ES2657544T3 - Uso de marcadores absorbentes de ondas de radiofrecuencia para la autentificación de documentos de seguridad - Google Patents

Uso de marcadores absorbentes de ondas de radiofrecuencia para la autentificación de documentos de seguridad Download PDF

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Abstract

Uso de una composición que comprende la combinación de al menos dos tipos de partículas de materiales óxidos inorgánicos, donde cada uno de los al menos dos tipos de partículas tiene diferente tamaño y/o morfología, donde la variación en la distribución del tamaño de partícula es menor del 20% del tamaño de partícula medio y donde los materiales óxidos inorgánicos tienen al menos un metal de transición o un elemento lantánido, y propiedades de absorción de ondas de radiofrecuencia, para preparar o marcar un documento o artículo de seguridad.

Description

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realización particular de este ejemplo sería una combinación de partículas esféricas de BaCoZnFe16O27 con tamaños de 3 micras y partículas ahusadas de 3 micras de longitud y 1 micra de diámetro de BaCoZnFe16O27.
Otro ejemplo de composición de seguridad comprendería la combinación de partículas de uno o más materiales
5 óxidos particulares con morfología y tamaño de partícula definidos con partículas de otro material óxido con dos o más tamaños de partícula definidos y la misma morfología. Una posible realización de este ejemplo sería una combinación de un 30% en peso de partículas esféricas de 2 micras de diámetro de la espinela CoFe2O4 con un 30% en peso de la ferrita BaCoZnFe16O27 con tamaño de 3 micras y morfología esférica y un 40% en peso de esta misma ferrita BaCoZnFe16O27 con tamaño de 0,3 micras y morfología esférica. De esta forma se obtienen tres
10 bandas de absorción distintas.
Documentos, artículos y elementos de seguridad
En un aspecto la invención se refiere a un elemento de seguridad que comprende la composición de la invención 15 como se ha definido previamente.
Según la presente invención, el término elemento de seguridad se refiere a un elemento que está integrado en un documento o artículo de seguridad con el fin de autenticarlo. El elemento de seguridad puede estar integrado en el artículo o documento de seguridad en su masa (como por ejemplo papel de seguridad, masa de papel, hilos de 20 seguridad, fibrillas de seguridad, marcas de agua, efectos táctiles, tiras celulósicas, planchetes u otros elementos habitualmente empleados) o en su superficie (como por ejemplo hologramas añadidos en diferentes billetes y tarjetas de crédito, tintas de seguridad, láminas plásticas u otros elementos que habitualmente son utilizados). Puede estar distribuido aleatoriamente o fijado en posiciones concretas del documento o artículo y otorga las características de seguridad al documento o artículo que lo contiene, pudiendo ser estas características de muy
25 diversa índole, siempre que tengan por objeto dificultar la falsificación de los documentos o artículos de seguridad o facilitar su autentificación.
Según una realización particular, el elemento de seguridad se selecciona, por ejemplo, entre papel de seguridad, masa de papel, hilos de seguridad, fibrillas de seguridad, tintas de seguridad, marcas de agua, efectos táctiles, tiras
30 celulósicas, planchetes, hologramas, pigmentos o sustancias de seguridad, láminas plásticas, sustratos poliméricos.
Estos elementos de seguridad se pueden preparar a partir de las composiciones de seguridad definidas previamente, siguiendo los métodos habituales conocidos por el experto en la materia.
35 Además, estos elementos de seguridad se pueden usar para marcar artículos o documentos de seguridad.
En otro aspecto la invención también se dirige a un artículo o documento de seguridad que comprende una composición de seguridad como se ha definido previamente.
40 Según la presente invención, el término artículo o documento de seguridad se refiere a ese que presenta unas características particulares que aseguran su origen y, por lo tanto, su autenticidad. Esos artículos o documentos de seguridad incluyen documentos de identificación, como tarjetas de identificación, pasaportes, pases y similares, y documentos de valor, como billetes, cheques, sellos, certificados y similares.
45 Preferiblemente, el artículo o documento de seguridad se selecciona de papel de seguridad, documentos de identificación, billetes de banco, cheques, sellos y papel timbrado, etiquetas y entradas. Más preferiblemente, es papel de seguridad.
La composición de seguridad de la invención se puede incorporar al artículo o documento de seguridad: 50
(i)
durante la fabricación del material utilizado para hacer dicho artículo o documento; o
(ii)
como parte de un aditivo que se añade a dicho artículo o documento; o
(iii) sobre la superficie de dicho artículo o documento.
55 La composición de seguridad de la invención puede añadirse a la masa de papel de los documentos de seguridad como un relleno en seco, formando parte de la propia masa del papel. Esta composición de seguridad también se puede incorporar a la superficie del documento como holograma o hilo de seguridad visible contra la luz, o formando parte del encolado o barnizado. La composición de seguridad se puede incorporar en las tintas empleadas para la impresión del documento de seguridad, pudiendo formar parte imperceptible de imágenes, figuras, leyendas,
60 códigos de barras o elementos de marcado táctil.
Los tamaños de partícula definidos en la invención garantizan su incorporación y permanencia en el papel. De esta forma, se dota al documento o artículo de seguridad del código correspondiente a la combinación de partículas elegida.
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Las combinaciones de partículas de la invención poseen un tamaño de partícula descrito y caracterizado por no ser detectables a simple vista cuando se integran en el documento o artículo de seguridad. En una realización particular, el porcentaje de la composición de seguridad incorporada al documento o artículo de seguridad es inferior al 5% en peso, preferentemente inferior al 1% en peso, y superior al 0,005% en peso del peso total del documento o artículo de seguridad. Esta baja concentración dificulta la identificación de la composición por técnicas usadas tal como análisis químico, difracción de rayos X, técnicas espectroscópicas o similares. No obstante, la identificación de la composición no representa en sí mismo al marcador de seguridad puesto que la respuesta específica se consigue por el conjunto de elementos combinados en el elemento de seguridad, un aspecto que hace que cada uno de ellos sea único y por lo tanto portador de un código.
El número de diferentes marcadores de seguridad aumenta con el número de diferentes materiales óxidos absorbentes empleados y puede considerarse prácticamente ilimitado. Esto permite generar marcadores de seguridad codificados, de tal forma que un determinado marcador de seguridad corresponda a documentos que se han creado en un determinado momento o para un determinado valor o finalidad particular o por un determinado organismo, haciendo por lo tanto trazables los documentos de seguridad y aumentando además la seguridad de los mismos.
Estas composiciones de seguridad están siempre activas, siendo imposible que una composición de seguridad no muestre las bandas de absorción de radiaciones de RF que la caracterizan por la aplicación de otras ondas electromagnéticas u otros campos externos, ya sean campos eléctricos, magnéticos luminosos o térmicos. De esta forma, es imposible que un documento de seguridad pueda ser tomado por una falsificación por no presentar las características correspondientes al elemento de seguridad. Asimismo, los materiales comprendidos en las composiciones de seguridad no pueden modificar su respuesta a la absorción electromagnética sin que se destruya el documento de seguridad del que forman parte indisoluble, por lo que las composiciones de seguridad se caracterizan por ser permanentes y no desactivables.
Las partículas que componen las composiciones de seguridad de la invención están formadas por materiales óxidos, donde los materiales óxidos inorgánicos contienen al menos un metal de transición o un elemento lantánido. Estos materiales tienen la gran ventaja de ser muy estables, no siendo en general sensibles a procesos de oxidación o hidratación. No obstante, las partículas de los materiales óxidos pueden en ocasiones estar recubiertas con capas de materiales inertes, tales como la alúmina, vidrio, silicatos, u otros materiales óxidos para protegerlos del medio ambiente. Igualmente, las partículas también podrán estar recubiertas con polímeros u otros materiales orgánicos para mejorar su adherencia a las fibras del papel o para su mejor incorporación en el caso de que formen parte de tintas. Además, el uso de materiales óxidos inorgánicos que tienen propiedades específicas de absorción de ondas de radiofrecuencia permite la detección de los marcadores de forma más precisa dentro de los documentos de seguridad.
Las composiciones de seguridad descritas en la presente invención permiten realizar el marcaje de artículos o documentos de seguridad de forma eficiente, presentando un sistema de codificación seguro basado en la combinación intencionada de partículas de materiales óxidos que muestran unas propiedades de absorción definidas por su composición, morfología y tamaño, lo que da lugar a un número prácticamente ilimitado de posibles marcadores de seguridad únicos. Las composicines de seguridad descritas son permanentes, no desactivables y presentan una respuesta codificada que requiere el empleo de un sistema de detección diseñado al efecto.
Método de autenticación
En otro aspecto, la invención se refiere a un método para determinar la autenticidad de un documento o artículo de seguridad que comprende medir la absorción de radiofrecuencia de dicho documento o artículo de seguridad para determinar la presencia de una composición que comprende la combinación de al menos dos tipos de partículas de materiales óxidos inorgánicos, donde cada uno de los al menos dos tipos de partículas presenta diferente tamaño y/o morfología, y donde los materiales óxidos inorgánicos contienen al menos un metal de transición o un elemento lantánido, y propiedades de absorción de ondas de radiofrecuencia.
En una realización, la invención se dirige a un método para determinar la autenticidad de un documento o artículo de seguridad que comprende una composición que comprende la combinación de al menos dos tipos de partículas de materiales óxidos inorgánicos, donde cada uno de los al menos dos tipos de partículas presenta diferente tamaño y/o donde la variación en la distribución del tamaño de particular es menor del 20% del tamaño de partícula medio, y donde los materiales óxidos inorgánicos contienen al menos un metal de transición o un elemento lantánido, y propiedades de absorción de ondas de radiofrecuencia, que comprende:
(a)
irradiar el documento o artículo de seguridad con radiación de RF; y
(b)
determinar la absorción de la radiación de RF que atraviesa el documento o artículo de seguridad.
En una realización particular, la absorción de la radiación de RF que atraviesa el documento o artículo de seguridad se determina comparando la intensidad de la radiación de RF tras atravesar el documento o artículo de seguridad con la intensidad de la misma radiación de RF cuando atraviesa una región de espacio libre.
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-una dispersión acuosa de una combinación de partículas que consiste en el 70% en peso de la combinación empleada en el ejemplo 1 y el 30% en peso de partículas de Ni0,5Zn0,5Fe2O4 con un tamaño medio de partícula de 1 µm donde la última partícula presenta un máximo de absorción a la frecuencia de 4,7GHz. Así, la mezcla posee 3 bandas diferentes de absorción.
Método de realización: La dispersión acuosa de fibras celulósicas junto a distintos productos químicos como antiespumantes, agentes retentivos de cargas, agentes fijadores de color, rellenos minerales (por ejemplo, dióxido de titanio o silicato de alúmina), colorantes pigmentarios, reguladores iónicos y de pH y resinas de resistencia en seco (por ejemplo, carboximetilcelulosa), forman la pulpa base para la fabricación de papel con una consistencia o concentración en torno al 3% en peso con respecto a la cantidad de agua utilizada con pH entre 7 y 8. La dispersión acuosa de la combinación de partículas definida anteriormente se funcionalizan para ser catiónicas y para tener capacidad de formar enlaces covalentes con los átomos de oxígeno de los grupos carboxilo de las fibras de celulosa y se colocan en un tanque de dilución de 1000 kg. La dosificación de la dispersión acuosa de la combinación de partículas hacia la tinta de cabecera de máquina provoca en primer lugar una atracción electrostática entre dicha combinación de partículas y las fibras aniónicas para después formar el enlace covalente indicado.
Posteriormente se añade a la pulpa de papel la resina de resistencia en húmedo basada en poliamida-epiclorhidrina que también es de fuerte carácter catiónico y tiene la posibilidad de formar enlaces covalentes semejantes al indicado, y tales enlaces se forman con tantas fibras de celulosa como queden con esta opción y también forma tales enlaces consigo misma para formar la red polimérica necesaria para dotar al papel del nivel de resistencia en húmedo que está especificado. Toda esta masa de fibras de celulosa y aditivos químicos llega posteriormente desde la tinta de cabecera de máquina a la forma redonda donde se forma la capa de papel que forma la hoja final de papel tras los procesos de prensado, secado, encolado y posteriores secado y calandrado. El papel fabricado por estos medios posteriormente se emplea para la impresión de pasaportes.
Ejemplo 3. Combinación de partículas que consiste en el 50% en peso de nanohilos de Fe3O4 y el 50% en peso de nanohojas de Fe3O4 como marcadores de seguridad aplicados en tinta de impresión serigráfica con una banda iridiscente en papel de seguridad para etiquetas de seguridad.
Material:
-una máquina de impresión de serigrafía fabricada por Stork, -una pantalla serigráfica fabricado por Stork, -papel de composición fibrosa basada en celulosa natural fabricado en una máquina de papel de forma
redonda en la FNMT, -tinta iridiscente, antiespumante y reticulante fabricados por Sicpa, y -una dispersión acuosa de una combinación de partículas que consiste en el 50% en peso de nanohilos de
Fe3O4 con 30 nm de diámetro y 500 nm de longitud y el 50% en peso de nanohojas de Fe3O4 con 100 nm de longitud lateral donde la composición presentar un máximo de absorción a las frecuencias de 8,32GHz y 10,24GHz respectivamente.
Características de las instalaciones y materiales empleados:
-Condiciones de la máquina de impresión en cada cara del papel:
Tensión de desbobinadora: 125 N Tensión de bobinadora: 120 N Dureza de bobinado: 14% Temperatura de túnel de secado: 145 ºC Velocidad de máquina: 70 m/min Velocidad de aspiración: 2500 rpm Velocidad de soplado: 2400 rpm Humedad residual del papel tras secado: 6,5%
-Condiciones de la pantalla serigráfica
Referencia: RSI900 Desarrollo: 25 2/8 “ Malla: 105 Área abierta: 15% Espesor: 105 micras Ancho: 910 mm
-Condiciones de la tinta iridiscente y aditivos:
Denominación comercial de la tinta: Tinta serigráfica 5WR1241 Denominación comercial del antiespumante: Aditivo 880775 Denominación comercial del reticulante: Aditivo 370010 Viscosidad de la tinta tras adición del reticulante: 20 s CP4 Viscosidad de la tinta para impresión: 18 s CP4
-Condiciones principales del papel:
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Composición fibrosa: 100% celulosa de algodón Gramaje: 90 g/m² Gramaje tras el proceso de barnizado: 96 g/m² Espesor: 115 micras Lisura Bendtsen en cara fieltro: < 700 ml/min Lisura Bendtsen en cara tela: < 800 ml/min Porosidad Bendtsen: < 20 ml/min Porosidad Bendtsen tras arrugado: <140 ml/min Grado Cobb: 40 – 70 g/cm² Cenizas: < 3% Opacidad: 84%
Método de realización: Una vez puesta en marcha la máquina de impresión para alcanzar las condiciones de máquina establecidas, se coloca la pantalla serigráfica, se coloca la bobina de papel en el eje desbobinador y se distribuye la banda de papel en el circuito de la máquina se mezcla de la tinta con el reticulante en una proporción del 1,5% en peso del segundo sobre el primero, en condiciones de agitación suave en el propio bidón de 20 kg de la tinta. A esta mezcla se añaden 100 ml de la dispersión acuosa de la combinación de partículas definida anteriormente, y antiespumante en la medida que resulte necesaria en caso de aparición de espumas. Una vez asegurada la perfecta dispersión de los componentes se bombea el contenido del bidón al tintero de la máquina de impresión. Se coloca el papel sobre la pantalla serigráfica de impresión comenzando la impresión de la tinta a través de los agujeros de la pantalla según el diseño gráfico establecido en la misma en una de las caras, controlando la humedad final del papel, viscosidad de la tinta y las condiciones de máquina durante todo el proceso de impresión.
Ejemplo 4. Combinación de partículas que consiste en el 25% en peso de nanohilos de Fe3O4, el 25% en peso de nanohojas de Fe3O4, el 25% en peso de nanohilos de βα-MnO2 y el 25% en peso de microbarras de β-MnO2 como marcadores de seguridad aplicados en la superficie del papel de seguridad con destino a la impresión de pasaportes.
Material:
-una máquina de papel de forma redonda,
-una dispersión acuosa de fibras celulósicas convenientemente blanqueadas y refinadas en procesos
productivos previos, y
-una dispersión acuosa de una combinación de partículas que consiste en el 25% en peso de nanohilos de
Fe3O4 30 nm de diámetro y 500 nm de longitud, el 25% en peso de nanohojas de Fe3O4 con 100 nm de
longitud lateral, el 25% en peso de nanohilos de βα-MnO2 con 50 nm de diámetro y 3 µm de longitud y el
25% en peso de microbarras de β-MnO2 con 4 µm de diámetro y 8 µm de longitud donde la composición
presenta un máximo de absorción a las frecuencias de 8,32 GHz y 10,24 GHz, 5,3 GHz y 1,4 GHz
respectivamente.
Método de realización: La dispersión acuosa de fibras celulósicas junto a distintos productos químicos como antiespumantes, agentes retentivos de cargas, agentes fijadores de color, rellenos minerales como dióxido de titanio
o silicato de alúmina, colorantes pigmentarios, reguladores iónicos y de pH y resinas de resistencia en seco como carboximetilcelulosa, forman la pulpa base para la fabricación de papel con una consistencia o concentración en torno al 3% en peso con respecto a la cantidad de agua utilizada con pH entre 7 y 8.
Posteriormente se añade a la pulpa de papel la resina de resistencia en húmedo basada en poliamida-epiclorhidrina que es también de fuerte carácter catiónico y tiene la posibilidad de formar enlaces covalentes semejantes al indicado y tales enlaces se forman con tantas fibras de celulosa como queden con esta opción y también forma tales enlaces consigo misma para formar la red polimérica necesaria para dotar al papel del nivel de resistencia en húmedo que esté especificado. Toda esta masa de fibras de celulosa y aditivos químicos llegan posteriormente desde la tinta de cabecera de máquina a la forma redonda donde se forma la capa de papel tras los procesos de prensado y secado.
Tras el secado el papel pasará a la zona de encolado donde se sumergirá en una bandeja que contendrá una dilución de agentes de encolado basados en alcohol polivinílico (referencia Airvol 103 fabricado por Air Products & Chemical) donde se habrán añadido 100 ml de dispersión acuosa de dicha combinación de partículas convenientemente funcionalizadas para tener capacidad de formar enlaces covalentes con los átomos de oxígeno de los grupos hidroxilo del agente encolante por cada 100 litros de agente encolante. Posteriormente el papel se seca y calandra hasta obtener una humedad absoluta del papel del 5%. El papel fabricado por estos medios posteriormente se emplea para la impresión de pasaportes.
Ejemplo 5. Combinación de partículas que consiste en el 25% en peso de nanohilos de βα-MnO2 y el 75% en peso de microbarras de β-MnO2 como marcadores de seguridad aplicados en la capa de recubrimiento de papel con destino a impresión de etiquetas de seguridad autoadhesivas.
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35
45
55
65
Material:
-una máquina de recubrimiento con cuchilla que se suministra con una lechada de recubrimiento preparada previamente según la siguiente fórmula especialmente indicada para un uso de papel recubierto en técnicas de impresión de offset para etiquetas autoadhesivas de seguridad, y
-una dispersión acuosa de partículas que consiste en el 25% en peso de nanohilos de βα-MnO2 con 50 nm de diámetro y 3 µm de longitud y el 75% en peso de microbarras de β-MnO2 con 4 µm de diámetro y 8 µm de longitud donde la composición presenta un máximo de absorción a las frecuencias de 5,3 GHz y 1,4 GHz respectivamente.
Características de las instalaciones y materiales empleados:
-Rellenos minerales: 80% de carbonato cálcico (Ref Albacar HO Slurry fabricado por Specialty Minerals) y 20% de caolín (referencia Supragloss 95 fabricado por Imerys) para obtener 50 partes de la lechada. -Aglutinante sintético: 10 partes de látex de estireno butadieno (referencia Styronal D-517 fabricado por
BASF). -Coaglutinante sintético: 2 partes (referencia Acronal 700 L fabricado por BASF). -Espesante: 1 parte de carboximetilcelulosa. -Agente insolubilizante: 1 parte (referencia Basocoll OV fabricado por BASF). -Aditivos: 1 parte hidróxido sódico. -Dispersión acuosa de partículas como se define anteriormente: 1 parte. -Agua: El resto hasta las 100 partes. -Papel autoadhesivo que se va a recubrir:
Gramaje total: 200 g/m² Gramaje soporte siliconado: 82 g/m² Gramaje adhesivo: 20 g/m²
-Composición fibrosa del frontal: 100% celulosa procedente de pasta mecánica. -Condiciones de la máquina de recubrimiento:
Tensión de desbobinadora: 1000 N Tensión de bobinadora: 120 N Dureza de bobinado: 14% Temperatura de túnel de secado: 145ºC Velocidad de máquina: 150 m/min Humedad residual del papel tras secado: 6,5%
-Características del papel recubierto:
Gramaje total: 220 g/m² Gramaje capa recubierta: 20 g/m² Lisura Bekk en cara recubierta: 200 seg Cenizas: 20% Opacidad: 84%
Método de realización: Una vez puesta en marcha la máquina de recubrimiento para alcanzar las condiciones de máquina establecidas, se coloca la bobina de papel en el eje desbobinador y se distribuye la banda de papel en el circuito de la máquina se dosifica la lechada de recubrimiento a la bandeja de la cuchilla recubridora y se comienza el proceso de recubrimiento según las condiciones de máquina establecidas hasta acabar la bobina. Tras el proceso de recubrimiento, la bobina de papel se calandra hasta alcanzar la lisura establecida y se corta al formato necesario para el posterior proceso de impresión en pliego o en bobina de las etiquetas de seguridad.
Ejemplo 6 – Combinación de partículas que consiste en el 10% en peso de nanohojas de Fe3O4 y el 90% en peso de nanopartículas de CoZr4(PO4)6 como marcadores de seguridad aplicados en la capa recubierta de papel con destino a impresión de sellos de correo postal.
Material:
-una máquina de recubrimiento filmpress que se suministra con una lechada de recubrimiento preparada previamente según la siguiente fórmula de forma que el tipo y características del recubrimiento obtenido está especialmente indicado para un uso del papel recubierto en impresión por técnicas de huecograbado para sellos de correo postal, y
-una dispersión acuosa de partículas que consiste en el 10% en peso de nanohojas de Fe3O4 con 100 nm de longitud lateral y el 90% en peso de nanopartículas de CoZr4(PO4)6 con 40 nm de diámetro donde la composición presenta un máximo de absorción a las frecuencias de 10,24 GHz y 8,5 GHz respectivamente.
Características de las instalaciones y materiales empleados:
-Rellenos minerales: 50 partes de caolín (referencia Supragloss 95 fabricado por Imerys).
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Velocidad de máquina: 140 m/min Humedad residual del papel tras secado: 5,5%
-Características del papel engomado:
Gramaje total: 105 g/m²
5 Gramaje capa recubrimiento: 10 g/m² Adherencia goma rehumedecible: 25 gF/mm Cenizas: 10% Opacidad: 80%
10 Método de realización: Una vez puesta en marcha la máquina de recubrimiento empleada para aplicar la goma rehumedecible hasta alcanzar las condiciones de máquina establecidas, se coloca la bobina de papel en el eje desbobinador y se distribuye la banda de papel en el circuito de la máquina se dosifica la lechada de goma a la bandeja de alimentación de los cilindros en contacto con el papel y se comienza el proceso de engomado según las condiciones de máquina establecidas hasta acabar la bobina. Tras el proceso de engomado, la bobina de papel se
15 corta al formato necesario para el posterior proceso de impresión en pliego o en bobina de los precintos fiscales o etiquetas de seguridad engomadas.

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