DE102022124431A1 - Method for producing a security feature on a carrier substrate for valuable or security documents - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals auf einem Trägersubstrat für Wert- oder Sicherheitsdokumente, welches Sicherheitsmerkmal im Infrarot-Bereich absorbiert und im sichtbaren Spektralbereich wenigstens im Wesentlichen transparent ist, bei welchem Verfahren IR-absorbierende Farbmittel in einem im wesentlichen farblosen Bindemittel und/oder Lösemittel dispergiert oder gelöst und weniger als 15 g/m2und vorzugsweise weniger als 1 g/m2und besonders bevorzugt weniger als 0,05 g/m2der Dispersion oder Lösung auf das Trägersubstrat aufgebracht werden, und/oder zwischen 0,025 Mikrogramm/m2und 100 Mikrogramm/m2und vorzugsweise zwischen 0,08 Mikrogramm/m2und 50 Mikrogramm/m2des IR-absorbierenden Farbmittels auf das Trägersubstrat aufgebracht werden, wobei sich diese Angaben jeweils auf das Flächenelement beziehen, auf dem die Dispersion oder Lösung aufgebracht ist und das bedruckte Substrat anschließend auf eine Temperatur von wenigstens 150 °C, vorzugsweise wenigstens 160 °C und besonders bevorzugt auf zwischen 165 °C und 205 °C erwärmt wird.The invention relates to a method for producing a security feature on a carrier substrate for valuables or security documents, which security feature absorbs in the infrared range and is at least essentially transparent in the visible spectral range, in which method IR-absorbing colorants in an essentially colorless binder and / or solvent dispersed or dissolved and less than 15 g/m2 and preferably less than 1 g/m2 and particularly preferably less than 0.05 g/m2 of the dispersion or solution is applied to the carrier substrate, and/or between 0.025 micrograms/m2 and 100 micrograms/m2 and preferably between 0.08 micrograms/m2 and 50 micrograms/m2 of the IR-absorbing colorant are applied to the carrier substrate, this information relating to the surface element on which the dispersion or solution is applied and the printed substrate then to a temperature of at least 150 ° C, preferably at least 160 ° C and particularly preferably between 165 ° C and 205 ° C.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Sicherheitsmerkmal mit IR-absorbierenden Farbmitteln auf einem Trägersubstrat, das im sichtbaren Spektralbereich wenigstens weitgehend transparent ist sowie ein Sicherheits- und Wertdokument. Solche Sicherheitsmerkmale lassen sich in Sicherheitsdokumenten wie ID-Dokumenten, Pässen, Visa, Banknoten, Urkunden, Gutscheinen, Schecks, Flugscheinen, hochwertigen Eintrittskarten, Etiketten zur Produktsicherung, Kredit- oder Geldkarten, aber auch anderen fälschungsgefährdeten Dokumenten einsetzen.The present invention relates to a production method for a security feature with IR-absorbing colorants on a carrier substrate that is at least largely transparent in the visible spectral range, as well as a security and valuable document. Such security features can be used in security documents such as ID documents, passports, visas, banknotes, certificates, vouchers, checks, airline tickets, high-quality admission tickets, labels for product security, credit or cash cards, but also other documents at risk of forgery.
Zur Absicherung von Sicherheits- oder Wertdokumenten ist die Prüfung nicht visuell wahrnehmbarer Merkmale von zunehmender Bedeutung. Zum einen dienen diese einer maschinellen und somit oft schnellen und sicheren Verifikation. Zum anderen ist das Vorhandensein von Sicherheitsmerkmalen außerhalb der menschlichen Wahrnehmung für einen potentiellen Fälscher schwer zu erkennen.To secure security or valuable documents, checking non-visually perceptible features is becoming increasingly important. On the one hand, these serve for automatic and therefore often quick and secure verification. On the other hand, the presence of security features outside of human perception is difficult for a potential counterfeiter to detect.
Weiter hat sich gezeigt, dass die Nutzung verschiedener Eigenschaften zur Überprüfung der Echtheit eines Sicherheits- oder Wertdokuments deren Fälschung oder Verfälschung deutlich erschweren.It has also been shown that the use of various properties to verify the authenticity of a security or valuable document makes it significantly more difficult to forge or falsify it.
Es ist bekannt, IR-absorbierende Materialien wie beispielsweise Ruß- oder Kohlenstoffpartikel in Sicherheits- oder Wertdokumenten als Sicherheitsmerkmal einzusetzen. Diese absorbieren unter IR-Bestrahlung und können somit durch geeignete Sensoren detektiert werden.It is known to use IR-absorbing materials such as soot or carbon particles in security or valuable documents as a security feature. These absorb under IR radiation and can therefore be detected by suitable sensors.
Die IR-absorbierenden Stoffe wie Ruß- oder Kohlenstoffpartikel absorbieren jedoch auch im sichtbaren Spektralbereich, d.h. sie sind unter Weißlicht erkennbar und sind zudem nicht transparent.However, the IR-absorbing substances such as soot or carbon particles also absorb in the visible spectral range, i.e. they can be seen under white light and are also not transparent.
Aus der
Viele Sicherheits- oder Wertdokumente wie Banknoten weisen als weitere Sicherheitsmerkmale in sichtbarem Licht farblose, transparente Fenster auf. Zur besseren maschinellen Überprüfung der Sicherheits- oder Wertdokumente ist es wünschenswert, diese transparenten, farblosen Fenster auf einfache Weise detektieren zu können. Hierfür wäre es wünschenswert, auf die farblosen transparenten Fenster IR-absorbierende Materialien aufzutragen, die mit einem IR-Sensor detektierbar, im sichtbaren Spektralbereich jedoch nicht sichtbar sind.Many security or valuable documents such as banknotes have colorless, transparent windows in visible light as additional security features. For better machine checking of security or valuable documents, it is desirable to be able to easily detect these transparent, colorless windows. For this purpose, it would be desirable to apply IR-absorbing materials to the colorless, transparent windows, which can be detected with an IR sensor but are not visible in the visible spectral range.
Die
Die meisten Menschen können Wellenlängen zwischen 400 nm und ca. 780 nm mit dem Auge wahrnehmen. Die Grenze des für den Menschen sichtbaren Spektralbereichs ist jedoch nicht scharf zu ziehen.Most people can perceive wavelengths between 400 nm and around 780 nm with their eyes. However, the boundary of the spectral range visible to humans cannot be clearly drawn.
Somit besteht weiterhin das Bedürfnis nach einem Sicherheitsmerkmal, insbesondere für Sicherheits- oder Wertdokumente, das im IR absorbiert und somit mittels eines IR-Detektors detektierbar ist, das jedoch im sichtbaren Spektralbereich nicht oder weitestgehend unsichtbar ist.There is therefore still a need for a security feature, in particular for security or valuable documents, which is absorbed in the IR and can therefore be detected using an IR detector, but which is not or largely invisible in the visible spectral range.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitsdokumenten mit solchen Sicherheitsmerkmalen anzugeben, die im IR-Spektralbereich absorbieren, mit entsprechenden IR-Detektoren detektierbar sind, im sichtbaren Spektralbereich jedoch wenigstens weitgehend transparent oder nicht sichtbar und vorzugsweise maschinenlesbar sind.The object of the present invention is therefore to provide a method for producing security features and security documents with such security features that absorb in the IR spectral range, can be detected with appropriate IR detectors, but are at least largely transparent or not visible in the visible spectral range and are preferably machine readable are.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 12 gelöst.This object is achieved by the method according to the invention according to
Erfindungsgemäß werden IR-absorbierende Farbmittel mit einem im Wesentlichen farblosen Bindemittel und/oder Lösemittel gemischt, um eine Farbmittel-Dispersion oder -Lösung herzustellen. Es werden weniger als 15 g/m2, vorzugsweise weniger als 1 g/m2 und besonders bevorzugt weniger als 0,05 g/m2 der Farbmitteldispersion oder -lösung auf das Trägersubstrat aufgedruckt und/oder zwischen 0,025 Mikrogramm/m2 und 100 Mikrogramm/m2, vorzugweise zwischen 0,08 Mikrogramm/m2 und 50 Mikrogramm/m2 des IR-absorbierenden Farbmittels auf das Trägersubstrat aufgebracht, wobei diese Angaben jeweils auf das Flächenelement, auf dem die Dispersion oder Lösung aufgebracht ist, bezogen sind. Anschließend wird das Trägersubstrat mit dem aufgebrachten Farbmittelgemisch auf eine Temperatur von wenigstens 150 °C erwärmt, vorzugsweise wenigstens 160 °C und besonders bevorzugt auf zwischen 165 °C und 205 °C erwärmt wird.According to the invention, IR-absorbing colorants are mixed with a substantially colorless binder and/or solvent to produce a colorant dispersion or solution. Less than 15 g/m 2 , preferably less than 1 g/m 2 and particularly preferably less than 0.05 g/m 2 of the colorant dispersion or solution are printed onto the carrier substrate and/or sandwiched between 0.025 micrograms/m 2 and 100 micrograms/m 2 , preferably between 0.08 micrograms/m 2 and 50 micrograms/m 2 of the IR-absorbing colorant is applied to the carrier substrate, these details being based on the surface element to which the dispersion or solution is applied. The carrier substrate with the applied colorant mixture is then heated to a temperature of at least 150 °C, preferably at least 160 °C and particularly preferably to between 165 °C and 205 °C.
Erstaunlicherweise wurde festgestellt, dass durch eine Temperaturerhöhung der auf dem Trägersubstrat aufgebrachten Farbmitteldispersion bzw. -lösung auf wenigstens 150 °C das Reflexionsvermögen des IR-absorbierenden Farbmittels im Infrarot gegenüber dem Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralbereich reduziert wird, d.h. im IR-Bereich ist eine deutliche Steigerung der Absorption durch die Erwärmung zu beobachten.Surprisingly, it was found that by increasing the temperature of the colorant dispersion or solution applied to the carrier substrate to at least 150 ° C, the reflectivity of the IR-absorbing colorant in the infrared is reduced compared to the reflectivity in the visible spectral range, i.e. there is a significant increase in the IR range the absorption due to heating can be observed.
Anders ausgedrückt kann durch die Temperaturerhöhung eine deutliche Steigerung der Absorption im IR-Bereich gegenüber dem sichtbaren Spektralbereich erhalten werden, d.h. im sichtbaren Spektralbereich ändert sich die (geringe) Absorption und damit das „Aussehen“ der aufgebrachten oder aufgedruckten Farbmitteldispersion im Wesentlichen nicht, wohingegen eine deutliche Steigerung der Absorption im Infrarot eintritt.In other words, by increasing the temperature, a significant increase in absorption in the IR range compared to the visible spectral range can be achieved, i.e. in the visible spectral range the (low) absorption and thus the "appearance" of the applied or printed colorant dispersion essentially does not change, whereas a significant increase in absorption in the infrared occurs.
Dies hat wiederum zur Folge, dass durch die Temperaturerhöhung das Signal-to-Noise-Verhältnis bei Absorptionsmessungen im infraroten Spektralbereich verbessert und damit die auf ein Flächenelement des Trägersubstrats aufgebrachte Menge an IR-absorbierenden Farbmitteln reduziert werden kann.This in turn has the consequence that the signal-to-noise ratio in absorption measurements in the infrared spectral range can be improved by increasing the temperature and thus the amount of IR-absorbing colorants applied to a surface element of the carrier substrate can be reduced.
Eine Verringerung der Menge an IR-absorbierendem Farbmittel pro Flächenelement des Trägersubstrats gegenüber dem Stand der Technik kann entweder durch eine Verringerung der Schichtdicke der aufgebrachten Menge der Farbmitteldispersion bzw. -lösung oder der aufgebrachten Menge an Dispersion/Lösung pro Trägermaterialfläche oder aber durch eine Reduzierung der Konzentration des Farbmittels in der Farbmitteldispersion bzw. -lösung erreicht werden. In allen Fällen wirkt sich die absolut vorhandene geringere Menge an IR-Absorberfarbmitteln pro Flächenelement dahingehend aus, dass bei guter Absorption im Infraroten die Transparenz im sichtbaren Spektralbereich erhöht wird.A reduction in the amount of IR-absorbing colorant per surface element of the carrier substrate compared to the prior art can be achieved either by reducing the layer thickness of the applied amount of colorant dispersion or solution or the applied amount of dispersion/solution per surface of the carrier material or by reducing the Concentration of the colorant in the colorant dispersion or solution can be achieved. In all cases, the absolute smaller amount of IR absorber colorants per surface element has the effect that, with good absorption in the infrared, the transparency in the visible spectral range is increased.
Somit sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sicherheitselemente im sichtbaren Spektralbereich für das menschliche Auge im Wesentlichen nicht sichtbar und lassen sich nur unter IR-Bestrahlung erfassen bzw. sichtbar machen, vorzugsweise mit IR-Detektoren oder geeigneten Kameras. Die erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitsmerkmale sind maschinenlesbar und können mit geeigneten Verifikationsgeräten erkannt und ausgewertet werden.The security elements produced by the method according to the invention are therefore essentially not visible to the human eye in the visible spectral range and can only be detected or made visible under IR irradiation, preferably with IR detectors or suitable cameras. The security features produced according to the invention are machine readable and can be recognized and evaluated using suitable verification devices.
Im NIR-Spektralbereich können Detektoren auf Siliziumbasis einfach und kostengünstig eingesetzt werden. Diese haben jedoch nur bis etwa 1100 nm eine ausreichende Empfindlichkeit. InGaAs-Detektoren können bis etwa 1600 nm effizient eingesetzt werden. Eine Detektion bei höheren Wellenlängen ist verhältnismäßig aufwändig, insbesondere werden oftmals gekühlte Detektoren benötigt.In the NIR spectral range, silicon-based detectors can be used easily and cost-effectively. However, these only have sufficient sensitivity up to around 1100 nm. InGaAs detectors can be used efficiently up to around 1600 nm. Detection at higher wavelengths is relatively complex; in particular, cooled detectors are often required.
Unter dem sichtbaren Spektralbereich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Bereich zwischen 400 und 780 nm verstanden.In the context of the present invention, the visible spectral range is understood to mean the range between 400 and 780 nm.
Unter Farbmittel werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Farbstoffe und Pigmente verstanden.In the context of the present invention, colorants are understood to mean dyes and pigments.
Die IR-absorbierenden Farbmittel können aus der Gruppe der Organometallpigmente, der Perylenderivate, der Dithiofarbstoffe, der Dithiolenfarbstoffe, der Cyanine und Phthalocyanine ausgewählt werden. Vorzugsweise enthalten die Dithio- oder Dithiolenfarbstoffe Nickel-, Palladium-, Platin-Verbindungen oder Tetrakis-Ammonium-Verbindungen. Beispielsweise kann als Farbmittel LUNIR5 und als Pigmente LUNIR6, erhältlich bei der Firma Luminochem oder Epolight 4019 von Epolin ausgewählt. Ebenfalls kann als IR-absorbierendes Pigment/Farbmittel Spectrasense 765 der Firma BASF eingesetzt werden.The IR-absorbing colorants can be selected from the group of organometallic pigments, perylene derivatives, dithio dyes, dithiolene dyes, cyanines and phthalocyanines. The dithio or dithiolene dyes preferably contain nickel, palladium, platinum compounds or tetrakis ammonium compounds. For example, LUNIR5 can be selected as the colorant and LUNIR6, available from Luminochem, or Epolight 4019 from Epolin as the pigments. Spectrasense 765 from BASF can also be used as an IR-absorbing pigment/colorant.
Selbstverständlich können erfindungsgemäß auch andere IR-absorbierende Pigmente oder Farbmittel eingesetzt werden.Of course, other IR-absorbing pigments or colorants can also be used according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden für das erfindungsgemäße Verfahren Farbmitteldispersionen, die IR-Farbmittel und Bindemittel umfassen, eingesetzt.In a preferred embodiment, colorant dispersions which comprise IR colorants and binders are used for the process according to the invention.
Vor dem Mischen des Farbmittels mit dem Bindemittel sollten die Farbmittel zunächst zur Reduzierung der Korngröße gerieben werden, vorzugsweise in einem Reibstuhl, insbesondere in einem 3-Walzenstuhl über einen einstellbaren Spalt. Das Reiben kann aber auch per Kugelmühle o.Ä. erfolgen. Durch das Reiben werden Pigmentagglomerate gebrochen und dispergiert.Before mixing the colorant with the binder, the colorants should first be ground to reduce the grain size, preferably in a grinding mill, especially in a 3-roll mill with an adjustable gap. However, grinding can also be done using a ball mill or similar. The grinding breaks up and disperses pigment agglomerates.
Die mittlere Korngröße sollte nach dem Zerreiben vorzugsweise bei weniger als 10 Mikrometer und mehr als 0,1 Mikrometer, bevorzugt bei mehr als 0,5 Mikrometer und bei weniger als 8 Mikrometer und insbesondere zwischen 0,5 und 3 Mikrometer liegen, damit die Farbmitteldispersion beispielsweise mittels eines Offset-Verfahrens verdruckbar ist.The average grain size after grinding should preferably be less than 10 micrometers and more than 0.1 micrometers, preferably more than 0.5 micrometres and less than 8 micrometres and in particular between 0.5 and 3 micrometres so that the colourant dispersion can be printed, for example by means of an offset process.
Bei Tief- und Siebdruckverfahren können diese Pigmentgrößen auch bis zu 30 µm und größer sein.In gravure and screen printing processes, these pigment sizes can be up to 30 µm and larger.
Die Dispersion besteht überwiegend aus im Wesentlichen farblosen, d.h. im sichtbaren Spektralbereich wenig oder nicht absorbierenden Bindemitteln. Vorzugsweise werden als Bindemittel Acrylate, Acrylsäure, langkettige Alkane, langkettige Erdölderivate, niedermolekulare, reaktive Doppelbindungen enthaltende Harze, Alkydharze oder Leinölfirnisse verwendet.The dispersion consists predominantly of essentially colorless binders, i.e. binders that have little or no absorption in the visible spectral range. Acrylates, acrylic acid, long-chain alkanes, long-chain petroleum derivatives, low-molecular-weight resins containing reactive double bonds, alkyd resins or linseed oil varnishes are preferably used as binders.
Weiterhin kann die Dispersion auch Additive wie beispielsweise Rheologiemodifizierungsmittel, Fließsteuerungsmittel (Verdünner/Verdicker), Tenside, Haftvermittler, Klebharze, UV-Absorber, Flammschutzmittel, Oberflächenveredelungsmittel, die den Glanz oder die Mattheit fördern oder weitere Lösungsmittel oder Additive zur Verbesserung der Mischbarkeit oder des Dispergierens, oxidative Trockner für oxidativ trocknende Farben, Photoinitiatoren für UV-vernetzende Farbe enthalten.Furthermore, the dispersion can also contain additives such as rheology modifiers, flow control agents (thinners/thickeners), surfactants, adhesion promoters, adhesive resins, UV absorbers, flame retardants, surface finishing agents that promote gloss or mattness or other solvents or additives to improve miscibility or dispersion , oxidative dryers for oxidatively drying paints, photoinitiators for UV-crosslinking paint.
Zudem können der Dispersion auch Fluoreszenzfarbstoffe, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,2 bis 20 % zugesetzt werden.In addition, fluorescent dyes can also be added to the dispersion, preferably in a concentration of 0.2 to 20%.
Vorzugsweise werden die Additive und ggf. Trockner bzw. Photoinitiatoren während des Reibvorgangs dazugegeben und mit eingerieben.The additives and, if necessary, dryers or photoinitiators are preferably added during the rubbing process and rubbed in.
Die Farbmitteldispersion kann beispielweise oxidativ trocknend (chemische Trocknungsverfahren), UV-vernetzend, wegschlagend sein oder verdunstend (physikalische Trocknungsverfahren) sein und deckt die physikalischen und chemischen Trocknungsverfahren ab.The colorant dispersion can, for example, be oxidatively drying (chemical drying processes), UV-crosslinking, flashing or evaporative (physical drying processes) and covers the physical and chemical drying processes.
Die IR-absorbierenden Farbmitteldispersionen können im Offset-, Letterset-, Toray-, Flexo-, Sieb- und Stichtiefdruck eingesetzt werden, wobei selbstverständlich ein für das jeweilige Druckverfahren geeignetes Bindemittel auszuwählen ist.The IR-absorbing colorant dispersions can be used in offset, letterset, Toray, flexo, screen and intaglio printing, whereby a suitable binder must of course be selected for the respective printing process.
Bei Farbmitteldispersionen für Flexodruck und Siebdruck sollte die Farbmitteldispersion aufgrund der geringeren Viskosität der Bindemittel am Dispermaten dispergiert werden. Weiterhin kann die Farbmitteldispersion/-lösung mittels Non-Impact-Druckverfahren, insbesondere Inkjet-Verfahren aufgebracht werden.For colorant dispersions for flexographic printing and screen printing, the colorant dispersion should be dispersed on the dispersant due to the lower viscosity of the binder. Furthermore, the colorant dispersion/solution can be applied using non-impact printing processes, in particular inkjet processes.
Für eine Offsetdruckfarbe umfasst die Farbmitteldispersion im Allgemeinen zwischen 50 Gew.% und 95 Gew.% und vorzugsweise zwischen 60 Gew.% und 95 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 80 Gew.% und 95 Gew.% Bindemittel und/oder zwischen 0,1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 10 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 5 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment).For an offset printing ink, the colorant dispersion generally comprises between 50% by weight and 95% by weight and preferably between 60% by weight and 95% by weight and particularly preferably between 80% by weight and 95% by weight of binder and/or between 0. 1% by weight and 20% by weight and preferably between 0.1% by weight and 10% by weight and particularly preferably between 1% by weight and 5% by weight of IR-absorbing colorants (dye and/or pigment).
Für eine Stichtief-/Siebdruckfarbe umfasst die Farbmitteldispersion im allgemeinen zwischen 50 Gew.% und 95 Gew.% und vorzugsweise zwischen 70 Gew.% und 95 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 85 Gew.% und 95 Gew.% Bindemittel und/oder zwischen 0,1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 5 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 0,05 Gew.% und 2 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment).For an intaglio/screen printing ink, the colorant dispersion generally comprises between 50% by weight and 95% by weight and preferably between 70% by weight and 95% by weight and particularly preferably between 85% by weight and 95% by weight of binder and/or between 0.1% by weight and 20% by weight and preferably between 0.1% by weight and 5% by weight and particularly preferably between 0.05% by weight and 2% by weight of IR-absorbing colorants (dye and/or Pigment).
Die jeweilige Dispersion wird in einer geringen Schichtdicke auf das Trägersubstrat, das beispielsweise aus Papier oder einem Polymer (Polycarbonat) sein kann, gedruckt oder anderweitig aufgebracht. Die aufzutragende Schichtdicke hängt selbstverständlich von dem Extinktionskoeffizienten des IR-Farbmittels im IR-Bereich und der Farbmittelkonzentration in der Dispersion ab. Nachdem durch das Erwärmen eine Zunahme der Absorption im IR-Bereich beobachtet wurde, ist es grundsätzlich möglich, die Dicke der aufzutragenden Farbmitteldispersionsschicht (bei konstanter Farbmittelkonzentration) soweit zu reduzieren, dass bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sicherheitsmerkmal noch bei einem hinreichend guten Signal-to-Noise-Verhältnis eine gute vorzugsweise maschinell auswertbare Detektion der IR-Absorption möglich ist. Alternativ kann bei einer gleichbleibenden Schichtdicke die Konzentration des IR-Farbmittels soweit reduziert werden, dass bei einem hinreichenden Signal-to-Noise-Verhältnis immer noch eine gute vorzugsweise maschinell auswertbare Detektion der IR-Absorption möglich ist.The respective dispersion is printed or otherwise applied in a small layer thickness to the carrier substrate, which can be made of paper or a polymer (polycarbonate), for example. The layer thickness to be applied obviously depends on the extinction coefficient of the IR colorant in the IR range and the colorant concentration in the dispersion. After an increase in absorption in the IR range has been observed due to heating, it is fundamentally possible to reduce the thickness of the colorant dispersion layer to be applied (at a constant colorant concentration) to such an extent that the security feature produced using the method according to the invention still has a sufficiently good signal. to noise ratio a good detection of the IR absorption, which can preferably be evaluated mechanically, is possible. Alternatively, with a constant layer thickness, the concentration of the IR colorant can be reduced to such an extent that good detection of the IR absorption, preferably by machine evaluation, is still possible with a sufficient signal-to-noise ratio.
Durch die mögliche Reduzierung der aufgebrachten Farbmitteldispersionsschicht oder -konzentration wird in der Folge die Transparenz im sichtbaren Spektralbereich weiter erhöht.As a result of the possible reduction of the applied colorant dispersion layer or concentration, the transparency in the visible spectral range is further increased.
Sollte doch noch eine schwache Absorption des IR-Farbmittels im sichtbaren Spektralbereich erfolgen, d.h. die aufgebrachte Dispersion oder Lösung doch noch eine geringe verbleibende Farbigkeit aufweisen, so kann das Sicherheitsmerkmal auf dem Trägersubstrat auf einen entsprechend gefärbten Bereich aufgebracht und somit „versteckt“ werden.If there is still a weak absorption of the IR colorant in the visible spectral range, i.e. the applied dispersion or solution still has a small remaining color, the security feature can be applied to a correspondingly colored area on the carrier substrate and thus “hidden”.
Die Erwärmung der IR-absorbierenden Farbmitteldispersion kann beispielsweise erfolgen, indem das bedruckte oder anderweitig mit der IR-absorbierenden Farbmitteldispersion versehene Trägersubstrat in einem Ofen auf eine Temperatur von mehr als 150 °C, vorzugsweise von mehr als 160 °C geheizt wird oder indem das mit der IR-absorbierenden Farbmitteldispersion versehene Trägersubstrat zusammen mit anderen Polymerschichten in einer Laminationsanlage laminiert wird, vorzugsweise bei einer Temperatur von wenigstens 160 °C. Das Trägersubstrat mit der aufgebrachten Farbmitteldispersion sollte vorzugsweise wenigstens über eine Zeitdauer von wenigstens einer Sekunde, insbesondere wenigstens 10 Sekunden, bevorzugt zwischen 0,5 und 15 Minuten auf einer Temperatur von wenigstens 150 °C, vorzugsweise wenigstens 160 °C und besonders bevorzugt von 165 - 205 °C gehalten werden, sofern die eingesetzten Farbmittel eine entsprechende Temperaturbeständigkeit aufweisen. Die Anwendung von Druck ist für die gewünschte Steigerung der Absorption im IR nicht erforderlich.The IR-absorbing colorant dispersion can be heated, for example, by the printed or otherwise provided carrier substrate with the IR-absorbing colorant dispersion is heated in an oven to a temperature of more than 150 ° C, preferably more than 160 ° C, or in that the carrier substrate provided with the IR-absorbing colorant dispersion together with other polymer layers in is laminated in a lamination system, preferably at a temperature of at least 160 ° C. The carrier substrate with the applied colorant dispersion should preferably be at a temperature of at least 150 ° C, preferably at least 160 ° C and particularly preferably from 165 ° C for at least a period of at least one second, in particular at least 10 seconds, preferably between 0.5 and 15 minutes. 205 °C can be kept provided that the colorants used have an appropriate temperature resistance. The application of pressure is not necessary for the desired increase in absorption in the IR.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kann auch eine IR-absorbierende Tinte eingesetzt werden. Hierbei wird das IR-absorbierende Pigment/Farbmittel unter Rühren in einem Lösemittelgemisch gelöst oder dispergiert und die Tinte mit einem Non-Impact-Verfahren (Inkjet-Verfahren, Elektrophotographie, Ionographie, Magnetographie und Thermographie) auf einem Polymersubstrat appliziert.An IR-absorbing ink can also be used for the method according to the invention. Here, the IR-absorbing pigment/colorant is dissolved or dispersed in a solvent mixture while stirring and the ink is applied to a polymer substrate using a non-impact process (inkjet process, electrophotography, ionography, magnetography and thermography).
Als Lösemittel der Tinte können beispielsweise Ketone mit gebundenen Propyl-, Ethyl- oder Methylacetaten verwendet werden.For example, ketones with bound propyl, ethyl or methyl acetates can be used as ink solvents.
Für inkjetbasierte Druckverfahren werden vorzugsweise Lösungen der Farbmittel eingesetzt.Colorant solutions are preferably used for inkjet-based printing processes.
Im Allgemeinen umfasst die Farbmittellösung zwischen 50 Gew.% und 99 Gew.% und vorzugsweise zwischen 70 Gew.% und 99 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 80 Gew.% und 99 Gew.% Lösungsmittel und/oder zwischen 1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 10 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 0,1 Gew.% und 1 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment).In general, the colorant solution comprises between 50% by weight and 99% by weight and preferably between 70% by weight and 99% by weight and particularly preferably between 80% by weight and 99% by weight of solvent and/or between 1% by weight and 20% by weight and preferably between 0.1% by weight and 10% by weight and particularly preferably between 0.1% by weight and 1% by weight of IR-absorbing colorants (dye and/or pigment).
Falls gewünscht kann das bedruckte Substrat anschließend auf wenigstens 150 °C erwärmt werden.If desired, the printed substrate can then be heated to at least 150 °C.
Als Trägersubstrat wird vorzugsweise Polycarbonat eingesetzt.Polycarbonate is preferably used as the carrier substrate.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können eine Vielzahl von Druckverfahren wie Hochdruck (Buchdruck/Letterset, Flexodruck), Flachdruck (Offset), Durchdruck (Siebdruck), Tiefdruck (Stichtiefdruck), non impact-Druckverfahren (Elektrophotographie, Ionographie, Magnetographie, Inkjet-Verfahren und Thermographie) eingesetzt werden.As part of the method according to the invention, a variety of printing processes such as letterpress printing (letterpress/letterset, flexographic printing), planographic printing (offset), screen printing (screen printing), gravure printing (gravure printing), non-impact printing processes (electrophotography, ionography, magnetography, inkjet processes and Thermography) can be used.
Die Erfindung betrifft auch ein Sicherheitsdokument mit einem gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Sicherheitsmerkmal.The invention also relates to a security document with a security feature produced according to the present invention.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention is described in more detail below using exemplary embodiments.
1. Herstellung einer Farbmitteldispersion1. Preparation of a colorant dispersion
Beispielrezeptur einer Farbmitteldispersion:
- 10% Additiv
- 80% Bindemittel
- 10% IR-absorbierendes Farbmittel Nr. 1 (
LUNIR 6, Fa. Luminochem)
- 10% additive
- 80% binder
- 10% IR-absorbing colorant No. 1 (
LUNIR 6, Luminochem)
Das Absorptionsspektrum des IR-absorbierenden Farbmittels Nr. 1 in Chloroform ist in
Das IR-absorbierende Pigment wurde in einem Dreiwalzwerk auf eine mittlere Korngröße von 5 µm zerrieben und in das Bindemittel eingebracht. Die Pigmentdispersion war tiefschwarz mit einem leicht bläulichen oder grünlichen Schimmer.The IR-absorbing pigment was ground in a three-roll mill to an average grain size of 5 μm and incorporated into the binder. The pigment dispersion was deep black with a slightly bluish or greenish shimmer.
2. Herstellung einer Farbmitteltinte2. Preparation of a colorant ink
99% Lösungsmittelgemisch (Mischung aus: Mesitylen, 1-Methoxy-2-pro-panolacetat, 1,2,4-Trimethylbenzol, Ethyl-3-ethoxypropionat, Cumol, Naphtha (wie in
Der IR-absorbierende Farbstoff wurde unter Rühren in dem Lösemittelgemisch gelöst.The IR-absorbing dye was dissolved in the solvent mixture with stirring.
3. Absorptionsspektren der unlaminierten und laminerten Probe3. Absorption spectra of the unlaminated and laminated sample
Die gemäß Punkt 1 hergestellte Farbmitteldispersion wurde in einer Schichtdicke von ca. 1 g/m2 auf Polycarbonat aufgedruckt. Dies entspricht einer Menge von Farbmittel/bedruckter Fläche von ca. 100 Mikrogramm/m2. Anschließend wurde ein Absorptionsspektrum in Reflexion im Spektralbereich zwischen 380 nm und 1100 nm aufgenommen, vgl.
Oberhalb von 430 nm wird - auch im IR-Bereich - mehr als 75 % des Lichts reflektiert, die Absorption ist somit - auch im IR-Bereich - gering.Above 430 nm, more than 75% of the light is reflected - even in the IR range - so absorption is low - even in the IR range.
Nach der Lamination der Probe bei 195° für eine Zeitdauer von ca. 3 Minuten wurde das Absorptionsspektrum erneut gemessen (vgl.
Dies belegt, dass dadurch, dass die Farbmitteldispersion auf dem Trägersubstrat auf mind. 195°C erwärmt wurde, eine erhebliche Steigerung der Absorption im IR-Bereich im Vergleich zu einer im sichtbaren Spektralbereich nahezu gleichbleibenden Absorption erreicht und damit die Detektierbarkeit von IR-Absorbern bei keiner oder geringer Erkennbarkeit im sichtbaren Spektralbereich erhöht werden kann.This proves that the fact that the colorant dispersion on the carrier substrate was heated to at least 195 ° C achieved a significant increase in absorption in the IR range compared to an almost constant absorption in the visible spectral range and thus the detectability of IR absorbers no or low detectability in the visible spectral range can be increased.
Dieser Effekt wird auch durch die Absorptionsspektren eines IR-absorbierenden Farbmittels Nr. 2, einem dunkelblauen Pulver, belegt. Das Absorptionsspektrum des Farbmittels Nr. 2 in Chloroform ist in
Die Probe 2 unterscheidet sich von der Probe 1 dadurch, dass ein anderer IR-Absorber eingesetzt und die IR-Absorberkonzentration auf 5% gesenkt wurde. Bei der Probe 2 beträgt das Reflexionsvermögen nach dem Aufbringen der Farbmitteldispersion mit 5% Farbmittel etwa 84%. Durch die Temperaturerhöhung auf mind. 195°C infolge der Lamination resultiert eine im Vergleich zu der Probe 1 noch stärkere Zunahme der Absorptionsbande zwischen 800 und 900 nm bei annähernd gleichbleibender Reflexion im sichtbaren Bereich.Sample 2 differs from
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