MATRIZ QUE COMPRENDE PIGMENTOS DIFRACTIVOS DE ORDEN CERO.

Matriz que comprende pigmentos difractivos de orden cero La presente invención se refiere a pigmentos que muestran un efecto de color tras el giro y/o inclinación, en particular a pigmentos de efecto de color en los que el efecto de color se basa en la difracción de orden cero, a procesos para su fabricación y a su uso. Color físico: se conoce obtener color físico ya sea por difracción de primer y mayor orden de una rejilla de superficie o por pilas de capas dieléctricas planas o pilas de capas de tipo Fabry-Perot (filtros de interferencia) que se describen en el documento US3858977. También se conoce que los colores físicos pueden obtenerse combinando rejillas de sub-longitud de onda muy finas con una o varias pilas dieléctricas y/o metálicas en las mismas. Dicho filtro difractivo de orden cero así denominado (filtro ZOD) o dispositivo difractivo de orden cero (dispositivo ZOD) usa difracción de orden cero para producir efectos de color muy pronunciados como se describe en el documento US4484797. Las características y ventajas principales de los dispositivos ZOD son: Efecto óptico iridiscente, que varía con en ángulo de inclinación y/o ángulo de giro El efecto óptico se reconoce fácilmente por personas no preparadas El efecto óptico es legible por una máquina Efecto de color fuerte, incluso en condiciones de luz difusa Están disponibles rentabilidad, técnica producible de masa Muy difícil de falsificar, ya que el efecto óptico depende de las propiedades del material, la deposición de material de alto índice en 2 niveles diferentes combinado con una rejilla de sub-longitud de onda extremadamente fina. Copiando solamente la rejilla o la pila de material no producirá el efecto deseado. Dispositivos ZOD: Como se muestra en la figura 1.1, una estructura ZOD típica consiste en un material de bajo índice de refracción (LRI) (blanco, n1 en el intervalo de 1,1-1,7) en la que los segmentos de un material (capa HRI) con un índice de refracción más alto (negro, n2>n1+0,25) se disponen regularmente en una microestructura periódica, por ejemplo líneas de rejilla paralelas o cruzadas. Más general, la capa de guía de ondas se modula con las microestructuras difractivas o las micro-estructuras se colocan en la parte superior o por debajo de esta capa. El material por encima y por debajo de la guía de ondas puede tener un índice de refracción diferente. Uno puede ser incluso aire. Para que tenga lugar la difracción de orden cero tiene que ajustarse un número de parámetros incluyendo periodo de microestructura A, profundidad de microestructura t, espesor de la capa de guía de ondas c, el factor de captación o ciclo de trabajo f.f. = p/ y el perfil o forma de la micro-estructura (rectangular, sinusoidal, triangular o más complejo). El periodo de las microestructuras es más pequeño que la longitud de onda de la luz para la que el filtro se diseña. Si se ilumina por luz blanca, esta estructura ZOD refleja directamente un intervalo espectral o color particular muy eficientemente. Esto aparece a partir de un efecto de resonancia en la capa HRI de guía de ondas estructurada como rejilla de sub-longitud de onda. Esta capa actúa como una guía de ondas filtrante. Por consiguiente, los filtros ZOD se denominan algunas veces rejillas resonantes. Una parte de la luz incidente en un ángulo se transmite directamente y una parte se difracta y atrapa en la capa de guía de ondas. Algo de la luz atrapada se vuelve a difractar fuera e interfiere con la parte transmitida. En una cierta longitud de onda y orientación angular de la microestructura periódica tiene lugar una resonancia que conduce a una interferencia destructiva completa. No se transmite dicha luz. Al contrario a los dispositivos de difracción de primer o mayor orden, en los dispositivos ZOD o filtros ZOD la luz se refleja en un ángulo de visión que es igual al ángulo de incidencia . Mientras que los materiales usados no posean absorción del espectro de transmisión son el complemento de aquellos en la reflexión. Más detalles que conciernen a los filtros difractivos de orden cero pueden encontrarse en M.T. Gale, "Zero-Order Grating Microstructures" en R.L. van Renesse, Optical Document Security, 2ª Ed., págs. 267- 287. El color reflejado y transmitido depende de la orientación de la rejilla con respecto al observador. Como se indica en la figura 1.2, el color cambia tras el giro en torno a la normal a la superficie ("cambio de color"). Dependiendo de la simetría de la rejilla, pueden conseguirse diferentes ángulos de giro. En las rejillas lineales, los espectros son idénticos, si la rejilla ZOD se hace girar 180°, pero tiene lugar un cambio de color fuerte tras el giro de 90°. En rejillas de 2-dimensiones, pueden realizarse fácilmente efectos de cambio de color simétricos de 60° y 90°, otros valores también son posibles. La reflectividad del 100% en longitudes de onda específicas es teóricamente posible; en la práctica se observan valores de hasta el 80-90%. Fabricación de filtros ZOD: Se conoce fabricar filtros ZOD como hojas laminadas en procesos rollo a rollo con ZnS térmicamente evaporado como la capa HRI depositada en sustratos de hoja que se micro-estructuraron por grabado en relieve caliente. Uso de filtros ZOD: Se conoce usar las hojas fabricadas como se ha descrito anteriormente como características de seguridad para protección de pasaportes y documentos, así como en billetes. Los filtros ZOD se consideran un sucesor natural de los hologramas usados ahora ampliamente para aplicaciones de seguridad. Una razón principal es que los filtros ZOD son más difíciles de falsificar, ya usan las mismas tecnologías de producción básicas, como hologramas. Además, los filtros ZOD son más visibles para el ojo humano y se pueden comprobarse fácilmente con máquinas simples. 2 ES 2 365 817 T3 Pigmentos de cambio de color: también se conoce que los pigmentos de cambio de color pueden fabricarse por deposición multicapa de capas con índices de refracción altos y bajos alternativamente o una pila de capas de interferencia de tipo Fabry-Perot. El cambio de color se origina a partir de efectos de interferencia de película delgada en las pilas multicapa. El documento US5135812 describe procesos para fabricar dichos pigmentos en base a la deposición al vacío. En una superficie de una banda flexible de material se forma un recubrimiento de película delgada ópticamente variable. El recubrimiento se separa de la banda para formar escamas de película delgada ópticamente variables. Las escamas se disponen en tinta y pintura de vehículos para proporcionar tintas ópticamente variables. Se considera desventajoso que los pigmentos así obtenidos no muestren un efecto de color pronunciado tras el giro. Adicionalmente, deben depositarse al menos cinco capas, que es más costoso y conduce a pigmentos gruesos. Típicamente, dichos pigmentos son del orden de 1 m de grosor. El documento WO98/53012A1 describe métodos alternativos para fabricar pigmentos con dichas pilas multicapa basadas en la deposición de las capas a partir de fases gaseosas o líquidas. Se describen los pigmentos de interferencia multi-recubiertos que se obtienen por endurecimiento y por hidrólisis de una solución acuosa de un compuesto de titanio que pueden hidrolizarse térmicamente en una tira continua. La capa que surge de este modo se separa de la tira y se rompe para formar escamas. Las escamas así obtenidas se recubren alternativamente con un hidrato de óxido metálico con un índice refractivo alto y un hidrato de óxido metálico con un índice refractivo bajo, hidrolizando los compuestos metálicos solubles en agua correspondientes después o sin secado intermedio en un proceso húmedo. De nuevo, se considera desventajoso que los pigmentos obtenidos de este modo no muestren un efecto de color pronunciado tras el giro. Adicionalmente, deben depositarse al menos cinco capas para obtener efectos de color razonables tras la inclinación que resulta en los pigmentos gruesos. Pigmentos difractivos: el documento WO03/011980A1 describe escamas de pigmentos difractivos que incluyen una única capa o escamas multicapa. Las escamas comprenden una capa que tiene una superficie reflectante y una estructura difractiva formada en la superficie reflectante, en la que el cabeceo y la amplitud de la estructura se seleccionan para disminuir la intensidad de un rayo de luz difractado de orden cero para aumentar la intensidad y contraste de color de un rayo de luz difractado de mayor orden. Se mencionan los métodos para fabricar dichos pigmentos mediante deposición al vacío. Ya que el efecto de color de dichos pigmentos se basa en la difracción de primer o mayor orden sólo puede conseguirse el efecto de color arco iris típico de hologramas. El documento WO04/024836 describe pigmentos difractivos de primer y mayor orden, que separan la luz en los... [Seguir leyendo]

1. Matriz que comprende un pigmento, en la que dicho pigmento consiste en partículas sólidas, teniendo cada una de dichas partículas un color y un efecto de color, y cada una de dichas partículas consiste en un capa de guía de ondas óptica, en la que dicha capa está fabricada de un material con un índice de refracción que es mayor que el índice de refracción medio del material de la matriz adyacente por al menos 0,25, tiene una estructura de rejilla resonante difractiva de orden cero con un periodo entre 100-600 nm, pero excluyendo un periodo menor de o igual a 270 nm, y una profundidad de rejilla entre 30-300 nm y tiene un espesor entre 50 nm y 500 nm. 2. Matriz de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la estructura de rejilla difractiva de orden cero posee un periodo que es más pequeño que la longitud de onda de la luz que debe reflejarse en el orden de reflexión de serie menor que uno. 3. Matriz de acuerdo con cualquiera de la reivindicaciones anteriores que comprende partículas con forma de vástago que tienen un forma lateral anisotrópica con una proporción de anchura con respecto a la longitud en el intervalo de 1:2 a 1:10. 4. Matriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha estructura de rejilla tiene un factor de captación f.f. = p/ en el intervalo de 0,3-0,8. 5. Proceso, en particular un proceso rollo-a-rollo, para fabricar una matriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que para fabricar dichas partículas dicho proceso comprende las etapas de depositar y opcionalmente micro-estructurar en un sustrato una primera capa que se puede disolver en un primer disolvente; fabricar una capa de dichos pigmentos mediante una o más etapas de deposición y opcionalmente una o más etapas de micro-estructuración; ES 2 365 817 T3 disolver dicha primera capa para obtener sustratos o pigmentos; someter opcionalmente los sustratos o pigmentos obtenidos a una o más etapas de selección a fin de configurar y/o dar forma en el que al menos tiene lugar una etapa de micro-estructuración. 6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la primera capa consiste básicamente en PVA o PVP. 7. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, en el que el primer disolvente consiste básicamente en agua. 8. Uso de la matriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en los campos de la identificación, autentificación y seguridad, catalogación de marcas, marketing, decoración, formulaciones cosméticas, formulaciones farmacéuticas. 9. Pintura, recubrimiento, vidriado o tinta que contiene una matriz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4. 9 ES 2 365 817 T3 ES 2 365 817 T3 11 ES 2 365 817 T3 12 ES 2 365 817 T3 13