CC BY
29
УДК 655.3
Совершенствование приемов межслойной маркировки гибкой упаковки из прозрачной полимерной пленки
И.Н. Ермакова, А.Г. Евдокимов
Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова 127550, Москва, ул. Прянишникова, 2А e-mail: [email protected]
Существует международная система идентификации и защиты товаров от подделки, использующая технику и различные типы штрихового кодирования упаковки [1]. В дополнение к ней с целью защиты упаковки и иной полиграфической продукции от подделки разработаны и запатентованы различные приемы допечатной обработки явных и скрытых изображений [2] и модификации структуры запечатываемых полимерных материалов [3].
Противоположно направленные процессы производства продукции в оригинальной упаковке и производство контрафакта в поддельной упаковке не могут завершиться победой обладателя законных прав без непрерывного совершенствования технологии идентификации подлинности товаров, создания новых материалов для маркировки [4] и изобретения новых приемов защиты полиграфической продукции.
Цель настоящей статьи - обоснование возможности скрытой (защитной) маркировки прозрачных многослойных полимерных пленок с помощью полиграфического оборудования и технологии межслойной печати. Обоснование производится путем описания цветных оптических эффектов, обнаруженных авторами при исследовании плеохроизма слоистых пленок полиэтилена, разрабатываемых вариантов нанесения на них защитных символов и анализа данных производителей об устройстве и разрешающей способности сканеров штриховых кодов, применяемых в логистике и торговле [1].
Межслойная печать на прозрачных полимерных пленках позволяет получать высококачественные цветные изображения, отчет-
61
ливо различимым микротекст и оттиски штриховых кодов, устойчивые к механическим повреждениям и воздействию агрессивной внешней среды. При этом отчетливо видимый штриховой код или иной признак идентификации товара может быть легко скопирован и перенесен на упаковку контрафакта. Для этого можно использовать любую многослойную пленку малой себестоимости, не обладающую необходимыми барьерными свойствами, обеспечивающими гарантийный срок хранения упаковываемого продукта.
Для защиты многослойной упаковочной пленки от подделки предлагается дополнительно наносить скрытые метки на внутренние слои многослойной пленки, которые не видны без применения светофильтров и не могут быть подделаны методами оперативной полиграфии. В качестве скрытой метки может использоваться логотип компании производителя, упаковываемого в пленку товара, штриховой или двумерный код, идентификация которого торговыми сканерами может осуществляться при соответствующей настройке программы и незначительной модернизации приемника или источника излучения, сканирующего изображение штрихового кода.
Ранее было показано [5], что локальное изменение цвета одного или нескольких элементов штрихового кода может служить своеобразным ключом доступа к информации о товаре и производителе и приемом идентификации подлинности упаковки в момент его приобретения. Однако создание такой сложной этикетки или защитной упаковки требует заметных материальных затрат и не реализовано на практике.
Изменение цвета локальных участков упаковочной пленки может быть получено и использовано для защиты от подделки более простым способом. Установлено, что многослойные пакеты полимерных пленок, состоящие, например, из пленок полиэтилена низкой плотности с развитой фибриллярной структурой поверхности [6] имеют интенсивную окраску в поляризованном свете, как в проходящем, так и в отраженном потоке. При попытках монолитизировать пакет пленок, например, прогреванием при температуре 140оС до сплавления слоев в ламинаторе по методике [10], цвет пакета кардинально изменяется, полностью исчезает или становится менее насыщенным (рис. 1).
Монохромное изображение вида пакета пленок полиэтилена до и после термообработки (монолитизации), представленные на фото в поляризованном свете (рис. 1), не отражает силы визуального эффекта изменения цвета и яркости окраски, но подтверждает значительное изменение его отражающей способности в поляризованном свете, а также высокий контраст цветов до и после термообработки.
Причиной существенных изменений оптических свойств пакета пленок полиэтилена при монолитизации может быть как устранение границы раздела фаз между слоями, влияющих на интерференцию отраженного света [7], так и рекристаллизация пленки полиэтилена,
62
б
а
Рис. 1. Планарный вид (фото сверху) в дневном (а) и поляризованном свете (б) и расположение слоев (схема снизу) в пакете пленок полиэтилена до термообработки (1) и после термообработки (2)
приводящая к изменению ее наноструктуры [6]. В пользу второй гипотезы о рекристаллизации полиэтилена свидетельствует изменение цвета и яркости окраски одной пленки полиэтилена низкой плотности при измерении ее оптических свойств в отраженном от листа белой бумаги поляризованном свете. В зависимости от угла между направлением поляризации света, проходящего сквозь фильтр, встроенный в спектрофотометр X-Rite Spectro Eye, и направлением вырезания образцов из пленки, коэффициент отражения и цветовое различие термообработанных и исходных участков пленки изменяются в несколько раз. При этом, как следует из графиков, показанных на рис. 2, наблюдение за изменением окраски пленок в поляризованном свете до и после термообработки следует вести под углом 45 или 135 градусов. В других диапазонах углов падения света, например, вблизи 0, 90 и 180 градусов влияние термообработки мало различимо визуально.
свете от угла между направлением поляризации в светофильтре и направлением экструзии пленки: 1 — измерение до термообработки; 2 — после термообработки
63
Согласно изложенному выше замыслу о нанесении скрытой маркировки, неразличимой при обычном освещении, можно получать изображения линейного штрихового кода визуально различимое и распознаваемое сканером лишь сквозь фильтр-поляризатор. Сканеры с анализатором изображений в поляризованном свете известны и выпускаются рядом фирм производителей оптических приборов для специальных целей.
Для возможности распознавания штрихового кода сканером необходимо, чтобы минимальный контраст края штрихов и пробелов составлял 15%, а модуляция (отношение соответствующего минимального контраста края к контрасту символа) не менее 40% [1]. Такой количественный анализ является предметом дальнейших исследований и требует использования специализированных приборов для измерения характеристик отпечатков - верификаторов штрихового кода. По данным, представленным на рис. 2 можно ориентировочно прогнозировать контраст участков пленки по их отражающей способности под углом 45 градусов как 0,7, что соответствует классу штрихового кода «В(3)» и декодируемости более 50 %, а под углом 135 градусов как 0,3 (класс «D(3)») с декодируемостью более 25 %. Согласно методу анализа качества штриховых кодов CEN/ANSI, хорошо считывающиеся символы могут иметь класс А, В, С или даже D, при этом очевидно, что вероятность успешного считывания штриховых кодов класса А выше, чем у штриховых кодов класса D [1].
Задача экспериментальной части данного исследования показать, что достаточных характеристик контраста можно добиться путем локальной изометрической термообработки под давлением одного из слоев пленки полиэтилена в многослойном пакете, состоящем из нескольких слоев пленок полиэтилена размещенных между слоями прозрачного поляризатора [6, 7].
Пробная термообработка в лабораторных условиях проводилась интервально, подобно последовательному чередованию штрихов и пробелов линейного кода. Использовалось устройство для моделирования термосварки пленок полиэтилена с варьируемыми и точно выдерживаемыми показателями температуры, давления и времени воздействия. Наиболее простой и достаточно контрастный вариант скрытой маркировки материала подобный штриховому коду получается уже при использовании одного слоя полиэтилена низкой плотности (рис. 3A). Для получения многоцветных изображений необходимо увеличить (добавить) число слоев пленки полиэтилена исходной структуры между поляризаторами (рис. 3Б). При этом пленка со скрытой маркировкой может располагаться в любом по порядку слое пакета и это никак не влияет на итоговый цвет материала.
64
а
б
Рис. 3. Пакет из двух поляризаторов с одним (А) и четырьмя (Б) слоями полиэтилена между ними, один слой интервально термообработан под давление. Направление поляризаторов: перпендикулярное экструзии пленки (сверху) и параллельное (снизу); 1 — термообработанные участки пленки; 2 — исходная пленка
Значения коэффициента отражения локально термообработанных участков пакетов из нескольких слоев пленки и описание их окраски приведены в табл 1.
Таблица 1
Характеристики окраски термообработанных участков пленки полиэтилена в поляризованном свете
Число слоев пленки в пакете (окраска до / после Термообработки) Коэффициент отражения света от пакета пленок, %
до после
термообработки
(фиолетовый / бежевый) 11,84 19,16
(голубой / синий) 28,73 17,44
(пурпурный /голубой) 16,12 24,63
(бирюзовый / желтый) 22,83 26,75
Многослойный материал со скрытой маркировкой может «работать» как на просвет, так и на отражение. В последнем случае нижний слой полимерного поляризатора заменяют на отражающую поверхность, например, фольгу или металлизированную непрозрачную пленку, обеспечивающие необходимую поляризацию отраженного потока света. Роль верхнего слоя поляризатора может выполнять встроенный поляризационный фильтр на сканере, при проверке материала или упаковки продукта на наличие скрытого штрихового кода, или обычные очки с поляризованными стеклами, если потребитель визуально оценивает наличие скрытого логотипа или текста на продукте.
65
Такое усовершенствование позволяет упростить получение многослойных материалов со скрытой маркировкой в виде штриховых изображений или кодов и использовать термопластичные материалы невысокой стоимости, такие как полиэтилен низкой плотности, что имеет существенное значение для упаковки товаров массового потребления и их защиты от фальсификации.
Библиографический список
1. Пухов Д.Д. Ключевые параметры полиграфической печати для оценки качества штрихкода (http://www.idexpert.ru/reviews/ 2650/?sphrase_id=2881)
2. Андреев Ю.С., Ткачева М.В. Способ и программа модификации двумерного штрихового кода как метод защиты информации // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2014. - № 5. - С. 24-32.
3. Kondratov A.P. Thermo shrinking films with interval macrostructure for protection of packaging from falsification // Modern Applied Science. 2014. - Vol. 8. - № 6. - Р. 204-209.
4. Алабин К.А., Кондратов А.П., УруцкоевЛ.И. Способ получения наночастиц осмия для использования в защите продукции от фальсификации // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела - М.: МГУП, 2013. - № 5. - С. 40-46.
5. КондратовА.П, УтехинА.Н, БоровиковП.С. Термомодифицированные пленки полипропилена с оптимальной кристалличностью для защитных элементов упаковки // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2013. - № 4. - С. 34-44.
6. Ермакова И.Н, Нагорнова И.В, КондратовА.П. Прозрачные слоистые материалы на основе полиолефинов с варьируемой окраской // Материалы конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства», Омск, 25-30 апреля 2015 г.
7. Ермакова И.Н, Нагорнова ИВ, КондратовА.П. Методики приготовления образцов и оценки оптических свойств многослойных полимерных пленок с эффектом плеохроизма // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2015. -№ 2. - С. 34-44.
8. Черкасов Е.П., Кондратов А.П. Модернизация штампа для локальной термостабилизации пленки с эффектом «памяти формы» // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2015. - № 1. - С. 34-44.
9. Борисова Е.Н, КойтоваЖ.Ю. Использование метода расчета цветовых различий для оценки изменения окраски овчинного полуфабриката // Современные проблемы науки и образования. - № 5. - 2013.
10. Kondratov A.P. Thermo shrinking films with interval macrostructure for protection of packaging from falsification, Modern Applied Science. - Vol. 8. - № 6. - Р. 204-209.
66
