления материала носителя и скрытых изображений, обеспечивая невидимость границ формирования скрытых изображений невооруженным глазом; е) встраивают полученный носитель в виде прозрачного окна в защищаемый объект. 2. Способ по п.1, в котором в качестве носителя используется полимерная пленка. 3. Способ по п.1, в котором в качестве УФ-абсорберов используются соединения, обладающие высоким значением коэффициента экстинкции, из ряда: ионы металлов, металлоорганические соединения,жидкокристаллические вещества, бензоаты, бензотриазолы. 4. Способ по п.1, в котором УФ-абсорберы не способны к эмиссии света под действием УФ-света. 5. Способ по п.1, в котором бесцветная жидкая композиция содержит 0-10% полимера и 0,3-3%-4 013395 УФ-абсорбера; предпочтительно 0-5% полимера и 0,5-1,5% УФ-абсорбера. 6. Способ по п.1, в котором скрытое изображение впечатывается в носитель методом прямой печати из ряда: флексографская печать, глубокая печать, трафаретная печать. 7. Способ по п.1, в котором тонкий прозрачный защитный слой является механически прочным лаковым покрытием. 8. Способ по п.1, в котором защитный элемент сформирован таким образом, что он представляет собой часть одного из защищаемых объектов: банкноты, страницы паспорта или другого ценного документа, пластиковой карты. 9. Способ по п.1, в котором защитный элемент сформирован таким образом, что он выдерживает температуру 180 С. 10. Оптический защитный элемент, используемый для формирования прозрачного окна в защищаемом объекте, содержащий носитель, прозрачный в видимой и в ультрафиолетовых областях спектра, а также скрытые изображения, скомпонованные на обеих сторонах носителя независимо друг от друга и/или в заданном согласованном положении друг относительно друга с возможностью формирования при визуализации комплексного скрытого изображения, при этом скрытые изображения на одной стороне носителя сформированы УФ-абсорбером с красной границей спектра поглощения в диапазоне 370-400 нм,а скрытые изображения на другой стороне носителя сформированы УФ-абсорбером с красной границей спектра поглощения в диапазоне 270-360 нм; и защитный слой, прозрачный в ультрафиолетовой области спектра и сформированный на обеих сторонах носителя, при этом коэффициент преломления защитного слоя, по существу, совпадает с коэффициентом преломления материала носителя и скрытых изображений, обеспечивая невидимость границ формирования скрытых изображений невооруженным глазом. 11. Способ верификации аутентичности объекта с защитным оптическим элементом по п.10, в котором объект с защитным элементом помещают между источником УФ-света и экраном, флуоресцирующим под действием УФ-света, при этом облучение защитного элемента УФ-светом с длиной волны 365 нм обеспечивает визуализацию только участков со скрытым изображением, сформированным УФ-абсорбером с красной границей спектра поглощения в диапазоне 370-400 нм; облучение защитного элемента светом с длиной волны 254 нм обеспечивает визуализацию участков со скрытыми изображениями, сформированными УФ-абсорберами с красной границей спектров поглощения в диапазонах 270-360 нм и с красной границей спектра поглощения в диапазоне 370-400 нм, в виде темного изображения на светящемся экране. 12. Способ по п.11, в котором облучение осуществляется с помощью ртутной лампы низкого давления. 13. Способ по п.11, в котором экран выполнен из материала, рассеивающего свет, на одну сторону которого, обращенную к источнику УФ-света, нанесен слой флуоресцентного покрытия.