WO2003106190A1 - Schutzbeschichtung für dokumente - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to documents such as a passport, an identification card or plastic cards such as credit cards, access cards etc.
  • Such documents consist of a rigid, card-shaped or flexible substrate.
  • Paper or textile material or plastic predominates in the flexible substrates, while plastic is used almost exclusively in the case of rigid substrates, for example Makrolon, polycarbonate, PVC or ABS.
  • the substrate carries optically recognizable, for. B. visible to the naked eye, information in the form of writing and / or image information on the one hand and / or electronically readable information in the form of a magnetic strip or a chip on the other.
  • the substrates have hitherto often been laminated — preferably after the information has been applied to the substrate, that is to say personalization — that is to say coated with a layer of transparent, thermoplastic.
  • the information was applied either by printing or by baking using a laser, the information being able to be introduced in part also through the protective coating already applied.
  • the protective coating in the form of a laminate is relatively thick, for example it must not cover a magnetic stripe or the contact points for an electronic chip, since this prevents their legibility, and that the lamination generally only after the individualization, so z.
  • the document can be made so that a multi-stage work process is necessary.
  • a protective coating by means of a laminate is very soft and scratches relatively heavily through normal use over time. A complete detachment of the laminate by intentional or unintentional removal of the protective coating is also possible.
  • a further disadvantage is the strong electrostatic charging of such laminated documents, which is particularly disadvantageous when the documents are processed in batches, for example during production and individualization, since in this case several documents are then incorrectly recorded together or transported onward.
  • a protective coating according to the invention is intended to offer additional advantages in use that simple lamination does not offer.
  • the protective coating is very thin, preferably thinner than 1/50 mm, in particular thinner than 1/500 mm, does not affect the mechanical property of the substrate at all.
  • Textile or foil-like materials therefore retain their flexibility, with rigid substrates such as plastic cards, embossing from the main plane of the card can be made as well as perforations or other functional changes in the structure of the substrate.
  • the protective coating Due to the small layer thickness, it is also possible to cover a magnetic strip and protect it from excessive abrasion, without impairing the magnetic readability. Electrical contact points on the card for an electronic chip can also be covered by the protective coating with a sufficiently small layer thickness of less than 1/50, in particular less than 1/500 mm and depending on the material of the coating, since the electrical resistance offered by the protective coating is immaterial.
  • Ceramic materials or carbon coatings in particular of diamond-like, amorphous carbon, which can be additionally doped with foreign atoms in order to achieve certain properties, or silicon oxide and / or metal oxides, are suitable as coatings.
  • the protective coating remains transparent or at least partially transparent, although the material of the coating is an otherwise opaque material.
  • these materials have a high abrasion resistance and thus protect the surface of the substrate and, above all, the visible or invisible information applied to it, i.e. writing, image components, magnetic strips, against mechanical damage and destruction.
  • the adhesion of the printing ink to the substrate is deliberately designed to be less than the adhesion of the protective coating applied later to the printing.
  • the protective coating must first be removed, which at the same time leads to the removal of the print.
  • additional favorable properties can be achieved: For example, by attaching fluoride groups such. B. on silanes or silazanes or other suitable materials for the protective coating, or also by doping with fluorine, a self-cleaning effect known as the lotus effect, that is, very little adhesion of other materials to the outer surface of the protective coating.
  • this prevents contamination, but - and this is the main purpose - it prevents manipulation of the visually visible information on the document by subsequent printing on the outer surface of the protective coating, since there would be no printing ink or immediately with the slightest touch would blur.
  • a self-healing effect can also be achieved by scratches or other mechanical, small-area damage to the protective coating automatically closing again.
  • the protective coating can also be provided with the protective coating before the card is individualized, if the substrate is selected appropriately, for example Makrolon or polycarbonate. and the individualization can be achieved by introducing electromagnetic radiation into the surface of the substrate through the protective coating, in that this electromagnetic radiation - for example laser light - visibly changes the surface of the substrate lying under the protective coating, while the protective coating is essentially optically unchanged, i.e. transparent, remains. As a result, fonts can also be inserted into the document after coating.
  • optical change in the protective coating itself by means of electromagnetic radiation, in particular laser light, can also be made more visible in order to achieve this
  • Another possibility for individualization is to subsequently change the protective coating already applied to the substrate with regard to its refractive index, e.g. B. by exposure to electromagnetic radiation such as laser light.
  • the material underneath appears in a different color to the viewer, without the material underneath, in this case the substrate, having actually undergone a color change.
  • writing and image information can be obtained after the protective coating has been applied, and even in a multicolored design, by changing the refractive index by changing the irradiation intensity, the irradiation duration, the wavelength of the magnetic radiation or other physical factors during the irradiation are.
  • the protective coatings mentioned are produced on the substrate by, for. B. the protective coating is deposited from the gas or plasma phase in a reaction chamber.
  • the desired properties can be set very precisely by targeted composition of the gas atmosphere in the reaction chamber.
  • Other coating processes by means of spraying or dipping as well as printing processes, in particular the inkjet process, are also possible.
  • such a protective coating with a thickness in the nm range opens up the possibility, especially with targeted additional doping in the protective coating, by means of narrow-band excitation, e.g. B. by means of UV-C light, to make this protective coating visible to the human eye at all, and thus to make visible in the form of information (writing or image components) applied protective coatings on the substrate, which are otherwise invisible.
  • This so-called stock-shift effect can be applied in layers of the protective coating to one of the lower layers of the protective coating, or only in the form of a single, then outer layer of the protective coating, which is nevertheless practical due to the high abrasion resistance of the materials mentioned.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzbeschichtung für Dokumente, wie einen Pass, eine Identifikationskarte oder Kunststoffkarten wie etwa Kreditkarten, Zugangskarten etc., die einerseits äusserst abriebfest sein soll, andererseits die Struktur des Substrates möglichst wenig beeinflusst, also flexible Substrate auch flexibel bleiben lässt, und vor Individualisierung des Dokumentes aufgebracht werden kann. Ein erfindungsgemässes Dokument mit einem flexiblen oder starren Substrat aus textilem Material, Papier und/oder Kunststoff, insbesondere folienförmigem oder kartenförmigem Kunststoff und einer Schutzbeschichtung kennzeichnet sich dadurch, dass die Schutzbeschichtung weniger als 1/50 mm dick ist und insbesondere aus der Gas- und/oder Plasmaphase heraus auf dem Substrat abgeschieden worden ist.

Description

SCHUTZBESCHICHTUNG FÜR DOKUMENTE
I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft Dokumente, wie einen Pass, eine Identifikationskarte oder Kunststoffkarten wie etwa Kreditkarten, Zugangskarten etc.
II. Technischer Hintergrund
Derartige Dokumente bestehen aus einem starren, kartenförmigen oder auch flexiblen Substrat.
Bei den flexiblen Substraten herrscht Papier oder textiles Material oder Kunststoff vor, während bei starren Substraten fast ausschließlich Kunststoff verwendet wird, beispielsweise Makrolon, Polykarbonat, PVC oder ABS.
Das Substrat trägt dabei optisch erkennbare, z. B. mit bloßem Auge sichtbare, Informationen in Form von Schrift- und/oder Bildinformationen einerseits und/oder elektronisch lesbare Informationen in Form eines Magnetstreifens oder eines Chips andererseits.
Da derartige Dokumente stets in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden, soll auf der einen Seite der Aufwand zur Herstellung gering gehalten werden, auf der anderen Seite muss eine möglichst hohe Fälschungssicherheit, also Sicherheit gegen Verändern vor allem der optisch erkennbaren Informationen, gegeben sein. Zusätzlich muss aufgrund einer Lebensdauer von zum Teil mehreren Jahren auch eine ausreichende Verschleißfestigkeit hinsichtlich der Informationen und der Lesbarkeit erzielt werden.
Zu diesem Zweck wurden bisher die Substrate häufig - vorzugsweise nach Aufbringen der Informationen auf dem Substrat, also dem Personalisieren - laminiert, also mit einer Schicht aus durchsichtigem, thermoplastischem Kunststoff überzogen.
Das Aufbringen der Informationen erfolgte entweder mittels Bedrucken oder durch Einbrennen mittels eines Lasers, wobei das Einbringen der Information teilweise auch durch die bereits aufgebrachte Schutzbeschichtung hindurch möglich war.
Nachteilig ist dabei, dass die Schutzbeschichtung in Form eines Laminats relativ dick ist, also beispielsweise einen Magnetstreifen oder die Kontaktpunkte für einen elektronischen Chip nicht mit abdecken darf, da hierdurch deren Lesbarkeit verhindert wird, und dass in aller Regel die Laminierung erst nach der Individualisierung, also z. B. Beschriftung, des Dokumentes vorgenommen werden kann, so dass ein mehrstufiger Arbeitsprozeß notwendig wird.
Zusätzlich ist eine Schutzbeschichtung mittels eines Laminats sehr weich, und verkratzt bereits durch den normalen Gebrauch im Lauf der Zeit relativ stark. Auch eine vollständige Ablösung des Laminats durch beabsichtigtes oder unbeabsichtigtes Abziehen der Schutzbeschichtung ist möglich.
Ein weiterer Nachteil ist die starke elektrostatische Aufladung solcher laminierter Dokumente, die besonders bei maschineller Stapelverarbeitung der Dokumente, beispielsweise während der Produktion und Individualisierung, sehr nachteilig ist, da hierbei dann fälschlicherweise mehrere Dokumente zusammen erfaßt oder weitertransportiert werden. III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Schutzbeschichtung zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere einerseits äußerst abriebfest sein soll, andererseits die Struktur des Substrates möglichst wenig beeinflußt, also flexible Substrate auch flexibel bleiben läßt, und zusätzlich möglichst vor Individualisierung des Dokumentes aufge- bracht werden kann.
Darüber hinaus soll eine erfindungsgemäße Schutzbeschichtung zusätzliche Gebrauchsvorteile bieten, die eine einfache Laminierung nicht bietet.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, dass die Schutzbeschichtung sehr dünn ist, vorzugsweise dünner als 1/50 mm, insbesondere dünner als ein 1/500 mm, wird die mechanische Eigenschaft des Substrates hierdurch überhaupt nicht beeinflußt.
Textile oder folienartige Materialien behalten also ihre Flexibilität, bei starren Substraten wie Kunststoffkarten können Ausprägungen aus der Hauptebene der Karte ebenso vorgenommen werden wie Perforierungen oder andere funktionale Veränderungen der Struktur des Substrates.
Aufgrund der geringen Schichtdicke ist auch ein Abdecken eines Magnetstreifens möglich, und schützt diesen vor einem zu starken Abrieb, ohne dass die magnetische Lesbarkeit hierdurch beeinträchtigt wird. Elektrische Kontaktpunkte auf der Karte für einen elektronischen Chip können bei ausreichend geringer Schichtdicke von unter 1/50, insbesondere unter 1/500 mm und abhängig vom Material der Beschichtung von der Schutzbeschichtung ebenfalls mit abgedeckt werden, da der durch die Schutzbeschichtung gebotene elek- frische Widerstand unwesentlich ist.
Als Beschichtung kommen dabei keramische Materialien in Frage, oder Kohlen- stoffbeschichtungen, insbesondere aus diamantähnlichem, amorphen Kohlenstoff, in Frage, der mit Fremdatomen zusätzlich dotiert sein kann zur Erzielung be- stimmter Eigenschaften, oder Siliciumoxid und/oder Metalloxide.
Aufgrund der geringen Schichtdicke bleibt die Schutzbeschichtung durchsichtig oder wenigstens teilweise durchsichtig, obwohl das Material der Beschichtung ein ansonsten undurchsichtiges Material ist.
Trotz der geringen Schichtdicke besitzen diesen Materialien eine hohe Abriebfestigkeit, und schützen somit die Oberfläche des Substrates und vor allem die darauf aufgebrachten sichtbaren oder unsichtbaren Informationen, also Schrift, Bildbestandteile, Magnetstreifen, vor mechanischer Beschädigung und Zerstörung.
Dabei kann für das Aufbringen der sichtbaren Informationen sogar auf das kostengünstige Aufbringen mittels Bedrucken des Substrates zurückgegriffen werden, wenn dabei bewußt die Haftung der Druckfarbe gegenüber dem Substrat geringer ausgelegt wird als die Haftung der später aufgebrachten Schutzbe- Schichtung gegenüber der Bedruckung.
Sofern versucht wird, die Beschriftung zu verändern, muss hierfür als erstes die Schutzbeschichtung entfernt werden, was gleichzeitig zur Entfernung des Aufdruckes führt.
Durch spezifische Gestaltung, insbesondere Dotierung, der Schutzbeschichtung können zusätzliche günstige Eigenschaften erzielt werden: So kann beispielsweise durch das Anhängen von Fluoridgruppen z. B. an Silane oder Silazane oder andere für die Schutzbeschichtung in Frage kommende Materialien, oder auch durch Dotierung mit Fluor ein selbstreinigender Effekt, bekannt als Lotus-Effekt, also eine sehr geringe Haftung anderer Materialien auf der Au- ßenfläche der Schutzbeschichtung, erzielt werden.
Dies verhindert einerseits die Verschmutzung, aber - und dies ist der Hauptzweck - es verhindert die Manipulation der visuell sichtbaren Informationen auf dem Dokument durch nachträgliches Bedrucken auf der Außenfläche der Schutzbe- Schichtung, da dort eine Druckfarbe nicht haften würde bzw. bei geringster Berührung sofort wieder verwischen würde.
Auch ein selbstheilender Effekt ist erzielbar, indem Kratzer oder andere mechanische, kleinflächige Beschädigungen der Schutzbeschichtung sich selbsttätig wie- der schließen.
Da vor allem Metalloxyde als Schutzbeschichtung, aber auch andere in Frage kommende Materialien, auch chemisch sehr beständig sind, kann - bei geeigneter Wahl des Substrates, beispielsweise Makrolon oder Polykarbonat - die Schutzbe- Schichtung auch vor der Individualisierung der Karte mit der Schutzbeschichtung versehen werden, und die Individualisierung durch Einbringen von elektromagnetischer Strahlung in die Oberfläche des Substrates durch die Schutzbeschichtung hindurch erzielt werden, indem diese elektromagnetische Strahlung - beispielsweise Laserlicht - die unter der Schutzbeschichtung liegende Oberfläche des Substrates sichtbar verändert, während die Schutzbeschichtung im wesentlichen optisch unverändert, also durchsichtig, verbleibt. Hierdurch können Schriften aber auch Bilder nach der Beschichtung in das Dokument eingebracht werden.
Auch die optische Veränderung der Schutzbeschichtung selbst mittels elektroma- gnetischer Bestrahlung, insbesondere Laserlicht, kann zur Erzielung sichtbarer
Veränderungen und damit von Schrift oder Bildern ins Auge gefasst werden. Die sichtbare Information liegt dann zwar in der äußersten Schicht vor, und wird durch keine zusätzliche Schutzbeschichtung mehr geschützt, jedoch ist diese äußerste Schicht selbst so abriebfest, dass hierauf verzichtet werden kann.
Eine weitere Möglichkeit zur Individualisierung liegt darin, die bereits auf dem Substrat aufgebrachte Schutzbeschichtung hinsichtlich ihres Brechungsindex nachträglich zu verändern, z. B. durch Beaufschlagen mit elektromagnetischer Strahlung wie etwa Laserlicht.
Dadurch erscheint für den Betrachter das darunter liegende Material in einer an- deren Farbe, ohne dass dieses darunter liegende Material, in diesem Fall also das Substrat, tatsächlich eine Farbänderung erfahren hätte. Auch auf diese Art und Weise können Schrift- und Bildinformationen nach Aufbringen der Schutzbeschichtung erzielt werden, und sogar in mehrfarbiger Gestaltung, indem durch Veränderung der Bestrahlungsintensität, der Bestrahlungsdauer, der Wellenlänge der magnetischen Strahlung oder anderer physikalischer Faktoren bei der Bestrahlung unterschiedliche Veränderungen des Brechungsindex erzielbar sind.
Die genannten Schutzbeschichtungen werden auf dem Substrat hergestellt, indem z. B. eine Abscheidung der Schutzbeschichtung aus der Gas- oder Plasmaphase in einer Reaktionskammer erfolgt. Dabei können die gewünschten Eigenschaften durch gezielte Zusammensetzung der Gasatmosphäre in der Reaktionskammer sehr genau eingestellt werden. Auch andere Beschichtungsverfahren mittels Sprühen oder Tauchen sowie Druckverfahren, insbesondere das InkJet-Verfahren, kommen in Frage.
Dadurch ist die Beschichtung auch solcher Materialien möglich, die für ein Bedrucken nicht in Frage kommen, also stark strukturierte und/oder sehr biegsame Materialien wie etwa textile Gewebe, Vliese, Papier, Papier-Textilfaser-Gemische, sehr dünne Metallfolien von unter 1/10 mm Dicke etc..
Dadurch verringert sich systemimanent die Gefahr, bei einem solchen Dokument die ursprünglich aufgebrachten Informationen zu entfernen und mittels einfacher Druckverfahren durch andere Informationen zu ersetzen, da ein Bedrucken zu- nächst aufgrund der Struktur des Substrates bereits nicht möglich ist, und zusätzlich durch die Art der Schutzbeschichtung weiter verhindert wird.
Weiterhin eröffnet eine solche Schutzbeschichtung mit einer Dicke im nm-Bereich die Möglichkeit, vor allem bei gezielter Zu-Dotierung in der Schutzbeschichtung, durch schmalbandige Anregung, z. B. mittels UV-C-Licht, diese Schutzbeschichtung überhaupt für das menschliche Auge sichtbar zu machen, und damit selektiv in Form von Informationen (Schrift oder Bildbestandteilen) auf dem Substrat aufgebrachte Schutzbeschichtungen sichtbar zu machen, die ansonsten unsichtbar sind. Dieser sogenannte Stocks-Shift-Effekt kann bei schichtweisem Aufbau der Schutzbeschichtung bei einer der tieferliegenden Schichten der Schutzbeschichtung angewandt werden, oder auch nur in Form einer einzigen, dann außenliegenden Schicht der Schutzbeschichtung, was aufgrund der hohen Abriebfestigkeit der genannten Materialien dennoch praktikabel ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Dokument mit
- einem flexiblen oder starren Substrat aus textilem Material, Papier und/oder Kunststoff, insbesondere folienförmigem oder kartenförmigem Kunststoff und
- einer Schutzbeschichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung weniger als 1/50 mm dick ist und insbesondere aus der Gas- und/oder Plasmaphase heraus auf dem Substrat abgeschieden worden ist.
2. Dokument nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung keramisches Material, insbesondere Metalloxyde, aufweist und insbesondere aus diesem Material besteht.
3. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Silane und/oder Silazane enthält.
4. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung Fluorid enthält.
5. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Außenfläche der Schutzbeschichtung selbstreinigende Eigen- schaffen aufweist.
6. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Außenfläche der Schutzbeschichtung selbstheilende Eigenschaften aufweist.
7. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex der Schutzbeschichtung nach Aufbringen auf dem Sicherheitsdokument veränderbar ist, insbesondere dauerhaft veränderbar ist.
8. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex veränderbar ist durch Beaufschlagen mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit Licht einer bestimmten Wellenlänge, insbesondere mittels Laserlicht.
9. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Makrolon oder Polykarbonat besteht.
10. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserlicht, welches zu einer optischen Veränderung im Substrat führt, ohne optische Veränderung in der Schutzbeschichtung durchdrungen werden kann.
11. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat auf der Oberfläche mit Informationen, insbesondere Schrift- und/oder Bildinformationen versehen, insbesondere bedruckt, ist, die sich zwischen Substrat und Schutzbeschichtung befinden und die Haftung der Informationsträger gegenüber der Schutzbeschichtung größer ist als gegenüber dem Substrat.
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