ES2353397T9 - Dispositivo de seguridad, su uso, y procesos para producirlos. - Google Patents
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Description
Dispositivo de seguridad, su uso, y procesos
para producirlos.
La presente invención se refiere a dispositivos
de seguridad, a su uso, y a procesos para realizar dispositivos de
seguridad. En particular, la invención se refiere a dispositivos de
seguridad que son reflectantes, y están formados preferiblemente,
por lo menos parcialmente, de partículas metálicas, preferiblemente
nanopartículas metálicas. La invención también se refiere a procesos
para realizar estos dispositivos de seguridad, en particular a un
proceso para imprimir un dispositivo de seguridad reflectante
utilizando una partícula metálica y/o una nanopartícula metálica que
contiene tinta.
Los recientes avances en la copia e impresión a
color han dado cada vez más importancia al desarrollo de nuevos
procedimientos para evitar la falsificación de documentos de
seguridad tales como billetes. Aunque se han desarrollado numerosas
técnicas, un área de mayor interés es el desarrollo de dispositivos
de seguridad que no puedan ser reproducidos fácilmente, en
particular por una copiadora o impresora a color.
Una propuesta que se ha adoptado es formular una
tinta para crear una imagen impresa que visualmente sea distinta de
su reproducción. Por ejemplo, las patentes americanas nº 5.059.245,
5.569.535 y 4.434.010 describen el uso de plaquetas o láminas
apiladas de capa fina. Las imágenes producidas con estos pigmentos
presentan un metamerismo angular es decir, sus cambios de color
dependen del ángulo en el que se ven. Estos pigmentos se han
incorporado en tintas de seguridad, utilizadas por ejemplo en papel
moneda. Estos pigmentos también se han incorporado en aplicaciones
de plásticos (véase, por ejemplo, la publicación PCT WO 00/24580,
publicada el 4 de mayo de 2000). En las patentes americanas nº
4.705.356; 4.779.898; 5.278.590; 5.766.738; y 6.114.018 se describen
tintas y dispositivos de seguridad adicionales.
La patente americana nº 6.013.307 describe una
tinta de impresión que contiene un único colorante o una mezcla de
por lo menos dos colorantes que está formulada para crear el mayor
metamerismo posible entre la tinta formulada y una tinta de
referencia en base a dos tipos de iluminación definidos. La imagen
original se describe como la que presenta diferencias claramente
identificables visualmente comparadas con su copia.
Otra propuesta utilizada para producir
documentos de seguridad ha sido producir una imagen "secreta"
que contiene un material que no puede verse a simple vista pero que
puede hacerse visible bajo unas condiciones específicas. Por
ejemplo, las patentes americanas nº 5.324.567, 5.718.754, y
5.853.464 describen el uso de compuestos activos Raman. Las patentes
americanas nº 5.944.881 y 5.980.593 describen materiales
fluorescentes que pueden utilizarse en una tinta. También, las
patentes americanas nº 4.504.084 describen un documento que contiene
una marca de información que comprende un primer color que es por lo
menos parcialmente opaco o visible en luz infrarroja y un segundo
color, que oculta el primer color en el espectro visible, pero es
invisible a la luz infrarroja.
Se han utilizado también tintas que cambian tras
una exposición química para documentos de seguridad. Por ejemplo,
las patentes americanas nº 5.720.801, 5.498.283, y 5.304.587
describen composiciones de tinta que son invisibles cuando están
impresas, y desarrollan un color tras exponerse a un
blanqueante.
Aunque estas propuestas proporcionan imágenes
impresas que son difíciles de reproducir, se siguen haciendo avances
en copiadoras de color e impresoras de color. Por lo tanto, sigue
habiendo la necesidad de disponer un procedimiento para producir
imágenes, en particular para documentos de seguridad, que no puedan
ser reproducidas fácilmente, y que puedan distinguirse visualmente
de sus reproducciones.
Además, existe la necesidad de poder crear
dispositivos de seguridad que muestren información variable, por
ejemplo, información que sea individualizada para una unidad de
producto específica, tal como un número de serie, cuya información
variable no pueda duplicarse o copiarse de manera fácil o rápida.
También existe la necesidad de poder crear dispositivos de seguridad
que muestren información variable y tengan una alta resolución en
índices comercialmente aceptables.
US 2005 078 158 también describe una tinta de
inyección de tinta.
En una realización, la presente invención va
dirigida a una tinta para impresión por inyección de tinta.
En otra realización, la invención va dirigida a
un dispositivo de seguridad reflectante impreso digitalmente, que
opcionalmente comprende partículas metálicas.
Las partículas metálicas pueden tener tamaños de
partícula medios de menos de aproximadamente 5 \mum, menos de
aproximadamente 1 \mum, menos de aproximadamente 500 nm, o menos
de aproximadamente 100 nm. Las partículas metálicas presentan
opcionalmente un tamaño de partícula medio de aproximadamente 50 nm
a aproximadamente 100 nm. El dispositivo de seguridad comprende
opcionalmente nanopartículas metálicas. Por lo menos una parte del
dispositivo de seguridad reflectante preferiblemente muestra
información variable. También, el dispositivo de seguridad
reflectante puede ser luminiscente.
En un aspecto, el dispositivo de seguridad
reflectante queda superpuesto por lo menos parcialmente a una imagen
sobre una superficie del substrato. Por lo menos una parte de la
imagen opcionalmente es visible a través del dispositivo de
seguridad reflectante cuando se ve en un primer ángulo respecto a la
superficie del substrato, pero por lo menos una parte de la imagen
se oscurece por lo menos parcialmente cuando se ve desde un segundo
ángulo respecto a la superficie del substrato.
El dispositivo de seguridad reflectante puede
fabricarse mediante un procedimiento que comprende la impresión por
inyección de tinta de una tinta que comprende partículas metálicas
sobre un sustrato.
Preferiblemente, el dispositivo de seguridad
reflectante presenta un efecto óptico que es difícil de reproducir.
Por ejemplo, el dispositivo de seguridad reflectante se dispone
opcionalmente en un sustrato que comprende una lámina de material
transparente y una capa reflectante, presentando el material
transparente una superficie transparente, y quedando dispuesto el
dispositivo de seguridad reflectante en la superficie transparente.
En este aspecto, el dispositivo de seguridad reflectante presenta
preferiblemente un patrón de interferencia óptica.
Las partículas metálicas comprenden
opcionalmente un metal seleccionado del grupo que consiste en plata,
oro, zinc, estaño, cobre, platino y paladio o una combinación de los
mismos. La distancia media entre partículas metálicas adyacentes es
opcionalmente menor de aproximadamente 700 nm. Por ejemplo, la
mayoría de las partículas metálicas pueden enlazarse a por lo menos
una nanopartícula adyacente.
En una realización, el dispositivo de seguridad
reflectante comprende una capa reflectante que es por lo menos
parcialmente semitransparente. En una realización, la capa
reflectante comprende una capa reflectante no continua,
comprendiendo la capa reflectante no continua las partículas
metálicas. La capa reflectante puede comprender una pluralidad de
microimágenes, comprendiendo opcionalmente por lo menos una de las
microimágenes información variable. La pluralidad de microimágenes
presenta preferiblemente una dimensión mayor media menor de
aproximadamente 0,5 mm. En otra realización, la capa reflectante
comprende una capa reflectante continua, comprendiendo la capa
reflectante continua las partículas metálicas. La capa reflectante
continua puede ser translúcida u opaca. Por ejemplo, la capa
reflectante continua queda superpuesta opcionalmente, por lo menos
parcialmente, a una imagen sobre una superficie del substrato,
presentando la imagen una topografía longitudinalmente variable. En
esta realización, la capa reflectante continua presenta
preferiblemente una traslación de la topografía longitudinalmente
variable de la imagen superpuesta.
En otra realización, la invención se refiere a
un dispositivo de seguridad que comprende (a) un sustrato que tiene
una superficie, comprendiendo la superficie una imagen; y (b) una
capa reflectante que comprende partículas metálicas dispuestas en
por lo menos parte de la superficie y superponiéndose por lo menos
parcialmente a la imagen. Por lo menos parte de la imagen es
preferiblemente visible a través de la capa reflectante cuando se ve
en un primer ángulo respecto a la superficie, pero por lo menos
parte de la imagen puede ser por lo menos parcialmente oscura cuando
se ve desde un segundo ángulo respecto a la superficie. El segundo
ángulo es preferiblemente de aproximadamente de 180ºC menos el
ángulo de luz incidente, respecto a la superficie. La capa
reflectante comprende opcionalmente una pluralidad de imágenes
reflectantes. La imagen está formada opcionalmente mediante un
proceso de impresión seleccionado del grupo que consiste en procesos
de impresión directa, impresión calcográfica, impresión por
rotograbado, impresión litográfica e impresión flexográfica. En otro
aspecto, la imagen se selecciona del grupo que consiste en un
holograma, una imagen en blanco y negro, una imagen en color, una
marca de agua, una imagen fluorescente UV, texto y un número de
serie.
En otra realización, la invención se refiere a
un proceso para formar un dispositivo de seguridad reflectante,
comprendiendo el proceso las etapas de: (a) disponer una tinta que
comprende partículas metálicas; y (b) aplicar por impresión directa
la tinta para formar el dispositivo de seguridad reflectante. Por lo
menos parte del dispositivo de seguridad reflectante muestra
opcionalmente información variable, que comprende opcionalmente
información oculta y/o información accesible. Idealmente, el
dispositivo de seguridad reflectante se forma a una velocidad mayor
de aproximadamente 15 m/s. La etapa (b) se produce preferiblemente
de manera continua substancialmente a temperatura constante. En una
realización, la etapa (b) comprende impresión por aplicación de
tinta por inyección desde un depósito de tinta, a través de un
cabezal de impresión, y sobre un sustrato, en el que la temperatura
del depósito de tinta o el cabezal de impresión es mayor de
aproximadamente 30ºC. Opcionalmente, el proceso comprende además la
etapa de: (c) aplicar radiación ultravioleta o infrarroja a la tinta
impresa. Opcionalmente, la tinta comprende un medio no solidificable
por UV, y el proceso comprende, además, la etapa de: (c) aplicar
radiación ultravioleta a la tinta impresa. El dispositivo de
seguridad reflectante se imprime opcionalmente sobre un sustrato que
comprende una lámina de material transparente y una capa
reflectante, presentando el material transparente una superficie
transparente, e imprimiéndose el dispositivo de seguridad
reflectante sobre la superficie transparente, provocando
preferiblemente que el dispositivo de seguridad presente un patrón
de interferencia óptica. En una realización particularmente
preferida, la etapa (b) comprende aplicar por impresión directa la
tinta sobre una superficie del substrato que tiene una imagen para
formar el dispositivo de seguridad reflectante. En este aspecto, la
imagen es visible a través de por lo menos parte de la imagen pero
preferiblemente puede oscurecerse por lo menos parcialmente cuando
se ve desde un segundo ángulo respecto a la superficie. La imagen
puede formarse mediante un proceso de impresión seleccionado del
grupo que consiste en procesos de impresión directa, impresión
calcográfica, impresión por rotograbado, impresión litográfica e
impresión flexográfica. En otro aspecto, la imagen se selecciona del
grupo que consiste en un holograma, una imagen en blanco y negro,
una imagen en color, una marca de agua, una imagen fluorescente UV,
texto y un número de serie.
En otra realización, la invención se refiere a
un proceso de impresión directa para imprimir un dispositivo de
seguridad utilizando una impresora de impresión directa que presenta
un cabezal de impresión directa, pudiendo generar y depositar el
cabezal de impresión directa pequeñas gotas de tinta en un sustrato,
comprendiendo la tinta partículas metálicas, comprendiendo el
proceso las etapas de accionar el cabezal de impresión directa a más
de 5000 s^{-1} de manera que cada gota de tinta generada comprende
aproximadamente de 5 picolitros a aproximadamente 100 picolitros de
tinta, y en el que el sustrato se mueve a una velocidad mayor de 1
m/s. El proceso comprende opcionalmente además la etapa de calentar
la tinta y/o el cabezal de impresión directa. Específicamente, la
temperatura de la tinta o el cabezal de impresión directa se
mantiene opcionalmente a una temperatura aproximadamente de 30ºC a
aproximadamente 100ºC. Preferiblemente, el accionamiento se produce
de manera continua substancialmente a temperatura constante. El
cabezal de impresión directa presenta preferiblemente uno o más
orificios que tienen un diámetro no mayor de aproximadamente 100
\mum. El dispositivo de seguridad formado presenta preferiblemente
un tamaño menor de aproximadamente 200 \mum, y opcionalmente
comprende información variable, opcionalmente información oculta y/o
accesible. El dispositivo de seguridad se forma preferiblemente a
una velocidad mayor de aproximadamente 15 m/s. El proceso comprende
opcionalmente, además, la etapa de aplicar radiación ultravioleta o
infrarroja a las pequeñas gotas depositadas. En un aspecto, la tinta
comprende un medio no solidificable por UV, y el proceso comprende,
además, la etapa de aplicar radiación ultravioleta a las pequeñas
gotas depositadas.
En otra realización, la invención se refiere a
un proceso para formar dispositivos de seguridad reflectantes,
comprendiendo el proceso las etapas de: (a) disponer una tinta que
comprende partículas metálicas; e (b) imprimir la tinta sobre un
sustrato para formar los dispositivos de seguridad reflectantes a
una velocidad mayor de 1 m/s (por ejemplo, mayor de aproximadamente
5 m/s, 10 m/s, 15 m/s o 20 m/s), en base a la velocidad del
sustrato. La etapa (b) comprende opcionalmente la aplicación por
impresión directa (por ejemplo, impresión por inyección de tinta o
impresión digital) de tinta para formar el dispositivo de seguridad
reflectante. Preferiblemente, los dispositivos de seguridad
presentan una resolución que es, por lo menos parcialmente, mayor de
aproximadamente 200 dpi (por ejemplo, mayor de aproximadamente 300
dpi o mayor de aproximadamente 400 dpi) en las direcciones x y/o
y.
En otra realización, la invención se refiere a
un dispositivo de seguridad que comprende partículas metálicas y que
presenta una característica de autentificación de la conductividad.
Por ejemplo, las partículas metálicas comprenden preferiblemente un
metal en masa y por lo menos parte del dispositivo de seguridad
puede tener una resistividad no mayor de aproximadamente 30 veces o
no mayor de aproximadamente 20 veces la resistividad del metal en
masa. El dispositivo de seguridad preferiblemente es también
reflectante y/o incluye una propiedad magnética. En un aspecto, el
dispositivo de seguridad es substancialmente no conductor pero
comprende un parte conductora. Por ejemplo, la parte conductora
puede tener una resistividad que sea menor de aproximadamente 30
veces o menor de aproximadamente 20 veces la resistividad del metal
en masa, mientras que el dispositivo de seguridad puede tener una
resistividad que sea de por lo menos 30 veces o por lo menos 50
veces la resistividad del metal en masa.
En otra realización, la invención se refiere a
un dispositivo de seguridad solidificable por UV que comprende
partículas metálicas y sin composición orgánica solidificable por
UV. Las partículas metálicas presentan preferiblemente tamaños de
partícula medios menores de aproximadamente 5 \mum o menores de
aproximadamente 1 \mum. El dispositivo de seguridad solidificable
por UV comprende opcionalmente nanopartículas metálicas. La
composición orgánica solidificable por UV es opcionalmente un medio
solidificable por UV o un monómero o un polímero solidificable por
UV. Idealmente, el dispositivo de seguridad solidificable por UV es
solidificable para formar una red sinterizada de nanopartículas
metálicas.
En otra realización, la invención se refiere a
un dispositivo de seguridad solidificable por UV substancialmente no
conductor que comprende partes o componentes conductores, en el que
el dispositivo de seguridad no incluye composición solidificable por
UV.
En otra realización, la invención se refiere a
un dispositivo de seguridad que comprende: (a) una primera capa que
comprende primeras partículas metálicas, comprendiendo las primeras
partículas metálicas un primer óxido metálico; y (b) una segunda
capa dispuesta por lo menos parcialmente sobre la primera capa,
comprendiendo la segunda capa segundas partículas metálicas que
comprenden un segundo óxido metálico. Preferiblemente, el
dispositivo de seguridad comprende además: (c) una tercera capa
dispuesta por lo menos parcialmente sobre la segunda capa,
comprendiendo la tercera capa terceras partículas metálicas que
comprenden el primer óxido metálico. Opcionalmente, el primer óxido
metálico se selecciona del grupo que consiste en sílice, titania y
mica, en el que el segundo óxido metálico se selecciona del grupo
que consiste en sílice, titania y mica, y en el que el primer óxido
metálico es diferente del segundo óxido metálico. En una realización
preferida, el primer óxido metálico comprende titania y el segundo
óxido metálico comprende mica. Este dispositivo de seguridad
presenta preferiblemente un cambio del color al inclinarlo para
proporcionar un efecto óptico que resulte muy difícil de reproducir
para un potencial falsificador.
En otras realizaciones, la invención se refiere
a billetes, etiquetas de autentificación de marca, artículos o
fabricación, precintos fiscales, botellas de alcohol y productos de
tabaco que comprenden uno o más de los dispositivos de seguridad de
la presente invención.
La presente invención se comprenderá mejor a la
vista de las figuras no limitativas, en las cuales:
Las figuras 1A-E presentan
varios ejemplos de patrones que pueden emplearse para formar un
dispositivo semitransparente reflectante con aberturas o huecos en
el mismo;
Las figuras 2A-C presentan un
ejemplo de un dispositivo de seguridad, que demuestra el efecto
foto-oscurecedor de un aspecto de la presente
invención;
La figura 3 presenta una sección transversal de
un dispositivo de seguridad de acuerdo con una realización de la
invención, y
Las figuras 4A-B presentan una
sección transversal de un dispositivo de seguridad de acuerdo con
otra realización de la invención.
Los dispositivos de seguridad para diferentes
aplicaciones tales como productos de marca, por ejemplo, perfumes,
fármacos, tabaco, productos de alcohol y similares, y documentos de
seguridad, por ejemplo, pasaportes, contratos, entradas, precintos
fiscales, billetes, y similares, se han convertido en una industria
muy importante. Los falsificadores se han vuelto muy sofisticados, y
los desarrollos de tecnología tales como copiadoras a color
avanzadas les han hecho más fácil privar a negocios y consumidores
de billones de dólares por año.
Existen muchos dispositivos de seguridad que ya
se utilizan actualmente. Los dispositivos de seguridad en general se
han producido a partir de diversos procesos y de muchos tipos de
tintas. Típicamente, estos procesos han incluido la serigrafía,
impresión offset, e impresión calcográfica utilizando pastas o
tintas en pasta convencionales. Hasta el desarrollo de los procesos
inventivos para producir materiales únicos tales como las partículas
metálicas inventivas, preferiblemente nanopartículas metálicas, no
han sido posible, sin embargo, los dispositivos de seguridad de la
presente invención. Las tintas, preferiblemente las tintas digitales
que comprenden partículas, preferiblemente nanopartículas metálicas,
utilizadas para formar los dispositivos de seguridad de la presente
invención no sólo mejoran respecto a los procesos descritos
anteriormente, sino que permiten crear dispositivos de seguridad por
impresión directa, impresión digital, o impresión por inyección de
tinta, preferiblemente dispositivos de seguridad reflectantes.
Además, la impresión directa, en particular la impresión por
inyección de tinta permite formar dispositivos de seguridad que no
puedan formarse por procesos convencionales. Por ejemplo, la
invención va también dirigida a dispositivos de seguridad que
comprenden información variable, por ejemplo, por serialización o
individualización. Sin impresión directa esto sería tremendamente
ineficaz y costoso, si no imposible. Además, las tintas de la
invención funcionan asombrosamente bien en aplicaciones comerciales
donde se requiere impresión a gran velocidad.
La invención, en distintas realizaciones, va
dirigida a dispositivos de seguridad, preferiblemente a dispositivos
de seguridad reflectantes, que comprenden partículas metálicas,
preferiblemente nanopartículas metálicas, y a procesos para formar
dichos dispositivos de seguridad a partir de tintas, preferiblemente
tintas digitales, que comprenden estas partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas. Tal como aquí se utiliza, el término
"partículas metálicas" se refiere a partículas que comprenden
un metal o una característica metálica y que presentan un tamaño de
partícula medio menor de aproximadamente 10 \mum. Preferiblemente,
las partículas metálicas presentan un tamaño de partícula medio
menor de aproximadamente 7 \mum, preferiblemente menor de
aproximadamente 5 \mum, más preferiblemente menor de
aproximadamente 3 \mum, y aún más preferiblemente menor de
aproximadamente 2 \mum. El término "nanopartículas metálicas"
se refiere a partículas que comprenden un metal o una característica
metálica y que presentan un tamaño de partícula medio menor de
aproximadamente 1 \mum. El experto en la materia apreciaría que
existen muchas técnicas para determinar el tamaño de partícula medio
de una población de partículas, siendo la microscopía electrónica de
barrido (SEM) una técnica particularmente preferida. Otros métodos
para determinar el tamaño de partícula medio de partículas del orden
de micras (por ejemplo, aproximadamente de 1 \mum a
aproximadamente 10 \mum) es mediante técnicas de oscurecimiento de
luz de partículas únicas (por ejemplo, con un analizador de tamaños
de partícula AccuSizer®). El tamaño de partícula medio de
partículas más pequeñas (por ejemplo, menores de aproximadamente 1
\mum) también puede determinarse utilizando una técnica de
dispersión de luz cuasielástica (QELS) (por ejemplo, con un
Malvern® ZetaSizer®). Que "comprende un metal" significa
que todas o parte de las partículas incluye, totalmente o
parcialmente, un metal (por ejemplo, un metal elemental (estado de
oxidación cero) o una mezcla o aleación de metales) o un compuesto
que contiene metal (por ejemplo, un óxido metálico o un nitruro
metálico). Así, en una realización preferida, las partículas
metálicas y/o las nanopartículas metálicas comprenden un componente
seleccionado del grupo que consiste en un metal, una aleación
metálica, y un compuesto que contiene metal (por ejemplo, un óxido
metálico). Adicionalmente o alternativamente, las partículas
metálicas y/o las nanopartículas metálicas pueden comprender un
componente que presente una característica metálica. El término
"característica metálica" se refiere a una propiedad óptica
reflectante o brillante similar a un metal. Por ejemplo, un
componente puede incluir una característica metálica en virtud de
que presenta un pequeño intervalo de banda electrónica.
Tal como se ha indicado anteriormente, las
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas de la
invención presentan preferiblemente un tamaño de partícula medio
menor de aproximadamente 1 \mum. En otra realización, las
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas presentan un
tamaño de partícula medio menor de aproximadamente 500 nm,
preferiblemente menor de aproximadamente 250 nm, aún más
preferiblemente menor de aproximadamente 100 nm, y más
preferiblemente menor de aproximadamente 80 nm. Las partículas
metálicas y/o las nanopartículas metálicas presentan opcionalmente
un tamaño de partícula medio mayor de aproximadamente 20 nm, mayor
de aproximadamente 25 nm, mayor de aproximadamente 30 nm, mayor de
aproximadamente 40 nm, mayor de aproximadamente 50 nm, mayor de
aproximadamente 100 nm, mayor de aproximadamente 250 nm o mayor de
aproximadamente 500 nm. En términos de intervalos, las partículas
metálicas y/o las nanopartículas metálicas de la invención presentan
opcionalmente un tamaño de partícula medios que oscila
aproximadamente entre 20 nm y aproximadamente 5 \mum,
preferiblemente de aproximadamente 25 nm y aproximadamente 3 \mum,
preferiblemente de aproximadamente 30 nm a aproximadamente 2 \mum,
todavía más preferiblemente de aproximadamente 40 nm a
aproximadamente 1 \mum, preferiblemente de aproximadamente 50 nm a
aproximadamente 500 nm, preferiblemente de aproximadamente 50 nm a
aproximadamente 100 nm, y preferiblemente de aproximadamente 50 nm a
aproximadamente 80 nm. Las partículas metálicas y/o las
nanopartículas metálicas pueden presentar una distribución de tamaño
de partícula unimodal o multi-modal (por ejemplo,
bimodal, trimodal, etc.).
En una realización, las partículas metálicas y/o
las nanopartículas metálicas no presentan substancialmente
partículas que presenten un tamaño de partícula mayor de 5 \mum
(que se refiere a la dimensión mayor, por ejemplo, diámetro de una
partícula esférica), por ejemplo mayor de 4 \mum, mayor de 3
\mum, mayor de 2 \mum, mayor de 1 \mum, mayor de 500 nm, mayor
de 250 nm, o mayor de 100 nm. Para los fines de esta memoria de
patente y las reivindicaciones adjuntas, que "no presentan
substancialmente" significa que comprende no más de
aproximadamente un 50%, preferiblemente no más de aproximadamente un
40%, más preferiblemente no más de aproximadamente un 30%, más
preferiblemente no más de aproximadamente un 20%, más
preferiblemente no más de aproximadamente un 10%, más
preferiblemente no más de aproximadamente un 5%, más preferiblemente
no más de aproximadamente un 1%, más preferiblemente no más de
aproximadamente un 0,5%, y más preferiblemente no más de
aproximadamente un 0,25%, en
peso.
peso.
Ejemplos no limitativos de metales para
utilizarse en las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas y dispositivos de seguridad de la presente invención
incluyen metales de transición así como metales del grupo principal
tales como por ejemplo, plata, oro, cobre, níquel, cobalto, paladio,
platino, indio, estaño, zinc, titanio, cromo, tantalio, tungsteno,
hierro, rodio, indio, rutenio, osmio, plomo y sus mezclas. Ejemplos
no limitativos de metales preferidos para utilizarse en la presente
invención incluyen plata, oro, zinc, estaño, cobre, níquel, cobalto,
rodio, paladio y platino - prefiriéndose particularmente plata,
cobre y níquel. Las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas comprenden opcionalmente un metal seleccionado del grupo
que consiste en plata, oro, zinc, estaño, cobre, platino y paladio o
una combinación de los mismos. Ejemplos no limitativos de compuestos
o componentes que contienen metales que presentan características
metálicas y que pueden ser útiles como partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas de los dispositivos de seguridad y las
tintas de la presente invención incluyen óxidos metálicos, nitruros
metálicos (por ejemplo, nitruro de titanio o nitruro de tantalio),
sulfuros metálicos y algunos semiconductores. El (los)
componente(s) que contienen metal presentan preferiblemente
un pequeño intervalo de banda electrónica que da lugar a propiedades
o características metálicas. Una lista no limitativa de óxidos
metálicos de ejemplo incluye bronces tales como bronces de tungsteno
incluyendo óxido de tungsteno e hidrógeno, óxido de tungsteno y
sodio y óxido de tungsteno y litio así como otros bronces tales como
bronces de fósforo. Otros óxidos de tungsteno se describen en la
solicitud de patente americana publicada nº 2005/0271566 A1, que fue
publicada el 8 de diciembre de 2005, toda la cual se incorpora aquí
por referencia. En un aspecto, las partículas metálicas y/o las
nanopartículas metálicas comprenden un mineral que presenta una
característica metálica. Una lista no limitativa de minerales de
ejemplo adecuados para las partículas metálicas y/o las
nanopartículas metálicas incluye marcasitas y piritas. En otra
realización, las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas comprenden un esmalte o un material compuesto por
vidrio/metal que proporciona una característica metálica. En una
realización, las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas comprenden un material nacarado y/o un material
opalescente que proporciona una característica
metálica.
metálica.
Los dispositivos de seguridad de la presente
invención (así como las tintas utilizadas realizar, formar,
imprimir, o crear los dispositivos de seguridad de la presente
invención) también comprenden, en una realización, mezclas de dos o
más partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas diferentes,
opcionalmente con un pigmento o un colorante. En otra realización,
los dispositivos de seguridad de la presente invención comprenden
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas que comprenden dos
o más metales en forma de aleación o mezcla de metales o compuestos
que contienen metal. Ejemplos no limitativos de aleaciones útiles
como partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas de la
invención incluyen Cu/Zn, Cu/Sn, Ag/Ni, Ag/Cu, Pt/Cu, Ru/Pt, Ir/Pt y
Ag/Co. Opcionalmente, las partículas metálicas y/o las
nanopartículas comprenden una aleación tal como bronce, bronces de
tungsteno o latón. También, en una realización, las partículas
metálicas y/o las nanopartículas metálicas presentan una estructura
de núcleo-envoltura realizada en dos metales
diferentes tales como por ejemplo, un núcleo que comprende níquel y
una envoltura que comprende plata (por ejemplo un núcleo de níquel
que presenta un diámetro de aproximadamente 20 nm rodeado por una
envoltura de plata de aproximadamente 15 nm de grosor). En otra
realización, la estructura de núcleo-envoltura puede
comprender un núcleo de óxido metálico con otro revestimiento de
óxido metálico. Un ejemplo no limitativo es una estructura de
núcleo-envoltura de una nanopartícula que comprende
un núcleo de mica y un revestimiento de óxido de titanio. En otra
realización, las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas comprenden partículas y/o pigmentos de efecto metálico. Un
método para crear pigmentos de efecto metálico es depositar finas
capas de un óxido metálico o cerámico en la superficie de otra (por
ejemplo TiO_{2} sobre mica). En CENEAR Vol. 81, nº 44, págs.
25-27 (3 de noviembre de 2003) (ISSN
0009-2347) se describen también pigmentos de efecto
metálico, todo lo cual se incorpora aquí por referencia.
En otra realización, las partículas metálicas
y/o las nanopartículas metálicas comprenden partículas compuestas
que presentan una primera fase, que es metálica, y una segunda fase,
que es no-metálica. En esta realización, la segunda
fase preferiblemente no reduce substancialmente la reflectividad o
brillo de la primera fase metálica. Ejemplos no limitativos para la
segunda fase incluyen silicatos, boratos, y sílice. La estructura de
las partículas del material compuesto puede ser tal que la segunda
fase se mezcle con la primera fase para formar partículas metálicas
y/o nanopartículas metálicas, la primera fase es un revestimiento
sobre la segunda fase, o la segunda fase es un revestimiento sobre
la primera fase. En otra realización, las partículas metálicas y/o
las nanopartículas metálicas comprenden partículas compuestas que
comprenden una primera fase metálica (que comprende un metal
elemental o una mezcla o aleación de metales) y una segunda fase que
comprende un compuesto que contiene metal (por ejemplo, un óxido
metálico tal como titania o alúmina). En otra realización, las
partículas metálicas y/o las partículas no metálicas comprenden
partículas compuestas que comprenden una primera fase metálica (que
comprende un metal elemental o una mezcla o aleación de metales) y
una segunda fase que comprende un pigmento o un colorante. El
pigmento o el colorante preferiblemente no reducen substancialmente
la reflectividad o el brillo de la primera fase. En este aspecto, el
pigmento o el colorante puede cambiar el color de las partículas
metálicas y/o las nanopartículas metálicas del color metálico nativo
de la primera fase a otro color (por ejemplo dorado). Ejemplos no
limitativos de colorantes o pigmentos adecuados para la segunda fase
incluyen uno o más los siguientes colorantes o pigmentos: amarillo,
verde, azul, rojo, y/o naranja. El color metálico obtenido en las
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas del compuesto
(o no compuesto) se selecciona opcionalmente del grupo que consiste
en plata, cobre, bronce, oro, y negro, así como una reflectividad o
un brillo metálico de cualquier color del espectro
visible.
visible.
Las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas adecuadas para utilizarse en los dispositivos de
seguridad, preferiblemente los dispositivos de seguridad
reflectantes de la presente invención y en las tintas,
preferiblemente tintas digitales, utilizadas para formar estos
dispositivos de seguridad, preferiblemente dispositivos de seguridad
reflectantes, pueden producirse mediante una serie de métodos. Por
ejemplo, las partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas
pueden formarse por pirólisis por pulverización, tal como se
describe, por ejemplo, en la solicitud de patente americana
provisional nº 60/645.985, presentada el 21 de enero de 2005, o en
una matriz orgánica, tal como se describe en la solicitud de patente
americana provisional nº 11/117.701, presentada el 29 de abril de
2005. Un ejemplo no limitativo de un método preferido para producir
partículas metálicas y nanopartículas metálicas es el conocido como
proceso poliol, y se describe en la patente americana nº 4.539.041.
En P. - Y. Silvert y otros, "Preparation of colloidal silver
dispersons by the polyol process" Part 1 - Synthesis and
characterization, J. Mater. Chem., 1996, 6 (4), 573 - 577; Part 2 -
Mechanism of particle formation, J. Mater. Chem., 1997, 7 (2),
293-299 se describe, por ejemplo, una modificación
del proceso Poliol. Brevemente, en el proceso Poliol se disuelve un
compuesto metálico, y se reduce o se reduce parcialmente mediante un
poliol tal como, por ejemplo, un glicol, a temperatura elevada para
proporcionar partículas metálicas correspondientes, En el proceso
poliol modificado, la reducción se realiza en presencia de una
sustancia anti-aglomerante disuelta, preferiblemente
un polímero, más preferiblemente polivinilpirrolidona
(PVP).
(PVP).
Una modificación particularmente preferida del
proceso poliol para producir partículas metálicas, especialmente
nanopartículas metálicas, se describe en las solicitudes de patente
americana también pendientes nº de serie
60/643.577, presentada el 14 de enero de 2005, 60/643.629 presentada el 14 de enero de 2005, y 60/643.578 presentada el 14 de enero de 2005, y los números de registro de patente de Cabot Corporation 2005A001.2, 2005A002.2,
2005A003.2005A003.2. En un aspecto preferido de un proceso poliol modificado, un compuesto metálico disuelto (por ejemplo, un compuesto de plata, tal como nitrato de plata) se combina con poliol y se reduce mediante éste (por ejemplo, etilenglicol, propilenglicol y similares) a temperatura elevada (por ejemplo, aproximadamente 120ºC) y en presencia de un polímero, preferiblemente un polímero que contiene heteroátomos, tal como PVP.
60/643.577, presentada el 14 de enero de 2005, 60/643.629 presentada el 14 de enero de 2005, y 60/643.578 presentada el 14 de enero de 2005, y los números de registro de patente de Cabot Corporation 2005A001.2, 2005A002.2,
2005A003.2005A003.2. En un aspecto preferido de un proceso poliol modificado, un compuesto metálico disuelto (por ejemplo, un compuesto de plata, tal como nitrato de plata) se combina con poliol y se reduce mediante éste (por ejemplo, etilenglicol, propilenglicol y similares) a temperatura elevada (por ejemplo, aproximadamente 120ºC) y en presencia de un polímero, preferiblemente un polímero que contiene heteroátomos, tal como PVP.
Las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas en los dispositivos de seguridad, preferiblemente
dispositivos de seguridad reflectantes, o en las tintas,
preferiblemente las tintas digitales, utilizadas para formar estos
dispositivos incluyen opcionalmente una sustancia
anti-aglomerante que inhibe la aglomeración de
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas cuando se
dispersan en una tinta, preferiblemente una tinta metálica, incluso
más preferiblemente una tinta digital, por ejemplo, una tinta de
impresión por inyección de tinta. La sustancia
anti-aglomerante puede ser inorgánica u orgánica y
puede comprender un compuesto de bajo peso molecular,
preferiblemente un compuesto orgánico de bajo peso molecular, por
ejemplo, un compuesto que tenga un peso molecular no mayor de
aproximadamente 500 uma, preferiblemente no mayor de aproximadamente
300 uma, y/o puede comprender un compuesto oligomérico o polimérico,
preferiblemente un compuesto polimérico orgánico, que tenga un peso
molecular (peso medio) de por lo menos aproximadamente 1.000 uma,
por ejemplo, por lo menos aproximadamente 3.000 uma, por lo menos
aproximadamente 5.000 uma, o por lo menos aproximadamente 8.000 uma,
pero preferiblemente no mayor de aproximadamente 500.000 uma, por
ejemplo, no mayor de aproximadamente 200.000 uma, o no mayor de
aproximadamente 100.000 uma. A modo de ejemplo no limitativo, la
sustancia anti-aglomerante, preferiblemente un
polímero, y más preferiblemente polivinilpirrolidona, presenta
opcionalmente un peso molecular medio que oscila entre
aproximadamente 3.000 uma y aproximadamente 60.000 uma. Por ejemplo,
la sustancia anti-aglomerante tiene opcionalmente un
peso molecular medio de aproximadamente 10.000 uma, aproximadamente
20.000 uma, aproximadamente 30.000 uma, aproximadamente 40.000 uma o
aproximadamente 50.000 uma. Polímeros particularmente preferidos
para utilizarse como sustancia anti-aglomerante en
la presente invención incluyen polímeros que comprenden unidades
monoméricas de una o más N-vinil lactamas no
sustituidas o sustituidas, preferiblemente las que presentan
aproximadamente de 4 a aproximadamente 8 anillos tales como, por
ejemplo, N-vinilcaprolactama,
N-vinil-2-piperidona
y N-vinilpirrolidona. Estos polímeros incluyen homo-
y copolímeros, y combinaciones de los mismos. Otros ejemplos no
limitativos de polímeros que son adecuados para utilizarse como
sustancia anti-aglomerante en la presente invención
se describe, por ejemplo, en la publicación de la solicitud patente
americana nº 2004/0182533 A1 que se publicó el 23 de septiembre de
2004. En una realización preferida, las partículas metálicas y/o las
nanopartículas metálicas comprenden un metal o un compuesto que
contiene metal, o un compuesto que tiene una característica
metálica, y un agente anti-aglomerante,
preferiblemente un polímero, y preferiblemente un polímero que
contiene heteroátomos.
De acuerdo con un aspecto preferido de la
presente invención, las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas útiles en las tintas y los dispositivos de seguridad de la
presente invención presentan tamaños de partícula medios pequeños,
preferiblemente con una estrecha distribución de tamaños de
partículas. Una estrecha distribución de tamaños de partículas puede
utilizarse en aplicaciones de impresión directa o impresión digital
ya que puede limitarse la obstrucción del orificio de un dispositivo
de impresión directa, por ejemplo, un cabezal o cartucho de
inyección de tinta, por partículas grandes. Las estrechas
distribuciones de tamaños de partícula también pueden permitir
formar dispositivos que tengan una elevada resolución y/o una alta
densidad de empaquetado.
Las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas para utilizarse en la presente invención opcionalmente
también muestran un alto grado de uniformidad en la forma. Las
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas para
utilizarse en las composiciones, preferiblemente las composiciones
de tinta y/o los dispositivos de seguridad de la presente invención,
más preferiblemente las composiciones de tinta digital de la
presente invención, opcionalmente son substancialmente de una forma,
por ejemplo, opcionalmente presentan una forma substancialmente
esférica. Las partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas
substancialmente esféricas pueden ser capaces de dispersarse más
fácilmente en una suspensión líquida y aplicar ventajosas
características de flujo, en particular para la deposición en una
tinta, preferiblemente una tinta de impresión por inyección de tinta
o una tinta digital para utilizarse con un dispositivo de inyección
de tinta, un útil de impresión directa u otro dispositivo o útil
similar. Para un nivel determinado de carga de sólidos, una
composición metálica de baja viscosidad que presente partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas substancialmente esféricas
puede tener una viscosidad menor que una composición que presente
partículas metálicas no esféricas, tales como escamas metálicas. Las
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas
substancialmente esféricas pueden ser también menos abrasivas que
las partículas irregulares o a modo de placa, siendo posible de este
modo reducir la abrasión y el desgaste del útil de deposición.
En una realización, por lo menos aproximadamente
un 70% en peso, por lo menos aproximadamente un 80% en peso, por lo
menos aproximadamente un 85% en peso, por lo menos aproximadamente
un 90% en peso, por lo menos aproximadamente un 95% en peso, o por
lo menos aproximadamente un 99% en peso de las partículas metálicas
y/o las nanopartículas metálicas útiles en la presente invención,
por ejemplo, en los dispositivos de seguridad, preferiblemente
dispositivos de seguridad reflectantes, y/o en las tintas,
preferiblemente las tintas digitales utilizadas para formar los
dispositivos de seguridad, son de forma substancialmente esférica.
En otra realización, las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas, oscilan entre aproximadamente un 70% en peso y
aproximadamente un 100% en peso de forma substancialmente esférica,
por ejemplo, de aproximadamente un 80% en peso a aproximadamente un
100% en peso, de forma substancialmente esférica o de
aproximadamente un 90% en peso a aproximadamente un 100% en peso de
forma substancialmente esférica. En otra realización, los
dispositivos de seguridad y/o las tintas utilizadas para formar los
dispositivos de seguridad no presentan substancialmente partículas
metálicas en forma de escamas. Inversamente, en otros aspectos, los
dispositivos de seguridad y/o las tintas utilizadas para formar los
dispositivos de seguridad comprenden partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas en forma de escamas, barras, tubos,
tetrápodos, plaquetas, agujas, discos y/o cristales, opcionalmente
en los mismos porcentajes en peso descritos anteriormente respecto a
partículas esféricas.
La tinta o tintas utilizadas para formar los
dispositivos de seguridad de la presente invención pueden comprender
una variedad de componentes diferentes. Idealmente, la tinta
comprende partículas metálicas, preferiblemente nanopartículas
metálicas, tal como se ha descrito anteriormente en detalle. Además,
la tinta comprende preferiblemente un medio capaz de dispersar las
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas.
Opcionalmente, la tinta puede también incluir uno o más
aditivos.
Las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas, descritas anteriormente, son útiles en tintas,
preferiblemente tintas para inyección de tinta o tintas digitales
para imprimir, preferiblemente por impresión por inyección de tinta
o impresión directa o impresión digital, dispositivos de seguridad,
por ejemplo, dispositivos de seguridad reflectantes, y/o
dispositivos de seguridad conductores de la presente invención.
Aunque depende mucho del material, en varias realizaciones, la carga
de partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas en las tintas,
por ejemplo, en las tintas de inyección de tinta o tintas digitales,
es por lo menos de aproximadamente un 2% en peso, por ejemplo, por
lo menos de aproximadamente un 5% en peso, por lo menos de
aproximadamente un 10% por el peso, por lo menos de aproximadamente
un 15% en peso, por lo menos de aproximadamente un 20% en peso, o
por lo menos de aproximadamente un 40% en peso, en base al peso
total de la composición de tinta total. Se prefiere que la carga
total de las partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas
útiles en las tintas utilizadas para formar los dispositivos de
seguridad de la presente invención no sea mayor de aproximadamente
un 75% en peso, por ejemplo, no mayor de aproximadamente un 40% en
peso, no mayor de aproximadamente un 20% en peso, no mayor de
aproximadamente un 10% en peso, o no mayor de aproximadamente un 5%
en peso, en base al peso total de la composición de tinta. En varias
realizaciones, en términos de intervalos, la tinta comprende de
aproximadamente un 1% en peso a aproximadamente un 60% en peso de
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas, por ejemplo, de
aproximadamente un 2 a aproximadamente un 40% en peso de partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas, de aproximadamente un 5 a
aproximadamente un 25% en peso de partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas, o de aproximadamente un 10 a
aproximadamente un 20% en peso de partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas, en base al peso total de la composición de
tinta. En otras varias realizaciones, la tinta comprende de
aproximadamente un 40% en peso a aproximadamente un 75% en peso de
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas, por ejemplo, de
aproximadamente un 40% a aproximadamente un 60% en peso de
partículas metálicas, en base al peso total de la composición de
tinta. Cargas superiores a las cargas preferidas pueden dar lugar a
altas viscosidades indeseables y/o a características de flujo no
deseables. Es evidente que la carga máxima que todavía da resultados
útiles depende también de la densidad de las partículas metálicas
y/o nanopartículas metálicas. Es decir, por ejemplo, cuanto mayor es
la densidad del metal de las partículas metálicas y/o las
nanopartículas metálicas, mayor es la carga aceptable y deseable en
porcentaje en
peso.
peso.
Los dispositivos de seguridad de la presente
invención están formados, impresos, o creados preferiblemente a
partir de tintas que comprenden un medio además de las partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas. En una realización, estas
tintas comprenden además una sustancia
anti-aglomerante, por ejemplo, un polímero o un
surfactivo, tal como se ha descrito anteriormente. El medio para
utilizarse en las tintas, preferiblemente las tintas para inyección
de tinta o tintas digitales, es preferiblemente un líquido que es
capaz de dispersar de manera estable partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas, más preferiblemente partículas metálicas
y/o nanopartículas metálicas que comprenden una sustancia
anti-aglomerante. Por ejemplo, se prefieren medios
que puedan proporcionar una dispersión de tinta que pueda mantenerse
a temperatura ambiente durante varios días o incluso una, dos, tres
semanas o meses o incluso más sin una aglomeración y/o sedimentación
sustancial de las partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas.
Para ello, se prefiere también que el medio sea compatible con la
superficie de las partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas.
Se prefiere particularmente que el medio sea capaz de disolver hasta
cierto punto la sustancia anti-aglomerante, si está
presente, sin eliminarla de las partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas. En una realización, el medio comprende (o
predominantemente consiste en) uno o más componentes polares
(disolventes) tales como por ejemplo un disolvente prótico, o uno o
más componentes apróticos, no polares, o una mezcla de los mismos.
En una realización, el medio es un disolvente seleccionado del grupo
que consiste en alcoholes, polioles, aminas, amidas, ésteres,
ácidos, cetonas, éteres, agua, hidrocarburos saturados,
hidrocarburos insaturados, y mezclas de los
mismos.
mismos.
Si los dispositivos de seguridad de la
invención, ya sean reflectantes o conductores o una combinación de
los mismos, se imprimen, se forman o se crean por impresión directa,
tal como por impresión por inyección de tinta o impresión digital,
el medio se selecciona preferiblemente para trabajar eficazmente con
un(os) útil(es) de impresión directa, tales como por
ejemplo un cabezal de impresión por inyección de tinta, un cabezal
digital, y cartuchos, particularmente en términos de viscosidad y
tensión superficial de la composición de tinta.
En un aspecto preferido, el medio comprende una
mezcla de por lo menos dos disolventes, preferiblemente por lo menos
dos disolventes orgánicos, por ejemplo, una mezcla de por lo menos
tres disolventes orgánicos, o por lo menos cuatro disolventes
orgánicos. Se prefiere el uso de más de un disolvente ya que
permite, entre otras cosas, regular simultáneamente diferentes
propiedades de una composición (por ejemplo, viscosidad, tensión
superficial, ángulo de contacto con el sustrato previsto, etc.) y
tener todas estas propiedades tan cerca como sea posible de los
valores óptimos. En una realización preferida, el medio comprende
una mezcla de etilenglicol, etanol y glicerol. por ejemplo, En las
patentes americanas nº 5.853.470; 5.679.724; 5.725.647; 4.877.451;
5.837.045 y 5.837.041 se describen ejemplos no limitativos de
medios.
Tal como se describe con mayor detalle a
continuación, es deseable también considerar los requisitos, si los
hay, impuestos por el útil de deposición (por ejemplo, en términos
de viscosidad y tensión superficial de la tinta) y las
características superficiales (por ejemplo, acidez, hidrofilicidad o
hidrofobicidad) del sustrato previsto al seleccionar el medio de
elección. Aunque la viscosidad deseada de la tinta puede depender en
gran medida del útil de deposición específico implementado, las
tintas utilizadas para formar los dispositivos de seguridad de la
presente invención, en particular las destinadas a la impresión por
inyección de tinta con piezo-cabezal, presentan
preferiblemente una viscosidad (medida a 20ºC) que no es menor de
aproximadamente 10 centipoises (cP), por ejemplo, no menor de
aproximadamente 12 cP, o no menor de aproximadamente 15 cP, y no
mayor de aproximadamente 50 cP, por ejemplo, no mayor de
aproximadamente 40 cP, no mayor de aproximadamente 30 cP, o no mayor
de aproximadamente 25 cP. Preferiblemente, la viscosidad de las
composiciones de tinta muestran solamente una pequeña dependencia de
la temperatura en el intervalo de entre aproximadamente 20ºC y
aproximadamente 40ºC, por ejemplo, una dependencia de la temperatura
no mayor de aproximadamente 0,4 cP/ºC. Para utilizarse en un proceso
de impresión por inyección de tinta, la viscosidad de la tinta se
encuentra preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 10 cP a
aproximadamente 40 cP, preferiblemente de aproximadamente 10 cP a
aproximadamente 35 cP, y preferiblemente de aproximadamente 10 cP a
aproximadamente 30 cP, más preferiblemente menor de aproximadamente
25 cP. Para utilizarse en procesos de atomización por inyección de
aerosol, la viscosidad de la tinta preferiblemente es no mayor de
aproximadamente 20 cP. En procesos de inyección automatizada, la
viscosidad de la tinta es preferiblemente de hasta aproximadamente
5000 cP. Para utilizarse en un proceso de impresión por rotograbado,
la viscosidad de la tinta se encuentra preferiblemente en el
intervalo de aproximadamente 15 cP a aproximadamente 100 cP. Para
utilizarse en un procedimiento litográfico o de impresión offset, la
viscosidad de la tinta preferiblemente se encuentra en el intervalo
de aproximadamente 5.000 cP a aproximadamente 50.000 cP.
Además, las tintas preferidas utilizadas para
formar los dispositivos de seguridad de la presente invención
presentan tensiones superficiales preferidas (medidas a 20ºC) no
menores de aproximadamente 20 dinas/cm, por ejemplo, no más menores
de aproximadamente 25 dinas/cm, o no menores de aproximadamente 30
dinas/cm, y no mayores de aproximadamente 40 dinas/cm. En una
realización, la composición o la formulación de la tinta utilizada
para formar los dispositivos de seguridad comprende partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas, y presenta una viscosidad
menor de aproximadamente 60 cP, por ejemplo, menor de 30 cP o menor
de aproximadamente 20 cP.
Las tintas, preferiblemente tintas para
inyección de tinta o tinta digital comprenden partículas metálicas
y/o nanopartículas metálicas, utilizadas para formar los
dispositivos de seguridad de la presente invención, preferiblemente
dispositivos de seguridad reflectantes y/o conductores, pueden
comprender además, en una realización, uno o más aditivos, tales
como estimuladores de adherencia, modificadores de reología,
surfactivos, modificadores del ángulo de mojado, humectantes,
inhibidores de cristalización, aglomerantes, colorantes/pigmentos y
similares, aunque no se limitan a éstos.
En una realización, la tinta, preferiblemente
tinta de inyección de tinta o tinta digital, comprende un
estimulador de adherencia, que facilita la adherencia de las
partículas metálicas, preferiblemente las nanopartículas metálicas,
en la tinta al sustrato en el cual se deposita en última instancia.
Ejemplos no limitativos de estimuladores de adherencia incluyen
laca, látex, acrilatos, otros polímeros, metal o un óxido del grupo
principal (por ejemplo, SiO_{2}, CuO). En la patente americana nº
5.750.194 se describen otros ejemplos de estimuladores de
adherencia. La sustancia anti-aglomerante que se
incluye opcionalmente con las partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas también puede actuar como estimulador de
adherencia. Además, aunque menos preferido, el estimulador de
adherencia, o cualquiera de los aditivos anteriores puede añadirse
directamente al sustrato.
En una realización, la tinta, preferiblemente
tinta de inyección de tinta o tinta digital, además de las
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas, comprende además
un modificador de reología, que reduce la dispersión de la tinta
después de la deposición. Ejemplos no limitativos de modificadores
de reología incluyen SOLTHIX 250 (Avecia Limited), SOLSPERSE 21000
(Avecia Limited), estireno alil alcohol (SAA), etilcelulosa, carboxi
metilcelulosa, nitrocelulosa, carbonatos de polialquileno, etil
nitrocelulosa, y similares.
En una realización, la tinta, preferiblemente
tinta para inyección de tinta o tinta digital, además de las
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas, comprende
adicionalmente un aglomerante, que aumenta la durabilidad de los
dispositivos formados en última instancia. Ejemplos no limitativos
de aglomerantes incluyen látex, laca, acrilatos, y similares.
Además, polímeros tales como por ejemplo polímeros de ácido
poliamínico, polímeros acrílicos, PVP, copolímeros de PVP (alcanos,
estirenos, etc.), polímeros de polifluorosilicato, telómeros
poliflourados (incluyendo productos de Zonyl® fabricados por E.I.
DuPont de Nemours & Co.), y copolímeros de acrílicos de estireno
(por ejemplo, los comercializados bajo el nombre comercial Joncryl®
de Johnson Polymer Corp.) pueden mejorar la adherencia de las
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas a un substrato de
polímero, como sustancias tales como agentes de acoplamiento (por
ejemplo, titanatos y silanos), aunque no se limitan a éstas. Estas
sustancias puede funcionar para aumentar la adherencia del
dispositivo al sustrato, así como para disminuir la interacción del
agua con el dispositivo provocando de este modo que el dispositivo
sea mucho más resistente. Pueden incluirse también en la tinta
estimuladores de cohesión para mejorar durabilidad del dispositivo
de
seguridad.
seguridad.
Las tintas descritas anteriormente,
preferiblemente tintas de inyección de tinta o tintas digitales, se
imprimen, se depositan, o de otra manera se disponen sobre
cualquiera de una diversidad de sustratos que presentan innumerables
características superficiales, formando, disponiendo, o imprimiendo
de este modo los dispositivos de seguridad de la presente invención,
preferiblemente dispositivos de seguridad reflectantes y/o
conductores, en la superficie del substrato.
En una realización preferida, el dispositivo de
seguridad, preferiblemente el dispositivo de seguridad reflectante
de la invención se imprime utilizando una composición o formulación
de tinta que comprende una o más partículas metálicas,
preferiblemente nanopartículas metálicas, sobre un sustrato que
presenta una superficie sobre la cual se forma el dispositivo de
seguridad. En esta realización, la impresión se realiza
preferiblemente mediante un útil de impresión directa, por ejemplo,
una impresora de inyección de tinta, un cabezal de impresión, un
cartucho o similares, y la composición o formulación de tinta puede
inyectarse a través de un cabezal o un cartucho de inyección de
tinta. En una realización más preferida, el dispositivo de
seguridad, preferiblemente un dispositivo de seguridad reflectante
y/o conductor, está formado a partir de una formulación de tinta a
baja temperatura. De este modo, la selección de sustratos sobre los
cuales se forma el dispositivo de seguridad de la invención incluye
sustratos que presentan un punto de ablandamiento o punto de fusión
bajo tal como papel, polímeros, etc. De acuerdo con un aspecto
preferido de la presente invención, el sustrato sobre el cual se
deposita la composición o formulación de tinta que contiene
partículas y nanopartícula metálicas tiene una temperatura de
ablandamiento y/o de descomposición no mayor de aproximadamente
300ºC, por ejemplo, no mayor de aproximadamente 250ºC, no mayor de
aproximadamente 225ºC, no mayor de aproximadamente 200ºC, no mayor
de aproximadamente 185ºC, no mayor de aproximadamente 150ºC, o no
mayor de aproximadamente 125ºC.
Ejemplos no limitativos de sustratos que son
particularmente ventajosos para imprimir o incorporar en el
dispositivo de seguridad, preferiblemente el dispositivo de
seguridad reflectante y/o conductor, incluye sustratos o superficies
de sustrato que comprenden uno o más de los siguientes: un polímero
fluorado, poliimida, resina epoxi (que incluye resina epoxi rellena
con vidrio), policarbonato, poliéster, polietileno, polipropileno,
polipropileno bi-orientado, polipropileno
mono-orientado, cloruro de polivinilo, copolímero de
ABS, madera, papel, lámina metálica, vidrio, billetes, ropa,
etiquetas (por ejemplo, etiquetas autoadhesivas, etc.), papel
sintético, tablero de fibra flexible, tejido polimérico no tejido,
tela y otros textiles. Otros sustratos particularmente ventajosos
incluyen materiales a base de celulosa tales como madera, papel,
cartón, o rayón, y lámina metálica y de vidrio (por ejemplo, vidrio
fino). Aunque particularmente las composiciones de la presente
invención resultan ventajosamente útiles para sustratos
termosensibles, debe apreciarse que resultan útil también otros
sustratos tales como, por ejemplo, substratos metálicos y
cerámicos.
cerámicos.
En una realización, el sustrato comprende un
revestimiento. En particular, los sustratos descritos anteriormente,
por ejemplo, papel natural o sintético, se han recubierto con capas
específicas para mejorar el brillo y/o acelerar la infiltración de
tinta o el medio de la tinta utilizado en las tintas, en particular
las tintas digitales. Ejemplos preferidos de revestimientos,
preferiblemente revestimientos brillantes para los sustratos de
inyección de tinta tales como papel (por ejemplo, papel
fotográfico), comprenden sílice, alúmina, sílice alúmina y/o alúmina
ahumada. En una realización preferida, la superficie de un papel
tiene un pH menor de 5.
En diferentes realizaciones, el sustrato incluye
una o más imágenes en su superficie. Las imágenes pueden formarse a
partir de un proceso de impresión seleccionado del grupo que
consiste en impresión directa (por ejemplo, inyección de tinta o
impresión digital), impresión calcográfica, impresión por
rotograbado, impresión offset, impresión litográfica e impresión
flexográfica. Para hologramas o algunos otros tipos de imágenes, la
imagen puede formarse, por lo menos en parte, mediante un proceso de
grabado por láser. La capacidad de imprimir, crear y formar los
dispositivos de seguridad de la invención en un sustrato que
presente una imagen (por ejemplo, una imagen impresa, holograma, o
similar) proporciona un nivel adicional de seguridad del documento
hasta ahora no disponible. Además, el hecho de poder individualizar
un documento, una etiqueta, etc., con información variable
proporciona incluso medidas adicionales contra la falsificación no
reconocidas o disponibles hasta ahora. Tal como se utiliza aquí, el
término "información variable" se refiere a información que es
individualizada para una unidad de producto, tal como datos
serializados, aunque no se limita a ello. Por ejemplo, un número de
serie es un tipo no limitativo de información variable. Otros tipos
de información variable incluyen: fichas, leyendas, símbolos
secuenciales, información alfanumérica variable, información
variable no serializada (información variable que no es secuencial),
y sus
combinaciones.
combinaciones.
Además, la imagen en la superficie de un
substrato puede presentar o no una topografía longitudinalmente
variable. Por topografía longitudinalmente variable se entiende que
la imagen presenta partes, por ejemplo, las superficies, que se
extienden, preferiblemente en grados variables, en una dirección
perpendicular a la superficie del substrato. Las superficies que se
extienden longitudinalmente pueden estar formadas, por ejemplo, como
zonas en las cuales se aplicó más de una tinta a la superficie del
substrato para formar la imagen. Es decir, algunas partes de la
imagen, por ejemplo, zonas de un color, pueden presentar una
topografía que se extienda longitudinalmente mayor que otras partes
de la imagen, por ejemplo, zonas de color diferente. La capacidad de
imprimir en superficies no uniformes, y en vías, tramos y cavidades
proporciona también medidas adicionales contra falsificaciones no
disponibles con tintas o procesos convencionales.
Tal como se ha indicado anteriormente, los
dispositivos de seguridad, por ejemplo los dispositivos de seguridad
reflectantes y/o conductores de la presente invención, están
formados preferiblemente mediante un proceso de impresión directa,
aunque pueden utilizarse también otros procesos de impresión para
formar dispositivos de seguridad tales como inyección de tinta por
pluma/jeringuilla, continua o por goteo según demanda, por
deposición de pequeñas gotas, pulverización, impresión offset,
impresión flexográfica, impresión litográfica, impresión por
rotograbado, impresión calcográfica, y otras, las cuales se
describen con mayor detalle a continuación, pero no se limitan a
éstas. Los dispositivos de seguridad de la invención también pueden
formarse depositando tinta por recubrimiento por inmersión o
recubrimiento por rotación, o por administración mediante pluma
sobre sustratos de tipo barra o
fibra.
fibra.
Tal como se ha indicado anteriormente, las
tintas que contienen partículas metálicas y/o nanopartículas
metálicas utilizadas para forma los dispositivos de seguridad de la
presente invención, preferiblemente los dispositivos de seguridad
reflectantes, pueden depositarse sobre la superficie de un substrato
utilizando una variedad de útiles tales como, por ejemplo, útiles de
deposición de baja viscosidad. Tal como aquí se utiliza, un útil de
deposición de baja viscosidad es un dispositivo que deposita un
líquido o una suspensión líquida sobre una superficie expulsando la
composición a través de un orificio hacia la superficie sin que el
útil quede en contacto directo con la superficie. El útil de
deposición de baja viscosidad es preferiblemente controlable sobre
una malla x-y, o una malla
x-y-z, denominada aquí útil de
deposición de "impresión directa". Un útil de deposición de
"impresión directa" preferido de acuerdo con la presente
invención es un dispositivo o impresora de inyección de tinta. Otros
ejemplos de útil de deposición de "impresión directa" incluyen
inyección de aerosol y jeringas automatizadas, tales como el útil
MICROPEN, de Ohmcraft, Inc., de Honeoye Falls, N. Y.
Tal como se ha mencionado anteriormente, la
capacidad de imprimir un dispositivo de seguridad reflectante que
comprenda información variable a velocidades comercialmente
aceptables no ha sido posible hasta ahora. Los procesos de impresión
directa, tales como procesos de impresión por inyección de tinta son
particularmente preferidos según la presente invención ya que
permiten formar dispositivos de seguridad, preferiblemente
dispositivos de seguridad reflectantes, que comprenden información
variable, así como formar, imprimir, crear dichos dispositivos de
seguridad, a una velocidad comercialmente aceptable. La capacidad de
incorporar, por ejemplo, un único número de serie, característica o
similar en un dispositivo de seguridad es una medida deseable contra
la falsificación. Las tintas que comprenden partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas permiten la impresión digital, lo que
posibilita la impresión de información variable en los dispositivos
de seguridad de la invención, especialmente los dispositivos de
seguridad reflectantes de la invención. Además, la capacidad de
imprimir en sustratos que presentan temperaturas de bajo punto de
fusión tales como papel y similares han hecho esto incluso
más
posible.
posible.
Una tinta adecuada para un proceso industrial de
impresión directa debe presentar numerosas características y
propiedades que incluyen una carga precisa de partículas, una
viscosidad correcta, y aglomerantes apropiados, estimuladores de
adherencia, etc. Sorprendentemente se descubrió que las tintas de la
presente invención pueden utilizarse en equipos de impresión
industrial para imprimir los dispositivos de seguridad de la
invención a altas velocidades comercialmente aceptables. En una
realización, los dispositivos de seguridad, preferiblemente
dispositivos de seguridad reflectantes, de la presente invención se
imprimen mediante un proceso de inyección directa sobre un sustrato
móvil, por ejemplo, un proceso de inyección de tinta o un proceso de
impresión digital, a una velocidad mayor de aproximadamente 0,1 m/s,
por ejemplo mayor de aproximadamente 0,5 m/s, mayor de
aproximadamente 1 m/s, mayor de aproximadamente 5 m/s, mayor de
aproximadamente 10 m/s, mayor de aproximadamente 15 m/s o incluso
mayor de aproximadamente 20 m/s, en base a la velocidad a la que se
mueve el sustrato. Preferiblemente, los dispositivos de seguridad
que se imprimen a estas velocidades presentan una resolución muy
elevada (preferiblemente mayor de aproximadamente 200 dpi (79 ppcm),
mayor de aproximadamente 300 dpi (118 ppcm), o mayor de
aproximadamente 400 dpi (157 ppcm) en las direcciones x y/o y). Tal
como se utiliza en este contexto, los términos "impresión
digital", "impreso digitalmente" y sus variaciones se
refieren a procesos de impresión sin contacto utilizando datos
digitales, preferiblemente capaces de imprimir información variable.
En una realización, la velocidad a la cual se forman los
dispositivos de seguridad se refiere a la velocidad a la cual el
sustrato pasa a través de la impresora de inyección de tinta a
medida que el dispositivo de seguridad se imprime sobre el mismo, o
la velocidad equivalente si el sustrato permanece fijo mientras el
(los) cabezal(es) de impresión se mueve(n) sobre la
superficie del substrato. Por éstas y otras razones, los procesos,
dispositivos y útiles de impresión directa, tales como procesos,
dispositivos y útiles de inyección de tinta, son medios muy
deseables para depositar las tintas descritas anteriormente sobre
una superficie del substrato. En otra realización, pueden imprimirse
dispositivos de seguridad, preferiblemente dispositivos de seguridad
reflectantes, con tintas de la presente invención a una velocidad
mayor de aproximadamente 5.000 dispositivos de seguridad por minuto,
preferiblemente mayor de aproximadamente 10.000 dispositivos de
seguridad por minuto, y más preferiblemente aproximadamente mayor de
20.000 dispositivos de seguridad por minuto. Es evidente que la
velocidad a la cual se imprimen los dispositivos de seguridad
dependerá, en parte, del tamaño de los dispositivos de seguridad.
Además, en esta realización, los dispositivos de seguridad
comprenden preferiblemente dispositivos de seguridad reflectantes,
que preferiblemente comprenden información variable.
En un aspecto, el proceso para formar un
dispositivo de seguridad, por ejemplo, un dispositivo de seguridad
reflectante, de la presente invención comprende las etapas de: (a)
disponer una tinta que comprende partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas; y (b) aplicar por impresión directa la
tinta sobre un sustrato para formar el dispositivo de seguridad. Tal
como se ha descrito anteriormente, por lo menos parte del
dispositivo de seguridad muestra opcionalmente información variable,
por ejemplo, información variable oculta y/o accesible. El sustrato
en esta realización puede ser cualquiera de los descritos
anteriormente. Preferiblemente, el sustrato comprende papel,
plástico o una combinación de los mismos. Además, en esta
realización, se contempla también que la superficie del substrato
contenga opcionalmente una o más imágenes sobre las cuales se
imprime el dispositivo de seguridad de la invención, total o
parcialmente. En una realización la imagen o imágenes pueden
comprender una imagen impresa, un holograma o similar.
Un problema que se da con algún proceso
convencional de impresión directa, por ejemplo procesos de impresión
por inyección de tinta, es que la temperatura del (de los)
cabezal(es) de impresión y/o cartuchos tiende a variar
durante la impresión continua a la alta velocidad, variando de este
modo de manera no deseable una o más propiedades, por ejemplo, la
viscosidad y/o la tensión superficial, de una tinta que está
diseñada para imprimirse a temperatura ambiente. Este cambio en las
propiedades de la tinta puede tener efectos perjudiciales tales como
una variación en la calidad y el rendimiento de impresión, formación
de cola como gotas viscosas, y obstrucción y fallo del cabezal de
impresión a medida que aumenta la viscosidad.
\newpage
En un aspecto de la invención, la composición o
formulación de tinta que contiene partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas utilizada en el proceso de impresión de la
invención está diseñada para imprimirse a una temperatura elevada
substancialmente constante. Por ejemplo, la tinta puede modificarse
para que incluya un componente de alta viscosidad (por ejemplo, un
humectante) y/o un polímero que pueda realizar una doble función de
aumentar la durabilidad del dispositivo de seguridad formado así
como mejorar el rendimiento de la tinta a altas temperaturas. De
este modo, en una realización, la etapa de impresión directa se
produce a una temperatura mayor de la temperatura ambiente, por
ejemplo, mayor de aproximadamente 25ºC, mayor de aproximadamente
30ºC o mayor de aproximadamente 35ºC. En términos de límites de
intervalo superior, opcionalmente en combinación con estos límites
de intervalo inferior, la etapa de impresión directa se produce
opcionalmente a una temperatura menor de aproximadamente 40ºC, menor
de aproximadamente 35ºC o menor de aproximadamente 30ºC. De este
modo, en un aspecto, la etapa de aplicar la tinta por impresión
directa comprende aplicar, mediante impresión por inyección de
tinta, la tinta desde un depósito de tinta, a través de un cabezal
de impresión, y sobre un sustrato, en el que la temperatura del
depósito de tinta o del cabeza de impresión sea mayor de
aproximadamente 25ºC, mayor de aproximadamente 30ºC, o
aproximadamente mayor de 35ºC. Estas temperaturas se refieren a la
temperatura del cabezal de impresión o del depósito de tinta durante
la impresión, según se determina mediante una medición con termopar.
Otro ejemplo de un método para depositar la tinta, por ejemplo, una
tinta inyectable o una tinta digital, consiste en utilizar un
depósito de tinta y/o un cabezal de impresión calentados para
reducir la viscosidad de la composición de tinta. Sorprendentemente
se ha descubierto que calentando la tinta, el cabezal de inyección
de tinta, o ambos, y funcionando a altas temperaturas se reducen las
fluctuaciones de temperatura dando como resultado un proceso de
impresión directa substancialmente más fiable. Opcionalmente, el
cabezal y/o la tinta se calientan cuando se imprime a altas
velocidades según pueda requerirse en la impresión comercial de los
dispositivos de seguridad de la invención, especialmente cuando se
utiliza un cabezal de inyección de tinta, preferiblemente un
piezo-cabezal que funcione a altas frecuencias, por
ejemplo mayores de 3.000 s^{-1}, preferiblemente mayores de 5000
s^{-1}, preferiblemente mayores de 7000 s^{-1}, aún más
preferiblemente mayores de 9000 s^{-1}, y aún más preferiblemente
mayores de 10.000 s^{-1}, más preferiblemente mayores de
12.000 s^{-1}.
12.000 s^{-1}.
Así, en una realización, la invención se refiere
a un proceso para imprimir un dispositivo de seguridad,
preferiblemente un dispositivo de seguridad reflectante, utilizando
una impresora de impresión directa, tal como una impresora de
inyección de tinta, a altas velocidades o a velocidades en las que
el procedimiento opcionalmente implica la etapa de calentar un
cabezal de impresión, tal como un piezo-cabezal, o
una tinta utilizada en un cabezal de impresión, preferiblemente un
piezo-cabezal. En una realización preferida, la
temperatura de la tinta o el cabezal de inyección de tinta se
mantiene a una temperatura mayor de por encima de la temperatura
ambiente a aproximadamente 200ºC, preferiblemente de aproximadamente
30ºC a aproximadamente 100ºC, más preferiblemente de aproximadamente
30ºC a aproximadamente 40ºC, y más preferiblemente de
aproximadamente 30ºC a aproximadamente
35ºC.
35ºC.
Aunque la impresión continua de las tintas de la
presente invención puede darse a temperaturas elevadas, la impresión
continua se produce preferiblemente a una temperatura
substancialmente constante, por ejemplo, \pm 6ºC, más
preferiblemente \pm 4ºC, más preferiblemente \pm 2ºC, más
preferiblemente \pm 1ºC, y más preferiblemente \pm 0,5ºC. Tal
como se ha indicado anteriormente, la temperatura del proceso de
impresión aumentará inicialmente hasta que se alcance la temperatura
elevada relativamente constante descrita anteriormente. Así, el
término, "impresión continua" en este contexto, se refiere a un
periodo de tiempo después de que la tinta y/o el cabezal de
impresión haya alcanzado esta temperatura elevada relativamente
constante, por ejemplo, después de que la temperatura de la tinta
y/o de la cabezal de impresión se haya estabilizado tras la puesta
en marcha.
En una realización preferida, un útil de
deposición de impresión directa, preferiblemente un dispositivo de
inyección de tinta, se utiliza conjuntamente con una tinta,
preferiblemente una tinta de inyección de tinta o una tinta digital,
para formar los dispositivos de seguridad, preferiblemente
dispositivos de seguridad reflectantes de la presente invención. Los
dispositivos de inyección de tinta funcionan generando pequeñas
gotas de tinta y dirigiendo las pequeñas gotas hacia la superficie
de un sustrato. Cada gota generada por el cabezal de inyección de
tinta y suministrada a una superficie del substrato incluye
aproximadamente de 5 a aproximadamente 100 picolitros de tinta (por
ejemplo, de aproximadamente 10 a aproximadamente 100 picolitros o de
aproximadamente 25 a aproximadamente 100 picolitros de tinta), por
ejemplo, tinta de inyección de tinta o tinta digital. Pueden
utilizarse también cabezales de impresión de inyección de tinta de
volumen de gota variable. Preferiblemente, cada gota es
substancialmente esférica, aunque también pueden utilizarse pequeñas
gotas no esféricas para crear una subestructura inusual (por
ejemplo, cada gota formando una estructura de
cabeza-cola) en el dispositivo impreso añadiendo de
este modo otro nivel de seguridad secreta. La posición del cabezal
de inyección de tinta está cuidadosamente controlada y puede ser
altamente automatizada para poder aplicar patrones discontinuos de
la composición a la superficie. Las impresoras de inyección de tinta
pueden imprimir a una velocidad de aproximadamente 1000 gotas por
segundo por inyector o más (por ejemplo, más de 3.000 gotas por
segundo, más de aproximadamente 5.000 gotas por segundo, más de
aproximadamente 7.000 gotas por segundo, aproximadamente más de
9.000 gotas por segundo, aproximadamente más de 10.000 gotas por
segundo, o aún más de aproximadamente 12.000 gotas por segundo) y
pueden imprimirse varios dispositivos que incluyan características
lineales con una buena resolución (por ejemplo, una resolución mayor
de aproximadamente 200 dpi (79 ppcm), mayor de aproximadamente 300
dpi (118 ppcm), o mayor de aproximadamente 400 dpi (157 ppcm) en las
direcciones x y/o y) a velocidades comercialmente aceptables
(indicadas
anteriormente).
anteriormente).
\newpage
Típicamente, un dispositivo de inyección de
tinta incluye un cabezal de inyección de tinta, y/o cartucho u otro
sistema de suministro de tinta con uno o más orificios que presentan
un diámetro no mayor de aproximadamente 100 \mum, tal como por
ejemplo de aproximadamente 5 \mum a aproximadamente 75 \mum. Las
pequeñas gotas son generadas y dirigidas a través del orificio hacia
la superficie que se está imprimiendo. Las impresoras de inyección
de tinta utilizan típicamente un sistema piezoeléctrico accionado
para generar las pequeñas gotas, aunque se utilizan también otras
variaciones. Puede utilizarse también impresión térmica e inyección
por burbuja de tinta. En las patentes americanas nº 4.627.875 y
5.329.293, por ejemplo, se describen con mayor detalle dispositivos
de inyección de
tinta.
tinta.
En otra realización, los dispositivos de
seguridad de la invención, preferiblemente los dispositivos de
seguridad reflectantes, se forman, imprimen, depositan, o de otra
manera se crean a partir de una tinta que comprende partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas utilizando un proceso de
deposición de inyección de aerosol. La deposición de inyección de
aerosol permite la formación de dispositivos de seguridad que
presentan un tamaño de dispositivo mínimo, por ejemplo no mayor de
aproximadamente 200 \mum, tal como aproximadamente no mayor de 150
\mum, aproximadamente no mayor de 100 \mum e incluso no mayor de
aproximadamente 50 \mum. En la deposición de inyección de aerosol,
las composiciones o formulaciones de tinta que contienen partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas aerosolizadas en pequeñas
gotas y las pequeñas gotas son transportadas al sustrato en un flujo
de gas a través de un canal de flujo. Ejemplos de deposición por
inyección de aerosol incluyen los descritos en las patentes
americanas nº 6.251.488; 5.725.672 y 4.019.188.
Las pequeñas gotas pueden depositarse sobre la
superficie del substrato por impacto inercial de pequeñas gotas más
grandes, deposición electrostática de pequeñas gotas cargadas,
deposición difusional de pequeñas gotas de tamaños por debajo de
micras, intercepción sobre superficies no planas y sedimentación de
pequeñas gotas, tales como aquellas que presentan tamaños superiores
a aproximadamente 10 \mum.
En una realización, la invención va dirigida a
un proceso de impresión directa para imprimir un dispositivo de
seguridad utilizando una impresora de inyección directa que presenta
un cabezal de impresión directa, pudiendo generar y/o depositar el
cabezal de impresión directa pequeñas gotas de una tinta en un
sustrato, comprendiendo la tinta partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas, comprendiendo el procedimiento las etapas
de accionar el cabezal de impresión directa a más de 5000 s^{-1}
de manera que cada gota de tinta generada comprenda aproximadamente
de 5 picolitros a aproximadamente 100 picolitros de tinta (por
ejemplo, de aproximadamente 10 a aproximadamente 100 picolitros, o
de aproximadamente 25 a aproximadamente 100 picolitros de tinta), y
en el que el sustrato se mueve a una velocidad de mayor de 1 m/s.
Además, el proceso anterior comprende opcionalmente, además, la
etapa de calentar la tinta y/o el cabezal de impresión directa. En
un aspecto preferido de esta realización, la temperatura de la tinta
o el cabezal de impresión directa se mantiene en un valor que oscila
entre la temperatura ambiente y aproximadamente por encima de 200ºC,
preferiblemente de aproximadamente 30ºC a aproximadamente 100ºC,
preferiblemente de aproximadamente 30ºC a 40ºC, y más
preferiblemente de aproximadamente 30ºC a 35ºC. En esta realización,
el cabezal de impresión directa presenta uno o más orificios que
tienen un diámetro no mayor de aproximadamente 100 \mum, por
ejemplo, de aproximadamente 50 \mum a aproximadamente 75 \mum.
Además, en esta realización, el dispositivo presenta preferiblemente
un tamaño menor de aproximadamente 200 \mum, preferiblemente menor
de aproximadamente 150 \mum, preferiblemente menor de 100 \mum,
y preferiblemente menor de aproximadamente 50 \mum. También, en
esta realización, el dispositivo es un dispositivo de seguridad,
preferiblemente un dispositivo de seguridad reflectante o conductor,
y más preferiblemente un dispositivo de seguridad reflectante, que
opcionalmente comprende información variable. Estos dispositivos de
seguridad son útiles en marcas, etiquetas, documentos, moneda, o
similares, que pueden fijarse o de otra manera sujetarse
virtualmente a cualquier artículo de fabricación. En otro aspecto de
esta realización, el sustrato comprende un revestimiento, o el
sustrato comprende una o más imágenes, por ejemplo un holograma. En
una realización, el dispositivo de impresión directa comprende un
dispositivo de inyección de tinta, y el cabezal de impresión directa
comprende opcionalmente un piezo-
cabezal.
cabezal.
En otra realización, los dispositivos de
seguridad de la invención, preferiblemente dispositivos de seguridad
reflectantes, están formados, impresos, depositados, o de otra
manera creados a partir de una tinta que comprende partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas utilizando una variedad de
otras técnicas que incluyen técnicas calcográficas, impresión por
rodillos, pulverización, impresión offset, revestimiento
recubrimiento por inmersión, recubrimiento por rotación, y otras
técnicas que dirigen unidades discontinuas de fluido o de
inyecciones continuas, o láminas continuas de fluido a una
superficie, aunque no se limitan a éstas.
Otros ejemplos de métodos de impresión
ventajosos para las composiciones de la presente invención incluyen
impresión litográfica y e impresión por rotograbado. Por ejemplo, la
impresión por rotograbado puede utilizarse con composiciones o
formulaciones de tinta que contienen partículas metálicas y
nanopartículas metálicas que tienen una viscosidad de hasta
aproximadamente 500 cP. El método por rotograbado puede depositar
dispositivos que presenten tamaños de dispositivo mínimos de
aproximadamente 1 \mum a aproximadamente 25 \mum y puede
depositar dichos dispositivos a alta velocidad, tal como hasta
aproximadamente 700 metros por minuto. El proceso de rotograbado
también comprende la formación directa de patrones sobre la
superficie. Así, aunque las tintas de la invención se utilizan
preferiblemente en un proceso de impresión directa, las tintas de la
invención también pueden utilizarse en un proceso de impresión por
rotograbado, que permite imprimir dispositivos finos con micro
grabado de un cilindro de rotograbado. Esta realización permite la
impresión de dispositivos de seguridad reflectantes muy finos
utilizando tintas que comprenden partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas para humedecer los dispositivos del
cilindro de rotograbado gravados finamente.
En otra realización, los dispositivos de
seguridad de la invención, preferiblemente los dispositivos de
seguridad reflectantes, están formados, impresos, depositados, o de
otra manera creados a partir de una tinta que comprende partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas utilizando un proceso de
impresión litográfica. En un proceso litográfico, una placa de
impresión con tinta hace contacto y transfiere un patrón a un manto
de caucho y el manto de caucho hace contacto y transfiere el patrón
a la superficie que se está imprimiendo. Una plancha cilíndrica
entra primero en contacto con unos rodillos amortiguadores que
transfieren una solución acuosa a las zonas hidrófilas sin imagen de
la placa. Una placa amortiguada hace contacto entonces con un
rodillo de tinta y solamente acepta tinta en las zonas de imagen
oleofílica. De este modo, aunque las tintas de la invención se
utilizan preferiblemente en un proceso de impresión directa, las
tintas de la invención también pueden utilizarse en un proceso
litográfico, que permite formar dispositivos de seguridad altamente
reflectantes que pueden definirse por un patrón de alta resolución
utilizando estos procesos.
Utilizando una o más de las técnicas de
deposición anteriores, es posible depositar las tintas descritas
anteriormente en un lado o en ambos lados de un sustrato. Además,
los procedimientos pueden repetirse para depositar múltiples capas
de las mismas o diferentes composiciones de nanopartículas metálicas
sobre un sustrato.
En una realización preferida, la tinta, que
comprende partículas metálicas, preferiblemente nanopartículas
metálicas, queda confinada ventajosamente en el sustrato,
posibilitando así la formación de dispositivos de seguridad que
tengan un tamaño de dispositivo mínimo, siendo el tamaño de
dispositivo mínimo la menor dimensión del dispositivo en el eje
x-y, tal como la anchura de una línea o diámetro de
un círculo. De acuerdo con los procesos de impresión directa, la
presente invención comprende la formación de dispositivos de
seguridad, preferiblemente dispositivos de seguridad reflectantes,
que presentan opcionalmente un tamaño de dispositivo mínimo. Por
ejemplo, el método de la presente invención puede utilizarse para
fabricar dispositivos de seguridad que presenten un tamaño de
dispositivo mínimo no mayor de aproximadamente 200 \mum, por
ejemplo no mayor de aproximadamente 150 \mum, no mayor de
aproximadamente 100 \mum, o no mayor de aproximadamente 50 \mum.
Los tamaños de dispositivo mínimos pueden proporcionarse utilizando
impresión por inyección de tinta y otras técnicas de impresión que
proporcionen pequeñas gotas o unidades discontinuas de composición a
una superficie. Las tintas que contienen partículas y nanopartículas
metálicas preferidas utilizadas para formar los dispositivos de
seguridad de la presente invención pueden estar confinadas en zonas
de un sustrato que presenten una anchura no mayor de aproximadamente
200 \mum, preferiblemente no mayor de aproximadamente 150 \mum,
por ejemplo, no mayor de aproximadamente 100 \mum o no mayor de
aproximadamente de 50 \mum.
Tal como se ha descrito anteriormente, el
sustrato sobre el cual se imprime la tinta, por ejemplo, tinta de
inyección de tinta o tinta digital, incluye opcionalmente una o más
imágenes en el mismo. De este modo, la etapa de impresión comprende
opcionalmente aplicar por impresión directa la tinta sobre una
superficie del substrato que tenga una imagen para formar el
dispositivo de seguridad para mejorar la seguridad contra la
falsificación del dispositivo de seguridad. Preferiblemente, el
dispositivo de seguridad formado en última instancia se superpone
por lo menos parcialmente a una o más imágenes. La imagen subyacente
puede seleccionarse del grupo que consiste en un holograma, una
imagen en blanco y negro, una imagen a color, una marca de agua, una
imagen fluorescente UV, texto y un número de serie, o una
combinación de los mismos. Imprimir el dispositivo de seguridad
sobre por lo menos de una parte de una o más imágenes es deseable
para formar un dispositivo de seguridad que tenga un efecto foto
oscurecedor, el cual se describe con mayor detalle a
continuación.
La imagen del substrato subyacente se forma
preferiblemente antes de imprimir la tinta que contiene partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas en el sustrato para formar el
dispositivo de seguridad, por ejemplo, el dispositivo de seguridad
reflectante, de la presente invención. En varias realizaciones, la
imagen del sustrato puede formarse a partir de un proceso de
impresión seleccionado del grupo que consiste en procesos de
impresión directa (por ejemplo, por inyección de tinta u otra
impresión digital), impresión calcográfica, impresión por
rotograbado, impresión litográfica e impresión flexográfica. La
imagen puede formarse o no (total o parcialmente) a partir de la
misma tinta utilizada para formar el dispositivo de seguridad que se
superpone por lo menos parcialmente en la imagen. Para hologramas o
algunos otros tipos de imágenes, la imagen puede formarse, por lo
menos parcialmente, mediante un proceso de grabado por láser.
Además, la imagen opcionalmente presente en la superficie del
substrato puede presentar o no una topografía longitudinalmente
variable, tal como se ha descrito anteriormente. En otra
realización, las tintas que comprenden partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas se utilizan para imprimir dispositivos de
seguridad reflectantes utilizando cualquiera las siguientes
tecnologías de impresión: impresión por inyección de tinta,
calcográfica, rotograbado, impresión offset y similares, o una
combinación de las
mismas.
mismas.
Simultáneamente o después de la etapa de
impresión descrita anteriormente, por ejemplo, inmediatamente
después de la etapa de deposición de tinta (impresión), el proceso
comprende opcionalmente además la etapa de tratar y/o solidificar la
tinta depositada en el sustrato. Tal como aquí se utiliza, el
término "tratamiento" se refiere al procesamiento, por ejemplo,
calentando o aplicando radiación (por ejemplo, IR, UV o radiación de
microondas), bajo condiciones eficaces para variar una propiedad
física o química de la composición (tinta depositada) que se está
tratando o de otra manera modificar la composición, por ejemplo,
formando otra capa (tal como una capa de revestimiento) sobre la
misma. Así, en un aspecto, el procedimiento comprende además la
etapa de aplicar calor, radiación ultravioleta, radiación infrarroja
y/o la radiación de microondas a la tinta impresa o de otra manera
depositada. Ejemplos no limitativos de métodos para tratar la tinta
depositada de esta manera incluyen métodos que emplean UV, IR,
microondas, calor, láser o una fuente de luz convencional. La
temperatura de la tinta depositada puede elevarse utilizando gas
caliente o por contacto con un sustrato caliente. Este incremento de
temperatura puede provocar una evaporación adicional del medio y/u
otras especies. Puede utilizarse también un láser, tal como un láser
IR, para el calentamiento. También puede utilizarse una lámpara IR,
una placa caliente o un horno de cinta. En otros aspectos, el
tratamiento incluye, por ejemplo, congelación, fusión, irradiación y
de otra manera modificación de las propiedades de la tinta aplicada,
tales como la viscosidad y/o la tensión superficial, con o sin
reacciones químicas o la eliminación de material de la tinta
aplicada. La etapa de tratamiento puede ser deseable, por ejemplo,
para formar un dispositivo de seguridad más permanente (por ejemplo,
solidificando la tinta depositada) y/o para formar un dispositivo de
seguridad
conductor.
conductor.
En una realización, las tintas depositadas
utilizadas para formar los dispositivos de seguridad de la
invención, por ejemplo, tintas de inyección de tinta o tintas
digitales, son procesadas durante tiempos muy cortos. Unos tiempos
de calentamiento cortos evitan ventajosamente daños al substrato
subyacente. Por ejemplo, tiempos de procesamiento térmico para
depósitos de tinta que formen dispositivos de seguridad con un
espesor seco del orden de aproximadamente 200 nm pueden no ser
mayores de aproximadamente 100 milisegundos, por ejemplo no mayores
de aproximadamente 10 milisegundos, o no mayores de aproximadamente
1 milisegundo. Puede proporcionarse un tiempo de calentamiento corto
utilizando láser (de onda pulsada o continua), lámparas, u otra
radiación. Láseres particularmente preferidos son láseres de barrido
con tiempos de inactividad controlados. Cuando el procesamiento es
con hornos de cinta o de caja o lámparas, el tiempo de mantenimiento
a menudo puede ser no mayor de aproximadamente 60 segundos, por
ejemplo, no mayor de aproximadamente 30 segundos, o no mayor de
aproximadamente 10 segundos. El tiempo y la temperatura de
calentamiento preferidos también dependerán de la naturaleza del
dispositivo deseado, por ejemplo, el dispositivo de seguridad
deseado. Se apreciará que un tiempo de calentamiento corto puede no
ser beneficioso si el disolvente u otros constituyentes hierven
rápidamente y forman defectos de tipo poroso u otro tipo en
el
dispositivo.
dispositivo.
En una realización, las tintas, que comprenden
partículas y/o nanopartículas metálicas, comprenden además un
reactivo fotoactivo solidificable por irradiación con luz UV. El
reactivo fotoactivo puede ser, por ejemplo, un monómero o un
polímero de bajo peso molecular que polimerice, opcionalmente en
presencia de un fotoiniciador, en contacto con luz UV dando lugar a
robusta capa reflectante metálica insoluble.
En un aspecto particular, la invención va
dirigida a un dispositivo de seguridad, preferiblemente un
dispositivo de seguridad reflectante, que es solidificable por UV,
pero no comprende una composición orgánica solidificable por UV (por
ejemplo, no comprende un medio, monómero o polímero solidificable
por UV orgánico). De este modo, en una realización, la invención se
refiere a un dispositivo de seguridad solidificable por UV que
comprende partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas que no
tiene una composición orgánica solidificable por UV (por ejemplo, no
presenta medio solidificable por UV). Sin limitarse a una teoría
particular, en este aspecto, se cree que la resonancia de plasmón de
las partículas metálicas (por ejemplo, plata) y/o nanopartículas
metálicas, coincide con la radiación UV que produce el calentamiento
del medio circundante. Este calentamiento provoca la evaporización
del medio de la superficie del substrato y así, la formación de un
dispositivo seco, altamente reflectante. Por ejemplo, el dispositivo
de seguridad solidificable por UV puede solidificarse para formar
una red sinterizada de nanopartículas metálicas. Sin limitarse a una
teoría particular, se cree que la radiación UV aumenta el
sinterizado de partículas y/o nanopartículas metálicas adyacentes en
la tinta depositada, mejorando la reflectividad y la conductividad
del dispositivo de seguridad formado en última instancia.
En otro aspecto de la presente invención, la
tinta depositada, por ejemplo, inyección de tinta o tinta digital,
puede ser tratada, por ejemplo, solidificada, por compresión para
formar el dispositivo de seguridad, por ejemplo, un dispositivo de
seguridad reflectante, de la presente invención. Esto puede
conseguirse exponiendo el sustrato que contiene la tinta depositada
a cualquiera de una variedad de diferentes procesos que
"suelden" las partículas metálicas y/o las nanopartículas
metálicas en la tinta. Ejemplos no limitativos de estos procesos
incluyen estampación y prensado con rodillos.
En un aspecto de la presente invención, la tinta
depositada se convierte en un dispositivo de seguridad impreso, por
ejemplo, un dispositivo de seguridad reflectante impreso, a
temperaturas no mayores de aproximadamente 300ºC, por ejemplo, no
mayores de aproximadamente 250ºC, no mayores de aproximadamente
225ºC, no mayores de aproximadamente 200ºC, o no mayores de
aproximadamente 185ºC. En muchos casos, será posible formar el
dispositivo de seguridad deseable, por ejemplo, un dispositivo de
seguridad reflectante (que presente opcionalmente un determinado
nivel de conductividad deseado), a temperaturas no mayores de
aproximadamente 150ºC, por ejemplo, a temperaturas no mayores de
aproximadamente 125ºC, o todavía a temperaturas no mayores de
aproximadamente
100ºC.
100ºC.
Si se desea conductividad en el dispositivo de
seguridad de la presente invención, por ejemplo como elemento de
seguridad añadido (descrito con mayor detalle a continuación),
resulta beneficioso para una mayoría ponderal, preferiblemente por
lo menos un porcentaje en peso aproximadamente 60, por lo menos un
porcentaje en peso de aproximadamente 70, por lo menos un porcentaje
en peso de aproximadamente 80 o por lo menos un porcentaje en peso
de aproximadamente 90 de las partículas metálicas y/o nanopartículas
metálicas derivadas de la tinta para que ser sinterizadas (o
enlazadas) por lo menos parcialmente, preferiblemente totalmente, a
por lo menos a una nanopartícula metálica adyacente en el
dispositivo de seguridad formado en última instancia. Este
sinterizado puede producirse a temperatura ambiente o durante el
tratamiento de la tinta depositada, por ejemplo, con calor,
radiación IR, radiación UV, radiación de microondas, presión, u otra
radiación.
El material depositado y tratado, por ejemplo,
el dispositivo de seguridad, preferiblemente el dispositivo de
seguridad reflectante, también puede tratarse posteriormente. El
tratamiento posterior puede incluir, por ejemplo, limpieza y/o
encapsulación del dispositivo de seguridad (por ejemplo, para
proteger el material depositado del oxígeno, el agua u otras
sustancias potencialmente perjudiciales) u otras modificaciones.
Después de que la tinta, por ejemplo, tinta de inyección de tinta o
tinta digital, se haya depositado en el sustrato y se haya tratado
preferiblemente para formar el dispositivo de seguridad, por
ejemplo, un dispositivo de seguridad reflectante, de la presente
invención, puede ser deseable formar una capa protectora sobre por
lo menos una parte del dispositivo de seguridad para protegerlo de
ser dañado y/u oxidado.
Así, en otro ejemplo no limitativo, puede
imprimirse o aplicarse una capa protectora sobre el dispositivo de
seguridad impreso. Esta capa protectora proporciona protección
contra, por ejemplo, la presión, abrasión, agua o agentes químicos
que se encuentran presentes en el gas o líquidos a los cuales puede
quedar expuesta la estructura impresa después de imprimirse. La capa
protectora puede también proteger el dispositivo contra la
exposición al contacto humano, transpiración, o al entorno, por
ejemplo, humedad, etc. Puede aplicarse, por ejemplo, una laca, un
esmalte, un vidrio, un material compuesto de vidrio/metal, o puede
aplicarse (opcionalmente imprimirse) una sustancia protectora de
polímero como revestimiento sobre el dispositivo de seguridad, por
ejemplo, un dispositivo de seguridad reflectante, para inhibir, por
ejemplo, la oxidación o ennegrecimiento del dispositivo de
seguridad, y pueden proporcionar una mayor resistencia a rasguños y
abrasión. Alternativamente se añaden lacas, vidrio y sustancias
protectoras de polímero a las composiciones de tinta en combinación
con las partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas de la
invención. Puede añadirse una variedad de sustancias protectoras al
dispositivo de seguridad ya impreso, o en las propias tintas antes
de imprimir los dispositivos de seguridad, para transmitir
durabilidad (particularmente durabilidad al agua) y aumentar la vida
del dispositivo de seguridad. Una lista no limitativa de sustancias
protectoras de ejemplo útiles como revestimiento o para la inclusión
en la propia tinta incluye lacas, fluorosilicatos, polímeros
fluorados (por ejemplo, productos Zonyl), laca (u otras tecnologías
de barnizado similares), acrilatos, acrilatos solidificables por
curables UV, poliuretanos, etc., o una combinación de los mismos. La
capa protectora se deposita opcionalmente en el dispositivo de
seguridad mediante un proceso de impresión seleccionado del grupo de
procesos que consisten impresión directa (por ejemplo, por inyección
de tinta o impresión digital), impresión calcográfica, impresión por
rotograbado, impresión offset, impresión litográfica e impresión
flexográfica. Es evidente que la capa protectora puede formarse en
el dispositivo de seguridad por cualquier otro procedimiento de
revestimiento convencional, bien conocido para los expertos en la
materia. En una realización, la sustancia protectora se utiliza en
la tinta para imprimir el dispositivo de seguridad, y el dispositivo
de seguridad se imprime posteriormente con la misma u otra sustancia
protectora diferente. Es posible que si se utilizan dos sustancias
protectoras diferentes de esta manera éstas reaccionen para formar
una tercera sustancia protectora.
Las tintas descritas anteriormente, por ejemplo,
tintas de inyección de tinta o tintas digitales, y procesos de la
presente invención pueden utilizarse ventajosamente, por ejemplo,
para la fabricación de dispositivos de seguridad impresos,
preferiblemente dispositivos de seguridad reflectantes impresos, que
comprenden partículas metálicas, preferiblemente nanopartículas
metálicas. Los dispositivos de seguridad pueden utilizarse para
autentificar virtualmente cualquier artículo de fabricación, por
ejemplo, cualquier producto de marca, perfume, fármacos, productos
de tabaco o alcohol, botellas, ropa (por ejemplo, camisas,
pantalones, vaqueros, blusas, faldas, vestidos, calcetines,
sombreros, ropa interior, etc.), envases o recipientes de alimentos,
productos para deportes, carteles, y similares, y pueden utilizarse
en documentos, por ejemplo, pasaportes, entradas, contratos,
precintos fiscales, billetes, etiquetas de autentificación de marca,
y similares, aunque se limitan a éstos.
En un aspecto, la invención va dirigida a un
dispositivo de seguridad impreso digitalmente. El dispositivo de
seguridad puede ser eléctricamente conductor o no conductor,
magnético o no magnético, y puede ser transparente, semitransparente
y/o reflectante en la gama de luz visible y/o en cualquier otra en
gama tal como por ejemplo, en la gama de UV e IR. Tal como aquí se
utiliza, el término "semitransparente" significa que puede no
dejar pasar cierta cantidad de luz a través, por ejemplo, a través
de aberturas y/o a través de una capa translúcida, a la vez que
absorben opcionalmente parte de la luz. Tal como aquí se utiliza, el
término "reflectante" significa que presenta una característica
substancialmente especular (o simétrica), a la vez que opcionalmente
absorbe una cierta cantidad de luz (por ejemplo, determinadas
longitudes de onda). Los términos "dispositivo" y
"estructura" tal como se utilizan aquí y en las
reivindicaciones adjuntas incluyen cualquier estructura
bidimensional o tridimensional que incluye una línea, una forma, una
imagen, un punto, un parche, una capa continua o discontinua (por
ejemplo, un revestimiento) y en particular, cualquier estructura que
sea capaz de formarse en cualquier sustrato, aunque no se limitan a
éstas. Tal como aquí se utiliza, el término "dispositivo de
seguridad" se refiere a un dispositivo, tal como se ha definido
anteriormente, que se coloca en un artículo (por ejemplo, una
etiqueta o una marca, un documento tal como un pasaporte, cheque,
contrato, billete, moneda, entrada, etc.), directamente o
indirectamente, con el fin de autentificar el
artículo.
artículo.
La presente invención, en una realización, se
refiere a dispositivos de seguridad que comprenden partículas
metálicas, preferiblemente nanopartículas metálicas, y
preferiblemente a un dispositivo de seguridad que comprende
nanopartículas metálicas en el que el dispositivo de seguridad es
por lo menos parcialmente, preferiblemente completamente,
reflectante. En una realización, los dispositivos de seguridad de la
invención, preferiblemente dispositivos de seguridad reflectantes,
comprenden predominantemente, por ejemplo, más de un 80% o más de un
90%, de partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas
(excluyendo cualquier revestimiento y/o capas protectoras). En otro
aspecto, la presente invención se refiere a un dispositivo de
seguridad digital impreso, preferiblemente un dispositivo de
seguridad impreso digitalmente que es reflectante. Los dispositivos
de seguridad reflectantes de la presente invención proporcionan
diferentes características de seguridad ópticas que hacen que la
reproducción de los dispositivos de seguridad resulte
particularmente difícil.
La invención se dirige además a procesos para
formar dispositivos de seguridad, preferiblemente dispositivos de
seguridad reflectantes, a partir de partículas metálicas,
preferiblemente nanopartículas metálicas. Adicionalmente o
alternativamente, la invención se refiere a un proceso para formar
un dispositivo de seguridad mediante impresión digital. El
dispositivo de seguridad está formado preferiblemente a partir de
una tinta que comprende partículas metálicas, preferiblemente
nanopartículas metálicas. La tinta, en una realización, es una tinta
digital que comprende partículas metálicas, preferiblemente
nanopartículas metálicas, y puede imprimirse digitalmente mediante
un cabezal o un cartucho de una impresora de inyección de tinta
digital. El proceso, en una realización de ejemplo, comprende una
primera etapa de proporcionar una tinta, preferiblemente una tinta
digital, que comprende partículas metálicas y/o nanopartículas
metálicas. El proceso incluye una segunda etapa de impresión
directa, preferiblemente impresión por inyección de tinta, de la
tinta, preferiblemente una tinta digital, sobre un sustrato para
formar un dispositivo de seguridad, preferiblemente una dispositivo
de seguridad reflectante. El sustrato incluye opcionalmente una
imagen sobre el mismo que se ha de cubrir, por lo menos
parcialmente, por un dispositivo de seguridad que presenta un efecto
de oscurecimiento en la imagen subyacente, tal como se ha descrito
anteriormente. Tal como se ha descrito anteriormente, en función de
la formulación particular de la tinta, el proceso opcionalmente
incluye también una etapa de tratar la tinta impresa, por ejemplo
con calor, microondas, radiación ultravioleta y/o radiación
infrarroja, bajo condiciones eficaces para provocar que la tinta
impresa solidifique. En una realización preferida, las partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas comprenden un metal (por
ejemplo, en forma de metal elemental, aleación, o compuesto que
contiene metal) o un compuesto que presenta características
metálicas, y opcionalmente un agente
anti-aglomerante, preferiblemente un polímero, y
preferiblemente un olímero que contiene
heteroátomos.
heteroátomos.
Los dispositivos de seguridad de la presente
invención comprenden una amplia variedad de usos con el fin de
proporcionar seguridad y autenticidad en numerosas aplicaciones
diferentes. Por ejemplo, con la llegada y el crecimiento de la
autoedición y las fotocopiadoras a color, han crecido dramáticamente
las oportunidades de fraude de documentos y boletos. Los
dispositivos de seguridad de la presente invención tienen utilidad
en una variedad de áreas que incluyen el canje de cupones, seguridad
de inventarios, seguridad de moneda, seguridad de discos compactos y
seguridad de carnets de conducir y pasaportes. Los dispositivos de
seguridad de la presente invención pueden utilizarse también como
alternativa eficaz a las bandas magnéticas. Actualmente, las bandas
magnéticas incluyen números de identificación tales como números de
tarjeta de crédito que se programan de fabrica. Estas bandas son
propensas a fallos y a fraude ya que pueden copiarse o modificarse
fácilmente. Para superar estas limitaciones, un dispositivo de
seguridad conductor en forma de circuito puede imprimirse en el
sustrato y codificarse con información específica del consumidor. De
este modo, la presente invención puede utilizarse para mejorar la
seguridad de tarjetas de crédito, tarjetas de cajero automático y de
cualquier otra tarjeta de registro, que utilizan bandas magnéticas
como medida de
seguridad.
seguridad.
En otro aspecto de aplicación de seguridad de la
presente invención, los dispositivos de seguridad, por ejemplo,
dispositivos de seguridad reflectantes, pueden imprimirse en
diferentes artículos para producir dispositivos de seguridad
accesibles. Por ejemplo, dichos dispositivos resultan útiles en
aplicaciones que proporcionan seguridad a moneda (por ejemplo
billetes) o protección de la marca en artículos de marca. A modo de
ejemplo no limitativo, puede imprimirse digitalmente un único
dispositivo reflectante metálico en una superficie para proporcionar
un dispositivo de seguridad metálico fácilmente reconocible y
reflectante. La combinación de la naturaleza reflectante y metálica
del dispositivo de seguridad y la naturaleza digital de la
información impresa, por ejemplo, mediante impresión por inyección
de tinta, puede proporcionar múltiples niveles de seguridad al
sustrato. La seguridad proporcionada por dichos dispositivos puede
mejorarse adicionalmente combinando el dispositivo metálico impreso
con otros dispositivos de seguridad tales como dispositivos de
seguridad ópticamente variables, estampado, marcas de agua, hilos,
hologramas, sustratos fluorescentes, así como con otras
características de la propia tinta metálica tal como conductividad
eléctrica y magnetismo.
A modo de ejemplo no limitativo, las tintas
descritas anteriormente, por ejemplo tintas de inyección de tinta o
tintas digitales, pueden imprimirse para producir un dispositivo de
seguridad semitransparente en la zona visible del espectro
electromagnético o espectro visible. La semitransparencia de este
dispositivo permite combinar múltiples dispositivos de seguridad en
combinaciones únicas, siendo uno visible a través del otro. El grado
de semitransparencia óptica comparado con la reflectividad del
dispositivo puede regularse según las características de las capas y
las condiciones de procesado. A modo de ejemplo, puede imprimirse un
dispositivo semitransparente reflectante sobre la superficie de
otras características accesibles tas tales como imágenes a color,
imágenes en blanco y negro, marcas de agua, hologramas y similares,
o combinarse con características ocultas tales como, por ejemplo,
materiales luminiscentes tales como fósforos UV o
anti-stokes así como otras características
ocultas. El revestimiento semitransparente opcionalmente puede ser
también electrónicamente conductor y/o magnético, añadiendo de este
modo un nivel de seguridad oculto adicional a estos dispositivos.
Puede crearse también un revestimiento semitransparente de modo que
se cree una transparencia selectiva en otras zonas del espectro
electromagnético tal como, por ejemplo, zonas ultravioleta e
infrarroja.
En otro aspecto no limitativo, pueden imprimirse
capas que comprendan diferentes composiciones de partículas
metálicas y/o nanopartícula metálicas, por ejemplo, tintas, para
conseguir una transparencia selectiva según las características
físicas de los metales de las partículas o nanopartículas impresas.
Por ejemplo, imprimiendo dos tintas que contengan partículas y/o
nanopartículas metálicas diferentes sobre una característica de
color, puede obtenerse transparencia óptica de un color específico.
Además, imprimiendo dos tintas que contengan partículas y/o
nanopartículas metálicas diferentes también puede obtenerse un color
específico.
En otra realización de la invención, pueden
formarse, opcionalmente imprimirse (por ejemplo, por impresión por
rotograbado, impresión directa, impresión digital y/o impresión por
inyección de tinta) múltiples capas semitransparentes, que den lugar
a un tono metálico o color cambiante. En esta realización, el
dispositivo de seguridad, por ejemplo, un dispositivo de seguridad
reflectante, comprende opcionalmente una primera capa
semitransparente y una segunda capa semitransparente dispuesta, por
lo menos parcialmente, sobre la primera capa semitransparente.
Preferiblemente, la primera capa semitransparente tiene un grosor
aproximadamente de 50 nm a aproximadamente 500 nm, típicamente de
aproximadamente 200 nm, y una dimensión lateral que es
perceptiblemente mayor, por ejemplo, del orden de por lo menos
varias micras. La segunda capa semitransparente tiene
preferiblemente un grosor aproximadamente de 20 nm a aproximadamente
500 nm y una dimensión lateral que es perceptiblemente mayor, por
ejemplo, del orden de por lo menos varias micras. La primera capa
semitransparente y/o la segunda capa semitransparente comprende
preferiblemente un óxido metálico, por ejemplo, mica, sílice,
titania, óxido de hierro, óxido de cromo, o una mezcla de los
mismos, preferiblemente mica, titania y/o sílice. En una realización
preferida, la primera capa semitransparente y/o la segunda capa
semitransparente comprenden partículas metálicas y/o nanopartículas
metálicas, comprendiendo las partículas metálicas y/o las
nanopartículas metálicas un óxido metálico. Realizaciones preferidas
específicas comprenden diferentes combinaciones de mica, titania y
sílice, tal como se muestra en la siguiente Tabla 1:
Además, el dispositivo de seguridad comprende
opcionalmente una tercera capa semitransparente dispuesta, por lo
menos parcialmente, sobre la segunda capa semitransparente. La
tercera capa semitransparente puede tener un grosor aproximadamente
de 20 nm a aproximadamente 500 nm y una dimensión lateral que es
perceptiblemente mayor, por ejemplo, del orden de por lo menos
varias micras. Los grosores de la segunda capa semitransparente y/o
de la tercera capa semitransparente opcional pueden ser variables
(por ejemplo, presentando un grosor mayor en las direcciones x y/o
y) para proporcionar diferentes colores metálicos. Al igual que la
primera y la segunda capa semitransparentes, la tercera capa
semitransparente comprende opcionalmente partículas metálicas y/o
nanopartículas metálicas, que comprenden preferiblemente un óxido
metálico, por ejemplo: mica, sílice, titania, óxido de hierro, óxido
de cromo, o una mezcla los mismos, prefiriéndose particularmente
mica, sílice y titania, aunque no se limita a estos. Una o más de la
primera capa semitransparente, la segunda capa semitransparente y/o
la tercera capa semitransparente opcional puede formarse mediante un
proceso de impresión, por ejemplo, un proceso de impresión directa,
preferiblemente un proceso de impresión digital o un proceso de
impresión por inyección de tinta. De esta manera pueden crearse
ventajosamente dispositivos de seguridad que presenten efectos
reflectantes metálicos únicos que comprenden información variable.
La siguiente Tabla 2 proporciona una lista de diferentes capas
semitransparentes que pueden utilizarse en combinación una con otra
para crear un dispositivo de seguridad que presente características
de color metálicas específicas. Véase Hugh M. Smith, High
Performace Pigments, Wiley-VCH
Verlag-GmbH, Weinheim, Alemania, (2002)., toda la
cual se incorpora aquí por referencia.
En otra realización, la primera capa
semitransparente y la tercera capa semitransparente están formadas,
por lo menos parcialmente, de la misma composición, por ejemplo, el
mismo óxido metálico. En este aspecto, la segunda capa
semitransparente presenta preferiblemente un índice de refracción
diferente de la primera y de la tercera capa semitransparente para
crear múltiples interfaces que den lugar a múltiples efectos de
interferencia que produzcan un fenómeno de "efecto metálico".
Como resultado, la estructura de capas del dispositivo de seguridad
se forma en la superficie del sustrato depositando las capas
individuales en lugar de empleando partículas de pigmentos de capas
múltiples prefabricadas que se aplican al substrato. Esto da lugar a
la posibilidad de crear nuevos dispositivos de seguridad que
presenten efectos de color inusuales que no puedan ocultarse
depositando partículas de pigmento de efecto metálico de múltiples
capas prefabricadas. A continuación en la Tabla 3 se dan
combinaciones adicionales de capas que forman dispositivos de
seguridad de múltiples capas preferidos que presentan efectos
metálicos
únicos.
únicos.
Así, en una realización, la invención se refiere
a un dispositivo de seguridad que comprende: (a) una primera capa
que comprende primeras partículas metálicas, comprendiendo las
primeras partículas metálicas un primer óxido metálico; y (b) una
segunda capa dispuesta por lo menos parcialmente sobre la primera
capa, comprendiendo la segunda capa segundas partículas metálicas
que comprenden un segundo óxido metálico. Preferiblemente, la
dispositivo de seguridad comprende, además: (c) una tercera capa
dispuesta por lo menos parcialmente sobre la segunda capa,
comprendiendo la tercera capa terceras partículas metálicas que
comprenden el primer óxido metálico. Opcionalmente, el primer óxido
metálico se selecciona del grupo que consiste en sílice, titania y
mica, en el que segundo óxido metálico se selecciona del grupo que
consiste en sílice, titania y mica, y en el que el primer óxido
metálico es diferente del segundo óxido metálico. En una realización
preferida, el primer óxido metálico comprende titania y el segundo
óxido metálico comprende mica. Este dispositivo de seguridad
presenta preferiblemente un cambio del color a medida que se inclina
para proporcionar un efecto óptico que resulta muy difícil de
reproducir para un potencial
falsificador.
falsificador.
Además, aunque preferiblemente se forme por lo
menos una de las capas semitransparentes (por ejemplo, por impresión
directa, impresión digital o impresión por inyección de tinta), por
lo menos parcialmente, a partir de una tinta que comprende
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas, una o más de las
capas reflectantes puede estar formada opcionalmente a partir de
tintas que comprendan uno o más de los tipos de pigmento
identificados en la siguiente Tabla 4. Estos tipos de pigmento
comprenden partículas que generalmente son demasiado grandes para
imprimirse con procesos de impresión directa, digital o de inyección
de tinta.
Puede obtenerse un revestimiento de partículas
metálicas semitransparente o un revestimiento de nanopartículas
metálicas semitransparente de acuerdo con la presente invención
mediante una serie de métodos diferentes. A modo de ejemplo no
limitativo, la resolución digital de un dispositivo que se imprime
puede reducirse para reducir la cantidad de material impreso en una
superficie del substrato, dando como resultado un aumento de la
transparencia óptica reduciendo la cantidad de área superficial que
se cubre. Alternativamente, la tinta que contiene partículas o
nanopartículas metálicas de la invención puede diluirse para reducir
el contenido de partículas o nanopartículas metálicas, y e
imprimirse para producir una capa más delgada que cubra
completamente la superficie.
La etapa de tratamiento opcional, por ejemplo,
solidificación, del proceso para formar los dispositivos de
seguridad, por ejemplo dispositivos de seguridad reflectantes, de la
presente invención (descritos anteriormente) puede tener también una
fuerte influencia en el nivel de transparencia comparado con su
reflectividad. Normalmente, con una mayor carga de partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas, una temperatura de
solidificación más alta y un tiempo de solidificación mayor se
contribuirá a una mayor reflectividad y una menor transparencia
óptica del dispositivo impreso. Una menor temperatura de
solidificación generalmente da lugar a una menor reflectividad, pero
a una mayor transparencia. Las condiciones óptimas para conseguir
una combinación de una gran transparencia óptica y una gran
reflectividad incluyen normalmente incluyen capas más delgadas de
una cobertura total de las nanopartículas solidificadas para obtener
una película más continua.
En un aspecto de aplicación del dispositivo de
seguridad de la presente invención, la composición o formulación de
tinta que contiene partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas
contiene un pigmento de coloración y/o un colorante tal que cuando
la composición o formulación de tinta se imprime, y opcionalmente se
trata (por ejemplo, se solidifica), el dispositivo presenta un
brillo metálico, y además, el dispositivo es de un color que no es
característico de la propia composición metálica. A modo de ejemplo
no limitativo, puede conseguirse un brillo dorado mezclando un
colorante amarillo con una tinta de nanopartículas de plata.
En otro aspecto, puede incorporarse un aditivo
fluorescente o fosforescente en la tinta, en cuyo caso un
dispositivo obtenido a partir de la misma puede presentar una
combinación de propiedades que incluye brillo metálico (un
dispositivo accesible) y luminiscencia (un dispositivo oculto) que
puede detectarse por exposición a radiación electromagnética de una
longitud de onda adecuada, por ejemplo, a través de luz UV de
longitudes de onda cortas (por ejemplo, de aproximadamente 254 nm) o
largas (por ejemplo, de aproximadamente 365 nm). En dicha
realización, se utiliza un fósforo, tal como un fósforo absorbente
de IR (por ejemplo, erbio y/o itrio borato con impurezas de
iterbio), tal como se describe en la solicitud provisional de
patente americana número de serie 60/731.004, presentada el 18 de
octubre de 2005, toda la cual se incorpora aquí por referencia. En
otro aspecto, el pigmento o colorante puede ser también
luminiscente, dando como resultado una combinación de
características en la que el dispositivo de seguridad impreso de la
invención presenta un brillo metálico, cuyo color (a luz ordinaria)
viene determinado por la naturaleza del pigmento o colorante, pero
bajo una irradiación, por ejemplo, con luz UV se observa una emisión
de luz visible.
En otro aspecto de aplicación de seguridad, las
composiciones o formulaciones de tinta que contienen partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas pueden imprimirse sobre un
sustrato que posteriormente se utilice para producir hilos de
seguridad. En esta realización, las composiciones o formulaciones de
tinta pueden imprimirse, mediante cualquiera de los procesos
indicados anteriormente, en particular por impresión directa, por
ejemplo sobre papel o un sustrato de polímero orgánico junto con una
serie de características de seguridad adicionales. El uso adicional
de impresión digital ayuda a proporcionar información variable que
crea una barrera adicional a la falsificación del artículo al cual
se aplica el dispositivo de seguridad. En una aplicación típica, el
hilo puede utilizarse para proporcionar un nivel de seguridad
añadido a billetes, documentos de papel tales como pasaportes, o
cinta desprendible para abrir productos de consumo tales como
chicles.
En otra aplicación de seguridad de la presente
invención, el dispositivo de seguridad impreso, preferiblemente un
dispositivo de seguridad reflectante impreso de la invención, se
utiliza como parte de un dispositivo de seguridad complejo que
presenta características ópticas únicas tales como una
característica ópticamente variable. A modo de ejemplo no
limitativo, las composiciones o formulaciones de tinta que contienen
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas de la presente
invención se utilizan para imprimir un dispositivo metálico en un
determinado patrón que es altamente reflectante después de la
solidificación. Este dispositivo metálico reflectante (que, en esta
realización, preferiblemente es totalmente reflectante) puede
utilizarse como capa de base en una serie de capas impresas para
crear una característica óptica para un dispositivo de seguridad
complejo. Puede añadirse una segunda capa sobre la superficie de la
capa metálica reflectante, siendo la segunda capa ópticamente
transparente o semitransparente. Puede entonces imprimirse una
tercera capa sobre la superficie de la segunda capa de manera que
presente las propiedades de ser semitransparente y reflectante
respecto a luz visible. La tercera capa, en esta realización,
absorbe preferiblemente parte de la luz entrante. Un ejemplo no
limitativo de esta tercera capa es otro revestimiento de tinta de
nanopartículas metálicas que se imprime y se solidifica de manera
que permite la formación de una capa muy delgada. En otro ejemplo no
limitativo, la primera capa y/o la tercera capa comprenden cromo o
Inconel® (una familia de aleaciones de
níquel-cromo-hierro). El efecto que
presenta esta pila de tres capas (sándwich) es un patrón de
interferencia óptica entre la luz que es reflejada por la capa
superior (la tercera capa) y la capa de base (la primera capa de
tinta metálica reflectante), dando como resultado un color o colores
únicos a medida que el artículo en el cual se imprimen estas capas
se inclina (se varía el ángulo) respecto al observador. Las
variaciones ópticas que se pueden crear mediante este tipo de
estructura pueden variarse a través de la composición de las capas
que forman esta estructura y el grosor de las capas impresas, además
de los patrones de interferencia ópticos únicos creadas por la
pila.
El material de la segunda capa (la del medio)
del sándwich puede ser casi cualquier material que sea ópticamente
transparente en virtud de su espectro de absorción física inherente
y/o por el hecho de que está formado de partículas con un tamaño en
la gama que reduce la dispersión de luz. El material puede ser
inorgánico, orgánico (tal como, por ejemplo, un polímero orgánico) o
una mezcla de ambos. Materiales con un elevado índice de refracción
tal como, por ejemplo, TiO_{2}, sílice, o MgF_{2}, proporcionan
unos efectos mejorados. El material puede presentar también algunas
otras características funcionales tal como comprender partículas
luminiscentes tales que el dispositivo sea una combinación de
propiedades accesibles y ocultas.
En esta realización, las diferentes capas
utilizadas para formar el dispositivo de seguridad puede formarse
mediante el mismo proceso de impresión o uno diferente. Por ejemplo,
la primera capa está formada opcionalmente mediante un proceso de
impresión seleccionado del grupo que consiste en impresión directa
(por ejemplo, impresión por inyección de tinta o impresión digital),
impresión calcográfica, impresión por rotograbado, impresión offset,
impresión litográfica e impresión flexográfica. Opcionalmente, la
segunda capa está formada mediante un proceso de impresión
seleccionado del grupo que consiste en impresión directa (por
ejemplo, impresión por inyección de tinta o impresión digital),
impresión calcográfica, impresión por rotograbado, impresión offset,
impresión litográfica e impresión flexográfica. De manera similar,
la tercera capa se forma opcionalmente mediante un proceso de
impresión seleccionado del grupo que consiste en impresión directa
(por ejemplo, impresión por inyección de tinta o impresión digital),
impresión calcográfica, impresión en rotograbado, impresión offset,
impresión litográfica e impresión flexográfica. De este modo, una,
dos o todas las tres capas pueden formarse mediante un proceso de
impresión directa, tal como un proceso de impresión digital o un
proceso de impresión por inyección de tinta. En otras realizaciones,
se emplean más de tres capas para proporcionar otra única
característica de seguridad todavía más única.
La figura 3 ilustra un dispositivo de seguridad
no limitativo 300 de acuerdo con este aspecto de la invención. Tal
como se muestra, el dispositivo de seguridad 300 incluye una
estructura de tres capas en un sustrato 301. La estructura de tres
capas incluye una primera capa reflectante 302 dispuesta sobre el
sustrato 301. La primera capa reflectante 302 puede ser
semitransparente u opaca. Sobre la primera capa reflectante 302 se
dispone una capa translúcida 303. La capa transparente 303 puede
comprender una composición inorgánica, una composición orgánica (tal
como, por ejemplo, un polímero orgánico) o una mezcla de ambos. La
capa transparente 303, por ejemplo, comprende opcionalmente uno o
más de TiO_{2}, sílice, y/o MgF_{2}. Sobre la capa translúcida
303, tal como se muestra, se dispone una segunda capa reflectante
304, que preferiblemente es semitransparente. La primera capa
reflectante 302 y la segunda capa reflectante 304 pueden estar
formadas del mismo material o de otros materiales distintos.
Preferiblemente, la segunda capa reflectante está formada de una
tinta, preferiblemente una tinta de impresión directa, tal como una
tinta de inyección de tinta o una tinta digital que comprende
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas. Opcionalmente, la
primera capa reflectante está formada también de esta tinta. Este
dispositivo de seguridad 403 proporciona una única característica
óptica, tal como una característica ópticamente variable, que
resulta muy difícil de reproducir para falsificadores.
En un aspecto asociado, el dispositivo de
seguridad, preferiblemente un dispositivo de seguridad reflectante,
se imprime opcionalmente, por ejemplo, mediante un proceso de
impresión directa, tal como impresión por inyección de tinta, sobre
un sustrato que comprende una lámina de un material transparente
(opcionalmente, un polímero) que presenta una capa fina reflectante
dispuesta sobre la misma para formar un dispositivo de seguridad
complejo, similar al descrito anteriormente, pero en una única etapa
de impresión. En este aspecto, el sustrato presenta una superficie
transparente y una superficie reflectante opuesta que puedan ser
semitransparente u opaca. Un dispositivo de seguridad (por ejemplo,
una capa reflectante) se imprime, por ejemplo, mediante un proceso
de impresión directa tal como impresión por inyección de tinta o
impresión digital, directamente sobre la superficie transparente
para formar un dispositivo de seguridad complejo de tres capas,
similar al dispositivo de seguridad de tres capas descrito
anteriormente. De manera similar, la capa impresa puede ser
semitransparente (por ejemplo, si la superficie reflectante en el
sustrato es opaca) u opaca (por ejemplo, si la superficie
reflectante en el sustrato es semitransparente). De este modo, en
otra realización el dispositivo de seguridad de la invención se
dispone (o se imprime) un sustrato que comprende una lámina de
material transparente y una capa reflectante, presentando el
material transparente una superficie transparente, y quedando el
dispositivo de seguridad dispuesto (o impreso) en la superficie
transparente. Este procedimiento para formar un dispositivo de
seguridad complejo de tres capas requiere solamente una única etapa
de impresión y, por lo tanto, es más simple que imprimir las tres
capas por separado. El dispositivo de seguridad de tres capas
resultante puede sujetarse entonces a un artículo comercial mediante
con cualquier medio de fijación convencional, por ejemplo,
adhesivo.
Esta realización se ilustra en las figuras
4A-B. La figura 4A ilustra un sustrato 400 que
comprende una capa ópticamente transparente 401. La capa
transparente 401 puede comprender una composición inorgánica, una
composición orgánica (tal como, por ejemplo, un polímero orgánico) o
una mezcla de ambas. La capa transparente 401, por ejemplo,
comprende opcionalmente uno o más de TiO_{2}, sílice, y/o
MgF_{2}. El sustrato 400 también comprende una primera capa
reflectante 402 dispuesta sobre la capa transparente 401, tal como
se muestra. Opcionalmente, la primera capa reflectante es
semitransparente. Alternativamente, la primera capa reflectante es
opaca. Tal como se muestra, el sustrato 400 presenta una superficie
transparente 405 y una superficie reflectante opuesta 406. Tal como
se ha descrito anteriormente, una tinta, preferiblemente tinta de
impresión directa tal como una tinta de inyección de tinta o una
tinta digital que comprende partículas metálicas y/o nanopartículas
metálicas, se imprime sobre la superficie transparente 405 del
sustrato 400 y se trata opcionalmente para formar la segunda capa
reflectante 404 sobre la misma y formar el dispositivo de seguridad
de tres capas 403, mostrado en la figura 4B. El dispositivo de
seguridad 403, al igual que el dispositivo de seguridad 300 mostrado
en la figura 3, proporciona una única característica óptica, tal
como una característica ópticamente variable, que resulta muy
difícil de reproducir por los falsificadores.
Un dispositivo de seguridad impreso, por
ejemplo, un dispositivo de seguridad reflectante, realizado a partir
de las tintas y mediante los procesos de la presente invención puede
combinarse con otros dispositivos de seguridad para crear niveles de
seguridad adicionales. Los dispositivos de seguridad adicionales
pueden ser accesibles u ocultos. Ejemplos no limitativos de
dispositivos de seguridad adicionales accesibles incluyen
dispositivos ópticamente variables, hologramas, estampado, marcas de
agua y similares. Ejemplos no limitativos de dispositivos
adicionales ocultos incluyen materiales luminiscentes tales como
fósforos excitables por UV, fósforos de conversión, microimpresión o
microimágenes. Además, o alternativamente, el dispositivo de
seguridad puede presentar características magnéticas, opcionalmente
en combinación con un efecto óptico. Por ejemplo, el dispositivo de
seguridad puede presentar una característica magnética (que puede
actuar de dispositivo de seguridad oculto) así como presentar un
efecto óptico (que puede actuar de dispositivo de seguridad
accesible y/u oculto). Éste puede ser el caso, por ejemplo, si el
dispositivo de seguridad comprende partículas metálicas que incluyen
óxido de hierro.
Tal como se ha indicado anteriormente, en una
realización preferida, la invención se refiere a un dispositivo de
seguridad o a una parte de un dispositivo de seguridad complejo,
preferiblemente en el que el dispositivo de seguridad o parte del
dispositivo de seguridad complejo es reflectante, en el que el
dispositivo de seguridad o parte del dispositivo de seguridad
complejo comprende partículas metálicas, preferiblemente
nanopartículas metálicas. En otro aspecto, la invención se refiere a
un dispositivo de seguridad impreso digitalmente, preferiblemente un
dispositivo de seguridad reflectante impreso digitalmente, que
comprende opcionalmente partículas metálicas, preferiblemente
nanopartículas metálicas. En cualquier caso, el dispositivo de
seguridad se dispone opcionalmente en una superficie de un substrato
que tiene una imagen sobre el mismo. El dispositivo de seguridad se
superpone preferiblemente por lo menos a parte de la imagen. En este
aspecto, el término "dispositivo de seguridad" puede utilizarse
para referirse exclusivamente a la capa reflectante que se superpone
a la imagen o la combinación de la capa reflectante y la imagen
subyacente. En una realización más preferida, el dispositivo de
seguridad de la invención comprende información variable impresa,
creada o formada a partir de las composiciones de tinta de la
invención, comprendiendo las composiciones de tinta partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas.
En una realización asociada, la invención se
refiere a un dispositivo de seguridad, que comprende: (a) un
sustrato que tiene una superficie que comprende una imagen; y (b)
una capa reflectante que comprende partículas metálicas y/o las
nanopartículas metálicas dispuestas en por lo menos una parte de la
superficie y superponiéndose por lo menos parcialmente en la
imagen.
En un aspecto preferido, por ejemplo, el
dispositivo de seguridad comprende una capa reflectante
semitransparente, formada por partículas metálicas, preferiblemente
nanopartículas metálicas, cuyo dispositivo se superpone a por lo
menos una parte de una imagen subyacente, y preferiblemente
completamente, y proporciona una reflectividad que depende del
ángulo. La naturaleza de la capa reflectante provoca que la imagen
sea visible a través de ésta cuando el dispositivo se ve en un
primer ángulo respecto a la superficie del substrato. Cuando se ve
en un segundo ángulo, sin embargo, la imagen subyacente se vuelve
por lo menos parcialmente oscura a medida que la luz incidente se
refleja de la capa reflectante semitransparente hacia el ojo del
observador. El dispositivo en el cual una imagen por debajo del
dispositivo de seguridad puede oscurecerse en uno o más ángulos se
denomina aquí efecto "foto-oscurecedor". Por
ejemplo, el segundo ángulo es preferiblemente de aproximadamente
180ºC menos el ángulo de luz incidente, respecto a la superficie del
substrato. Este efecto foto-oscurecedor, descrito
con mayor detalle anteriormente, resulta particularmente difícil de
reproducir para un potencial falsificador. Aunque no se limita a
ninguna teoría en particular, este efecto puede derivar del hecho de
que en determinados ángulos el dispositivo de seguridad reflectante
se comporta de manera similar a un espejo y refleja la luz de una
fuente de luz incidente directamente hacia un observador. El brillo
de esta luz reflejada oscurece substancialmente la imagen subyacente
de la vista (tal como se muestra en la figura 2B, que se describe a
continuación). En otros ángulos, sin embargo, el dispositivo
reflectante no refleja luz incidente hacia el observador, y la
imagen subyacente puede verse claramente por el observador.
En un aspecto, el dispositivo de seguridad
comprende una capa reflectante que comprende partículas y/o
nanopartículas metálicas que son no continuas. Tal como aquí se
utiliza, el término "no continuo" significa formado, por lo
menos parcialmente, de una pluralidad de objetos desconectados
separados en los que la distancia media entre objetos adyacentes es
menor de aproximadamente 500 \mum, o formados, por lo menos
parcialmente, de un único objeto que presenta por lo menos un
espacio o hueco en el mismo, por ejemplo, un patrón de espiral,
presentando el espacio o hueco una anchura menor de aproximadamente
500 \mum. En una realización preferida, la capa reflectante no
continua comprende una pluralidad de imágenes reflectantes,
preferiblemente una pluralidad de microimágenes reflectantes, que
proporcionan un elemento de seguridad oculto adicional.
Un objetivo d e los huecos o espacios en una
capa reflectante semitransparente no continua es permitir que un
observador, en un primer ángulo, vea una imagen que se encuentre por
debajo de la capa reflectante semitransparente. En un segundo
ángulo, sin embargo, la luz incidente debe reflejarse de las
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas en la capa
reflectante semitransparente y de este modo oscurecer la imagen
subyacente del observador. Para que los huecos o espacios consigan
esto, la dimensión mínima media de los huecos o espacios deben ser
relativamente pequeña. Por ejemplo, la dimensión mínima media de los
huecos o espacios opcionalmente es menor de aproximadamente 500
\mum, por ejemplo, menor de aproximadamente 250 \mum, menor de
aproximadamente 100 \mum, o menor de aproximadamente 50
\mum.
Una capa reflectante semitransparente no
continua puede formarse imprimiendo una capa reflectante que
comprenda partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas en un
patrón que presente aberturas o huecos, que permitan que la luz
atraviese la capa reflectante, por lo menos cuando se vea en un
primer ángulo. Las aberturas o huecos pueden presentar una variedad
de formas. Por ejemplo, la capa reflectante puede comprender un
patrón entrecruzado (tal como muestra la figura 1A), asemejándose a
un patrón de una mosquitera. En otra realización, la capa
reflectante comprende una pluralidad de líneas paralelas, tal como
se muestra en la figura 1B, en el que las líneas se crean, forman,
depositan, imprimen con la composición de tinta que comprende las
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas de la invención.
Las líneas presentan ventajosamente una anchura media no mayor de
aproximadamente 250 \mum, tal como no mayor de aproximadamente 200
\mum, no mayor de aproximadamente 150 \mum, no mayor de
aproximadamente 100 \mum, o no mayor de aproximadamente 50 \mum.
Aunque la figura 1B ilustra líneas rectas, las líneas en el
dispositivo de seguridad pueden ser rectas, curvas, sinusoidales,
superpuestas, en zigzag, o una combinación de las mismas. Los
extremos de las líneas pueden conectarse o no a una línea adyacente
(en la figura 1B se muestran no conectados). En otro aspecto, la
capa reflectante puede ser un patrón en espiral, tal como se muestra
en la figura 1C. En otro aspecto, la capa reflectante comprende una
pluralidad de puntos, tal como se muestra en la figura 1D. En otra
realización, la capa reflectante comprende una pluralidad de objetos
de texto, por ejemplo, objetos alfanuméricos, que opcionalmente
están formados por una pluralidad de puntos, tal como se muestra en
la figura 1E. En otro aspecto, la capa reflectante comprende una
pluralidad de formas geométricas de configuración similar, pero de
diferente tamaño, quedando situada cada forma dentro de la siguiente
forma de tamaño mayor, tal como se muestra en la figura 1F. Las
formas pueden incluir cuadrados, círculos, óvalos, rectángulos,
estrellas, o cualquier otra forma. Estas formas pueden o no
superponerse a una forma adyacente, siempre que haya espacios o
huecos suficientes en la capa reflectante para ver la imagen latente
subyacente. En otro aspecto, puede combinarse una o más de estas
realizaciones. Éstas son algunas realizaciones de ejemplo no
limitativo en las que el dispositivo de seguridad comprende una capa
reflectante semitransparente, y el experto en la materia reconocerá
que una capa reflectante semitransparente que presente huecos o
aberturas en la misma puede formarse de otros patrones infinitos,
por ejemplo, caracteres, texto, letras, números, estrellas,
círculos, cuadrados, imágenes, etc, que se repitan o no se repitan.
Otros ejemplos de formas y patrones se describen en la solicitud PCT
publicada número WO 2005/080089 A1, publicada el 1 de septiembre de
2005, toda la cual se incorpora aquí por referencia.
Las figuras 2A-C presentan un
ejemplo no limitativo de un dispositivo de seguridad 100 de acuerdo
con una realización de la presente invención. El dispositivo de
seguridad ilustrado muestra el efecto
foto-oscurecedor descrito anteriormente. La figura
2A es una ilustración del dispositivo de seguridad 100 observado
desde un primer ángulo respecto a la superficie del substrato. En el
primer ángulo mostrado, una imagen accesible 103 que comprende una
estrella se aprecia claramente a través de una capa reflectante
semitransparente 104, que se superpone a la imagen de la estrella
103. En un segundo ángulo, mostrado en la figura 2B, sin embargo, la
luz incidente se refleja de la capa reflectante semitransparente 104
hacia el observador oscureciendo substancialmente así la imagen 103,
tal como se muestra por la zona oscurecida 106 (en la que la imagen
103 mostrada en la figura 2A no es visible).
En el dispositivo de seguridad 100 mostrado en
las figuras 2A-B, la capa reflectante
semitransparente 104 comprende una pluralidad de microimágenes
reflectantes 105. Las microimágenes 105 no son visibles en las
figuras 2A-B, pero se muestran en un recuadro
ampliado en la figura 2C. Tal como aquí se utiliza, el término
"microimagen" se refiere a una forma substancialmente abstracta
o geométrica bidimensional, o una representación simbólica de un
objeto o una información que presente la dimensión mayor media menor
de 0,5 mm, por ejemplo, menor de aproximadamente 0,4 mm, menor de
aproximadamente 0,3 mm o menor de aproximadamente 0,2 mm, menor de
aproximadamente 0,1 mm, menor de aproximadamente 750 \mum, menor
de aproximadamente 500 \mum o menor de aproximadamente 250 \mum.
La distancia entre microimágenes adyacentes 105 forma los espacios o
huecos descritos anteriormente en referencia a las figuras
1A-E. Tal como se muestra en el recuadro de la
figura 2C, las microimágenes 105 en el dispositivo de seguridad 100
de las figuras 2A-B comprenden círculos repetitivos.
En otro aspecto preferido, las microimágenes comprenden una
secuencia de texto alfanumérico.
En una realización de la presente invención, el
dispositivo de seguridad, por ejemplo, un dispositivo de seguridad
reflectante, comprende por lo menos una microimagen que comprende
información variable. Así, en un aspecto, el dispositivo de
seguridad comprende una capa reflectante que incluye una pluralidad
de microimágenes, comprendiendo opcionalmente por lo menos una de
las microimágenes información variable, y en el que preferiblemente
las microimágenes se crean, forman, depositan por impresión
utilizando composiciones de tinta que comprenden partículas y/o
nanopartículas metálicas de la invención. Como elemento de seguridad
añadido, el dispositivo de seguridad incluye opcionalmente
información variable accesible, que puede estar formada o no a
partir de las nanopartículas metálicas descritas anteriormente. En
un aspecto particularmente deseable de la invención, el dispositivo
de seguridad comprende información variable accesible y oculta,
donde la información variable accesible y oculta muestra la misma
información, o información que puede relacionarse entre sí (por
ejemplo, mediante una fórmula matemática u otro medio).
Las figuras 2A-C ilustran este
aspecto de la invención. Tal como se muestra, el dispositivo de
seguridad 100 incluye información variable accesible 101 que es
fácilmente visible a simple vista. Esta misma información variable
también se muestra por lo menos una vez en las microimágenes 105 de
la capa reflectante semitransparente 104, tal como se muestra por
información variable oculta 102. Así, como elemento de seguridad
añadido, la información variable oculta 102 puede examinarse con un
bucle u otro dispositivo de aumento simple, compararse la
información variable accesible 101 con información variable oculta
102, y asegurarse de que coinciden entre sí o de otra manera que
pueden relacionarse entre sí.
En una realización, la microimpresión de
caracteres alfanuméricos o caracteres o símbolos de reconocimiento
óptico, imágenes o similares, son impresos, creados, formados, o
depositados utilizando las composiciones o la formulación de tinta
de la invención que comprende partículas y/o nanopartículas
metálicas de la invención. En una realización preferida, los
caracteres, imágenes, símbolos de microimpresión y similares se
modifican para aumentar los puntos por pulgada cuadrada o densidad
de impresión. Esto se consigue esencialmente creando una nueva
fuente en la que el número de puntos que componen los caracteres
individuales se reduzca de manera que la información básica, imagen
visible, o valor del carácter permanezca inalterado. Por ejemplo, el
número "2" en Times New Roman a un tamaño de fuente de 2 puntos
comprende 33 puntos y, para esta realización de la invención, se
eliminan 20 puntos sin perder información básica, imagen visible o
valor del carácter "2". Esta técnica permite obtener diferentes
dispositivos de seguridad por microimpresión tales como información
variable utilizando la composición o formulaciones de tinta de la
invención con una resolución y un efecto visual mejor tal como
semitransparencia.
En otro aspecto, el dispositivo de seguridad
comprende un reflectante semitransparente continuo, y la capa
reflectante semitransparente continua comprende partículas metálicas
y/o nanopartículas metálicas de la invención. Tal como aquí se
utiliza, el término "continuo" significa formado por un solo
objeto discreto conectado, por ejemplo, tinta, substancialmente
libre de huecos.
La capa reflectante continua puede ser
translúcida u opaca. Tal como aquí se utiliza, el término
"translúcido" significa que puede permitir que la luz la
atraviese, pero no exclusivamente a través de espacios o huecos
(aunque algunos espacios y huecos puedan o no estar presentes en una
capa translúcida). En este aspecto, particularmente la capa
reflectante translúcida es preferiblemente fina, por ejemplo, del
orden de menos de aproximadamente 5 \mum, menos de aproximadamente
1 \mum, menos de aproximadamente 500 nm o menos de aproximadamente
50 nm, para permitir que la luz atraviese la capa reflectante
semitransparente.
La capa reflectante translúcida puede presentar
un efecto foto-oscurecedor similar al efecto
foto-oscurecedor creado con una capa reflectante no
continua, descrita anteriormente con referencia a las figuras
2A-C. Es decir, la capa reflectante translúcida
puede disponerse sobre una imagen en la superficie del substrato. La
imagen puede ser visible a través de la capa reflectante translúcida
en un primer ángulo respecto a la superficie del substrato, pero
oscurecerse en un segundo ángulo respecto a la superficie del
substrato a medida que la luz incidente se refleja de la capa
reflectante translúcida hacia el observador.
En otra realización, el dispositivo de seguridad
comprende una capa reflectante dispuesta por lo menos en una parte
de una imagen subyacente que presenta una topografía
longitudinalmente variable, descrita anteriormente. Si las imágenes
presentan una topografía longitudinalmente variable, el dispositivo
de seguridad (o su capa reflectante) impreso en por lo menos una
parte de la imagen presenta preferiblemente una traslación de la
topografía longitudinalmente variable de la imagen superpuesta. Se
ha encontrado que los dispositivos de seguridad reflectantes de la
presente invención, cuando se forman sobre una imagen subyacente que
presenta una topografía longitudinalmente variable, proporcionan un
elemento de seguridad que resulta muy difícil de reproducir. En esta
realización, la capa reflectante muestra una semejanza con la imagen
subyacente, incluso si la capa reflectante es opaca, ya que la
topografía longitudinalmente variable de la imagen subyacente se
traslada a la capa reflectante superpuesta.
Así, en un aspecto, la capa reflectante continua
se superpone por lo menos parcialmente a una imagen en una
superficie del substrato, presentando la imagen una topografía
longitudinalmente variable, y presentando la capa reflectante
continua una traslación de la topografía longitudinalmente variable
de la imagen superpuesta. En esta realización, la capa reflectante
puede ser continua o no continua. Si es continua, la capa
reflectante en esta realización puede ser translúcida u opaca. Es
decir, la capa reflectante puede proporcionar una traslación de la
imagen subyacente, incluso si la capa reflectante es opaca y la
imagen subyacente no es realmente visible a través de la capa
reflectante.
En un aspecto, el grosor medio del dispositivo
de seguridad que comprende partículas metálicas o nanopartículas
metálicas, o el dispositivo de seguridad creado, formado, depositado
o impreso a partir de una tinta que comprende partículas metálicas
y/o nanopartículas metálicas, puede ser mayor de aproximadamente
0,01 \mum, por ejemplo, mayor de aproximadamente 0,05 \mum,
mayor de aproximadamente 0,1 \mum, o mayor de aproximadamente 0,5
\mum. El grosor puede ser incluso mayor de aproximadamente 1
\mum, tal como mayor de aproximadamente 5 \mum. Estos grosores
pueden obtenerse mediante deposición por impresión directa, por
ejemplo mediante deposición por inyección de tinta o deposición de
unidades discretas de material en una única pasada o en dos o más
pasadas. Por ejemplo, puede depositarse y secarse una capa única,
seguido de una o más repeticiones de este ciclo, si se desea.
Opcionalmente, el grosor del dispositivo de seguridad depositado,
por ejemplo, de la capa reflectante (opcionalmente una capa
reflectante continua o no continua opaca, semitransparente,) es
menor de aproximadamente 2 \mum, menor de aproximadamente 1
\mum, menor de aproximadamente 750 nm, o menor de aproximadamente
500 nm.
La distancia entre las partículas metálicas y/o
las nanopartículas metálicas en el dispositivo de seguridad, por
ejemplo, un dispositivo de seguridad reflectante o una capa
reflectante del mismo, puede variar mucho. En varias realizaciones,
la distancia media entre partículas metálicas y/o nanopartículas
metálicas adyacentes en el dispositivo de seguridad (por ejemplo, un
dispositivo de seguridad reflectante o una capa reflectante del
mismo) es menor de aproximadamente 1 \mum, por ejemplo, menor de
aproximadamente 700 nm, menor de aproximadamente 500 nm, menor de
aproximadamente 250 nm, más menor de aproximadamente 100 nm o menor
de aproximadamente 50 nm.
En otro aspecto de aplicación de seguridad de la
presente invención, el dispositivo de seguridad, opcionalmente un
dispositivo de seguridad reflectante, comprende (opcionalmente) una
capa o señal reflectante conductora que proporciona un elemento de
seguridad adicional en un artículo. En este aspecto, el dispositivo
de seguridad comprende partículas metálicas y/o nanopartículas
metálicas y presenta una característica de autentificación de la
conductividad. A modo de ejemplo no limitativo, tal como se ha
descrito anteriormente, un dispositivo de seguridad metálico impreso
puede solidificar bajo condiciones que den como resultado una
conductividad eléctrica, por ejemplo, a través del enlace a
nanopartículas metálicas adyacentes, proporcionando de este modo un
nivel de seguridad adicional. La presencia de conductividad
eléctrica puede determinarse, por ejemplo, a mediante un método de
contacto tal como, por ejemplo, mediciones de sonda de 2 puntos o de
4 puntos, o a través de métodos sin contacto en los cuales la
presencia de una característica conductora se determina en un campo
eléctrico o magnético. Por ejemplo, el dispositivo metálico impreso
puede fabricarse con unas dimensiones (grosor, anchura y longitud)
en las que la conductividad eléctrica del dispositivo puede variar
en función de la posición en el dispositivo donde se realiza la
medición. Esto proporciona un nivel de seguridad adicional en este
dispositivo. En una realización, una mayor parte (por ejemplo, por
lo menos aproximadamente un porcentaje en peso de 60, por lo menos
aproximadamente un porcentaje en peso de 75, por lo menos
aproximadamente un porcentaje en peso de 80 o por lo menos
aproximadamente un porcentaje en peso de 90) de las partículas
metálicas y/o nanopartículas metálicas del dispositivo de seguridad
se enlazan a por lo menos una nanopartícula adyacente.
Así, el propio dispositivo de seguridad o partes
o componentes del dispositivo de seguridad, preferiblemente un
dispositivo de seguridad reflectante, son opcionalmente conductores.
En una realización preferida, el dispositivo de seguridad comprende
partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas, comprendiendo las
partículas metálicas y/o las nanopartículas metálicas un metal en
masa. Por lo menos una parte, unas partes, o todo el dispositivo de
seguridad o componentes del dispositivo de seguridad,
preferiblemente un dispositivo de seguridad reflectante, que
comprende partículas metálicas y/o nanopartículas metálicas,
presenta una resistividad que no es mayor de aproximadamente 30
veces, por ejemplo, no mayor de aproximadamente 20 veces, no mayor
de aproximadamente 10 veces, o no mayor de aproximadamente 5 veces
la resistividad de metales en masa puros de las partículas metálicas
y/o las nanopartículas metálicas. Así, en una realización, los
dispositivos de seguridad de la invención son conductores, o partes
de los dispositivos de seguridad son conductores. Preferiblemente,
los dispositivos de seguridad de la invención o partes de los
dispositivos de seguridad de la invención son ambos reflectantes y
comprenden partes conductoras. Al combinar características de
seguridad reflectantes y conductoras se mejora más la seguridad del
dispositivo de seguridad, ya se trate de una marca, una etiqueta, un
billete, un documento, etc. El falsificador no sólo tendría que
duplicar la naturaleza reflectante del dispositivo de seguridad de
la invención sino también la conductividad. Todavía en otra
realización, el dispositivo de seguridad o una parte del mismo
incluye además una propiedad magnética en combinación con la
reflectividad y/o conductividad. En otro aspecto, una parte del
dispositivo de seguridad, por ejemplo, un dispositivo de seguridad
reflectante que comprende partículas metálicas y/o nanopartículas
metálicas, presenta una alta conductividad (baja resistividad)
aunque todo el dispositivo de seguridad tenga poca o nula
conductividad. Es decir, en un aspecto, la invención se refiere a un
dispositivo de seguridad substancialmente no conductor que comprende
partes o componentes conductores. Las partes conductoras presentan
opcionalmente un tamaño de dispositivo mínimo de menos de
aproximadamente 1 cm, por ejemplo menos de aproximadamente 500
\mum, menos de aproximadamente 250 \mum, menos de
aproximadamente 100 \mum, o menos de aproximadamente 50 \mum. En
términos de intervalos, las partes conductoras presentan
opcionalmente un tamaño de dispositivo mínimo de aproximadamente 10
\mum a aproximadamente 5 cm, por ejemplo, de aproximadamente 250
\mum a aproximadamente 5 cm, de aproximadamente 500 \mum a
aproximadamente 3 cm, o aproximadamente 750 \mum a aproximadamente
2 cm. En este aspecto, la zona de alta conductividad presenta
preferiblemente una resistividad que es menor de aproximadamente 30
veces la resistividad del metal en masa, por ejemplo, menor de
aproximadamente 10 veces la resistividad del metal en masa, o menor
de aproximadamente 5 veces la resistividad del metal aparente. Todo
el dispositivo de seguridad presenta opcionalmente, sin embargo, una
resistividad mayor de por lo menos 10 la resistividad del metal en
masa de las partículas y/o nanopartículas metálicas, por ejemplo,
por lo menos 30 veces, por lo menos 50 veces, por lo menos
aproximadamente 100 veces, por lo menos aproximadamente 500 veces o
por lo menos aproximadamente 1000 veces la resistividad del metal en
masa. Además, la conductividad de todo el dispositivo de seguridad
es opcionalmente mayor de aproximadamente 10 veces menos que la
conductividad de la parte conductora, por ejemplo, mayor de
aproximadamente 100 veces menos o mayor de aproximadamente 1000
veces menor que la conductividad de la parte conductora. En una
realización, el dispositivo de seguridad comprende dos o más tipos
de información variable, por ejemplo, un tipo que sea visualmente
reconocible en el dispositivo de seguridad (tal como un número de
serie), y otro que sea de resistividad variable de las
características del componente. Esto proporciona dos niveles de
seguridad en el dispositivo: seguridad accesible (los caracteres
variables) y seguridad oculta (la resistencia variable de los
subcomponentes).
En otra realización, la invención se refiere a
un dispositivo de seguridad solidificable por UV substancialmente no
conductor que comprende partes o componentes conductores, en el que
el dispositivo de seguridad no presenta una composición orgánica
solidificable por UV, por ejemplo, sin medio, monómero o polímero
solidificable por UV orgánico. En esta realización, las partes o
componentes conductores comprenden partículas y/o nanopartículas
metálicas que preferiblemente comprenden además una sustancia anti-
aglomerante, por ejemplo un polímero, preferiblemente un polímero
que contiene un heteroátomo.
Se preparó una tinta que incluía nanopartículas
de plata (tamaño de partícula medio de 50 nm, 5% en peso), etilen
glicol (EG) (38% en peso), dietilen glicol monoetil éter (DEGME)
(38% en peso), y glicerol (19% en peso) mediante dispersión de
nanopartículas de plata en una mezcla 40:40:20 de EG:DEGME:Glicerol.
Esta tinta presentaba una viscosidad de 21,8 cP a 25ºC (100 RPM), y
una tensión superficial de 37 mN/m. Esta tinta se inyectó desde un
cabezal piezoeléctrico de impresión por inyección de tinta Spectra
SE128, de Dimatix Inc., mientras que el depósito de tinta se mantuvo
a 40ºC. La tinta se inyectó de manera continua sobre un sustrato
para formar dispositivos de seguridad reflectantes durante una hora
sin interrupción a 12 kHz. La tinta también se inyectó sobre un
sistema de bandas a velocidades (velocidad del sustrato que se mueve
por debajo del cabezal) de 100 pies/min, 200 pies/min, y 300
pies/min a resoluciones de 300 dpi y 500 dpi. Después de inyectar a
intervalos de activación y desactivación durante 8 horas se observó
que todos los inyectores estaban calientes y que ningún
taponamiento/obstrucción afectó negativamente al rendimiento de la
inyección de tinta. Los dispositivos de seguridad reflectantes
impresos eran extremadamente reflectantes según se observó a simple
vista.
Aunque la presente invención se ha descrito con
referencia a realizaciones de ejemplo, se comprende que los términos
que se han utilizado son términos de descripción e ilustración, en
lugar de términos de limitación. Puede realizarse cambios, dentro
del alcance de las reivindicaciones adjuntas, tal como se presenta
actualmente y según se ha modificado, sin apartarse del alcance de
la presente invención en sus aspectos. Aunque la invención se ha
descrito aquí con referencia a medios, materiales y realizaciones
particulares, la invención no pretende limitarse a los detalles aquí
descritos. En cambio, la invención se extiende a todas las
estructuras, métodos y usos funcionalmente equivalentes, tal como se
encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (50)
1. Tinta para impresión por inyección de tinta o
impresión digital que comprende un medio y partículas metálicas que
presentan un tamaño de partícula medio ponderado de 40 nm a 1
\mum, preferiblemente de 50 nm a 500 nm, en el que la carga de
nanopartículas en la tinta está comprendida entre un 2% en peso y un
75% en peso, preferiblemente de un 2% a un 40% en peso y la
viscosidad de la tinta está comprendida entre 10 y 40 cP.
2. Tinta según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que las partículas metálicas
comprenden un metal seleccionado del grupo que consiste en plata,
oro, zinc, estaño, cobre, platino y paladio o una combinación de los
mismos.
3. Tinta según las reivindicaciones
1-2, caracterizada por el hecho de que las
partículas metálicas presentan un tamaño de partícula medio de menos
de 100 nm, preferiblemente de menos de 50 nm a 100 nm.
4. Tinta según las reivindicaciones
1-3, caracterizada por el hecho de que el
medio comprende una mezcla de dos disolventes, preferiblemente una
mezcla de dos disolventes orgánicos, más preferiblemente una mezcla
de tres disolventes orgánicos, más preferiblemente una mezcla de
cuatro disolventes orgánicos.
5. Tinta según las reivindicaciones
1-4, caracterizada por el hecho de que
comprende, además, una sustancia anti-aglomerante,
preferiblemente seleccionada de un polímero y un surfactivo.
6. Proceso para formar una dispositivo de
seguridad reflectante, comprendiendo el proceso las etapas de:
- (a)
- proporcionar una tinta que comprende un medio y partículas metálicas que presentan un tamaño de partícula medio ponderado de 20 nm a 1 \mum, preferiblemente de 50 nm a 500 nm, en el que la carga de nanopartículas en la tinta está comprendida entre un 2% en peso y un 75% en peso, preferiblemente de un 2% a un 40% en peso; y
- (b)
- aplicar la tinta por inyección de tinta o por inyección directa o por impresión digital para formar el dispositivo de seguridad reflectante.
7. Proceso según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que el dispositivo de seguridad
reflectante está formado a una velocidad mayor de 15 m/s.
8. Proceso según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que la etapa (b) se produce de
manera continua a una temperatura substancialmente constante.
9. Proceso según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que la etapa (b) comprende
aplicar la tinta por impresión por inyección de tinta desde un
depósito de tinta, a través de una cabezal de impresión, y sobre un
sustrato, en el que la temperatura del depósito de tinta o el
cabezal de impresión es mayor de 30ºC.
10. Proceso según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que el dispositivo de seguridad
reflectante se imprime sobre un sustrato que comprende una lámina de
material transparente y una capa reflectante, presentando el
material transparente una superficie transparente, e imprimiéndose
el dispositivo de seguridad reflectante sobre la superficie
transparente.
11. Proceso según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que la etapa (b) comprende
aplicar por impresión directa la tinta sobre una superficie del
substrato que tiene una imagen para formar el dispositivo de
seguridad reflectante.
12. Proceso según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que la imagen está formada
mediante un proceso de impresión seleccionado del grupo que consiste
en procesos de impresión directa, impresión calcográfica, impresión
por rotograbado, impresión litográfica e impresión flexográfica.
13. Proceso según las reivindicaciones
10-12, caracterizado por el hecho de que el
proceso de impresión directa para imprimir una dispositivo de
seguridad utiliza una impresora de impresión directa que presenta un
cabezal de impresión directa, pudiendo generar y depositar el
cabezal de impresión directa pequeñas gotas de una tinta sobre un
sustrato, comprendiendo la tinta partículas metálicas, comprendiendo
el proceso las etapas de accionar el cabeza de impresión directa a
más de 5000 s^{-1} de manera que cada gota de tinta generada
comprende aproximadamente de 5 picolitros a aproximadamente 100
picolitros de tinta, y en el que el sustrato se mueve a una
velocidad mayor de 1 m/s.
14. Proceso de impresión directa según la
reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que el
cabezal de impresión directa presenta uno o más orificios que tienen
un diámetro no mayor de 100 \mum.
15. Proceso de impresión directa según la
reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que el
dispositivo de seguridad presenta un tamaño menor de 200 \mum y
preferiblemente comprende información variable, más preferiblemente
información oculta y/o accesible.
16. Proceso según las reivindicaciones
10-15, caracterizado por el hecho de que la
velocidad es mayor de 20 m/s.
17. Proceso según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que los dispositivos de
seguridad presentan una resolución, por lo menos en parte, mayor de
200 dpi, preferiblemente mayor de 300 dpi, más preferiblemente mayor
de 400 dpi en las direcciones x e y.
18. Dispositivo de seguridad reflectante que
puede obtenerse mediante el proceso de las reivindicaciones
6-17.
19. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 18, caracterizado por el hecho de que el
dispositivo de seguridad reflectante se superpone por lo menos
parcialmente a una imagen sobre la superficie de un substra-
to.
to.
20. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que por
lo menos una parte de la imagen puede verse a través del dispositivo
de seguridad reflectante cuando se ve en un primer ángulo respecto a
la superficie del sustrato, y en que la por lo menos una parte de la
imagen es oscurecida por lo menos parcialmente cuando se ve desde un
segundo ángulo respecto a la superficie del sustrato.
21. Dispositivo de seguridad reflectante según
las reivindicaciones 18-20, caracterizado por
el hecho de que el dispositivo de seguridad reflectante es
luminiscente.
22. Dispositivo de seguridad reflectante según
las reivindicaciones 18-21, caracterizado por
el hecho de que por lo menos parte del dispositivo de seguridad
reflectante muestra información variable.
23. Dispositivo de seguridad reflectante según
las reivindicaciones 18-22, caracterizado por
el hecho de que el dispositivo de seguridad reflectante está
dispuesto sobre un sustrato que comprende una lámina de material
transparente y una capa reflectante, presentando el material
transparente una superficie transparente, y quedando dispuesto el
dispositivo de seguridad reflectante sobre la superficie
transparente.
24. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 23, caracterizado por el hecho de que el
dispositivo de seguridad reflectante presenta un patrón de
interferencia óptica.
25. Dispositivo de seguridad reflectante según
las reivindicaciones 18-24, caracterizado por
el hecho de que la distancia media entre partículas metálicas
adyacentes es menor de 700 nm.
26. Dispositivo de seguridad reflectante según
las reivindicaciones 18-25, caracterizado por
el hecho de que la mayoría de las partículas metálicas se enlazan a
por lo menos una nanopartícula adyacente.
27. Dispositivo de seguridad reflectante según
las reivindicaciones 18-26, caracterizado por
el hecho de que el dispositivo de seguridad reflectante comprende
una capa reflectante que es por lo menos parcialmente
semitransparente.
28. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 2 7, caracterizado por el hecho de que la
capa reflectante comprende una capa reflectante no continua,
comprendiendo capa reflectante no continua las partículas
metálicas.
29. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 27, caracterizado por el hecho de que la
capa reflectante comprende una pluralidad de microimágenes, por lo
menos una de las microimágenes comprendiendo opcionalmente
información variable.
30. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 29, caracterizado por el hecho de que la
pluralidad de microimágenes presenta una dimensión mayor media menor
de 0,5 mm.
31. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 27, caracterizado por el hecho de que la
capa reflectante comprende una capa reflectante continua,
comprendiendo capa reflectante continua las partículas
metálicas.
32. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 31, caracterizado por el hecho de que la
capa reflectante continua es translúcida.
33. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 31, caracterizado por el hecho de que la
capa reflectante continua es opaca.
34. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 31, caracterizado por el hecho de que la
capa reflectante continua se superpone por lo menos parcialmente a
una imagen sobre una superficie del sustrato, presentando la imagen
una topografía longitudinalmente variable.
35. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 34, caracterizado por el hecho de que la
capa reflectante continua presenta una traslación de la topografía
longitudinalmente variable de la imagen superpuesta.
36. Dispositivo de seguridad según las
reivindicaciones 18-35, caracterizado por el
hecho de que comprende:
- (a)
- un sustrato que tiene una superficie, comprendiendo la superficie una imagen; y
- (b)
- una capa reflectante que comprende partículas metálicas dispuestas en por lo menos parte de la superficie y superponiéndose por lo menos parcialmente a la imagen.
37. Dispositivo de seguridad reflectante según
la reivindicación 36, caracterizado por el hecho de que por
lo menos una parte de la imagen puede verse a través del dispositivo
de seguridad reflectante cuando se ve en un primer ángulo respecto a
la superficie del sustrato, y en el que la por lo menos una parte de
la imagen es por lo menos parcialmente oscurecida cuando se ve desde
un segundo ángulo respecto a la superficie del sustrato.
38. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 37, caracterizado por el hecho de que el
segundo ángulo es de 180º menos el ángulo de la luz incidente,
respecto a la superficie.
39. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 38, caracterizado por el hecho de que la
imagen se selecciona de un grupo que comprende un holograma, una
imagen en blanco y negro, una imagen en color, una marca de agua,
una imagen fluorescente UV, texto y un número de serie.
40. Billete que comprende el dispositivo de
seguridad reflectante según las reivindicaciones
18-39.
41. Etiqueta de autentificación de marca que
comprende el dispositivo de seguridad reflectante según las
reivindicaciones 18-39.
42. Artículo de fabricación que comprende la
etiqueta de autentificación de marca según la reivindicación 41.
43. Precinto fiscal que comprende el dispositivo
de seguridad reflectante según las reivindicaciones
18-39.
44. Botella de alcohol que comprende el precinto
fiscal según la reivindicación 43.
45. Envase para producto de tabaco que comprende
el precinto fiscal según la reivindicación 43.
46. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 18, que comprende:
- (a)
- una primera capa que comprende primeras partículas metálicas, comprendiendo las primeras partículas metálicas un primer óxido metálico; y
- (b)
- una segunda capa dispuesta por lo menos parcialmente sobre la primera capa, comprendiendo la segunda capa segundas partículas metálicas que comprenden un segundo óxido metálico.
47. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 34, caracterizado por el hecho de que
comprende, además:
- (c)
- una tercera capa dispuesta por lo menos parcialmente sobre la segunda capa, comprendiendo la tercera capa terceras partículas metálicas que comprenden el primer óxido metálico.
48. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 35, caracterizado por el hecho de que el
primer óxido metálico se selecciona del grupo que consiste en
sílice, titania y mica, y en el que el segundo óxido metálico se
selecciona del grupo que consiste en sílice, titania y mica, y en el
que el primer óxido metálico es diferente del segundo óxido
metálico.
49. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 36, caracterizado por el hecho de que el
primer óxido metálico comprende titania y el segundo óxido metálico
comprende mica.
50. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 36, caracterizado por el hecho de que el
dispositivo de seguridad presenta un cambio del color a medida que
se inclina.
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