DE102019129964A1

DE102019129964A1 - Sicherheitsdokument mit Oberflächenbeschichtung auf Basis von Nanomaterialien

Info

Publication number: DE102019129964A1
Application number: DE102019129964.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gümmer
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2021-05-06
Also published as: WO2021089464A1; EP4054853A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsdokument (100), umfassend: eine Substratschicht (101) mit einem Bildbereich (102), in dem ein Bild (103) eines Inhabers des Sicherheitsdokuments (100) aufgebracht ist, und einem Personalisierungsbereich (104), in dem personenbezogene Daten (105) des Inhabers des Sicherheitsdokuments (100) aufgebracht sind; und einer Oberflächenbeschichtung (106) auf zumindest dem Bildbereich (102) der Substratschicht (101), wobei die Oberflächenbeschichtung (106) auf Nanomaterialien basiert, und wobei die Oberflächenbeschichtung (106) resistent ist gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten auf zumindest den mit der Oberflächenbeschichtung (106) beschichteten Bildbereich (102) der Substratschicht (101). Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren (400, 500) zur Herstellung eines solchen Sicherheitsdokuments.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsdokument mit einer Oberflächenbeschichtung auf Basis von Nanomaterialien bzw. eine Nanotec Beschichtung auf einem Sicherheitsdokument, insbesondere einer Karte, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sicherheitsdokuments.
Nach aktuellem Stand der Technik ist auf Sicherheitsdokumenten, wie zum Beispiel Personalausweis und Karte im Reisepass oder Führerschein eine Lackschicht als Kratzschutz aufgetragen.
Der häufigste Fälschungsansatz für kartenförmige Ausweisdokumente ist das hauchdünne Aufkleben oder Auflaminieren von neuen Fotos. Dann kann z.B. über die Personaldaten eines anderen Bürgers ein Kleinkredit für z.B. die Anschaffung eines Fernsehers auf betrügerische Art und Weise erlangt werden.
Der gleiche Fälschungsansatz kommt bei elektronischen Aufenthaltstiteln (EAT) vor. Hier kann durch Überkleben der EAT-Karte mit einem neuen Foto ein Betrüger sich einen unrechtmäßigen Aufenthaltstitel verschaffen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit von oben genannten Sicherheitsdokumenten, insbesondere von kartenförmigen Ausweisdokumenten, gegen betrügerisches Aufkleben von falschen Fotos zu erhöhen und damit Fälschungsversuche effizient zu unterbinden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnungen.
Die Erfindung basiert auf der Idee, kartenförmige Ausweisdokumente mit einer Oberflächenbeschichtung auf Nanotechnologiebasis zu versehen, um eine Manipulation der Dokumente zu erschweren und möglichst zu verhindern.
Dazu werden eine oder mehrere sogenannte Oberflächenfunktionsschichten auf das Dokument Nanotechnologiebasis aufgetragen. Eine Antihaftbeschichtung verhindert das Anhaften überklebter oder überlaminierter falscher Fotos. Eine Diffusionsbeschichtung verhindert, dass Kleber in die Kartenoberfläche eindringen können und verhindert so eine gute Verbindung, das falsches Bild löst sich ab. Eine Kratzschutzbeschichtung, ähnlich der jetzigen Lackierung, nur deutlich dünner, verhindert das Verkratzen oder den Abrieb der Oberfläche. Ein Abperleffekt kann durch die Polizei genutzt werden, um die Echtheit des Dokuments zu prüfen. Auf überklebten Bildern perlt das Wasser schlechter ab.
In dieser Offenbarung werden Sicherheitsdokumente, insbesondere kartenförmige Ausweisdokumente, mit Oberflächenbeschichtungen auf Basis von Nanomaterialien beschrieben. Ein Nanomaterial ist ein Material, dessen einzelne Einheiten in einer Größe zwischen 1 und 1000 Nanometer liegen. Üblicherweise werden Stoffe im Bereich von 1 nm bis 100 nm als Nanomaterialien angesehen.
Nanomaterialien für Oberflächenbeschichtungen von Sicherheitsdokumenten können eingesetzt werden, um gezielt bestimmte Materialeigenschaften der Oberfläche der Dokumente zu verändern bzw. zu beeinflussen. Dazu werden verschiedenste Materialien in vollständigen oder unvollständigen, einer oder auch mehreren Schichten als Partikel-Hülle auf die Partikeloberfläche eines Kerns aufgebracht. In der Folge bestimmt dann hauptsächlich die äußere Partikel-Hülle über die Eigenschaften und weniger der Kern. Bei nanoskaligen Objekten, insbesondere wenn sie kleiner als 10 nm sind, führt das vergleichsweise große Verhältnis von Oberflächen zu Volumen, auf die Gesamtoberfläche des Systems bezogen, zu veränderten Oberflächeneigenschaften im Vergleich zu größeren Partikeln. Diese neuen Eigenschaften sind von ausschlaggebender Bedeutung für das Verhalten der Partikel bei der Herstellung, Verarbeitung und Anwendung bei der hier vorgestellten Oberflächenbeschichtung von Sicherheitsdokumenten.
Die hier beschriebenen Oberflächenbeschichtungen von Sicherheitsdokumenten können synthetische Nanopartikel enthalten. Synthetische Nanopartikel sind künstlich hergestellte Teilchen, die gezielt mit neuen Eigenschaften und/oder Funktionalitäten ausgestattet sind, wie z. B. elektrische Leitfähigkeit, chemische Reaktivität. Synthetische Nanopartikel können entsprechend ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften untergliedert werden. Weit verbreitete Gruppen sind: Kohlenstoffhaltige Nanopartikel; Metalloxide (Siliziumdioxid (SiO₂), Titandioxid (TiO₂), Aluminiumoxid (Al2O₃), Eisenoxid (Fe₂O₃) oder (Fe₃O₄), Zinkoxid (ZnO); Halbleiter (Cadmium-Tellurit (CdTe), Silizium); Metalle (Gold (Au), Silber (Ag), Eisen (Fe)). Kohlenstoffhaltige Nanopartikel können in Form von Fullurenen, Nanoröhren und Rußpartikel vorliegen.
Die Oberflächenbeschichtungen für Sicherheitsdokumente können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Nanomaterialien in den verschiedenen Beschichtungssystemen haben je nach Funktion einen unterschiedlichen Masseanteil. Werden einem Lack Nanomaterialien als Additiv beispielsweise zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit zugesetzt, beträgt ihr Masseanteil etwa 3-7 Prozent. Hier beschriebene nanotechnisch funktionalisierte Beschichtungen können verschiedene Additive enthalten, z.B. folgende Stoffe, die gezielt als Nanomaterialien zugegeben werden können: Titandioxid, Siliziumdioxid, Carbon Black, Eisenoxid, Zinkoxid und Silber.
In den in dieser Offenbarung beschriebenen Oberflächenbeschichtungen auf Basis von Nanopartikeln können Nanopartikel in einer Verteilung aus verschiedenen Partikelgrößen über mindestens eine Größenordnung vorliegen. Bei Pigmenten kann die Teilchengröße vor der Weiterverarbeitung von einigen zehn Nanometern bis zu einigen tausend Nanometern reichen. Bindemittel, die sich mit Hilfe von Stabilisatoren auch in Wasser dispergieren lassen, können feine Teilchen mit einem Durchmesser von 50 bis etwa 500 Nanometer bilden, die beim Trocknen der Beschichtung verschmelzen können. Für die Beschichtung von Sicherheitsdokumenten, wie hier beschrieben, welche eine bestimmte technische Eigenschaft wie z.B. Kratzfestigkeit erfordern, kann die Herstellung von Partikeln mit einer engen Teilchengrößenverteilung (Monodispersität) erfolgen.
Durch den Einsatz von Nanomaterialien kann ein besserer Deckungsgrad, ein besseres Zusammenspiel zwischen Beschichtung und Oberfläche und eine langlebigere Beschichtung der Oberfläche von Sicherheitsdokumenten erreicht werden. Aufgrund der geringen Partikelgrößen von 100 nm und weniger von einigen Nanomaterialien, z.B. TiO₂, eignen sich diese besonders für den Einsatz in transparenten Beschichtungssystemen, d.h. als transparente Oberflächenschicht des Sicherheitsdokuments, insbesondere im Bereich des Fotos.
Sicherheitsdokumente mit Oberflächenbeschichtungen, die Nanomaterialien enthalten, zeigen ein deutlich besseres Eigenschafts- und Verarbeitungsprofil als konventionelle Beschichtungen, z.B. eine Erhöhung der Eindringhärte, hohe Dehnbarkeit, schnelles Trocknen, keine Quellung bei Wasserbelastung und hohe Wasserdampfdurchlässigkeit.
Solche Sicherheitsdokumente auf Basis von Nanopartikel-Beschichtungen können mit Hilfe geeigneter Syntheseverfahren effizient hergestellt werden. Bei dem Sol-Gel-Verfahren, zum Beispiel, wird ein Sol, d.h. eine viskose, kolloidale Dispersion, auf eine Oberfläche des Sicherheitsdokuments mittels industrieller Verfahren wie Tauchbeschichtung, Sprühen, Rotationsbeschichtung aufgebracht. Die entstehenden Schichten sind zwischen 0,5 und 3 µm dünn, können im Extremfall auch nur wenige Nanometer dünn und transparent sein. Die Beschichtung kann bei hohen Temperaturen in die Oberfläche des Dokuments eingebrannt werden, wodurch die Beständigkeit der Beschichtung erhöht werden kann. Wenn beispielsweise auf diese Weise ein poröses SiO₂-Schichtsystem auf ein Kunststoffsubstrat der Sicherheitskarte aufgebracht und anschließend thermisch gehärtet wird, erhält man, bedingt durch die Porosität dieses einfachen SiO₂-Einschichtsystems, ein Antireflexverhalten über einen sehr weiten Spektralbereich.
Sicherheitsdokumente auf Basis von Nanopartikel-Beschichtungen können ferner mit fotokatalytischen Beschichtungen hergestellt werden. Beispielsweise können fotokatalytische Beschichtungen mit nanoskaligem TiO₂ durch eine chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) auf die Oberfläche aufgebracht werden. Diese Verfahren eignet sich für Kunststoffoberflächen, wie z.B. Oberflächen aus Polycarbonat der Sicherheitskarten von Ausweisdokumenten. Die Wahl des Herstellungsverfahrens orientiert sich am Anwendungsbereich und an den Anforderungen an die Beschichtung. Die Anwendung des Sol-Gel-Verfahrens kann auf Grund von niedrigeren Temperaturen während des Herstellungsprozesses, kürzerer Prozessführung und geringerem Energieeinsatz für die Herstellung von Oberflächenbeschichtungen mit Nanopartikeln von Sicherheitsdokumenten jedoch günstiger sein.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Sicherheitsdokument, umfassend: eine Substratschicht mit einem Bildbereich, in dem ein Bild eines Inhabers des Sicherheitsdokuments aufgebracht ist, und einem Personalisierungsbereich, in dem personenbezogene Daten des Inhabers des Sicherheitsdokuments aufgebracht sind; und einer Oberflächenbeschichtung auf zumindest dem Bildbereich der Substratschicht, wobei die Oberflächenbeschichtung auf Nanomaterialien basiert, und wobei die Oberflächenbeschichtung resistent ist gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten auf zumindest den mit der Oberflächenbeschichtung beschichteten Bildbereich der Substratschicht.
Ein solches Sicherheitsdokument mit einer Oberflächenbeschichtung auf Nanotechnologiebasis erschwert oder verhindert eine Manipulation des Dokuments. Insbesondere das Auftragen neuer Fotos über das Originalfoto des Dokumenteninhabers und das Überziehen mit einer neuen Kunststoffschicht, beispielsweise einer neuen Lackschicht oder einer neuen Laminierung wird aufgrund der Materialeigenschaften der Oberflächenbeschichtung, d.h. der Eigenschaften der Nanomaterialien, verhindert oder zumindest stark erschwert.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments ist die Oberflächenbeschichtung resistent gegenüber einem Aufbringen eines anderen Bildes auf den mit der Oberflächenbeschichtung beschichteten Bildbereich der Substratschicht.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass Betrüger nicht mehr mit einfachen Methoden ein falsches Bild einer anderen Person auf die Oberfläche des Sicherheitsdokuments auftragen können, um sich somit als rechtmäßiger Besitzer des Dokuments, beispielsweise eines kartenförmigen Ausweisdokuments, auszuweisen. D.h. die Identitätsfälschung wird erschwert.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments ist die Resistenz der Oberflächenbeschichtung gegenüber dem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten derart ausgebildet, dass die aufgebrachten einen oder mehreren weiteren Schichten sich von der Oberflächenbeschichtung ablösen.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Auftragen eines neuen Bildes oder auch neuer Personaldaten auf das Sicherheitsdokument einer anderen Person stark erschwert wird, da ein neues Passfoto nicht mehr an der Oberflächenbeschichtung haften oder kleben bleibt und sich stattdessen sofort oder im Laufe der Zeit ablöst. Identitätsdiebstahl wird damit auf effiziente Weise unterbunden.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments umfasst die Oberflächenbeschichtung eine oder mehrere Oberflächenfunktionsschichten, welche dem Sicherheitsdokument eine oder mehrere Funktionen auf Basis der Nanomaterialien verleihen.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Eigenschaften der Nanomaterialien, wie oben beschrieben, sich auf vorteilhafte Weise nutzen lassen können, um die Oberfläche des Sicherheitsdokuments gegen unbefugtes Überkleben oder Aufbringen neuer Schichten zu schützen.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments umfasst die Oberflächenbeschichtung eine Antihaftbeschichtung, wobei die Antihaftbeschichtung ein Anhaften oder Überkleben oder Aufdrucken einer oder mehrerer weiterer Schichten, insbesondere mit einem anderen Bild, auf die mit der Oberflächenbeschichtung beschichteten Substratschicht verhindert.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass ein Anhaften oder Überkleben oder Aufdrucken einer oder mehrerer weiterer Schichten, insbesondere mit einem anderen Bild, auf die mit der Oberflächenbeschichtung beschichteten Substratschicht effizient und auf einfache Art und Weise verhindert wird. Die Antihaftbeschichtung verhindert das Anhaften von nachträglich angebrachten zusätzlichen Schichten, z.B. mit falschem bzw. betrügerischem Informationsgehalt.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments umfasst die Oberflächenbeschichtung eine Diffusionsbeschichtung, wobei die Diffusionsbeschichtung ein Eindringen von Klebstoff in eine Oberfläche der mit der Oberflächenbeschichtung beschichteten Substratschicht verhindert.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass ein Eindringen von Klebstoff in die Dokumentenoberfläche zwecks Aufklebens von nachträglichen Schichten oder Bildern mit Falschinformation aufgrund der Materialeigenschaften der Oberflächenbeschichtung effizient und auf einfache Art und Weise verhindert wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments umfasst die Oberflächenbeschichtung eine Kratzschutzbeschichtung, die ein Verkratzen oder einen Abrieb der Oberflächenbeschichtung verhindert.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass ein Verkratzen oder ein Abreiben oder Aufrauen der Dokumentenoberfläche zwecks Aufbringens von nachträglichen Schichten oder Bildern mit Falschinformation aufgrund der Materialeigenschaften der Oberflächenbeschichtung effizient und auf einfache Art und Weise verhindert wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments weist die Oberflächenbeschichtung auf der Basis von Nanomaterialien eine höhere Kratzfestigkeit auf als eine herkömmliche Laminatbeschichtung oder Lackbeschichtung.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass ein Verkratzen oder ein Abreiben oder Aufrauen der Dokumentenoberfläche bei der Oberflächenbeschichtung auf Basis von Nanomaterialien sehr viel schwieriger ist als bei einer herkömmlichen Oberfläche auf Basis einer Laminatbeschichtung oder Lackbeschichtung. Der Identitätsdiebstahl wird damit stark erschwert. Insbesondere werden viele Fälscher davon abgehalten, falsche Fotos auf die originale Oberfläche aufzubringen.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments reicht eine Dicke der Oberflächenbeschichtung vom einstelligen Nanometer-Bereich bis zum einstelligen Mikrometerbereich.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Dicke der Oberflächenbeschichtung sehr viel dünner ist als die Dicke einer herkömmlichen Lackschicht oder Laminierung. Durch den Einsatz solcher Nanomaterialien kann ein besserer Deckungsgrad, ein besseres Zusammenspiel zwischen Beschichtung und Oberfläche und eine langlebigere Beschichtung der Oberfläche von Sicherheitsdokumenten erreicht werden. Aufgrund der geringen Partikelgrößen vom einstelligen Nanometer-Bereich bis zum einstelligen Mikrometerbereich eignen sich diese besonders für den Einsatz in transparenten Beschichtungssystemen, d.h. als transparente Oberflächenschicht des Sicherheitsdokuments, insbesondere im Bereich des Fotos. Sicherheitsdokumente mit Oberflächenbeschichtungen einer solchen Dicke zeigen ein deutlich besseres Eigenschafts- und Verarbeitungsprofil als konventionelle Beschichtungen, z.B. eine Erhöhung der Eindringhärte, hohe Dehnbarkeit, schnelles Trocknen, keine Quellung bei Wasserbelastung und hohe Wasserdampfdurchlässigkeit. Die Beschichtung kann bei hohen Temperaturen in die Oberfläche des Dokuments eingebrannt werden, wodurch die Beständigkeit der Beschichtung erhöht werden kann. Ferner weisen solche Oberflächenbeschichtungen ein Antireflexverhalten über einen sehr weiten Spektralbereich auf.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments ist die Oberflächenbeschichtung hydrophob oder superhydrophob, und die Oberflächenbeschichtung ist ausgebildet, bei Benetzung mit Wasser ein Abperlen des Wassers unter Bildung einer spezifischen Tropfenform zu bewirken.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass ein solcher spezifischer Abperleffekt es den zuständigen Beamten bzw. der Sicherheitsbehörde oder auch jeder anderen Person stark erleichtert, die Echtheit des Dokuments zu überprüfen. Zeigt das Dokument beim Aufsprühen von Flüssigkeit wie Wasser den besagten spezifischen Abperleffekt, so handelt es sich um ein Originaldokument, während bei einem anderen Abperleffekt, z.B. kleinere Tropfen und/oder Schlierenbildung, von einer Fälschung auszugehen ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments bildet die spezifische Tropfenform einen Kontaktwinkel zur Oberfläche der Oberflächenbeschichtung von größer 90 Grad aus, insbesondere einen Kontaktwinkel im Bereich von 120 Grad bis zu 170 Grad.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass sich beim Besprühen des Dokuments mit Flüssigkeit oder Wasser Tropfen ausbilden, welche einen großen Kontaktwinkel zur Oberfläche des Dokuments aufweisen, d.h. größer 90 Grad oder sogar größer 120 Grad. Solche Tropfen sind mit dem bloßen Auge einfach zu erkennen. Es bilden sich wenige große Tropfen mit großem Kontaktwinkel aus anstatt vieler kleiner Tropfen mit kleinen Kontaktwinkeln von z.B. kleiner 30 Grad. Dies erleichtert dem Personal der Sicherheitsbehörde eine Überprüfung des Dokuments auf Echtheit.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments bildet die spezifische Tropfenform eine Berührungsoberfläche mit der Oberfläche der Oberflächenbeschichtung aus, welche kleiner als 10 Prozent der Tropfenoberfläche ist, insbesondere im Bereich von 2 bis 3 Prozent oder im Bereich von 0,5 Prozent bis 1 Prozent der Tropfenoberfläche liegt.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass sich beim Besprühen des Dokuments mit Flüssigkeit oder Wasser Tropfen ausbilden, welche geringe Berührungsfläche mit der Oberfläche des Sicherheitsdokuments ausbilden, z.B. kleiner 10 Prozent oder sogar kleiner als 3 Prozent oder sogar kleiner als 1 Prozent. Wie bereits oben zum Kontaktwinkel erläutert, bilden sich nur wenige große Tropfen aus. Diese wenigen Tropfen haben eine geringe Berührungsfläche mit der Oberfläche des Dokuments, z.B. kleiner als 10 Prozent der Tropfenoberfläche oder insbesondere im Bereich von 2 bis 3 Prozent oder im Bereich von 0,5 Prozent bis 1 Prozent der Tropfenoberfläche. Dies erleichtert dem Personal der Sicherheitsbehörde eine Überprüfung des Dokuments auf Echtheit.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments umfasst die Oberflächenbeschichtung eines oder mehrere der folgenden Nano-Materialien: kohlenstoffhaltige Nanopartikel, Halbleiter, Metalle, Metallsulfide, Polymere, Metall- und Halbmetalloxide, insbesondere Titandioxid, Siliziumdioxid, Eisenoxid, Zinkoxid, Aluminiumoxid, Silber.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass diese Materialien der Oberflächenbeschichtung ihre spezifische Funktion verleihen, d.h. Antihaft-Funktion, Kleberabweisung-Funktion, Kratzschutz-Funktion, Abperl-Funktion, Transparenz.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments basiert die Substratschicht auf einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polycarbonat.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass insbesondere kartenförmige Ausweisdokumente, welche aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, insbesondere Polycarbonat, effizient mit der Oberflächenbeschichtung beschichtet werden können. Es eignen sich somit Personalausweise, Karten von Reisepässen mit Bildinformation und persönlicher Information, Führerscheine, elektronische Aufenthaltstitel (EATs), ID-Karten z.B. von Firmen und sonstige kartenförmige Ausweise besonders dazu, mit einer solchen Oberflächenbeschichtung behandelt zu werden, um ihre Sicherheit gegen Fälschung zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments ist die Oberflächenbeschichtung stoffschlüssig mit der Substratschicht verbunden.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Oberflächenbeschichtung, einmal aufgetragen, nicht mehr ohne weiteres abgelöst werden kann. Bei einem Ablöseversuch werden die Oberflächenbeschichtung und die Substratschicht oder beide stark beschädigt, so dass das Dokument unbrauchbar wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments weisen die Nanomaterialien Nanopartikel mit Partikelgrößen zwischen 2 und 60 Nanometer, bevorzugt zwischen 5 und 50 Nanometer auf.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass durch Nanomaterialien mit solchen Partikelgrößen die Dicke der Oberflächenbeschichtung sehr viel dünner ist als die Dicke einer herkömmlichen Lackschicht oder Laminierung. Durch den Einsatz solcher Nanomaterialien kann ein besserer Deckungsgrad, ein besseres Zusammenspiel zwischen Beschichtung und Oberfläche und eine langlebigere Beschichtung der Oberfläche von Sicherheitsdokumenten erreicht werden. Aufgrund der geringen Partikelgrößen zwischen 2 und 60 Nanometer, bevorzugt zwischen 5 und 50 Nanometer eignen sich diese besonders für den Einsatz in transparenten Beschichtungssystemen, d.h. als transparente Oberflächenschicht des Sicherheitsdokuments, insbesondere im Bereich des Fotos. Sicherheitsdokumente mit Oberflächenbeschichtungen auf Basis von Nanomaterialien einer solchen Partikelgröße zeigen ein deutlich besseres Eigenschafts- und Verarbeitungsprofil als konventionelle Beschichtungen, z.B. eine Erhöhung der Eindringhärte, hohe Dehnbarkeit, schnelles Trocknen, keine Quellung bei Wasserbelastung und hohe Wasserdampfdurchlässigkeit. Die Beschichtung kann bei hohen Temperaturen in die Oberfläche des Dokuments eingebrannt werden, wodurch die Beständigkeit der Beschichtung erhöht werden kann. Ferner weisen solche Oberflächenbeschichtungen ein Antireflexverhalten über einen sehr weiten Spektralbereich auf.
Gemäß einer Ausführungsform des Sicherheitsdokuments ist die Oberflächenbeschichtung transparent im optischen Wellenlängenbereich.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Bild unterhalb der Oberflächenbeschichtung sehr gut sichtbar ist. Auch treten aufgrund der Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung keine Reflexionen über einen weiten Bereich des sichtbaren Lichts auf, vorzugsweise im gesamten optischen Spektrum. D.h. ein Bild mit einer derartigen Oberflächenbeschichtung auf Nanomaterialbasis ist wesentlich besser zu erkennen, hat einen stärkeren Glanz und eine höhere Leuchtkraft als ein Bild, das mit einer herkömmlichen Lackschicht oder Laminierung versehen ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments umfassend die folgenden Schritte: Aufbringen eines Bildes eines Inhabers des Sicherheitsdokuments auf einen Bildbereich einer Substratschicht; Aufbringen von personenbezogenen Daten des Inhabers des Sicherheitsdokuments auf einen Personalisierungsbereich der Substratschicht; und Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung auf zumindest den Bildbereich der Substratschicht, wobei die Oberflächenbeschichtung auf Nanomaterialien basiert, und wobei die Oberflächenbeschichtung resistent ist gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten auf zumindest den mit der Oberflächenbeschichtung beschichteten Bildbereich der Substratschicht.
Ein Sicherheitsdokument mit einer Oberflächenbeschichtung auf Nanotechnologiebasis, welches nach einem solchen Verfahren hergestellt wurde, erschwert oder verhindert eine Manipulation des Dokuments. Insbesondere das Auftragen neuer Fotos über das Originalfoto des Dokumenteninhabers und das Überziehen mit einer neuen Kunststoffschicht, beispielsweise einer neuen Lackschicht oder einer neuen Laminierung, wird aufgrund der Materialeigenschaften der Oberflächenbeschichtung, d.h. der Eigenschaften der Nanomaterialien, verhindert oder zumindest stark erschwert.
Die gleichen Ausführungsformen, die oben in Bezug auf das Sicherheitsdokument beschrieben wurden, können auch mit dem besagten Verfahren hergestellt werden. Es gelten die gleichen Aussagen bezüglich ihrer technischen Vorteile.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm eines Sicherheitsdokuments 100 mit einer Oberflächenbeschichtung 106 gemäß der Offenbarung;
2 ein schematisches Diagramm eines Fälschungsversuchs 200 bei dem Sicherheitsdokuments 100 gemäß der Offenbarung;
3 ein schematisches Diagramm 300 von zwei beispielhaften Tropfenformen 301, 303, wie sie sich auf der Oberfläche eines Sicherheitsdokuments 100 gemäß der Offenbarung bilden können und abperlen;
4 ein schematisches Diagramm eines Verfahrens 400 zur Herstellung des Sicherheitsdokuments 100 gemäß der Offenbarung; und
5 ein schematisches Diagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments 100 gemäß der Offenbarung.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Sicherheitsdokuments 100 mit einer Oberflächenbeschichtung 106 gemäß der Offenbarung.
Das Sicherheitsdokument 100 umfasst eine Substratschicht bzw. ein Substrat 101 und eine Oberflächenbeschichtung 106. Die Substratschicht 101 umfasst einen Bildbereich 102, in dem ein Bild 103 bzw. Foto eines Inhabers des Sicherheitsdokuments 100, aufgebracht ist, und einem Personalisierungsbereich 104, in dem personenbezogene Daten 105 des Inhabers des Sicherheitsdokuments 100 aufgebracht sind. Der Inhaber kann eine beliebige Person sein. Das Bild 103 kann ein biometrisches Foto sein, das biometrische Eigenschaften des Inhabers darstellt. Zwischen dem Bild 103 und den persönlichen Daten 105 des Inhabers besteht eine personenbezogene Beziehung, d.h. die persönlichen Daten stellen eine Beschreibung des Inhabers in Worten dar, z.B. seinen Namen, seine ID, seine Adresse, seine charakteristischen Eigenschaften, etc., während das Foto 103 eine bildliche Beschreibung des Inhabers darstellt. Bei der personenbezogenen Beziehung handelt es sich um eine eindeutige Abbildung, welche den persönlichen Daten 105 in eindeutiger Weise ein Bild 103 zuordnet.
Das Bild 103, ebenso wie die persönlichen Daten 105 des Karteninhabers können beispielsweise mit einer Farb-Personalisierungstechnologie, die auf einem digitalen Druckverfahren basiert, auf die Substratschicht 101 aufgebracht werden. Bei der Personalisierung des Sicherheitsdokuments 100 können die Farben des Bildes 103 mit einem speziellen Verfahren in das Material der Substratschicht 101 eingebracht werden, so dass Bilddaten und der Kartenkörper einen unlösbaren Verbund bilden, wodurch das Sicherheitsdokument 100 manipulationssicher wird.
Das Bild 103 und die persönlichen Daten 105 der Karteninhaber können somit direkt in die Karte bzw. die Substratschicht 101 eingebracht werden. Sie werden unlösbar mit ihr verbunden und bieten damit einen höchst möglichen Fälschungsschutz.
Die Substratschicht 101 kann selbst mehrere verschiedene Schichten umfassen, welche z.B. durch Lamination zusammengeführt werden können. Alternativ kann es sich bei der Substratschicht 101 auch um eine fertige Polykarbonat-Karte handeln, die mit dem Bild 103 bedruckt wird.
In die Substratschicht kann ein kontaktloser Sicherheits-Chip und seine Antenne eingebracht sein, z.B. in einer der Schichten der Substratschicht. Der Chip kann induktiv betrieben werden, d.h. er hat keine eigene Stromversorgung, sondern bezieht seine Energie über das elektromagnetische Feld eines Lesegeräts. Der Chip kann die individuellen Daten 105 des Karteninhabers umfassen.
In die Substratschicht 101 kann als Sicherheitsmerkmal ein Sicherheitsfaden integriert sein. Er kann beispielsweise horizontal oder vertikal verlaufen, und kann mit der Dokumentennummer sowie dem Namen des Ausweisinhabers personalisiert sein.
Ferner kann als weiteres Sicherheitsmerkmal ein Hologramm auf die Oberfläche der Substratschicht 101 aufgebracht sein, welches beispielsweise ein staatliches Hoheitszeichen, das Bild 103 des Dokumenteninhabers, z.B. in stilisierter Form, sowie den Namen und die Seriennummer holografisch wiedergeben kann.
Die Oberflächenbeschichtung 106 ist auf zumindest dem Bildbereich 102 der Substratschicht 101 aufgebracht bzw. aufgetragen. Vorteilhafterweise ist sie aber über der gesamten Substratschicht 101 aufgebracht, um die Herstellung zu vereinfachen und um einen Schutz für das gesamte Dokument 100 zu bieten. Die Oberflächenbeschichtung 106 basiert auf Nanomaterialien bzw. Nanopartikeln und ist resistent gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten auf zumindest den mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichteten Bildbereich 102 der Substratschicht 101. D.h. die Oberflächenbeschichtung 106 hat solche Eigenschaften bzw. eine spezifische Charakteristik, welche ein Aufbringen zusätzlicher Schichten auf die Oberflächenbeschichtung 106 verhindert oder zumindest wesentlich erschwert.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann direkt auf die mit dem Foto 103 und den persönlichen Daten 105 des Inhabers versehene Substratschicht 101 aufgetragen sein. Alternativ können zwischen der Substratschicht 101 und der Oberflächenbeschichtung 106 noch eine oder mehrere weitere Schichten vorhanden sein, beispielsweise eine Lackschicht oberhalb des Fotos 103 oder eine Klebeschicht zum Aufkleben des Fotos 103 auf die Substratschicht 101. Das Foto 103 und die persönlichen Daten 105 können auf die Substratschicht 101 aufgeklebt oder aufgedruckt sein.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann mittels verschiedener Verfahren auf die Substratschicht 101 aufgebracht sein, z.B. durch chemische, mechanische, thermische oder thermomechanische Verfahren. Um eine gute Haftung der der Oberflächenbeschichtung 106 auf der Substratschicht 101 zu erzielen, kann die Substratschicht 101 vor der Beschichtung mechanisch und/oder chemisch vorbehandelt werden. Die Ausprägung der Grenzflächenschicht ist vom Beschichtungsverfahren und der Substratvorbehandlung, z.B. Schleifen, Mikrostrahlen, Beizen, Silanisieren oder Silikatisieren, etc. abhängig. Dazu können Haftvermittler genutzt werden, d.h. Substanzen, die in der Grenzfläche unmischbarer Stoffe eine enge physikalische oder chemische Bindung herstellen.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann z.B. mittels Lackieren, Rotationsbeschichten, Spritzlackieren, thermischen Spritzen, Tauchlackieren, Schmelztauchen, Emaillieren, Schlitzdüsenbeschichtens, Tauchbeschichtens, Sprühbeschichtens, Walzenbeschichtung, Galvanisieren, Chromatieren, Verzinken, Phosphatieren, Verzinnen, Sol-Gel, mechanisches Verzinken, thermisches Spritzen, Pulverbeschichten, Auftraglöten, Plasma-Pulver-Auftragschweißen, Auftragschweißen, Wirbelsintern, etc. auf die Substratschicht 101 aufgebracht werden.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann resistent sein gegenüber einem Aufbringen eines anderen Bildes auf den mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichteten Bildbereich 102 der Substratschicht 101, wie z.B. in 2 dargestellt.
Die Resistenz der Oberflächenbeschichtung 106 gegenüber dem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten kann derart ausgebildet sein, dass die aufgebrachten einen oder mehreren weiteren Schichten sich von der Oberflächenbeschichtung 106 ablösen.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann derart ausgebildet sein, dass aufgrund der Struktur basierend auf Nanopartikeln selbst Haftvermittler, wie oben beschrieben, nicht an der Oberflächenbeschichtung 106 anhaften können.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann eine oder mehrere Oberflächenfunktionsschichten umfassen, welche dem Sicherheitsdokument 100 eine oder mehrere Funktionen auf Basis der Nanomaterialien verleihen. Diese Funktionen können typische Eigenschaften von Nanomaterialien sein, wie z.B. hohe Kratzbeständigkeit, Härte und Festigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit, Schmutzabweisung, Lösungsmittelbeständigkeit, Säurebeständigkeit, Stabilität in Lösungen, Biokompatibilität, Klebstoffabweisungsfähigkeit, Schlag- und Bruchfestigkeit, etc.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann eine Antihaftbeschichtung umfassen, wobei die Antihaftbeschichtung ein Anhaften oder Überkleben oder Aufdrucken einer oder mehrerer weiterer Schichten, insbesondere mit einem anderen Bild, wie z.B. in 2 dargestellt, auf die mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichteten Substratschicht 101 verhindert.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann eine Diffusionsbeschichtung umfassen, wobei die Diffusionsbeschichtung ein Eindringen von Klebstoff in die Oberfläche der mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichteten Substratschicht 101 verhindert.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann eine Kratzschutzbeschichtung umfassen, die ein Verkratzen oder einen Abrieb der Oberflächenbeschichtung 106 verhindert.
Die oben genannten Beschichtungen, d.h. Antihaftbeschichtung, Diffusionsbeschichtung und Kratzschutzbeschichtung können eigenständige Beschichtungen innerhalb der Oberflächenbeschichtung 106 bilden oder/und die Oberflächenbeschichtung 106 kann die Funktionalitäten dieser Schichten umfassen, d.h. Antihaftungsfähigkeit, Diffusionsfähigkeit und Kratzschutz.
Die Oberflächenbeschichtung 106 auf der Basis von Nanomaterialien weist eine höhere Kratzfestigkeit auf als eine herkömmliche Laminatbeschichtung oder Lackbeschichtung.
Eine Dicke der Oberflächenbeschichtung 106 kann beispielsweise vom einstelligen Nanometer-Bereich bis zum einstelligen Mikrometerbereich reichen.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann hydrophob oder superhydrophob ausgebildet sein. Die Oberflächenbeschichtung 106 kann ausgebildet sein, bei Benetzung mit Wasser (oder auch mit einer anderen Flüssigkeit) ein Abperlen des Wassers bzw. der anderen Flüssigkeit unter Bildung einer spezifischen Tropfenform zu bewirken, z.B. entsprechend der Darstellung in 3.
Die spezifische Tropfenform kann beispielsweise einen Kontaktwinkel zur Oberfläche der Oberflächenbeschichtung 106 von größer 90 Grad ausbilden, beispielsweise einen Kontaktwinkel im Bereich von 120 Grad bis zu 170 Grad.
Die spezifische Tropfenform kann eine Berührungsoberfläche mit der Oberfläche der Oberflächenbeschichtung 106 ausbilden, welche kleiner als 10 Prozent der Tropfenoberfläche ist, insbesondere im Bereich von 2 bis 3 Prozent oder im Bereich von 0,5 Prozent bis 1 Prozent der Tropfenoberfläche, wie z.B. in der Darstellung der 3 beschrieben ist.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Nano-Materialien umfassen: kohlenstoffhaltige Nanopartikel, Halbleiter, Metalle, Metallsulfide, Polymere, Metall- und Halbmetalloxide, insbesondere Titandioxid, Siliziumdioxid, Eisenoxid, Zinkoxid, Aluminiumoxid, Silber.
Die Substratschicht 101 kann auf einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, basieren.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann stoffschlüssig mit der Substratschicht 101 verbunden sein. D.h., die Verbindung aus Oberflächenbeschichtung 106 und Substratschicht 101 kann durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Damit bilden sie eine nicht lösbare Verbindung, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lässt. Beispielsweise kann die Oberflächenbeschichtung 106 mit der Substratschicht 101 mittels Lötens, Klebens, Schweißens, Vulkanisierens verbunden sein.
Die Nanomaterialien können Nanopartikel mit Partikelgrößen zwischen 2 und 60 nm, bevorzugt zwischen 5 und 50 Nanometer aufweisen.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann bevorzugt transparent im optischen Wellenlängenbereich sein, so dass das Bild 103 und die persönlichen Daten 105 des Karteninhabers gut sichtbar sind.
In einem Beispiel ist die Oberflächenbeschichtung 106 nur auf einem Teil der Oberfläche des Sicherheitsdokuments 100 aufgebracht, insbesondere auf dem Bildbereich, während auf einem anderen Teil der Oberfläche eine andere Beschichtung, beispielsweise eine herkömmliche Lackierung oder Lasur aufgebracht ist. Dann ist es möglich anhand des wie oben beschriebenen (oder zu 3 beschriebenen) speziellen Abperleffekts der Oberflächenbeschichtung 106 zu erkennen, ob es sich um das ursprüngliche Bild des Dokumenteninhabers handelt oder ob nachträglich ein neues Bild auf die ursprüngliche Oberflächenbeschichtung 106 aufgebracht wurde. Ist beispielsweise nur der Bildbereich mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichtet und der restliche Bereich mit einer herkömmlichen Beschichtung, so ist die Tropfenform auf dem ursprünglichen Bild so wie oben beschrieben, d.h. Tropfenbildung mit einem Kontaktwinkel großer 90 Grad, während auf dem restlichen Bereich der Oberfläche sich eine andere Tropfenform bildet, beispielsweise unter einem Kontaktwinkel von kleiner 30 Grad (oder auch 20 Grad oder 40 Grad). Anhand der unterschiedlichen Tropfenform kann die zuständige Behörde schnell überprüfen, ob es sich um das ursprüngliche Bild des Dokumenteninhabers handelt oder ob nachträglich ein neues Bild zusammen mit einer neuen Beschichtung aufgebracht wurde. Im letzteren Fall würden sich auf der gesamten Oberfläche Tropfen unter einem geringeren Kontaktwinkel bilden, beispielsweise kleiner 30 Grad.
In einem Beispiel umfasst das Bild des Inhabers des Sicherheitsdokuments ein Sicherheitsmerkmal, das nur bei Beschichtung mit der Oberflächenbeschichtung 106 erkennbar ist, nicht jedoch bei einer herkömmlichen Beschichtung. Zum Beispiel kann dieses Sicherheitsmerkmal bestimmte Materialien enthalten, die in Wechselwirkung mit dem Material der Oberflächenbeschichtung 106 treten, so dass es zu einem sichtbaren Effekt kommt. Dies kann beispielsweise ein Hologramm sein oder eine Färbung der Oberflächenbeschichtung 106 im Bereich des Sicherheitsmerkmals oder ein anderer Effekt.
In einem Beispiel umfasst die Oberflächenbeschichtung 106 eine spezifische Musterung, welche eine Fälschung der Beschichtung erschwert. Beispielsweise kann diese spezifische Musterung eine Funktion der persönlichen Daten des Dokumenteninhabers oder abhängig von den Bildinformationen des Bilds des Inhabers sein.
In einem Beispiel umfasst die Oberflächenbeschichtung 106 eine Farbcodierung, z.B. verschiedene Farben oder Farbübergänge, beispielsweise ein Farbmuster, welches abhängig von den persönlichen Daten des Dokumenteninhabers und/oder der Bildinformation des Dokumenteninhabers aufgebracht ist. Beispielsweise kann das Bild des Dokumenteninhabers bestimmte Informationen umfassen, z.B. eine Hell/Dunkelverteilung oder bestimmte biometrische Informationen, welche aus dem Bild ableitbar sind. Die Farbcodierung der Oberflächenbeschichtung 106 kann abhängig von diesen Informationen des Bilds des Dokumenteninhabers aufgebracht sein. Dies gilt nicht nur für die Farbcodierung, auch andere Merkmale der Oberflächenbeschichtung 106 können abhängig von diesen Informationen des Bilds des Dokumenteninhabers sein, z.B. eine Strukturierung der Oberflächenbeschichtung 106 oder eine Musterung der Oberflächenbeschichtung 106. Vorzugsweise sind diese Merkmale der Oberflächenbeschichtung 106 für den zuständigen Beamten leicht erkennbar, so dass er schnell entscheiden kann, ob es sich bei dem Dokument um das Original oder um eine Fälschung handelt. Damit wird eine Fälschung des originalen Bildes des Dokumenteninhabers stark erschwert.
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Fälschungsversuchs 200 bei dem Sicherheitsdokuments 100 gemäß der Offenbarung.
Dargestellt ist der Versuch, ein neues Bild 203 einer anderen Person, welche nicht dem Inhaber des Sicherheitsdokuments 100 entspricht, auf das ursprüngliche Bild 103 des rechtmäßigen Besitzers zu überkleben und eventuell mit einer Lasurschicht bzw. einem Laminat 206 zu versehen, um das neue Bild 203 echt aussehen zu lassen.
Allerdings wird dieser Versuch durch die spezifische Oberflächenbeschichtung 106 des Sicherheitsdokuments 100 vereitelt. Denn die Oberflächenbeschichtung 106 basiert auf Nanomaterialien bzw. Nanopartikeln und ist resistent 211, 212 gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten, wie z.B. der Schicht 202 mit dem neuen Foto 203 und der Lasurschicht bzw. dem Laminat 206. Die Oberflächenbeschichtung 106 hat solche Eigenschaften bzw. spezifische Charakteristiken, welche ein Aufbringen zusätzlicher Schichten 202, 206 auf die Oberflächenbeschichtung 106 verhindern oder zumindest wesentlich erschweren.
Die Resistenz der Oberflächenbeschichtung 106 gegenüber dem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten 202, 206 ist in der Darstellung in 2 derart ausgebildet, dass die aufgebrachten einen oder mehreren weiteren Schichten 202, 206 sich von der Oberflächenbeschichtung 106 ablösen. Aufgrund der Struktur der Oberflächenbeschichtung 106, welche auf Nanopartikeln basiert, können selbst Haftvermittler nicht an der Oberflächenbeschichtung 106 anhaften.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann eine oder mehrere Oberflächenfunktionsschichten umfassen, welche dem Sicherheitsdokument 100 eine oder mehrere Funktionen auf Basis der Nanomaterialien verleihen. Diese Funktionen können typische Eigenschaften von Nanomaterialien sein, wie z.B. hohe Kratzbeständigkeit, Härte und Festigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit, Schmutzabweisung, Lösungsmittelbeständigkeit, Säurebeständigkeit, Stabilität in Lösungen, Biokompatibilität, Klebstoffabweisungsfähigkeit, Schlag- und Bruchfestigkeit, etc.
Die Oberflächenbeschichtung 106 kann eine Antihaftbeschichtung umfassen, welche ein Anhaften oder Überkleben oder Aufdrucken einer oder mehrerer weiterer Schichten 202, 206 mit dem neuen Bild 203 auf die mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichteten Substratschicht 101 verhindern. Die Oberflächenbeschichtung 106 kann eine Diffusionsbeschichtung umfassen, welche ein Eindringen von Klebstoff in die Oberfläche der mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichteten Substratschicht 101 verhindern, so dass das neue Bild 203 nicht an der Oberflächenbeschichtung 106 kleben bleibt. Die Oberflächenbeschichtung 106 kann eine Kratzschutzbeschichtung umfassen, die ein Verkratzen oder einen Abrieb der Oberflächenbeschichtung 106 verhindert, so dass diese nicht aufgeraut werden kann, um das neue Bild 203 aufzukleben oder anzuheften.
3 zeigt ein schematisches Diagramm 300 von zwei beispielhaften Tropfenformen 301, 303, wie sie sich auf der Oberfläche eines Sicherheitsdokuments 100 gemäß der Offenbarung bilden können und abperlen.
Wassertropfen haben aufgrund ihrer hohen Oberflächenspannung die Tendenz zur Minimierung ihrer Oberfläche und versuchen daher, eine Kugelform zu erreichen. Bei Kontakt mit einer anderen Oberfläche wirken Adhäsionskräfte, d.h. Anhaftungskräfte an die Oberfläche, so dass es zur Benetzung derselben kommt. Abhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit kann es zu vollständiger oder unvollständiger Benetzung kommen.
Aufgrund der Oberflächenbeschichtung 106 kommt es zu einem spezifischen Abperleffekt, wenn das Sicherheitsdokument 100 mit Wasser (oder einer anderen Flüssigkeit) besprüht wird. D.h. das aufgesprühte Wasser bildet eine spezifische Tropfenform 301, 303, welche sich von der Tropfenform von anderen Oberflächen, z.B. einer herkömmlichen Lasurschicht oder einer Laminierungsschicht unterscheidet.
Gelingt es einem Betrüger also dennoch, ein falsches Bild 203 auf das Sicherheitsdokument 100 aufzubringen, und zusätzlich das falsche Bild 203 über eine Lasurschicht bzw. Laminierung fest einzubringen, so ist der sich einstellende Abpereffekt unterschiedlich zu dem, der auf der Oberflächenbeschichtung 106 zu sehen ist. D.h. es entstehen Tropen einer anderen Tropfenform und anderen Größe, welches als Unterscheidungsmerkmal von z.B. der Polizei oder dem Grenzschutz genutzt werden kann, um einen betrügerischen Fälschungsversuch zu entlarven.
Die Hydrophobie der Oberflächenbeschichtung 106 kann über den Kontaktwinkel 302, 304 bestimmt werden, wie in 3 dargestellt. Je höher der Kontaktwinkel 302, 304, desto hydrophober die Oberfläche. Oberflächen mit einem Kontaktwinkel kleiner als 90° werden als hydrophil, solche mit einem Kontaktwinkel größer als 90° als hydrophob bezeichnet. Bei den hier genutzten Oberflächenbeschichtungen 106 können Kontaktwinkel von bis zu 160° (Superhydrophobie) oder sogar 170° erreicht werden. Das bedeutet, dass nur etwa 2 bis 3 % der Tropfenoberfläche mit der Oberfläche 305, 306 der Oberflächenbeschichtung 106 in Kontakt stehen, diese also eine extrem geringe Benetzbarkeit besitzt.
Wie oben erläutert, kann die Oberflächenbeschichtung 106 hydrophob, wie auf der rechten Seite in 3 dargestellt, oder superhydrophob, wie auf der linken Seite in 3 dargestellt, sein. Die Oberflächenbeschichtung 106 kann z.B. ausgebildet sein, bei Benetzung mit Wasser (oder einer anderen Flüssigkeit) ein Abperlen des Wassers bzw. der anderen Flüssigkeit unter Bildung einer spezifischen Tropfenform 301, 303 zu bewirken. Bei einer hydrophoben Oberflächenbeschichtung 106 bildet sich beispielsweise die rechts in 3 dargestellte Tropenform 303 aus, während sich bei einer superhydrophoben Oberflächenbeschichtung 106 beispielsweise die links in 3 dargestellte Tropenform 301 ausbildet.
Die spezifische Tropfenform 301, 303 kann beispielsweise einen Kontaktwinkel 302, 304 zur Oberfläche der Oberflächenbeschichtung 106 von größer 90 Grad ausbilden, insbesondere einen Kontaktwinkel 302 im Bereich von 120 Grad bis zu 170 Grad, wie bei der superhydrophoben Oberflächenbeschichtung 106 auf der linken Seite von 3 dargestellt.
Die spezifische Tropfenform 301, 303 kann beispielsweise eine Berührungsoberfläche 305, 306 mit der Oberfläche der Oberflächenbeschichtung 106 ausbilden, welche kleiner als 10 Prozent der Tropfenoberfläche ist, insbesondere im Bereich von 2 bis 3 Prozent oder im Bereich von 0,5 Prozent bis 1 Prozent der Tropfenoberfläche, wie bei der superhydrophoben Oberflächenbeschichtung 106 auf der linken Seite von 3 dargestellt.
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verfahrens 400 zur Herstellung des Sicherheitsdokuments 100 gemäß der Offenbarung. Das Verfahren 400 umfasst die folgenden Schritte: Aufbringen 401 eines Bildes 103 eines Inhabers des Sicherheitsdokuments 100 auf einen Bildbereich 102 einer Substratschicht 101; Aufbringen 402 von personenbezogenen Daten 105 des Inhabers des Sicherheitsdokuments 100 auf einen Personalisierungsbereich 104 der Substratschicht 101; und Aufbringen 403 einer Oberflächenbeschichtung 106 auf zumindest den Bildbereich 102 der Substratschicht 101, wobei die Oberflächenbeschichtung 106 auf Nanomaterialien basiert, und wobei die Oberflächenbeschichtung 106 resistent ist gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten auf zumindest den mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichteten Bildbereich 102 der Substratschicht 101, wie z.B. oben zu den 1 bis 3 beschrieben.
5 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments 100 gemäß der Offenbarung. Das Verfahren 500 zeigt die oben zu 4 dargestellten Herstellungsschritte als abstrakte Verfahrensschritte auf. So umfasst das Verfahren einen ersten Verfahrensschritt 501: Aufbringen 501 eines Bildes 103 eines Inhabers des Sicherheitsdokuments 100 auf einen Bildbereich 102 einer Substratschicht 101. Das Verfahren 500 umfasst einen zweiten Verfahrensschritt 502: Aufbringen 502 von personenbezogenen Daten 105 des Inhabers des Sicherheitsdokuments 100 auf einen Personalisierungsbereich 104 der Substratschicht 101. Das Verfahren 500 umfasst ferner einen dritten Verfahrensschritt 503: Aufbringen 503 einer Oberflächenbeschichtung 106 auf zumindest den Bildbereich 102 der Substratschicht 101, wobei die Oberflächenbeschichtung 106 auf Nanomaterialien basiert, und wobei die Oberflächenbeschichtung 106 resistent ist gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten auf zumindest den mit der Oberflächenbeschichtung 106 beschichteten Bildbereich 102 der Substratschicht 101, wie bereits oben zu den 1 bis 3 näher dargestellt.
Es ist selbstverständlich, dass die Merkmale der verschiedenen beispielhaft hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, außer wenn spezifisch anderweitig angegeben. Wie in der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt müssen einzelne Elemente, die in Verbindung stehend dargestellt wurden, nicht direkt miteinander in Verbindung stehen; Zwischenelemente können zwischen den verbundenen Elementen vorgesehen sein. Der Begriff „beispielsweise“ ist lediglich als ein Beispiel gemeint und nicht als das Beste oder Optimale. Es wurden bestimmte Ausführungsformen hierin veranschaulicht und beschrieben, doch für den Fachmann ist es offensichtlich, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichartigen Implementierungen anstelle der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen verwirklicht werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung gezeigten oder beschriebenen Merkmale können in beliebiger Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
Bezugszeichenliste

100: Sicherheitsdokument bzw. kartenförmiges Ausweisdokument
101: Substratschicht bzw. Substrat
102: Bildbereich
103: Bild bzw. Foto
104: Personalisierungsbereich
105: personenbezogene Daten
106: Oberflächenbeschichtung
200: Dokument gemäß einer zweiten Ausführungsform
202: Schicht mit anderem Bild
203: anderes Bild bzw. falsches Bild
206: weitere Schicht, Lasurschicht, Laminierung
211, 212: Resistenz der Oberflächenbeschichtung gegen Aufbringen weiterer Schichten
300: Diagramm zweier beispielhafter Tropfenformen
301: Tropfenform bei superhydrophober Oberflächenbeschichtung
302: Kontaktwinkel bei superhydrophober Oberflächenbeschichtung
303: Tropfenform bei hydrophober Oberflächenbeschichtung
304: Kontaktwinkel bei hydrophober Oberflächenbeschichtung
305: Berührungsfläche bzw. Tropfenoberfläche bei superhydrophober Oberflächenbesch ichtung
306: Berührungsfläche bzw. Tropfenoberfläche bei hydrophober Oberflächenbesch ichtung
400: Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments
401: 1. Schritt Aufbringen eines Bildes
402: 2. Schritt Aufbringen von personenbezogenen Daten
403: 3. Schritt Aufbringen der Oberflächenbeschichtung
500: Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments
501: 1. Schritt Aufbringen eines Bildes
502: 2. Schritt Aufbringen von personenbezogenen Daten
503: 3. Schritt Aufbringen der Oberflächenbeschichtung

Claims

Sicherheitsdokument (100), umfassend: eine Substratschicht (101) mit einem Bildbereich (102), in dem ein Bild (103) eines Inhabers des Sicherheitsdokuments (100) aufgebracht ist, und einem Personalisierungsbereich (104), in dem personen-bezogene Daten (105) des Inhabers des Sicherheitsdokuments (100) aufgebracht sind; und einer Oberflächenbeschichtung (106) auf zumindest dem Bildbereich (102) der Substratschicht (101), wobei die Oberflächenbeschichtung (106) auf Nanomaterialien basiert, und wobei die Oberflächenbeschichtung (106) resistent ist gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten auf zumindest den mit der Oberflächenbeschichtung (106) beschichteten Bildbereich (102) der Substratschicht (101).
Sicherheitsdokument (100) nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) resistent (211, 212) ist gegenüber einem Aufbringen eines anderen Bildes (203) auf den mit der Oberflächenbeschichtung (106) beschichteten Bildbereich (102) der Substratschicht (101).
Sicherheitsdokument (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Resistenz (211, 212) der Oberflächenbeschichtung (106) gegenüber dem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten (202, 206) derart ausgebildet ist, dass die aufgebrachten einen oder mehreren weiteren Schichten (202, 206) sich von der Oberflächenbeschichtung (106) ablösen.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) eine oder mehrere Oberflächenfunktionsschichten umfasst, welche dem Sicherheitsdokument (100) eine oder mehrere Funktionen auf Basis der Nanomaterialien verleihen.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) eine Antihaftbeschichtung umfasst, wobei die Antihaftbeschichtung ein Anhaften oder Überkleben oder Aufdrucken einer oder mehrerer weiterer Schichten (202, 206), insbesondere mit einem anderen Bild (203), auf die mit der Oberflächenbeschichtung (106) beschichteten Substratschicht (101) verhindert.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) eine Diffusionsbeschichtung umfasst, wobei die Diffusionsbeschichtung ein Eindringen von Klebstoff in eine Oberfläche der mit der Oberflächenbeschichtung (106) beschichteten Substratschicht (101) verhindert.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) eine Kratzschutzbeschichtung umfasst, die ein Verkratzen oder einen Abrieb der Oberflächenbeschichtung (106) verhindert.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) auf der Basis von Nanomaterialien eine höhere Kratzfestigkeit aufweist als eine herkömmliche Laminatbeschichtung oder Lackbeschichtung.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Dicke der Oberflächenbeschichtung (106) vom einstelligen Nanometer-Bereich bis zum einstelligen Mikrometerbereich reicht.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) hydrophob oder superhydrophob ist, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) ausgebildet ist, bei Benetzung mit Wasser ein Abperlen des Wassers unter Bildung einer spezifischen Tropfenform (301, 303) zu bewirken.
Sicherheitsdokument (100) nach Anspruch 10, wobei die spezifische Tropfenform (301, 303) einen Kontaktwinkel (302, 304) zur Oberfläche der Oberflächenbeschichtung (106) von größer 90 Grad ausbildet, insbesondere einen Kontaktwinkel (302, 304) im Bereich von 120 Grad bis zu 170 Grad ausbildet.
Sicherheitsdokument (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die spezifische Tropfenform (301, 303) eine Berührungsoberfläche (305, 306) mit der Oberfläche der Oberflächenbeschichtung (106) ausbildet, welche kleiner als 10 Prozent der Tropfenoberfläche ist, insbesondere im Bereich von 2 bis 3 Prozent oder im Bereich von 0,5 Prozent bis 1 Prozent der Tropfenoberfläche liegt.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) eines oder mehrere der folgenden Nano-Materialien umfasst: kohlenstoffhaltige Nanopartikel, Halbleiter, Metalle, Metallsulfide, Polymere, Metall- und Halbmetalloxide, insbesondere Titandioxid, Siliziumdioxid, Eisenoxid, Zinkoxid, Aluminiumoxid, Silber.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Substratschicht (101) auf einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, basiert.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) stoffschlüssig mit der Substratschicht (101) verbunden ist.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Nanomaterialien Nanopartikel mit Partikelgrößen zwischen 2 und 60 nm, bevorzugt zwischen 5 und 50 nm aufweisen.
Sicherheitsdokument (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbeschichtung (106) transparent im optischen Wellenlängenbereich ist.
Verfahren (400, 500) zur Herstellung eines Sicherheitsdokuments (100) umfassend die folgenden Schritte: Aufbringen (401, 501) eines Bildes (103) eines Inhabers des Sicherheitsdokuments (100) auf einen Bildbereich (102) einer Substratschicht (101); Aufbringen (402, 502) von personenbezogenen Daten (105) des Inhabers des Sicherheitsdokuments (100) auf einen Personalisierungsbereich (104) der Substratschicht (101); und Aufbringen (403, 503) einer Oberflächenbeschichtung (106) auf zumindest den Bildbereich (102) der Substratschicht (101), wobei die Oberflächenbeschichtung (106) auf Nanomaterialien basiert, und wobei die Oberflächenbeschichtung (106) resistent ist gegenüber einem Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Schichten auf zumindest den mit der Oberflächenbeschichtung (106) beschichteten Bildbereich (102) der Substratschicht (101).