EP1954507A2 - Lasertransfer von sicherheitsmerkmalen - Google Patents

Lasertransfer von sicherheitsmerkmalen

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EP1954507A2
EP1954507A2 EP06818824A EP06818824A EP1954507A2 EP 1954507 A2 EP1954507 A2 EP 1954507A2 EP 06818824 A EP06818824 A EP 06818824A EP 06818824 A EP06818824 A EP 06818824A EP 1954507 A2 EP1954507 A2 EP 1954507A2
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EP
European Patent Office
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laser
pigment
layer
dye
carrier film
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EP06818824A
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Sylke Klein
Klaus-Christian Ullmann
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Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
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Publication date
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    • B42D25/415—Marking using chemicals

Definitions

  • the present invention is a method for increasing the protection against counterfeiting of high-quality products, value and security documents by non-duplicable security features that are transmitted with the help of laser technology in the respective material.
  • the invention likewise relates to a suitable carrier film system for carrying out the method.
  • Non-copying is understood to mean that when a counterfeit of the product, value and security document by copying, the specific property of the security feature on the copies are not found, such. Fluorescence, phosphorescence, electroluminescence, specific conductivity, color flop, UV and IR absorption, DNA sequences or properties based on magnetic, thermochromic, holographic or photochromic effects.
  • the laser technology is also used for laser ablation and / or blackening of printing inks or the document itself, and for the production of tactile markings, as known from the published patent applications DE 28 36 529, WO 98/03348 and WO 2004/009371 ,
  • Computer-controlled laser technology offers the possibility of individual and personalized marking of each individual product or document compared to printing processes with a predefined print image, such as screen, stencil, intaglio, flexo, offset, gravure, pad printing.
  • a predefined print image such as screen, stencil, intaglio, flexo, offset, gravure, pad printing.
  • the freely movable laser heads make them virtually independent of the product geometry.
  • the object of the present invention is to provide a method for the flexible and individual identification of high-quality products, such as e.g. Value and security documents to develop with counterfeit and copy-proof features using laser technology.
  • Laser radiation in the product or in the value and security document - hereinafter referred to only as a document - can transfer.
  • the introduced laser energy is absorbed by a laser-sensitive material and converted into heat energy.
  • the effect of heat on the layer system leads to the detachment of the security features and their transfer into or on the product or document to be marked.
  • the present invention thus provides a method for the flexible and individual identification of products, value and security documents with counterfeit and copy-proof features, characterized in that non-duplicable security features are incorporated into a layer system and by laser radiation in or on the product, value or security document.
  • An advantage of the product and document counterfeit protection over known techniques, such as printing methods, is that the laser radiation used can also cause heating in the product or document itself and thus the security features not only on the surface, but also in the product and document can be transmitted to a certain depth into it.
  • lasers in the wavelength range of 157 nm to 10.6 microns preferably in the range of 355 nm to 10.6 microns into consideration.
  • diode lasers 808-980 nm
  • Nd YAG and YVO 4 lasers (355, 534 and 1064 nm)
  • CO 2 lasers (10.6 ⁇ m).
  • the suitable power spectrum of the laser comprises 0.5 to 300 watts, (average laser output power) particularly preferably in the range 14 to 30 W, the pulse frequency is in the range of 1 to 200 kHz.
  • the parameters of the laser used depend on the respective one
  • the layer system consists in a preferred embodiment, as shown in Fig. 1, of at least four überpuliiegenden layers, wherein the first layer is a laser light-transmissive carrier film (1) on which a laser light-sensitive energy absorber layer (2) is applied, Subsequently, the release layer (3), optionally a sealing layer (4), the labeling medium (5) and optionally as a last layer, an adhesive layer (6), wherein the labeling medium contains copy-proof security features and the laser energy is absorbed by the laser-sensitive material and converted into heat energy, and to replace the security features and their transfer into or on the value or security document to be marked.
  • the layer system consists of at least three superimposed layers, wherein the first layer is a laser light-permeable carrier film (7) which contains one or more laser light-sensitive energy absorbers, then the release layer (3), Optionally, a sealing layer (4), the labeling medium (5) and optionally as a last layer, an adhesive layer (6), wherein the labeling medium contains copy-secure security features and the laser energy is absorbed by the laser-sensitive material and converted into heat energy and for detachment of security features and their transfer into or on the value or security document to be marked.
  • the invention also relates to carrier film systems suitable for the process. - A -
  • the main components of the layer system according to the invention are a suitable carrier film system, a laser-sensitive substance and the desired copy-proof security feature in a labeling medium.
  • materials for the carrier film systems (1) in Fig.1 or (7) in Fig.2 are preferably plastic films into consideration, which are not destroyed by the laser light.
  • Suitable plastics include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyamides, polyimides, polyacetals, polycarbonates, polyester esters, polyether esters, polymethyl methacrylates, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene, acrylonitrile-styrene-acrylic esters, polyether ketones, polyethersulfones, their Copolymers and / or mixtures.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyamides, polyimides, polyacetals, polycarbonates, polyester esters, polyether esters, polymethyl methacrylates, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene, acrylonitrile
  • plastic films of polyethylene terephthalate, polyethylene and polypropylene are suitable.
  • the laser-sensitive substance is applied to the carrier film system (1) as layer (2) in FIG. 1 or is already contained in the carrier film system (7) in FIG. In the latter case, the carrier film (7) is then no longer transparent or translucent to the laser light, but must continue to be stable during the laser irradiation.
  • the incorporation of the laser-sensitive substance can be carried out by:
  • the support film systems (1) and (7) may additionally be bonded to or embedded in non-colored films to prevent possible penetration of the laser-sensitive material into the labeling medium.
  • the carrier film system can with known in the art methods such. As cold and hot bonding, extruding, calendering and laminating are joined together.
  • the laser-sensitive substances suitable for the invention are preferably materials selected from the group consisting of carbon, carbon black, metal oxides, such as, for example, Sn (Sb) O 2 , TiO 2 , carbon black, graphite, anthracene, IR-absorbing colorants, such as perylenes / rylenes, pentaerythritol, copper hydroxide phosphates, molybdenum disulphides,
  • Antimony (III) oxide and bismuth oxychloride platelet-shaped, in particular transparent or semitransparent substrates of z.
  • phyllosilicates such as synthetic or natural mica, talc, kaolin, glass slides, SiO 2 platelets or synthetic carrier-free platelets.
  • platelet-shaped metal oxides such as.
  • metal powders which may be uncoated or else covered with one or more metal oxide layers; preferred are z.
  • B. Al, Fe or steel plates are used uncoated, they are preferably coated with a protective polymer layer.
  • platelet-shaped substrates and spherical pigments can be used, for. B. from Al, Cu, Cr, Fe, Au, Ag and / or Fe.
  • Particularly preferred substrates are mica flakes coated with one or more metal oxides.
  • Both colorless high-index metal oxides in particular titanium dioxide, antimony (III) oxide, zinc oxide, tin oxide and / or zirconium dioxide are used as metal oxides, as well as colored metal oxides, such.
  • Pigments based on transparent or semi-transparent platelet-shaped substrates are e.g. As described in German patents and patent applications 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 454, 22 15 191, 22 44 298, 23 13 331, 25 22 572, 31 37 808, 31 37 809, 31st 51 343, 31 51 354, 31 51 355, 32 11 602, 32 35 017, 38 42 330, 44 41 223.
  • Coated SiO 2 platelets are z. B. known from WO 93/08237 (wet-chemical coating) and DE-OS 196 14 637 (CVD method).
  • Multilayered pigments based on phyllosilicates are known, for example, from German published patent applications DE 196 18 569, DE 196 38 708, DE 197 07 806 and DE 198 03 550. Particularly suitable are multilayer pigments which have the following structure:
  • Particularly preferred laser-sensitive substances are carbon blacks such as flame and gas blacks.
  • the laser-sensitive substance may also be a mixture of two or more of the named components.
  • the laser-sensitive substance is applied as a layer (2) to the support (1) (Fig. 1), e.g. imprinted, it is present at 0.5 to 40% by weight, preferably 5 to 38% by weight, in particular 7 to 35% by weight, based on the total weight of the liquid pressure medium.
  • the laser-sensitive substance is incorporated directly into the carrier (7) in Fig. 2, e.g. extruded and calendered, it is present with effective 0.5 to 10 wt.%, Preferably 1 to 8 wt.%, In particular 1, 5 to 6 wt.%, In the carrier (7).
  • the labeling medium (5) with the desired security feature is applied as a layer on the carrier film system and consists essentially of binder system (binder is usually already incorporated in suitable solvents and can be obtained commercially), security feature, fillers and optionally colorants and additives.
  • the labeling medium preferably contains 20-90% by weight of binder system, in particular 40-85% by weight, and very particularly preferably 60-80% by weight, based on the total mass of the marking medium.
  • binders for the labeling medium are in particular cellulose, cellulose derivatives, such as.
  • colorants depends on whether you want to apply a clearly visible mark / label on the product or document in addition to the non-collapsible security feature.
  • non-duplicable security features which may be contained in the labeling medium (5), are particularly considered:
  • IR Infrared wavelength range (300 ⁇ m to 770 nm)
  • NIR near infrared
  • UV ultraviolet wavelength range (390 nm to 5 nm)
  • RF Radio frequency (30 to 500 kHz (LF), 10 to 15 MHz (HF), 850 to 950 MHz (UHF)
  • the security feature is usually contained in the labeling medium in amounts of 0.001-40 wt.%.
  • concentrations are in the range from 20 to 30% by weight, while concentrations in the ppm range are already sufficient for the taggants.
  • the security pigments / dyes are incorporated in pure form or in the form of nano- or microcrystalline particle systems.
  • the security pigments / dyes in the particulate matrix e.g., plastic matrix
  • homogeneously colored plastics can serve as a coating material for inorganic powders or platelets (synthetic or natural mica, talc, kaolin, glass flakes, powder, SiO 2 flakes, powder, nano or microparticles, metal oxides) , which are also applied to the carrier sheet system (1) or (7) in printing or coating processes.
  • inorganic powders or platelets synthetic or natural mica, talc, kaolin, glass flakes, powder, SiO 2 flakes, powder, nano or microparticles, metal oxides
  • Suitable plastics for the particle systems or coatings with security features are polystyrene, polyacrylonitrile,
  • a release layer (3) and a sealing layer (4) can be inserted between the laser-sensitive layer (2) or the carrier system (7) and the labeling medium (5).
  • the release layer (3) facilitates clean detachment and transfer of the security feature during laser transfer. It consists essentially (> 95 wt.%) Of waxes. They are natural waxes, such as. B.
  • the sealing layer (4) provides additional protection of the transferred security feature in the labeling medium (5) against the respective external influences. However, the sealing layer (4) is not absolutely necessary.
  • Polymers which preferably have glass transition temperatures> 90 0 C, in particular between 100 - 120 0 C.
  • This polymer layer can be applied as a separate layer or already enclose and seal the security features in the marking medium (5).
  • the seal preferably consists of the polymers of styrene, vinyl chloride, vinyl fluoride, methyl methacrylate or hydroxy-functional acrylates.
  • an adhesive layer (6) to the labeling medium (5) which is either activated under laser action or already has adhesive properties.
  • the adhesive layer (6) if present, consists essentially of (> 95
  • thermoplastics and fillers % By weight
  • thermoplastics include polyvinyl chloride, modified rosin, polyethylene vinyl acetate, ethylene vinyl acetate polymers, chlorinated polypropylene and polyethylene, polyesters and polyurethanes.
  • the fillers used are preferably chalk, calcite, calcium carbonate, barium sulfate and precipitated silica (SiO 2 ).
  • the preferred ratio of filler to thermoplastic is 1: 0.5 to 1: 1.
  • all adhesives are suitable for PUR, acrylate or rubber-based film systems, in particular two-component polyurethane adhesives, crosslinked Acrylate hotmelt adhesive with K values> 20 (Acronal ® adhesive types, Messrs. BASF) as well as resins rosin and hydrocarbon resins.
  • the adhesive layer (6) is applied to the inscription medium (5) in a layer thickness of 0.3 to 10 ⁇ m, more preferably in a layer thickness of 0.5 to 2 ⁇ m.
  • the layer system has a total layer thickness of 30-350 ⁇ m, preferably 40-300 ⁇ m, in particular 50-250 ⁇ m.
  • Products in particular branded goods and technical goods made of plastic, plastic films, leather, wood and textiles • Product packaging and labels made of paper, cardboard, cardboard,
  • the security feature can lie as a hidden feature in a visible labeling field and be made visible with the appropriate technical aids or it is located at an unknown, not visibly marked position of the product or document.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • carbon black contents of 3 - 12 wt.% are processed in the usual manufacturing processes such as extrusion and calendering into films, which are then biaxially stretched.
  • the effective carbon black content of a suitable PE film is between 2.5 and 5% by weight.
  • the homogeneously colored black film may additionally be bonded to a non-colored polyethylene terephthalate film.
  • black colored PE, PET or PP to a 12 .mu.m thick PET film at processing temperatures of 120 - 160 0 C is extruded and then calendered.
  • the coating weights of the black-colored PE, PET or PP are between 20 and 50 g / m 2 .
  • the thickness of the finished composite is between 20 and 80 ⁇ m.
  • the composite of the carrier films by a hot lamination of the black colored PE, PET or PP film with the PET film at about 140 0 C or cold lamination with commercially available adhesives (acrylate, 2-component polyurethanes or hot melts) are prepared ,
  • Example 2 Production of a Gradually Black-Colored Carrier Film (7) (with Gradients in the Filling Level)
  • Another variant is to produce the films individually with the different degrees of filling and to laminate or laminate as described in Example 1 to form a composite.
  • the thickness of the finished composite is 20-80 microns.
  • the carrier film system is coated with labeling medium and with release, sealing and adhesive layers.
  • PVB Wood-Chemie polyvinyl butyral, Pioloform ®, Fa.
  • Polyvinyl butyral is dissolved in the initially introduced solvent ethyl acetate and stirred well. Subsequently, the laser-sensitive component Sn (Sb) O 2 is stirred in and a homogeneous color is produced.
  • the ink is gravure printed with a coating weight of 0.5-10 g / m 2 on the carrier film (1) or (7).
  • PVB polyvinyl butyral, Pioloform ®, from Wacker-Chemie.
  • carbon black d 50 value of ⁇ 17 nm
  • the laser-sensitive material Iriodin ® Lazerflair 825 is gently introduced into the printing medium Masterblend 50 and printed in gravure printing. With the solvent mixture of ethyl acetate / ethanol, the desired viscosity can be adjusted. The application weight is 0.5 - 1 g / cm 2 .
  • ester wax is dissolved in toluene and stirred well.
  • Example 8 Preparation of a sealing layer (4)
  • the PE wax and polystyrene are dissolved in xylene and with a
  • PE wax and PMMA are dissolved in the solvent mixture and homogenized with a dissolver.
  • Example 11 Preparation of a coating medium (5) with Secutag ® taggants the company Simons pressure +maschine GmbH, Nottuln
  • Secutag ® color-coded particles with different particle size distributions There are different types used by Secutag ® color-coded particles with different particle size distributions.
  • Particle size range is between 5 - 45 microns.
  • the respective color coding type together with the pearlescent effect pigment, is stirred into the binder system while avoiding high shear forces. Subsequently, the adjustment is made to the printing viscosity (DIN 4 cup (DIN 53211) 14-25 s).
  • the printing of the ink is carried out by gravure printing using a suitable gravure printing grid (eg 60 lines / cm, electronically engraved) on a suitable printing machine (eg Moser Rototest).
  • a suitable gravure printing grid eg 60 lines / cm, electronically engraved
  • a suitable printing machine eg Moser Rototest.
  • the layer thickness is 4 - 8 ⁇ m.
  • Example 12 Preparation of a coating medium (5) with
  • Particle size range is between 2 - 10 microns.
  • the respective up-converter is stirred together with the pearlescent pigment into the binder system while avoiding high shear forces. Subsequently, the adjustment is made to the printing viscosity (DIN 4 cup (DIN 53211) 14-25 s).
  • the printing of the ink is carried out by gravure printing using a suitable gravure printing grid (eg 60 lines / cm, electronically engraved) on a suitable printing machine (eg Moser Rototest).
  • a suitable gravure printing grid eg 60 lines / cm, electronically engraved
  • a suitable printing machine eg Moser Rototest.
  • the layer thickness is 4 - 8 ⁇ m.
  • Example 13 Preparation of a coating medium (5) with UV-fluorescent dyes
  • the respective fluorescent dye is stirred together with the pearlescent pigment in the binder system while avoiding high shear forces. Subsequently, the adjustment is made to the printing viscosity (DIN 4 cup (DIN 53211) 14-25 s).
  • the printing of the ink is carried out by gravure printing using a suitable gravure printing grid (eg 60 lines / cm, electronically engraved) on a suitable printing machine (eg Moser Rototest).
  • a suitable gravure printing grid eg 60 lines / cm, electronically engraved
  • a suitable printing machine eg Moser Rototest.
  • the layer thickness is 4 - 8 ⁇ m.
  • the respective pigment is stirred into the binder system while avoiding high shear forces. Subsequently, the adjustment is made to the printing viscosity (DIN 4 cup (DIN 53211) 14-25 s).
  • the printing of the ink is carried out by gravure printing using a suitable gravure printing grid (eg 60 lines / cm, electronically engraved) a suitable printing press (eg Moser-Rototest).
  • a suitable gravure printing grid eg 60 lines / cm, electronically engraved
  • a suitable printing press eg Moser-Rototest.
  • the layer thickness is 4 - 8 ⁇ m.
  • the printing of the ink is carried out by gravure printing using a suitable gravure printing grid (eg 60 lines / cm, electronically engraved) on a suitable printing machine (eg Moser Rototest).
  • a suitable gravure printing grid eg 60 lines / cm, electronically engraved
  • a suitable printing machine eg Moser Rototest.
  • the layer thickness is 4 - 8 ⁇ m.
  • Example 16 Preparation of a coating medium (5) with optically variable pigments
  • the pigment is stirred into the binder system while avoiding high shear forces. Subsequently, the adjustment is made to the printing viscosity (DIN 4 cup (DIN 53211) 14-25 s).
  • the printing of the ink is carried out by gravure printing using a suitable gravure printing grid (eg 60 lines / cm, electronically engraved) a suitable printing press (eg Moser-Rototest).
  • a suitable gravure printing grid eg 60 lines / cm, electronically engraved
  • a suitable printing press eg Moser-Rototest.
  • the layer thickness is 4 - 8 ⁇ m.
  • Example 17 Preparation of a Coating Medium (5) with UV-Fluorescent Particles (Taggants)
  • Senolith ® dispersion coating (Fa Weilburger Graphics wt.
  • the aqueous pigment preparation is introduced into the dispersion paint.
  • the spherical melamine particles which fluoresce in UV light are prepared in a polycondensation reaction in aqueous rhodamine B solution, washed, filtered and mixed into the coating medium by stirring.
  • the melamine particles become visible under commercial UV lamps.
  • melamine particles can be obtained if support substrates such as mica platelets or the like are used. coated with fluorescent melamine resins.
  • the softening point or the glass transition temperature are determined according to DIN EN 6032 or DIN EN ISO 306.
  • Examples 3-5 On one of the support film composites described in Example 1 or 2 (Examples 3-5) with intrinsically contained laser-sensitive pigment (7) or extra applied laser-sensitive layer (2) is optionally a release layer (3) (Examples 6-7) in a layer thickness of 0th , 01 - 2 microns applied.
  • the coating can then be applied with a sealing layer (4) (Examples 8-10) in a layer thickness of o, 01-2 ⁇ m.
  • the inscription medium (5) (Examples 11-17) can then be in a layer thickness of 2 - 15 microns onto the release layer (3) and sealing layer (4) is printed and at 70 - 120 0 C dried.
  • the adhesive layer (6) (Example 18) is applied, which, depending on the application, may be between 0.3 and 10 .mu.m, but is preferably used in a range of 0.5 to 2 .mu.m.
  • the preferred printing method is gravure printing.
  • Example 20 Laser marking and labeling with security features
  • the labeling films must be brought into close contact with the products and documents to be labeled. This can e.g. by mechanically feeding the labeling films in a unwinding device to the product and document or by applying a vacuum, which sucks the labeling film to the product or document. Adhesive adhesive layers also allow manual attachment.

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Description

Lasertransfer von Sicherheitsmerkmalen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung des Fälschungsschutzes von hochwertigen Produkten, Wert- und Sicherheitsdokumenten durch nicht kopierbare Sicherheitsmerkmale, die mit Hilfe der Lasertechnik in das jeweilige Material übertragen werden.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein geeignetes Trägerfoliensystem zur Durchführung des Verfahrens.
Unter nichtkopierbar wird dabei verstanden, dass sich bei einer Fälschung des Produkts, Wert- und Sicherheitsdokuments durch Kopieren die spezifische Eigenschaft des Sicherheitsmerkmals auf den Kopien nicht wiederfinden, wie z.B. Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Elektrolumineszenz, spezifische Leitfähigkeit, Farbflop, UV- und IR-Absorption, DNA- Sequenzen oder Eigenschaften, beruhend auf magnetischen, thermochromen, holographischen oder photochromen Effekten.
Nach dem heutigen Stand der Technik ist es möglich Materialien wie Glas, Keramik, Metall und Kunststoffe mit Hilfe der Lasertechnik in - für das menschliche Auge - sichtbaren und leicht zu kopierenden Farben zu kennzeichnen. Derartige Verfahren werden beispielsweise in den
Offenlegungsschriften WO 99/16625, WO 99/25562, U.S. 6,238,847, DE 101 36 479 A1 , DE 199 42 316 A1 , DE 10 2004 053 376 A1 und DE 10 2004 016 037 A1 beschrieben.
Speziell für Wert- und Sicherheitsdokumente wird die Lasertechnik auch zur Laserablation und/oder Schwärzung von Druckfarben oder des Dokuments selbst, und zur Erzeugung von taktilen Markierungen verwendet, wie aus den Offenlegungsschriften DE 28 36 529, WO 98/03348 und WO 2004/009371 bekannt.
Die computergesteuerte Lasertechnik bietet gegenüber Druckverfahren mit vorgegebenem Druckbild, wie z.B. Sieb-, Schablonen-, Intaglio-, Flexo-, Offset-, Tief-, Tampondruck, die Möglichkeit, jedes einzelne Produkt oder Dokument individuell und personalisiert zu kennzeichnen. Im Gegensatz zu digitalen Druckverfahren wie Thermotransfer- oder Inkjetdruck ist man durch frei bewegliche Laserköpfe von der Produktgeometrie nahezu unabhängig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur flexiblen und individuellen Kennzeichnung von hochwertigen Produkten, wie z.B. Wert- und Sicherheitsdokumenten, mit fälschungs- und kopiersicheren Merkmalen unter Verwendung der Lasertechnik zu entwickeln.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass man Sicherheitsmerkmale, die in ein geeignetes Schichtsystem eingearbeitet sind, durch
Laserstrahlung in das Produkt oder in das Wert- und Sicherheitsdokument - im weiteren nur als Dokument bezeichnet - transferieren kann. Dabei wird die eingebrachte Laserenergie von einem lasersensitiven Material absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt. Die Wärmeeinwirkung auf das Schichtsystem führt zum Ablösen der Sicherheitsmerkmale und deren Übertrag in die oder auf das zu kennzeichnende Produkt oder Dokument.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur flexiblen und individuellen Kennzeichnung von Produkten, Wert- und Sicherheitsdokumenten mit fälschungs- und kopiersicheren Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, dass nicht kopierbare Sicherheitsmerkmale in ein Schichtsystem eingearbeitet werden und durch Laserstrahlung in oder auf das Produkt, Wert- oder Sicherheitsdokument transferiert werden.
Ein Vorteil für den Produkt- und Dokumentenfälschungsschutz gegenüber bekannten Techniken, wie Druckverfahren, besteht darin, dass die verwendete Laserstrahlung auch im Produkt bzw. Dokument selbst eine Erwärmung verursachen kann und somit die Sicherheitsmerkmale nicht nur auf die Oberfläche, sondern auch in das Produkt und Dokument bis in eine bestimmte Tiefe hinein übertragen werden können.
Hierfür kommen Laser im Wellenlängenbereich von 157 nm bis 10,6 μm, vorzugsweise im Bereich von 355 nm bis 10,6 μm in Betracht. Besonders bevorzugt werden Diodenlaser (808-980 nm), Nd:YAG- und YVO4-Laser (355, 534 und 1064 nm) und CO2-Laser (10,6 μm) eingesetzt. Der Lasertransfer ist sowohl im continuous wave- als auch im Pulsbetrieb möglich. Das geeignete Leistungsspektrum des Lasers umfasst 0,5 bis 300 Watt, (mittlere Laserausgangsleistung) besonders bevorzugt im Bereich 14 bis 30 W, die Pulsfrequenz liegt im Bereich von 1 bis 200 kHz.
Die Parameter des verwendeten Laser hängen von der jeweiligen
Anwendung ab und können vom Fachmann ohne weiteres ermittelt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht das Schichtsystem in einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Abb. 1 dargestellt, aus mindestens vier übereinanderiiegenden Schichten, wobei als erste Schicht eine Laserlicht-durchlässige Trägerfolie (1 ) dient, auf die eine laserlichtsensitive Energieabsorberschicht (2) aufgebracht ist, anschließend die Ablöseschicht (3), optional eine Versiegelungsschicht (4), das Beschriftungsmedium (5) und gegebenenfalls als letzte Schicht eine Haftschicht (6), wobei das Beschriftungsmedium kopiersichere Sicherheitsmerkmale enthält und die Laserenergie von dem lasersensitiven Stoff absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt wird und zum Ablösen der Sicherheitsmerkmale und deren Übertrag in die bzw. auf das zu kennzeichnende Wert- oder Sicherheitsdokument führt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, dargestellt in Abb. 2, besteht das Schichtsystem aus mindestens drei übereinanderiiegenden Schichten, wobei als erste Schicht eine Laserlicht-durchlässige Trägerfolie (7) dient, die ein oder mehrere laserlichtsensitive Energieabsorber enthält, anschließend die Ablöseschicht (3), optional eine Versiegelungsschicht (4), das Beschriftungsmedium (5) und gegebenenfalls als letzte Schicht eine Haftschicht (6), wobei das Beschriftungsmedium kopiersichere Sicherheitsmerkmale enthält und die Laserenergie von dem laser- sensitiven Stoff absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt wird und zum Ablösen der Sicherheitsmerkmale und deren Übertrag in die bzw. auf das zu kennzeichnende Wert- oder Sicherheitsdokument führt.
Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls für das Verfahren geeignete Trägerfoliensysteme. - A -
Die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Schichtsystems (Abbildungen 1 und 2) sind ein geeignetes Trägerfoliensystem, ein lasersensitiver Stoff und das gewünschte kopiersichere Sicherheitsmerkmal in einem Beschriftungsmedium.
Als Materialien für die Trägerfoliensysteme (1 ) in Abb.1 bzw. (7) in Abb.2 kommen vorzugsweise Kunststofffolien in Betracht, die durch das Laserlicht nicht zerstört werden.
Geeignete Kunststoffe sind Polyester wie Polyethylenterephthalat, Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen, Polyamide, Polyimide, Polyacetale, Polycarbonate, Polyesterester, Polyetherester, Polymethylmethacrylate, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Acrylnitril-Styrol-Acrylester, Polyetherketone, Polyethersulfone, deren Copolymere und/oder Mischungen.
Von den genannten Kunststoffen sind insbesondere Kunststofffolien aus Polyethylenterephthalat, Polyethylen und Polypropylen geeignet.
Der lasersensitive Stoff wird auf das Trägerfoliensystem (1 ) als Schicht (2) jn Abb.1 aufgetragen oder ist im Trägerfoliensystem (7) in Abb.2 bereits enthalten. Im letzteren Fall ist die Trägerfolie (7) dann nicht mehr transparent oder transluzent für das Laserlicht, muss aber weiterhin während der Laserbestrahlung stabil sein.
Die Einarbeitung des lasersensitiven Stoffes kann erfolgen durch:
• homogene Einfärbung der Trägerfolie, d.h. mit konstantem Füllgrad an lasersensitiven Material innerhalb des Trägerfoliensystems oder
• durch graduelle Einfärbung der Trägerfolie, d.h. mit einem
Gradienten im Füllgrad an lasersensitivem Material.
Die Trägerfoliensysteme (1 ) und (7) können zusätzlich mit nicht eingefärbten Folien verbunden oder in solchen eingebettet sein, um ein mögliches Durchschlagen des lasersensitiven Materials in das Beschriftungsmedium zu verhindern.
Das Trägerfoliensystem kann mit dem Fachmann bekannten Verfahren, wie z. B. kaltes und warmes Verkleben, Aufextrudieren, Kalandrieren und Laminieren zusammengefügt werden.
Als lasersensitive Stoffe können alle Materialien verwendet werden, die im angegebenen Wellenlängenbereich die Laserenergie ausreichend absorbieren und in Wärmeenergie umwandeln.
Bei den für die Erfindung geeigneten lasersensitiven Stoffe handelt es sich vorzugsweise um Materialien, die ausgewählt sind aus der Gruppe Kohlenstoff, Ruß, Metalloxide, wie z.B. Sn(Sb)O2, TiO2, Ruß, Graphit, Anthracen, IR-absorbierenden Farbmitteln, wie z.B. Perylene/Rylene, Pentaerythrit, Kupferhydroxidphosphaten, Molybdändisulfiden,
Antimon(lll)oxid und Wismuthoxychlorid, plättchenförmigen, insbesondere transparenten oder semitransparenten Substraten aus z. B. Schichtsilikaten, wie etwa synthetischer oder natürlicher Glimmer, Talkum, Kaolin, Glasplättchen, SiO2-Plättchen oder synthetischen trägerfreien Plättchen. Weiterhin kommen auch plättchenförmige Metalloxide, wie z. B. plättchenförmiges Eisenoxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, LCP's (Liquid Crystal Polymers), holographische Pigmente, leitfähige Pigmente, beschichtete Graphitplättchen oder deren Gemische.
Als plättchenförmige Pigmente können auch Metallpulver eingesetzt werden, die unbeschichtet oder auch mit einer oder mehreren Metalloxidschichten bedeckt sein können; bevorzugt sind z. B. AI-, Cu-, Cr-, Fe-, Au-, Ag- und Stahlplättchen. Sollten korrosionsanfällige Metallplättchen wie z. B. AI-, Fe- oder Stahlplättchen unbeschichtet eingesetzt werden, werden sie vorzugsweise mit einer schützenden Polymerschicht überzogen.
Neben plättchenförmigen Substraten können auch kugelförmige Pigmente eingesetzt werden, z. B. aus AI, Cu, Cr, Fe, Au, Ag und/oder Fe. Besonders bevorzugte Substrate sind mit ein oder mehreren Metalloxiden beschichtete Glimmerschuppen.
Als Metalloxide werden dabei sowohl farblose hochbrechende Metalloxide, wie insbesondere Titandioxid, Antimon(lll)oxid, Zinkoxid, Zinnoxid und/oder Zirkoniumdioxid verwendet als auch farbige Metalloxide, wie z. B.
Chromoxid, Nickeloxid, Kupferoxid, Kobaltoxid und insbesondere Eisenoxid (Fβ2θ3, Fβ3θ4). Insbesondere bevorzugt wird als lasersensitive Komponente Antimon(lll)oxid allein oder in Kombination mit Zinnoxid verwendet.
Diese Substrate sind bekannt und größtenteils kommerziell erhältlich, z. B. unter der Marke Iriodin® Lazerflair der Fa. Merck KGaA, und/oder können nach dem Fachmann bekannten Standardverfahren hergestellt werden.
Pigmente auf der Basis transparenter oder semitransparenter plättchenförmiger Substrate werden z. B. beschrieben in den deutschen Patenten und Patentanmeldungen 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 454, 22 15 191 , 22 44 298, 23 13 331 , 25 22 572, 31 37 808, 31 37 809, 31 51 343, 31 51 354, 31 51 355, 32 11 602, 32 35 017, 38 42 330, 44 41 223.
Beschichtete SiO2-Plättchen sind z. B. bekannt aus der WO 93/08237 (nasschemische Beschichtung) und der DE-OS 196 14 637 (CVD- Verfahren).
Mehrschichtpigmente basierend auf Schichtsilikaten sind beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 196 18 569, DE 196 38 708, DE 197 07 806 und DE 198 03 550 bekannt. Besonders geeignet sind Mehrschichtpigmente, die folgenden Aufbau besitzen:
Glimmer + TiO2 + SiO2 + TiO2 Glimmer + TiO2 + SiO2 + TiO2/Fe2O3 Glimmer + TiO2 + SiO2 + (Sn, Sb)O2 SiO2-Plättchen + TiO2 + SiO2 + TiO2 Besonders bevorzugte lasersensitive Stoffe sind Ruße wie Flammen- und Gasruße.
Der lasersensitive Stoff kann auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren der genannten Komponenten sein.
Wird der lasersensitive Stoff als Schicht (2) auf den Träger (1 ) aufgetragen (Abb. 1 ), z.B. aufgedruckt, so ist dieser zu 0,5 - 40 Gew.%, vorzugsweise 5 - 38 Gew.%, insbesondere 7 - 35 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des flüssigen Druckmediums vorhanden.
Wird der lasersensitive Stoff direkt in den Träger (7) in Abb. 2 eingearbeitet, z.B. extrudiert und kalandriert, so ist dieser mit effektiv 0,5 - 10 Gew.%, vorzugsweise 1 - 8 Gew.%, insbesondere 1 ,5 - 6 Gew.%, im Träger (7) vorhanden.
Das Beschriftungsmedium (5) mit dem gewünschten Sicherheitsmerkmal wird als Schicht auf das Trägerfoliensystem aufgebracht und besteht im wesentlichen aus Bindemittelsystem (Bindemittel ist in der Regel bereits in geeignete Lösungsmittel eingebracht und kann kommerziell bezogen werden), Sicherheitsmerkmal, Füllstoffen und gegebenenfalls Farbmitteln und Additiven.
Das Beschriftungsmedium enthält vorzugsweise 20 - 90 Gew.% an Bindemittelsystem, insbesondere 40 - 85 Gew.%, und ganz besonders bevorzugt 60 - 80 Gew.% bezogen auf die Gesamtmasse des Beschriftungsmediums.
Dem Fachmann bekannte Bindemittel für das Beschriftungsmedium sind insbesondere Cellulose, Cellulosederivate, wie z. B. Cellulosenitrat, Celluloseacetat, hydrolisierte/acetalisierte Polyvinylalkohole, Polyvinyl- pyrrolidone, Polyacrylate wie auch Copolymere aus Ethylen/ Ethylenacrylat, Polyvinylbutyrale, Epoxidharze, Polyester, Polyisobutylen, Polyamide. Der Einsatz von Farbmitteln hängt davon ab, ob man außer dem nichtkopierbaren Sicherheitsmerkmal noch eine deutlich sichtbare Markierung / Beschriftung auf das Produkt oder Dokument aufbringen möchte.
Als fälschungssichere, nicht kopierbare Sicherheitsmerkmale, die im Beschriftungsmedium (5) enthalten sein können, kommen insbesondere in Betracht:
Tabelle 1 : Sicherheitspigmente, -farbstoffe
IR: Infraroter Wellenlängenbereich (300 μm bis 770 nm), NIR: nahes Infrarot
VIS: Sichtbarer Bereich (770 bis 390 nm)
UV: Ultravioletter Wellenlängenbereich (390 nm bis 5 nm)
RF: Radio Frequenz( 30 bis 500 kHz (LF), 10 bis 15 MHz (HF), 850 bis 950 MHz (UHF)
Das Sicherheitsmerkmal ist in der Regel in dem Beschriftungsmedium in Mengen von 0,001 - 40 Gew.% enthalten. Bei den holographischen Anwendungen sind reine (100 %ige) Aluminiumschichten notwendig um einen Effekt zu erzielen. Bei den Farbflop-Pigmenten liegen die Konzentrationen im Bereich von 20- 30 Gew.%, während bei den Taggants bereits Konzentrationen im ppm-Bereich ausreichen.
Für die Applikation des jeweiligen Sicherheitsmerkmals hervorragend geeignet sind z.B. Druckmedien, in die die Sicherheitspigmente/-farbstoffe in reiner Form oder in Form von nano- bzw. mikrokristallinen Partikelsystemen eingearbeitet sind. Dabei können die Sicherheits- pigmente/-farbstoffe in der Partikelmatrix (z.B. Kunststoffmatrix) homogen oder auch separat, z.B. in verschiedenen Schichten, verteilt sein.
Gleichfalls können mit diesen Sicherheitspigmenten/ -farbstoffen homogen eingefärbte Kunststoffe als Beschichtungsmaterial für anorganische Pulver oder Plättchen (synthetischer oder natürlicher Glimmer, Talkum, Kaolin, Glasplättchen, -pulver, SiO2-Plättchen, -pulver, Nano- bzw. Mikropartikel, Metalloxide) dienen, die ebenfalls in Druck- oder Beschichtungsverfahren auf das Trägerfoliensystem (1) oder (7) aufgebracht werden.
Geeignete Kunststoffe für die Partikelsysteme bzw. -beschichtungen mit Sicherheitsmerkmalen sind dabei Polystyrol-, Polyacrylnitril-,
Polymethylmethacrylat-, Melamin-Alkyd-Polymere, ausgehärtete Kunststoffharze wie Melamin-Formaldehyd-Harze.
Gegebenfalls können zwischen der lasersensitiven Schicht (2) bzw. dem Trägersystem (7) und dem Beschriftungsmedium (5) eine Ablöseschicht (3) und eine Versiegelungsschicht (4) eingefügt werden.
Die Ablöseschicht (3) erleichtert das saubere Ablösen und Übertragen des Sicherheitsmerkmals beim Lasertransfer. Sie besteht im wesentlichen (> 95 Gew.%) aus Wachsen. Es sind natürliche Wachse, wie z. B.
Camauba-, Candelilla-, Montanwachs, und synthetische Wachse, wie z.B. Polyolefinwachse, Paraffinwachse, mit einem Schmelzpunkt von 50 - 140 0C, jedoch bevorzugt mit einem Schmelzpunkt von 75 - 120 0C, geeignet. Die Versiegelungsschicht (4) bietet einen zusätzlichen Schutz des transferierten Sicherheitsmerkmals im Beschriftungsmedium (5) gegenüber den jeweiligen äußeren Einflüssen. Die Versiegelungsschicht (4) ist aber nicht zwingend erforderlich.
Die Versiegelung erfolgt mit Hilfe von transparenten Schichten aus
Polymeren, die vorzugsweise Glastemperaturen > 90 0C, insbesondere zwischen 100 - 120 0C aufweisen. Diese Polymerschicht kann als separate Schicht aufgetragen werden oder die Sicherheitsmerkmale bereits im Beschriftungsmedium (5) umschließen und so versiegeln. Die Versiegelung besteht vorzugsweise aus den Polymeren des Styrols, des Vinylchlorids, des Vinylfluorids, des Methylmethacrylats bzw. hydroxyfunktioneller Acrylate.
Zur Unterstützung des Lasertransfers des Beschriftungsmediums (5) vom Folienträgersystem in das Produkt oder Dokument kann gegebenenfalls eine Haftschicht (6) auf das Beschriftungsmedium (5) aufgebracht werden, die entweder unter Lasereinwirkung aktiviert wird oder bereits klebende Eigenschaften besitzt.
Die Haftschicht (6), sofern vorhanden, besteht im wesentlichen (> 95
Gew.%) aus Thermoplasten und Füllstoffen. Sie ist so ausgelegt, dass erst unter Lasereinwirkung eine Klebkraft und damit Haftung entfaltet wird.
Als bevorzugte Thermoplasten kommen Polyvinylchlorid, modifiziertes Kolophoniumharz, Polyethylenvinylacetat, Ethylenvinylacetatterpolymere, chloriertes Polypropylen und Polyethylen, Polyester und Polyurethane zum Einsatz.
Als Füllstoffe werden vorzugsweise Kreide, Kalkspat, Calciumcarbonat, Bariumsulfat und gefällte Kieselsäure (SiO2) verwendet. Das bevorzugte Verhältnis Füllstoff zu Thermoplasten beträgt 1 : 0,5 bis 1 : 1.
Für Haftschichten mit klebenden Eigenschaften kommen sämtliche Kleber für Foliensysteme auf PUR-, Acrylat- oder Kautschukbasis in Frage, insbesondere Zwei-Komponenten-Polyurethan-Kleber, vernetzte Acrylathotmelt-Kleber mit K-Werten > 20 (Acronal® Klebertypen, Fa. BASF) wie auch Harze auf Kolophonium- und Kohlenwasserstoffharzbasis.
Die Haftschicht (6) wird auf das Beschriftungsmedium (5) in einer Schichtdicke von 0,3 bis 10 μm aufgetragen, besonders bevorzugt in einer Schichtdicke von 0,5 bis 2 μm.
Das Schichtsystem besitzt eine Gesamtschichtdicke von 30 - 350 μm, vorzugsweise von 40 - 300 μm, insbesondere von 50 - 250 μm.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lasertransfers von kopiersicheren Sicherheitsmerkmalen ist es möglich
• Produkte, insbesondere Markenartikel und technische Güter aus Kunststoff, Kunststofffolien, Leder, Holz und Textilien • Produktverpackungen und Etiketten aus Papier, Pappe, Karton,
Kunststoff, Kunststofffolien
• Wertdokumente aus Papier, Pappe, Karton, Kunststoffe, Kunststofffolien und Laminate wie Banknoten, Bank - und Kreditkarten, Schecks, Scheckkarten, Wertpapiere, Urkunden, Ausweise, Wert- und Briefmarken, Zertifikate, Identifikationskarten,
Prüfungsbescheinigungen, Bahn- und Flugtickets, Eintrittskarten, Telefonkarten, etc.
mit einem fälschungs- und kopiersicheren Schutz zu versehen.
Bezüglich der räumlichen Positionierung kann das Sicherheitsmerkmal als verstecktes Merkmal in einem sichtbaren Beschriftungsfeld liegen und mit den entsprechenden technischen Hilfsmitteln sichtbar gemacht werden oder es befindet sich an unbekannter, nicht sichtbar markierter Stelle des Produkts oder Dokuments.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern ohne sie jedoch zu begrenzen.
Alle Prozentangaben in der Beschreibung und in den Beispielen, sofern nicht anders angegeben, sind Gewichtsprozent.
Ausführunqsbeispiele
Beispiel 1 : Herstellung einer homogen schwarz eingefärbten Träger- folie (1)
Masterbatche aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET) mit Rußgehalten von 3 - 12 Gew.% werden in den üblichen Herstellprozessen wie Extrudieren und Kalandrieren zu Folien verarbeitet, die anschließend noch biaxial gereckt werden. Der effektive Rußgehalt einer geeigneten PE-Folie liegt zwischen 2,5 - 5 Gew.%.
Die homogen eingefärbte schwarze Folie kann zusätzlich noch mit einer nicht eingefärbten Folie aus Polyethylenterephthalat verbunden sein. Zum Beispiel wird schwarz eingefärbtes PE, PET oder PP auf eine 12 μm starke PET-Folie bei Verarbeitungstemperaturen von 120 - 160 0C aufextrudiert und anschließend kalandriert. Die Auftragsgewichte des schwarz eingefärbten PE, PET oder PP liegen zwischen 20 - 50 g/m2. Die Dicke des fertigen Verbundes liegt zwischen 20 - 80 μm.
Alternativ kann der Verbund der Trägerfolien durch eine Heißlaminierung der schwarz eingefärbten PE, PET- oder PP-Folie mit der PET-Folie bei ca. 140 0C oder kaltes Kaschieren mit handelsüblichen Klebstoffen (Acrylatkleber, 2-Komponenten-Polyurethanen oder Hotmelts) hergestellt werden.
Anschließend wird das Trägerfoliensystem mit Beschriftungsmedium und ggf. mit Ablöse-, Versiegelungs- und Haftschichten beschichtet. Beispiel 2: Herstellung einer graduell schwarz eingefärbten Trägerfolie (7) (mit Gradienten im Füllgrad)
Es werden zunächst einzelne Masterbatche aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET) mit Ruß- oder Eisenoxidgehalten von 3 - 15 % hergestellt.
Für eine graduell schwarz eingefärbte Folie wird mit der Herstellung der ungefüllten oder der am höchsten gefüllten Folie als Basisfolie begonnen und die nachfolgenden Füllgradstufen (z.B. in 1 %-Schritten) auf diese Basisfolie aufextrudiert und kalandriert.
Eine andere Variante besteht darin, die Folien mit den unterschiedlichen Füllgraden einzeln herzustellen und wie im Beispiel 1 beschrieben zu einem Verbund zu laminieren oder zu kaschieren.
Zusätzlich kann auch die graduell schwarz eingefärbte Folie - wie bereits in Beispiel 1 ausführlich für die homogen schwarz eingefärbte Folie beschrieben - in nicht eingefärbten Folie aus Polyethylenterephthalat beidseitig einlaminiert oder mit dieser verbunden werden.
Die Dicke des fertigen Verbundes beträgt 20 - 80 μm.
Anschließend wird das Trägerfoliensystem mit Beschriftungsmedium und mit Ablöse-, Versiegelungs- und Haftschichten beschichtet.
Beispiel 3: Herstellung einer lasersensitiven Schicht (2)
74 - 80,0 Gew.% Ethylacetat 6 - 6,5 Gew.% PVB (Polyvinylbutyral, Pioloform®, Fa. Wacker-Chemie)
13,5-20,0 Gew.% Sn(Sb)O2 (d50 Wert < 1 ,1 μm) (Fa. Du Pont)
Polyvinylbutyral wird im vorgelegten Lösungsmittel Ethylacetat gelöst und gut verrührt. Anschließend wird die lasersensitive Komponente Sn(Sb)O2 eingerührt und eine homogene Farbe hergestellt. Die Farbe wird im Tiefdruck mit einem Auftragsgewicht von 0,5-10 g/m2 auf die Trägerfolie (1 ) bzw. (7) verdruckt.
Beispiel 4: Herstellung einer lasersensitiven Schicht (2)
74,0 - 80,0 Gew.% Ethylacetat
6,0 - 6,5 Gew.% PVB (Polyvinylbutyral, Pioloform®, Fa. Wacker-Chemie) 13,5 - 20,0 Gew.% Gasruß (d50 Wert < 17nm) (Spezialschwarz 6,
Fa. Degussa)
Die Verarbeitung erfolgt wie in Ausführungsbeispiel 3 beschrieben. Als lasersensitive Komponente wird Gasruß eingesetzt.
Beispiel 5: Herstellung einer lasersensitiven Schicht (2)
44,0 - 45,0 Gew.% Masterblend 50 (Fa. SICPA-AARBERG AG) 30,0 - 35,0 Gew% Iriodin® Lazerflair 825 (Teilchengröße < 20 μm)
(Fa. Merck KGaA) 20,0 - 25,0 Gew% Ethylacetat/ Ethanol (1 : 1)
Das lasersensitive Material Iriodin® Lazerflair 825 wird in das Druckmedium Masterblend 50 schonend eingetragen und im Tiefdruck gedruckt. Mit dem Lösungsmittelgemisch Ethylacetat/Ethanol kann die gewünschte Viskosität eingestellt werden. Das Auftragsgewicht beträgt 0,5 - 1 g/cm2.
Beispiel 6: Herstellung einer Ablöseschicht (3)
80 Gew.% Toluol
15 Gew.% Methylethylketon (MEK) 5 Gew.% Esterwachs (Tropfpunkt 9O0C)
Das Esterwachs wird im Lösungsmittelgemisch gelöst und gut verrührt. Beispiel 7: Herstellung einer Ablöseschicht (3)
99,5 Gew.% Toluol 0,5 Gew.% Esterwachs
Das Esterwachs wird in Toluol gelöst und gut verrührt.
Beispiel 8: Herstellung einer Versiegelungsschicht (4)
55 - 60 Gew.% XyIoI
25 - 30 Gew.% Polystyrol
10 - 15 Gew.% PE-Wachs
Das PE-Wachs und Polystyrol werden in XyIoI gelöst und mit einem
Dissolver homogenisiert.
Beispiel 9: Herstellung einer Versiegelungsschicht (4)
75 - 80 Gew.% n-Butylacetat
15 - 20 Gew.% Polystyrol
0,5 - 1 Gew.% Ethylcellulose 0,5 - 1 Gew.% UV-Stabilisator
Die Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 8 beschrieben.
Beispiel 10: Herstellung einer Versiegelungsschicht (4)
40,0 Gew.% Methylethylketon
23,0 Gew.% Toluol
10,0 Gew.% Cyclohexanon
19,5 Gew.% PMMA (T9: 122 0C) (Fa. Degussa)
7,5 Gew.% PE-Wachs Das PE-Wachs und PMMA werden im Lösungsmittelgemisch gelöst und mit einem Dissolver homogenisiert.
Beispiel 11 : Herstellung eines Beschichtungsmediums (5) mit Secutag® Taggants der Firma Simons Druck + Vertrieb GmbH, Nottuln
Es werden verschieden Typen von Secutag®Farbkodierungspartikel mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen verwendet.
Teilchengrößenbereich liegt zwischen 5 - 45 μm.
0,1 - 5 T Secutag Farbkodierungspartikel
10 T Colorcode Turquoise-Lilac (Farbflop-Pigment der
Fa. Merck KGaA) 60-80 T Bargofor Tiefdruckbinder (Fa. SICPA)
Die jeweilige Farbkodierungstype wird zusammen mit dem Perlglanz- effektpigment in das Bindemittelsystem unter Vermeidung hoher Scherkräfte eingerührt. Anschließend erfolgt die Einstellung auf Druckviskosität (DIN 4-Becher (DIN 53211 ) 14-25 s).
Zu 65 g Druckfarbenkonzentrat (s. o.) werden 35 g Ethoxypropanol zugegeben.
Die Verdruckung der Farbe erfolgt im Tiefdruck unter Verwendung eines geeigneten Tiefdruckrasters (z. B. 60 Linien/cm, elektronisch graviert) auf einer geeigneten Druckmaschine (z. B. Moser-Rototest). Die Schichtdicke beträgt 4 - 8 μm.
Beispiel 12: Herstellung eines Beschichtungsmediums (5) mit
IR-up-convertern von Fa. Stardust
Es werden verschieden Typen von sogenannten „up-coverting luminescent Phosphors" der Fa. Stardust (Bellevue, WA, USA) eingesetzt. 1. Z0011 2. P0013
3. F0027
4. K0080
5. Y0037
Teilchengrößenbereich liegt zwischen 2 - 10 μm.
1 - 10 T Feine Type up-coverting luminescent phosphor 5 - 30 T Colorcode Turquoise-Lilac 60 - 80 T Bargofor Tiefdruckbinder (Fa. SICPA)
Der jeweilige up-converter wird zusammen mit dem Perleffektpigment in das Bindemittelsystem unter Vermeidung hoher Scherkräfte eingerührt. Anschließend erfolgt die Einstellung auf Druckviskosität (DIN 4-Becher (DIN 53211 ) 14-25 s).
Zu 65 g Druckfarbenkonzentrat (s. o.) werden 35 g Ethoxypropanol zugegeben.
Die Verdruckung der Farbe erfolgt im Tiefdruck unter Verwendung eines geeigneten Tiefdruckrasters (z. B. 60 Linien/cm, elektronisch graviert) auf einer geeigneten Druckmaschine (z. B. Moser-Rototest). Die Schichtdicke beträgt 4 - 8 μm.
Beispiel 13: Herstellung eines Beschichtungsmediums (5) mit UV- fluoreszierenden Farbstoffen
Es werden verschieden Typen von UV-fluoreszierender Farbstoffe der Fa. Nanosolutions (Hamburg) in Kombination mit Perleffektpigmenten der Fa. Merck eingesetzt. 1. REN-X UC grün
2. REN-X grün
3. REN-X rot
z. B. 10 - 30 T Colorcode Turquoise-Lilac - I9 ¬
60 - 80 T Bargofor Tiefdruckbinder (Fa. SICPA)
Der jeweilige Fluoreszenzfarbstoff wird zusammen mit dem Perleffektpigment in das Bindemittelsystem unter Vermeidung hoher Scherkräfte eingerührt. Anschließend erfolgt die Einstellung auf Druckviskosität (DIN 4-Becher (DIN 53211 ) 14-25 s).
Zu 65 g Druckfarbenkonzentrat (s. o.) werden 35 g Ethoxypropanol zugegeben.
Die Verdruckung der Farbe erfolgt im Tiefdruck unter Verwendung eines geeigneten Tiefdruckrasters (z. B. 60 Linien/cm, elektronisch graviert) auf einer geeigneten Druckmaschine (z. B. Moser-Rototest). Die Schichtdicke beträgt 4 - 8 μm.
Beispiel 14: Herstellung eines Beschichtungsmediums (5) mit magnetischen Partikeln (Eisenoxid beschichtete Glimmerpigmente)
1. Colorona® Blackstar Gold (Fa. Merck KGaA) 2. Colorona® Blackstar Silver (Fa. Merck KGaA)
3. Colorona® Blackstar Blue (Fa. Merck KGaA)
4. Colorona® Blackstar Red (Fa. Merck KGaA)
10-30 T Colorona® Blackstar (Perlglanzpigment, Fa. Merck KGaA) 60-80 T Bargofor Tiefdruckbinder (Fa. SICPA)
Das jeweilige Pigment wird in das Bindemittelsystem unter Vermeidung hoher Scherkräfte eingerührt. Anschließend erfolgt die Einstellung auf Druckviskosität (DIN 4-Becher (DIN 53211) 14-25 s).
Zu 65 g Druckfarbenkonzentrat (s. o.) werden 35 g Ethoxypropanol zugegeben.
Die Verdruckung der Farbe erfolgt im Tiefdruck unter Verwendung eines geeigneten Tiefdruckrasters (z. B. 60 Linien/cm, elektronisch graviert) auf einer geeigneten Druckmaschine (z. B. Moser-Rototest). Die Schichtdicke beträgt 4 - 8 μm.
Beispiel 15: Herstellung eines Beschichtungsmediums (5) mit irisierenden Pigmenten (Interferenzpigmente)
Das Pigment Iriodin® 201 wird zu 30 Gew.% wird in das Bindemittelsystem unter Vermeidung hoher Scherkräfte eingerührt. Anschließend erfolgt die Einstellung auf Druckviskosität (DIN 4-Becher (DIN 53211) 14-25 s).
Zu 65 g Druckfarbenkonzentrat (s. o.) werden 35 g Ethoxypropanol zugegeben.
Die Verdruckung der Farbe erfolgt im Tiefdruck unter Verwendung eines geeigneten Tiefdruckrasters (z. B. 60 Linien/cm, elektronisch graviert) auf einer geeigneten Druckmaschine (z. B. Moser-Rototest). Die Schichtdicke beträgt 4 - 8 μm.
Beispiel 16: Herstellung eines Beschichtungsmediums (5) mit optisch variablen Pigmenten
20-25 Gew.% Pigment Viola Fantasy (Fa. Merck KGaA)
75 Gew.% Nitrocellulose/Alkohol Verschnitt
Das Pigment wird in das Bindemittelsystem unter Vermeidung hoher Scherkräfte eingerührt. Anschließend erfolgt die Einstellung auf Druckviskosität (DIN 4-Becher (DIN 53211 ) 14-25 s).
Zu 65 g Druckfarbenkonzentrat (s. o.) werden 35 g Ethoxypropanol zugegeben.
Die Verdruckung der Farbe erfolgt im Tiefdruck unter Verwendung eines geeigneten Tiefdruckrasters (z. B. 60 Linien/cm, elektronisch graviert) auf einer geeigneten Druckmaschine (z. B. Moser-Rototest). Die Schichtdicke beträgt 4 - 8 μm.
Beispiel 17: Herstellung eines Beschichtungsmediums (5) mit UV- fluoreszierenden Partikeln (Taggants)
40 - 45 Gew.% Senolith® Dispersionslack (Fa. Weilburger Graphics
GmbH)
30 - 35 Gew.% Sandopers Gelb E-HRD (Fa. Clariant) 0,0001 - 1 Gew.% Melaminpartikel (Teilchengröße 1-5 μm), eingefärbt mit z.B. Rhodamin B
Die wässrige Pigmentpräparation wird in den Dispersionlack eingebracht. Die im UV-Licht fluoreszierenden kugelförmigen Melaminpartikel werden in einer Polykondensationsreaktion in wässriger Rhodamin B-Lösung hergestellt, gewaschen, filtriert und dem Beschichtungsmedium durch Rühren untergemischt.
Aufgrund der kleinen Teilchengröße und der nur in sehr geringen Konzentration benötigten Melaminpartikel handelt es sich hier um ein tatsächlich verstecktes Merkmal, das nur unter dem UV-Mikroskop detektierbar ist.
Mit steigender Teilchengröße und -konzentration werden die Melaminpartikel unter handelsüblichen UV-Lampen sichbar.
Größere Melaminpartikel können erhalten werden, wenn Trägersubstrate wie Glimmerplättchen o.a. mit fluoreszierenden Melaminharzen beschichtet werden.
Beispiel 18: Herstellung einer Haftschicht (6)
18 Gew.% Aceton 62 Gew.% Toluol 3 Gew.% Chloriertes Polyolefin
5 Gew.% Polyvinylchlorid (Tg 76 0C)
2 Gew.% Kolophonium-modifiziertes Harz (Erweichungspunkt 92 0C)
10 Gew.% Siliciumdioxid
Die Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 8 beschrieben.
Der Erweichungspunkt bzw. die Glasübergangstemperatur werden bestimmt nach DIN EN 6032 bzw. DIN EN ISO 306.
Beispiel 19: Herstellung eines Multilayer-Beschriftungsbandes
Auf einen der in Beispiel 1 oder 2 beschriebenen Trägerfolienverbunde (Beispiele 3-5) mit intrinsisch enthaltenem lasersensitivem Pigment (7) oder extra aufgetragener lasersensitiven Schicht (2) wird wahlweise eine Ablöseschicht (3) (Beispiele 6-7) in einer Schichtdicke von 0,01 - 2 μm aufgetragen.
Darauf kann je nach Anwendungszweck die Beschichtung mit einer Versiegelungsschicht (4) (Beispiele 8-10) in einer Schichtdicke von o,O1 - 2 μm erfolgen.
Das Beschriftungsmedium (5) (Beispiele 11-17) kann anschließend in einer Schichtdicke von 2 - 15 μm auf die Ablöseschicht (3) bzw. Versiegelungsschicht (4) aufgedruckt und bei 70 - 120 0C getrocknet werden.
In einem weiteren Schritt erfolgt nun das Auftragen der Haftschicht (6) (Beispiel 18), die je nach Anwendung zwischen 0,3 - 10 μm betragen kann, jedoch bevorzugt in einem Bereich von 0,5 - 2 μm eingesetzt wird. Das bevorzugte Druckverfahren ist der Tiefdruck. Beispiel 20: Lasermarkierung- und Beschriftung mit Sicherheitsmerkmalen
Die Beschriftungsfolien sind mit den zu beschriftenden Produkten und Dokumenten in engen Kontakt zu bringen. Dies kann z.B. durch eine mechanische Zuführung der Beschriftungsfolien in einer Abrolleinrichtung an das Produkt und Dokument heran oder durch Anlegen eines Vakuums, das die Beschriftungsfolie an das Produkt bzw. Dokument ansaugt, erfolgen. Bei klebenden Haftschichten ist auch ein manuelles Anheften möglich.
Folgende Laser und Laserparameter sind bevorzugt.
Tabelle 2: Laserparameter

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur flexiblen und individuellen Kennzeichnung von Produkten, Wert- und Sicherheitsdokumenten mit fälschungs- und kopiersicheren Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, dass nicht kopierbare Sicherheitsmerkmale in ein Schichtsystem eingearbeitet werden und durch Laserstrahlung in oder auf das Produkt, Wert- oder Sicherheitsdokument transferiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laserenergie von einem lasersensitiven Stoff absorbiert und in
Wärmeenergie umgewandelt wird und zum Ablösen der Sicherheitsmerkmale und deren Übertrag in die bzw. auf das zu kennzeichnende Wert- oder Sicherheitsdokument führt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der lasersensitive Stoff ausgewählt ist aus der Gruppe Kohlenstoff, Ruß, Metalloxide, Graphit, Anthracen, Pentaerythrit, Kupferhydroxidphosphaten, Molybdändisulfide, Antimon(lll)oxid und Wismuthoxychlorid, Schichtsilikaten, synthetischer oder natürlicher Glimmer, Talkum, Kaolin, Glasplättchen, SiO2-
Plättchen, synthetische trägerfreie Plättchen, plättchenförmige Metalloxide, Siliziumdioxid, LCP's (Liquid Crystal Polymers), holographische Pigmente, Perlglanzpigmente, Mehrschichtpigmente auf Basis plättchenförmiger Substrate beschichtet mit zwei oder mehr Metallen und/oder Metalloxiden, leitfähige Pigmente, beschichtete Graphitplättchen, Metallplättchen, kugelförmige Pigmente aus AI, Cu, Cr, Fe, Au, Ag und Fe und deren Gemische.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht kopierbare Sicherheitsmerkmal ausgewählt ist der Gruppe IR-Pigment, IR- Farbstoff, IR-upconverter, IR-downconverter, primäres und sekundäres UV-Fluoreszenzpigment, -farbstoff, Phosphoreszenzpigment, Phosphoreszenzfarbstoff, Laserfarbstoff, photochromes Pigment, photochromer Farbstoff, thermochromes Pigment, thermochromer Farbstoff, elektrolumineszierendes Polymer, elektrolumines-zierender Farbstoff, optisch variables Pigment, Perlglanzpigment, Taggants, leitfähiges Pigment, holographisches Pigment, magnetisches Pigment oder deren Gemische.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Laser im Wellenlängenbereich von 157 nm bis 10, 6 μm verwendet.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Laser um Diodenlaser, Nd:YAG-Laser, YVO4-Laser oder CO2-Laser handelt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasertransfer im continuous wave- oder im Pulsbetrieb erfolgt.
8. Trägerfoliensystem enthaltend mindestens vier übereinander- liegende Schichten, wobei als erste Schicht eine Laserlichtdurchlässige Trägerfolie (1) dient, auf die eine laserlichtsensitive Energieabsorberschicht (2) aufgebracht ist, anschließend die Ablöseschicht (3), optional eine Versiegelungsschicht (4), das Beschriftungsmedium (5) und gegebenenfalls als letzte Schicht eine Haftschicht (6) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschriftungsmedium nicht kopierbare Sicherheitsmerkmale enthält.
g. Trägerfoliensystem enthaltend mindestens drei übereinander- liegende Schichten, wobei als erste Schicht eine Laserlichtdurchlässige Trägerfolie (7) dient, die ein oder mehrere laserlichtsensitive Energieabsorber enthält, anschließend die Ablöseschicht (3), optional eine Versiegelungsschicht (4), das Beschriftungsmedium (5) und gegebenenfalls als letzte Schicht eine Haftschicht (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Beschriftungsmedium nicht kopierbare Sicherheitsmerkmale enthält.
10. Trägerfoliensystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht kopierbare Sicherheitsmerkmal ausgewählt ist der Gruppe IR-Pigment, IR-Farbstoff, IR- upconverter, IR-downconverter, primäres und sekundäres UV- Fluoreszenzpigment, -farbstoff, Phosphoreszenzpigment, Phosphoreszenzfarbstoff, Laserfarbstoff, photochromes Pigment, photochromer Farbstoff, thermochromes Pigment, thermochromer
Farbstoff, elektrolumineszierendes Polymer, elektrolumines- zierender Farbstoff, optisch variables Pigment, Perlglanzpigment, Taggants, leitfähiges Pigment, holographisches Pigment, magnetisches Pigment oder deren Gemische.
11. Trägerfoliensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablöseschicht (3) zu mehr als 95 Gew.% aus natürlichen oder synthetischen Wachsen mit einem Schmelzpunkt von 50 - 140 0C besteht.
12. Trägerfoliensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht (4) aus den Polymeren des Styrols, des Vinylchlorids, des Methylmethacrylats bzw. hydroxyfunktioneller Acrylate, Polyvinylfluorid besteht.
13. Trägerfoliensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschriftungsmedium Polymerkomponenten, Sicherheitsmerkmal(e), Füllstoffe und gegebenenfalls Farbmitteln und/oder Additive enthält.
14. Trägerfoliensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (6) zu mehr als 95 Gew.% aus Thermoplasten und Füllstoffen besteht.
15. Trägerfoliensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (1 ) bzw. (7) aus Polyester, Polyolefine, Polyamide, Polyimide, Polyacetale, Polycarbonate, Polyesterester, Polyetherester, Polymethyl- methacrylate, Polyvinylacetal, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Acrylnitril-Styrol-Acrylester,
Polyetherketone, Polyethersulfone, deren Copolymere und/oder Mischungen besteht.
16. Trägerfoliensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der lasersensitive Stoff ausgewählt ist aus der Gruppe Kohlenstoff, Ruß, Metalloxide, Graphit, Anthracen, Pentaerythrit, Kupferhydroxidphosphaten, Molybdändisulfide, Antimon(lll)oxid und Wismuthoxychlorid, Schichtsilikaten, synthetischer oder natürlicher Glimmer, Talkum, Kaolin, Glasplättchen, SiO2-Plättchen, synthetische trägerfreie
Plättchen, plättchenförmige Metalloxide, Siliziumdioxid, LCP's (Liquid Crystal Polymers), holographische Pigmente, Perlglanzpigmente, Mehrschichtpigmente auf Basis plättchenförmiger Substrate beschichtet mit zwei oder mehr Metallen und/oder Metalloxiden, leitfähige Pigmente, beschichtete
Graphitplättchen, Metallplättchen, kugelförmige Pigmente aus AI, Cu, Cr, Fe, Au, Ag und Fe und deren Gemische.
17. Verfahren zur flexiblen und individuellen Kennzeichnung von Produkten, Wert- und Sicherheitsdokumenten mit fälschungs- und kopiersicheren Merkmalen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Schichtsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 16 verwendet.
18. Produkte, Wert- und Sicherheitsdokumente, die nicht kopierbare Sicherheitsmerkmale aufgebracht nach dem Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 enthalten.
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