Характерные вещества и элементы защиты для контроля документов, ценных бумаг, банкнот, упаковок и изделий - RU2200782C2

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к характерным веществам, применяемым для элементов защитной маркировки документов, ценных бумаг, банкнот, упаковки и товаров, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

В полотнах бумажной массы для изготовления документов, ценных бумаг, банкнот, упаковок и товаров предусматриваются введенные в них характерные вещества для повышения защиты от подделки. Однако применявшиеся до сих пор светоактивные вещества в настоящее время имеются в свободной продаже, что дает возможность фальсификаторам подделывать выполненные из них признаки защиты.

В связи с этим в европейском патентном документе 753623 описан защитный лист с электропроводящим элементом. Защитный лист состоит из несущей матрицы волокнистой структуры, а электропроводящий элемент представляет собой защитную полоску в виде фольги. Фольга покрыта электропроводящим полимером из группы политиофенов. Электропроводящий полимер наносится на пленку в жидком состоянии или в виде дисперсии.

В патенте США 5112672 описан документ с элементами защиты в виде заложенной в нем электропроводящей защитной нити. Защитная нить имеет металлическое покрытие, которое снабжено электропроводящим полимером для перекрытия перерывов в покрытии.

В патенте США 5419424 представлено устройство для контроля защитных полосок в банкнотах, оснащенное датчиком с электродами, которые распознают защитные полоски посредством емкостной связи.

Из патентного документа ФРГ 4334797 известен способ изготовления защищенных от подделки документов, а также способ их контроля. Документы содержат сетку из металлических проволок с контактами в точках пересечения.

В европейском патентном документе 839950 описан способ ввода веществ в движущееся волокнистое полотно. Вещества вводят в суспензию волокнистой массы в процессе ее напуска на сетку или до него. Ввод осуществляют в нескольких местах, разнесенных по ширине волокнистого полотна, при этом по меньшей мере в одном месте его производят периодически.

В этой ситуации в целях создания технологических препятствий для фальсификаторов имеются известные сложные решения по применению светоактивных характерных веществ. К ним относится решение по патентному документу ФРГ 19653423, согласно которому дополнительно используются поглощающие свет характерные вещества, не воспринимаемые человеком визуально. При этом в процессе контроля под действием инфракрасного излучения появляются изображения с заметными локальными пропусками.

Далее, для повышения степени защиты от подделки известно нанесение характерных веществ на бумажное полотно с определенным их распределением, что позволяет сделать машиночитаемым признак подлинности документа. Так, согласно патентному документу ФРГ 19714519 для этого вводят не поддающиеся визуальному распознаванию характерные вещества, которые наложены на видимое изображение в виде линейной маркировки. За счет своих физических свойств применяемое характерное вещество должно распознаваться машинным способом. В числе таких физических свойств названа электропроводность, однако, в документе не раскрыто такое характерное вещество, не поддающееся визуальному распознаванию.

Применяемый в настоящее время для банкнот признак защиты выполнен в виде пленочного покрытия, которое состоит по меньшей мере из пленочной основы и нанесенного на нее слоя металлизации. Так называемые защитные полоски заложены в бумажное полотно либо полностью, либо с окнами. Первоначально такие защитные полоски с включением узнаваемых неметаллизированных участков в виде цифр или букв служили только для визуального контроля. В целях улучшения защиты от подделки исследовалась возможность дополнительного контроля электропроводности металлизации. Развитию этого направления препятствовало то, что, с одной стороны, находящиеся в обращении банкноты подвергаются интенсивной механической деформации как в руках пользователей, которые складывают и заминают банкноты, так и в банкоматах и счетных машинах, которые их изгибают. С другой стороны, уже в ходе технологического процесса изготовления бумаги пленочное покрытие подвергается повышенной нагрузке от натяжения и изгиба. Вследствие этого в металлизации появляются случайно распределенные волосяные разрывы, что делает результаты измерений ненадежными и не дающими повторяемых результатов. Однако для защиты от подделки характерных признаков необходимо, чтобы в контрольных устройствах банковских автоматов проверялось не только присутствие металлизации, но и определялась подлинность на основе определенной измеренной величины электропроводности. Эта проблема не решена полностью также и за счет решений по патентному документу ФРГ 4344553 и европейскому патентному документу 659587, где взамен нанесения металлизации предлагается введение в высоком вакууме печатных красок со свойствами металла.

Поскольку электропроводность является одним из существенных свойств металлов, легко предположить, что фальсификаторы догадываются о параметре электропроводности металлизации. К тому же в настоящее время имеется достаточный ассортимент широкодоступных технологических средств для того, чтобы произвести адекватную металлизацию, включая ее фигурное исполнение, при подделке признака защиты в документах, ценных бумагах, банкнотах, в упаковке или товарах. Однако из-за того, что электропроводность является быстро и надежно определяемым контрольным параметром, не хотелось бы отказываться от этого признака защиты. Кроме того, затруднение состоит в том, что видимая человеческим глазом металлизация не является изменяемой по своим свойствам, так как для большинства пользователей она должна служить в качестве неизменного и всегда одинаково узнаваемого признака защиты. И наконец, в секрет этого визуально узнаваемого признака защиты посвящено относительно большое число людей, связанных с его изготовлением и контролем, так что потенциальная опасность создается уже одной этой неопределенностью круга посвященных лиц.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в том, чтобы предложить характерное электропроводящее вещество, позволяющее устранить указанные недостатки. Далее, изобретение направлено на создание такого характерного вещества, которое способствует повышению степени защиты от подделки в связи с потребностью в создании дополнительного легко поддающегося изменениям признака защиты, который привлекает к себе меньше внимания, чем визуально узнаваемая металлизация, а также в создании признака защиты, который может располагаться в различных местах, где он не будет распознан и где его наличие может быть установлено только с помощью высокоточной техники контроля. Эти признаки и элементы защиты служат такими признаками защиты, которые вводятся в бумажное полотно непосредственно или в сочетании с другими элементами защиты, такими как защитные нити.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет отличительных признаков по п.1 формулы изобретения, а также признаков, которые изложены в зависимых пунктах и характеризуют специальные примеры осуществления изобретения. Объем защиты изобретения включает как отдельные признаки и особенности изобретения, раскрытые в пунктах формулы и описании, так и различные сочетания признаков и особенностей, характеризующие примеры осуществления изобретения.

Предлагаемое изобретением решение дает то преимущество, что найденное изобретателями вещество, полиэтилендиокситиофенполистиролсульфонат (PEDT/PSS), позволяет снабдить защищаемый документ скрытым, поддающимся детектированию признаком защиты, который невидим человеческим глазом, а его равномерное распределение или локальное присутствие поддается контролю. Одновременно данное решение неожиданным образом дало преимущество по возможности ввода характерных веществ и элементов защиты в бумажное полотно с помощью непрерывного, быстрого и экономичного способа. Кроме того, полиэтилендиокситиофенполистиролсульфонат (PEDT/PSS) как вещество обладает прекрасными характеристиками и хорошей совместимостью при соединении с суспензией бумажного материала.

Примеры осуществления настоящего изобретения будут подробнее описаны далее со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 схематично изображает на виде сбоку и сверху продольную сетку бумагоделательной машины для иллюстрации способа локального введения характерного вещества с образованием линейных форм,
фиг.2 - на виде сбоку и сверху сеточный цилиндр для иллюстрации этого же способа,
фиг. 3 изображает диаграмму сигнала при прохождении датчиков над банкнотой с водяными знаками,
фиг.4 - схему коммутации сигналов от датчиков,
фиг. 5 схематично изображает на виде сбоку валик для тиснения водяных знаков с валиком для переноса характерного вещества,
фиг. 6 изображает диаграмму сигнала электропроводящего водяного знака в обычной бумаге,
фиг. 7 схематично изображает локальное нанесение или введение характерного вещества в бумажное полотно,
фиг. 8 изображает диаграммы сигнала при детектировании локальных характерных веществ,
фиг. 9 - пленочную конструкцию с несущей пленкой, металлизацией и дополнительным слоем из электропроводящего полимера,
фиг.10 - другую пленочную конструкцию с несущей пленкой, металлизацией и дополнительным слоем из электропроводящего полимера,
фиг. 11 - пленочную конструкцию с двумя несущими пленками и одним слоем металлизации, причем на каждую несущую пленку нанесен дополнительный слой из электропроводящего полимера,
фиг. 12 - пленочную конструкцию с двумя несущими пленками, одним слоем металлизации и одним дополнительным слоем из электропроводящего полимера.

На фиг. 1 схематично представлена на виде сбоку и сверху бумагоделательная машина, содержащая продольную сетку 1, напускной ящик 3, выпускные трубки 17, устройство 18 управления выпускными трубками 17, автоматический клапан 19 в каждой выпускной трубке 17 и насос 20 для обеспечения круговой циркуляции характерного вещества в контейнере 26 для запаса характерного вещества, предназначенного для локального ввода. Представлены также контрольные зоны 14, содержащие характерное вещество.

На фиг. 2 схематично представлены на виде сбоку и сверху бумагоделательная машина, содержащая сеточный цилиндр 2 и впускное устройство 4, а также локальные контрольные зоны 14, выпускные трубки 17, устройство 18 управления выпускными трубками 17, автоматический клапан 19 в каждой выпускной трубке 17, насос 20 для обеспечения круговой циркуляции характерного вещества и контейнер 26 для запаса характерного вещества, предназначенного для локального ввода.

Фиг. 3 изображает диаграмму сигнала в виде диаграммы напряжения U в функции числа каналов при прохождении оптических сканирующих датчиков 10 и емкостных сканирующих датчиков 11 над банкнотой с равномерным распределением характерного вещества 6 и тисненой электропроводящей областью 24. Схематично показаны каналы 1-14.

Фиг. 4 изображает схему коммутации сигналов от оптических сканирующих датчиков 10, емкостных сканирующих датчиков 11 и оптических датчиков 13, предназначенных для активизации емкостных сканирующих датчиков 11 при контроле листовых материалов с локальными контрольными зонами 14.

Фиг. 5 схематично изображает на виде сбоку валик 5 тиснения с сегментами 25 тиснения и валик 7 для переноса характерного вещества, а также электропроводящую контрольную зону 9 в виде водяного знака, контейнер 16 для характерного вещества и прижимной валик 27.

Фиг. 6 изображает диаграмму сигнала в виде диаграммы напряжения U в функции числа каналов при контроле электропроводящей контрольной зоны 9 в обычной бумаге, не снабженной характерным веществом.

Фиг. 7 схематично изображает процесс контроля после локального введения характерного вещества в бумажное полотно 6. Контроль осуществляется емкостными сканирующими датчиками 11. Показаны также оптические датчики 13 для активизации датчиков 11 и различные локальные контрольные зоны 14а, 14b, 14с.

Фиг. 8 изображает диаграммы сигналов 23 детектирования локальных зон характерного вещества в соответствии с их видом по фиг.7.

Фиг. 9 изображает пленочную конструкцию с несущей пленкой 28, слоем металлизации 29 и дополнительным слоем 30 из электропроводящего полимера.

Фиг. 10 изображает другую пленочную конструкцию с несущей пленкой 28, слоем металлизации 29 и дополнительным слоем 30 из электропроводящего полимера.

Фиг. 11 изображает пленочную конструкцию с двумя несущими пленками 28, 28' и одним слоем металлизации 29, причем на каждую несущую пленку 28, 28' нанесен дополнительный слой 30 из электропроводящего полимера.

фиг. 12 изображает пленочную конструкцию с двумя несущими пленками 28, 28', одним слоем металлизации 29 и одним дополнительным слоем 30 из электропроводящего полимера.

Пример 1
На фиг.1 и 2 показан способ нанесения найденного для использования в качестве характерного вещества полиэтилендиокситиофенполистиролсульфоната (PEDT/PSS) с помощью дозирующего устройства, точно установленного над бумажным полотном 6. Необходимым условием для равномерного снабжения дозирующих устройств характерным веществом является обеспечение насосами 20 постоянной циркуляции бумажной массы во всей системе трубопроводов, включая контейнер 26 для характерного вещества, подлежащего локальному введению. С помощью соответствующего расположения дозирующих устройств, каждое из которых в данном случае состоит из выпускной трубки 17 с автоматическим клапаном 19, характерное вещество локально наносят на полотно 6 бумажной массы или вводят в него. При этом в зависимости от управления дозирующими устройствами формируют линейные непрерывные контрольные зоны 14а, прерывистые контрольные зоны 14b или пунктирные контрольные зоны 14с, показанные также на фиг.7. При резке полотна 6 бумажной массы на листы получают локальные контрольные зоны 14 с характерным веществом. Эти зоны могут проходить по всей ширине или по всей длине листа или же занимать участок длины или ширины листа. Ширина линий или участков линий должна соответствовать разрешающей способности сканирующих датчиков 10, 11. Предпочтительно ширина линий выбирается равной 2 мм.

В использовании электропроводящих полимеров имеется то преимущество, что эти полимеры обладают хорошей совместимостью с другими компонентами бумажной массы. За счет этого их интеграция с бумажным материалом существенно упрощается по сравнению с твердыми характерными веществами, так как электропроводящие полимеры в жидком состоянии также имеются в продаже. Соответствующие концентрации позволяют получить почти прозрачную электропроводящую маркировку.

Пример 2
В соответствии с фиг.5 с помощью валика 5 для тиснения и валика 7 для переноса характерного вещества на бумажное полотно 6 наносят отпечаток (тисненый знак) из PEDT/PSS. Отпечаток сегмента 25 для тиснения соответствует изображению электропроводящей контрольной зоны в виде водяного знака 9.

Пример 3.

На фиг. 1 и 2 показано, что контрольные зоны 14 в полотне 6 бумажной массы контролируются на предмет равномерного или локального наличия характерного вещества. Получаемый при этом результат контроля влияет, через посредство устройства 18 управления, на автоматические клапаны 19 в выпускных трубках 17.

Как уже было указано, на фиг.3, 4, 6, 7 и 8 изображен процесс контроля в различных примерах осуществления и соответствующие диаграммы сигналов.

Фиг. 3 иллюстрирует применительно к водяному знаку в области тисненого отпечатка 24, каким образом контроль электропроводности документа используется в качестве опорной величины для контроля изобразительного выполнения водяного знака.

Документ с водяным знаком проходит в направлении стрелки последовательно через систему оптических сканирующих датчиков 10 и далее через систему емкостных сканирующих датчиков 11. Соответствующая диаграмма сигнала показывает согласованные линии напряжения оптических сканирующих датчиков 10 и емкостных сканирующих датчиков 11, представленные здесь в функции числа каналов.

Фиг. 7 и 8 иллюстрируют проведение контроля характерного вещества, нанесенного на документ в виде линий, и получаемые диаграммы 23 сигнала.

На фиг.7а документ содержит контрольную зону 14а с непрерывным линейным покрытием из характерного вещества. При прохождении через контрольное устройство, которое состоит из оптических датчиков 13 и емкостных сканирующих датчиков 11, получают диаграмму 23 в виде непрерывной линии зависимости напряжения U=f(t).

На фиг. 7b покрытие характерного вещества в контрольной зоне 14b прерывается с равномерным шагом. В процессе контроля получают диаграмму 23 зависимости U= f(t) в виде линии с соответствующими равномерными скачками напряжения.

На фиг.7с покрытие в контрольной зоне 14с имеет перерывы с неравномерным шагом. Это также отражается на соответствующей диаграмме 23 сигнала.

Пример 4.

Далее со ссылками на чертежи по фиг.9-12 будет пояснено применение электропроводящего характерного вещества при введении пленочных конструкций в полотно 6 бумажной массы.

Пленочная конструкция, в которой заключен подлежащий введению в бумажное полотно элемент защиты, содержит несущую пленку 28, 28', например, из полипропилена, предпочтительно толщиной 40 мкм. Слой металлизации 29, нанесенный на несущие пленки 28, 28', например, напылением, имеет дополнительную толщину около 2 мкм.

Металлизация 29 содержит неметаллизированные участки, например, в виде букв или цифр, которые могут быть распознаны пользователем визуально на просвет. Деметаллизация распространяется участками до кромки несущей пленки 28, 28'. На другой стороне на несущую пленку 28, 28' нанесен дополнительный слой 30 из PEDT/PSS, специального PEDT/PSS (полиэтилендиокситиофенполистиролсульфонат) состава марки СРР105, толщиной от 1 до 2 мкм. Состав марки СРР105 включает в себя кроме полиэтилендиокситиофенполистиролсульфоната также N-метил-2-пирролидон, изопропанол и сильквест А 187. При этом нанесение дополнительного слоя 30 вызывает незначительное увеличение общей толщины. Таким образом, пленочная конструкция, которая вводится в бумажное полотно в качестве элемента защиты и содержит характерное вещество по изобретению, за счет своей незначительно изменившейся толщины не оказывает никакого влияния на документы или банкноты, изготавливаемые из бумажного полотна, причем это изменение незаметно даже в толстой пачке документов или банкнот. Кроме того, в месте закладки элемента защиты не происходит ослабления документа из-за увеличенной толщины.

Нанесенный на несущую пленку 28, 28', например, способом напыления, слой металлизации 29 имеет толщину всего в несколько атомных слоев и поэтому в зависимости от структуры поверхности несущей пленки является относительно хрупким. При замятии, изгибе или изломе в нем появляются случайно распределенные волосяные трещины, что делает невозможным измерение электропроводности определенных участков металлизации 29. В отличие от него, дополнительный слой 30 обладает гибкостью и эластичностью и по сравнению с металлизацией 29 имеет намного более высокую способность к растяжению в зависимости от структуры поверхности несущей пленки 28, 28'. Таким образом, и при изгибе, изломе или замятии, например, банкноты также не происходит повреждения дополнительного слоя 30. Теперь в контрольных устройствах, которые, например, имеются в банковских автоматах, для заданного участка элемента защиты определяется величина электропроводности как по металлизации 2, которая известна из уровня техники и может содержать волосяные трещины, так и по параллельному ей дополнительному слою 30 относительно высокоомного сопротивления.

Пример 5
На фиг. 9 представлен предпочтительный пример выполнения пленочной конструкции, содержащей характерное вещество согласно изобретению в качестве элемента защиты, например, в банкноте. Конструкция содержит несущую пленку 28, на одной стороне которой нанесен слой металлизации 29. На другой стороне несущая пленка 28 несет дополнительный слой 30 из электропроводящего полимера.

Нанесение дополнительного слоя 30 на несущую пленку 28 осуществляется с помощью обычных технологических способов, например, каландрированием. При этом получают общую связную пленку, на которую в заключение наносят металлизацию 29, например, напылением.

Разумеется, возможно также наносить дополнительный слой 30 из электропроводящего полимера после напыления металлизации 29 на несущую пленку 28. В такой пленочной конструкции дополнительный слой 30 оказывает до некоторой степени защитное воздействие на металлизацию 29.

Пример 6
Фиг. 10 изображает другой предпочтительный пример выполнения пленочной конструкции с характерным веществом по изобретению. Между несущей пленкой 28 и металлизацией 29 расположен дополнительный слой 30 PEDT/PSS в качестве связующего слоя. Расположение дополнительного слоя 30 в качестве связующего слоя не ухудшает сцепления между несущей пленкой 28 и металлизацией 29. Дополнительный слой 30 может применяться для улучшения сцепления между двумя любыми другими пленками или слоями. Однако его применение в качестве связующего слоя между несущей пленкой 28 и металлизацией 29 имеет то преимущество, что относительно хрупкая металлизация 29 на значительно более эластичном дополнительном слое 30 выдерживает существенно более высокие механические нагрузки, чем при непосредственном напылении на несущую пленку 28.

Пример 7
Фиг. 11 изображает пленочную конструкцию для элемента защиты с характерным веществом по изобретению. Конструкция содержит несущую пленку 28 с нанесенной на нее металлизацией 29. Металлизация 29 покрыта еще одной несущей пленкой 28'. Она служит, например, для защиты металлизации 29 в тех случаях, когда защитная нить с окнами частично заложена в бумажное полотно и подвергается повышенным нагрузкам. Повышенные нагрузки в ходе технологического процесса изготовления документов дают дополнительное основание для применения дополнительной несущей пленки 28'. По меньшей мере одна из несущих пленок 28, 28' снабжена дополнительным слоем 30 из электропроводящего полимера.

Пример 8
В примере выполнения по фиг.11 обе несущие пленки 28, 28' снабжены дополнительными слоями 30, а на фиг. 12 представлена пленочная конструкция, в которой только одна из несущих пленок 28 снабжена дополнительным слоем 30 из электропроводящего полимера.

Изобретение не ограничивается применением характерного вещества в качестве дополнительного слоя 30 в пленочной конструкции. Характерное вещество может вводиться в бумажное полотно в качестве элемента защиты в любой конфигурации.

Пример 9
Для улучшения защиты от подделки наряду с характерным признаком электропроводности могут предусматриваться другие признаки защиты и создаваться их комбинации. Так, например, кроме электропроводности полимеров могут предусматриваться визуально распознаваемые характерные красители, а также такие характерные признаки, которые могут распознаваться только с помощью специальных источников излучения и оптических датчиков. Кроме того, изобретение распространяется также на сочетание электропроводности с такими добавками, которые обладают магнитными свойствами. В качестве предпочтительного примера применения можно указать, что добавки с магнитными свойствами могут быть скрыты под визуально распознаваемыми характерными красителями. При этом потенциальному фальсификатору не известно, присутствует ли в документе вещество с магнитными свойствами, в особенности в тех случаях, когда применяемые количества невелики и проявление магнитных свойств не может быть определено явным образом.

Наряду с фактом присутствия в PEDT/PSS добавочных веществ с оптическими свойствами изобретение распространяется также на то, что добавочные вещества с оптическими свойствами расположены в электропроводящем полимере таким образом, что создается оптическое кодирование, например в виде цветного изображения, которое может считываться и анализироваться контрольными устройствами. То же самое относится и к добавочным веществам с магнитными свойствами, которые при расположении в соответствии с изобретением образуют магнитное кодирование, например в виде магнитного штрихового кода.

Реферат

Электропроводящее характерное вещество в виде электропроводящего полимера предназначено для введения в полотна бумажной массы документов, ценных бумаг и банкнот для создания в бумажных полотнах заложенных элементов защиты и контроля документов, ценных бумаг, банкнот, упаковок и изделий или для соединения с несущим материалом для изготовления элементов защиты. Характерное вещество представляет собой полиэтилендиокситиофенполистиролсульфонат (ПЭДТ/ПСС). Оно может содержать добавочное вещество, которое представляет собой визуально воспринимаемый человеком пигмент, оптически активный или подлежащий активации пигмент или пигмент с магнитными свойствами. ПЭДТ/ПСС находится в водяном знаке в области тиснения отпечатка или на нем, локально или равномерно распределен в полотне бумажной массы или на полотне бумажной массы, может быть связан с пленкой элемента защиты, подлежащего введению в полотно бумажной массы. Техническим результатом является повышение степени защиты от подделки. 27 з.п.ф-лы, 12 ил.

Формула