ES2353397T3 - Dispositivo de seguridad, su uso, y procesos para producirlos. - Google Patents
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Abstract
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 μm, 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.
Description
CAMPO DE LA INVENCIÓN
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.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
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.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
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 µm, menos de aproximadamente 1 µm, 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 180º C 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 30º C. 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 30º C a aproximadamente 100º C. 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 m. El dispositivo de seguridad formado presenta preferiblemente un tamaño menor de aproximadamente 200 m, 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 m o menores de aproximadamente 1 m. 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.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La presente invención se comprenderá mejor a la vista de las figuras no limitativas, en las cuales:
La figura 1 muestra un dispositivo de seguridad reflectante.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Introducción
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.
Partículas metálicas
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 m. Preferiblemente, las partículas metálicas presentan un tamaño de partícula medio menor de aproximadamente 7 m, preferiblemente menor de aproximadamente 5 m, más preferiblemente menor de aproximadamente 3 m, y aún más preferiblemente menor de aproximadamente 2 m. 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 m. 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 ma aproximadamente 10 m) 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 m) 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 m. 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 m, preferiblemente de aproximadamente 25 nm y aproximadamente 3 m, preferiblemente de aproximadamente 30 nm a aproximadamente 2 m, todavía más preferiblemente de aproximadamente 40 nm a aproximadamente 1 m, 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 m (que se refiere a la dimensión mayor, por ejemplo, diámetro de una partícula esférica), por ejemplo mayor de 4 m, mayor de 3 m, mayor de 2 m, mayor de 1 m, 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.
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.
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 TiO2 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.
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).
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 120º C) 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.
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 antiaglomerante, 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.
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 20º C) 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 20º C y aproximadamente 40º C, por ejemplo, una dependencia de la temperatura no mayor de aproximadamente 0,4 cP/º C. 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 20º C) 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, SiO2, 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.
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 300º C, por ejemplo, no mayor de aproximadamente 250º C, no mayor de aproximadamente 225º C, no mayor de aproximadamente 200º C, no mayor de aproximadamente 185º C, no mayor de aproximadamente 150º C, o no mayor de aproximadamente 125º C.
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 biorientado, 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.
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.
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.
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.
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.
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 25º C, mayor de aproximadamente 30º C o mayor de aproximadamente 35º
C. 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 40º C, menor de aproximadamente 35º C o menor de aproximadamente 30º C. 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 25º C, mayor de aproximadamente 30º C, o aproximadamente mayor de 35º C. 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
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ejemplo mayores de 3.000 s, preferiblemente mayores de 5000 s, preferiblemente mayores de 7000 s-1, aún más preferiblemente mayores de
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9000 s, y aún más preferiblemente mayores de 10.000 s, más preferiblemente mayores de 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 200º C, preferiblemente de aproximadamente 30º C a aproximadamente 100 º C, más preferiblemente de aproximadamente 30º C a aproximadamente 40º C, y más preferiblemente de aproximadamente 30º C a aproximadamente 35º C.
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, 6º C, más preferiblemente 4º C, más preferiblemente 2º C, más preferiblemente 1º C, y más preferiblemente 0,5º C. 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).
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 m, tal como por ejemplo de aproximadamente 5 m a aproximadamente 75 m. 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.
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 m, tal como aproximadamente no mayor de 150 m, aproximadamente no mayor de 100 m e incluso no mayor de aproximadamente 50 m. 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 m.
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 200º C, preferiblemente de aproximadamente 30º C a aproximadamente 100º C, preferiblemente de aproximadamente 30º C a 40º C, y más preferiblemente de aproximadamente 30º C a 35º C. En esta realización, el cabezal de impresión directa presenta uno o más orificios que tienen un diámetro no mayor de aproximadamente 100 m, por ejemplo, de aproximadamente 50 m a aproximadamente 75 m. Además, en esta realización, el dispositivo presenta preferiblemente un tamaño menor de aproximadamente 200 m, preferiblemente menor de aproximadamente 150 m, preferiblemente menor de 100 m, y preferiblemente menor de aproximadamente 50 m. 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.
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 m a aproximadamente 25 m 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 m, por ejemplo no mayor de aproximadamente 150 m, no mayor de aproximadamente 100 m, o no mayor de aproximadamente 50 m. 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 m, preferiblemente no mayor de aproximadamente 150 m, por ejemplo, no mayor de aproximadamente 100 m o no mayor de aproximadamente de 50 m.
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.
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.
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.
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 300º C, por ejemplo, no mayores de aproximadamente 250º C, no mayores de aproximadamente 225º C, no mayores de aproximadamente 200º C, o no mayores de aproximadamente 185º C. 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 150º C, por ejemplo, a temperaturas no mayores de aproximadamente 125º C, o todavía a temperaturas no mayores de aproximadamente 100 ºC.
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.
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 antiaglomerante, preferiblemente un polímero, y preferiblemente un olímero que contiene 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.
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:
TABLA 1
- DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DE MÚLTIPLES CAPAS
- Primera capa
- Segunda capa
- Mica
- Titania
- Titania
- Mica
- Sílice
- Mica
- Mica
- Sílice
- Sílice
- Titania
- Titania
- Sílice
5 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
10 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
15 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
20 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
25 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.
TABLA 2
- DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DE MÚLTIPLES CAPAS
- Primera capa
- Segunda capa Tercera capa Color(es) resultante(s)
- Mica
- TiO2 - Plata, amarillo, rojo, azul , verde
- Mica
- Fe2O3 - Bronce, cobre, rojo, rojo-violeta, rojo-verde
- Mica
- Fe2O3 x TiO2 - Dorado
- Mica
- TiO2 Fe2O3 Dorado
- Mica
- TiO2 Azul acerado Plata-gris
- Mica
- TiO2 Cr2O3 Verde
- (1) Los múltiples colores indican que el color cambia, en el orden presentado, a medida que aumenta el grosor de la segunda capa reflectante.
5
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 10 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 15 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 20 forman dispositivos de seguridad de múltiples capas preferidos que presentan
efectos metálicos únicos.
TABLA 3
- DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DE MÚLTIPLES CAPAS
- Primera capa
- Segunda capa Tercera capa
- Sílice
- Titania
- Sílice
- Sílice
- Mica
- Sílice
- Titania
- Mica
- Titania
- Titania
- Sílice
- Titania
- Mica
- Sílice
- Mica
- Mica
- Titania
- Mica
Así, en una realización, la invención se refiere a un dispositivo de seguridad que comprende: (a) una primera capa que comprende primeras partículas 5 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 10 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 15 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
20 potencial 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 25 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.
TABLA 4
- TIPOS DE PIGMENTO
- Tipo de pigmento
- Ejemplos
- Plaquetas metálicas
- Al, Zn/Cu, Cu, Ni, Au, Ag, Fe (acero), C (grafito)
- Plaquetas metálicas recubiertas por óxido
- Plaquetas de Cu, Zn/Cu con superficie oxidada, plaquetas de Al recubiertas con Fe2O3
- Plaquetas recubiertas con mica
- Recubrimiento no absorbente: TiO2 (rutilo), TiO2 (anatasa), ZrO2, SnO2 SiO2; Recubrimiento selectivamente absorbente: FeOOH, Fe2O3, Cr2O3, TiO2-x, TiOxNy, CrPO4, KFe[Fe(CN)6], colorantes; Recubrimiento totalmente absorbente: Fe3O4, TiO, TiN, FeTiO3, C, Ag, Au, Fe, Mo, Cr, W
- Monocristales de tipo plaquetas
- BiOCl, Pb(OH)2 x 2 PbCO3, -Fe2O3, -Fe2O3 x n SiO2, AlxFe2-xO3, MnyFe2-yO3, AlxMnyFe2-x-yO3, Fe3O4, fases mezcladas reducidas, Cu-ftalocianina
- Películas de PVD fino triturado
- Al, Cr (semitransp.)/ SiO2/ Al/ SiO2/ Cr (semitransp.)
5
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 10 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 15 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 20 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, TiO2, sílice, o MgF2, 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 TiO2, sílice, y/o MgF2. 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 TiO2, sílice, y/o MgF2. 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 180º C 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 m, 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 m. 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 de 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 m, por ejemplo, menor de aproximadamente 250 m, menor de aproximadamente 100 m, o menor de aproximadamente 50 m.
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 m, tal como no mayor de aproximadamente 200 m, no mayor de aproximadamente 150 m, no mayor de aproximadamente 100 m, o no mayor de aproximadamente 50 m. 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 2 A 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 m, menor de aproximadamente 500 m o menor de aproximadamente 250 m. 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 m, menos de aproximadamente 1 m, 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 m, por ejemplo, mayor de aproximadamente 0,05 m, mayor de aproximadamente 0,1 m, o mayor de aproximadamente 0,5 m. El grosor puede ser incluso mayor de aproximadamente 1 m, tal como mayor de aproximadamente 5 m. 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 m, menor de aproximadamente 1 m, 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 m, 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 m, menos de aproximadamente 250 m, menos de aproximadamente 100 m, o menos de aproximadamente 50 m. En términos de intervalos, las partes conductoras presentan opcionalmente un tamaño de dispositivo mínimo de aproximadamente 10 m a aproximadamente 5 cm, por ejemplo, de aproximadamente 250 m a aproximadamente 5 cm, de aproximadamente 500 m a aproximadamente 3 cm, o aproximadamente 750 ma 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 antiaglomerante, por ejemplo un polímero, preferiblemente un polímero que contiene un heteroátomo.
Ejemplo 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 25º C (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 40º C. 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 (51)
- REIVINDICACIONES
- 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 m, 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.
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- 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 m, 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 30º C.
-
- 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 m.
-
- 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 m 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 substrato.
-
- 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 27, 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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