BR112013008952B1 - elemento de segurança com características acromáticas - Google Patents

Abstract

ELEMENTO DE SEGURANÇA COM CARACTERÍSTICAS ACROMÁTICAS. A presente invenção refere-se a um elemento de segurança acromático para documentos de valor, tais como cédulas de dinheiro, cartões, documentos de identidade e afins, compreendendo um termoplástico ou uma camada de polímero curável por radiação, caracterizado por a camada ser gravada em relevo com microestruturas difusamente refletoras, com dimensões na ordem de 1 a 100 (Mi)m, um método para a produção de tais elementos de segurança, documentos de valor compreendendo os referidos elementos de segurança e um sistema monetário compreendendo os referidos elementos de segurança.

Description

A invenção refere-se a um elemento de segurança para documentos de valor, cartões, cédulas de dinheiro e similares, com uma característica de segurança acromática de primeiro nível, que seja difícil de falsificar.

Listras de segurança holográficas ou fios são itens de segurança de primeiro nível bem conhecidos para cédulas de dinheiro e documentos de valor e fornecem segurança adicional de segundo e terceiro nível através de uma implementação de elementos de leitura ótica e/ou forense. A maior parte destas características contêm elementos de difração sob a forma de um relevo de superfície, cujos elementos estruturais têm tamanhos que variam de 10 a 1000 nm, ou seja, que estão na faixa de comprimento de onda da luz visível. O efeito ótico visto por um observador é uma mudança de cor do espectro visível quando o elemento de segurança é inclinado ou torcido. Efeitos cinemáticos ou flip-flop (esquerda-direita) também pode ser criados. Mais recentemente, estas características de difração foram combinadas com características de não difração ou acromáticas, as quais mostram uma modulação da reflexividade e/ou da intensidade da luz refletida sem dividi-la em seus componentes espectrais. Tipos especiais de tais características podem imitar uma aparência tridimensional. Tamanhos característicos de tais microestruturas acromáticas são ou bem abaixo do comprimento de onda da luz visível (< 100 nm) ou bastante acima (> 1,5 pm). A microestrutura pode consistir em estruturas superficiais irregulares ou regulares, deliberadamente criadas ou aleatórias. WO 2008/104277 A divulga uma imagem de grade, que compreende dois ou mais campos de grade que contêm, respectivamente, um padrão de grade, que tem uma pluralidade de linhas tracejadas de grade. Pelo menos um dos campos de grade é um campo de grade acromático, tendo uma aparência visual que é dependente do ângulo de visão. Os campos de grade são formados a partir de áreas parciais que são encaixadas uma dentro da outra. A extensão do mesmo, em pelo menos uma dimensão, está abaixo do limite de resolução a olho nu. DE 10 2007 020 026 A descreve um papel de segurança que compreende pelo menos uma janela coberta por uma camada transparente ou translúcida com zonas motifque se encontram sob a forma de símbolos, padrões ou códigos. As zonas motifcompreendem microestruturas acromáticas com propriedades de transmissão e de reflexão dependente do ângulo de visão, dando uma aparência diferente quando vistas a partir de lados opostos da camada de propriedades. WO 2007/131375 A descreve um elemento com microestruturas de relevo de superfície oticamente eficazes e um método de como realizá-lo. A microestrutura de relevo de superfície tem uma modulação de superfície de regiões superiores e regiões inferiores. Numa primeira direção lateral da área de superfície há, em média, pelo menos, uma transição de uma região superior para uma região inferior, ou vice-versa, a cada 20 pm. Numa segunda direção lateral da máscara, que é perpendicular à primeira direção, existe, em média, pelo menos, uma transição de uma primeira para uma segunda zona, ou vice-versa, a cada 200 pm.

Na microestrutura, (i) na primeira direção, a disposição lateral das transições é não periódica, e (ii) as regiões de topo substancialmente residem no mesmo patamar de relevo superior e as regiões inferiores substancialmente residem no mesmo patamar de relevo inferior. Através de efeitos de espalhamento, as microestruturas de relevo de superfície são adequadas para exibir imagens com um movimento de imagem positivo-negativo, o qual, vantajosamente, tem uma aparência de cor distinta e saturada, mas ao mesmo tempo não exibem cores do espectro visível. WO 2007/027122 descreve um selo de segurança que compreende um veículo cuja superfície traseira é provida de uma camada de cola para aplicar a etiqueta de segurança a um artigo protegido. A superfície de face é provida de uma imagem visível gráfica nela incorporada. Além disso, a superfície de face é provida de um perfil em forma de uma pluralidade de ranhuras que atravessam as linhas da imagem principal da estrutura de tela, de tal modo que é formado um sistema não homogêneo de pontos transversais, caracterizado por o referido sistema de pontos transversais formar uma imagem latente adicional visível sobre o fundo da imagem principal, quando um ângulo de entrada é modificado ou o veículo é observado em um ângulo oblíquo específico. O relevo de tela e/ou a estrutura da imagem principal é fornecido com distorções geométricas, cujo valor corresponde aos valores da escala de tons da imagem adicional, e a profundidade de ranhura é selecionada de tal modo que a violação da integridade do veículo, através de uma tentativa de separar mecanicamente a etiqueta de segurança ligado à superfície do artigo protegido, sem autorização, é levada em consideração. EP 0 330 738 A descreve um documento que é dotado de uma estrutura macroscópica em relevo num substrato. A estrutura é provida de um revestimento de atuação ótica e protegida sob uma capa de proteção. A estrutura consiste de várias porções de superfície, que são definidas por uma estrutura de relevo microscópica, e são diferentes umas das outras sob observação visual como resultado de efeitos de difração ótica. Várias das porções de superfície medem menos de 0,3 mm e podem ocorrer individualmente ou em uma fileira na estrutura, em que as distâncias entre as porções de superfície medem menos de 0,3 mm. O documento apresenta um padrão constituído por uma malha de pontos e linhas [visíveis] a olho nu. Um examinador que visualize o documento através de uma lupa vai enxergar os pontos e as linhas como caracteres, números e outros recursos gráficos. DE 10 2006 03900 A divulga um método para a produção de documentos ou etiquetas contendo características de segurança. O método envolve a produção de uma ou múltiplas camadas de materia prima por meio de tratamento com um laser adequado. Os parâmetros do laser são dinamicamente alterados durante a produção. Uma gravação de profundidade diferente ou em profundidade diferente é produzida pela mudança dos parâmetros do laser durante a produção do documento ou das etiquetas e a profundidade do relevo está correlacionada como característica de segurança com a marca de rotulagem. WO 2004/077468 A descreve um elemento de segurança que tem uma estrutura de grade. A estrutura consiste de pelo menos uma primeira parte provida de uma grade constante que é menos do que um comprimento de onda, em que a referida parte é observável e incorporada sob a forma de uma estrutura de relevo, cuja altura do relevo é definida de tal modo que a imagem de grade de ordem zero pode ser observada num intervalo espectral determinado. A referida parte tem um tamanho inferior a 0,5 mm, pelo menos numa direção. WO 2005/071444 A divulga uma imagem de grade constituída por um ou vários campos de grade, que contêm, respectivamente, um padrão de grade, que influencia a radiação eletromagnética e que consiste de uma pluralidade de linhas de grade tracejadas. As linhas de grade tracejadas são caracterizadas pelos seguintes parâmetros: orientação, curvatura, distância e perfil. Um campo de grade da referida imagem da grade, o qual pode ser reconhecido em separado, a olho nu, contem um padrão de grade, que influencia a radiação eletromagnética, e que é provido de linhas de grade tracejadas para os quais pelo menos um dos parâmetros (orientação, curvatura, distância e perfil) pode variar ao longo da superfície do campo de grade. WO 2006/133863 A descreve um documento de segurança com um elemento de segurança transparente, com uma camada estrutural disposto em uma janela ou em uma seção transparente do documento de segurança. Uma primeira seção da camada estrutural compreende uma estrutura de relevo assimétrico difrativa e a primeira seção tem um efeito ótico inesperadamente diferente quando o documento de segurança é visto a partir da parte da frente e da de trás. WO 01/70516 descreve um molde para moedas e medalhas que compreende uma superfície endurecida na qual um motivo é produzido, o referido motivo é construído apenas de uma série mais ou menos compacta de ranhuras. Cada ranhura tem essencialmente o mesmo diâmetro, encontrando-se entre 0,1 e 0,3 pm, e cada ranhura sendo essencialmente da mesma profundidade. O método descrito para a fabricação de uma matriz para moedas ou medalhas começa a partir de uma superfície metálica endurecida e produz na referida superfície pelo menos parte de um motivo, produzindo ranhuras por tecnologia a laser. WO 03/022597 descreve um objeto de valor feito a partir de uma peça de material metálico em formato de folha. A peça em formato de folha é dotada de uma imagem que lhe é aplicada com a ajuda de um matriz, em pelo menos um lado. A informação sobre a matriz pode ser obtida com o auxílio de uma técnica a laser, formando fendas na mesma. A imagem é formada por uma série de elevações, que compreendem essencialmente o mesmo diâmetro e altura. WO 2005/077674 descreve uma moeda ou uma ficha dotada de um relevo composto por estrias e uma imagem. A estrutura de relevo, consistindo essencialmente de estrias triangulares, é provida de parte da referida imagem de um lado da estria e uma série das referidas faces de uma série de referidas estrias que forma a referida imagem. As partes da imagem são formadas por produzir regiões com características refletivas do lado das estrias, as quais diferem das outras regiões do referido lado. As regiões com diferentes propriedades refletivas compreendem uma superfície em relevo que se estende essencialmente paralela à superfície do restante do referido lado. WO 2009/126030 descreve uma característica de autenticação e um método para produzir a característica de autenticação. Um espaço vazio é colocado entre duas metades de matriz, tendo uma estrutura de relevo complementar. A estrutura de relevo é comprimida sobre o referido espaço vazio sem a adição de material. A espaço vazio compreende um material que tem uma superfície refletiva. A estrutura de relevo compreende ranhuras e cristas, respectivamente. A gravação é realizada de tal maneira que cada uma das referidas cristas ou ranhuras é provida de elevações e depressões no interior do plano das referidas cristas e ranhuras, as referidas elevações e depressões formam uma imagem por reflexão.

É um objeto da invenção proporcionar um elemento de segurança acromático em relevo para documentos de valor, tais como cédulas de dinheiro e afins, o qual é fácil de detectar, mas difícil de falsificar e não inclui elementos de difração.

Um objeto adicional da invenção é proporcionar um método de fazer tais elementos de segurança.

Um outro objeto é um sistema monetário compreendendo moedas e cédulas de dinheiro, em que as estruturas no elemento de segurança em uma nota de dinheiro se assemelhem às estruturas das moedas.

De acordo com um aspecto da invenção, é proporcionado um elemento de segurança acromático para documentos de valor, tais como notas de dinheiro, cartões, documentos de identidade e afins, compreendendo um termoplástico ou camada de polímero curável por radiação, caracterizado por a camada ser gravada em relevo com microestruturas difusamente refletivas, com dimensões na ordem de 1 a 100 pm.

De acordo com outro aspecto da invenção, é proporcionado um método para produção dos elementos de segurança de acordo com a invenção, compreendendo pelo menos as etapas de • proporcionar um substrato para transporte • revestir o referido substrato com um revestimento termoplástico ou um polímero de cura por UV • gravar em relevo, com o referido revestimento difusamente refletindo microestruturas com dimensões na ordem de 1 a 100 pm. O elemento de segurança acromático inventivo é baseado em estruturas que são usadas também para fazer matrizes para cunhagem.

As microestruturas são criadas por gravação a laser de uma placa mestre e têm tamanhos, a saber, dimensões laterais e profundidades de gravação na ordem de 1 a 100 pm, portanto muito além do comprimento de onda de luz visível no regime não difrativo.

A placa mestre é geralmente feita de uma placa de metal ou de polímero, com uma superfície de reflexão especular, assim, com uma superfície de baixa rugosidade. Materiais que podem ser usados para a fabricação da placa mestre são, por exemplo, níquel, aço, bronze ou polímeros, tais como PMMA, PC, PS ou afins. Se um laser de potência suficiente atinge a superfície da placa mestre, a radiação eletromagnética interage com o material da placa mestre e uma parte da placa mestre no local do impacto do feixe é removida ou aiterada ou terrnicamente (evaporação/fusão) ou não terrnicamente (ablação). Devido à remoção de material da superfície ou à modificação local da superfície, as propriedades de reflexão são alteradas no local de impacto do laser e mostram um reflexo difuso, com acabamento fosco da superfície. Preferencialmente, a modificação da superfície é feita não termicamente, por ablação.

As dimensões lateral e vertical das microestruturas são, em última análise, determinadas pelo tipo, tamanho e potência do ponto do laser utilizado. Enquanto profundidades de gravação para moedas podem ser tão elevada quanto vários 100 pm, uma película de segurança em relevo tem geralmente uma espessura total inferior a 40 pm incluindo o filme utilizado como veículo e todas as camadas funcionais. As dimensões verticais (perpendiculares à superfície da película) de estruturas de matrizes gravadas a laser são, assim, limitadas pela espessura da camada de gravação em relevo e ficam tipicamente abaixo de 10 pm, preferencialmente abaixo de 5 pm e mais preferencialmente abaixo de 2 pm. A resolução lateral das estruturas gravadas a laser fica tipicamente abaixo de 100 pm, preferencialmente abaixo de 50 pm.

A aparência fosca das áreas modificadas da superfície podem ser uma consequência da microrugosidade que aparece na camada base de cada ponto individual gravado ou linha, devido à ablação ou à fusão do material neste ponto. No entanto, também a mera existência de um ponto ou linha rebaixada sobre uma superfície plana de outra forma cria efeitos de reflexão difusa nas extremidades do ponto ou linha. Na prática, uma mistura de ambos os efeitos será visto por um observador.

As estruturas podem ser combinadas para formar imagens pixelizadas, fotorrealistas, em formato bitmap,que criam imagens meio-tom ou como as de jornal, a partir de um arranjo gráfico de pixels (pontos) especulares e difusamente refletivos, de tamanho uniformes ou variados. Essas imagens são normalmente caracterizadas por uma aparência um pouco bidimensional. Dependendo da iluminação de fundo e do ângulo de visão, a aparência ótica pode mostrar áreas brilhantes gravadas sobre um fundo escuro especular, ou áreas foscas gravadas sobre um fundo brilhante especular. Normalmente, ambos os efeitos podem ser vistos devido à inclinação do elemento de segurança.

Noutra forma de realização, as estruturas podem assemelhar-se a relevos que são normalmente encontrados em moedas que sugerem grande profundidade e cuja luminosidade muda ou inverte devido à inclinação ou alteração da posição.

As estruturas gravadas pode também ser produzidas de forma a assemelhar-se a estruturas típicas gravadas em placas de impressão em baixo relevo, que são utilizadas praticamente em todas as cédulas de dinheiro em circulação conhecidas. Além disso, as estruturas gravadas também podem ser produzidas de forma a assemelharem-se a uma marca d'água no papel de uma cédula de dinheiro. O usuário comum pode, assim, combinar o recurso de segurança em relevo sobre a linha ou faixa a um recurso de segurança impresso ou a uma marca d'água na cédula. A vantagem para o usuário final é que todos os três componentes essenciais para a produção de uma cédula de dinheiro (recurso de segurança, papel, impressão) contêm a mesma imagem com aparência semelhante e, assim, ajudam de forma eficiente a validar a cédula.

Os métodos adequados para a criação da placa mestre são revelados, por exemplo, em WO 01/70516, WO 03/022597, WO 2005/077674, WO 2009/126030, referidos acima, cujo conteúdo é incluído aqui como referência.

A matriz é então utilizada para criar uma ferramenta de estampagem (chapa de aço) para replicar as microestruturas acima ou em um termoplástico ou em um revestimento de polímero curável por UV sobre uma película, utilizado como veículo. A fabricação da chapa de aço consiste tipicamente de várias etapas de eletrodeposição e recombinação step-e-repeat e produz finalmente uma ferramenta de estampagem cilíndrica, para ser utilizada em processos de impressão rolo a rolo. No entanto, também é possível gravar as estruturas acima diretamente numa ferramenta cilíndrica utilizando uma configuração adequada de usinagem a laser, com energia suficiente para manipular a superfície cilíndrica do mesmo modo como descrito acima para a matriz.

Outros tipos de ferramentas de estampagem utilizados em rotas alternativas de produção de características, tais como placas planas de gravação em relevo (para o processamento de placas) ou cilindros de estampagem segmentados, podem ser produzidos de maneira análoga.

A camada de polímero a ser gravada pode ser fornecida sobre um substrato de transporte.

Substratos de transporte adequados são, por exemplo, películas de suporte, de preferência filmes de polímero flexível consistindo de PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC, PTFE, ETFE (etileno tetrafluoretileno), PFA (tetra flúor etileno- perfluorpropilvinileter-copolímero de flúor), MFA (tetra flúor metileno- perfluorpropilvinileter-copolímero de flúor), PTFE (politetrafluoretileno), PVF (fluoreto de polivinil), PVDF (fluoreto de polivinilideno), e EFEP (etileno- tetrafluoretileno-hexafluorpropileno-terpolímero de flúor).

Estas películas de suporte têm geralmente uma espessura de 5 a 700 pm, preferencialmente de 5 a 200 pm, mais preferencialmente de 5 a 50 pm.

Além disso os filmes de metal, tais como Al, Cu, Sn, Ni, Fe ou aço, com uma espessura de 5 a 200 pm, preferencialmente de 10 a 80 pm, mais preferencialmente de 20 a 50 pm são os substratos de suporte adequados.

Adicionalmente, substratos de papel, tais como papel não contendo celulose ou contendo celulose, papel termossensível ou laminados, por exemplo, com películas de polímero, são substratos de suporte adequados. Estes substratos podem ter um peso de 20 a 500 g/m2, preferencialmente de 40 a 200 g/m2. O substrato de transporte é então provido de laca de gravação termoplástica, ou curável por radiação, de preferência curável por UV.

A laca de gravação curável por radiação, por exemplo, pode consistir de um sistema de laca curável por radiação, com base num sistema de poliéster, epóxi ou poliuretano, constituído por um ou mais fotoiniciadores diferentes, comumente conhecidos. Estes fotoiniciadores podem iniciar a cura do sistema de gravação sobre laca em graus diferentes, em comprimentos de onda diferentes. Por exemplo, um primeiro fotoiniciador pode ser ativado por radiação com um comprimento de onda de 200 a 400 nm, enquanto que um segundo fotoiniciador pode ser ativado por radiação com um comprimento de onda de 370 a 600 nm. Preferencialmente, que haja uma distância suficiente entre os dois comprimentos de onda de ativação, de modo que a excitação do segundo fotoiniciador não seja muito forte, ao passo que o primeiro fotoiniciador torne-se ativo. O intervalo em que o segundo fotoiniciador é ativado deve estar na faixa de comprimento de onda de transmissão do substrato de suporte utilizado, se a cura for feita através do substrato de transporte. Para a etapa principal de cura pode ser usada radiação por feixe de elétrons. Neste caso, não é usado fotoiniciador, mas o processo de reticulação em laca de gravação é desencadeado pelo feixe de elétrons. Ainda, um verniz à base d'água pode ser utilizado como laca de gravação curável por radiação. São preferidos os sistemas de laca a base de poliéster. A espessura da laca de gravação é geralmente entre 5 e 50 pm, preferencialmente 2 e 10 pm, mais preferencialmente 2 e 5 pm.

A fundição da estrutura de superfície é feita, por exemplo, a temperatura elevada, por meio de prensagem da ferramenta de estampagem em relevo sobre a laca curável por radiação, a qual é pré-curada por ativação do primeiro fotoiniciador até o estado de gel. Se for usado uma laca de gravação diluível em água, curável por radiação, pode ser necessária a introdução de uma etapa de secagem antes da gravação em relevo, por exemplo por radiadores de infravermelhos ou secagem por convecção térmica, para remover a água da película de laca de gravação em relevo. O substrato de transporte é posto em contato com a ferramenta de gravação que é de preferência montada sobre um cilindro de aperto, com temperatura controlada. A gravação em relevo da estrutura de superfície é de preferência feita apenas quando o substrato de suporte revestido entra em contato com a ferramenta de gravação.

Um controle preciso dos parâmetros do processo, como a pressão e, em particular, a temperatura, é necessário para evitar uma alteração demasiadamente rápida ou demasiadamente lenta das propriedades da laca de gravação.

Ao mesmo tempo, quando ocorre a gravação em relevo, é realizada a cura final da laca de gravação e a subsequente cura completa.

Além disso, a laca de gravação pode consistir de uma laca termoplástica. A laca termoplástica pode ser baseada em MMA ou etilcelulose ou em um polímero ciclo olefínico, que pode conter modificadores que influenciam as propriedades termoplásticas ou estabilizadoras.

Dependendo dos aditivos de polímeros básicos que influenciam a temperatura de transição vítrea, a variação de temperatura na qual a laca encontra-se, num estado termoplástico, ou as propriedades de cura, podem ser modificadas. Uma laca à base de MMA, preferencialmente compreende nitrocelulose como aditivo, para aumentar a temperatura de transição vítrea. Uma laca à base de ciclopolímeros olefínicos compreende preferencialmente cera de polietileno. Uma laca à base de etilcelulose, preferencialmente compreende agentes reticulantes, comercialmente disponíveis.

A concentração de polímero básico na laca depende do tipo do polímero básico, das propriedades desejadas e do(s) modificador(es), e é normalmente entre 4% e 50% do peso.

A laca é seca, mas ainda está em estado termoplástico quando é gravada com as microestruturas difusamente refletivas, por um processo de gravação convencional a quente, de preferência a temperatura e/ou pressão (elevada) controlada. Depois de gravação em relevo, a camada de laca pode ser curada por radiação ou pelo aumento da temperatura, ou imprimindo através de uma camada de ligação cruzada. O revestimento de polímero em relevo é normalmente transparente, mas pode ser colorida por corantes solúveis ou pigmentados, para modificar a aparência ótica do elemento de segurança. A espessura do revestimento de polímero em relevo é geralmente inferior a 10 pm, preferencialmente inferior a 5 pm. O revestimento de polímero em relevo é então metalizado para melhorar a refletividade da superfície de relevo e maximizar o contraste entre as partes refletoras especular e difusamente da superfície de relevo. A camada metalizada pode ser depositada por processos PVD e CVD, de preferência através de um processo de revestimento rolo-a-rolo a vácuo web utilizando evaporação térmica, evaporação por reixe oe eletrons ou por impacto de sons. O uso de tintas de impressão que contenha pigmentos em flocos de metal também podem criar uma aparência ótica semelhante àquela obtida por meio de camadas revestidas a vácuo. Camadas metálicas são preferencialmente formadas por Al, Sn, Cu, Zn, Pt, Au, Ag, Cr, Ti, Mo, Fe, Pt, Pd ou por ligas, tais como Cu-AI, Cu-Sn, Cu-Zn, ferro-ligas, aço, aço inoxidável ou afins.

A(s) camada(s) de metal pode(m) ser aplicada(s) sobre toda a superfície do elemento de segurança ou aplicada(s) apenas a partes selecionadas do elemento de segurança. Tais camadas de metalização parciais ou são produzidas por deposição de metal e subsequente condicionamento, ou por meio de um processo de desmetalização, por exemplo, tal como descrito em WO-A 99/13195. Essas camadas de metal parciais podem também ser produzidas sob a forma de uma quadrícula ou uma linha de grade, onde os pontos de varredura podem ser opacos ou semitransparentes. Preferencialmente, a grade representa uma imagem em meio-tom.

Uma camada parcial de metal pode ser aplicada ao assentar-se a gravação para combinar um recurso de segurança visível sob luz refletida (gravação + metal) e característica visível sob luz transmitida (camada metálica parcial), no mesmo local, sobre o elemento de segurança.

A aparência ótica do elemento de segurança se assemelha grandemente à aparência de uma moeda de metal polido brilhante. Por uma escolha apropriada do revestimento metálico, a aparência pode ser combinada com os materiais utilizados na cunhagem (prata, cobre, latão, níquel, etc), ou utilizando a mesma liga, ou uma liga com propriedades óticas semelhantes.

Numa outra forma de realização, o revestimento metálico pode ser substituído por um revestimento de cor metálica composto, o que produz cores brilhantes e refletoras, cuja tonalidade pode ser ajustada ao longo de uma vasta gama.

A camada metálica de cor pode consistir de uma camada de metal composta, tendo uma espessura definida e parâmetros óticos definidos (absorção espectral, índice de refração, transparência), e de pelo menos uma camada parcialmente refletora.

Compostos de metal incluem materiais transparentes ou semitransparentes, tendo propriedades de absorção seletivas ou definidas, e preferencialmente com um índice de refração > 1,6. Preferencialmente são utilizados óxidos, sulfetos ou fluoretos de metais ou semicondutores.

Exemplos de compostos metálicos adequados são os óxidos de Ti, Zn, Cu, Zr, Al, Cr, Mg, Hf, Si, Y ou Ta, óxidos complexos, tais como o óxido de índio-estanho (ITO), óxido de antimônio (ATO), flúor óxido de estanho (FTO), cromato de zinco, ou ZnS (sulfeto de zinco), BaF2 (fluoreto de bário), MgF2 (fluoreto de magnésio), CaF2 (fluoreto de cálcio).

A camada que reflete, pelo menos parcialmente, consiste de uma camada de metal feita de Al, Sn, Cu, Zn, Pt, Au, Ag, Cr, Ti, Mo, Fe, Pt, Pd ou de ligas, tais como Cu-AI, Cu-Sn, Cu-Zn, ferro-ligas, aço, aço inoxidável ou similar.

As camadas são, preferencialmente aplicadas através de processos PVD ou CVD, comumente conhecidos.

Quando a camada metálica de cor é vista a partir do lado da camada de composto de metal, a luz passa primeiro pela camada de composto de metal, é então refletida pela camada pelo menos parcialmente refletora e, em seguida, passa novamente pela camada de composto de metal.

A aparência visual é determinada pela absorção e interferência espectral definida na camada de composto de metal em combinação com as propriedades de reflexão espectral da camada, pelo menos parcralmente refletora.

Por conseguinte, a aparência visual é determinada pelos seguintes parâmetros: • propriedades óticas da camada de composto de metal • espessura da camada de composto de metal • propriedades espectrais de reflexão da camada, pelo menos parcialmente refletora.

As propriedades óticas da camada de composto de metal depende do material, que define o índice de refração e as propriedades de absorção da camada. Por exemplo, uma camada de TiOx tem um índice de refração de cerca de 2,2, uma camada CuOx tem um índice de refração de 2,0 e de MgF2 de 1,38. A absorção é uma propriedade intrínseca do material, e geralmente característica, ou seja, a absorção em uma faixa definida de comprimento de onda é maior do que em outras faixas de comprimentos de onda, por exemplo, se o limiar de absorção está na faixa da luz visível, ou se os coeficientes de absorção aumentam com o aumento do comprimento de onda. O coeficiente de absorção pode ser influenciado por estequiometria, por exemplo, no caso de óxidos, através do controle da pressão parcial de oxigênio durante o processo de deposição. Se Ti é depositado a vácuo sem oxigênio, uma camada opaca é formada, com uma espessura de cerca de 30 a 50 nm, se oxigênio é adicionado durante o processo de deposição, a camada torna- se cada vez mais transparente, até que um composto de óxido estequiométrico (TiO2) seja formado, o que mostra a absorção insignificante na espessura da mesma camada.

A camada semitransparente de uma camada de composto de metal, cuja espessura ótica (o produto do índice de refração e de espessura geométrica, n ■ d) esteja na faixa de comprimento de onda da luz incidente (50 a 2000 nm), produz efeitos de interferência causados pela reflexão parcial em suas interfaces superiores e inferiores para as camadas vizinhas, com índices de refração diferentes. Isso resulta em um comprimento de onda de amplificação seletiva ou atenuação da luz incidente, que se manifesta como um efeito de cor, a qual muda de acordo com a espessura da camada. Portanto, um material específico, tal como TiOx ou CuOx com estequiometria constante, irá apresentar uma cor diferente, dependendo apenas da espessura geométrica da camada. Por exemplo, uma camada de CuOx com uma espessura de 80 nm atenua os componentes verde e azul do espectro e aumenta o componente amarelo da luz branca incidente, ao passo que uma camada de CuOx com uma espessura de 160 nm, de mesma estequiometria, atenua o componente vermelho e azul e aumenta o componente verde de luz branca incidente.

Além disso, a cor da camada de metal colorido pode ser influenciada pela camada pelo menos parcialmente refletora. Por exemplo, uma camada de alumínio mostra reflexão contínua sobre toda a faixa visível do espectro, enquanto o cobre parece avermelhado, ou seja, o componente vermelho da luz é refletido mais forte do que o componente azul. Um perito na arte irá facilmente saber como camadas de outros metal afetam a aparência da respectiva camada de metal colorido.

Ainda, de acordo com outra forma de realização, a característica de segurança do invento pode conter duas ou mais camadas metálicas, pelo menos parcialmente sobrepostas ou espaçadas, para se obter camadas de reflexão bi ou multimetálicas. Preferencialmente, os diferentes metais têm aparência visual ou cores diferentes, e as combinações de metais, ligas metálicas, compostos metálicos e camadas de metal colorido podem produzir efeitos óticos visualmente atraentes. Efeitos bimetálicas similares são bem conhecidos em moedas, que possuem um aspecto prateado sobre um anel exterior da moeda e uma aparência semelhante a bronze na parte centra! da moeda.

A(s) espessura(s) da(s) camada(s) metálica(s) está geralmente entre 1 e 100 nm, preferencialmente entre 10 e 50 nm. A escolha da espessura depende do material e das propriedades óticas desejadas.

De acordo com outra forma de realização da invenção, a característica do invento pode ser combinada com outros elementos de segurança, tais como impressões de segurança que tenham propriedades fluorescentes, fosforescentes, termocrômicas, oticamente variáveis, magnéticas ou condutoras de eletricidade.

As propriedades óticas de uma tal camada são definidas por pigmentos, por exemplo, por pigmentos luminescentes, que fluorescem ou fosforescem na faixa visível, espectral de UV ou IV, pigmentos de efeito, tais como os cristais líquidos, iridescente, latões e/ou cores de pigmentos cambiantes multicamadas, bem como pigmentos termocrômicos. Esses pigmentos podem ser utilizados isoladamente ou em várias combinações.

Propriedades magnéticas da camada são fornecidas por pigmentos diamagnético, paramagnético ou ferromagnético. Preferencialmente vernizes magnéticos ou lacas contendo óxidos de Fe, Fe, Ni, Co, e suas ligas, ferritas de Ba ou Co, compostos de aço ou Fe magneticamente duro ou mole são utilizadas em dispersões aquosas ou soluções de solventes.

Propriedades condutoras de eletricidade de uma tal camada são fornecidas por lacas ou vernizes que compreendem pigmentos eletricamente condutores, tais como grafite, negro de carbono ou polímeros orgânicos ou inorgânicos eletricamente condutores, pigmentos de metal (Cu, Al, Ag, Au, Fe, Cr, e afins), ligas metálicas, tais como de Cu-Zn, Cu-AI ou afins, ou pigmentos cerâmicos amorfos ou cristalinos, tais como ITO e afins. Outros semicondutores dopados ou não-dopados, tais como Si, Ge ou condutores iônicos, tais como óxidos de metais amorfos ou cristalinos, ou sulfuretos de metal, podem estar compreendidos na camada eletricamente condutora.

Além disso, o elemento de segurança pode compreender elementos de difração, tais como hologramas, grades de difração, relevos de superfície e semelhantes, que podem ser produzidos de acordo com a EP 1 310 381. O elemento de segurança pode ainda ser revestido sobre uma ou em ambas as faces com uma laca de proteção, que pode ser pigmentada ou não pigmentada. Esses revestimentos são bem conhecidos na técnica e servem para aumentar as resistências físicas ou químicas do elemento de segurança.

Além disso, o elemento de segurança pode conter uma camada adesiva em um ou em ambos os lados, por exemplo, uma vedação a frio ou a quente, ou uma camada autoadesiva, a qual pode ser pigmentada ou não pigmentada. O elemento de segurança, como descrito acima, pode ser laminado a um substrato de suporte adicional, que pode conter elementos de segurança adicionais. O elemento de segurança pode ser produzido em forma de listras, linhas ou manchas e aplicado em cima ou, pelo menos parcialmente incorporado em papel natural ou sintético, para produzir um substrato para documentos de valor. Além disso, um uso em cartões de plástico (cartões de crédito, cartões de identificação, ...) ou documentos de viagem (passaportes, vistos, ...) também é possível. Numa outra forma de realização, o elemento de segurança pode ser visível numa reentrância ou de uma abertura no substrato, em um ou ambos os lados. O elemento de segurança pode ser parcialmente incorporado ou aplicado sobre o substrato com a ajuda da camada adesiva, em que o substrato de suporte do elemento de segurança pode permanecer sobre o elemento de segurança, ou —. —. ~~ —. —1 — . A .-J «a» MA A fa aM A ■ M í A 4»*^ »■"» «Ar** X* I>XA»XAI ciilcuiuciuu qudi luu ci&ucniiαuαo IUI IUIWI ICIIO aau LI cu IOICIiviαo pαiα v papei.

Uma vez que estruturas idênticas podem ser usadas no processo de fabricação e cunhagem de cédulas de dinheiro, a aparência ótica das moedas e cédulas de dinheiro podem ser combinados para dar ao público uma característica idêntica de primeiro nível, criando assim um sistema financeiro inovador.

Nas figuras 1 a 5 seguintes, a referência numérica indica: 1 Documento de valor, de acordo com a invenção 2 Elemento de segurança aplicado sobre a superfície do documento de valor 3 Impressão em relevo sobre o documento de valor 4 Recurso de segurança com estruturas acromáticas 5 Camada metálica parcial 6 Laca de gravação transparente 7 Estrutura de superfície de relevo acromática 8 Camada metálica parcial aplicada à estrutura de superfície de relevo 9 Camada adesiva 10 Substrato de suporte 11 Reflexão especular da superfície 12 Parte difusamente refletora da superfície 13 Reflexão especular 14 Reflexão difusa em superfície modificada a laser 15 Reflexão difusa em etapa de borda A fig. 1 mostra um documento de valor 1 com um elemento de segurança 2, tal como reivindicado pela invenção, o qual é aplicado sobre a superfície do documento de valor. O documento de valor contem outro recurso de segurança na forma de uma impressão em relevo 3, que se assemelha ao recurso de segurança 4 do elemento de segurança. O elemento de segurança 2 está ainda equipado com uma camada metálica parcial 5, sem relevos. A fig. 2 mostra uma vista em corte transversal do documento de segurança da fig. 1. O elemento de segurança 2 é aplicado sobre a superfície do documento de valor 1 e fixado por uma camada adesiva 9. A camada adesiva é tipicamente um adesivo de selagem a quente, que é ativado por temperatura elevada. O elemento de segurança consiste essencialmente de três camadas: uma laca de gravação 6 com uma estrutura de superfície em relevo acromático, uma camada metálica 8 parcial aplicada pelo menos em áreas da estrutura de superfície de relevo e a camada adesiva 9. O espectador observa o elemento de segurança através da laca de gravação transparente 6 e vê a luz refletida da camada metálica 8. A configuração de filme mostrada na fig. 2 é bem adequada para uso em documentos de valor muito duráveis, uma vez que a camada metálica 8 é protegida entre a laca de gravação 6 e a camada adesiva 9. A fig. 3 mostra o elemento de segurança 2, antes da transferência da aplicação à superfície da cédula de dinheiro. As camadas do elemento de segurança 2 são produzidas sobre um substrato de suporte 10, em etapas sucessivas. Durante o processo de transferência, o lado adesivo revestido do elemento de segurança entra em contato com o substrato do documento de valor. Aos esforços de pressão e/ou temperatura elevada, o adesivo 9 é ativado e fixa o elemento de segurança 2 à superfície do substrato. O substrato de suporte 10 pode então ser removido. Normalmente, a espessura do elemento de segurança 2 é muito menor do que a espessura da película de suporte. A remoção da película de segurança 2 do substrato não é possível sem a sua destruição. A fig. 4 mostra uma vista esquemática ampliada da superfície de microestrutura da laca de gravação 6 após a deposição da camada metálica 8. A superfície pode ser dividida em regiões de reflexão especular 11 com baixa rugosidade da superfície e regiões difusamente refletoras 12, com uma rugosidade aleatória de superfície. Sobre tal superfície, três diferentes modos de reflexão de luz podem ser identificados: • Uma região 13, onde a luz incidente é refletida especularmente, ou seja, os 5 ângulos de incidência e de reflexão são idênticos. Esta região apresenta um aspecto ótico espelhado. • Uma região 14, onde a luz incidente é refletida de forma difusa ou dispersa em irregularidades aleatórias da superfície. Devido à não periodicidade da topografia da superfície, não podem ser vistos efeitos de difração. A aparência ótica desta região é um acabamento fosco. • Uma região 15, onde a luz incidente é dispersada em arestas do relevo de superfície. Uma parte da luz incidente é refletida a partir da superfície, enquanto outras partes são refletidas distantes a partir de um observador. Dependendo do ângulo de visão, a reflexão a partir das paredes laterais de gravação em relevo pode ser vista em ângulos oblíquos. Isto pode conduzir a uma situação em que a refletividade do elemento de segurança parece inverter mediante inclinação.

Claims (19)

1. Elemento de segurança acromático (2) para documentos de valor (1), tais como cédulas de dinheiro, cartões e documentos de identidade, compreendendo um termoplástico ou camada de polimero curável por radiação, caracterizado pela camada ser gravada em relevo com microestruturas difusamente refletoras, com tamanhos, a saber, dimensões laterais e profundidades de gravação, na ordem de 1 a 100 pm, portanto muito além do comprimento de onda de luz visivel no regime não difrativo, onde as microstruturas difusamente refletoras serem combinadas para formar imagens fotorrealistas em meio-tom a partir de um arranjo gráfico de pixels especulares refletivos e pixels difusamente refletivos que compreenden as microstruturas difusamente refletoras.

2. Elemento de segurança acromático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada termoplástica ou curável por radiação ser proporcionada sobre um substrato de suporte (10).

3. Elemento de segurança acromático, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelas microstruturas difusamente refletoras serem combinados para formar uma imagem com aparência de profundidade tridimensional.

4. Elemento de segurança acromática, de acordo com uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelas microstruturas difusamente refletoras serem combinadas para formar uma imagem que se assemelhe a impressão (em baixo relevo) de uma cédula de dinheiro ou uma marca d'água.

5. Elemento de segurança acromático, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelas microstruturas difusamente refletoras serem total ou parcialmente revestidas com uma camada de metal (5, 8), uma camada de liga de metal, uma camada de composto de metal, uma tinta metálica ou uma camada com alto indice de refração.

6. Elemento de segurança acromático, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelas microstruturas difusamente refletoras serem total ou parcialmente revestidas por uma película colorida de metal composto.

7. Elemento de segurança acromático, de acordo com uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelas microstruturas difusamente refletoras serem revestidas por pelo menos duas camadas diferentes, selecionadas a partir do grupo, consistindo de metálico, tinta metálica, liga metálica, composto metálico ou camadas com alto indice de refração.

8. Elemento de segurança acromático, de acordo com uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelas microstruturas difusamente refletoras estarem dispostas em uma imagem fotorrealista em meio-tom, e que a camada de metal parcial seja também aplicada como uma imagem de meio-tom.

9. Elemento de segurança acromático, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo elemento de segurança compreender ainda um revestimento continuo ou parcial tendo propriedades fluorescentes, termocrômicas, fosforescentes, oticamente variáveis, magnéticas e/ou eletricamente condutoras.

10. Elemento de segurança acromático, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender ainda uma camada protetora.

11. Elemento de segurança acromático, de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender ainda uma camada adesiva, tal como uma camada de selagem a quente ou a frio, ou uma camada autoadesiva.

12. Documento de valor compreendendo um elemento de segurança, de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo elemento de segurança (29) estar, pelo menos parcialmente, incorporado ao documento de valor (1).

13. Documento de valor compreendendo um elemento de segurança, de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo elemento de segurança ser aplicado à superfície do documento de valor (1), com ou sem a remoção da película de suporte.

14. Método para a fabricação dos elementos de segurança, de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender os passos de: proporcionar um substrato de suporte, revestir o referido substrato com um revestimento termoplástico ou um polimero curável por radiação, gravar em relevo o referido revestimento com microestruturas difusamente refletoras, com tamanhos, a saber, dimensões laterais e profundidades de gravação, na ordem de 1 a 100 pm, portanto muito além do comprimento de onda de luz visivel no regime não difrativo, onde as microstruturas difusamente refletoras serem combinadas para formar imagens fotorrealistas em meio-tom a partir de um arranjo gráfico de pixels especulares refletivos e pixels difusamente refletivos que compreenden as microstruturas difusamente refletoras.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de revestir as microestruturas difusamente refletoras com uma ou, pelo menos, duas camadas diferentes, selecionadas a partir do grupo consistindo de metálico, tinta metálica, liga metálica, composto metálico ou camadas com alto indice de refração.

16. Método, de acordo com uma das reivindicações 14 ou 15, caracterizado por compreender ainda a etapa de aplicação de um revestimento continuo ou parcial, tendo propriedades fluorescentes, fosforescentes, termocrômicas, oticamente variáveis, magnéticas e/ou eletricamente condutoras.

17. Método, de acordo com uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado por compreender ainda as etapas de aplicação de uma camada protetora e/ou adesiva.

18. Método, de acordo com uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado por compreender ainda a etapa de laminação de um segundo substrato de transporte sobre o primeiro substrato de transporte.

19. Sistema monetário compreendendo as cédulas de dinheiro e moedas, caracterizado pelas cédulas de dinheiro e moedas compreenderem microestruturas difusamente refletoras, com tamanhos, a saber, dimensões laterais e profundidades de gravação na ordem de 1 a 100 pm, portanto muito além do comprimento de onda de luz visivel no regime não difrativo, onde as microstruturas difusamente refletoras serem combinadas para formar imagens fotorrealistas em meio-tom a partir de um arranjo gráfico de pixels especulares refletivos e pixels difusamente refletivos que compreenden as microstruturas difusamente refletoras.

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