ES2373215T3

ES2373215T3 - Lámina inorgánica para la producción de pigmentos.

Info

Publication number: ES2373215T3
Application number: ES98810755T
Authority: ES
Inventors: Edgar Müller; Olivier Rozumek; Anton Bleikolm
Original assignee: SICPA Holding SA
Current assignee: SICPA Holding SA
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2018-08-06
Also published as: CA2339489A1; DK0978373T3; EP0978373A3; NZ509973A; AU5417499A; JP2002522263A; PT978373E; CN1158630C; KR20010072256A; CA2339489C; HUP0103430A2; EP0978373B1; NO20010635D0; CZ2001411A3; WO2000008596A1; UA72469C2; TR200100262T2; KR100619121B1; MXPA01001339A; HUP0103430A3

Abstract

Se proporcionan láminas inorgánicas (10) de al menos dos capas superpuestas con uno o más símbolos (20) que presentan un tamaño de entre 1 y 10 {mi}m. La lámina inorgánica se coloca entre copos de pigmento (15). Los símbolos en copos de pigmento (15) consiguen un calco de composiciones tales como tintas de impresión o dibujos y de sustratos que portan las mencionadas composiciones.

Description

Lamina inorganica para la produccion de pigmentos

La invencion se refiere a una lamina inorganica que porta al menos un simbolo para la produccion de pigmentos de un tamafo predeterminado para la produccion de articulos, asi como a un metodo para formar dichos pigmentos 5 inorganicos y a un pigmento.

En la Patente US 5.744.223 ya se ha descrito la incorporacion de laminillas de aluminio microscopicamente pequefas que portan informacion en forma de simbolos en composiciones de revestimiento. Las laminillas de aluminio estan formadas como secciones en relieve en una delgada hoja de aluminio que posteriormente se corta al tamafo de laminillas. Las laminillas en relieve sirven como portadores de informacion para impedir la venta

10 desautorizada o robo de vehiculos.

Dado que las laminillas de aluminio son opacas plateadas, un inconveniente es su apariencia visible atrayente en una composicion de revestimiento, particularmente en tintas de impresion que no presentan color o tienen colores diferentes al de las laminillas. Esto hace que una vez que un articulo ha sido identificado pone inmediatamente en evidencia cualquier falsificacion. Por otro lado, en composiciones de revestimiento que son del mismo color que las

15 laminillas de aluminio, resulta extremadamente dificil la deteccion de laminillas de aluminio en relieve.

La aplicacion de simbolos a hojas por medio de grabado en relieve queda limitada a aquellos materiales que son ductiles (aluminio, plastico, etc). Por tanto, no es posible aplicar simbolos a materiales fragiles y no ductiles por medio de una operacion de grabado en relieve directo.

Otro inconveniente del procedimiento de grabado en relieve es el riesgo de dafar la capa de pasivacion de la 20 particula de aluminio que protege a las particulas frente a influencias perjudiciales, tal como el agua.

El objeto de la invencion consiste en evitar los inconvenientes del estado de la tecnica, particularmente en proporcionar pigmentos, medios y formas mejorados para producir pigmentos que portan caracteristicas de seguridad mejoradas para una amplia variedad de aplicaciones.

Un objeto particular de la presente invencion consiste en proporcionar pigmentos portadores de simbolos con 25 colores coincidentes con respecto al color de la composicion de revestimiento o tinta de impresion.

Otro objeto consiste en proporcionar pigmentos que portan un simbolo que puede ser facilmente detectado dentro de composiciones de revestimiento que tienen colores oscuros o fuertes.

Todavia otro objeto consiste en proporcionar pigmentos que tienen propiedades anti-falsificacion secretas u ocultas.

Estos objetos son conseguidos mediante las caracteristicas o medios que se aportan en las reivindicaciones 30 independientes.

En particular, tales objetos son logrados al proporcionar una lamina inorganica (10) que tiene un cambio de color dependiente del angulo de vision, comprendiendo dicha lamina una superposicion de

i) al menos una capa de un material de bajo indice de refraccion (23), teniendo dicha capa una primera superficie

(28) y una segunda superficie (29),

35 ii) al menos una capa parcialmente reflectante semi-transparente (21) sobre una de las superficies (28, 29) de la capa de bajo indice de refraccion (23), y iii) al menos una capa (21, 22) seleccionada del grupo consistente en una capa parcialmente reflectante semitransparente y una capa totalmente reflectante opaca sobre la otra de las superficies (28, 29) de la capa de bajo indice de refraccion (23); y

40 portando dicha lamina uno o mas simbolos (20) que han sido formados por ablacion al menos parcial creada por un laser excimer UV.

Los pigmentos producidos a partir de laminas inorganica presentan generalmente una forma de tipo escama. En el contexto de esta invencion resultan adecuados todos los tipos de escamas de efecto pigmento que consisten en capas superpuestas y que se producen a partir de laminas inorganicas.

45 Dicha lamina inorganica de capas superpuestas puede producirse, por ejemplo, mediante cualquiera de las tecnicas conocidas para aplicar peliculas finas, tales como procedimientos de evaporacion en vacio, deposicion fisica en fase vapor, deposicion quimica en fase vapor, deposicion electronica o humectacion, como se describe, por ejemplo, en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5a edicion, volumen A6, pagina 67, Verlag Chemie, Weinheim,

Alemania.

De acuerdo con la presente invencion, dicha lamina inorganica para la produccion de pigmentos tiene una variacion de color dependiente del angulo de vision y porta simbolos.

Las escamas de pigmento que presentan una variacion de color dependiente del angulo de vision son ya bien conocidas. Las mismas son de un interes particular para su incorporacion en tintas de impresion para documentos de seguridad. Dado que la variacion de color dependiente del angulo de vision no es reproducible por maquinas fotocopiadoras, estas escamas de pigmento aportan al documento una fuerte caracteristica de seguridad. Las escamas de pigmento, su produccion y diversas aplicaciones ya se han descrito en numerosas patentes, por ejemplo US 4.434.010. US 5.059.245. US 5.084.351. US 5.135.812. US 5.171.363. US 5.279.657.

En US-4.434.010, no se describe nada con respecto a la formacion de simbolos sobre un pigmento variable opticamente. En US-5.744.223 y US-5.770.299, se describe el grabado en relieve y el tratamiento litografico de materiales ductiles, tal como aluminio por ejemplo, para generar simbolos. Estos metodos no pueden ser aplicados en el caso de materiales fragiles y no ductiles, tales como las capas exteriores de los presentes pigmentos opticamente variables. La US-4.243.734 se refiere a la formacion de micro-puntos que posteriormente se aplican sobre sustratos. En G8-2.289.150 se describen microparticulas que portan marcas invisibles formadas, por ejemplo, mediante mordentado.

El principio de trabajo de estas escamas de pigmento opticamente variables esta basado en una secuencia de capas delgadas planas que son paralelas entre si y con diferentes caracteristicas opticas. La tonalidad, el cambio de color y brillo de las escamas de pigmento dependen de los materiales que constituyen las capas, de la secuencia de las capas, del numero de capas y del grosor de las capas.

Una simple lamina inorganica que tiene una variacion de color dependiente del angulo de vision a la cual pueden aplicarse simbolos y que puede ser triturada para formar escamas de pigmento de un tamafo predeterminado, consiste en dos capas metalicas planas, parcialmente reflectantes, es decir semi-transparentes, que son sustancialmente paralelas entre si y que estan separadas por una capa de un material de bajo indice de refraccion, por ejemplo SiO2 o MgF2. El material de bajo indice de refraccion suele ser descrito como un material dielectrico. Este tipo de escama de pigmento que esta basado en el principio de Fabry-Perot fue primeramente patentado pro Du Pont en US 3.438.796.

Los terminos semi-transparente, transparente, opaco, total y parcialmente reflectante se refieren todos ellos a la luz en el intervalo visible del espectro electromagnetico, es decir, desde 400 nm a 700 nm aproximadamente.

Una mejora importante con respecto a la saturacion de color (brillo) y variacion del color dependiente del angulo se consiguio mediante la incorporacion de una capa delgada opaca totalmente reflectante en la superposicion de capas dielectricas y parcialmente reflectantes. Esto puede dar lugar a una estructura simetrica, que tiene la capa opaca totalmente reflectante con una primera y una segunda superficies como una capa central. Para conseguir una superposicion multicapa simetrica en la primera y segunda superficies de la capa opaca totalmente reflectante, se deposita una capa delgada de un material dielectrico; a continuacion, sobre la parte superior de ambas capas dielectricas se aplican capas delgadas semi-transparentes, parcialmente reflectantes. El minimo para una estructura simetrica es asi de cinco capas. Sin embargo, tambien puede producirse una superposicion asimetrica, con un minimo de tres capas consistentes en una capa opaca totalmente reflectante, una capa dielectrica y una capa parcialmente reflectante y parcialmente transmisora.

La capa opaca totalmente reflectante esta constituida normalmente de un metal y con preferencia consiste en aluminio de un grosor de hasta 300 nm, pero preferentemente del orden de 50-150 nm. Como metales alternativos se pueden aplicar oro, cobre y plata.

El material dielectrico debe ser transparente con un indice de refraccion no mayor de 1,65. Como dielectrico se deposita habitualmente SiO2 o MgF2, en un grosor comprendido entre 300 y 500 nm.

La capa o capas semi-transparentes parcialmente reflectantes pueden consistir en un metal, un oxido metalico o un sulfuro metalico. Estos pueden ser aluminio, niquel, inocel, cromo, MOS2, Fe2O3, etc. La semi-transparencia de las capas metalicas es una funcion del grosor de las capas. Normalmente, el grosor de la capa semi-transparente esta comprendido entre 5 y 20 nm.

La lamina inorganica que tiene una variacion de color dependiente del angulo de vision se produce preferentemente sobre un material de soporte, tal como una banda flexible de, por ejemplo, PET. En la mayoria de los casos, se deposita una primera capa semi-transparente sobre la banda flexible. Despues de haber depositado todas las capas posteriores, el revestimiento multi-capa se desune de la banda flexible con lo que normalmente se rompe en pequefas piezas de forma y tamafo irregulares. Estas piezas requieren una molturacion para conseguir el tamafo

de escama de pigmento deseado, adecuado para composiciones de revestimiento y particularmente para tintas de impresion o para la incorporacion en un material a granel.

Como ya se ha descrito, los pigmentos que tienen un cambio de color dependiente del angulo de vision proporcionan documentos con una fuerte caracteristica anti-copia. Esta caracteristica anti-falsificacion se mejora aun mas por aplicacion de simbolos sobre al menos una de las capas. Ademas, dichas escamas de pigmento pueden servir como portadores de datos.

Los simbolos se forman sobre al menos una de las capas de la lamina inorganica mediante un cambio local de propiedades opticas, preferentemente reflectividad. Esto se consigue por una destruccion al menos parcial de al menos una de las capas.

El tamafo y numero de simbolos deben elegirse de manera que pueda efectuarse una identificacion apropiada de la inscripcion despues de la rotura y molienda al tamafo de escama de pigmento deseado. Segun un primer requisito, los simbolos no deben extenderse por encima de demasiadas escamas de pigmento. Los simbolos son con preferencia de un tamafo comprendido entre 0,5 y 20 !m e incluso mas preferentemente de un tamafo comprendido entre 1 y 10 !m. En el contexto de esta descripcion, el termino tamafo significa el ancho aproximado de los simbolos. Este intervalo de tamafos se ajusta al tamafo de las escamas de pigmento que, en promedio, esta comprendido entre 5 y 40 !m pero que no es mayor de 100 !m. Sin embargo, las escamas pueden ser molturadas a tamafos de 2 a 5 !m sin que se destruyan sus caracteristicas de color.

Segun un segundo requisito, una cantidad suficiente del numero total de escamas de pigmento ha de portar un simbolo. Por regla general, no menos de 1% en peso del peso total de escamas de pigmento presentes en una composicion de tinta debera portar un simbolo con el fin de permitir una deteccion y lectura faciles y rapidas de la informacion.

Los simbolos que se aplican en al menos una de las capas de la escama de pigmento pueden ser leidos por medio de microscopia optica o electronica.

Las propiedades opticas de las escamas de pigmento que muestran variacion de color dependiente del angulo de vision permiten una localizacion facil y rapida de la posicion dentro del material a granel, composicion de revestimiento o composicion de tinta de donde se recupera y se lee la informacion inscrita. La deteccion con cualquier tipo de microscopio optico comun es particularmente simple si el cambio local de propiedades opticas consiste en una reduccion local de la reflectividad o en un cambio de color de la capa. Las escamas de pigmento pueden ser producidas en cualquier color, bien para coincidir con el color de la composicion de revestimiento o tinta de impresion, o bien para contrastar con este ultimo.

La cantidad mas pequefa posible de escamas de pigmento es de alrededor de 1% en peso del peso total de una composicion de revestimiento o tinta de impresion.

Se puede aplicar mas de un simbolo a las escamas de pigmento. En una modalidad preferida de la invencion, el simbolo consiste en una secuencia de caracteres alfa-numericos y/o logos y/o informacion digital. Dicha secuencia se puede emplear para informar, por ejemplo, sobre el usuario final, el lugar de fabricacion, el numero de serie de fabricacion, etc.

Los simbolos pueden ser en particular facilmente aplicados por ablacion al menos parcial de una capa mediante un laser de alta potencia y de longitud de onda corta. De acuerdo con la presente invencion, se emplea un laser excimer UV en el modo pulsado de alta potencia, y los simbolos son "troquelados" disparo por disparo sobre la superficie del laser por medio de una mascara de proyeccion y de la correspondiente optica. Un area superficial de hasta 3 cm2 puede ser marcada por disparo y pueden dispararse hasta 400 disparos por segundo con los modelos actuales de dichos laseres excimer.

En longitudes de onda corta, especialmente en el UV, la ablacion por laser trabaja mediante rotura directa de enlaces quimicos. En la mayoria de los casos, el proceso da lugar a una atomizacion de la materia que ha sido ablacionada, en lugar de torcerse en el calentamiento del sustrato a temperaturas de evaporacion. Esto afade una ventaja al metodo de la presente invencion: el sustrato no queda expuesto a un excesivo calor.

De acuerdo con la presente invencion, los simbolos son aplicados a por lo menos una de las capas de la lamina inorganica. La aplicacion puede ser en las dos superficies exteriores de las capas exteriores de la lamina o incluso a una de las superficies interiores. Durante la produccion de la lamina se puede aplicar al menos un simbolo.

En el contexto de esta descripcion, las superficies interiores estan formadas dentro de la superposicion en la interfase entre dos capas adyacentes que son diferentes en cuanto a sus caracteristicas fisicas o quimicas. La superficie exterior es o bien la interfase entre una de las dos ultimas capas de la superposicion y el medio

circundante, o bien la interfase entre la ultima capa que tiene una funcion con respecto a la caracteristica optica especial de la escama de pigmento, por ejemplo color y brillo, y una capa que tiene una mera funcion protectora.

La profundidad de los simbolos puede ser adaptada, es decir limitada al grosor de una de las capas. Sin embargo, tambien es posible una extension hacia la capa subyacente. El simbolo se puede aplicar directamente al material antes de depositar la siguiente capa o capas. Ademas, el simbolo puede ser aplicado a mas de una de las capas.

Las escamas de pigmento que portan un simbolo de acuerdo con la presente invencion pueden ser incorporadas en cualquier tipo de composicion de revestimiento, material a granel, y preferentemente en tintas de impresion. Si los articulos revestidos o impresos con dicha composicion de revestimiento o tinta son analizados con un dispositivo de analisis adecuado, es posible leer los simbolos y recuperar la informacion. Esto resulta especialmente util para el marcaje y autentificacion de papel moneda, cheques, etc o articulos de marca.

La informacion representada por los simbolos aplicados a las escamas de pigmento tambien se pueden recuperar automaticamente con el fin de conseguir una capacidad de lectura mecanica de documentos de seguridad. Un articulo que porta dicho revestimiento o el revestimiento como tal puede ser analizado por medio de un dispositivo de analisis, tal como un microscopio en el caso de marcajes visibles localizados.

Se puede aplicar cualquiera de las tecnicas de impresion conocidas, tales como grabado, impresion flexografica, offset, impresion tipografica o impresion con estarcido, en conexion con los pigmentos que contienen tinta de acuerdo con la presente invencion, lo cual sera descrito con detalle en las siguientes modalidades y con referencia a los dibujos adjuntos en donde:

La figura 1 representa una vista en seccion transversal de una lamina inorganica que tiene una variacion de color dependiente del angulo de vision y que porta simbolos.

La figura 2 es otro ejemplo alternativo de una lamina inorganica de la figura 2.

Las figuras 3a y 3b muestran una vista aumentada de una de las superficies de la capa que porta una pluralidad de simbolos.

La figura 4 es una vista esquematica de un sustrato que porta un revestimiento de acuerdo con la presente invencion.

La figura 5 es una vista aumentada del sustrato de la figura 4.

La figura 6a es una vista esquematica de una pluralidad de escamas de pigmento producidas a partir de la lamina mostrada en la figura 6b de acuerdo con la presente invencion.

La figura 6b muestra una lamina inorganica que porta simbolos.

La figura 1 muestra una seccion transversal a traves de una lamina inorganica que comprende una capa dielectrica 23 con una primera superficie 29 y una segunda superficie 28. Depositada sobre ambas primera y segunda superficies 28, 29 de la capa dielectrica se encuentra una capa semi-transparente parcialmente reflectante 21. La primera y segunda superficies 28, 29 son simultaneamente superficies internas 14 de la superposicion multi-capa 18. Una pluralidad de simbolos 20 esta aplicada sobre la superficie exterior 13 de la capa exterior 21 y sobre la superficie interior 14 de la capa exterior 21.

La figura 2 muestra esquematicamente un metodo para crear simbolos sobre una lamina 10 de acuerdo con la presente invencion. Se forma una lamina inorganica 10 sobre una banda flexible 19, que comprende una primera capa parcialmente reflectante 21, sobre la banda flexible 19 una capa dielectrica 23 con una primera y segunda superficies (29, 28), una capa totalmente reflectante 22 con una primera y una segunda superficies (26, 28), otra capa dielectrica 23 y una segunda capa parcialmente reflectante 21.

Mas concretamente, se forma una lamina inorganica sobre una banda de PET simetrica 19, con capas de Cr (20 nm) 21, MgF2 (400 nm) 23, Al (60 nm) 22, MgF2 (400 nm) 23, Cr (20 nm) 21.

Los simbolos 20 se crearon sobre la lamina inorganica 10 por medio de un laser excimer "Lambda Phsyics" �rF 30 a 248 nm. Este laser puede suministrar energias pulsantes a 550 m�/cm2 con regimenes de impulsos de hasta 400

�z. Los simbolos 20 fueron "troquelados" en la superficie exterior 13 de la capa parcialmente reflectante 21 de la lamina inorganica 10 empleando disparos de laser individuales de 200 m�/cm2. Esta energia es suficiente para ablacionar la capa de superficie de cromo 21. Los simbolos 20 de una altura de 5,4 !m fueron perfectamente leibles al microscopio.

Las figuras 3a y 3b muestran una seccion aumentada de las superficies portadoras de simbolos (13, 14) de la lamina inorganica 10. Los simbolos 20 en la figura 3a son de 11,4 !m de altura; en la figura 3b son de una altura de 5,4 !m.

La figura 4 muestra un sustrato 25 que esta cubierto con un revestimiento o tinta de impresion 16 que comprende escamas de pigmento 15. La seccion A del sustrato 25 mostrado en la figura 4 esta aumentada en la figura 5. Las 5 escamas de pigmento 15 en la capa de revestimiento o capa de tinta 16 tienen propiedades opticamente variables. El sustrato 25 que porta dicho revestimiento o imagen impresa que comprende escamas de pigmento 15, puede ser observado bajo un microscopio y asi pueden ser leidos los simbolos 20. La concentracion de escamas de pigmento 15 determinara el grado de cobertura del sustrato. Las escamas de pigmento 15 han sido producidas a partir de una lamina 10 (figura 2) que porta, como simbolos 20, la impresion "SICPA" como identificacion del fabricante, "1997"

10 para identificar el afo de fabricacion y "1201" como un numero de lote. Estadisticamente, toda la informacion completa estara contenida en un determinado numero de escamas de pigmento incluso si algunas de las escamas solo contienen parte de un simbolo individual 20.

La figura 6a muestra una pluralidad de escamas de pigmento 15 obtenidas por desunion y molturacion de la lamina inorganica 10 de la figura 6b al tamafo de particula deseado. Las escamas de pigmento 15 tienen un tamafo tal que

15 las mismas pueden comprender un numero de simbolos 20, habitualmente de 2 a 15 simbolos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una lamina inorganica (10) que tiene un cambio de color dependiente del angulo de vision, comprendiendo dicha lamina una superposicion de

i) al menos una capa de un material de bajo indice de refraccion (23), teniendo dicha capa una primera superficie

(28) y una segunda superficie (29),

ii) al menos una capa parcialmente reflectante semi-transparente (21) sobre una de las superficies (28, 29) de la capa de bajo indice de refraccion (23), y

iii) al menos una capa (21, 22) seleccionada del grupo consistente en una capa parcialmente reflectante semitransparente y una capa totalmente reflectante opaca sobre la otra de las superficies (28, 29) de la capa de bajo indice de refraccion (23); y

portando dicha lamina uno o mas simbolos (20) que han sido formados por ablacion al menos parcial creada por un laser excimer UV.
2.

Una lamina inorganica (10) segun la reivindicacion 1, en donde al menos uno de los simbolos (20) se encuentra sobre la superficie exterior (13) de la capa exterior (21).
3.

Una lamina inorganica (10) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde al menos uno de los simbolos (20) se encuentra sobre al menos una de las superficies interiores (14) de la lamina multi-capa (10).
4.

Una lamina inorganica (10) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde al menos uno de los simbolos (20) se encuentra sobre al menos una de las superficies interiores (14) de la superposicion multi-capa y sobre la superficie exterior (13) de la lamina (10).
5.

Una lamina inorganica (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el simbolo (20) tiene un tamafo comprendido entre 0,5 y 20 !m.
6.

Una lamina inorganica (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el simbolo (20) tiene un tamafo comprendido entre 1 y 10 !m.
7.

Un metodo de produccion de pigmentos inorganicos (15) que portan al menos un simbolo (20) y que muestran un cambio de color dependiente del angulo de vision, que comprende las etapas de:

-

proporcionar una lamina multi-capa (10) de una superposicion de al menos una capa de un material de bajo indice de refraccion (23), teniendo dicha capa una primera (28) y una segunda (29) superficies, al menos una capa semitransparente parcialmente reflectante (21) sobre una de las superficies (28, 29) de la capa de bajo indice de refraccion (23), y al menos una capa (21, 22) seleccionada del grupo consistente en una capa semi-transparente parcialmente reflectante y una capa opaca totalmente reflectante sobre la otra superficie (28, 29) de la capa de bajo indice de refraccion (23);

-

aplicar al menos un simbolo (20) sobre al menos una de dichas capas (21, 22, 23) mediante ablacion al menos parcial creada por un laser excimer UV;

-

molturar dicha lamina multi-capa (10) al tamafo deseado de las escamas de pigmento (15) siendo el tamafo de las escamas del orden de 0,5 a 100 !m.
8.

Un metodo segun la reivindicacion 7, en donde el tamafo de las escamas de pigmento es del orden de 5 a 40 !m.
9.

Un metodo segun las reivindicaciones 7 u 8, en donde dicha lamina multi-capa (10) se proporciona depositando las capas (21, 22, 23) sobre una banda flexible (19) y, despues de aplicar dicho al menos un simbolo (20), dicha lamina multi-capa (10) se desune de la banda flexible (19) y se moltura al tamafo deseado de las escamas de pigmento (15).
10.

Un pigmento producido por molturacion de una lamina inorganica (10) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
11.

Una composicion de revestimiento, que comprende escamas de pigmento (15) segun la reivindicacion 10 en una cantidad de al menos 1% en peso del peso total de pigmentos, y un ligante.
12.

Una composicion de revestimiento segun la reivindicacion 11, caracterizada porque la composicion de

revestimiento es una tinta de impresion.
13.

Un sustrato (25) revestido con una composicion segun cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12.
14.

Un documento de seguridad impreso con una tinta de impresion segun la reivindicacion 12.