Tintas ópticamente variables OVI®: versatilidad en formulación y uso

Autor: Pierre Degott

Abril del año 2000.

División de Tintas de Seguridad, SICPA S.A., Avenue de Florissant 41, 1008 Prilly, Suiza

 Enlace original: https://www.researchgate.net/publication/253663460_Optically_Variable_Inks_OVI_versatility_in_formulation_and_usage

RESUMEN

Las Tintas Ópticamente Variables (OVI®) son tintas de impresión que contienen filtros de interferencia multicapa de alta precisión como su pigmento constituyente. Estas muestran un cambio de color fuerte y único desde una posición de observación normal a una angular. Durante los últimos 10 años, la tecnología OVI® ha ganado una amplia aceptación como protección visible (overt) para numerosos documentos de valor, incluyendo billetes de banco y tarjetas de identidad.

Mientras tanto, se han producido mejoras continuas durante los últimos dos años en diversas áreas:

• Versatilidad mejorada de OVI® para adaptarse a nuevas técnicas y equipos de impresión, especialmente en lo relacionado con las velocidades de impresión.
• Implementación de nuevas formas de integrar OVI® en el diseño de documentos de seguridad, considerando, por ejemplo, la secuencia de impresión para mejorar la eficiencia de su efecto.
• Gama ampliada de tonalidades OVI® mediante la combinación con otros pigmentos de efectos ópticos o con pigmentos más convencionales, con el fin de cubrir las diferentes necesidades del mercado y reducir los costes de materia prima.
• Amalgama dentro de OVI de otras características de seguridad visibles y diversas características encubiertas (covert), partiendo desde la fluorescencia clásica hasta características más sofisticadas, permitiendo una lectura e identificación fiable por máquina.

Estos desarrollos elevan a OVI® a un nuevo nivel y aumentan su valor añadido a la seguridad del documento. Al mismo tiempo, la mejora de la productividad mediante nuevas tecnologías de tinta, el refinamiento en la selección y producción de pigmentos, así como la combinación de características visibles y encubiertas en una sola tinta, permiten un mayor control, o incluso una reducción, en el coste de implementación, convirtiendo a OVI® en una solución aún más rentable para la protección de documentos de valor contra la falsificación.

Palabras clave: OVI, OVP, tinta de seguridad, cambio de color, seguridad de documentos, billete de banco, lectura por máquina.

1. INTRODUCCIÓN

Las tintas ópticamente variables OVI son tintas de impresión basadas en pigmentos ópticamente variables OVP™, que son filtros de interferencia multicapa de alta precisión. Muestran dos colores distintos dependiendo del ángulo de visión. La mayoría de los pigmentos ópticamente variables utilizados para formular OVI tienen un diseño simétrico con una parte central hecha de aluminio (reflector), capas intermedias de fluoruro de magnesio (dieléctrico) y finas películas exteriores de cromo (absorbedor).

Los colores normal y rasante, así como el recorrido cromático de la película de tinta impresa, dependen principalmente de la estructura del pigmento ópticamente variable. La forma y posición de los picos de absorción están directamente relacionadas con el espesor de la capa dieléctrica. El ancho y la posición de los picos se describen indirectamente mediante el croma (saturación del color) y el tono (color) de la impresión. Para garantizar un croma alto, un tono definido y, en consecuencia, colores vivos y cambios de color abruptos, son necesarios procesos altamente sofisticados en la fabricación de los pigmentos. Estos incluyen la deposición al vacío meticulosamente monitoreada en equipos de recubrimiento por rodillo, así como la molienda y separación controlada de las partículas de pigmento. Además de la tecnología del pigmento, es obligatoria una composición finamente ajustada de las tintas de impresión.

Durante aproximadamente los últimos diez años, las OVI se han implementado con éxito en numerosos documentos de alta seguridad. El avance y el éxito duradero de OVI® pueden explicarse por los siguientes factores:

• Un cambio de color único y fuerte, fácilmente reconocido por el público.
• La distribución de OVP™ y OVI® está sujeta a una política estrictamente limitada.
• Las impresiones con OVI® son altamente duraderas.
• La impresión con OVI® representa la solución más rentable para proteger un documento contra la reproducción.

Sin embargo, se ha realizado un trabajo continuo para mejorar aún más el potencial de OVI® como característica antifalsificación. Los objetivos de las investigaciones fueron:

• Adaptarse a nuevas técnicas de impresión, así como a nuevos sustratos.
• Proporcionar nuevas formas de integrar OVI® en un diseño.
• Diversificar OVI® mediante la mezcla de pigmentos.
• Añadir características legibles por máquina.

Esta presentación resume algunos logros en estos campos.

2. TÉCNICAS DE IMPRESIÓN Y SUSTRATOS

2.1. Técnicas de impresión

Tradicionalmente, las tintas OVI® están disponibles para impresión en intaglio o en serigrafía.

La impresión intaglio se caracteriza por una operación de entintado no selectiva (la tinta se limpia de las áreas que no imprimen), seguida de una transferencia de tinta desde el grabado (de 50 a 150 micras de profundidad) al papel u otro sustrato bajo una presión considerable. El curado se asegura mediante secadores de aire caliente y/o reticulación oxidativa.

La alta viscosidad y el alto contenido de sólidos de las tintas de intaglio son, en cierto modo, contradictorios con una buena orientación de la OVI y, por lo tanto, con un cambio de color maximizado. No obstante, el trabajo continuo para comprender los fenómenos interfaciales entre el pigmento y las matrices de tinta ha permitido optimizar las formulaciones de OVI® para intaglio.

Un desafío particular fue asegurar que no se produjera una separación entre el pigmento y el aglutinante durante la división de la película de tinta, que ocurre cuando la tinta se transfiere de un rodillo a otro en la unidad de entintado.

Esto se logró mediante la comprensión y optimización del tipo de interacción entre la capa externa de cromo de un OVP™ y la matriz de intaglio. El análisis de las energías superficiales y el tratamiento químico superficial de la OVI proporcionaron información importante para ajustar las funcionalidades contenidas en el aglutinante. Un ajuste cuidadoso de las propiedades reológicas también resultó beneficioso.

Como resultado de este trabajo, fue posible imprimir OVI® en intaglio en prensas super Intaglio Orlof (Giori) a través del llamado carro de entintado Orlof, diseñado con un cilindro recolector intermedio.

Por otro lado, las tintas serigráficas formuladas para máquinas rotativas de alta velocidad y curado por irradiación UV necesitaban ser optimizadas en términos de orientación del pigmento. De hecho, las plaquetas de OVP bloqueadas en su orientación aleatoria en la película de tinta muestran numerosos ángulos discretos frente a la fuente de luz y la dirección de observación. Por lo tanto, los colores normal y rasante resultantes son relativamente bajos en croma. El recorrido cromático correspondiente también se acorta.

La combinación de secado físico y curado UV dio lugar al llamado sistema de "curado dual" (dual-cure), donde una disminución en el espesor de la película por evaporación del solvente conduce a una mejor orientación de las plaquetas antes del "congelamiento" de la tinta. En consecuencia, se obtiene un cambio óptico mucho mejor. Este sistema se utiliza ahora ampliamente para aplicaciones de serigrafía a altas velocidades de impresión.

Los sistemas de base acuosa representan otro desafío en la formulación de OVI®. Si no se protege, la capa reflectante es atacada rápidamente y la OVI® se degrada visiblemente. Para obtener formulaciones estables con dispersiones poliméricas acuosas, comúnmente utilizadas en tintas de huecograbado y serigrafía, es absolutamente necesario una elección cuidadosa de los compuestos tensioactivos.

2.2. Sustratos de impresión

Recientemente, han surgido sustratos poliméricos para la impresión de billetes u otros documentos de alta seguridad, y también existe una demanda continua de OVI® para tarjetas de crédito. Estas aplicaciones exigen formulaciones de tinta que muestren una muy buena adhesión sobre diversos sustratos (que van desde el cloruro de polivinilo y el policarbonato hasta el polipropileno con o sin recubrimiento).

Cuando se integran en estructuras multicapa laminadas, la cohesión de las capas de OVI® también se vuelve importante. La división indeseada de la película de tinta ocurre principalmente en las interfaces débiles entre el polímero y la OVI y, nuevamente, la vinculación del pigmento a la matriz mediante tratamiento químico o la introducción de compuestos tensioactivos ayudó a superar el problema. Por supuesto, la relación entre pigmento y aglutinante también es de suma importancia.

3. IMPLEMENTACIÓN DE OVI® EN EL DISEÑO DE DOCUMENTOS

Principalmente, las OVI® para serigrafía y intaglio funcionan en prensa tan bien como las tintas estándar de estos procesos. Esto abre numerosas posibilidades para implementar OVI® en documentos de seguridad. Sin embargo, algunas posibilidades son bastante nuevas y están disponibles ahora gracias al progreso en la formulación de tintas.

Las características de OVI® comprenden:

• Motivo de intaglio independiente donde el relieve y las características de diseño de línea del proceso intaglio añaden seguridad extra. Este motivo puede imprimirse sobre fondo blanco o coloreado.

Tinta ópticamente variable (OVI). 500 euros (2002) :

a – vista en ángulo recto; b – vista en ángulo agudo (Regula)

• La elección del fondo es de vital importancia para aprovechar al máximo el cambio de color, especialmente si la OVI® muestra cierto grado de transparencia.
• Motivo de intaglio o serigrafía dividido en dos áreas: una que lleva OVI® y la otra una tinta que muestra el mismo color en el ángulo normal o en el rasante.
• Motivo de intaglio o serigrafía dividido en dos áreas que llevan dos OVI® diferentes que tengan o no colores similares de frente o rasantes.
• OVI® en intaglio sobre una tinta de serigrafía (OVI u otras). Esto es posible en casi todos los casos, porque las tintas de intaglio se adhieren tanto a las tintas de serigrafía de base solvente como a las de curado dual.
• OVI® en intaglio o serigrafía sobreimpresa o yuxtapuesta con otra tinta de efecto óptico, como una iridiscente o metálica, que tenga una reflexión de color elegida para ser complementaria a la de la OVI.
• OVI® en serigrafía con relieve en seco mediante tipografía de alta presión o, mejor aún, mediante el proceso de intaglio para dar una especie de patrón de difracción o imagen latente junto con un fuerte cambio de color.

Tinta ópticamente variable con relieve ciego desde diferentes ángulos de visión. 1000 meticales mozambiqueños (2006) : a – sin inclinación; b, c – inclinada (diferentes ángulos). El resultado es un efecto de cambio de color al inclinarse, que se ve reforzado por una imagen latente producida por el relieve que no es visible sin inclinación (Regula)

Naturalmente, estas posibilidades pueden combinarse, y la imaginación y habilidades del diseñador pueden multiplicar el efecto de la OVI®. También está claro que el progreso en la formulación de tintas y la tecnología de impresión abrirán nuevos caminos.

4. GAMA AMPLIADA DE OVI®

Las OVI® se utilizan exclusivamente en documentos de alta seguridad. Contienen pigmentos ópticamente variables exclusivos, que muestran el cambio más distintivo y altamente reproducible posible. Se diferencian de los pigmentos que no son de seguridad por su posición en el espacio de color, su alta cromaticidad y un recorrido cromático más largo (más pronunciado). Obviamente, difieren aún más de los pigmentos obtenidos mediante procesos de fabricación distintos a la deposición al vacío (por ejemplo, mica recubierta, cristales líquidos).

Sin embargo, todavía se pueden explorar algunas posibilidades, especialmente en las áreas de amarillo/oro o azul, y se están investigando pigmentos ópticamente variables adicionales para aplicaciones de alta seguridad.

Además del diseño de nuevos OVP™, la formulación de tintas ofrece una multitud de posibilidades al mezclar OVP™ con otros pigmentos. El resultado es interesante tanto en términos de ampliar la gama de efectos como en términos de reducir el coste de la materia prima (siempre que no se comprometa la singularidad de la OVI®).

A continuación se presentan algunos ejemplos de lo que se puede hacer, con sus limitaciones y ventajas:

Mezclado con:	Ventaja	Inconveniente
Pigmentos metálicos	Aumentan el brillo metálico.	Pérdida fuerte y rápida del cambio de color.
Pigmentos o tintes tradicionales	Amplían la gama de matices de OVI®; mejoran el poder cubriente.	Reducción del cambio de color; dificultan la distinción de la exclusividad de OVI®.
Pigmentos iridiscentes	Añaden cierta reflexión especular que puede resultar atractiva.	Reducen el cambio de color; no mejoran el cubrimiento.
Otros pigmentos de cambio de color	Bajo ciertas condiciones pueden mezclarse con OVP™ y permitir reducir su concentración con solo una ligera disminución del cambio óptico (cuando el recorrido de color ocurre en la misma región cromática).	Reducción del cambio de color.

Las versiones diluidas o mezcladas de OVI®, aunque tienen un menor coste de materia prima, requieren un cuidado especial en su aplicación para mantener un cambio de color perceptible, como la selección de un fondo adecuado o asegurar una deposición de tinta suficiente.

5. COMBINACIÓN CON OTRAS CARACTERÍSTICAS DE SEGURIDAD - LECTURA POR MÁQUINA

Por sí solas, las OVI® proporcionan numerosas vías para la lectura por máquina. Las características ópticas únicas dependientes del ángulo (en el espectro visible) pueden comprobarse con sistemas adecuados que van desde visores simples hasta microespectrofotómetros. El detector puede construirse para captar la reflectancia en ángulos predeterminados y vincularse a dispositivos de análisis de datos. Asimismo, los perfiles de absorción "tipo onda" en la región visible e infrarroja (a un ángulo fijo) permiten una autenticación fácil con dispositivos optoelectrónicos sencillos. Al aumentar el número de canales de medición, aumenta la importancia del análisis. La complejidad y la resolución pueden seleccionarse según el nivel de fiabilidad y confianza necesarios para un control determinado y según las restricciones presupuestarias (unidades de clasificación centralizadas o descentralizadas).

Además de las características intrínsecas de lectura por máquina de OVI®, se pueden amalgamar otras características de seguridad con la OVI®. Se debe tener cuidado de que los principios de detección de la OVI® y las características de seguridad añadidas sean compatibles. Es posible realizar un gran número de combinaciones con otros pigmentos de seguridad, tales como:

• Pigmentos fluorescentes.
• Pigmentos fosforescentes.
• Componentes de conversión ascendente (upconverting) y otros componentes activos en IR.
• Pigmentos electroluminiscentes.

Esto es posible siempre que se respeten ciertas reglas de formulación. Las reglas principales son:

• Impacto limitado de partículas "extrañas" en la orientación del OVP™ y, en consecuencia, en el cambio óptico.
• Solapamiento limitado de los picos de absorción de OVI® con los picos de emisión o excitación de los fluoróforos.
• Equilibrio general de los ingredientes de la tinta para evitar problemas de aplicación como características de transferencia deficientes, dificultades de humectación, problemas de durabilidad, deterioro de la placa de impresión....

Debido al alto valor de OVI® para la seguridad de los documentos, también puede ser útil marcar las tintas de manera completamente encubierta para recuperar sin ambigüedades el origen del producto impreso.

6. CONCLUSIÓN

Estos desarrollos recientes en la formulación de OVI®, así como las nuevas posibilidades para integrar OVI en el diseño de documentos, amplían el alcance de aplicación en el campo de la titulización y autenticación de documentos de alta seguridad. Ninguna otra característica visible permite combinar un mensaje tan significativo y simple —la variación de color con el ángulo— con la tecnología subyacente altamente sofisticada. El OVP™ es imposible de reproducir a menos que se realicen inversiones ingentes. Las OVI® han ganado recientemente una nueva dimensión a través de la lectura por máquina.

7. AGRADECIMIENTOS

El autor desea agradecer al Dr. Thomas Tiller por su asistencia en la preparación de este manuscrito y por sus valiosas sugerencias.