METODO DE ACONDICIONAMIENTO DE MATERIALES MINERALES COMO ADITIVOS DE SEGURIDAD.
La invención se refiere a un método para el acondicionamiento de materiales inorgánicos como aditivos de seguridad,
así como al material acondicionado así obtenido, a un papel de seguridad que comprende dicho material inorgánico acondicionado en su composición y al uso del material inorgánico acondicionado para la fabricación de papel de seguridad
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200702610.
Solicitante: FABRICA NACIONAL DE MONEDA Y TIMBRE - REAL CASA DE LA MONEDA.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: MADRID.
Inventor/es: BARAJA CARRACEDO,JAVIER, OLMOS RUIZ,ANTONIO, RUBIO SANZ,JUAN ANTONIO, FERNANDEZ LOZANO,JOSE FRANCISCO, MENDIA AGUILAR,JOSE, RODRIGUEZ BARBERO,MIGUEL ANGEL.
Fecha de Solicitud: 4 de Octubre de 2007.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 27 de Enero de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B42D15/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B42 ENCUADERNACION; ALBUMES; CLASIFICADORES; IMPRESOS ESPECIALES. › B42D LIBROS; CUBIERTAS DE LIBROS; HOJAS SUELTAS; IMPRESOS CARACTERIZADOS POR SU IDENTIFICACION O POR SUS CARACTERISTICAS DE SEGURIDAD; IMPRESOS DE UN FORMATO O DE UN TIPO ESPECIAL, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR; DISPOSITIVOS QUE FACILITAN SU UTILIZACION, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR; APARATOS DE BANDA MOVIL PARA ESCRIBIR O LEER. › Cartas o impresos de un formato o de un tipo especial no previstos en otro lugar.
- C09K11/77 QUIMICA; METALURGIA. › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09K SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE SUSTANCIAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09K 11/00 Sustancias luminiscentes, p. ej. electroluminiscentes, quimiluminiscentes. › que contienen metales de las tierras raras.
- G07D7/00 FISICA. › G07 DISPOSITIVOS DE CONTROL. › G07D MANIPULACION DE MONEDAS O DE PAPELES DE VALOR, p. ej. VERIFICACION, CLASIFICACION POR DENOMINACION, CONTEO, DISPENSACION, CAMBIO O DEPOSITO. › Verificación especialmente adaptada a la determinación de la identidad o la autenticidad de papeles de valor o para separar aquellos que son inaceptables, p. ej. billetes o papel moneda extranjeros.
Clasificación PCT:
- B42D15/00 B42D […] › Cartas o impresos de un formato o de un tipo especial no previstos en otro lugar.
- C09K11/78 C09K 11/00 […] › que contienen oxígeno.
- G07D7/00 G07D […] › Verificación especialmente adaptada a la determinación de la identidad o la autenticidad de papeles de valor o para separar aquellos que son inaceptables, p. ej. billetes o papel moneda extranjeros.
Fragmento de la descripción:
Método de acondicionamiento de materiales minerales como aditivos de seguridad.
Campo de la invención
La invención pertenece al campo de los materiales inorgánicos usados como elementos de seguridad en papel. Más concretamente, la invención se refiere a un método para el acondicionamiento de dichos materiales inorgánicos como aditivos de seguridad, así como al material inorgánico acondicionado así obtenido, a un papel de seguridad que comprende dicho material inorgánico acondicionado en su composición y al uso del material inorgánico acondicionado para la fabricación de papel de seguridad.
Antecedentes de la invención
El empleo de medios de identificación con objeto de asegurar la autenticidad de documentos o de objetos es muy antiguo y hoy en día se siguen empleando métodos, cada vez más sofisticados, con objeto de evitar falsificaciones. Estos métodos implican tanto al material soporte, como al conjunto del elemento a asegurar. Desde los diseños de logos hasta la incorporación de componentes electrónicos.
En el caso de documentos y de papel moneda es muy importante poder asegurar su autenticidad, por lo cuál, desde hace bastantes años se incorporan elementos que dificulten su falsificación. Se formulan composiciones de papel cada vez más complejas, se realizan marcas de agua, etc. Desde hace años se emplean componentes activos al papel, que en pequeñas proporciones son capaces de hacerlos activos a determinados estímulos ya sea radiación electromagnética, ya sean campos eléctricos, etc.
Ya desde los años 50 se describieron diversas formas de autentificación de documentos empleando medios ópticos, desde tarjetas de crédito (US 3679449), tarjetas de identificación (US 2704634), para evitar la fotocopia de documentos (US 3713861), documentos bancarios (US 3886083), tarjetas identificadoras (US 3928226), papel de seguridad (US 4183989).
Se han empleado distintos métodos de autentificación como evitar fotocopias generando emisiones fluorescentes, reflejando la radiación incidente, aportando partículas magnéticas, etc. En el fondo todo ello consiste en desarrollar alguna propiedad física, normalmente, en algún aditivo o recubrimiento a aplicar al documento de seguridad.
La forma operatoria en la preparación de los productos (documentos de valor soportados sobre papel) es siempre la misma: una vez conocida la propiedad física a desarrollar en el documento, se define la materia prima con los aditivos o dopantes adecuados para diseñar la respuesta de forma que ésta se mantenga en un rango deseado, ya sea de frecuencias, campo eléctrico, permeabilidad magnética, etc. No obstante, el material activo, obtenido mediante síntesis, cuyas propiedades de comportamiento evaluable son conocidas, es necesario procesarlo para alcanzar las características precisas para poder adicionarlo al papel.
La patente US 6344261 describe una serie de materiales inorgánicos con capacidad luminiscente útiles como elementos de seguridad. La patente describe, asimismo, la preparación de dichos materiales que, tras su síntesis, son incorporados directamente a la pasta de papel. Sin embargo, la incorporación directa de los materiales pulverizados a la pasta de papel da lugar a una dispersión insuficiente del material en el papel que es deseable mejorar.
Los inventores de la presente invención han desarrollado un método para el acondicionamiento de materiales inorgánicos de cara a su incorporación a pastas de papel. Éste se basa tanto en el uso de tamaños medios de partículas adecuados como en la dispersión previa de dichas partículas en una solución acondicionadora. El método de la presente invención permite obtener dispersiones netamente mejoradas y más homogéneas del material inorgánico de seguridad en la pasta de papel y por tanto papeles de seguridad de mayor calidad.
Descripción detallada de la invención
En primer lugar, la invención se refiere a un método para el acondicionamiento de materiales inorgánicos aplicables como aditivos de seguridad en papel que comprende:
- a) Calcinación y aglomeración del material inorgánico a una temperatura de hasta 1600ºC,
- b) Someter al material calcinado y aglomerado de a) a una o varias etapas de molienda hasta un tamaño medio de partícula de entre 2-20 µm,
- c) Suspensión del material de b) en una solución acuosa con uno o más dispersantes,
donde, opcionalmente, antes de la etapa a), puede llevarse a cabo otra etapa de molienda.
En el contexto de la presente invención, material inorgánico es toda aquella sustancia mineral utilizada habitualmente como aditivo de seguridad para papel. Normalmente estos minerales tienen alguna propiedad física que les permite actuar como tales elementos de seguridad. Los materiales inorgánicos usados como elementos de seguridad son normalmente capaces de excitarse a ciertas longitudes de onda emitiendo a su vez luminiscencia a otras longitudes diferentes. Los materiales inorgánicos de la invención son minerales que comprenden tierras raras ya que éstas tienen la capacidad de excitarse en la región espectral visible y tienen un alto nivel de intensidad de emisión en la región espectral cercana al infrarrojo. En una realización preferida los materiales inorgánicos de la invención poseen una estructura tipo perovskita como por ejemplo el titanato de estroncio dopado con praseodimio u otras tierras raras. En otra realización preferida el material inorgánico tiene una estructura de tipo granate como por ejemplo el aluminato de ytrio dopado con erbio u otras tierras raras.
En la primera etapa del método se lleva a cabo la calcinación y aglomeración del material inorgánico sintetizado previamente. Este tratamiento térmico sirve para mejorar ciertos aspectos de los productos sintetizados como son su estabilidad química, grado de cristalinidad, su tamaño de cristalito y su estado de aglomeración. El tratamiento ha de ser diseñado en función del material y método de síntesis por el que haya sido sintetizado aunque de manera general la calcinación se llevará a cabo a una temperatura no superior a 1600ºC. En una realización preferida de la invención la calcinación se lleva a cabo entre 800 y 1300ºC.
La segunda etapa del procedimiento conlleva someter al material aglomerado a una o varias etapas de molienda hasta un tamaño medio de partícula dentro del rango de 2 a 20 µm. Estos son tamaños compatibles con la preparación de papel. Por un lado las partículas no pueden ser superiores a 20 µm para que queden perfectamente integradas en el espesor de la lámina del papel final y para evitar su localización e identificación por tratarse de un elemento de seguridad. Por otro lado, si la concentración de partículas inferiores a 2 µm es muy alta la eficacia del producto será baja ya que durante el procedimiento de fabricación del papel se perderá gran parte del material con las aguas. Por tanto, los rangos de tamaños deben ser en un 100% menores de 20 µm y en un 95% mayores de 2 µm. Es decir, existe un rango de error del 5% pero solo para tamaños por debajo del límite inferior. No cabe error, sin embargo, en el límite superior ya que el acabado final del papel no sería satisfactorio por las razones expuestas anteriormente. En cualquier caso en una realización preferida de la invención el tamaño medio de las partículas debe estar comprendido dentro del rango de 3 a 7 µm.
Tras el tratamiento térmico, los materiales se densifican, por lo que antes de la molienda fina hasta alcanzar el tamaño de partícula deseado es preciso comenzar con una molienda previa o quebrantado, que se puede realizar mediante técnicas como la quebrantadura de mandíbulas, de martillos o de rodillo. Este tipo de tratamientos se hacen por vía seca. En el caso de aglomerados blandos se pueden utilizar sistemas de agitación de alta cizalla, aprovechando esta etapa para la puesta en suspensión del material.
Debido a que la granulometría precisa para la pasta de papel debe ser fina como se mencionaba anteriormente, es preciso pasar por sistemas de molienda por vía húmeda ya que mediante vía seca se corre el riesgo de contaminar el material. Para la molienda por vía húmeda se pueden usar métodos como los molinos de bolas, sistemas de molienda por atrición o en el caso de que los aglomerados sean relativamente débiles, sistemas de dispersión de alta cizalla. Como es lógico, se pueden usar una combinación de todas las técnicas anteriormente mencionadas tanto en seco como...
Reivindicaciones:
1. Método para el acondicionamiento de materiales inorgánicos aplicables como aditivos de seguridad en papel que comprende:
- a) Calcinación y aglomeración del material inorgánico a una temperatura de hasta 1600ºC,
- b) Someter al material calcinado y aglomerado de a) a una o varias etapas de molienda hasta un tamaño medio de partícula de entre 2-20 µm,
- c) Suspensión del material de b) en una solución acuosa con uno o más dispersantes,
donde, opcionalmente, antes de la etapa a), puede llevarse a cabo otra etapa de molienda.
2. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque el material inorgánico tiene una estructura tipo perovskita.
3. Método según la reivindicación 2 caracterizado porque el material inorgánico con estructura tipo perovskita es el titanato de estroncio dopado con praseodimio u otras tierras raras.
4. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque el material inorgánico tiene una estructura tipo granate.
5. Método según la reivindicación 4 caracterizado porque el material inorgánico con estructura tipo granate es el aluminato de ytrio dopado con erbio u otras tierras raras.
6. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque la calcinación y aglomeración del material inorgánico se lleva a cabo a una temperatura de entre 800-1300ºC.
7. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque la molienda se lleva a cabo mediante quebrantadura de mandíbulas, martillos o de rodillo; agitación de alta cizalla; molinos de bolas; molienda por atrición, dispersión de alta cizalla; o una combinación de las mismas.
8. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque la molienda se puede llevar a cabo por vía seca o húmeda.
9. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque el tamaño medio de partícula obtenido en la etapa b) está entre 3-7 µm.
10. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque el dispersante es el hexametafosfato sódico, polietilenglicol de bajo peso molecular o poliacrilato de amonio o alguna de sus mezclas.
11. Método según la reivindicación 1 que opcionalmente puede incluir una etapa de secado para el almacenamiento del material inorgánico o para su transporte.
12. Método según la reivindicación 11 caracterizado porque el secado se lleva a cabo mediante filtro de prensa o por atomización.
13. Material inorgánico acondicionado para su incorporación en papel obtenible mediante el método de cualquiera de las reivindicaciones 1-12.
14. Papel de seguridad que comprende en su composición un material inorgánico acondicionado según la reivindicación 13.
15. Uso de un material inorgánico acondicionado según la reivindicación 12 en la preparación de papel de seguridad.
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