ES2350086T3 - Artículos de seguridad. - Google Patents
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Abstract
Una fibra de seguridad incluyendo al menos un filamento polimérico sintético que posee múltiples elementos de seguridad incluyendo: a. Una sección transversal de filamento que tiene un factor de complejidad de al menos 5; y b. Al menos un componente conteniendo al menos una sustancia luminiscente; donde dicha sustancia luminiscente exhibe al menos dos picos de respuesta espectral luminiscente cuando es excitada por al menos una longitud de onda seleccionada de la región de 200 a 2000 nanómetros; y donde el factor de complejidad se refiere a una sección transversal de fibra y se define como sigue: **(Ver fórmula)** donde: CF = el "factor de complejidad" de la sección transversal de fibra; L = el número de lóbulos o salientes de la sección transversal; N = el número de nodos o puntos de bifurcación; C = el número de componentes de la fibra; H = el número de agujeros en la sección transversal; y R = el número de inversiones de curvatura al atravesar en una dirección una vez alrededor de la superficie interior de un agujero en la sección transversal de fibra, donde una inversión de curvatura está señalizada por un cambio en la posición del centro de curvatura desde un lado al otro lado de la tangente a la superficie interior del agujero en la sección transversal de fibra.
Description
Artículos de seguridad.
Esta invención se refiere a nuevos artículos de
seguridad incluyendo fibras, hilos y secciones de fibra
("puntos") que poseen múltiples características de
verificación. Las fibras poseen combinaciones únicas y de difícil
duplicación de secciones transversales complejas, componentes, y
múltiples respuestas luminiscentes. Las muchas características
verificables de las fibras, hilos y puntos de seguridad proporcionan
altos niveles de protección contra la duplicación fraudulenta de
artículos en los que se incorporan. Las múltiples características de
seguridad proporcionan medios de adaptar características de
identidad específicas para uso y usuarios específicos.
Las fibras de seguridad son fibras incorporadas
en documentos fiduciarios u otros artículos al objeto de asegurar
la identificación, autenticación y protección contra alteración,
imitación o falsificación. El término "hilo de seguridad" se
ha empleado para describir fibras retorcidas o trenzadas o tiras de
películas para los mismos fines.
La patente alemana 19802588 describe fibras de
celulosa conteniendo aditivos luminiscentes a efectos de
seguridad.
La Patente europea 066854 B1 describe fibras de
seguridad de acetato de celulosa y papeles de seguridad conteniendo
las fibras. Las fibras de seguridad son hiladas a partir de una
solución de acetona conteniendo un quelato lantanido. Las fibras
son incoloras bajo iluminación normal, pero muestran emisión de
banda estrecha en la región visible o infrarroja (IR) cuando son
excitadas por luz ultravioleta (UV). Se describe un hilo de
seguridad trenzado de fibras que tienen diferentes luminóforos
donde se imprime información codificada en el hilo de seguridad.
Las Patentes de Estados Unidos 4.655.788 y
4.921.280 describen fibras de seguridad invisibles a la luz solar o
luz artificial, que bajo excitación por rayos IR, UV o X, exhiben
luminescencia. Las fibras de seguridad se preparan por un proceso
de teñir fibras textiles convencionales tales como poliéster,
poliamida y fibras celulósicas con quelatos de tierras raras.
La patente alemana DE-A 14 46
851 describe un hilo de seguridad que tiene una microimpresión
realizada en varios colores.
La Patente de Estados Unidos 4.897.300 describe
un hilo de seguridad que tiene colores luminiscentes que son
invisibles a iluminación normal y están dispuestos a lo largo del
hilo de seguridad en porciones sucesivas y de solapamiento que,
cuando los colores son excitados, tienen una longitud reconocible a
simple vista y en las zonas de solapamiento tienen luminiscencias
mezcladas características. Los hilos de seguridad son producidos
imprimiendo formas de tiras en hojas planas y cortándolas
después.
La Patente de Estados Unidos 6.068.895 describe
una etiqueta de seguridad tejida que incorpora un filamento
detectable hecho añadiendo aproximadamente 20 por ciento en peso (%
en peso) de una sustancia fluorescente inorgánica a dopado de
poliéster y sacar filamentos del dopado.
La Patente de Estados Unidos 4.183.989 describe
un papel de seguridad que tiene al menos dos elementos de seguridad
verificables por máquina, de los que uno es un material magnético y
el segundo puede ser un material luminiscente. El material
luminiscente está dispersado en una laca y recubierto sobre una
película. La película se divide en pequeñas planchas de
aproximadamente 1 mm de diámetro y está incorporada en el papel.
La Patente coreana KR 9611906 y WO 9945200
describe métodos de preparar fibras luminiscentes por teñido. La
Patente coreana KR 9611906 describe la incorporación de las fibras a
material de papel.
La Descp. de Res. del Reino Unido. (1998), 411
(Julio), P.877-P.878, describe fibras bicomponente
con dominios diferencialmente teñibles para incorporación a papeles
de seguridad.
La Patente china número CN 1092119 describe
fibras de alcohol polivinílico de 1-10 mm de
longitud conteniendo pigmentos, colorantes y materiales
fluorescentes.
Las Patentes de Estados Unidos 5.876.068,
5.990.197, 5.990.930 y 6.099.930 describen otros medios de
proporcionar elementos de seguridad que implican sustancias
luminiscentes.
En un ámbito relacionado, la Patente británica
1.569.283 describe un aparato para verificar la autenticidad de
documentos codificados con sustancias fluorescentes.
Cada una de estas patentes representó mejoras en
el estado de sus técnicas respectivas. Sin embargo, a medida que ha
evolucionado la tecnología de seguridad, han tenido lugar mejoras
paralelas en las capacidades de quienes burlan las medidas de
seguridad. Se necesitan fibras de seguridad que posean combinaciones
únicas y de duplicación más difícil de características de seguridad
verificables. También se necesitan medios para adaptar las
características de identidad específicas a usuarios específicos.
También se han incorporado sustancias
luminiscentes a fibras para fines no relacionados con aplicaciones
de seguridad o para fines inespecíficos.
La Patente de Estados Unidos 4.781.647 describe
un método de producir filamentos fosforescentes mezclando fósforos,
preferiblemente zinc, cadmio o sulfuro de calcio al polímero
juntamente con un agente de acoplamiento antes de la extrusión y el
hilado a fibras para vello de muñecas.
La Patente de Estados Unidos 5.321.069 describe
un proceso para producir hilos de filamento continuo abultado
fosforescente (BCF) de polímeros termoplásticos para aplicaciones
textiles por hilado de sustancias fundidas. El proceso incluye los
pasos de mezclar los pellets de polímero con un agente de
humectación, preferiblemente aceite mineral, añadir un polvo
fosforescente tal como sulfuro de zinc para recubrir sustancialmente
uniformemente los pellets, y calentar en un extrusor para formar y
extrusionar una masa fundida, por lo que se dice que se obtiene una
distribución uniforme de pigmento fosforescente en todos los
filamentos. Los filamentos individuales pueden ser sólidos o huecos
y pueden tener cualquier forma convencional.
La Patente de Estados Unidos 5.674.437 describe
un método para preparar fibras luminiscentes incluyendo los pasos
de combinar en un extrusor un polímero termoplástico con un pigmento
de aluminato de metal luminiscente, calentar y mezclar para fundir
el polímero, y extrusionar la masa fundida para formar una
fibra.
La Patente de Estados Unidos 3.668.189 describe
policarbonamidas fluorescentes de formación de fibras preparadas por
copolimerización de un radical hidrocarbono aromático polinuclear de
anillo fundido que tiene al menos tres anillos fundidos.
Las Patentes japonesas 7300722 A2 y 2000096349
A2 describen fibras de vaina-núcleo, conteniendo el
núcleo la sustancia luminiscente.
US 4.756.557 describe un documento de seguridad
incluyendo al menos un hilo de seguridad alargado. El hilo puede
contener aditivos, tal como colorantes o sustancias fluorescentes
y/o partículas que tienen propiedades eléctricas o magnéticas.
La invención proporciona artículos de seguridad
incluyendo fibras, hilos y puntos de seguridad para aplicaciones de
seguridad que poseen múltiples características de verificación
únicas y de difícil duplicación incluyendo combinaciones de
secciones transversales complejas, componentes y múltiples
respuestas luminiscentes. Las múltiples características de
seguridad proporcionan medios de adaptar las características de
identidad específicas a usuarios específicos.
Una fibra de seguridad de la invención se
compone de al menos un filamento polimérico sintético que posee
múltiples elementos de seguridad incluyendo: una sección transversal
de filamento que tiene un factor de complejidad de al menos 5, y al
menos un componente conteniendo al menos una sustancia luminiscente,
donde la sustancia luminiscente exhibe al menos dos picos de
respuesta espectral luminiscente cuando es excitada por al menos una
longitud de onda seleccionada de la región 200 a 2000
nanómetros.
Los puntos de seguridad se preparan seccionando
transversalmente los filamentos de las fibras de seguridad.
En las figuras de los dibujos acompañantes:
La figura 1 representa una vista en sección
transversal de fibra que tiene una forma de estrella de cinco
puntas.
Las figuras 2A y 2B muestran las secciones
transversales de una fibra trilobular y otra cuadrilobular,
respectivamente, teniendo cada una lóbulos en forma de T, como se
describe en la Patente de Estados Unidos 5.057.368.
La figura 3 representa la sección transversal de
una fibra trilobular previamente descrita en la Patente de Estados
Unidos 4.770.938 que tiene un agujero (cilíndrico) que se extiende
axialmente en cada lóbulo.
La figura 4 representa la sección transversal de
una fibra trilobular que tiene lóbulos huecos en forma del número
ocho.
\newpage
La figura 5 representa la sección transversal de
una fibra cuadrilobular que tiene agujeros cilíndricos
semicirculares en los extremos distales de cada lóbulo y agujeros
cilíndricos de forma elíptica en cada lóbulo.
La figura 6 representa la sección transversal de
una fibra trilobular que tiene tres filas dobles de agujeros
cilíndricos en cada lóbulo y un trío de agujeros cilíndricos en el
centro de la sección transversal.
La figura 7 representa la sección transversal de
una fibra cuadrilobular bicomponente que tiene cuatro agujeros
cilíndricos (véase la Patente de Estados Unidos 6.158.204).
La figura 8 representa los espectros de
excitación y fluorescencia de un pigmento luminiscente inorgánico
La_{2}O_{2}S:
Eu que se puede obtener en el mercado como LUMILUX® Red CD 168.
Eu que se puede obtener en el mercado como LUMILUX® Red CD 168.
La figura 9 representa los espectros de
excitación y fluorescencia de ZnSiO_{4}:Mn, que se puede obtener
en el mercado de Honeywell International Inc. Como LUMILUX® Green CD
145.
La figura 10 representa los espectros de
excitación y fluorescencia de YVO_{4}:Nd, que se puede obtener en
el mercado de Honeywell International Inc. Como LUMILUX®
IR-DC 139.
Y la figura 11 representa los espectros de
excitación y fluorescencia de un oxisulfuro de tierras raras, que se
puede obtener en el mercado de Honeywell International Inc. Como
LUMILUX® Red UC 6.
La presente invención proporciona fibras de
seguridad, hilos y puntos que poseen combinaciones de formas
complejas en sección transversal, componentes y múltiples
respuestas luminiscentes que son únicas y de difícil duplicación.
Las fibras de seguridad de la invención son filamentos únicos
(monofilamentos) o conjuntos de monofilamentos. Donde la sección
transversal de fibra se explica a continuación, se entenderá que se
hace referencia a la sección transversal del monofilamento a no ser
que se indique lo contrario. Las fibras, hilos y puntos de la
invención se insertan en papeles, documentos y otros artículos por
procesos apropiados para proporcionar mejores niveles de
seguridad.
Las fibras de seguridad de la invención se
forman a partir de polímeros sintéticos por procesos continuos, tal
como hilado de sustancias fundidas, hilado en húmedo, hilado en
seco, hilado de gel y otros. Las fibras sintéticas son hiladas
típicamente convencionalmente con secciones transversales redondas,
pero se conocen formas triangulares, rectangulares, trilobulales,
cuadrilobulares, y otras. Las secciones de fibra transversales
también pueden estar conectadas en multicapa, es decir, pueden
contener agujeros, preferiblemente cilíndricos, que se extienden a
través de toda la longitud de la fibra. Cuanto mayor es el grado de
complejidad de una sección transversal de fibra, mayor es la
dificultad del diseño de una hilera para producirlo, y mayor es el
grado de dificultad de duplicación de este diseño por una parte
fraudulenta.
A los efectos de esta invención, el "factor de
complejidad" de una sección transversal de fibra se define
cuantitativamente de la siguiente manera:
donde:
CF es el "factor de complejidad" de la
sección transversal de la fibra;
L es el número de lóbulos o salientes de la
sección transversal;
N es el número de nodos o puntos de
bifurcación;
C es el número de componentes de la fibra;
H es el número de agujeros en la sección
transversal; y
R es el número de inversiones de curvatura al
atravesar en una dirección una vez alrededor de la superficie
interior de un agujero en la sección transversal de fibra.
\vskip1.000000\baselineskip
Una inversión de curvatura se indica mediante un
cambio en la posición del centro de curvatura de un lado al otro
lado de la tangente a la superficie interior del agujero en la
sección transversal de fibra.
\newpage
Por ejemplo, una sección transversal de fibra
redonda maciza convencional es perfectamente simétrica sin lóbulos
(L=0), sin nodos o puntos de bifurcación (N=0), un componente (C=1),
sin agujeros (H=0), y por lo tanto sin inversiones de curvatura
superficial dentro de un agujero (R=0). En consecuencia, esta fibra
simple tiene un factor de complejidad definido anteriormente igual a
(0+0+1^{3})x[1]^{1}=1.
La sección transversal de fibra representada en
la figura 1 tiene cinco lóbulos (L=5), un nodo en su centro (N=1),
un componente (C=1), sin agujeros, y por lo tanto sin inversiones de
curvatura superficial dentro de un agujero (R=0). Por lo tanto, esta
fibra tiene un factor de complejidad igual a
(5+1+1^{3})x[1]^{1} = 7x1 = 7.
La fibra cuadrilobular representada en la figura
2B tiene cuatro lóbulos (L=4), un nodo en su centro y uno en cada
lóbulo (N=5), un componente (C=1), sin agujeros (H=0) y sin
inversiones de curvatura (R=0) dentro de un agujero. Por lo tanto,
el factor de complejidad de esta fibra es
(4+5+1^{3})x[1]^{1}= 10x1 = 10.
La fibra trilobular representada en la figura 3
tiene tres lóbulos (L=3), un nodo en el centro (N=1), un componente
(C=1), tres agujeros (H=3), y sin inversiones de curvatura dentro de
un agujero (R=0). El factor de complejidad de esta fibra es
(3+1+1^{3})x[3]^{1} = 5x3 = 15.
La fibra representada en la figura 4 tiene una
sección transversal que tiene tres lóbulos huecos en forma de ocho.
El número de lóbulos es tres (L=3). Hay un punto de bifurcación en
el centro (N=1). Hay un componente (C=1). Hay tres agujeros en la
sección transversal (H=3). Atravesando en una dirección alrededor de
la superficie interior de un agujero, el centro de curvatura se
invierte dos veces al atravesar la cintura en cada lado del lóbulo,
haciendo cuatro inversiones de curvatura en total (R=4). Por lo
tanto, el factor de complejidad de la fibra de la figura 1 es
(3+1+1^{3})x[2+1]^{3} = 5x27 = 135.
Igualmente, las secciones transversales de fibra
ilustradas en las figuras 5 y 6 tienen factores de complejidad de 30
y 70 respectivamente.
Como una ilustración final, la fibra
bicomponente representada en la figura 7 tiene cuatro lóbulos (L=4),
un nodo en el centro (N=1), dos componentes (C=2), cuatro agujeros
(H=4) y sin inversiones de curvatura dentro de un agujero (R=0).
Por lo tanto, el factor de complejidad de la fibra de la figura 7 es
(4+1+2^{3})x[2+1]^{1} = 13x3 = 39.
Se entenderá que las fibras de la invención
tienen generalmente una sección transversal constante a lo largo de
sus longitudes.
Una de las características verificables de los
elementos de seguridad de esta invención es la sección transversal
de la fibra. El factor de complejidad de la sección transversal
(definido anteriormente) es preferiblemente al menos 5, más
preferiblemente al menos 10, todavía más preferiblemente al menos
15, más preferiblemente al menos 20 y muy preferiblemente al menos
25. Las Patentes de Estados Unidos 5.057.368 y 4.770.938 describen
cómo hilar fibras que tienen las secciones transversales complejas
representadas en las figuras 2 y 3 respectivamente.
Un segundo grupo de características de seguridad
que poseen las fibras de la invención, es el número, la posición,
la composición y las propiedades físicas de los componentes. Se
conocen fibras bicomponente que tienen dos dominios distintos en
sección transversal de dos distintos tipos de polímeros diferentes
uno de otro en composición (por ejemplo, poliéster frente a nylon)
o en propiedades físicas (por ejemplo, color). Se describen fibras
bicomponente y métodos para su fabricación, por ejemplo, en las
Patentes de Estados Unidos 4.552.603, 4.601.949, y 6.158.204. Los
componentes pueden estar en relación de yuxtaposición o en una
relación de vaina-núcleo.
En una realización, el número de componentes en
las fibras de seguridad de la invención es al menos dos. Se
prefiere que los componentes en una fibra multicomponente estén en
relación de yuxtaposición uno con otro. La figura 7 ilustra la
sección transversal de una fibra bicomponente descrita en la Patente
de Estados Unidos 6.158.204. Las porciones de las secciones
transversales etiquetada A y B representan componentes
diferentes.
Los componentes pueden ser de diferentes
composiciones de polímero. Sin embargo, se prefiere que los
componentes se compongan del mismo polímero básico, pero que tengan
diferentes colores bajo condiciones de iluminación normales y
diferentes respuestas luminiscentes a iluminación UV o IR. Los
constituyentes de polímero de las fibras de seguridad de la
invención se seleccionan del grupo que consta de poliamidas,
poliésteres, poliolefinas, poliacrílicos, polialcoholes,
poliéteres, policetonas, policarbonatos, polisulfuros, poliuretanos,
y derivados celulósicos y polivinílicos. Se prefieren poliolefinas,
poliésteres y poliamidas. Los polímeros más preferidos son
polipropileno, tereftalato de polietileno, tereftalato de
politrimetileno, nylon 6 y nylon 66.
Las fibras de seguridad de la invención tienen
un "diámetro efectivo" de aproximadamente 0,01 mm a
aproximadamente 3 mm. El diámetro efectivo a los efectos de esta
invención es el diámetro del círculo más pequeño que puede
circunscribir la sección transversal de la fibra.
En una realización de la invención, las fibras
se cortan transversalmente en rodajas en sección transversal de
0,005 mm a 0,5 mm de grosor. Los "puntos" resultantes se
incorporan a papeles u otros artículos donde las únicas secciones
transversales, componentes y respuestas luminiscentes son fácilmente
identificados a simple vista o bajo ampliación moderada.
Una tercera característica de seguridad de las
fibras de la invención son múltiples respuestas luminiscentes. Las
respuestas luminiscentes se seleccionan del grupo que consta de
fosforescencia o fluorescencia. Las respuestas luminiscentes
incluyen longitudes de onda en las regiones infrarroja, visible y
ultravioleta del espectro. Se considera que el espectro infrarrojo
comienza a longitudes de onda de más de 700 nanómetros (nm) y a los
efectos de esta invención se puede considerar que termina en 2000
nm. Se considera que el espectro visible está en la región de
longitud de onda de 400 a 700 nm. Se considera que el espectro
ultravioleta está en la región 200 a 400 nm.
Se incorporan sustancias luminiscentes en uno o
más de los componentes de las fibras de seguridad de la invención.
Una sola sustancia luminiscente puede tener múltiples respuestas
luminiscentes como indican múltiples picos de intensidad en su
espectro luminiscente. A los efectos de esta invención, se
despreciarán los picos espectrales que tengan una intensidad
inferior a aproximadamente un quinto de la intensidad máxima.
En una realización, la fibra de seguridad tiene
un componente y este componente contiene una o más sustancias
luminiscentes que presentan diferentes respuestas luminiscentes a
iluminaciones de las mismas o diferentes longitudes de onda. En
otra realización, las fibras de seguridad son fibras multicomponente
conteniendo cada una una sola sustancia luminiscente, pero con
diferentes respuestas luminiscentes a las mismas o diferentes
longitudes de onda. En otra realización, las fibras de seguridad son
fibras multicomponente conteniendo cada una múltiples sustancias
luminiscentes con diferentes respuestas luminiscentes a
iluminaciones de las mismas o diferentes longitudes de onda.
La luminescencia de las fibras de seguridad de
la invención se obtiene por incorporación de copolímeros
luminiscentes, pigmentos o colorantes antes o durante el hilado, o
por teñido de la fibra hilada con colorantes luminiscentes. Se
prefiere que los copolímeros luminiscentes, pigmentos o colorantes
estén integralmente incorporados en la fibra por mezcla antes o
durante la operación de hilado de la fibra. Es muy preferible que
las sustancias luminiscentes se incorporen mediante mezcla con el
polímero en una mezcladora, seguido de extrusión e hilado usando un
tornillo extrusor doble que tenga elementos mezcladores.
Las múltiples respuestas luminiscentes están en
una o varias regiones infrarroja, visible y ultravioleta del
espectro. Preferiblemente, las intensidades máximas de las múltiples
respuestas luminiscentes de las fibras de seguridad de la invención
están separadas en longitud de onda al menos 20 nm, más
preferiblemente al menos 50 nm, y todavía más preferiblemente al
menos 100 nm. Es muy preferible que las múltiples respuestas
luminiscentes tengan longitudes de onda máximas en al menos dos
regiones diferentes del espectro. Muy preferiblemente, las
múltiples respuestas luminiscentes están en las regiones infrarroja
y visible del espectro.
Las múltiples respuestas luminiscentes de las
fibras de seguridad de la invención son excitadas por una o más
longitudes de onda de iluminación seleccionadas de las regiones
infrarroja, visible y ultravioleta del espectro. Preferiblemente,
las respuestas luminiscentes son excitadas por una o más longitudes
de onda en las regiones infrarroja y ultravioleta.
Los pigmentos o colorantes luminiscentes pueden
ser sustancias orgánicas o inorgánicas. Ejemplos de sustancias
orgánicas térmicamente estables útiles en las fibras de seguridad de
la invención son los compuestos
4,4'-bis(2-metoxiestiril)-1,1'-bifenil,
4,4'-bis(benzoaxazol-2-il)estileno,
y
2,5-tiofenediilbis(5-tert-butil-1,3-benzoxazol).
Estos compuestos son comercializados por Ciba Specialty Chemicals
Inc. Bajo los nombres comerciales UVITEX® FP, UVITEX®
OB-ONE, y UVITEX® OB, respectivamente. Son excitados
por radiación ultravioleta y fluorescen en las regiones ultravioleta
y visible del espectro.
Ejemplos de sustancias inorgánicas útiles en las
fibras de seguridad de la invención son los materiales
La_{2}O_{2}S:Eu, ZnSiO_{4}:Mn, y YVO_{4}:Nd. Estos
materiales son comercializados por Honeywell Specialty Chemicals
bajo los nombres comerciales LUMILUX® Red CD 168, LUMILUX® Green CD
145 y LUMILUX® IR-DC 139, respectivamente. Las
figuras 8-10 muestran sus espectros de excitación y
fluorescencia. Cada uno es excitado por radiación ultravioleta.
LUMILUX® Red CD 168 y LUMILUX® Green CD 145 fluorescen en la región
visible. LUMILUX® IR-DC 139 fluoresce en la región
infrarroja.
Otra sustancia útil en las fibras de seguridad
de la invención es un oxisulfuro de tierras raras comercializado
por Honeywell Specialty Chemicals bajo la denominación comercial
LUMILUX® Red UC 6. Este material es excitado por infrarrojo y
fluoresce en la región visible. Sus espectros de excitación y
fluorescencia se representan en la figura 11.
Se describen ejemplos de copolímeros
luminiscentes útiles en las fibras de seguridad de la invención en
las Patentes de Estados Unidos 3.668.189 y 5.292.855 y 5.461.136.
Se describen copoliamidas, copoliésteres y copoliesteramidas
térmicamente estables que tienen compuestos fluoroflóricos
copolimerizados en ellos. Los copolímeros de la Patente de Estados
Unidos 5.292.855 son excitados y fluorescen a longitudes de onda
cerca de región infrarroja del espectro.
Las Patentes de Estados Unidos 5.424.006 y
5.674.437 describen sustancias fosforescentes y métodos de su
fabricación útiles en las fibras de seguridad de la invención. Las
sustancias fluorescentes dejan de fluorescer virtualmente de forma
instantánea, en menos de aproximadamente una milésima de segundo, al
cese de la excitación. Las sustancias fosforescentes pueden
continuar las emisiones luminosas durante algunas decenas o cientos
de minutos después del cese de excitación. Un ejemplo es el
material SrAl_{2}0_{4}:Eu Dy descrito en la Patente de Estados
Unidos 5.424.006. La tasa de decadencia de luminescencia es una de
las características verificables de las fibras de la invención.
Las fibras de seguridad de la invención se
forman en hilos de seguridad mediante procesos de fibra
convencionales tales como torsión, cableado, trenzado, texturización
y termofraguado. Se pueden incorporar las mismas o diferentes fibras
de seguridad en un hilo de seguridad.
El artículo de seguridad de la invención pueden
ser hilos de seguridad u otros artículos, tal como pasaportes,
divisas u otros documentos importantes. Los hilos pueden ser usados
para reproducir logos luminiscentes en tejidos o ropa, o pueden
incluir dicho logo como una sección transversal compleja. Un hilo de
seguridad cableado puede ser adaptado a usos finales específicos
mediante cualquier combinación de colores y secciones transversales.
A modo de ejemplo, un hilo de seguridad podría tener una sección
transversal en estrella (figura 1) con una respuesta luminiscente
roja. Tal hilo de seguridad podría ser adecuado para el pasaporte
chino dado que el color nacional de la bandera china es rojo y su
bandera tiene cinco estrellas. Para Italia, el hilo de seguridad
podría ser una combinación de fibras de seguridad que tengan
respuestas luminiscentes roja y verde con una fibra blanca, para
indicar los colores nacionales de la bandera italiana.
Los ejemplos siguientes se presentan al objeto
de ofrecer una comprensión más completa de la invención. Las
técnicas específicas, condiciones, materiales, proporciones y datos
referidos expuestos para ilustrar los principios de la invención son
ejemplares y no se deberán interpretar como limitación del alcance
de la invención.
En los ejemplos acompañantes la viscosidad de
ácido fórmico (FAV) se determina mediante
ASTM-D789-97, con los cambios
siguientes. Se utilizó un viscosímetro
Cannon-Fenske, también llamado viscosímetro Ostwald
modificado, en lugar del viscosímetro del tipo de pipeta calibrado
especificado. Se utilizaron 5,50 g por 50,0 ml de ácido fórmico a
90% en lugar de la cantidad especificada de 11,00 g por 100 ml de
ácido fórmico a 90%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezcla en tambor nylon 6 (grado MBM, 55 FAV),
de Honeywell International Inc., en una mezcladora en seco de doble
envuelta con 2,5% en peso de un pigmento luminiscente inorgánico
La_{2}O_{2}S:Eu, y 2,5% en peso de un segundo pigmento
luminiscente inorgánico YVO_{4}: Nd. Los pigmentos los fabrica
Honeywell Specialty Chemicals y se designan LUMILUX® Red CD 168 y
LUMILUX IR-CD 139 respectivamente. 95% en peso del
pigmento La_{2}O_{2}S:Eu (LUMILUX® Red CD 168) es de tamaño de
partícula inferior a 8,0 micras. 95% en peso del pigmento
YVO_{4}:Nd (LUMILUX® IR-CD 139) es de tamaño de
partícula inferior a 11,0 micras.
La mezcla amasada es alimentada a un tornillo
extrusor doble Leistritz de 18 mm de diámetro y 40:1 L/D. Los
tornillos extrusores tienen elementos mezcladores y amasadores así
como elementos de transporte. Las temperaturas de la zona del cañón
extrusor se ponen a 250-255ºC. El polímero fundido
es distribuido a una bomba de engranajes Zenith y después se pasa a
través de un paquete de tamiz graduado que consta de 17 tamices del
orden de 20 mallas hasta 325 mallas (agujero de 44 micras). Después
de pasar a través del paquete de tamices, el polímero fundido sale
por una hilera de 14 agujeros para producir la sección transversal
de filamento representada en la figura 1. Los filamentos fundidos
salientes son solidificados por flujo de aire de temple en corriente
paralela a 19,5ºC. La tasa de extrusión es 9,46 g/min y la velocidad
inicial de toma de fibra es 500 metros/min. La fibra es estirada
2,8:1 en línea con el hilado. Las propiedades dimensional y de
tracción de la fibra final (medidas por ASTM D2256) son las
siguientes:
Los filamentos de este ejemplo tienen la sección
transversal compleja representada en la figura 1 (factor de
complejidad de 7), un componente, y cuando son iluminados por una
lámpara UV de mercurio, tienen múltiples respuestas fluorescentes
con picos a 622 nanómetros (rojo) y de 880 y 1060 nanómetros en la
región infrarroja. Los filamentos son esencialmente incoloros bajo
iluminación normal.
\vskip1.000000\baselineskip
Se repitió el ejemplo 1 con los cambios
siguientes: polímero nylon 6 de grado BHS, 90 FAV con 5% Lumilux Red
CD 740; temperatura de la zona del cañón extrusor a 310ºC; y sección
transversal de filamento como se representa en la figura 2A. Se saca
una primera fibra (ejemplo 2X) fuera de línea a una relación de
estiramiento de 3,6:1. Se saca una segunda fibra (ejemplo 2Y) fuera
de línea a una relación de estiramiento de 5,6:1. Las propiedades
dimensionales y de tracción de la fibra final (medidas por ASTM
D2256) son las siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los filamentos de este ejemplo tienen la sección
transversal compleja representada en la figura 2A, y cuando son
iluminados por una lámpara UV de mercurio, tienen un color rojo
visible. Los filamentos son esencialmente incoloros bajo iluminación
normal.
\vskip1.000000\baselineskip
Las fibras del ejemplo 1 son seccionadas
transversalmente a intervalos de 0,2 mm para producir "puntos"
que tienen el factor de complejidad y múltiples respuestas
fluorescentes como en el ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezcla en tambor nylon 6 (grado MBM, 55 FAV)
de Honeywell International Inc., en una mezcladora en seco de doble
envuelta con 5,0% en peso de un pigmento luminiscente inorgánico
La_{2}O_{2}S:Eu (LUMILUX® Red CD 168). Se mezcla en tambor un
segundo lote del mismo nylon 6 con 5,0% en peso de un pigmento
luminiscente inorgánico diferente ZnSiO_{4}:Mn designado LUMILUX®
Green CD 145. 95% en peso del pigmento ZnSiO_{4}:Mn (LUMILUX®
Green CD 145) es de tamaño de partícula inferior a 7,0 micras.
Cada mezcla amasada es alimentada a un tornillo
extrusor doble con temperaturas de zona de cañón de
250-255ºC. Las masas fundidas de polímero separadas
son transportadas a través de bombas de engranajes Zenith separadas
y paquetes de tamices, y a un bloque de rotación común. Las
corrientes fundidas se combinan como se describe en la Patente de
Estados Unidos 6.158.204 para producir una fibra bicomponente que
tiene la sección transversal de filamento ilustrada en la figura 7.
Se hilan catorce filamentos a la misma tasa de extrusión combinada y
la misma velocidad de captación que en el ejemplo 1. La fibra es
estirada 2,8:1 en línea. Las propiedades dimensionales y de tracción
de la fibra final (medidas por ASTM D2256) son las siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los filamentos de la invención tienen la sección
transversal compleja representada en la figura 7 (factor de
complejidad de 39), dos componentes, y cuando son iluminados por una
lámpara UV de mercurio, muestran respuestas fluorescentes
yuxtapuestas con picos a 622 nanómetros (rojo) en un componente y a
525 nanómetros (verde) en el otro componente. Los filamentos son
esencialmente incoloros bajo iluminación normal.
\vskip1.000000\baselineskip
Las fibras del ejemplo 4 son seccionadas
transversalmente a intervalos de 0,2 mm para producir "puntos"
que tienen el factor de complejidad y múltiples respuestas
fluorescentes como en el ejemplo 4.
\newpage
Una fibra bicomponente que tiene la sección
transversal compleja representada en la figura 7 se prepara como en
el ejemplo 4 con la excepción de que un componente contiene 5,0% en
peso de pigmento La_{2}O_{2}S:Eu (LUMILUX® Red CD 168). El
segundo componente contiene 2,5% en peso de pigmento YVO_{4}:Nd
(LUMILUX® IR-CD 139) y 2,5% en peso de pigmento
ZnSiO_{4}:Mn (LUMILUX® Green CD 145). Los filamentos de la
invención tienen la sección transversal compleja representada en la
figura 7 (factor de complejidad de 39), dos componentes, y cuando
son iluminados por una lámpara UV de mercurio, muestran respuestas
fluorescentes yuxtapuestas con picos a 622 nanómetros (rojo) en un
componente y a 525 nanómetros (verde) en el segundo componente.
Además, el segundo componente también fluoresce en la región
infrarroja a 880 y 1060 nanómetros. Los filamentos son
esencialmente incoloros bajo iluminación normal.
\vskip1.000000\baselineskip
Una fibra bicomponente que tiene la sección
transversal compleja representada en la figura 7 se prepara como en
el ejemplo 4 con la excepción de que un componente contiene 5,0% en
peso de pigmento La_{2}O_{2}S:Eu (LUMILUX® Red CD 168). El
segundo componente contiene 5,0% en peso de respuestas fluorescentes
yuxtapuestas CaAl_{2}O_{4}:Eu, fósforo fosforescente Sm
preparado como en la Patente de Estados Unidos 5.424.006. Los
filamentos de la invención tienen la sección transversal compleja
representada en la figura 7 (factor de complejidad de 39), dos
componentes, y cuando son iluminados por una lámpara UV de mercurio,
muestran respuestas fluorescentes yuxtapuestas con picos a 622
nanómetros (rojo) en un componente y a 450 nanómetros (azul) en el
segundo componente. Además, el segundo componente sigue
resplandeciendo con una fosforescencia azul durante decenas de
minutos después del cese de la iluminación. Los filamentos son
esencialmente incoloros bajo iluminación normal.
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezcla en tambor nylon 6 (grado MBM, 55 FAV)
de Honeywell International Inc., en una mezcladora en seco de doble
envuelta con 5,0% en peso de un fósforo fosforescente
CaAl_{2}O_{4}:Eu, Sm (véase ejemplo 7). Se mezcla en tambor un
segundo lote de tereftalato de polietileno (PET) de Honeywell
International (viscosidad intrínseca 0,85) en una mezcladora en seco
de doble envuelta con 5,0% en peso de un pigmento luminiscente
inorgánico diferente La_{2}O_{2}S:Eu (LUMILUX® Red CD 168). Cada
mezcla amasada es alimentada a un tornillo extrusor doble con
temperaturas de zona de cañón a 250-255ºC para el
nylon 6 y 285-300ºC para el PET. Las masas fundidas
de polímero separadas son transportadas a través de bombas de
engranajes Zenith separadas y paquetes de tamices, y a un bloque de
rotación común. Los flujos fundidos se combinan como se describe en
la Patente de Estados Unidos 6.158.204 para producir una fibra
bicomponente. Se hilan catorce filamentos a la misma tasa de
extrusión y velocidad de recogida que en el ejemplo 1. La fibra no
se estira más. Los filamentos finales son de 12 denier/filamento y
tener un diámetro efectivo de 0,070 mm. La fibra es una fibra
bicomponente que tiene la sección transversal compleja representada
en la figura 7. La fibra se tiñe en un baño de tinte usando un tinte
ácido de Burconyl Yellow M-R 250% producido por
Burlington Chemical Inc. Bajo iluminación normal la mitad de nylon 6
de la fibra es amarilla, pero la mitad de PET es esencialmente
incolora. Cuando es iluminada por una lámpara UV de mercurio, la
porción de PET de la fibra fluoresce en la región roja y la porción
de nylon 6 es un verde fosforescente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos
9-14
Se preparan otras fibras de seguridad de la
invención que tienen las construcciones descritas en la tabla I
siguiente.
Habiendo descrito así la invención con bastante
detalle, se entenderá que dicho detalle no tiene que ser
estrictamente aceptado, sino que los expertos en la técnica pueden
pensar en cambios y modificaciones adicionales, todos los cuales
caen dentro del alcance de la invención definido por las
reivindicaciones anexas.
Claims (25)
1. Una fibra de seguridad incluyendo al menos un
filamento polimérico sintético que posee múltiples elementos de
seguridad incluyendo:
a. Una sección transversal de filamento que
tiene un factor de complejidad de al menos 5; y
b. Al menos un componente conteniendo al menos
una sustancia luminiscente;
donde dicha sustancia luminiscente exhibe al
menos dos picos de respuesta espectral luminiscente cuando es
excitada por al menos una longitud de onda seleccionada de la región
de 200 a 2000 nanómetros; y
donde el factor de complejidad se refiere a una
sección transversal de fibra y se define como sigue:
donde:
CF = el "factor de complejidad" de la
sección transversal de fibra;
L = el número de lóbulos o salientes de la
sección transversal;
N = el número de nodos o puntos de
bifurcación;
C = el número de componentes de la fibra;
H = el número de agujeros en la sección
transversal; y
R = el número de inversiones de curvatura al
atravesar en una dirección una vez alrededor de la superficie
interior de un agujero en la sección transversal de fibra, donde una
inversión de curvatura está señalizada por un cambio en la posición
del centro de curvatura desde un lado al otro lado de la tangente a
la superficie interior del agujero en la sección transversal de
fibra.
\vskip1.000000\baselineskip
2. La fibra de seguridad de la reivindicación 1,
donde la sección transversal de filamento tiene un factor de
complejidad de al menos 10.
3. La fibra de seguridad de la reivindicación 1,
donde la sección transversal de filamento tiene un factor de
complejidad de al menos 15.
4. La fibra de seguridad de la reivindicación 1,
donde la sección transversal de filamento tiene un factor de
complejidad de al menos 20.
5. La fibra de seguridad de la reivindicación 1,
donde la sección transversal de filamento tiene un factor de
complejidad de al menos 25.
6. La fibra de seguridad de la reivindicación 1,
donde el número de componentes es al menos dos.
7. La fibra de seguridad de la reivindicación 6,
donde los componentes están en relación de yuxtaposición.
8. La fibra de seguridad de la reivindicación 6,
donde los componentes constan del mismo polímero conteniendo
diferentes sustancias luminiscentes.
9. La fibra de seguridad de la reivindicación 1
donde la longitud de onda que produce una respuesta luminiscente es
el infrarrojo.
10. La fibra de seguridad de la reivindicación
1, donde la longitud de onda que produce una respuesta luminiscente
está en el visible.
11. La fibra de seguridad de la reivindicación
1, donde la longitud de onda que produce una respuesta luminiscente
está en el ultravioleta.
\newpage
12. La fibra de seguridad de la reivindicación
1, donde al menos una de las respuestas luminiscentes está en el
visible y al menos una respuesta luminiscente está en el
infrarrojo.
13. La fibra de seguridad de la reivindicación
1, donde hay dos o más longitudes de onda de excitación que producen
respuestas luminiscentes y donde las longitudes de onda de
excitación están dentro de al menos dos elementos diferentes del
grupo que consta del infrarrojo, el visible y el ultravioleta.
14. La fibra de seguridad de la reivindicación
1, donde al menos una de las respuestas luminiscentes es
fluorescencia y al menos una de las respuestas luminiscentes es
fosforescencia.
15. La fibra de seguridad de la reivindicación
1, donde el diámetro efectivo del (de los) filamento(s) es
del rango de 0,01 a 3 mm.
16. La fibra de seguridad de la reivindicación 1
preparada por el proceso que consta de:
a. Mezclar un polímero y una sustancia
luminiscente en una mezcladora en un estado seco;
b. Extrusionar y centrifugar la mezcla usando un
tornillo extrusor doble con elementos mezcladores y amasadores;
y
c. Enfriar los filamentos fundidos a
solidificación.
\vskip1.000000\baselineskip
17. Un punto de seguridad polimérico sintético
que posee múltiples elementos de seguridad incluyendo una sección
transversal de la fibra de la reivindicación 1.
18. Un punto de seguridad de la reivindicación
17 que tiene un grosor en el rango de 0,005 a 0,5 mm y un diámetro
efectivo en el rango de 0,01 a 3 mm.
19. Un artículo conteniendo el punto de
seguridad de la reivindicación 17.
20. Un artículo conteniendo la fibra de
seguridad de la reivindicación 1.
21. Un hilo de seguridad incluyendo una
pluralidad de las fibras de la reivindicación 1.
22. El hilo de seguridad de la reivindicación 21
incluyendo al menos otra fibra.
23. Un artículo conteniendo el hilo de seguridad
de la reivindicación 21.
24. Un método de proteger documentos o artículos
contra la duplicación fraudulenta incorporando en ellos una fibra de
seguridad de la reivindicación 1.
25. La fibra de seguridad, el hilo de seguridad
o el punto de seguridad de cualquiera de las reivindicaciones 1, 17,
19, 20, 21, 22 o 23, donde el número de componentes de la fibra es
igual a 1.
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