Теория и практика науки и образования №6 (6) август 2026 г.

В настоящее время потребительский рынок характеризуется высокой насыщенностью товаров различных категорий, в связи с чем особенно актуальным становится вопрос их уникальности и дифференциации. В условиях избыточного ассортимента и широкого выбора, именно упаковка продает саму себя, самостоятельно привлекая внимание покупателя. Продукция с ярким оригинальным оформлением создает визуальный опыт взаимодействия с продуктом, что усиливает эмоциональную связь с брендом, поэтому дизайн играет важнейшую роль в продвижении и позиционировании товаров на рынке: от внешнего вида во многом зависит коммерческий успех продукта. 

В нынешних реалиях при создании упаковки широко используются такие приемы как «теория форм» и «теория цвета». Суть этих подходов заключается в увеличении физических размеров упаковки и применении ярких, насыщенных цветовых решений. Увеличенный формат создает акцент на большом объеме или массе продукта внутри упаковки, а яркие цвета позволяют товару визуально выделятся среди конкурентов на полке даже при беглом осмотре [6]. 

Упаковочная индустрия стремится не только к эстетической привлекательности, но и к функциональной интеграции защитных элементов, которые становятся частью визуального образа продукта. Одним из наиболее перспективных направлений, позволяющих гармонично объединить эстетику и безопасность, является разработка оптических носителей с повышенной степенью защиты от несанкционированного копирования и фальсификации, основанных на использовании физико-химических свойств самих полимерных материалов. Такие решения открывают возможность создавать упаковку, которая не только выделяется на полке за счет уникальных цветовых эффектов, но и несет в себе скрытую, технологически сложную для воспроизведения маркировку.

Сегодня полиграфическая отрасль активно внедряет новые технологии, позволяющие совмещать декоративные и защитные функции в одном изделии. Голографические и люминесцентные элементы, тиснение, перфорация – всё это уже не редкость на упаковке. Современная печать дает возможность создавать сложные оптические эффекты на обычных, широко распространенных материалах, решая сразу несколько задач: выделить продукт, защитить его от подделки и адаптировать к цифровым системам учета. Среди таких материалов выделяются полимерные композиты, в частности состоящие из таких материалов, как полипропилен (ПП) и его ориентированная разновидность (БОПП). Эти пленки прозрачны, прочны, пластичны и химически инертны, поэтому их часто используют для упаковки пищевых продуктов и напитков.

Однако, как отмечают исследователи [6], традиционные средства маркировки с нанесением физических меток и разноцветных вставок не всегда достаточно эффективны в борьбе с контрафактным производством и подделкой товаров. Использование голограмм, микроперфорации и цветных люминесцентных элементов требует наличия у предприятий сложного и дорогостоящего оборудования, а также специальных красителей, что ограничивает их применение в розничной торговле и при дистанционной доставке товаров на дом.

В условиях интенсивного развития информационных технологий и цифровизации экономики особую актуальность приобретает изучение материалов для скрытой маркировки, способов записи и хранения информации, а также методов визуальной идентификации подлинности. В освоении подобных технологий и внедрения их в упаковку могут помочь современные исследования анизотропно-поляризационных эффектов. 

Технологии, основанные на оптических эффектах, считаются более сложными и надежными с точки зрения защиты. Они используют анизотропию полимеров — свойство менять поведение в зависимости от того, как и под каким углом на них падает свет. Яркий пример – эффект плеохроизма в полимерных пленках [2]. В обычных условиях пленки бесцветны, но стоит посмотреть на материал через поляризационный фильтр, как появляется четкая цветная картина. Это делает такие метки удобными для скрытой защитной маркировки.

Многие прозрачные полимерные пленки, обладающие выраженными оптическими свойствами, при наблюдении в поляризованном свете способны формировать яркие и контрастные цветовые картины. Это явление обусловлено их анизотропной структурой и способностью к двойному лучепреломлению. Благодаря этому такие материалы могут быть использованы в качестве эффективного носителя скрытой информации, что открывает широкие перспективы для их применения в защитной маркировке упаковки и декоративных элементах дизайна. В схеме, предоставленной на рисунке 1 проявления эффекта плеохроизма в полимерных пленках реализуется следующим образом: поляризованный с помощью отражающей поверхности свет проходит через анизотропную пленку, где расщепляется на два луча с разной скоростью и при прохождении через анализатор эти лучи интерферируют, и, поскольку разные длины волн накладываются друг на друга по-разному, из белого света селективно выделяются волны определенных длин, что визуально воспринимается как окрашивание пленки.

Рисунок 1. Схема проявления эффекта плеохроизма в полимерных пленках; а – источник света, б – поляризатор, в – оптически активная полимерная пленка, г – анализатор (поляризатор), д – наблюдаемый эффект плеохроизма, е – отражающая диэлектрическая поверхность, ж – естественный свет, з – поляризованный свет

Такой метод маркировки отличается своей экономической обоснованностью, так как не требует затрат на красители, и технологичностью, из-за чего без точного знания технологических характеристик невозможно будет повторить подобный эффект фальсификатам. Однако этот метод требует наличия поляризованного света и светофильтра, благодаря чему полимерные этикетки смогут приобрести определенный цвет. Как отмечают ученые [2], этот эффект достижим при нахождении под пленкой зеркальной диэлектрической поверхности, а над ней – поляризационного светофильтра. Этот вариант создания уникального дизайна с функцией защиты от фальсификата может стать перспективной заменой обычной физической маркировки, так как предполагает интегрирование элементов дизайна непосредственно в толщу пленки.

Целью исследования является разработка дизайн-проекта и технологии изготовления декоративной этикетки с оптическими эффектами для парфюмерной продукции. Объектом исследования выступает процесс проектирования и изготовления декоративной этикетки как ключевого элемента фирменного стиля и упаковки продукта, определяющего его визуальную привлекательность и узнаваемость. Предметом исследования является методика разработки дизайн-проекта и технологические решения, позволяющие создавать сложные оптические эффекты на декоративной этикетке с использованием полимерных материалов и эффекта плеохроизма.

Материалы и методы

Были исследованы два образца пленок из полипропилена марки «Сибур» и «Биаксоплен» различных структур и химических составов, толщинами 40±5 мкм и 20±5 мкм соответственно. Выбор данных материалов обусловлен их высокой механической прочностью, высокими показателями прозрачности и способностью к формированию анизотропных свойств в процессе ориентированной вытяжки. Как отмечают Погиба А.Ю., Верещагин В.Ю., Род В.А., и Кондратов А.П. в своем исследовании [6], линейная и двухосная ориентация при производстве полимерных пленок создает «эффект памяти формы», что принципиально важно для фиксации многослойной структуры на изделиях со сложной кривизной поверхности.

Для моделирования защитного слоя этикетки пленки нарезались на ленты шириной 30 мм вдоль направления экструзии. Такая ориентация была выбрана для сохранения структурной анизотропии материала, полученной в процессе производства. Образцы укладывались в пакеты с образованием «лесенки», ступенчатой структуры с шагом 20 мм между слоями. Данная методика позволяет на одном образце одновременно оценить оптические свойства каждого слоя в отдельности, а также проследить характер изменения цвета при последовательном наращивании числа слоев. Для исследования оптических свойств полимерных пленок в работе использовалась классическая схема стопы Столетова (пакет пленок) – многослойная структура, состоящая из четырех прозрачных слоев, последовательно наложенных друг на друга с шагом, обеспечивающим визуализацию изменения цвета при добавлении каждого нового слоя. Каждый слой был повернут под углом 45° относительно оси поляризационного фильтра. Как показано в исследованиях, посвященных эффекту плеохроизма в полимерных пленках [6], именно такая ориентация обеспечивает максимальную яркость и контрастность интерференционной картины в поляризованном свете. Данный эффект обусловлен двойным лучепреломлением, при котором световая волна расщепляется на две компоненты с разными скоростями распространения, а их интерференция создает цветовую картину. Пакеты пленок помещались между двумя поляризационными фильтрами на просмотровом столе. Цветные эффекты получали, варьируя количество слоев в пакете, что позволяло оценить влияние толщины материала на формирование цветовых оттенков, как показано на схеме размещения стопы Столетова из ПВХ на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема укладки полимерного пакета из 8-ми слоев в поляризованном свете на просвет; 1 – 8 слои пленки поливинилхлорида, I – вид сверху, II – вид сбоку, а – анализатор (поляризатор), б – пакет пленок, в – зеркальная подложка, г – источник света, д – наблюдатель

В основе экспериментальной установки лежали три элемента: источник белого света, зеркальная диэлектрическая поверхность и поляризационный фильтр (анализатор). Пакеты пленок помещались между зеркальной поверхностью и анализатором. Как подчеркивают ученые в своей работе [6], поляризация света, отраженного от зеркальной поверхности, или созданная путем пропускания потока света через поляризационный фильтр, позволяет наблюдать в многослойных полимерных покрытиях эффект плеохроизма, который может быть использован для скрытой или публичной маркировки товаров.

Поляризованный световой луч формировался с помощью клейких лент с фольгированным слоем марок «Aviora» и «Unibob» и анализировался с помощью поляризационной пленки NPF F1205DU (Япония), обеспечивающей степень поляризации света 95,8%.

Расстояние от камеры до образцов составляло 30 см, что соответствует типичной дистанции визуального восприятия предметов человеком в естественных условиях. Цвет многослойных пленок в нормальном и поляризованном свете был зафиксирован с помощью фотосъемки и оценен с использованием координат равномерного цветового пространства Lab в мобильном приложении «ColorPicker», а также по величине цветового различия ΔE (формула 1) [1].


Где ∆L – разность значений светлоты, ∆a – разность цвета по красно-зеленому компоненту, а ∆b – разность цвета по желто-синему компоненту в соответствии с цветовым пространством CIELAB. Согласно колориметрической теории, при ΔE <2-4 единиц человеческий глаз не способен различить два цвета, что критически важно для оценки порога визуального обнаружения защитной маркировки [1, с. 352].

Использование CIELAB в системах управления цветом обусловлено его статусом стандартной колориметрической системы. В отличие от RGB и CMYK, CIELAB описывает цвет в равноконтрастном пространстве с помощью независимых от устройств численных значений [1, с. 352]. Это позволяет объективно сравнивать цветовые данные, полученные на разном оборудовании. Одним из главных преимуществ системы Lab является ее ориентация на восприятие цвета человеческим глазом, что обеспечивает согласованность измерений с визуальной оценкой.

Результаты исследования

Рисунок 3. Фотографии в поляризованном потоке света пакетов бесцветных пленок из 4-ех слоев; а – полимер марки «Биаксоплен», б – полимер марки «Сибур»

Таблица 1

Цветовые характеристики пакетов бесцветных пленок из 4-ех слоев; а – полимер марки «Биаксоплен», б – полимер марки «Сибур»

Сравнительный анализ образцов показал, что пленка марки «Биаксоплен» демонстрирует более высокие значения цветового различия (ΔE = 34 и 26 для первых двух слоев) по сравнению с образцом марки «Сибур» (ΔE = 31,4 и 8,1). Изменение цвета происходит по мере увеличения количества слоев пленки полипропилена, при этом цветовое различие ΔE при одинаковом количестве слоев и равных условиях проведенного анализа имеют разные цветовые значения. Эти различия в цветовых характеристиках показали превосходство использования пленок марки «Биаксоплен» для создания маркировки на товарах.

При визуальном и инструментальном анализе образца пленки марки «Сибур» выяснилось, что с увеличением числа слоев от 1 до 4 цвет меняется не плавно, а циклически: зеленые оттенки сменяются розовыми, а затем возвращаются к зеленым, при этом яркость постепенно падает. У обоих исследованных образцов после третьего слоя наступает ахроматизация – световой поток становится бесцветным. Это объясняется интерференцией поляризованных волн в анизотропной среде и ранее уже описывалось в работах [6] на примере термоусадочных пленок. Стопа Столетова из полипропилена «Биаксоплен» дала более насыщенную гамму – красно-оранжевые, синие и зеленые оттенки, что делает этот материал предпочтительным для создания яркой маркировки. При этом светлота не падает с добавлением слоев, а достигает пика на четвертом слое, незначительно превышая показатели однослойного образца от «Сибур».

На основе проведенных исследований оптических свойств многослойных пакетов полимерных пленок был разработан и изготовлен опытный образец защитной этикетки. Прототип демонстрирует возможность практического применения оптических эффектов для создания маркировки, решающей две задачи: придание упаковке уникального визуального образа без использования красителей и обеспечение защиты от фальсификации за счет латентности маркировки в обычных условиях. В обычном освещении этикетка неотличима от прозрачной упаковки, но при наблюдении через поляризационный фильтр проявляется цветной символ, обеспечивающий быструю аутентификацию. Внешний вид прототипа в обычном и поляризованном свете представлен на рисунке 4.

Рисунок 4. а – схема многослойной этикетки из прозрачной пленки полипропилена (1) с подложкой из зеркальной клейкой ленты марки «Unibob» с полипропиленовой основой (2,3) на упаковке; б – маркировка, высеченная из пленки БОПП с информационной меткой в обычном свете; в – маркировка, высеченная из пленки БОПП с информационной меткой в поляризованном свете

Этикетка с оптической маркировкой изготовлена из нескольких слоев – из металлизированной клейкой ленты «Unibib», отражающей свет и дающего в поляризованном свете фиолетовую окраску в связи с присутствием в ее слоях полипропилена, и среднего слоя с высечками в форме водяного знака с текстом, сделанного из анизотропной двуосно-ориентированной пленки полипропилена толщиной 20 мкм марки «Биаксоплен», имеющей более выраженные цветовые характеристики по сравнению со сравниваемым образцом ПП от «Сибур». При наблюдении этикетки через поляризационный фильтр или сквозь поляризационные очки информационный символ выглядит цветным на фиолетовом фоне, т.е. проявляется в оранжевом или желтом цвете в зависимости от угла обозрения. При обычном освещении без поляризаторов информационный символ не имеет цвета, прозрачен и поэтому не заметен (скрыт от наблюдателя). Таким образом, в устройстве маркировки упаковки может быть реализована функция скрытой маркировки.

Выводы

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработан дизайн-проект оригинальной оптической маркировки с функцией защиты от фальсификации. Основные результаты работы заключаются в следующем:
Обоснован выбор оптического эффекта. В качестве базового физического принципа защиты предложено использование оптических эффектов в многослойных полимерных пленках. В отличие от традиционных голограмм и люминесцентных меток, данный метод не требует дорогостоящих красителей и обеспечивает латентный характер маркировки — изображение становится видимым только при наблюдении через поляризационный фильтр.

Экспериментально подтверждена возможность управления цветом. Исследование многослойных пакетов пленок БОПП показало, что изменение количества слоев приводит к циклически повторяющемуся изменению цветов, что позволяет создавать цветовые коды, соответствующие различным уровням защиты или информации о продукте.

Разработана технологическая концепция. Предложена структура защитной этикетки, включающая отражающую зеркальную подложку (имитация металлизированной поверхности тары); многослойный пакет из ориентированных полимерных пленок, формирующий цветовой код, водяной знак или иную маркировку; внешний защитный слой, фиксирующий структуру.

Подтверждена защитная эффективность. Полученные количественные характеристики цветовых различий гарантируют надежное визуальное обнаружение маркировки при использовании поляризационных средств контроля. Одновременно высокая технологическая сложность воспроизведения многослойной анизотропной структуры без соблюдения точных режимов ориентации и укладки пленок делает такую маркировку устойчивой к фальсификации.

Таким образом, разработанный проект и предложенное технологическое решение позволяют создать декоративную этикетку, которая не только привлекает внимание покупателя за счет уникальных цветовых эффектов, но и выполняет функцию скрытой защиты от подделки, что особенно актуально в условиях роста контрафактной продукции на потребительском рынке.

***

1. Васина Ю. А., Кондратов А. П., Журавлева Г. Н. Физика и химия термопластичных композитов : учебник. — М. ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2025. — 316 с. — ISBN 978-5-9729-2383-0.
   
   
2. Верещагин В. Ю., Погиба А. Ю., Кондратов А. П. Плеохроизм бесцветных полимерных покрытий на светоотражающей поверхности // Ползуновский вестник. — 2025. — № 2. — С. 214–219. — DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2025.02.033.
   
   
3. Кондратов А. П., Ермакова И. Н. Управление цветом прозрачных полимерных запечатываемых материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — Тула : Изд-во ТулГУ, 2013. — Вып. 3. — С. 58–67.
   
   
4. Логинова Е. В., Сабурова А. О. Упаковка как средство эмоционального воздействия на покупателя. — Красноярск : СибГТУ, 2018. — 145 с.
   
   
5. Николаев А. А., Ермакова И. Н., Кондратов А. П. Диапазон варьирования цвета многослойных защитных элементов упаковки из полимеров, идентифицируемой в поляризованном свете // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2017. — Вып. 12, ч. 2. — С. 80–88.
   
   
6. Многослойные полимерные оболочки для скрытой маркировки зеркальных изделий / А. Ю. Погиба, В. Ю. Верещагин, В. А. Род, А. П. Кондратов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — 2025. — № 2. — С. 180–189. — DOI: 10.20914/2310-1202-2025-2-186-195.