ES2588704T3 - Fósforos y sustratos de igual índice de refracción para aplicaciones de seguridad - Google Patents

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Abstract

Un documento de valor que comprende un sustrato de plástico, en el que el sustrato de plástico comprende: un material de plástico transparente que tiene un índice de refracción y una composición de fósforo incorporada en el material de plástico, comprendiendo la composición de fósforo al menos un ión activo y un material de red huésped cristalina que contiene fluoruro; en el que la composición de fósforo presenta absorción en el infrarrojo y presenta un índice de refracción que está dentro de 2% del índice de refracción del material de plástico y en el que el sustrato de plástico es completamente transparente o incluye una sección o ventana transparente.

Description

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DESCRIPCION
Fosforos y sustratos de igual mdice de refraccion para aplicaciones de seguridad.
Campo de la invencion
La presente tecnolog^a se refiere a la incorporacion de fosforos en artmulos de plastico y utilizacion de los fosforos incorporados como caractensticas de seguridad.
Descripcion de la tecnica anterior
Hay muchas aplicaciones en las que se desea incorporar una caractenstica de seguridad en un documento u otro artmulo. Dichas caractensticas de seguridad proporcionan maneras de autentificar o validar el artmulo y evitar asf la falsificacion. Algunas caractensticas de seguridad son visibles para el ojo humano, mientras otros estan ocultos o son invisibles y requieren el uso de equipo de deteccion especializado. Las caractensticas de seguridad visibles pueden incluir, por ejemplo, hologramas, marcas de agua, imagenes en relieve, cintas u hojas de seguridad, hebras o fibras coloreadas. Las caractensticas de seguridad ocultas o invisibles pueden incluir, por ejemplo, fibras fluorescentes, coloraciones qmmicamente sensibles y pigmentos o tintes fluorescentes que se pueden incorporar al sustrato de un artmulo, la tinta impresa en un artmulo o la resina usada para fabricar pelmulas con las que se lamina el artmulo.
Los artmulos que incluyen caractensticas de seguridad se pueden fabricar de una variedad de sustratos, incluyendo polfmeros tales como plasticos. Australia, por ejemplo, ha desarrollado moneda fabricada de polipropileno orientado de manera biaxial, en vez de papel. El sustrato polimerico de la moneda se comporta mucho como papel y se usan tecnicas de impresion convencionales para aplicar tinta a la superficie. Una caractenstica de seguridad que se puede incluir en dicha moneda polimerica es una ventana transparente, que puede incluir, por ejemplo, un dispositivo opticamente variable que utilice red de difraccion, que hace mas difmil falsificar la moneda usando fotocopiadoras o escaneres.
La patente de EE.UU. 7.088.040 se refiere a proporcionar una serie de convertidores elevadores para uso como iluminacion general y decorativa. Este documento describe iones de tierras raras para uso como partmulas de conversion elevadora, que se pueden encapsular en una variedad de materiales incluyendo derivados de poli(metacrilato de metilo). Este documento se centra en mejorar la realizacion optica de una serie de tipos de iluminacion por inclusion de dichas partmulas de conversion elevadora y, en particular, mejora la capacidad para crear diferente iluminacion coloreada para fines decorativos. La patente de EE.UU. A-2008/206486 se refiere a proporcionar marcas, por medio de tinta o pintura por ejemplo, para confirmar la autenticidad o naturaleza falsa de una variedad de artmulos. Para este fin, este documento describe la incorporacion de caractensticas de seguridad en etiquetas de chorro de tinta, por ejemplo, que se aplican con posterioridad a una variedad de artmulos para este fin. La patente de EE.UU. A-2007/044679 se refiere a ensayar la autenticidad de una serie de iones de tierras raras fluorescentes anti-Stokes usando radiacion infrarroja.
Sumario de la invencion
La presente tecnologfa se refiere a caractensticas de seguridad a base de fosforo que se pueden incorporar en sustratos de plastico. En particular, los ejemplos descritos en la presente memoria pueden proporcionar un sustrato de plastico visualmente claro que incluye una composicion de fosforo que es detectable por excitacion con una fuente de emision infrarroja.
En un aspecto, un documento de valor comprende un sustrato de plastico. El sustrato de plastico incluye un material de plastico transparente que tiene un mdice de refraccion y una composicion de fosforo incorporada en el material de plastico. La composicion de fosforo incluye al menos un ion activo y un material de red huesped cristalina que contiene fluoruro. La composicion de fosforo presenta absorcion en el infrarrojo y presenta un mdice de refraccion que esta dentro de 2% del mdice de refraccion del material de plastico. Ademas, el sustrato de plastico es completamente transparente o incluye una seccion o ventana transparente.
En otro aspecto, se proporciona un metodo para detectar una caractenstica de seguridad encubierta a base de fosforo en un documento de valor que comprende un sustrato de plastico. El metodo incluye las etapas de proporcionar un documento de valor que comprende un sustrato de plastico y dirigir una fuente de emision infrarroja al sustrato de plastico para excitar la composicion de fosforo. El sustrato de plastico incluye un material de plastico transparente con un mdice de refraccion y una composicion de fosforo que presenta absorcion en el infrarrojo que se incorpora al plastico. La composicion de fosforo incluye al menos un ion activo y un material de red huesped cristalina que contiene fluoruro y presenta un mdice de refraccion que esta dentro de 2% del mdice de refraccion del material de plastico. Ademas, el sustrato de plastico es completamente transparente o incluye una ventana o seccion transparente.
Un aspecto mas de la presente invencion se refiere al uso de un sustrato de plastico como una caractenstica de seguridad para autentificar un documento de valor. El sustrato de plastico comprende un material de plastico transparente con un mdice de refraccion y una composicion de fosforo incorporada en el material de plastico. La
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composicion de fosforo comprende al menos un ion activo y un material de red huesped cristalina que contiene fluoruro. La composicion de fosforo presenta absorcion en el infrarrojo y presenta un mdice de refraccion que esta dentro de 2% del mdice de refraccion del material de plastico. Ademas, el sustrato de plastico es completamente transparente o incluye una seccion o ventana transparente. Durante la autentificacion, el sustrato de plastico es irradiado con una fuente de emision infrarroja para excitar la composicion de fosforo.
Descripcion detallada
En muchas aplicaciones es deseable incorporar caractensticas de seguridad a base de fosforo con sustratos de plastico para permitir la verificacion de que son autenticos los artmulos, por ejemplo documentos de valor, formados de sustratos de plastico. Las caractensticas de seguridad a base de fosforo incluyen una composicion de fosforo que comprende al menos un ion activo y un material de red huesped adecuado. El termino ion activo se refiere a un ion que absorbe, emite y/o transfiere energfa en el espectro optico del UV al IR. De acuerdo con la presente invencion, se incorporan caractensticas de seguridad a base de fosforo en sustratos de plastico, que esten conformando ellas mismas los documentos de valor, y la presencia del fosforo se detecta por utilizacion de una fuente de emision infrarroja dirigida al sustrato de plastico que excita la composicion de fosforo. En algunos ejemplos, la excitacion de la composicion de fosforo puede ser detectada por el ojo humano, incluyendo, pero no limitandose a, cuando el fosforo es un convertidor elevador excitado convenientemente por un laser tal como un puntero laser de 980 nm. En otros ejemplos, la excitacion de la composicion de fosforo puede ser una caractenstica lefble por una maquina, incluyendo, pero no limitandose a, cuando la composicion de fosforo emite senales muy debiles o senales que no estan dentro del espectro visible.
Los sustratos de plastico incluyen en general un material de plastico y cualquier aditivo deseado para una aplicacion determinada, incluyendo, por ejemplo, las composiciones de fosforo descritas en la presente memoria. Los sustratos de plastico pueden tener cualquier espesor adecuado para la aplicacion deseada y pueden ser de una sola capa o de capas multiples. En el caso de que el sustrato de plastico presente multiples capas, tal como, por ejemplo, cuando el sustrato de plastico es una pelmula multicapa laminada, la composicion de fosforo se puede incorporar en una capa unica de la pelmula. Segun la presente invencion, los sustratos de plastico pueden estar conformados de una variedad de documentos de valor tales como, por ejemplo, bonos o billetes. En algunos ejemplos del uso de un sustrato de plastico en un documento de valor, el espesor del sustrato de plastico puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 0,05 mm a aproximadamente 2 mm.
Los sustratos de plastico constituidos en los documentos de valor de la invencion, o al menos una porcion de los mismos, incluyen material de plastico que es transparente o visualmente claro. Por ejemplo, un sustrato de plastico puede ser completamente transparente o puede incluir una seccion o ventana transparente. Cuando cualquier porcion del sustrato de plastico es transparente, o visualmente clara, que significa que una persona puede ver a su traves el sustrato de plastico y que el sustrato de plastico no presenta opacidad sustancial, turbidez o dispersion de luz, el mdice de refraccion de las composiciones de fosforo descritas en la presente memoria se iguala de manera eficaz a, es decir esta dentro de 2% de, el mdice de refraccion del material de plastico transparente en el sustrato de plastico, de manera que el sustrato de plastico mantiene preferiblemente el mismo, o sustancialmente el mismo, nivel de transparencia o claridad visual. Cuando se incorporan las composiciones de fosforo en una capa de un sustrato de plastico multicapa, el mdice de refraccion de la composicion de fosforo se puede igualar con eficacia al mdice de refraccion del material de plastico en esa capa.
Las composiciones de fosforo de la presente tecnologfa se pueden preparar por numerosos metodos como es conocido por los expertos en la materia. Estos metodos incluyen, por ejemplo, smtesis directa, precipitacion y tambien pueden incluir procedimientos de multiples etapas con postratamiento.
La igualacion eficaz del mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el mdice de refraccion del material de plastico se puede llevar a cabo cuando no hay diferencia sustancial para el ojo humano entre los niveles de transparencia en un sustrato de plastico que contiene la composicion de fosforo y un sustrato de plastico que es de otro modo el mismo en espesor y composicion, pero no contiene la composicion de fosforo. Una igualacion eficaz entre el mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el mdice de refraccion del material de plastico se obtiene cuando el valor del mdice de refraccion de la composicion de fosforo esta dentro de aproximadamente 2% del valor del mdice de refraccion del material de plastico, que significa que el valor del mdice de refraccion de la composicion de fosforo es igual al valor del mdice de refraccion del material de plastico mas o menos aproximadamente 2%. Dependiendo de la aplicacion, se puede obtener una igualacion eficaz entre el mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el mdice de refraccion del material de plastico cuando el valor del mdice de refraccion de la composicion de fosforo este dentro de aproximadamente 1%, dentro de aproximadamente 0,5%, dentro de aproximadamente 0,25%, dentro de aproximadamente 0,2% o dentro de menos de aproximadamente 0,2% del valor del mdice de refraccion del material de plastico.
La igualacion eficaz del mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el mdice de refraccion del material de plastico puede depender de factores tales como, por ejemplo, el espesor del material de plastico y la cantidad de la composicion de fosforo anadida al material de plastico en la formacion del sustrato de plastico. Por ejemplo, el efecto visual de una diferencia determinada entre el mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el mdice de refraccion del material de plastico puede variar basandose en el espesor del material de plastico. Asf, puede ser
aceptable que la diferencia entre el mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el mdice de refraccion del material de plastico sea mayor en aplicaciones donde el material de plastico es delgado, debido a que el efecto visual de la diferencia en el material de plastico no es tan significativo. A medida que aumenta el espesor del material de plastico, sin embargo, el efecto visual de la diferencia entre los indices de refraccion tiende a aumentar y 5 se prefiere por lo tanto que se reduzca la diferencia entre el mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el mdice de refraccion del material de plastico. De manera similar, se prefiere que se reduzca la diferencia entre el mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el mdice de refraccion del material de plastico a medida que aumenta la cantidad de composicion de fosforo que se esta incorporando en el material de plastico.
El mdice de refraccion de un material es la relacion de la velocidad de la luz en un vacm a su velocidad en la 10 sustancia. En algunos ejemplos, la igualacion eficaz del mdice de refraccion de la composicion de fosforo y el material de plastico se puede realizar en la parte visible del espectro, entre aproximadamente 400 nm y aproximadamente 700 nm. En general, una desigualdad en los indices de refraccion de los materiales fuera de este intervalo, tal como en el infrarrojo, no es visible para el ojo humano y asf no ejerce impacto la claridad visual del material, aunque se pueden medir usando instrumentacion de laboratorio tal como camaras de infrarrojo. La calidad 15 de la igualacion de los indices de refraccion puede ser una funcion del nivel deseado de claridad para una aplicacion, la cantidad de fosforo requerida para la aplicacion y el espesor del material de sustrato. Las comparaciones para determinar el nivel de claridad visual se pueden realizar por el ojo humano observando el material del mismo espesor con y sin la presencia de la composicion de fosforo.
Cualquier material de plastico adecuado se puede utilizar en la fabricacion de caractensticas de seguridad de la 20 presente tecnologfa, incluyendo, por ejemplo, plasticos transparentes. Los plasticos transparentes pueden ser visualmente claros y pueden no presentar sustancialmente color del cuerpo, no teniendo asf sustancialmente absorcion en el espectro visible. Muchos plasticos transparentes comercialmente disponibles presentan un mdice de refraccion en el intervalo de aproximadamente 1,35 a aproximadamente 1,65. Por ejemplo, poli(metacrilato de metilo), comunmente referido como PMMA, presenta en general un mdice de refraccion de aproximadamente 1,485 25 a aproximadamente 1,49. La Tabla 1 a continuacion proporciona el mdice de refraccion de algunos materiales adicionales como ejemplos adicionales.
Tabla 1
Material
fndice de Refraccion
Acetato de Celulosa
1,46 -1,50
Etilcelulosa
1,47
Compuestos acnlicos
1,49
Polipropileno (No modificado)
1,49
Polibutileno
1,50
Polietileno (Baja Densidad)
1,51
Nailons (PA) Tipo II
1,52
Polietileno (Densidad Media)
1,52
Termoplastico de estireno y butadieno
1,52 -1,55
PVC (Rfgido)
1,52 -1,55
Sin embargo, las composiciones de fosforo que utilizan materiales de red huesped de fosforo tales como oxidos, 30 granates, oxisulfuros o sulfuros, tienden a presentar un mdice de refraccion por encima de 1,7 o superior, 1,75 o superior o incluso 2 o superior. La diferencia en el mdice de refraccion de un plastico y el mdice de refraccion de una composicion de fosforo da como resultado dispersion optica o dispersion de luz, cuando las composiciones de fosforo se incorporan en el plastico. Por ejemplo, la claridad de PMMA se reduce cuando se anade una composicion de fosforo a base de oxido, y se puede detectar una diferencia visible por el ojo humano entre PMMA por sf mismo y 35 PMMA que contiene dicha composicion de fosforo a base de oxido. En el caso de una diferencia de mdice de
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refraccion sustancial y una gran cantidad de fosforo, el material puede ser virtualmente opaco, incluso con solo algun porcentaje (en peso) de fosforo. Por el contrario, cuando se anade una composicion de fosforo a PMMA que presenta un mdice de refraccion de aproximadamente 1,48, la cantidad de dispersion optica se puede reducir significativamente y se puede mantener la claridad visual del PMMA.
Las composiciones de fosforo descritas en la presente memoria presentan tipicamente un mdice de refraccion de 1,7 o menor, y pueden presentar un mdice de refraccion de aproximadamente 1,35 a aproximadamente 1,65. De acuerdo con esto, estas composiciones de fosforo pueden presentar indices igualados para varios materiales de plastico y se pueden incorporar a, o sobre, los materiales de plastico para producir sustratos de plastico transparentes o visualmente claros. La composicion de fosforo puede ser anadida al material de plastico en cualquier cantidad adecuada y es preferiblemente una cantidad que no afecta inaceptablemente de manera adversa a la procesabilidad del material de plastico o la integridad estructural del producto acabado. En algunos ejemplos, cuando se esta incorporando en un material de plastico, se puede anadir una composicion de fosforo al material de plastico en una cantidad de aproximadamente 0,1% en peso de la composicion total a aproximadamente 5% en peso de la composicion total, donde la composicion total incluye el material de plastico, la composicion de fosforo y cualquier otro aditivo usado en la formacion del sustrato de plastico. En otros casos, tal como por ejemplo cuando el material de plastico es nailon, la composicion de fosforo se puede anadir en cantidades hasta aproximadamente 30% en peso de la composicion total.
Tambien se prefiere que las composiciones de fosforo no presenten sustancialmente color opaco y asf no presenten sustancialmente absorcion en el espectro visible. Los fosforos en las composiciones de fosforo que no presentan sustancialmente absorcion en el espectro visible no pueden ser detectados por excitacion con radiacion de un laser de espectro visible o diodo emisor de luz (LED, por sus siglas en ingles). Sin embargo, los materiales de plastico pueden ser transparentes en el infrarrojo, asf como ser transparentes en el espectro visible. Los fosforos incorporados en sustratos de plastico pueden ser detectados asf si presentan bandas o lmeas de absorcion en el infrarrojo por excitacion de los fosforos con un laser infrarrojo o LED emisor de infrarrojo. La emision del fosforo puede ser en el visible a infrarrojo cercano en un modo de conversion elevadora, en ejemplos en los que la excitacion del fosforo tiene lugar en el IR y la emision tiene lugar a una longitud de onda mas corta. En general, la excitacion de estos tipos de materiales tiene lugar en el intervalo del espectro de 900-1.000 nm, asf como el intervalo de 1.500-1.600 nm, dependiendo de la composicion de fosforo. La emision del fosforo tambien puede ser de conversion descendente, en ejemplos donde la longitud de onda emitida es mas larga que la longitud de onda de excitacion.
Muchas composiciones de fosforo adecuadas son isotopicas por naturaleza, presentando solo un mdice de refraccion unico como una funcion de la longitud de onda. Tambien hay composiciones de fosforo de estructuras cristalinas mas complejas que presentan birrefringencia. En los ejemplos de birrefringencia, se puede obtener mas de un valor de mdice de refraccion para una unica longitud de onda, que en general se maximiza a lo largo de los ejes cristalograficos. La utilizacion de materiales que presentan birrefringencia puede ser mas probablemente que cause cantidades aumentadas de dispersion optica debido a que ya no es posible la igualacion perfecta de los indices de refraccion. Sin embargo, si el valor de la birrefringencia es bajo se puede obtener una igualacion proxima y puede ser suficiente para varias aplicaciones de caractensticas de seguridad. Cuando las composiciones de fosforo son birrefringentes, la igualacion de indices de refraccion mas optima puede ser derivada basandose en un promedio de los indices de refraccion multiples.
Los materiales de red huesped de fosforo comprendidos en las composiciones de fosforo de la presente tecnologfa contienen fluoruro y son cristalinos. Preferiblemente no presentan sustancialmente color opaco. Los materiales de red huesped de fosforo que contienen fluoruro pueden presentar un menor mdice de refraccion que los otros tipos de huespedes de fosforo discutidos anteriormente. Los materiales de red huesped de fosforo que contienen fluoruro pueden incluir, por ejemplo, fluoruros u oxifluoruros. Hay muchos materiales de red huesped de fosforo que contienen fluoruro que se pueden usar para igualar el mdice de diversos materiales de plastico. Con frecuencia se utiliza acido fluorlmdrico en la preparacion de muchas composiciones de fosforo a base de fluoruro y pueden ocurrir problemas de seguridad significativos durante la produccion en una escala de volumenes grandes. En algunos ejemplos, se pueden reducir las preocupaciones de seguridad por utilizacion de fluoruro de sodio e itrio (NaYF4) como los materiales de red huesped de fosforo que contienen fluoruro. Otro ejemplo de materiales de red huesped de fosforo que contienen fluoruro adecuados es el fluoruro de itrio y litio (YLiF4). La Tabla 2 a continuacion proporciona informacion adicional considerando algunos ejemplos de materiales de red huesped de fosforo que contienen fluoruro.
Tabla 2
Material
fndice de Refraccion (en el visible ~500 nm)
Fluoruro de itrio y litio (YLiF4)
1,457-1,4796
5
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Material
fndice de Refraccion (en el visible ~500 nm)
Fluoruro de lantano (LaF3)
1,601
Fluoruro de calcio (CaF2)
1,44
Fluoruro de Bario (BaF2)
1,48
Fluoruro de estroncio (SrF2)
1,4358
Fluoruro de sodio e itrio (NaYF4)
1,48
Las composiciones de fosforo de la presente tecnolog^a pueden incluir al menos un ion activo de elemento de tierras raras o ion activo de metal de transicion. Los iones activos de elementos de tierras raras o iones activos de metales de transicion para uso en las composiciones contienen fosforo pueden ser convertidores elevadores o pueden ser excitables en las longitudes de onda del infrarrojo mas lejano, tal como a aproximadamente 900 nm a aproximadamente 1.000 nm o tambien a aproximadamente 1.500 nm a aproximadamente 1.600 nm, dependiendo de ion activo. El ion activo de elementos de tierras raras o ion activo de metal de transicion que es convertidor elevador cuando se excita en el intervalo de aproximadamente 900 nm a aproximadamente 1.000 nm incluye, pero no se limitan a, erbio, holmio e iterbio. Tfpicamente, estos iones activos pueden ser excitados a 980 nm, tal como con un laser de diodo de 980 nm facilmente disponible y emiten en el espectro visible por absorcion de multiples fotones de 980 nm para generar un foton visible de mayor energfa. Por ejemplo, si se usa un ion activo de elemento de tierras raras o ion activo de metal de transicion que sea un convertidor elevador del verde, irradiar un laser de 980 nm por una pelfcula o placa de plastico produce que el ion activo dentro del material de plastico emita en el verde, trazando la ruta del laser.
Algunos ejemplos de composiciones de fosforo de la presente tecnologfa incluyen iones activos de elementos de tierras raras. Dichas composiciones de fosforo pueden incluir al menos un primer ion activo de elementos de tierras raras y pueden incluir ademas un segundo ion activo de elemento de tierras raras. El primer ion activo de elemento de tierras raras puede ser, por ejemplo, iterbio, erbio, holmio, tulio, praseodimio, neodimio o mezclas de los mismos. De manera similar, el segundo ion activo de elemento de tierras raras puede ser, por ejemplo, iterbio, erbio, holmio, tulio, praseodimio, disprosio, neodimio o mezclas de los mismos.
En algunos casos, el iterbio (Yb) puede ser un ion activo de elemento de tierras raras adecuado y puede estar presente en las composiciones de fosforo en cualquier cantidad adecuada, tal como, por ejemplo, hasta aproximadamente 20 por ciento atomico (% at.), donde el porcentaje atomico de iterbio es el porcentaje de atomos de iterbio respecto a todos los iones de tierras raras en el fosforo. En algunos casos, se puede usar hasta 98% de Yb en la situacion de absorcion. El iterbio (Yb) es un ion activo que puede emitir, pero tambien transfiere con eficacia energfa de manera no radiactiva a un segundo ion activo de elemento de tierras raras que puede emitir a frecuencias superiores a traves de procedimientos multi-fotones. De acuerdo con esto, en algunos ejemplos, las composiciones de fosforo incluyen un primer ion activo de elemento de tierras raras y un segundo ion activo de elemento de tierras raras. En un ejemplo, el primer ion activo de elemento de tierras raras es iterbio y el segundo ion activo de elemento de tierras raras es erbio, holmio, tulio, praseodimio o neodimio. En los ejemplos en los que las composiciones de fosforo incluyen iterbio y un segundo ion activo de elemento de tierras raras, la emision visible observada en la excitacion de la composicion de fosforo dentro de un sustrato de plastico puede ser la caractenstica de emision del segundo ion activo de elemento de tierras raras de un estado de altitud superior. Algunos elementos de tierras raras, tales como erbio y holmio presentan absorcion en el espectro visible aunque tiende a ser muy debil o cercana al borde infrarrojo del espectro visible. El efecto de dichos iones activos de elementos de tierras raras que presentan absorcion en el espectro visible en la claridad visual de una composicion de fosforo se puede controlar basandose en la cantidad del ion activo de elemento de tierras raras que se incluye en la composicion de fosforo. En algunos ejemplos, las composiciones de fosforo pueden incluir hasta aproximadamente 8,0 por ciento atomico del segundo ion activo de elemento de tierras raras.
Los siguientes Ejemplos ilustran la produccion de una serie de placas de plastico que incorporan una variedad de composiciones de fosforo y materiales de plastico, que se pueden usar segun la presente invencion.
Ejemplo 1
Se prepararon composiciones de fosforo que contienen fluoruro de sodio e itrio de fase hexagonal como el huesped de fosforo y con las siguientes formulaciones: Na(Y0,78Yb0,20Er0,02)F4, Na(Y0,798Yb0,20Ho0,002)F4,
Na(Y0,799Yb0,20Tm0,001)F4 y Na(Y0,793Yb0,20Nd0,007)F4. Se encontro que cada una de las composiciones de fosforo tema una buena igualacion de indices de refraccion para PMMA. Puesto que estos materiales presentan una buena
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igualacion de mdices de refraccion para PMMA y la temperatura de tratamiento del plastico son cientos de grados Celsius por debajo de la temperatura de produccion de fosforo, la incorporacion de estas composiciones de fosforo como caractensticas de seguridad en los artmulos fabricados a partir de PMMA, u otros materiales de plastico con un mdice de refraccion similar, se puede llevar a cabo con muy poca perdida de la eficacia del fosforo.
Las placas de plastico con caras claras se moldearon a partir de la mezcla madre para proporcionar muestras con varios espesores que oscilan desde espesores de 1 mm a 5 mm en etapas de incrementos de 1 mm. Se incorporo la composicion de fosforo en el plastico en una cantidad de 0,5% en peso. Las placas de plastico que tienen los mismos espesores tambien se moldearon de PMMA sin la composicion de fosforo para fines de comparacion. Las placas que inclrnan la composicion de fosforo fueron muy similares en aspecto a las placas que no inclrnan la composicion de fosforo. Los dos tipos de placas parecieron visualmente claros y no parecfa que hubiera significativamente mas dispersion de luz por las placas que conteman fosforo. Las placas que inclrnan la composicion de fosforo mostraron la ruta de un haz laser de 980 nm por el material como una lmea verde debido al procedimiento de conversion elevadora que emite en el visible.
El ensayo adicional de la composicion de fosforo NaYF4:Er:Yb indico que el mdice de refraccion se podfa variar cambiando las concentraciones elementales en la misma, mientras que aun se manteman propiedades deseables de claridad visual y absorcion infrarroja de la composicion de fosforo. De acuerdo con esto, el mdice de refraccion de la composicion de fosforo NaYF4:Er:Yb se puede modificar como se desee para igualar el mdice de refraccion de un plastico que se usa para una aplicacion particular.
Ejemplo 2
Las placas que teman un espesor de 0,32 cm (0,125 pulgadas) se fabricaron conteniendo PMMA y una composicion de fosforo utilizando fluoruro de sodio e itrio como el huesped de fosforo. La composicion de fosforo presento la formulacion: Na(Y0,7993Yb0,20Nd0,007)F4. Las placas no presentaron un color apreciable debido a la muy baja concentracion de ion neodimio asf como el contenido en iterbio incoloro. La composicion de fosforo, conteniendo 20 por ciento atomico (% at.) iterbio y 0,7 por ciento atomico (% at.) de neodimio, fue una buena igualacion del mdice de refraccion para PMMA y se observo una perdida de dispersion optica muy baja. La composicion de fosforo actuo como una caractenstica lefble por una maquina en PMMA por utilizacion de la transferencia de energfa entre el neodimio y el iterbio. Las placas se excitaron por un LED infrarrojo de 760 nm en las lmeas de absorcion del neodimio alrededor de 760 nm. La emision de IR detectada fue a 1.020 nm (1,02 micrometres), que es la emision de iterbio caractenstica en este material huesped. Se observa que las emisiones a 1.020 nm estan dentro del intervalo de deteccion de los detectores de silicio. Los detectores de silicio pueden ser deseables debido a que tienden a tener una calidad extremadamente alta, presentan alta sensibilidad en el visible a aproximadamente 1.000 nm, presentan bajo ruido electronico y son relativamente economicos.
Ejemplo 3
Se prepararon las composiciones de fosforo que conteman fluoruro de sodio e itrio de fase hexagonal como el huesped de fosforo y con las siguientes formulaciones: Na(Y0,78Yb0,20Er0,02)F4, Na(Y0,798Yb0,20Ho0,002)F4, Na(Y0,799Yb0,20Tm0,001)F4 y Na(Y0,793Yb0,20Nd0,007)F4. Cada una de las composiciones de fosforo se encontro que presentaba una buena igualacion de indices de refraccion para Polipropileno. Puesto que estos materiales presentan una buena igualacion de indices de refraccion para Polipropileno y la temperatura de tratamiento del plastico es cientos de grados Celsius por debajo de la temperatura de produccion de fosforo, la incorporacion de estas composiciones de fosforo como caractensticas de seguridad en artreulos fabricados a partir de Polipropileno u otros materiales de plastico con un mdice de refraccion similar, se puede llevar a cabo con muy poca perdida de la eficacia del fosforo.
Se moldearon placas de plastico a partir de la mezcla madre que presentaba multiple espesor y caras claras. Las placas de plastico tambien se moldearon de polipropileno sin la composicion de fosforo para fines de comparacion. Las placas que inclrnan la composicion de fosforo fueron muy similares en aspecto a las placas que no inclrnan la composicion de fosforo. Los dos tipos de placas parecieron visualmente claros y no parecfa que presentaran significativamente mas dispersion de luz por las placas que conteman fosforo. Las placas que inclrnan la composicion de fosforo mostraron la ruta de un haz de laser de 980 nm por el material como una lmea verde debido al procedimiento de conversion elevadora que emite en el visible.
Ejemplo 4
Las placas que teman un espesor de 0,32 cm (0,125 pulgadas) se fabricaron conteniendo polipropileno y una composicion de fosforo utilizando fluoruro de sodio e itrio como el huesped de fosforo. La composicion de fosforo presento la formulacion: Na(Y0,7993Yb0,20Nd0,007)F4. Las placas no presentaron un color apreciable debido a la muy baja concentracion de ion neodimio asf como el contenido en iterbio incoloro. La composicion de fosforo, conteniendo 20 por ciento atomico (% at.) de iterbio y 0,7 por ciento atomico (% at.) de neodimio, fue una buena igualacion del mdice de refraccion para polipropileno y se observo una perdida de dispersion optica muy baja. La composicion de fosforo actuo como una caractenstica lefble por una maquina en polipropileno por utilizacion de la transferencia de energfa entre el neodimio y el iterbio. Las placas se excitaron por
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un LED infrarrojo de 760 nm en las lmeas de absorcion del neodimio alrededor de 760 nm. La emision IR detectada fue a 1.020 nm (1,02 micrometros), que es la emision de iterbio caractenstica en este material huesped.
Ejemplo 5
Se prepararon composiciones de fosforo que conteman fluoruro de sodio e itrio de fase hexagonal como el huesped de fosforo y con las formulaciones siguientes: Na(Y0,78Yb0,20Er0,02)F4, Na(Y0,798Yb0,20Ho0,002)F4,
Na(Y0,799Yb0,20Tm0,00i)F4 y Na(Y0,793Yb0,20Nd0,007)F4. Se encontro que cada una de las composiciones de fosforo presentaba una buena igualacion de indices de refraccion para compuesto acnlico. Puesto que estos materiales presentan una buena igualacion de indices de refraccion para compuesto acnlico y la temperatura de tratamiento del plastico es cientos de grados Celsius por debajo de la temperatura de produccion del fosforo, la incorporacion de estas composiciones de fosforo como caractensticas de seguridad en artmulos fabricados a partir de compuesto acnlico u otros materiales de plastico que presentan un mdice de refraccion similar, se puede llevar a cabo con muy poca perdida de la eficacia del fosforo.
Se moldearon placas de plastico a partir de la mezcla madre que presentaban multiple espesor y caras claras. Las placas de plastico tambien se moldean del material acnlico sin la composicion de fosforo para fines de comparacion. Las placas que incluyen la composicion de fosforo son de aspecto muy similar a las placas que no incluyen la composicion de fosforo. Los dos tipos de placas parecieron visualmente claros y no parecfa que presentaran significativamente mas dispersion de luz por las placas que conteman fosforo. Las placas que inclrnan la composicion de fosforo mostraron la ruta de un haz de laser de 980 nm por el material como una lmea verde debido al procedimiento de conversion elevadora que emite en el visible.
Ejemplo 6
Las placas que teman un espesor de 0,32 cm (0,125 pulgadas) se fabricaron conteniendo un compuesto acnlico con un mdice de refraccion de aproximadamente 1,49 y una composicion de fosforo utilizando fluoruro de sodio e itrio como el huesped de fosforo. La composicion de fosforo presento la formulacion: Na(Y0,7993Yb0,20Nd0,007)F4. Las placas no presentaron un color apreciable debido a la muy baja concentracion de ion neodimio asf como el contenido en iterbio incoloro. La composicion de fosforo, conteniendo 20 por ciento atomico (% at.) de iterbio y 0,7 por ciento atomico (% at.) de neodimio, fue una buena igualacion del mdice de refraccion para el compuesto acnlico y se observo una perdida de dispersion optica muy baja. La composicion de fosforo actuo como una caractenstica lefble por una maquina en un compuesto acnlico por utilizacion de la transferencia de energfa entre el neodimio y el iterbio. Las placas se excitaron por un LED infrarrojo de 760 nm en las lmeas de absorcion del neodimio alrededor de 760 nm. La emision IR detectada fue a 1.020 nm (1,02 micrometros), que es la emision de iterbio caractenstica en este material huesped.
Ejemplo 7
Se prepararon composiciones de fosforo que conteman fluoruro de sodio e itrio de fase hexagonal como el huesped de fosforo y con las formulaciones siguientes: Na(Y0,78Yb0,20Er0,02)F4, Na(Y0,798Yb0,20Ho0,002)F4,
Na(Y0,799Yb0,20Tm0,001)F4 y Na(Y0,793Yb0,20Nd0,007)F4. Se encontro que cada una de las composiciones de fosforo presentaba una buena igualacion de indices de refraccion para un compuesto acnlico con un mdice de refraccion de aproximadamente 1,49. Puesto que estos materiales presentan una buena igualacion de indices de refraccion para el compuesto acnlico y la temperatura de tratamiento del plastico es cientos de grados Celsius por debajo de la temperatura de produccion del fosforo, incorporacion de estas composiciones de fosforo como caractensticas de seguridad en artmulos fabricados a partir del compuesto acnlico u otros materiales de plastico que presentan un mdice de refraccion similar, se puede llevar a cabo con muy poca perdida de la eficacia del fosforo.
Ejemplo 8
Se prepararon composiciones de fosforo que conteman fluoruro de sodio e itrio de fase hexagonal como el huesped de fosforo y con las formulaciones siguientes: Na(Y0,78Yb0,20Er0,02)F4, Na(Y0,798Yb0,20Ho0,002)F4,
Na(Y0,799Yb0,20Tm0,001)F4 y Na(Y0,793Yb0,20Nd0,007)F4. Se encontro que cada una de las composiciones de fosforo presentaba una buena igualacion de indices de refraccion para polietileno de baja densidad. Puesto que estos materiales presentan una buena igualacion de indices de refraccion para polietileno de baja densidad y la
temperatura de tratamiento del plastico es cientos de grados Celsius por debajo de la temperatura de produccion del
fosforo, la incorporacion de estas composiciones de fosforo como caractensticas de seguridad en artmulos fabricados a partir de polietileno de baja densidad u otros materiales de plastico que presentan un mdice de refraccion similar, se puede llevar a cabo con muy poca perdida de la eficacia del fosforo.
Se moldearon placas de plastico a partir de la mezcla madre que presentaban multiples espesores. Se observa que el polietileno de baja densidad tiende a ser un material opacificado o turbio y asf es preferible que se use polietileno de baja densidad en aplicaciones tales como, por ejemplo, pelmulas delgadas, incluyendo como una capa en una pelmula laminada con espesores de hasta aproximadamente 25,4 micrometros (1 milipulg ). Las placas de plastico tambien se moldean del polietileno de baja densidad sin la composicion de fosforo para fines de comparacion. Las placas que inclrnan la composicion de fosforo fueron de aspecto muy similar a las placas que no inclrnan la
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composicion de fosforo. Visualmente no pareda que presentaban significativamente mas dispersion de luz por las placas que conteman fosforo. Las placas que inclman la composicion de fosforo mostraron la ruta de un haz de laser de 980 nm por el material como una lmea verde debido al procedimiento de conversion elevadora que emite en el visible.
Ejemplo 9
Las placas fueron fabricadas conteniendo un polietileno de baja densidad con un mdice de refraccion de aproximadamente 1,51 y una composicion de fosforo utilizando fluoruro de sodio e itrio como el huesped de fosforo. La composicion de fosforo presento la formulacion: Na(Yo,7993Ybo,2oNdo,oo7)F4. Las placas no presentaron un color apreciable debido a la muy baja concentracion de ion neodimio asf como el contenido en iterbio incoloro. La composicion de fosforo, conteniendo 2o por ciento atomico (% at.) de iterbio y o,7 por ciento atomico (% at.) de neodimio, fue una buena igualacion del mdice de refraccion para el polipropileno de baja densidad. La composicion de fosforo actuo como una caractenstica lefble por una maquina en polipropileno de baja densidad por utilizacion de la transferencia de energfa entre el neodimio y el iterbio. Las placas se excitaron por un LED infrarrojo de 76o nm en las lmeas de absorcion del neodimio alrededor de 76o nm. La emision IR detectada fue a 1.o2o nm (1,o2 micrometros), que es la emision de iterbio caractenstica en este material huesped.
Ejemplo io
Se prepararon composiciones de fosforo que conteman fluoruro de sodio e itrio de fase hexagonal como el huesped de fosforo y con las formulaciones siguientes: Na(Yo,7sYbo,2oEro,o2)F4, Na(Yo,79sYbo,2oHoo,oo2)F4,
Na(Yo,799Ybo,2oTmo,ooi)F4 y Na(Yo,793Ybo,2oNdo,oo7)F4. Se encontro que cada una de las composiciones de fosforo presentaba una buena igualacion de indices de refraccion para polietileno de baja densidad con un mdice de refraccion de aproximadamente 151. Puesto que estos materiales presentan una buena igualacion de indices de refraccion para el polietileno de baja densidad y la temperatura de tratamiento del plastico es cientos de grados Celsius por debajo de la temperatura de produccion del fosforo, la incorporacion de estas composiciones de fosforo como caractensticas de seguridad en artmulos fabricados a partir de polietileno de baja densidad u otros materiales de plastico con un mdice de refraccion similar, se puede llevar a cabo con muy poca perdida de la eficacia del fosforo.
A partir de lo anterior, se apreciara que aunque se han descrito en la presente memoria ejemplos espedficos para fines de ilustracion, se pueden hacer varias modificaciones sin desviarse del alcance de esta descripcion. Se desea por lo tanto que la descripcion detallada anterior se considere como ilustrativa en vez de limitante y que se entienda que son las siguientes reivindicaciones, incluyendo todos los equivalentes, que se destinan a senalar en particular y reivindicar claramente la materia reivindicada.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un documento de valor que comprende un sustrato de plastico, en el que el sustrato de plastico comprende: un material de plastico transparente que tiene un mdice de refraccion y
    una composicion de fosforo incorporada en el material de plastico, comprendiendo la composicion de fosforo al menos un ion activo y un material de red huesped cristalina que contiene fluoruro;
    en el que la composicion de fosforo presenta absorcion en el infrarrojo y presenta un mdice de refraccion que esta dentro de 2% del mdice de refraccion del material de plastico
    y en el que el sustrato de plastico es completamente transparente o incluye una seccion o ventana transparente.
  2. 2. El documento de valor segun la reivindicacion 1, en el que al menos un ion activo se selecciona del grupo que consiste en iones activos de elementos de tierras raras e iones activos de elementos de metales de transicion.
  3. 3. El documento de valor segun la reivindicacion 2, en el que al menos un ion activo comprende un primer ion activo de elementos de tierras raras.
  4. 4. El documento de valor segun la reivindicacion 3, en el que el primer ion activo de elementos de tierras raras se selecciona del grupo que consiste en: iterbio, erbio, holmio, tulio, praseodimio, disprosio, neodimio y mezclas de los mismos.
  5. 5. El documento de valor el a re segun cualquier reivindicacion precedente, en el que el material de red huesped cristalina que contiene fluoruro comprende fluoruro de sodio e itrio o fluoruro de itrio y litio.
  6. 6. El documento de valor segun la reivindicacion 2, en el que al menos un ion activo de elementos de tierras raras o ion activo de metal de transicion comprende un primer ion activo de elementos de tierras raras y un segundo ion activo de elementos de tierras raras.
  7. 7. El documento de valor segun la reivindicacion 6, en el que el segundo ion activo de elementos de tierras raras se selecciona del grupo que consiste en: iterbio, erbio, holmio, tulio, praseodimio, disprosio, neodimio y mezclas de los mismos.
  8. 8. El documento de valor segun la reivindicacion 1, en el que el mdice de refraccion del material de plastico presenta un valor entre 1,35 y 1,65.
  9. 9. El documento de valor segun la reivindicacion 2, en el que la composicion de fosforo es un convertidor elevador.
  10. 10. El documento de valor segun cualquier reivindicacion precedente, que es un bono o un billete.
  11. 11. Un metodo para detectar una caractenstica de seguridad encubierta a base de fosforo en un documento de valor que comprende un sustrato de plastico, comprendiendo el metodo las etapas de:
    proporcionar un documento de valor que comprende un sustrato de plastico, incluyendo dicho sustrato de plastico un material de plastico transparente con un mdice de refraccion y una composicion de fosforo con absorcion en el infrarrojo que se incorpora en el plastico y
    dirigir una fuente de emision infrarroja al sustrato de plastico para excitar la composicion de fosforo;
    en el que la composicion de fosforo comprende al menos un ion activo y un material de red huesped cristalina que contiene fluoruro y presenta un mdice de refraccion que esta dentro de 2% del mdice de refraccion del material de plastico y
    en el que el sustrato de plastico es completamente transparente o incluye una ventana o seccion transparente.
  12. 12. Uso de un sustrato de plastico como una caractenstica de seguridad para autentificar un documento de valor, en el que el sustrato de plastico comprende:
    un material de plastico transparente con un mdice de refraccion y
    una composicion de fosforo incorporada en el material de plastico, comprendiendo la composicion de fosforo al menos un ion activo y un material de red huesped cristalina que contiene fluoruro;
    en el que la composicion de fosforo presenta absorcion en el infrarrojo y presenta un mdice de refraccion que esta dentro de 2% del mdice de refraccion del material de plastico;
    en el que el sustrato de plastico es completamente transparente o incluye una seccion o ventana transparente
    y en el que, durante la autentificacion, el sustrato de plastico es irradiado con una fuente de emision infrarroja para excitar la composicion de fosforo.
  13. 13. Un metodo segun la reivindicacion 11 o uso segun la reivindicacion 12, en el que el sustrato de plastico comprende las caractensticas citadas en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9.
    5 14. Un metodo segun la reivindicacion 11 o uso segun la reivindicacion 12, en el que el documento de valor es un
    bono o un billete.
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