Защитное устройство и способ изготовления и применения такого устройства
Изобретение относится к оптическим устройствам, а также к способам их изготовления и применения. Защитное устройство образует часть защищаемого документа и содержит по меньшей мере одну текучую среду, способную к обратимому перераспределению в пределах устройства под воздействием внешнего стимула, приводящим к изменению местоположения по меньшей мере ее части по меньшей мере на 1 мм в результате по меньшей мере перетекания текучей среды, и/или ее расширения, и/или ее сжатия, изменяющих оптические свойства устройства. Техническими результатами заявленного изобретения являются создание защитного устройства с изменяемыми оптическими свойствами и создание способа установления подлинности (легитимности) или поддельности защищаемого документа. 5 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники
Изобретение относится к оптическим устройствам, а также к способам их изготовления и применения. Такие оптические устройства могут, например, вводиться в структуру требующих защиты ценных документов, в том числе документов, которые могут являться объектом подделки, таких как паспорта, банкноты и аналогичные документы. Некоторым из предлагаемых устройств может быть присуща оптическая изменчивость; альтернативно, она может создаваться при взаимодействии с ними пользователя.
Уровень техники
Банкноты и другие защищаемые документы часто включают в себя, в качестве средств защиты против копирования и подделки, устройства с изменяющимися оптическими свойствами (optically variable devices, OVD), такие как дифракционные решетки или голографические оптические микроструктуры. Растущее использование подобных устройств было мотивировано прогрессом в областях настольных компьютеризованных средств печатания и сканирования, которые делают традиционные защитные печатные технологии, такие как глубокая печать и офсетная печать, все в большей степени доступными для подделки. Один из путей усиления защиты документов от подделки состоит в комбинировании печатных средств защиты с OVD, структуры которых не могут быть реплицированы сканерами и которые могут создавать изменяющиеся оптические эффекты, такие как изменения цвета за счет дифракции, эффекты движения и хорошо заметные переходы между изображениями.
Например, в качестве средств защиты в кредитных картах широко используются голограммы, поскольку их нельзя воспроизвести фотографическими методами или методами фотокопирования, причем изображение под голограммой становится видимым только тогда, когда документ наклонен. Другие OVD используют полимерные или ламинированные микроструктуры в форме фольги, которая обнаруживает изменение цвета при наблюдении в свете, проходящем сквозь фольгу, и/или в рассеянном свете, отраженном от фольги. Эффект изменения цвета при наклоне фольги может быть обусловлен, например, наличием в составе фольги ламинированной микроструктуры или брэгговского отражателя. Такие устройства представляют собой особенно полезные поверхностные средства защиты в приложениях, в которых подложка, на которую они наносятся, является гибкой или складывающейся (как у банкноты). Защитные устройства, включая те, которые содержат OVD, часто имеют форму полосок или нитей. Такие нити традиционно изготавливают из прозрачной пленки, снабженной непрерывным отражающим металлическим слоем. Самым типичным примером является алюминий, нанесенный на полиэстерную пленку методом осаждения в вакууме. Банкноты, имеющие такие защитные устройства, находятся в обращении во многих странах в течение многих лет. Когда подобные защитные элементы полностью внедрены в защищаемую бумагу, а бумага затем запечатывается с целью получения защищаемого документа (например, банкноты), нить не является легкоразличимой в отраженном свете, но она будет сразу же заметна в виде темного элемента при рассмотрении документа в проходящем свете. Такие нити обеспечивают эффективную защиту от подделывания методами печати и фотокопирования, поскольку эффект оптических изменений не может быть точно воспроизведен, например, путем распечатывания линии на бумаге.
Из уровня техники известно также применение пленок или листов на полимерной основе в качестве альтернативной базовой подложки (основы) при изготовлении защищаемых документов. В некоторых странах такие пленки используются при изготовлении банкнот вместо подложек на бумажной основе. По сравнению с банкнотами, изготовленными с применением бумажных подложек, банкноты, полученные из полимерной пленки, весьма устойчивы к износу, разрывам и истиранию. Поэтому такие банкноты имеют увеличенный срок использования и могут оставаться в обращении в течение значительного периода времени.
Раскрытие изобретения
Существует постоянная потребность в улучшенных защитных устройствах и защитных элементах для защищаемых документов, а также в улучшенных способах их изготовления. Эта потребность является особенно острой в отношении устройств, которые трудно подделать, но которые при этом относительно дешевы в изготовлении и пригодны для использования с различными материалами подложки, включая полимерные пленки.
Соответственно, задача, решаемая по меньшей мере предпочтительными вариантами изобретения, состоит в создании защитного устройства с изменяемыми оптическими свойствами. Другая задача, решаемая по меньшей мере предпочтительными вариантами изобретения, заключается в создании способа установления подлинности (легитимности) или поддельности защищаемого документа.
Некоторые варианты обеспечивают создание защитного устройства для защищаемого документа, которое содержит по меньшей мере одну текучую среду, способную перераспределяться по устройству под воздействием внешнего стимула таким образом, что по меньшей мере часть текучей среды изменяет свое местоположение по меньшей мере на 1 мм в результате формирования по меньшей мере одного потока текучей среды, ее расширения или сжатия, что вызывает изменение оптических свойств устройства. В некоторых вариантах устройство может содержать нано- или микрофлюидную конструкцию, в которой заключена и перераспределяется текучая среда. В некоторых вариантах нано- или микрофлюидная конструкция имеет стенки, задающие по меньшей мере один канал, по меньшей мере у части которого расстояние между противоположными стенками составляет 1 нм-100 мкм или 1-100 нм, или 100 нм-100 мкм. При этом устройство обеспечивает возможность перераспределения текучей среды по устройству посредством ее перетекания по каналу (каналам). В некоторых вариантах текучая среда содержит по меньшей мере твердое вещество, жидкость или газ, например в виде частиц, или их смеси, коллоиды, суспензии, дисперсные системы, растворы или эмульсии.
В некоторых вариантах текучая среда может перераспределяться путем перетекания и/или расширения в качестве реакции на приложение внешнего усилия по меньшей мере к части устройства с поступлением текучей среды, за счет ее перетекания и/или расширения, в зоны устройства, ранее свободные или, по существу, свободные от текучей среды. В других вариантах по меньшей мере одна текучая среда представляет собой по меньшей мере две текучие среды, способные, при приложении внешнего стимула, к смешиванию, вызывающему изменение вида устройства вследствие взаимодействия текучих сред и/или их компонентов, тогда как в группе вариантов защитное устройство содержит рельефную микроструктуру.
В некоторых вариантах единственная или каждая текучая среда может быть выбрана независимо из:
жидкости, газа, смеси или дисперсной системы, или раствора, или коллоида, или суспензии газа в жидкости; жидкой пены, смеси или дисперсной системы, или коллоида или суспензии жидкости в жидкости, эмульсии, смеси или дисперсной системы, или коллоида или суспензии твердых частиц в жидкости, золя; геля, жидкого кристалла; смеси масло/вода, содержащей, в качестве опции, поверхностно-активное вещество; жидкого красителя, раствора красителя в воде или в органическом растворителе; дисперсной системы или суспензии в жидкости пигмента, обладающего, в качестве опции, свойством изменения своего цвета; магнитной жидкости или феррофлюида, т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости магнитных частиц, реагирующих на приложенное магнитное поле; жидкости с электрофоретическими или электрокинетическими свойствами, т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости заряженных частиц, реагирующих на приложенное электрическое поле; электрореологических жидкостей, т.е. жидкостей, изменяющих свою вязкость при приложении к ним электрического поля, например поставляемых фирмой Smart Technology Limited под маркой LID3354S; магнитореологических жидкостей; тиксотропного материала; масел с высоким или низким показателем преломления; фторсодержащей текучей среды Fluoroinertтм; электронных жидкостей, таких как 3М FC-770; ионной жидкости, т.е. жидкого электролита; ионного раствора; жидкого металла; металлических сплавов с низкой температурой плавления, таких как галлий- или индийсодержащие сплавы, например сплав марки Indalloy®; жидкостей с большим коэффициентом теплового расширения; раствора или дисперсной системы, в котором (в которой) растворенная или диспергированная фаза (газ, жидкость, твердое вещество) переходит в раствор или в дисперсную систему или выходит из него (нее) под воздействием внешнего стимула, такого как изменение давления и/или температуры.
В других вариантах стенки устройства могут содержать один или более материалов, выбранных из: полимеров, пленок и ламинатов содержащих такие материалы, как термопласты, полиолефины, полипропилен (ПП), полиэтилен (ПЭ), полиэтилентерефталат (ПЭТ), полимеры, отверждаемые УФ-излучением, системы со свободными радикалами и катионные системы, полимеры, отверждаемые электроннолучевым пучком, биаксиально-ориентированная полипропиленовая пленка (БОПП), фторполимеры, материал Cytopтм, циклические олефины, термоотверждающиеся полимеры, силиконовые эластомеры, полученные по золь-гель технологии, силиконовые эластомеры марки Sylgardтм, фоторезисты, включая двухфотонные фоторезисты, а также производные и смеси перечисленных материалов.
В определенных вариантах указанные стенки формируют такой резервуар для текучей среды, что приложение к нему давления вызывает поступление текучей среды в части устройства, находящиеся вне резервуара. В качестве опции, при снятии указанного давления резервуар возвращается, по меньшей мере по существу, к своей исходной форме с втягиванием текучей среды из указанных других частей устройства обратно в резервуар.
В других вариантах устройства по изобретению текучая среда может являться жидкостью с содержащимися в ней макроскопическими и/или микроскопическими частицами твердого вещества или газа, способными реагировать на перераспределение текучей среды под воздействием внешнего усилия изменением формы, перемещением, коалесценцией, вращением, выпадением в осадок, агрегированием, растворением, формированием потока или концентрированием в устройстве. В некоторых вариантах присутствие и/или наблюдаемость частиц в жидкости зависит от внешнего воздействия и распределения текучей среды по устройству.
При этом любой из описанных вариантов защитного устройства может дополнительно содержать пьезоэлектрический элемент, манипулирование которым обеспечивает создание внешнего воздействия, достаточного для перераспределения текучей среды в устройстве под действием механического давления и/или электросмачивания.
Согласно другим вариантам перераспределение текучей среды и обусловленное им наблюдаемое изменение оптических свойств происходит менее чем за 20 с, предпочтительно менее чем за 10 с, более предпочтительно менее чем за 5 с.
В других вариантах предлагается защитное устройство для защищаемого документа, содержащее флюидную конструкцию, в которой заключены одна или более текучих сред, образующих паттерн или изображение, различимое невооруженным человеческим глазом или с помощью технического средства проверки. Согласно некоторым таким вариантам указанная конструкция содержит нано- или микрофлюидную конструкцию, например рельефную, образующую паттерн или изображение высокой четкости, различимый (различимое) невооруженным человеческим глазом или с помощью технического средства проверки. В других аналогичных вариантах по меньшей мере часть текучей среды, заключенная в нано- или микрофлюидной конструкции, способна, под воздействием внешнего стимула, перераспределяться по устройству таким образом, что по меньшей мере часть текучей среды изменяет свое местоположение по меньшей мере на 1 мм посредством перераспределения и/или расширения, и/или сжатия текучей среды с результирующим изменением оптических свойств устройства.
Предлагается также комбинированное защитное устройство, содержащее:
первое защитное устройство, подобное описанному выше и содержащее текучую среду, способную перераспределяться по устройству в ответ на внешнее воздействие,
второе защитное устройство, подобное описанному выше, в котором текучая среда, по существу, не является перераспределяемой, так что это защитное устройство формирует статическое изображение или паттерн, и,
в качестве опции, одно или более дополнительных защитных устройств, подобных описанным выше.
При этом оптические свойства комбинированного защитного устройства являются зависимыми от взаимодействия по меньшей мере первого и второго защитных устройств и от влияния внешнего воздействия на первое защитное устройство.
Предлагается также применение защитных устройств, подобных описанным выше, в качестве средств защиты защищаемых документов.
Кроме того, изобретение охватывает защищаемый документ, содержащий: основной материал и
по меньшей мере одно защитное устройство, подобное описанным выше, находящееся по меньшей мере на одной стороне основного материала или по меньшей мере частично заглубленное в основной материал, так что устройство является по меньшей мере частично видимым в отраженном свете с указанной по меньшей мере одной стороны. В некоторых вариантах документа основной материал может включать в себя по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из бумаги, полимера, пластика и их комбинаций или гибридов. Согласно определенным вариантам различимое изменение вида документа обеспечивается перераспределением текучей среды, вызываемым манипулированием документом путем его сгибания, изгибания, складывания, а также касанием или нажатием на документ или на его часть. В качестве опции, документ может дополнительно содержать один или более слоев или распечатанных элементов для маскирования или затруднения различимости защитного устройства или его частей.
В других вариантах защищаемых документов защитное устройство может иметь множество каналов, образующих паттерн и выступающих из плоскости документа с приданием устройству вида объекта, сформированного на документе посредством тиснения.
Изобретение относится также к способу изготовления банкноты, включающему следующие операции:
обеспечение наличия подложки;
прикрепление к подложке или формирование на ней тиснением защитного устройства, подобного описанному выше.
Кроме того, изобретение относится к способу установления подлинности или поддельности защищаемого документа, содержащего по меньшей мере одно защитное устройство, подобное описанным выше и находящееся по меньшей мере на одной стороне документа. Данный способ включает следующие операции:
инициируют перераспределение по устройству по меньшей мере одной текучей среды и
наблюдают оптическое изменение вида защищаемого документа, вызванные перераспределением текучей среды.
Операция инициирования может включать создание внешнего воздействия на защищаемый документ посредством ручного манипулирования документом или с помощью технического средства проверки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1а представлен, на виде в плане, защищаемый документ, содержащий один из вариантов защитного устройства.
На фиг. 1b тот же защищаемый документ представлен в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 1а).
На фиг. 2а представлен, на виде в плане, защищаемый документ, содержащий другой вариант защитного устройства.
На фиг. 2b тот же защищаемый документ представлен в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 2а).
На фиг. 3а представлен, на виде в плане, защищаемый документ, содержащий еще один вариант защитного устройства.
На фиг. 3b тот же защищаемый документ представлен в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 3а).
На фиг. 4а представлен, на виде в плане, защищаемый документ, содержащий следующий вариант защитного устройства.
На фиг. 4b тот же защищаемый документ представлен в сечении плоскостью А-А (см. фиг. 4а).
На фиг. 5а представлен, на виде в плане, защищаемый документ, содержащий вариант защитного устройства.
На фиг. 5b тот же защищаемый документ представлен в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 5а).
На фиг. 6а представлен, на виде в плане, защищаемый документ, содержащий другой вариант защитного устройства.
На фиг. 6b тот же защищаемый документ представлен в сечении плоскостью А-А (см. фиг. 6а).
На фиг. 7а представлен, на виде в плане, защищаемый документ, содержащий еще один вариант защитного устройства.
На фиг. 7b тот же защищаемый документ представлен в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 7а).
На фиг. 8а представлен, на виде в плане, защищаемый документ, содержащий следующий вариант защитного устройства.
На фиг. 8b тот же защищаемый документ представлен в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 8а).
Фиг. 9 иллюстрирует способ изготовления устройства с изменяющимися оптическими свойствами.
Фиг. 10 иллюстрирует способ проверки подлинности защищаемого документа.
Определения
Внешнее воздействие: может представлять любое усилие, действие, излучение, поле и/или движение, которое оказывает влияние на защитное устройство по изобретению, вызывая перераспределение по устройству заключенной в нем текучей среды. Воздействие может предусматривать физический контакт с устройством (например приложение к устройству механического давления), или оно может быть дистанционным, без физического контакта (например являться падающим на устройство излучением любого типа). В частности, внешнее воздействие может быть выбрано из следующей неограничивающей группы примеров:
изменение температуры;
освещение светом или оптическим излучением другого диапазона;
встряхивание, перебрасывание, наклон или вибрация;
ускорение или замедление;
электрическое поле;
магнитное поле;
изменение приложенной к устройству разности потенциалов;
большие значения силы тяжести и
сгибание, изгибание, складывание или сжатие устройства или его части.
В некоторых вариантах внешнее воздействие может быть непродолжительным, но, тем не менее, обеспечивающим перераспределение текучей среды в защитном устройстве, достаточное для изменения оптических свойств устройства. Например, в некоторых вариантах краткий энергичный внешний стимул способен запустить оптическое изменение, которое будет перманентным или достаточно продолжительным (например, от 1 с до нескольких минут), чтобы его мог наблюдать пользователь. В других вариантах может оказаться необходимым приложение к защитному устройству постоянного или квазипостоянного внешнего стимула, чтобы обеспечить перераспределение текучей среды, которое может наблюдаться пользователем. В некоторых из таких вариантов снятие внешнего стимула способно вызвать новое перераспределение текучей среды, возвращающее устройство в состояние, близкое к его состоянию до приложения внешнего стимула или даже неотличимого от этого состояния. Другими словами, защитное устройство приобретет вид, наблюдавшийся до приложения внешнего стимула.
Текучая среда: может выбираться из: жидкости, газа, смеси или дисперсной системы, или раствора, или коллоида, или суспензии газа в жидкости; жидкой пены, смеси или дисперсной системы, или коллоида или суспензии жидкости в жидкости, эмульсии, смеси или дисперсной системы, или коллоида или суспензии твердых частиц в жидкости, золя; геля, жидкого кристалла; смеси масло/вода, содержащей, в качестве опции, поверхностно-активное вещество; жидкого красителя, раствора красителя в воде или в органическом растворителе; дисперсной системы или суспензии в жидкости пигмента, обладающего, в качестве опции, свойством изменения своего цвета; магнитной жидкости или феррофлюида, т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости магнитных частиц, реагирующих на приложенное магнитное поле; жидкости с электрофоретическими или электрокинетическими свойствами, т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости заряженных частиц, реагирующих на приложенное электрическое поле; электрореологических жидкостей, т.е. жидкостей, изменяющих свою вязкость при приложении к ним электрического поля, например поставляемых фирмой Smart Technology Limited под маркой LID3354S; магнитореологических жидкостей; тиксотропного материала; масел с высоким или низким показателем преломления; фторсодержащей текучей среды Fluoroinertтм; электронных жидкостей, таких как 3М FC-770; ионной жидкости, т.е. жидкого электролита; ионного раствора; жидкого металла; металлических сплавов с низкой температурой плавления, таких как галлий- или индийсодержащие сплавы, например сплав марки Indalloy®; жидкостей с большим коэффициентом теплового расширения; раствора или дисперсной системы, в котором (в которой) растворенная или диспергированная фаза (газ, жидкость, твердое вещество) переходит в раствор или в дисперсную систему или выходит из него (нее) под воздействием внешнего стимула, такого как изменение давления и/или температуры.
В качестве опции, текучая среда может содержать единственную фазу (жидкость, газ или мелкодисперсное твердое вещество). Альтернативно, текучая среда может содержать более одной фазы. При этом текучая среда, в качестве отклика на один или более внешних стимулов, может претерпевать изменение своего фазового состояния, которое может заключаться в переходе по меньшей мере части текучей среды из одной фазы (например твердой, жидкой или газовой) в любую другую.
Микрофлюидика: новое направление исследований поведения, манипуляций и управления текучими средами, заключенными в микроструктурах (с характеристическими размерами, как правило, в пределах 0,1-100 мкм).
Микрофлюидные устройства: характеризуются наличием каналов с диаметрами в интервале примерно 0,1-100 мкм и с использованием, в качестве опции, частиц с диаметрами в интервале примерно 0,01-10 мкм. Для каналов с такими размерами число Рейнольдса мало и поток обычно является ламинарным, но число Пекле, характеризующее массоперенос, часто является большим, что приводит к уникальным микрофлюидным режимам смешивания.
Нанофлюидика: новое направление исследований поведения, манипуляций и управления текучими средами, заключенными в наноструктурах (с характеристическими размерами, как правило, в пределах 1-100 нм). Текучие среды, заключенные в таких структурах, демонстрируют физические свойства, не наблюдаемые в более крупных структурах, имеющих размеры в диапазоне микрометров и более, поскольку характеристические физические размерные параметры текучей среды (например, дебаевская длина, гидродинамический радиус) весьма близки к размерам самой наноструктуры.
Нанофлюидные устройства: характеризуются наличием одного или более каналов с диаметрами в интервале примерно 1-100 нм и с использованием, в качестве опции, частиц с диаметрами в интервале примерно 0,1-10 нм.
Оптическое изменение: любое (микро- или макроскопическое) изменение вида вышеописанного защитного устройства или его компонентов, которое различимо глазом или специальным "считывателем" (детектором), чувствительным к оптическому излучению в видимом или ином диапазоне или к другим формам электромагнитного излучения. Неограничивающими примерами оптического изменения являются изменение цвета в видимой части электромагнитного спектра, изменение положения или распределения текучей среды, изменение показателя преломления, например, текучей среды или компонента устройства, изменение пропускания или отражения света, например, текучей средой или компонентом устройства.
Пьезоэлектрический слой: любой слой из любого материала, который: (1) способен изменять форму, толщину или конфигурацию (окончательно или временно) под действием приложенной к нему разности электрических потенциалов или при повышении приложенной разности электрических потенциалов благодаря наличию у материала слоя пьезоэлектрических свойств. Под пьезоэлектрическим слоем понимается также любой слой, который (2) демонстрирует изменение распределения зарядов или свойств, связанных с зарядами, при приложении к материалу слоя механического усилия или давления. Так, толщина слоя может изменяться между первым состоянием, соответствующим отсутствию разности потенциалов (или присутствию небольшой разности потенциалов), и вторым состоянием, соответствующим увеличенной разности потенциалов. Пьезоэлектрический слой предпочтительно способен изменяться реверсивно, т.е. он может многократно переходить между первым и вторым состояниями при повторяющихся приложении и снятии разности потенциалов или при их повторяющихся повышениях и понижениях. Степень изменения формы или толщины пьезоэлектрического слоя (например его способность уменьшаться или увеличиваться по толщине при приложении или увеличении разности потенциалов) можно задавать с учетом материала, использованного для формирования слоя. Так, различные полимеры или кристаллы могут обладать по сравнению с другими материалами различной способностью к изменению формы или толщины при той же разности потенциалов. Примеры материалов, пригодных для использования с целью получения пьезоэлектрических слоев, включают (не ограничиваясь ими) ферроэлектрические и пироэлектрические материалы, такие как поливинилиденфторид (ПВФ) и его сополимер с трифторэтиленом (обладающий высокой электрострикционностью). Пьезоэлектрический слой может быть также сформирован из материалов, содержащих поливинилидендифторид (ПВДФ) или его производные, такие, например, как поли(винилиденфторид-трифторэтилен) или поли(винилиденфторид/тетрафторэтилен). В другом примере пьезоэлектрический слой может быть получен из смеси материала на основе ПВДФ или его производных, а также волокон и/или частиц по меньшей мере одного из следующих материалов: цирконата-титаната свинца (ЦТС), полиметилметакрилата и поливинилхлорида.
Пригодные неорганические материалы, которые могут наноситься методом осаждения в вакууме или по золь-гель технологии, включают ЦТС, титанат бария и оксид цинка. Другие неограничивающие примеры материалов, подходящих для использования в качестве компонентов материала для пьезоэлектрического слоя, описаны в статьях Chu et al. Science, 313, (2006), pp. 334-336 и Bauer et al. Dielectrics and Electrical Insulation, IEEE Transactions, Vol. 13 (2006), No. 5, pp. 1149-1154 (которые включены в данное описание посредством ссылки). Кроме того, пьезоэлектрический слой может, в качестве опции, содержать адгезивный материал (которым, в качестве неограничивающих примеров, могут быть акрилированные уретаны, метакрилаты, меркаптоэфиры и материалы, отверждаемые УФ-излучением) или состоять из него. Пьезоэлектрический слой может наноситься при любых условиях и любым подходящим способом. В определенных вариантах данный слой наносят методом печати, таким как глубокая печать, при атмосферных условиях. Кроме того, пьезоэлектрические свойства могут быть приданы данному слою (описанными выше методами) до, во время или после его нанесения или образования на отражающем или поглощающем слое. Применительно к одному варианту пьезоэлектрического слоя, при приложении к сторонам единственной пьезокерамической пластины электрического поля, имеющего ту же полярность и ориентацию, что и первоначальное поляризующее поле, пластина увеличивается по толщине или в "продольном" направлении (т.е. вдоль оси поляризации). Одновременно пластина сжимается в "поперечном" направлении (т.е. в направлении, перпендикулярном оси поляризации). Для других пьезоэлектрических материалов может иметь место противоположная ситуация.
"Перераспределение"/"перераспределяемая": данные термины связаны с изменением положения, т.е. с перемещением текучей среды в описанном защитном устройстве в результате перетекания и/или расширения/сжатия текучей среды, так что по меньшей мере ее часть перемещается по меньшей мере на 1 мм или более чем на 5 мм, или более чем на 10 мм. Таким образом, перераспределение соответствует перемещению текучей среды или ее части внутри устройства из одного места в другое (посредством перетекания) или (альтернативно или дополнительно) расширению текучей среды при приложении к устройству внешнего стимула или его снятии (или при усилении или ослаблении этого стимула). Следовательно, в результате перераспределения вся масса текучей среды может переместиться, как одно целое, в пределах защитного устройства из одного места в другое. Альтернативно, перемещение может затронуть только часть текучей среды, тогда как положение другой ее части может остаться, по существу, неизменным. Альтернативно, положение основной массы текучей среды может оставаться, по существу, неизменным, а расширение, сжатие или изменение положения будет иметь место только для ее небольшой части. Таким образом, термин "перераспределение" охватывает любые масштабы движения, перетекания, расширения, сжатия, изменения положения любой части массы текучей среды в защитном устройстве, как это описано выше, по меньшей мере на 1 мм.
Защищаемый документ: данный термин применим к любому документу, предмету или изделию любой важности или ценности, который может стать объектом подделывания. В некоторых вариантах защищаемый документ может иметь особенности или устройства, служащие, чтобы показать, что документ, предмет или изделие является подлинным, а не поддельной копией такого документа, предмета или изделия. Например, защищаемые документы могут иметь средства защиты, такие как рассмотренные в данном описании. В качестве неограничивающих примеров, подобными защищаемыми документами могут являться идентификационные документы, такие как паспорта или иные подтверждения гражданства или места проживания, водительские права, банкноты, чеки, кредитные и банковские карты и другие документы, а также ярлыки и наклейки или другие средства защиты для предметов, имеющих денежную ценность, таких как модная одежда, аксессуары или любые иные брендированные продукты, применительно к которым желательно отметить или продемонстрировать их подлинность или легитимность, в отличие от поддельной копии. С учетом предполагаемого конечного пользователя и характеристик документа, предмета или изделия средства защиты могут быть связаны с ним неразрывно или с возможностью отделения от него. Применительно к банкноте материал подложки (например, бумага или пластик или их сочетание) может иметь толщину 5-100 мкм, предпочтительно 11-40 мкм или 80-100 мкм.
Защитное устройство и защитная особенность: данные термины относятся к любому устройству и к любой особенности, которые могут быть приданы защищаемому документу с целью сделать этот документ более трудным для копирования (реплицирования). В некоторых вариантах устройство может быть пленарным или тонким, так что оно, будучи нанесенным на документ, может казаться находящимся на одном уровне с его подложкой. Так, толщина устройства может составлять 0,1-20 мкм, предпочтительно 1-10 мкм. В других вариантах защитное устройство может иметь структуру, которая, при прикреплении устройства к подложке производит впечатление рельефного устройства, нанесенного тиснением.
"Окно": данный термин относится к зоне или к части защитного устройства, в которой компонент защитного устройства, такой как защитная нить, открыт для визуального осмотра, поскольку отсутствует какой-либо непрозрачный (светопоглощающий) материал, способный сделать эту часть невозможной для наблюдения. Окно может присутствовать, даже если защитное устройство или его компоненты перекрыты прозрачными или полупрозрачными слоями, например пленкой, поскольку предназначенные для наблюдения части защитной нити будут видны, по меньшей мере частично, и через пленку. В других вариантах, рассматриваемых в данном описании, термин "окно" относится к одной или более частям защитного устройства, в котором маскирующий слой не перекрывает все поверхности защитной нити, так что ее части открыты для визуальной инспекции в отраженном свете. В некоторых вариантах окно может соответствовать одной или более частям защитного устройства, которые открыты на обеих сторонах (лицевой и оборотной), так что эти, открытые части могут наблюдаться с любой стороны в отраженном свете и/или в проходящем свете при рассматривании на просвет.
Осуществление изобретения
Далее будут рассмотрены защитные устройства, которые, по меньшей мере в определенных вариантах, полезны в качестве средств защиты защищаемых документов. При этом изобретение охватывает сами эти устройства, снабженные ими защищаемые документы, а также способы их изготовления и использования. В защитных устройствах, разработанных ранее для использования в защищаемых документах, использовались изменение цвета и/или наблюдаемые изменения свойств с применением сложных многослойных оптических или электронных структур, так что они часто были дорогими в изготовлении. Изобретателям удалось создать совершенно новый класс защитных устройств, которые в определенных вариантах являются относительно простыми, прочными и недорогими. При этом соответствующие варианты описываемых далее защитных устройств способны изменять свой вид в результате оптических изменений, происходящих при взаимодействии с ними пользователя, непосредственно или с помощью соответствующего технического средства проверки.
С этой целью защитное устройство по изобретению содержит интегрированную в него текучую среду, которая является наблюдаемой и способной селективно перераспределяться в устройстве под воздействием внешнего стимула. В соответствующих вариантах под воздействием внешнего стимула могут изменяться, например, оптические свойства текучей среды в устройстве или его компонентах, ассоциированных с текучей средой. Устройства по изобретению не ограничены в отношении текучей среды, способов ее удерживания или перераспределения в устройстве и характера внешнего стимула. Далее будут охарактеризованы некоторые группы вариантов.
Так, определенные варианты охватывают любое устройство для защиты защищаемого документа, которое содержит по меньшей мере одну текучую среду, заключенную в устройстве. Текучая среда предпочтительно доступна для наблюдения пользователю устройством или документом, содержащим это устройство.
Текучая среда может быть заключена в устройстве с помощью любых средств. В качестве опции, в устройстве могут быть предусмотрены ограничения в отношении текучести или подвижности текучей среды. В других вариантах (рассмотренных далее) текучая среда под воздействием внешнего стимула может быть способной к перемещению (перетеканию), расширению и изменению положения (перераспределению) в пределах устройства.
В некоторых вариантах текучая среда может придавать устройству наблюдаемый вид, который не является легковоспроизводимым при копировании устройства посредством методов сканирования/распечатывания или фотокопирования. Наблюдаемый вид устройства может принимать любые подходящие формы и зависеть от природы текучей среды, ее компонентов и способов ее удерживания в устройстве. В качестве опции, текучая среда и/или любой компонент устройства, ассоциированный с ней, может испытывать оптическое изменение, обнаруживаемое невооруженным человеческим глазом, при приложении к устройству внешнего стимула. В других вариантах для детектирования оптического изменения может понадобиться техническое средство проверки (детекторное устройство). Таким образом, предлагается устройство для защиты защищаемого документа, содержащее по меньшей мере одну текучую среду, способную к перераспределению по устройству под воздействием внешнего стимула, приводящим к изменению местоположения по меньшей мере ее части по меньшей мере на 1 мм в результате по меньшей мере перетекания текучей среды и/или ее расширения, и/или ее сжатия, изменяющих (изменяющего) оптические свойства устройства.
Вместе с тем, в других вариантах, например использующих флюидные, нано- или микрофлюидные структуры, защитное устройство может содержать одну или более текучих сред, которые, в качестве опции, остаются неизменными в терминах распределения и/или вида устройства даже при приложении внешнего стимула. В таких устройствах флюидная структура, содержащая одну или более текучих сред, может быть выполнена в виде паттерна или изображения, различимого невооруженным глазом или с помощью технического средства проверки. В частности, флюидная структура может иметь форму нано- или микрофлюидной конструкции, образующей, в качестве опции, посредством соответствующей структуры и жидкостных составляющих устройства статический паттерн (статическое изображение) высокой четкости, возможно, обладающий (обладающее) высокой цветовой насыщенностью. Такой паттерн (такое изображение) трудно копировать, реплицировать или подделывать, по меньшей мере традиционными методами копирования/печати. Как следствие, такие варианты позволяют получить защитные устройства, которые могут казаться статическими и образующими, в качестве опции, паттерны или изображения высокой четкости, причем структура, которую образует текучая среда в таких устройствах, делает устройства трудными для копирования или подделывания.
Таким образом, варианты изобретения охватывают защитное устройство для защищаемого документа, содержащие флюидную структуру с одной или более текучими средами, образующую паттерн или изображение, различимый (различимое) невооруженным человеческим глазом или с помощью технического средства проверки, без необходимости перераспределения текучей среды в устройстве. Так, флюидная структура может быть нано- или микрофлюидной конструкцией, формируемой, например, посредством тиснения с получением паттерна или изображения высокой четкости или отличной различимости, видимого невооруженным человеческим глазом. Соответственно, данный паттерн (данное изображение) образует первое средство для оценки и верифицирования подлинности защитного устройства (или снабженного им документа): вид и высокая точность воспроизведения изображения или паттерна, достигаемые видом и распределением текучей среды в нано- или микрофлюидной конструкции и в составляющих ее каналах, сами по себе обеспечивают определенную степень защиты. Другими словами, само устройство трудно или невозможно реплицировать стандартными методами печати и копирования (например, такими как глубокая или офсетная печать) независимо от того, является ли заключенная в устройстве текучая среда перераспределяемой. Однако в некоторых вариантах такие устройства могут быть снабжены вторым средством для оценки и верифицирования защитного устройства (или снабженного им документа), использующим перераспределение текучей среды. Другими словами, по меньшей мере часть текучей среды в нано- или микрофлюидной конструкции может перераспределяться по устройству под воздействием внешнего стимула, так что по меньшей мере часть текучей среды изменяет свое местоположение по меньшей мере на 1 мм в результате по меньшей мере перетекания текучей среды и/или ее расширения, и/или ее сжатия с результирующим изменением оптических свойств устройства. Таким образом, по меньшей мере в некоторых из описываемых вариантов защитное устройство обеспечивает две стадии аутентификации: первая стадия основана на описанном выше виде устройства, а вторая является динамической, т.е. включает отслеживание изменения оптических свойств устройства (в результате перераспределения текучей среды) при приложении внешнего воздействия.
Например, в определенных вариантах используется защитное устройство для защищаемого документа, содержащее флюидную структуру, в которой заключены одна или более текучих сред, образующих паттерн или изображение, (различимый) различимое невооруженным человеческим глазом или, альтернативно, с помощью технического средства проверки, пригодного для детектирования защитного устройства. Если флюидная структура устройства является нано- или микрофлюидной конструкцией, устройство может формировать статический паттерн (статическое изображение) высокой четкости, который (которое) остается неизменным даже при оказании на устройство внешнего воздействия. Этим подобные устройства отличаются от других вариантов, изменяющих свои оптические свойства в ответ на внешнее воздействие.
Следующая группа вариантов предлагает комбинированное защитное устройство, содержащее:
(1) первое защитное устройство описанного типа, содержащее одну или более текучих сред, способных перераспределяться в ответ на внешнее воздействие;
(2) второе защитное устройство описанного типа, содержащее одну или более текучих сред, по существу, неспособных к перераспределению даже в ответ на внешнее воздействие, и,
(3) в качестве опции, одно или более дополнительных защитных устройств, выполненных подобно первому и/или второму устройствам.
При этом оптические свойства комбинированного защитного устройства являются зависимыми от взаимодействия по меньшей мере первого и второго защитных устройств (и других устройств, если они имеются) и от влияния внешнего воздействия на первое защитное устройство. Соответственно, комбинированное защитное устройство может иметь вид паттерна или изображения (благодаря оптическим свойствам по меньшей мере второго защитного устройства), но при этом оптические свойства или вид комбинированного защитного устройства могут изменяться в ответ на внешнее воздействие (благодаря изменению оптических свойств по меньшей мере первого защитного устройства).
Таким образом, в некоторых своих вариантах описанные защитные устройства содержат нано- или микрофлюидную конструкцию и заключенную в ней текучую среду, которая (по меньшей мере в некоторых вариантах) способна перераспределяться внутри данной конструкции. При этом некоторые варианты содержат герметичную или, по существу, герметичную конструкцию, имеющую стенки, задающие полость для помещения в нее текучей среды. При этом стенки задают также по меньшей мере один канал для текучей среды, по меньшей мере у части которого расстояние между противоположными стенками составляет 1 нм-100 мкм (чтобы сформировать нано- или микрофлюидную конструкцию). Как это должно быть понятно из предыдущего, в других вариантах в конструкции может иметься множество каналов, например образующих желательный паттерн или контур.
В качестве опции, защитное устройство является непроницаемым для текучей среды.
Оптические изменения могут иметь место в устройстве как отклик по меньшей мере на:
изменение температуры;
освещение светом или оптическим излучением другого диапазона;
встряхивание, перебрасывание, наклон или вибрацию;
ускорение или замедление;
электрическое поле;
магнитное поле;
изменение приложенной к устройству разности потенциалов;
большие или малые значения силы тяжести и
сгибание, изгибание, складывание или сжатие устройства или его части.
В определенных вариантах описанные защитные устройства могут содержать текучую среду, содержащую частицы твердого вещества, жидкости или газа. В качестве опции, эти частицы могут перемещаться в устройстве под действием одного или более из следующих факторов:
перетекание текучей среды в пределах устройства;
встряхивание или наклон устройства или создание в нем вибраций;
ускорение или замедление;
электрическое поле;
магнитное поле;
изменение приложенной к устройству разности потенциалов;
большие или малые значения силы тяжести и
сгибание, изгибание, складывание или сжатие устройства или его части.
При этом к изменению оптических свойств устройства может приводить перемещение частиц. Например, движение частиц в устройстве может приводить к изменениям формы, перемещению, коалесценции, выпадению в осадок, агрегированию или концентрированию. Каждая частица может быть микроскопической или макроскопической, но даже микроскопические частицы могут быть способны приводить к оптическим изменениям, если они совместно изменятся под воздействием внешнего стимула. Например, частицы могут быть способны к изменениям при приложении к устройству внешнего стимула, т.е. быть растворимыми, способными изменять форму, выпадать в осадок, подвижными, т.е. перемещающимися в пределах устройства.
В определенных вариантах текучая среда может являться газом или комбинацией жидкости и газа. Альтернативно, текучая среда может представлять собой по меньшей мере две текучие среды, способные, при приложении внешнего стимула, к смешиванию, вызывающему изменение вида устройства. Например, смешивание по меньшей мере двух текучих сред может приводить к изменению цвета смешанной текучей среды по сравнению с цветом каждой текучей среды до смешивания. В качестве опции, смешивание текучих сред может приводить к образованию коллоида, суспензии, дисперсной системы или эмульсии.
В альтернативных вариантах по меньшей мере одна из текучих сред может быть коллоидом, суспензией, дисперсной системой или эмульсией, а смешивание текучих сред может приводить по меньшей мере к частичному растворению частиц, содержащихся в коллоиде, суспензии, дисперсной системе или эмульсии.
В любом из описанных вариантов защитное устройство может быть сформировано посредством любого подходящего метода тиснения или аналогичной технологии, в частности путем тиснения подложки защищаемого документа (например, полимерной). Соответственно, некоторые варианты охватывают защищаемый документ с рельефным защитным устройством описанного типа. Так, тиснение может быть осуществлено в полимерном слое, образующем часть несущей фольги, в состав которой входит удаляемый защитный слой, или часть ламинатной структуры. В некоторых вариантах тиснение может соответствовать технологии горячего тиснения, когда полимерный слой, в котором должен быть образован рельеф, нагревают до температуры, достаточной для осуществления тиснения в пленке паттерна микро- или наноконструкции при умеренном давлении и приемлемой скорости валика или листа. В других вариантах тиснение может производиться методами мягкого тиснения, согласно которым рельефная микро- или нанофлюидная конструкция формируется в слое неотвержденного лака, не имеющего поперечных сшивок, который затем облучается УФ-излучением. Под действием УФ-излучения во время процесса тиснения или вскоре по его завершении происходит или начинается процесс отверждения/сшивания. При этом варианты изобретения не ограничиваются описанными технологиями, т.е. применимы и другие методы тиснения, когда это целесообразно.
В любом из описанных вариантов текучая среда может иметь любую форму. Например, текучую среду можно выбрать из:
жидкости, газа, смеси или дисперсной системы, или раствора, или коллоида, или суспензии газа в жидкости; жидкой пены, смеси или дисперсной системы, или коллоида или суспензии жидкости в жидкости, эмульсии, смеси или дисперсной системы, или коллоида или суспензии твердых частиц в жидкости, золя; геля, жидкого кристалла; смеси масло/вода, содержащей, в качестве опции, поверхностно-активное вещество; жидкого красителя, раствора красителя в воде или в органическом растворителе; дисперсной системы или суспензии в жидкости пигмента, обладающего, в качестве опции, свойством изменения своего цвета; магнитной жидкости или феррофлюида, т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости магнитных частиц, реагирующих на приложенное магнитное поле; жидкости с электрофоретическими или электрокинетическими свойствами, т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости заряженных частиц, реагирующих на приложенное электрическое поле; электрореологических жидкостей, т.е. жидкостей, изменяющих свою вязкость при приложении к ним электрического поля, например поставляемых фирмой Smart Technology Limited под маркой LID3354S; магнитореологических жидкостей; тиксотропного материала; масел с высоким или низким показателем преломления; фторсодержащей текучей среды Fluoroinertтм; электронных жидкостей, таких как 3М FC-770; ионной жидкости, т.е. жидкого электролита; ионного раствора; жидкого металла; металлических сплавов с низкой температурой плавления, таких как галлий- или индийсодержащие сплавы, например сплав марки Indalloy®; жидкостей с большим коэффициентом теплового расширения; раствора или дисперсной системы, в котором (в которой) растворенная или диспергированная фаза (газ, жидкость, твердое вещество) переходит в раствор или в дисперсную систему или выходит из него (нее) под воздействием внешнего стимула, такого как изменение давления и/или температуры. В качестве опции, текучая среда может быть способна к фазовому переходу или к частичному изменению фазового состояния при приложении внешнего стимула.
В некоторых из описанных вариантов каждое защитное устройство может иметь стенки, задающие полость для помещения в нее текучей среды. Эти стенки могут быть из любого материала и иметь любую форму, контур или конфигурацию. В качестве неограничивающих примеров, такие материалы могут быть выбраны из: полимеров, пленок и ламинатов содержащих такие материалы, как термопласты, полиолефины, ПП, ПЭ, ПЭТ, полимеры, отверждаемые УФ-излучением, системы со свободными радикалами и катионные системы, полимеры, отверждаемые электронно-лучевым пучком, БОПП, фторполимеры, материал Cytopтм, циклические олефины, термоотверждающиеся полимеры, силиконовые эластомеры, полученные по золь-гель технологии, силиконовые эластомеры марки Sylgardтм, фоторезисты, включая двухфотонные фоторезисты, а также производные и смеси перечисленных материалов.
В некоторых вариантах стенки могут задавать множество каналов, которые постоянно заполнены или способны селективно заполняться текучей средой. В качестве опции, каналы могут иметь диаметр от 1 нм до 100 мкм. При этом каналы могут быть расположены так, чтобы формировать линии изображения.
В других вариантах стенки устройства образуют резервуар для текучей среды, причем приложение к резервуару давления вызывает поступление текучей среды в части устройства, находящиеся вне резервуара, и, в качестве опции, возвращение резервуара, при снятии указанного давления, по меньшей мере по существу, к своей исходной форме с втягиванием текучей среды из указанных других частей устройства обратно в резервуар.
В другой группе вариантов текучая среда является жидкостью с содержащимися в ней макроскопическими и/или микроскопическими частицами твердого вещества или газа, способными реагировать на перераспределение текучей среды под воздействием внешнего усилия изменением формы, перемещением, коалесценцией, вращением, выпадением в осадок, агрегированием, растворением, формированием потока или концентрированием в устройстве. Присутствие и/или наблюдаемость частиц в жидкости могут зависеть от внешнего воздействия и распределения текучей среды по устройству.
В некоторых вариантах устройство может содержать пьезоэлектрический элемент, манипулирование которым обеспечивает создание внешнего воздействия, достаточного для перераспределения текучей среды в устройстве под действием механического давления и/или электросмачивания.
Важное преимущество некоторых из рассмотренных вариантов относится к "времени реакции" при изменении оптических свойств защитных устройств. Изобретатели обнаружили, что в защитных устройствах, содержащих нано- или микрофлюидные конструкции, оптические изменения могут происходить менее чем за 2 мин, считая с момента приложения внешнего стимула. В некоторых случаях наблюдаемое изменение оптических свойств происходит менее чем за 20 с или менее чем 10 с, или даже менее чем за 5 с. Такие короткие времена реакции могут в определенных вариантах сопровождаться, после снятия внешнего стимула, "возвратом" к исходному наблюдавшемуся (или альтернативному) виду. Этот возврат также может происходить достаточно быстро, например менее чем за 2 мин или менее чем за 20 с, или менее чем за 10 с, или даже менее чем за 5 с.
Таким образом, описанные защитные устройства, содержащие нано- или микрофлюидные конструкции, дают пользователю возможность прикладывать к устройству соответствующий стимул и наблюдать быстрый верифицирующий отклик устройства в виде изменения его вида. Это свойство является особенно полезным при использовании защитных устройств, например, в качестве устройств аутентификации банкнот и других подобных объектов. В качестве опции, каждое из рассмотренных защитных устройств может дополнительно содержать адгезивный слой для прикрепления к подложке защищаемого документа и прозрачный или просвечивающий слой, сквозь который может наблюдаться текучая среда. Изобретение охватывает и другие варианты использования описанного защитного устройства в качестве средства защиты защищаемого документа.
Изобретение охватывает также защищаемый документ, содержащий:
основной материал и
по меньшей мере одно защитное устройство описанного типа, находящееся по меньшей мере на одной стороне основного материала или по меньшей мере частично заглубленное в основной материал, так что устройство является по меньшей мере частично видимым в отраженном свете с указанной по меньшей мере одной стороны. При этом основной материал может включать в себя по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из бумаги, полимера, пластика и их комбинаций или гибридов. В качестве опции, защищаемый документ может дополнительно содержать элементы, распечатанные поверх защитного устройства, например, для маскирования или затруднения различимости защитного устройства или его частей.
Изобретение относится также к способу изготовления банкноты, включающему следующие операции:
обеспечивают наличие полимерной подложки;
прикрепляют к подложке или формируют на ней тиснением защитное устройство, выполненное, как это описано выше.
В определенных вариантах операция (шаг) прикрепления включает создание между защитным устройством и подложкой адгезивного слоя, содержащего по меньшей мере один адгезивный материал, выбранный из акрилированных уретанов (уретанакрилатов), метакрилатов, меркаптоэфиров и адгезивов, отверждаемых УФ-излучением.
Кроме того, изобретение относится к способу установления подлинности или поддельности защищаемого документа, содержащего по меньшей мере одно защитное устройство описанного типа, находящееся по меньшей мере на одной стороне документа. Данный способ включает следующие операции:
инициируют оптические изменения вида текучей среды, заключенной в устройстве, или компонентов устройства, ассоциированных с текучей средой, и
наблюдают указанные изменения.
При этом операция (шаг) инициирования включает приложение к защитному устройству по меньшей мере одного внешнего стимула, выбранного из:
изменения температуры;
освещения светом или оптическим излучением другого диапазона;
встряхивания, наклона, перебрасывания или вибрации;
ускорения или замедления;
электрического поля; магнитного поля;
изменения приложенной к устройству разности потенциалов;
больших или малых значений силы тяжести и
сгибания, изгибания, складывания или сжатия устройства или его части.
В некоторых других вариантах защитные устройства содержат среду, которая является текучей, селективно текучей, перераспределяемой или селективно перераспределяемой в пределах устройства. Это означает, что данная среда (например, жидкость) может перетекать (перемещаться) или расширяться, изменяя свое положение в устройстве, например, при наличии внешнего воздействия на устройство, в частности усилия определенного типа. В результате может быть обеспечено поступление текучей среды в зоны устройства, ранее свободные или, по существу, свободные от текучей среды. В других вариантах изобретение может охватывать текучие среды, которые могут перераспределяться по устройству, поскольку они способны расширяться при нагреве. В таких вариантах текучая среда может, расширяясь, также поступать в зоны устройства, ранее свободные или, по существу, свободные от текучей среды. В некоторых вариантах защитные устройства содержат текучую среду, способную и перетекать, и расширяться (обеспечивая перераспределение текучей среды) под действием одного или более специальных стимулов.
Независимо от характера перераспределения текучей среды (включающего, например, ее перетекание и/или расширение), описанные варианты охватывают совершенно новый класс защитных устройств для защищаемых документов, которые включают текучие среды любого типа и ассоциированные с ними средства для перемещения/перераспределения текучей среды в пределах данных устройств. При этом изобретение охватывает любые конфигурации устройства, использующие текучую среду любого типа, которая может быть перераспределена в пределах устройства любым подходящим способом. Перераспределение текучей среды предпочтительно вызывает изменение вида устройства (или вида документа, к которому оно прикреплено). Это изменение вида, независимо от того, наблюдается ли оно в видимой или других областях спектра или является ли оно обнаружимым или не обнаружимым невооруженным глазом, предназначено облегчить оценку подлинности/ поддельности защищаемого документа.
Подобные текучие среды можно выбрать из следующего неограниченного набора, т.е. из: жидкости, газа, смеси или дисперсной системы, или раствора, или коллоида, или суспензии газа в жидкости; жидкой пены; смеси или дисперсной системы, или коллоида или суспензии жидкости в жидкости; эмульсии, смеси или дисперсной системы, или коллоида или суспензии твердых частиц в жидкости; золя; геля; жидкого кристалла; смеси масло/вода, содержащей, в качестве опции, поверхностно-активное вещество; жидкого красителя; раствора красителя в воде или в органическом растворителе; дисперсной системы или суспензии в жидкости пигмента, обладающего, в качестве опции, свойством изменения своего цвета; магнитной жидкости или феррофлюида (т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости магнитных частиц, реагирующих на приложенное магнитное поле); жидкости с электрофоретическими или электрокинетическими свойствами (т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости заряженных частиц, реагирующих на приложенное электрическое поле); электрореологических жидкостей (т.е. жидкостей, изменяющих свою вязкость при приложении к ним электрического поля, например поставляемых фирмой Smart Technology Limited под маркой LID3354S); магнитореологических жидкостей; тиксотропного материала; масел с высоким или низким показателем преломления; фторсодержащей текучей среды Fluoroinertтм; электронных жидкостей, таких как 3М FC-770; ионной жидкости (жидкого электролита); ионного раствора; жидкого металла; металлических сплавов с низкой температурой плавления, таких как галлий- или индийсодержащие сплавы (например сплав марки Indalloy®); жидкостей с большим коэффициентом теплового расширения; раствора или дисперсной системы, в котором (в которой) растворенная или диспергированная фаза (газ, жидкость, твердое вещество) переходит в раствор или в дисперсную систему или выходит из него (нее) под воздействием внешнего стимула, такого как изменение давления и/или температуры.
Для большей определенности следует отметить, что описанные защитные устройства, использующие перераспределение текучей среды, отличаются от устройств на основе электронной бумаги (таких как Einkтм), поскольку эти известные устройства и соответствующие материалы часто содержат текучие среды, заключенные в дискретных отделениях или капсулах, при ограниченной возможности (или ее отсутствии) для текучей среды, находящейся в таких отделениях или капсулах, перетекать или иным образом перемещаться из одного места в другое. Для устройств на основе электронной бумаги помещение текучей среды в дискретные отделения является преднамеренным и важным, поскольку требуется удерживать ее в дискретных зонах, чтобы задать пиксели на бумаге. Если бы текучая среда могла свободно перетекать от одного пикселя к другому, это ухудшило бы визуальную эффективность пикселей и ослабило возможность влиять на вид каждого индивидуального пикселя. По контрасту с этим, изменения вида описанных защитных устройств могут не зависеть от пикселей, а определяться только свободным и неограниченным (или только селективно ограничиваемым) перераспределением текучей среды в пределах устройства.
Следовательно, в некоторых вариантах защитного устройства для защищаемого документа это устройство содержит заключенную в нем текучую среду, способную перераспределяться по устройству в качестве отклика на внешний стимул. Хотя это условие не является обязательным, для многих практических вариантов устройства может оказаться желательным, чтобы текучая среда была герметизирована в объеме защитного устройства, например, за счет выбора соответствующей конструкции и материалов. Такое выполнение позволит избежать испарения и/или утечек текучей среды за пределы каналов или "стенок, в которые она заключена, и, соответственно, устранит необходимость замены или пополнения текучей среды в течение продолжительного периода использования устройства.
В определенных вариантах текучая среда способна перераспределяться путем ее перетекания по устройству при приложении внешнего усилия по меньшей мере к части устройства. В результате может быть обеспечено поступление текучей среды в зоны устройства, ранее свободные или, по существу, свободные от текучей среды.
Стимулы, которые могут вызывать перетекание текучей среды, могут быть выбраны из следующей неограничивающей группы примеров:
изменение температуры;
освещение светом или оптическим излучением другого диапазона;
встряхивание, наклон, перебрасывание или вибрация;
ускорение или замедление;
электрическое поле;
магнитное поле;
изменение приложенной к устройству разности потенциалов;
большие значения силы тяжести и
сгибание, изгибание, складывание или сжатие устройства или его части.
В других вариантах текучая среда может представлять собой дисперсную систему, суспензию или эмульсию, содержащую частицы твердого вещества или жидкости, которые могут иметь любые размеры (например, в диапазоне нанометров или микрометров) и которые оказывают определенное влияние на оптические свойства или текучесть (в частности, вязкость) текучей среды. Такие частицы также могут быть подвижными в пределах устройства благодаря тому, что они диспергированы или суспендированы в текучей среде, например в суспензии или эмульсии. При этом данные частицы могут быть способны перемещаться внутри устройства под действием одного или более из следующих внешних стимулов:
перетекание текучей среды в пределах устройства;
встряхивание, наклон или перебрасывание устройства или приложение вибрации;
ускорение или замедление;
электрическое поле;
магнитное поле;
изменение приложенной к устройству разности потенциалов;
большие значения силы тяжести и
сгибание, изгибание, складывание или сжатие устройства или его части.
В некоторых вариантах устройство может содержать текучую среду, способную перетекать по устройству при приложении (посредством внешнего усилия) давления по меньшей мере к части устройства.
В других вариантах текучая среда является перераспределяемой или способной изменять свое положение за счет расширения. Текучая среда может расширяться (т.е. приобретать увеличенный объем) в устройстве при ее нагревании, что приводит к поступлению текучей среды в зоны устройства, ранее свободные или, по существу, свободные от текучей среды. В других вариантах текучая среда является перераспределяемой или способной изменять свое положение за счет сжатия (т.е. приобретения уменьшенного объема) в устройстве при ее охлаждении, что приводит к уходу текучей среды из зон устройства, ранее заполненных или, по существу, заполненных ею. Таким образом, по контрасту с текучей средой, которая при своем перемещении, по существу, сохраняет свои объем и плотность, расширение/сжатие используется для текучих сред с высокими коэффициентами теплового расширения (например, для алкоголя), которые способны существенно расширяться/сжиматься при нагреве/охлаждении (причем иногда быстро). При своем расширении такие текучие среды могут приобретать пониженную плотность, но увеличенный объем, что может привести к их поступлению в зоны защитного устройства, ранее свободные или, по существу, свободные от текучей среды. Варианты устройства не ограничиваются теми, которые используют текучие среды, способные только перетекать или расширяться под воздействием внешнего стимула. Другие текучие среды могут и перетекать, и расширяться (или сжиматься) или быть способными претерпевать любые другие изменения, которые могут привести к перераспределению текучей среды в устройстве.
В дальнейших вариантах описываемых защитных устройств текучая среда является газом или комбинацией жидкости и газа. В качестве опции, текучая среда имеет жидкую часть и газовую часть, причем изменение температуры газовой части приводит к расширению или сжатию газа, что вызывает перетекание жидкой части, т.е. ее перераспределение по устройству.
В других вариантах по меньшей мере одна текучая среда представляет собой по меньшей мере две текучие среды, которые смешиваются при приложении внешнего стимула, что вызывает изменение вида устройства. В частности, смешивание по меньшей мере двух текучих сред может приводить к изменению цвета смешанной текучей среды по сравнению с цветом каждой текучей среды до смешивания. Альтернативно, смешивание текучих сред может приводить к образованию коллоида, суспензии, дисперсной системы или эмульсии.
В некоторых вариантах по меньшей мере одна из текучих сред может быть коллоидом, суспензией, дисперсной системой или эмульсией, а смешивание текучих сред может приводить по меньшей мере к частичному растворению, диспергированию или суспендированию частиц, содержащихся в коллоиде, суспензии, дисперсной системе или эмульсии.
Определенные варианты охватывают защитные устройства, которые содержат стенки, задающие полость для помещения в нее текучей среды, причем текучая среда может свободно или селективно перераспределяться в пределах полости. В некоторых вариантах стенки могут содержать любые материалы, способные удерживать текучую среду в пределах стенок без существенных утечек, просачивания, испарения или любой иной формы выхода текучей среды из полости. Данные свойства являются для стенок устройства особенно желательными, если оно предназначено для однократного или многократного использования в течение длительного периода, например, вместе с банкнотой, где устройство по изобретению служит в качестве устройства защиты от подделки. Как следствие, устройство будет способно сохранять структурную целостность без потери текучей среды или уменьшения ее объема. Чтобы обеспечить это свойство, стенки устройства могут содержать любой материал (любые материалы) или любые слои. Так, один или более материалов для стенок можно выбрать из следующей неограничивающей группы, включающей: пленочные, слоистые или ламинатные структуры, содержащие термопласты, полиолефины, ПП, ПЭ, ПЭТ, полимеры, отверждаемые УФ-излучением, системы со свободными радикалами и катионные системы, полимеры, отверждаемые электронно-лучевым пучком, БОПП, фторполимеры, материал Cytopтм, циклические олефины, термоотверждающиеся полимеры, силиконовые эластомеры, полученные по золь-гель технологии, силиконовые эластомеры марки Sylgardтм, фоторезисты, включая двухфотонные фоторезисты, а также производные и смеси перечисленных материалов. Как пример, патент США №7060419, содержание которого включено в данное описание посредством ссылки, описывает систему для изготовления микрофлюидных изделий, использующих фотореактивные композиции, содержащие соответствующие полимеры или их прекурсоры.
Стенкам описанных защитных устройств могут быть приданы любые формы, паттерны или конфигурации, обеспечивающие удерживание любого объема текучей среды. Так, стенки могут задавать полости любых форм и размеров, в том числе образуемые одним или множеством каналов. Следует также отметить, что постоянное полное заполнение имеющейся в устройстве полости текучей средой не является обязательным: в зависимости от характеристики работы устройства: его значительные области могут иметь полости, не содержащие текучей среды. Например, в случае устройства, имеющего деформируемые или гибкие стенки из полимерных или ламинатных материалов, части устройства могут находиться в сложенной, "плоской" конфигурации до тех пор, пока внешнее воздействие (усилие), приложенное к другой части устройства, не приведет к поступлению текучей среды, которая заполнит "плоские" части.
В других вариантах стенки устройства могут формировать множество каналов, которые могут быть постоянно заполненными или селективно заполняемыми текучей средой. Эти каналы могут иметь любые формы и размеры. В качестве опции, может иметься сообщение по текучей среде между каналами и/или с другими компонентами устройства, в том числе образованными стенками. Внутренний размер (диаметр) каналов может составлять 1 нм-100 мкм. При этом каналы могут формировать линии изображения, так что в результате движения текучей среды в каналах изображение будет изменять свой вид или становиться видимым или невидимым.
В качестве опции, другие компоненты устройства, упомянутые в предыдущем параграфе, могут иметь стенки, сконфигурированные так, чтобы задать по меньшей мере один резервуар для текучей среды, приложение давления к которому вызывает поступление текучей среды в части устройства, находящиеся вне резервуара (например, в каналы, если они имеются). Так, в некоторых вариантах, использующих резервуар, при снятии указанного давления резервуар, по меньшей мере по существу, возвращается к своей исходной форме с втягиванием текучей среды из указанных других частей устройства обратно в резервуар. Например, резервуар может быть выполнен способным многократно упруго деформироваться, так что любое изменение вида устройства, вызываемое приложением давления к резервуару, может быть повторено повторным приложением/снятием давления. Давление к устройству может прилагаться от любого источника, но во многих практических вариантах, например связанных с банкнотами, желательно, чтобы резервуар упруго деформировался при приложении давления рукой пользователя или ручном манипулировании банкнотой, включающем сгибание, складывание или нажатие на банкноту или на определенную ее часть.
В некоторых вариантах защитные устройства могут включать один или более клапанов, которые могут быть использованы, чтобы регулировать перетекание текучей среды по устройству, например, через имеющиеся в нем каналы. Клапаны могут использоваться, в частности, для создания однонаправленного потока текучей среды или для управления скоростью заполнения каналов текучей средой или их опустошения в процессе манипулирования устройством.
В альтернативных вариантах давление к резервуару может прикладываться не непосредственно рукой, а какими-либо иными средствами. Например, устройство может содержать смежный с резервуаром пьезоэлектрический элемент, приложение к которому разности потенциалов вызывает изменение его формы и, соответственно, приложение им к резервуару давления, достаточного для выведения текучей среды из резервуара в другие части устройства. Альтернативно, изменение формы пьезоэлектрического элемента с приложением им к резервуару давления, достаточного для выведения текучей среды из резервуара в другие части устройства, может вызываться снятием указанной разности потенциалов.
Независимо от способа приложения к резервуару давления, приводящего к его сжатию, это давление должно быть достаточным, чтобы вынудить находящуюся в резервуаре текучую среду поступить в множество каналов, вызывая, тем самым, изменение оптических свойств устройства. Результирующее изменение вида устройства может зависеть от расположения каналов (например, в виде специального паттерна, контура или изображения), от материала, цвета, прозрачности и структуры стенок каналов, от любого слоя или слоев, наложенного (наложенных) поверх них, а также от компонентов текучей среды, заключенной в устройстве. Возникающие изменения могут быть различимы невооруженным глазом в видимом свете; альтернативно, они могут быть доступны для обнаружения только в других диапазонах оптического спектра или на микроскопическом уровне.
Любые из описанных защитных устройств могут дополнительно содержать адгезивный слой для прикрепления к подложке защищаемого документа и прозрачный или просвечивающий слой, сквозь который может наблюдаться текучая среда.
Изобретение относится также к применению любого из описанных защитных устройств в качестве средства защиты документа.
Изобретение относится также к защищаемому документу, содержащему:
основной материал и
по меньшей мере одно защитное устройств любого описанного типа, находящееся по меньшей мере на одной стороне основного материала или по меньшей мере частично заглубленное в основной материал, так что устройство является по меньшей мере частично видимым в отраженном свете с указанной по меньшей мере одной стороны. Основной материал может включать в себя любой материал или комбинацию материалов; в определенных вариантах он содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из бумаги, полимера, пластика и их комбинаций или гибридов.
В качестве опции, сам документ может содержать каналы, по которым может перемещаться текучая среда, причем по меньшей мере часть таких каналов является видимой в составе документа в отраженном свете. Подобные варианты могут быть предпочтительны, например, если в самом защитном устройстве таких каналов нет, а оно содержит только резервуар для текучей среды, имеющий соответствующий выход. Прикрепление устройства к основному материалу документа может обеспечить согласование положения выхода резервуара (в устройстве) с входом, сообщающимся по текучей среде с каналами, имеющимися в основном материале подложки, так что после прикрепления устройства к основному материалу эти два компонента функционируют совместно, обеспечивая желательное изменение вида в результате перераспределения текучей среды между резервуаром и каналами.
Альтернативно, резервуар может являться интегральной частью основного материала документа, тогда как каналы могут являться частью защитного устройства при наличии сообщения по текучей среде между резервуаром и каналами, устанавливаемого при позиционировании и закреплении устройства на основном материале.
Независимо от его расположения, резервуар может быть выполнен сжимаемым в результате ручного манипулирования, т.е. сгибания, изгибания или складывания защищаемого документа, что приводит к перетеканию текучей среды в другие части защитного устройства или защищаемого документа.
Если документ имеет каналы (как это было описано выше), то, как уже пояснялось применительно к расположению каналов в защитном устройстве, эти каналы могут быть расположены с образованием распознаваемого паттерна или изображения, так что указанное перетекание текучей среды в другие части будет приводить к изменению изображения на документе, которое, например, может становиться видимым или невидимым.
Любой из описанных защищаемых документов может также содержать элементы, распечатанные, в качестве опции, поверх защитного устройства, чтобы замаскировать или затруднить обнаружение защитного устройства или его частей. Например, чтобы полностью или частично "скрыть" присутствие защитного устройства типа описанных выше как компонента защищаемого документа, могут быть применены более "традиционные" методы печати, например глубокая или офсетная печать. Альтернативно, чтобы скрыть его от наблюдения, защитное устройство, подобное описанным выше, может быть частично или полностью заглублено в основной материал защищаемого документа или расположено между его слоями. В качестве опции, части устройства могут быть видны в бесцветных, окрашенных или прозрачных окнах, имеющихся в документе. Например, в окне может быть распложен резервуар для текучей среды, так что он будет хорошо виден, что облегчит его сжатие пользователем, желающим оценить аутентичность защищаемого документа.
Прочие варианты будут описаны далее со ссылками на примеры, которые не должны рассматриваться как вносящие какие-либо ограничения в изобретение, объем которого определяется прилагаемой формулой.
ПРИМЕР 1 - документ с нитевидным устройством, содержащим текучую среду
Пример защищаемого документа, содержащего защитное устройство согласно изобретению, представлен на фиг. 1, причем фиг. 1а соответствует виду в плане, а фиг. 1b - виду в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 1а). У защищаемого документа 10 имеется подложка 11 из материала, которым в этом примере является полимер. Показано также защитное устройство 12, прикрепленное к подложке 11 или зафиксированное на ней иным способом (в представленном примере требуемое прикрепление обеспечивается клеящим слоем 13). У устройства 12 имеются стенки 14, обеспечивающие формирование трубки с перекрытыми концами или удлиненного контейнера и, тем самым, образование нитевидного компонента 15, имеющего полость для помещения в нее текучей среды 16. В некоторых вариантах текучая среда 16 может содержаться только в дискретных областях устройства и быть в состоянии перетекать в другие области устройства в результате внешнего воздействия, такого как давление на одну или более частей устройства (например, при нажатии рукой) или сила тяжести. В других вариантах текучая среда имеет большой коэффициент расширения, так что при нагреве устройства (или подложки, на которой оно находится) текучая среда увеличивается в объеме и заполняет увеличенную часть полости.
Перетекание текучей среды или ее расширение может приводить к изменению вида защитного устройства, обнаруживаемому по меньшей мере при проверке его состояния пользователем защищаемого документа или при помещении защитного устройства в "считыватель" ("ридер"), способный выявить данное изменение. Так, в зависимости от использованной текучей среды и материала стенок 14 устройства данное изменение может состоять в изменении цвета защитной нити или ее части или в изменении отражающей способности или прозрачности.
В определенных вариантах стенки 14 могут содержать гибкий материал, так что любая часть защитного устройства 12, которая не содержит текучей среды 16, складывается, опускаясь на уровень подложки 11, и принимает расширенную форму, когда в нее поступает, за счет перетекания или расширения, текучая среда из других областей устройства.
ПРИМЕР 2 - документ с резервуаром и нитевидным компонентом
На фиг .2 иллюстрируется другой вариант, аналогичный представленному на фиг. 1, но имеющий дополнительные особенности. Как и раньше, фиг. 2а соответствует виду в плане, а фиг. 2b - виду в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 2а). Части документа аналогичны показанным на фиг. 1. У защищаемого документа 10 имеются подложка 11 и защитное устройство 12. Однако, как это показано на фиг. 2, защитное устройство 12 имеет не только стенки 14, задающие нитевидный компонент 15, но и, дополнительно, резервуар 17 с текучей средой, а также канал 18, обеспечивающий связь по текучей среде между резервуаром 17 и нитевидным компонентом 15. В данном варианте резервуар 17 выполнен из упруго деформируемого материала (например, из полимера или соответствующей ламинированной структуры), так что в отсутствие механического давления на резервуар он стремится находиться в расширенном состоянии, в котором он может заключать в себе объем текучей среды 16. Например, в отсутствие механического давления на резервуар 17 он может содержать всю текучую среду 16, имеющуюся в устройстве, так что нитевидный компонент 15 будет, по меньшей мере по существу, свободен от текучей среды.
Однако приложением к резервуару 17 механического давления (например, при воздействии рукой) можно заставить текучую среду вытекать из резервуара со снятием давления текучей среды в полости резервуара. В этом случае текучая среда 16 может быть вынуждена перетекать по каналу 18 в полость нитевидного компонента 15, полностью или частично заполняя нитевидный компонент (как это показано стрелками на фиг. 2а), что приведет к изменению вида устройства.
В качестве опции, резервуар 17 может быть упруго деформируемым, так что при снятии с него механического давления он стремится восстановить свою исходную форму. В результате текучая среда, которая перетекла в нитевидный компонент 15, может быть втянута по каналу 18 обратно в резервуар 17. Поэтому, если в результате приложения механического давления к резервуару имело место какое-либо изменение вида защитного устройства, то перетекание текучей среды обратно в резервуар после снятия механического давления может привести к восстановлению защитным устройством своего первоначального вида. В других вариантах может оказаться желательным, чтобы защитное устройство было " одноразовым". В таком случае резервуар может деформироваться только один раз и/или канал 18 (или выход резервуара 17) может, в качестве опции, содержать односторонний клапан (не изображен) для однократного пропускания текучей среды 16 из резервуара 17 к нитевидному компоненту 15.
Альтернативно, такой клапан может допускать медленное обратное течение текучей среды, что сделает возможным, через некоторое время, повторное заполнение резервуара.
ПРИМЕР 3 - документ с резервуаром и множеством каналов
На фиг. 3 иллюстрируется еще один вариант, аналогичный представленному на фиг. 2, но имеющий дополнительные особенности. Как и раньше, фиг. 3а соответствует виду в плане, а фиг. 3b - виду в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 3а). Защищаемый документ 10 снова содержит подложку 11 и защитное устройство 12. Однако, в отличие от защитного устройства по фиг. 2, устройство 12 содержит не только резервуар 17 с текучей средой и один канал 18, но и множество каналов 19, заменяющих нитевидный компонент 15. Резервуар 17, канал 18 и множество каналов 19 связаны между собой с образованием единой полости для текучей среды. В результате, приложение механического давления к резервуару 17 заставляет текучую среду 16 перетекать по каналу 18 в множество каналов 19, вызывая изменение их вида при рассматривании в видимом свете или с помощью считывателя или другого средства анализа. Таким образом, приложение механического давления к резервуару 17 может приводить к появлению изображения в другой части банкноты. В представленном варианте появляется упрощенное изображение лица, хотя при соответствующем конструировании и конфигурировании множества каналов можно получить изображение любой формы или сложности.
Согласно другим вариантам, чтобы сгенерировать еще более сложные изменения вида защищаемого документа, можно использовать несколько резервуаров и несколько групп, состоящих из множества каналов. Хотя это не проиллюстрировано, каждый из нескольких различных резервуаров может подавать в различные каналы текучую среду отличного от других цвета (или обладающую иными особенными оптическими свойствами), чтобы обеспечить визуально наблюдаемые изменения, например создание у пользователя устройством впечатления цветного изображения.
В качестве опции, присутствие каждого резервуара или других компонентов устройства может быть сделано легко различимым при рассматривании устройства пользователем. В других вариантах части устройства могут быть замаскированы или иным образом скрыты от наблюдения или наблюдаемыми, только когда текучая среда будет вынуждена перетекать или расширяться внутри устройства. Например, можно сделать так, чтобы множество каналов были трудноразличимыми или вообще неразличимыми до пор, пока в них не начнет течь или расширяться текучая среда. Это создаст, в зависимости от манипулирования устройством, впечатление появления или исчезновения изображения. В дополнение, технологии печати, такие как гравирование, глубокая или офсетная печать, могут быть использованы, чтобы модифицировать или адаптировать вид каналов таким образом, чтобы их присутствие или конфигурацию было трудно различить. В других примерах каждый резервуар может быть замаскирован с помощью покрытий или скрыт от наблюдения путем встраивания в материал подложки защищаемого документа.
ПРИМЕР 4 - документ с удлиненным резервуаром
Фиг. 4 иллюстрирует следующий вариант, содержащий резервуар для помещения в него текучей среды. Как и раньше, фиг. 4а соответствует виду в плане, а фиг. 4b - виду в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 4а). Защищаемый документ 10 снова содержит подложку 11 и защитное устройство 12. Однако в этом варианте защитное устройство 12 содержит удлиненный резервуар 20, ориентированный по длине документа. Резервуар 20 сконфигурирован и расположен на документе так, что любое сгибание, изгибание или складывание документа в продольном направлении вызывает, в той или иной степени, сжатие резервуара 20, достаточное, чтобы создать механическое давление, действующее на находящуюся в нем текучую среду 16. Как следствие, текучая среда 16 будет вынуждена вытекать из резервуара 20 в множество каналов 21, что будет приводить к изменению вида документа аналогично тому, как это было описано для других вариантов.
ПРИМЕР 5 - документ с защитным устройством с текучей средой, состоящей из газа и жидкости
Еще один вариант проиллюстрирован на фиг. 5. Как и раньше, фиг. 5а соответствует виду в плане, а фиг. 5b - виду в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 5а). Защищаемый документ 10 снова содержит подложку 11 и защитное устройство 12. В этом варианте текучая среда 16, заключенная между стенками 14 защитного устройства, состоит из газовой части и из жидкой части. Защитное устройство 12 показано в "неактивированном" состоянии, в котором газовая часть 16а текучей среды 16 сосредоточена, по меньшей мере в основном, в резервуаре 22 для газа. Канал 23 обеспечивает связь по текучей среде между резервуаром 22 для газа и резервуаром 24 для жидкости. Жидкая часть 16b текучей среды 16 сосредоточена, по меньшей мере в основном, в резервуаре 24. Газовая часть 16а может содержать газообразное вещество, существенно отличающееся от жидкой части 16b. Альтернативно, газовая часть 16а содержит газовую или паровую фазу жидкой части 16b.
Нагрев (приложение тепла) к области защищаемого документа 10, соответствующей положению резервуара 22 для газа или смежной с ней, вызывает расширение газовой части 16а, приводящее к быстрому продвижению газовой части 16а с выходом в канал 23 и, в конечном итоге, в резервуар 24 для жидкости. Поскольку жидкая часть 16b текучей среды 16 является несжимаемой, поступление расширившейся газовой части 16а приводит к вытеснению жидкой части 16b из резервуара 24 для жидкости в множество каналов 25 (в данном случае сконфигурированных в виде числа 10), создавая заметные изменения вида защитного устройства 12 и защищаемого документа 10. Чтобы обеспечить расширение газовой части 16а, может требоваться различная степень нагрева резервуара 22 для газа. Однако в конкретных вариантах, чтобы вызвать такое расширение, приводящее к изменению вида, может быть достаточно тепла от лампочки или от руки пользователя.
Другие (непроиллюстрированные) варианты могут использовать тепловое расширение жидкостей как дополнение или альтернативу расширению газов. Соответствующие защитные устройства могут содержать текучую среду, которая при нагреве расширяется или увеличивает свою текучесть. Подобные жидкости обычно применяют в термометрах.
ПРИМЕР 6 - документ со смешиванием двух текучих сред
На фиг. 6 иллюстрируется еще один вариант, согласно которому смешивают две текучие среды, чтобы произвести изменение вида. Как и раньше, фиг. 6а соответствует виду в плане, а фиг. 6b - виду в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 6а). Защищаемый документ 10 снова содержит подложку 11 и защитное устройство 12. В этом варианте защитное устройство 12 содержит два резервуара 25а, 25b, содержащих различные текучие среды 26а, 26b соответственно. Текучие среды 26а и 26b отличаются одна от другой по любым свойствам (цвету, фазовому состоянию, прозрачности и др.), причем одна из них может быть коллоидом, а другая - суспензией или раствором и т.д., при условии, что при их смешивании будут иметь место различимые изменения вида текучих сред (т.е. смешанная текучая среда будет представляться в том или ином отношении отличной от любой из текучих сред до начала смешивания).
При "активации" защитного устройства 12 приложением внешнего стимула текучие среды 26а и 26b начинают перетекать или расширяться с поступлением в ветви 27а, 27b канала 27, так что они вступают в контакт и смешиваются перед поступлением в резервуар 28 для смеси или внутри него. Как отмечено выше, смешивание производится, чтобы добиться наблюдаемого изменения вида смешанной текучей среды по сравнению с начальным состоянием текучих сред. В качестве опции, смешанная текучая среда может вытекать или расширяться, выходя из резервуара 28 для смеси в множество каналов (не изображены) типа рассмотренных применительно к предыдущим вариантам, обеспечивая более сложное изменение вида. В зависимости от природы текучих сред может оказаться возможным легко обеспечить обратимое перераспределение, т.е. обеспечить возможность реверсировать описанный процесс, разделяя смешанные текучие среды с их возвращением в исходное несмешанное состояние, например, при удалении внешнего стимула или при приложении альтернативного внешнего стимула. Такое выполнение может оказаться желательным, если защитное устройство предназначено для многократного использования. Например, текучие среды 26а и 26b могут являться несмешиваемыми жидкостями или одна из них может быть жидкостью, а другая газом или мелкодисперсным твердым веществом. В таком случае в качестве интегрального компонента защищаемого документа 10 или защитного устройства 12 может иметься средство, вызывающее разделение жидкой смеси при прекращении внешнего стимула. Например, в канале 27 могут иметься фильтры, так что при прекращении внешнего стимула текучая среда 16 будет втянута в канал 27 с последующей сепарацией на текучие среды 26а, 26b, каждая из которых в конечном итоге будет втянута в один из резервуаров 25а, 25b.
В схожих вариантах (непроиллюстрированы) в одном и том же резервуаре с текучей средой могут происходить обратимое смешивание и выпадение осадка. Сначала осаждаемая фаза (газовая, жидкая, твердая) может быть растворена, диспергирована или суспендирована в жидкой среде при приложении или снятии внешнего стимула. Альтернативно, первоначально растворенная, диспергированная или суспендированная фаза (газовая, жидкая, твердая) осаждается из жидкой среды при приложении или снятии внешнего стимула. Такое обратимое смешивание и выпадение в осадок необязательно будет требовать два отдельных резервуара.
ПРИМЕР 7 - документ, содержащий защитное устройство, использующее формирование или модифицирование коллоида, дисперсной системы, суспензии, эмульсии или раствора
На фиг. 7 иллюстрируется следующий вариант, согласно которому две текучие среды смешиваются, чтобы сформировать или модифицировать мелкодисперсный материал или коллоид, дисперсную систему, суспензию, эмульсию или раствор и, тем самым, вызвать изменение вида защитного устройства. Как и раньше, фиг. 7а соответствует виду в плане, а фиг. 7b - виду в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 7а). Защищаемый документ 10 снова содержит подложку 11 и защитное устройство 12. В этом варианте защитное устройство 12 содержит резервуар 28, в котором находится текучая среда 31а. Приложение к защитному устройству внешнего стимула приводит к перетеканию или расширению текучей среды 31а в канал 29 и далее во второй резервуар 30 для текучей среды. Как показано на фиг. 7, текучая среда 31b, содержащая частицы (т.е. дисперсная система, коллоид, суспензия или эмульсия) уже присутствует во втором резервуаре 30 для текучей среды до поступления в него текучей среды 31а. При смешивании текучих сред 31а и 31b во втором резервуаре 30 для текучей среды может наблюдаться изменение вида устройства, поскольку смешанные текучие среды будут выглядеть иначе, чем каждая из них перед смешиванием. Изменение вида может быть обусловлено любым взаимодействием между текучими средами. Например, смешивание может приводить к растворению частиц, находившихся в текучей среде 31b, в результате чего смешанная текучая среда будет выглядеть прозрачной или более просвечивающей по сравнению с исходной текучей средой 31b. На фиг. 7 показан опционный фильтр 32 для частиц, присутствие которого может предотвращать выход частиц, находящихся в текучей среде 31b, из второго резервуара 30.
Альтернативно, текучая среда 31b может быть свободна от частиц любого типа до тех пор, пока с ней не будет смешана текучая среда 31а. Так, если текучие среды 31а и 31b - это несмешиваемые жидкости, их смешивание в резервуаре 30 может привести к образованию эмульсии. Альтернативно, смешивание жидкостей во втором резервуаре 30 может приводить к выпадению какого-либо вещества из раствора, например, с образованием коллоида, суспензии или дисперсной системы.
Независимо от конкретного результата смешивания, происходящего между текучими средами 31а и 31b, оно может быть необратимым. Однако в некоторых других вариантах устройство 12 может быть устройством многократного действия, так что текучие среды 31а и 31b могут быть способны разделяться после смешивания. Например, текучие среды 31а и 31b могут сепарироваться при снятии внешнего стимула или при приложении альтернативного внешнего стимула, так что текучая среда 31а сможет вернуться из второго резервуара 30 в резервуар 28 по каналу 29.
ПРИМЕР 8 - документ, содержащий защитное устройство с пьезоэлектрическим элементом
На фиг. 8 проиллюстрирован еще один вариант, аналогичный представленному на фиг. 2, но обладающий дополнительными особенностями. Как и раньше, фиг. 8а соответствует виду в плане, а фиг. 8b - виду в сечении плоскостью А-А' (см. фиг. 8а). Защищаемый документ 10 снова содержит подложку 11 и защитное устройство 12. Однако, как показано на фиг. 8, защитное устройство 12 содержит не только резервуар 17 с текучей средой 16 и канал 18, но и пьезоэлектрический элемент 33, который в этом примере наложен на резервуар 17. Пьезоэлектрический элемент 33 заменяет воздействие рукой (используемое в варианте по фиг. 2) в качестве средства для создания механического давления, действующего на резервуар 17. Приложение к пьезоэлектрическому элементу 33 разности потенциалов заставляет его изменить свою форму таким образом, чтобы увеличить давление на резервуар 17 и на содержащуюся в нем текучую среду 16. Разность потенциалов может быть подана по проводам и/или с использованием других компонентов (не изображены), входящих в состав защитного устройства 12. Альтернативно, она может создаваться при вводе защищаемого документа 10 в соответствующий считыватель или при поднесении к соответствующему считывателю, который способен, тем или иным способом, создавать разность потенциалов на пьезоэлектрическом элементе 33. Независимо от метода создания разности потенциалов, пьезоэлектрический элемент 33 будет создавать механическое давление, чтобы обеспечить желательное изменение вида устройства, вызываемое перетеканием текучей среды.
Хотя это не проиллюстрировано на фиг. 8, некоторые варианты охватывают применение любых пьезоэлектрических элементов любого формата или конфигурации для воздействия на любые другие компоненты защитного устройства, чтобы вызвать в нем перетекание текучей среды. Можно использовать также несколько пьезоэлектрических элементов, в том числе устанавливаемых на обеих сторонах защищаемого документа или защитного устройства (например, с целью увеличить механическое давление на определенные части устройства). В дополнение, другие варианты охватывают использование пьезоэлектрических элементов, которые под воздействием разности потенциалов изменяют свою форму так, чтобы уменьшить (а не увеличить) механическое давление на определенные части защитного устройства.
В еще более сложных вариантах каждый из пьезоэлектрических элементов, имеющихся в одном и том же устройстве, воздействует на отдельную секцию или отдельный канал с текучей средой, каждая (каждый) из которых содержит текучую среду отличного от других типа или цвета. В результате приложение к защитному устройству разности потенциалов может приводить к тому, что различные текучие среды будут течь по различным траекториям в пределах защитного устройства, что обеспечит сложное (например многокрасочное) изменение вида устройства.
В других (неизображенных) вариантах защитное устройство также может содержать пьезоэлектрический элемент, причем изменение приложенного к нему механического давления или растягивающего усилия вызывает изменение разности потенциалов на этом элементе, приводя к перераспределению текучей среды в результате электросмачивания.
ПРИМЕР 9 - способ изготовления защищаемого документа
На фиг. 9 иллюстрируется вариант способа изготовления банкноты, включающего следующие операции (шаги):
шаг 100 - обеспечение наличия подложки;
шаг 101 - прикрепление к подложке вышеописанного защитного устройства.
В качестве опции, шаг прикрепления включает создание между защитным устройством и подложкой адгезивного слоя, содержащего по меньшей мере один адгезивный (клеящий) материал, выбранный из группы, состоящей из уретанакрилатов, метакрилатов, меркаптоэфиров и адгезивов, отверждаемых УФ-излучением.
Альтернативно, описанное защитное устройство может быть изготовлено прямо на подложке документа.
При изготовлении описанного защитного устройства могут быть применены и любые иные известные технологии, включая (но не ограничиваясь ими) мягкое тиснение, горячее тиснение, печать, штамповку и фотолитографию.
ПРИМЕР 10 - способ установления подлинности или поддельности защищаемого документа
На фиг. 10 иллюстрируется пример способа установления подлинности или поддельности защищаемого документа, содержащего по меньшей мере одно защитное устройство типа описанного выше, заглубленное по меньшей мере в одну сторону основного материала документа или находящееся на ней. Данный способ включает следующие операции (шаги).
На шаге 110 инициируют перераспределение по устройству по меньшей мере одной текучей среды;
на шаге 111 наблюдают оптические изменения вида защищаемого документа, вызванные перераспределением текучей среды.
Шаг инициирования может включать приложение к защитному устройству внешнего стимула, включающего по меньшей мере одно из следующих воздействий:
изменение температуры;
освещение светом или оптическим излучением другого диапазона;
встряхивание, наклон или вибрацию;
ускорение или замедление;
электрическое поле;
магнитное поле;
изменение приложенной к устройству разности потенциалов;
большие значения силы тяжести и
сгибание, изгибание, складывание или сжатие устройства или его части.
В то время как в данном описании были рассмотрены, со ссылками на чертежи, различные варианты защитных устройств, защищаемых документов и способов их изготовления и применения, изобретение в объеме прилагаемой формулы не ограничивается этими вариантами, а охватывает и другие варианты, легко реализуемые с учетом представленной информации.
1. Защитное устройство, образующее часть защищаемого документа и содержащее по меньшей мере одну текучую среду, способную к обратимому перераспределению в пределах устройства под воздействием внешнего стимула, приводящим к изменению местоположения по меньшей мере ее части по меньшей мере на 1 мм в результате по меньшей мере перетекания текучей среды, и/или ее расширения, и/или ее сжатия, изменяющих оптические свойства устройства.
2. Защитное устройство по п. 1, которое содержит нано- или микрофлюидную конструкцию, в которой заключена и способна перераспределяться текучая среда.
3. Защитное устройство по п. 2, в котором нано- или микрофлюидная конструкция имеет стенки, задающие по меньшей мере один канал, по меньшей мере у части которого расстояние между противоположными стенками составляет 1 нм-100 мкм или 1-100 нм, или 100 нм-100 мкм, при этом устройство обеспечивает возможность перераспределения текучей среды по устройству посредством ее перетекания по каналу (каналам).
4. Защитное устройство по п. 1, в котором текучая среда содержит по меньшей мере твердое вещество, жидкость или газ, находящееся (находящуюся, находящийся), например, в виде частиц, или их смеси, коллоиды, суспензии, дисперсные системы, растворы или эмульсии.
5. Защитное устройство по п. 1, выполненное с возможностью перераспределения текучей среды путем перетекания и/или расширения в качестве реакции на приложение внешнего усилия по меньшей мере к части устройства с поступлением текучей среды, за счет ее перетекания и/или расширения, в зоны устройства, ранее свободные или, по существу, свободные от текучей среды.
6. Защитное устройство по п. 1, в котором по меньшей мере одна текучая среда представляет собой по меньшей мере две текучие среды, способные при приложении внешнего стимула к смешиванию, вызывающему изменение вида устройства вследствие взаимодействия текучих сред и/или их компонентов.
7. Защитное устройство по п.1, содержащее рельефную микроструктуру.
8. Защитное устройство по п. 1, в котором единственная или каждая текучая среда выбрана независимо из:
жидкости, газа, смеси, или дисперсной системы, или раствора, или коллоида, или суспензии газа в жидкости; жидкой пены, смеси, или дисперсной системы, или коллоида, или суспензии жидкости в жидкости, эмульсии, смеси, или дисперсной системы, или коллоида, или суспензии твердых частиц в жидкости, золя; геля, жидкого кристалла; смеси масло/вода, содержащей, в качестве опции, поверхностно-активное вещество; жидкого красителя, раствора красителя в воде или в органическом растворителе; дисперсной системы или суспензии в жидкости пигмента, обладающего, в качестве опции, свойством изменения своего цвета; магнитной жидкости или феррофлюида, т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости магнитных частиц, реагирующих на приложенное магнитное поле; жидкости с электрофоретическими или электрокинетическими свойствами, т.е. диспергированных или суспендированных в жидкости заряженных частиц, реагирующих на приложенное электрическое поле; электрореологических жидкостей, т.е. жидкостей, изменяющих свою вязкость при приложении к ним электрического поля, например поставляемых фирмой Smart Technology Limited под маркой LID3354S; магнитореологических жидкостей; тиксотропного материала; масел с высоким или низким показателем преломления; фторсодержащей текучей среды Fluoroinertтм; электронных жидкостей, таких как 3М FC-770; ионной жидкости, т.е. жидкого электролита; ионного раствора; жидкого металла; металлических сплавов с низкой температурой плавления, таких как галлий- или индийсодержащие сплавы, например сплав марки Indalloy®; жидкостей с большим коэффициентом теплового расширения; раствора или дисперсной системы, в котором (в которой) растворенная или диспергированная фаза (газ, жидкость, твердое вещество) переходит в раствор или в дисперсную систему или выходит из него (нее) под воздействием внешнего стимула, такого как изменение давления и/или температуры.
9. Защитное устройство по п. 1, в котором указанные стенки содержат один или более материалов, выбранных из: полимеров, пленок и ламинатов, содержащих такие материалы, как термопласты, полиолефины, полипропилен, полиэтилен, полиэтилентерефталат, полимеры, отверждаемые УФ-излучением, включая системы со свободными радикалами и катионные системы, полимеры, отверждаемые электронно-лучевым пучком, биаксиально-ориентированная полипропиленовая пленка, фторполимеры, материал Cytopтм, циклические олефины, термоотверждающиеся полимеры, силиконовые эластомеры, полученные по золь-гель технологии, силиконовые эластомеры марки Sylgardтм, фоторезисты, включая двухфотонные фоторезисты, а также производные и смеси перечисленных материалов.
10. Защитное устройство по п. 3, в котором стенки образуют резервуар для текучей среды и которое выполнено с возможностью обеспечивать при приложении к резервуару давления поступление текучей среды в части устройства, находящиеся вне резервуара, и в качестве опции возвращение резервуара при снятии указанного давления, по меньшей мере по существу, к своей исходной форме с втягиванием текучей среды из указанных других частей устройства обратно в резервуар.
11. Защитное устройство по п. 1, в котором текучая среда является жидкостью с содержащимися в ней макроскопическими и/или микроскопическими частицами твердого вещества или газа, способными реагировать на перераспределение текучей среды под воздействием внешнего усилия изменением формы, перемещением, коалесценцией, вращением, выпадением в осадок, агрегированием, растворением, формированием потока или концентрированием в устройстве.
12. Защитное устройство по п. 11, в котором присутствие и/или наблюдаемость частиц в жидкости зависит от внешнего воздействия и распределения текучей среды по устройству.
13. Защитное устройство по п. 1, дополнительно содержащее пьезоэлектрический элемент, манипулирование которым обеспечивает создание внешнего воздействия, достаточного для перераспределения текучей среды в устройстве под действием механического давления и/или электросмачивания.
14. Защитное устройство по любому из пп. 1-13, выполненное с возможностью обеспечивать перераспределение текучей среды и обусловленное им наблюдаемое изменение оптических свойств менее чем за 20 с, предпочтительно менее чем за 10 с, более предпочтительно менее чем за 5 с.
15. Защитное устройство по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащее второе защитное устройство, содержащее флюидную структуру, в которой заключены одна или более текучих сред, находящихся внутри каналов, образующих паттерн или изображение, различимый (различимое) невооруженным человеческим глазом или с помощью технического средства проверки.
16. Защитное устройство по п. 15, в котором указанная структура содержит нано- или микрофлюидную конструкцию, например рельефную, образующую паттерн или изображение высокой четкости, различимый (различимое) невооруженным человеческим глазом.
17. Защитное устройство по п. 16, в котором по меньшей мере часть текучей среды, заключенная в нано- или микрофлюидной конструкции, способна под воздействием внешнего стимула перераспределяться по устройству таким образом, что по меньшей мере часть текучей среды изменяет свое местоположение по меньшей мере на 1 мм посредством перетекания, и/или расширения, и/или сжатия текучей среды с результирующим изменением оптических свойств устройства.
18. Защитное устройство по п.15, содержащее одно или более дополнительных защитных устройств, выполненных согласно любому из пп.1-16.
19. Применение защитного устройства, выполненного согласно любому из пп. 1-18, в качестве средства защиты защищаемого документа.
20. Защищаемый документ, содержащий:
основной материал и
по меньшей мере одно защитное устройство, выполненное согласно любому из пп. 1-18 и находящееся по меньшей мере на одной стороне основного материала или по меньшей мере частично заглубленное в основной материал, так что устройство является по меньшей мере частично видимым в отраженном свете с указанной по меньшей мере одной стороны.
21. Документ по п. 20, в котором основной материал включает в себя по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из бумаги, полимера, пластика и их комбинаций или гибридов.
22. Документ по п. 20, выполненный с возможностью изменения своего вида в результате перераспределения текучей среды, вызываемого манипулированием документом путем его сгибания, изгибания или складывания, или касанием, или нажатием на документ или на его часть.
23. Документ по п. 20, дополнительно содержащий один или более слоев или распечатанных элементов для маскирования или затруднения различимости защитного устройства или его частей.
24. Документ по п. 23, в котором в защитном устройстве имеется множество каналов, образующих паттерн и выступающих из плоскости документа с приданием устройству вида объекта, сформированного на документе посредством тиснения.
25. Способ изготовления банкноты, включающий следующие операции:
обеспечивают наличие полимерной подложки;
прикрепляют к подложке или формируют на ней тиснением защитное устройство, выполненное согласно любому из пп. 1-18.
26. Способ установления подлинности или поддельности защищаемого документа, содержащего по меньшей мере одно защитное устройство, выполненное согласно любому из пп. 1-18 и находящееся по меньшей мере на одной стороне документа, включающий следующие операции:
инициируют перераспределение по устройству по меньшей мере одной текучей среды и
наблюдают оптическое изменение вида защищаемого документа, вызванное перераспределением текучей среды.
27. Способ по п. 26, в котором операция инициирования включает создание внешнего воздействия на защищаемый документ посредством ручного манипулирования документом или с помощью технического средства проверки.
