Die Erfindung bezieht sich auf einen Schichtverbund der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Ein solcher Schichtverbund wird vorteilhaft zur Erhöhung der Fälschungssicherheit von Dokumenten aller Art verwendet, wobei der Schichtverbund mit seinen auffälligen optisch variablen Mustern auf das zu schützende Dokument geklebt wird.
Ein Schichtverbund mit Beugungsstrukturen ist aus der EP-A 0 401 466 bekannt. Diese Schichtverbunde enthalten eine Reflexionsschicht, die aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, oder aus einem Dielektrikum besteht.
Verschiedene Prägeverfahren zum kostengünstigen Vervielfältigen von optischen Beugungsstrukturen in thermoplastische Oberflächen sind beispielsweise in den CH-PS 661 683, CH-PS 595 664 und CH-PS 594 936 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schichtverbund der eingangs genannten Art zu schaffen, der sowohl eine relativ hohe Reflektivität als auch eine hohe Transparenz im Bereich des sichtbaren und/oder infraroten Lichts bei gleichzeitig hoher chemischer Beständigkeit aufweist. Gleichzeitig soll auch der Brechungsindex gross sein.
Die genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Durch eine relativ hohe Reflektivität von 20 bis 30% bei gleichzeitig infolge geringer Absorption hoher Transparenz wird erreicht, dass sowohl die Beugungsstruktur als auch der Hintergrund gut sichtbar sind, wie dies beispielsweise beim Schutz von in Pässen eingeklebten Passfotos mittels Beugungsstrukturen angestrebt wird.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch einen Schichtverbund.
In der Figur bedeutet 1 eine transparente Stabilisationsschicht, auf der in der angegebenen Reihenfolge eine Zwischenschicht 2, eine erste Lackschicht 3, eine Reflexionsschicht 4, eine zweite Lackschicht 5 und eine Kleberschicht 6 aufgebracht sind. Die Schichten 1 bis 6 bilden einen Schichtverbund 7. Zwischen den Lackschichten 3 und 5 sind optische Beugungsstrukturen 8 eingebettet.
Die Beugungstrukturen 8 werden durch die Stabilisationsschicht 1, die Zwischenschicht 2 und die Lackschicht 3 hindurch beleuchtet. Das gebeugte und reflektierte Licht wird durch die Schichten 1 bis 3 hindurch zum Betrachter zurückgeworfen. Ein Teil des Lichts tritt auch durch die Reflexionsschicht 4 hindurch, so dass gegebenenfalls unter dem Schichtverbund 7 vorhandene Bilder oder andere Merkmale eines Dokuments, auf das der Schichtverbund 7 aufgeklebt wird, sichtbar sind.
Die Stabilisationsschicht 1 besteht mit Vorteil aus einer warmfesten, klaren Folie von hoher optischer Qualität. Sie kann farblos oder eingefärbt sein. Beispielsweise können fluoreszierende oder phosphoreszierende Farbstoffe enthalten sein, um bessere Möglichkeiten zur maschinellen Verarbeitung der mit einem Sicherheitsmerkmal versehenen Dokumente, auf die ein solcher Schichtverbund 7 später aufgebracht wird, zu schaffen. Als Schichtmaterial ist beispielsweise Polyester sehr geeignet, der sich neben der hohen optischen Qualität durch eine hohe Zugfestigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit auszeichnet. Vorteilhaft weist die Stabilisationsschicht 1 eine Dicke von 9 bis 50 Mikrometer auf, damit sie einerseits genügend fest ist und andererseits auf dem Dokument, auf das sie appliziert wird, nicht zu stark aufträgt.
Derart dünne Schichten widerstehen sehr gut betrügerischen Ablöseversuchen, da sie an den Kanten nur eine geringe Angriffsfläche bieten.
Als Zwischenschicht 2 ist ein Haftvermittler (Primer) ganzflächig auf der Stabilisationsschicht 1 aufgebracht. Der Haftvermittler bewirkt ein hohes Haftvermögen zwischen der Stabilisationsschicht 1 und der nachfolgenden Lackschicht 3. Als Haftvermittler dient vorteilhaft ein Lack auf der Basis von Polyurethan, damit die Zwischenschicht 2 gegen Licht, vor allem gegen ultraviolettes Licht, und gegen Lösungsmittel beständig ist. Die Zwischenschicht 2 weist eine Auftragsdicke im Mikrometerbereich auf, vorzugsweise 0,8 bis 2 Mikrometer. Vorteilhaft sind für die Stabilisationsschicht 1 auch Folien verwendbar, die bereits beim Lieferanten mit der Zwischenschicht 2 überzogen wurden.
Die Lackschicht 3 kann auch direkt auf die Stabilisationsschicht 1 aufgetragen sein, falls das Haftvermögen der Lackschicht 3 auf der Stabilisationsschicht 1 genügt. Vorteilhaft kann das Haftvermögen mittels einer Vorbehandlung der Stabilisationsschicht 1, z.B. in einer Korona- oder Plasmaentladung, erhöht werden. Eine Grenzschicht zwischen der Lackschicht 3 und der Stabilisationsschicht 1 bzw. eine durch die Vorbehandlung veränderte Oberflächenschicht der Stabilisationsschicht 1 übernimmt in diesen Beispielen die Funktion der Zwischenschicht 2.
Die erste Lackschicht 3 ist vorteilhaft in mindestens einem Arbeitsgang aufgetragen und weist eine Schichtdicke zwischen 0,5 und 2,0 Mikrometer auf.
Anschliessend wird die Reflexionsschicht 4 auf die Lackschicht 3 aufgebracht, wobei die Lackschicht 3 mit Vorteil mittels einer Koronaentladung vorbehandelt ist, um eine gute Haftung der Reflexionsschicht 4 auf der Lackschicht 3 zu bewirken. Die Reflexionsschicht 4 besteht aus einem Halbleiter-Material. Sie kann aus einer einzigen Schicht, aber auch aus mehreren Schichten bestehen. Als Halbleiter-Material kommen beispielsweise Silizium, Germanium, Cadmiumsulfid und Zinnsulfid (SnS, SnS2) in Frage. Diese Halbleiter-Materialien zeichnen sich durch einen hohen Brechungsindex aus. Durch den hohen Brechungsindex wird erreicht, dass sich die gewünschten Effekte mit einer geringen Anzahl von Schichten erreichen lassen, beispielsweise durch eine einzige Schicht.
Vorteilhaft ist auch, dass die Halbleiter-Materialien beim Prägen der Beugungsstrukturen 8 nicht dazu neigen, am Prägewerkzeug zu haften. Die Werkzeugverschmutzung ist also sehr gering, was gleichbedeutend mit hoher Werkzeug-Standzeit und geringeren Fertigungskosten ist. Ausserdem zeichnen sich die Halbleiter-Materialien dadurch aus, dass sie bei den in Frage kommenden Schichtdicken für sichtbares und/oder infrarotes Licht gut transparent sind und dass mittels der Wahl der Dicke bestimmte Farbeffekte erreicht werden können. Vorteilhaft hinsichtlich der Möglichkeiten zur Farbgestaltung ist für die Dicke der Reflexionsschicht 4 ein Bereich von 10 bis 40 Nanometer. Ansonsten sind Schichtdicken von 5 bis 150 Nanometer möglich.
Wenn die Dicke der Reflexionsschicht 4 im Bereich von 5 bis 40 Nanometer liegt, ist die Schicht für sichtbares und infrarotes Licht transparent. Bei Dicken von 40 bis 150 Nanometer ist die Schicht nur für infrarotes Licht transparent, im Bereich zwischen 40 und 60 Nanometer besteht eine beschränkte Transparenz für sichtbares Licht. Durch eine solche Wahl der Schichtdicke kann vorteilhaft erreicht werden, dass Merkmale des Dokuments visuell nicht mehr sichtbar, jedoch durch infrarotes Licht maschinenlesbar sind.
Das Halbleiter-Material kann vorteilhaft Silizium sein. Silizium zeichnet sich durch hohe chemische Beständigkeit aus. Vorteilhaft ist auch, dass Silizium eine sehr kleine Absorption für infrarote Strahlung aufweist. Dadurch ist es möglich, unter einem Schichtverbund 7 verborgene Informationen eines Dokuments mittels eines mit infraroter oder Laser-Strahlung arbeitenden Lesegeräts maschinell zu lesen. Bei Verwendung von Silizium können bei einer Dicke von etwa 10 Nanometer gelbliche bis goldene Farbtöne erreicht werden, während bei einer Dicke von etwa 40 Nanometer bräunliche bis rötliche Farbtöne erzielt werden können.
Zum Erzeugen der Reflexionsschicht 4 stehen erprobte Verfahren zur Verfügung, so beispielsweise das Vakuum-Aufdampfen, das sogenannte "Sputtern" und das Abscheiden aus flüssigen Phasen oder aus der Gasphase. Die Erzeugung von Silizium-Schichten ist dabei grosstechnisch besonders gut beherrscht.
Mit einem der einleitend erwähnten bekannten Prägeverfahren ist das Reliefprofil wenigstens einer optischen Beugungsstruktur 8 mit einer geheizten Matrize durch die Reflexionsschicht 4 hindurch in die Lackschicht 3 eingeprägt.
Das Relief der Beugungsstrukturen 8 weist eine typische Profilhöhe von etwa 0,5 Mikrometer auf. Ein Auftrag der zweiten Lackschicht 5 von etwa 0,15 bis 2,0 Mikrometer Dicke (z.B. 1 Mikrometer) ebnet das Relief völlig ein. Das Mikrostrukturprofil ist somit für Fälschungen nicht zugänglich. Mit Vorteil wird für beide Lackschichten 3 und 5 das gleiche thermoplastische Material verwendet, beispielsweise ein Acrylpolymerlack.
Der Acrylpolymerlack der Lackschicht 3 kann so eingefärbt werden, dass sie wenigstens in einem vorbestimmten Teil des Lichtspektrums transparent ist. Dabei können auch fluoreszierende oder phosphoreszierende Farbstoffe Verwendung finden. Die Beugungsstrukturen 8 bleiben in einer vorbestimmten Farbe maschinell oder visuell auslesbar. Ist beispielsweise der Farbstoff nur für infrarotes Licht durchlässig, sind die Beugungsstrukturen 8 dem unbewaffneten Auge verborgen und nur mittels eines hier nicht gezeigten Lesegerätes erkennbar, das die Anwesenheit der Beugungsstrukturen 8 festzustellen vermag.
Die abschliessend aufgebrachte Kleberschicht 6 kann selbstklebend sein, kann aber auch aus einem durch Wärme oder durch UV-Bestrahlung aktivierbaren Kleber bestehen. Schliesslich ist es auch möglich, den ganzen Schichtverbund 7 als Heissprägefolie auszubilden. In einem solchen Fall kann die Stabilisationsschicht 1 entfallen. Zusätzlich ist bei einer Heissprägefolie eine Trennschicht vorhanden.
Die vorbeschriebenen Schichtverbunde können auf Dokumente plaziert werden, um Verfälschungen des Hintergrunds wie zum Beispiel das Austauschen von Fotos in Pässen oder bei Identitätsausweisen, Führerscheinen etc. zu verhindern.
The invention relates to a layer composite of the type mentioned in the preamble of claim 1.
Such a layer composite is advantageously used to increase the security against forgery of documents of all kinds, the layer composite with its striking optically variable patterns being glued onto the document to be protected.
A layer composite with diffraction structures is known from EP-A 0 401 466. These layer composites contain a reflection layer, which consists of a metal, for example aluminum, or of a dielectric.
Various embossing processes for the inexpensive reproduction of optical diffraction structures in thermoplastic surfaces are described, for example, in CH-PS 661 683, CH-PS 595 664 and CH-PS 594 936.
The invention has for its object to provide a layer composite of the type mentioned, which has both a relatively high reflectivity and a high transparency in the range of visible and / or infrared light with high chemical resistance. At the same time, the refractive index should also be large.
The stated object is achieved by the features of claim 1. Advantageous refinements result from the dependent claims.
A relatively high reflectivity of 20 to 30% combined with high transparency due to low absorption means that both the diffraction structure and the background are clearly visible, as is the case, for example, when protecting passport photos glued in passports by means of diffraction structures.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The single figure shows a cross section through a layer composite.
In the figure, 1 means a transparent stabilization layer, on which an intermediate layer 2, a first lacquer layer 3, a reflection layer 4, a second lacquer layer 5 and an adhesive layer 6 are applied in the order given. The layers 1 to 6 form a layer composite 7. Optical diffraction structures 8 are embedded between the lacquer layers 3 and 5.
The diffraction structures 8 are illuminated through the stabilization layer 1, the intermediate layer 2 and the lacquer layer 3. The diffracted and reflected light is reflected back through layers 1 to 3 to the viewer. Some of the light also passes through the reflection layer 4, so that any images or other features of a document to which the layer composite 7 is glued can be seen under the layer composite 7.
The stabilization layer 1 advantageously consists of a heat-resistant, clear film of high optical quality. It can be colorless or colored. For example, fluorescent or phosphorescent dyes can be included in order to create better possibilities for machine processing of the documents provided with a security feature, to which such a layer composite 7 is later applied. Polyester, for example, is very suitable as a layer material, which is characterized not only by the high optical quality but also by high tensile strength and high temperature resistance. The stabilization layer 1 advantageously has a thickness of 9 to 50 micrometers, so that it is on the one hand sufficiently firm and on the other hand not too thick on the document to which it is applied.
Such thin layers withstand fraudulent attempts to peel them off very well, since they offer only a small contact surface at the edges.
An adhesion promoter (primer) is applied over the entire surface of the stabilization layer 1 as the intermediate layer 2. The adhesion promoter creates a high level of adhesion between the stabilization layer 1 and the subsequent lacquer layer 3. A lacquer based on polyurethane is advantageously used as the adhesion promoter, so that the intermediate layer 2 is resistant to light, especially to ultraviolet light, and to solvents. The intermediate layer 2 has an application thickness in the micrometer range, preferably 0.8 to 2 micrometers. Films which have already been coated with the intermediate layer 2 by the supplier can advantageously also be used for the stabilization layer 1.
The lacquer layer 3 can also be applied directly to the stabilization layer 1 if the adhesion of the lacquer layer 3 to the stabilization layer 1 is sufficient. The adhesiveness can advantageously be achieved by pretreating the stabilization layer 1, e.g. in a corona or plasma discharge. A boundary layer between the lacquer layer 3 and the stabilization layer 1 or a surface layer of the stabilization layer 1 changed by the pretreatment takes over the function of the intermediate layer 2 in these examples.
The first lacquer layer 3 is advantageously applied in at least one operation and has a layer thickness between 0.5 and 2.0 micrometers.
The reflective layer 4 is then applied to the lacquer layer 3, the lacquer layer 3 advantageously being pretreated by means of a corona discharge in order to bring about a good adhesion of the reflective layer 4 to the lacquer layer 3. The reflection layer 4 consists of a semiconductor material. It can consist of a single layer, but also of several layers. Silicon, germanium, cadmium sulfide and tin sulfide (SnS, SnS2) can be used as semiconductor material. These semiconductor materials are characterized by a high refractive index. The high refractive index means that the desired effects can be achieved with a small number of layers, for example with a single layer.
It is also advantageous that the semiconductor materials do not tend to adhere to the embossing tool when embossing the diffraction structures 8. Tool contamination is therefore very low, which is synonymous with a long tool life and lower production costs. In addition, the semiconductor materials are distinguished by the fact that they are well transparent to visible and / or infrared light at the layer thicknesses in question and that certain color effects can be achieved by the choice of the thickness. A range of 10 to 40 nanometers is advantageous for the thickness of the reflection layer 4 with regard to the possibilities for color design. Otherwise, layer thicknesses of 5 to 150 nanometers are possible.
If the thickness of the reflection layer 4 is in the range from 5 to 40 nanometers, the layer is transparent to visible and infrared light. With thicknesses of 40 to 150 nanometers, the layer is only transparent for infrared light, in the range between 40 and 60 nanometers there is a limited transparency for visible light. Such a choice of the layer thickness can advantageously achieve that features of the document are no longer visually visible, but can be machine-read by infrared light.
The semiconductor material can advantageously be silicon. Silicon is characterized by its high chemical resistance. It is also advantageous that silicon has a very low absorption for infrared radiation. This makes it possible to machine-read information of a document hidden under a layer composite 7 by means of a reading device working with infrared or laser radiation. When using silicon, yellowish to golden hues can be achieved with a thickness of approximately 10 nanometers, while brownish to reddish hues can be achieved with a thickness of approximately 40 nanometers.
Proven methods are available for producing the reflection layer 4, for example vacuum evaporation, the so-called “sputtering” and the deposition from liquid phases or from the gas phase. The production of silicon layers is particularly well mastered on an industrial scale.
With one of the known embossing methods mentioned in the introduction, the relief profile of at least one optical diffraction structure 8 is embossed with a heated matrix through the reflection layer 4 into the lacquer layer 3.
The relief of the diffraction structures 8 has a typical profile height of approximately 0.5 micrometers. An application of the second lacquer layer 5 of approximately 0.15 to 2.0 micrometers thick (e.g. 1 micrometer) completely levels the relief. The microstructure profile is therefore not accessible to counterfeits. The same thermoplastic material, for example an acrylic polymer lacquer, is advantageously used for both lacquer layers 3 and 5.
The acrylic polymer lacquer of the lacquer layer 3 can be colored in such a way that it is transparent at least in a predetermined part of the light spectrum. Fluorescent or phosphorescent dyes can also be used. The diffraction structures 8 remain machine or visually readable in a predetermined color. If, for example, the dye is only permeable to infrared light, the diffraction structures 8 are hidden from the unarmed eye and can only be recognized by means of a reading device, not shown here, which can determine the presence of the diffraction structures 8.
The finally applied adhesive layer 6 can be self-adhesive, but can also consist of an adhesive that can be activated by heat or by UV radiation. Finally, it is also possible to design the entire layer composite 7 as a hot stamping foil. In such a case, the stabilization layer 1 can be omitted. There is also a separating layer for a hot stamping foil.
The layer composites described above can be placed on documents to prevent falsification of the background, such as the exchange of photos in passports or for identity cards, driver's licenses etc.