DE102022001564A1

DE102022001564A1 - Secure element, in particular ID card with a personalization element and method for producing the same

Info

Publication number: DE102022001564A1
Application number: DE102022001564.1A
Authority: DE
Inventors: Cristina Fabian; Klaus Kohl; Josef Riedl; Thorsten Sauer; Peter Tarantino
Original assignee: Giesecke and Devrient ePayments GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient ePayments GmbH
Priority date: 2022-05-04
Filing date: 2022-05-04
Publication date: 2023-11-09
Also published as: EP4272973A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Personalisierungselements und/ oder eines Designelementes auf einem sicheren Element (1), insbesondere einer Ausweiskarte, mit einer Personalisierungsschicht (2) aus einem Kunststoffmaterial, das die Eigenschaft besitzt, bei Energiezufuhr seine Farbe zu ändern und/ oder sein Volumen durch Aufschäumen zu vergrößern. Das Verfahren umfasst die folgende Schritte: Bereitstellen eines Kunststoffträgermaterials (3) zur Erzeugung einer Personalisierungsschicht (2); Einbringen eines Additivs (4) in das Kunststoffträgermaterial (3), durch das das resultierende Kunststoffmaterial (3M) dunkel eingefärbt ist; Erzeugen der Personalisierungsschicht (2) durch Extrusion des mit dem Additiv versehenen, resultierenden Kunststoffmaterials (3M), wodurch die Personalisierungsschicht (2) dunkel eingefärbt ist; und Erzeugen des Personalisierungselements (5, 6) bzw. des Designelementes (7) durch Eintrag von Energie durch Bestrahlung mittels eines Lasers in einem vorgegebenen Energiezuführmodus in die Personalisierungsschicht (2) entlang zumindest einer vorgegebenen Bahn, wodurch in der Personalisierungsschicht (2) im Bereich des Eintrags der Energie das dunkle Kunststoffmaterial (3M) in eine helle Farbe umschlägt.The invention relates to a method for producing a personalization element and/or a design element on a secure element (1), in particular an ID card, with a personalization layer (2) made of a plastic material that has the property of changing its color when energy is supplied and/or to increase its volume by foaming. The method comprises the following steps: providing a plastic carrier material (3) for producing a personalization layer (2); Introducing an additive (4) into the plastic carrier material (3), through which the resulting plastic material (3M) is colored dark; Producing the personalization layer (2) by extruding the resulting plastic material (3M) provided with the additive, whereby the personalization layer (2) is colored dark; and generating the personalization element (5, 6) or the design element (7) by introducing energy into the personalization layer (2) along at least a predetermined path by irradiation using a laser in a predetermined energy supply mode, whereby in the personalization layer (2) in the area The dark plastic material (3M) turns into a light color when the energy is input.

Description

Die Erfindung betrifft ein sicheres Element, insbesondere eine Ausweiskarte, mit einer Personalisierungsschicht aus einem Kunststoffmaterial, wobei die Personalisierungsschicht zumindest ein Personalisierungselement aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Personalisierungselements auf einem sicheren Element mit einer Personalisierungsschicht aus einem Kunststoffmaterial, das die Eigenschaft besitzt, bei Energiezufuhr seine Farbe zu ändern und/ oder sein Volumen durch Aufschäumen zu vergrößern.The invention relates to a secure element, in particular an ID card, with a personalization layer made of a plastic material, the personalization layer having at least one personalization element. The invention further relates to a method for producing such a personalization element on a secure element with a personalization layer made of a plastic material that has the property of changing its color when energy is supplied and/or increasing its volume by foaming.

Sichere Elemente in Gestalt von Ausweiskarten werden in vielen Bereichen eingesetzt. Zum Beispiel werden sie als Kreditkarten, Bankkarten, Bankzahlungskarten und dergleichen im bargeldlosen Zahlungsverkehrt eingesetzt. Mit entsprechenden Identifizierungsmerkmalen versehen, können sie auch als Identifizierungskarten (ID-Karten) für ihren Besitzer verwendet werden. In Folge ihrer großen Verbreitung stellen sie einerseits typische Massenartikel dar, d.h. ihre Herstellung muss einfach und wenig kostenaufwändig sein, andererseits müssen sie jedoch so ausgebildet sein, dass sie im größtmöglichen Maße gegen Fälschung und Verfälschung geschützt sind. Zudem sollen die auf ihnen gespeicherten Daten sowohl für Maschinen als auch für Menschen einfach und sicher erkennbar sein.Secure elements in the form of ID cards are used in many areas. For example, they are used as credit cards, bank cards, bank payment cards and the like in cashless payment transactions. Provided with appropriate identification features, they can also be used as identification cards (ID cards) for their owner. As a result of their wide distribution, on the one hand they represent typical mass-produced items, i.e. their production must be simple and inexpensive, but on the other hand they must be designed in such a way that they are protected to the greatest possible extent against counterfeiting and falsification. In addition, the data stored on them should be easily and securely recognizable for both machines and people.

Es sind sichere Elemente bekannt, bei denen Informationen in Form von reliefartigen Zeichen in die Karte eingeprägt sind. Die reliefartigen Zeichen ermöglichen es, von Menschen ertastet zu werden.Secure elements are known in which information is embossed into the card in the form of relief-like characters. The relief-like symbols make it possible for people to feel them.

Aus der EP 2 010 399 B1 ist eine Ausweiskarte mit einem aufgeschäumten Relief bekannt. Das Relief besitzt ein Zentrum und einen Randbereich, wobei das Zentrum die Eigenfarbe des Kunststoffs besitzt, während der Randbereich eine Verfärbung aufweist, so dass das Relief von einer Kontur aus verfärbtem Kunststoff berandet ist. Die Erzeugung des Reliefs erfolgt durch verschiedene Laserbetriebsarten, wobei ausgenutzt wird, dass geschäumte Bereiche nicht mehr verfärbbar sind.From the EP 2 010 399 B1 an ID card with a foamed relief is known. The relief has a center and an edge area, the center having the inherent color of the plastic, while the edge area has a discoloration, so that the relief is bordered by a contour made of discolored plastic. The relief is created using various laser operating modes, taking advantage of the fact that foamed areas can no longer be colored.

Aus der EP 0 308 904 B1 ist das Erzeugen von Reliefstrukturen bzw. Beschriftungen auf einer Ausweiskarte durch Änderungen einer Betriebsart eines Lasers bekannt.From the EP 0 308 904 B1 The creation of relief structures or inscriptions on an ID card by changing the operating mode of a laser is known.

Aus der Firmenveröffentlichung Entrust DataCard ® LaserTact ® der Firma Entrust Datacard Cooperation vom 27. Februar 2020 ist ferner die Erzeugung von weißen oder nahezu weißen Laser-Hochprägungen in bunten Karten entnehmbar. Hierzu wird ein Schichtaufbau der Karte genutzt, welcher eine Schicht mit einem Laser-reaktiven Material umfasst. Die Schicht aus Laserreaktivem Material kann die oberste Schicht des Schichtaufbaus sein oder alternativ unter einer Deckschicht angeordnet sein. Unterhalb der Laser-reaktiven Schicht ist eine Materialschicht aus nicht-laserreaktivem Material angeordnet.The company publication Entrust DataCard ® LaserTact ® from Entrust Datacard Cooperation dated February 27, 2020 also shows the production of white or almost white laser embossing in colorful cards. For this purpose, a layer structure of the card is used, which includes a layer with a laser-reactive material. The layer of laser-reactive material can be the top layer of the layer structure or alternatively can be arranged under a cover layer. A material layer made of non-laser-reactive material is arranged below the laser-reactive layer.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen erfordern zur Herstellung von Personalisierungselementen auf Ausweiskarten entweder einen speziellen Kartenaufbau oder viele unterschiedliche Herstellungsschritte mit verschiedenen Bearbeitungsmaschinen und sind daher für Massenartikel zu kostenaufwändig. Teilweise ist jedoch auch die aus der Herstellung resultierende optische Anmutung nicht derart, dass ein ausreichend wertiger Eindruck erzeugt werden kann.The procedures known from the prior art require either a special card structure or many different manufacturing steps with different processing machines to produce personalization elements on ID cards and are therefore too expensive for mass-produced items. In some cases, however, the visual impression resulting from production is not such that a sufficiently high-quality impression can be created.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Personalisierungselements auf einem sicheren Element sowie ein derartiges sicheres Element anzugeben, welche hinsichtlich ihrer Herstellung einfach und wenig kostenaufwändig sind und gleichzeitig ein wertiges Erscheinungsbild bieten.The object of the present invention is to provide a method for producing a personalization element on a secure element and such a secure element, which are simple and inexpensive to produce and at the same time offer a high-quality appearance.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein sicheres Element gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.These tasks are solved by a method according to the features of claim 1 and a secure element according to the features of claim 11. Advantageous refinements result from the respective dependent claims.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Personalisierungselements und/ oder eines Designelements auf einem sicheren Element mit einer Personalisierungsschicht aus einem Kunststoffmaterial, das die Eigenschaft besitzt, bei Energiezufuhr seine Farbe zu ändern und/oder sein Volumen durch Aufschäumen zu vergrößern, vorgeschlagen. Das sichere Element ist insbesondere eine Ausweiskarte, beispielsweise in der Form einer Kreditkarte, Bankkarte, Bankzahlungskarte oder Identifizierungskarte (ID-Karte). Unter einem Personalisierungselement sind Symbole in Form von alphanumerischen Zeichen, Mustern, Bildern oder anderen graphischen Strukturen zu verstehen. Die Energiezufuhr zur Änderung der Farbe des Kunststoffmaterials und/ oder der Vergrößerung des Volumens durch Aufschäumen kann beispielsweise durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl erfolgen.A method for producing a personalization element and/or a design element on a secure element with a personalization layer made of a plastic material that has the property of changing its color when energy is supplied and/or increasing its volume by foaming is proposed. The secure element is in particular an identification card, for example in the form of a credit card, bank card, bank payment card or identification card (ID card). A personalization element means symbols in the form of alphanumeric characters, patterns, images or other graphic structures. The energy supply to change the color of the plastic material and/or increase the volume through foaming can be done, for example, by irradiating it with a laser beam.

Das Verfahren zur Herstellung des Personalisierungs- oder Designelements umfasst in einem Schritt a) das Bereitstellen eines Kunststoffträgermaterials zur Erzeugung der Personalisierungsschicht; in einem Schritt b) das Einbringen eines Additivs in das Kunststoffträgermaterial, durch das das resultierende Kunststoffmaterial dunkel eingefärbt ist; in einem Schritt c) das Erzeugen der Personalisierungsschicht durch Extrusion des mit einem Additiv versehenen, resultierenden Kunststoffmaterials, wodurch die Personalisierungsschicht dunkel eingefärbt ist; und in einem Schritt d) das Erzeugen des Personalisierungselements durch Eintrag von Energie in die Personalisierungsschicht durch Bestrahlung mittels eines Lasers in einen vorgegebenen Zuführmodus entlang zumindest einer vorgegebenen Bahn, wodurch in der Personalisierungsschicht im Bereich des Eintrags der Energie das dunkle Kunststoffmaterial in eine helle Farbe umschlägt.The method for producing the personalization or design element includes in step a) providing a plastic carrier material for producing the personalization layer; in a step b) the introduction of an additive into the plastic carrier material, through which the resulting plastic material is colored dark; in a step c) producing the personalization layer by extrusion with an additive provided, resulting plastic material, whereby the personalization layer is colored dark; and in a step d) generating the personalization element by introducing energy into the personalization layer by irradiation using a laser in a predetermined delivery mode along at least one predetermined path, whereby the dark plastic material changes to a light color in the personalization layer in the area of the energy input .

Das Verfahren ermöglicht die Herstellung eines brillanten weißen oder hellen Personalisierungselements auf einer dunklen Fläche. Wie beschrieben, kann das Personalisierungselement alphanumerische Zeichen und/ oder Muster und/ oder Bilder und/ oder andere graphische Strukturen wiedergeben. Das Personalisierungselement, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, weist im Gegensatz zu herkömmlichen, mit einem Laser erzeugten Symbolen weiß bzw. hell erzeugte Linien und/ oder Bereiche auf, welche aufgrund des dunklen Hintergrunds visuell gut erkennbar sind. Demgegenüber werden bei herkömmlichen Bearbeitungsverfahren, bei denen eine Personalisierungsschicht mit einem Laser bestrahlt wird, graue bzw. schwarze Symbole erzeugt.The process enables the creation of a brilliant white or light personalization element on a dark surface. As described, the personalization element may represent alphanumeric characters and/or patterns and/or images and/or other graphical structures. In contrast to conventional symbols generated with a laser, the personalization element that is produced using the method according to the invention has white or light lines and/or areas that are easily recognizable visually due to the dark background. In contrast, conventional processing methods in which a personalization layer is irradiated with a laser produce gray or black symbols.

Ermöglicht wird dies durch die Bereitstellung eines speziellen Kunststoffmaterials, welches in das Kunststoffträgermaterial eingebrachte Additive umfasst, die eine dunkle Einfärbung des resultierenden Kunststoffmaterials bewirken und dadurch nach dem Extrudieren eine Personalisierungsschicht mit über die gesamte Fläche dunkler bis schwarzer Grundfarbe ermöglichen. This is made possible by providing a special plastic material, which includes additives introduced into the plastic carrier material, which cause a dark coloring of the resulting plastic material and thereby enable a personalization layer with a dark to black base color over the entire surface after extrusion.

Beim Beaufschlagen mit Energie mittels des Lasers schlägt das dunkle Kunststoffmaterial in eine helle bis weiße Farbe um. In den Flächenbereichen, in denen durch den Laser keine Energie eingebracht wurde, bleibt die dunkle Farbe des Kunststoffmaterials erhalten. Der Kontrast wird genutzt, um die gewünschte Struktur und Anmutung des Personalisierungselements zu erzeugen.When energy is applied using the laser, the dark plastic material changes into a light to white color. In the areas where no energy was applied by the laser, the dark color of the plastic material remains. The contrast is used to create the desired structure and appearance of the personalization element.

Zweckmäßigerweise hat das mit dem Additiv versehene Kunststoffmaterial die Eigenschaft, dass das Zuführen von Energie, d.h. die Bestrahlung mittels des Lasers, zu keiner Schwärzung im Bereich der Energiezufuhr führt, wie dies bei herkömmlichen Fertigungsverfahren der Fall ist.The plastic material provided with the additive expediently has the property that the supply of energy, i.e. the irradiation by means of the laser, does not lead to any blackening in the area of the energy supply, as is the case with conventional manufacturing processes.

Bevorzugt basiert das Kunststoffträgermaterial auf einem teilkristallinen oder kristallinen Polymer. Beispielsweise kann als Trägerpolymer PLA (Polymilchsäure), PET (Polyethylenterephthalat), insbesondere Bio-PC, verwendet werden. Die aufgeführten Polymere weisen die Eigenschaft auf, dass diese unter einer Lasereinwirkung schlecht karbonisieren.The plastic carrier material is preferably based on a partially crystalline or crystalline polymer. For example, PLA (polylactic acid), PET (polyethylene terephthalate), in particular Bio-PC, can be used as carrier polymers. The polymers listed have the property that they carbonize poorly when exposed to lasers.

Das Additivwird gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung in einer Konzentration von 0,005 % bis 3 %, bevorzugt 0,05 % bis 2 %, und am meisten bevorzugt 0,1 % bis 1 % in das Kunststoffmaterial eingebracht.According to an expedient embodiment, the additive is introduced into the plastic material in a concentration of 0.005% to 3%, preferably 0.05% to 2%, and most preferably 0.1% to 1%.

Der Eintrag von Energie erfolgt gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung mittels eines Nd:YAG-Lasers. Nd:YAG steht für Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser. Dieser ist ein Festkörperlaser, der als aktives Medium einen Neodym-dotierten YAG-Kristall verwendet. Der Nd:YAG-Laser kann infrarote Strahlung mit einer Wellenlänge von 946 nm, 1064 nm, 1320 nm und 1444 nm emittieren. Insbesondere erfolgt im Rahmen des Herstellungsverfahrens der Eintrag von Energie in die Personalisierungsschicht mit einer Wellenlänge von 1064 nm. Ein solcher Nd:YAG-Laser wird nämlich bereits bei der Herstellung von sicheren Elementen bereits zum Personalisieren bzw. Schwärzen von Bereichen genutzt. Dieser in der Produktion bereits vorhandene Laser kann entsprechend auch für die Erzeugung des Personalisierungselements genutzt werden, wodurch eine einfache und kostengünstige Herstellung möglich ist.According to an expedient embodiment, energy is introduced using an Nd:YAG laser. Nd:YAG stands for neodymium-doped yttrium aluminum garnet laser. This is a solid-state laser that uses a neodymium-doped YAG crystal as the active medium. The Nd:YAG laser can emit infrared radiation with a wavelength of 946 nm, 1064 nm, 1320 nm and 1444 nm. In particular, as part of the manufacturing process, energy is introduced into the personalization layer with a wavelength of 1064 nm. Such an Nd:YAG laser is already used to personalize or blacken areas in the production of secure elements. This laser, which is already present in production, can also be used to create the personalization element, which enables simple and cost-effective production.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird in das Kunststoffträgermaterial vor oder nach Schritt b) eine Metalloxidverbindung eingebracht, wodurch in Schritt d) das in der Personalisierungsschicht im Bereich des Eintrags der Energie durch Kristallisation aufschäumte und eine Kontur (Relief) bildende Material den Effekt des Weiß- oder Hellwerdens unterstützt. Als Metalloxidverbindung können insbesondere Magnetit-, Schichtsilikate oder Kombinationen davon in das Kunststoffträgermaterial eingebracht werden. Dies resultiert daraus, dass beim Aufschäumen ein Aufbrechen der dunklen Personalisierungsschicht im Bereich des Energieeintrags entsteht, welche eine Lichtstreuung durch die Schaumstruktur bewirkt. Dies führt zusätzlich zu dem ohnehin erfolgenden Farbumschlag zu einem Heller- bzw. Weißer werden des aufgeschäumten Materials. Dadurch kann eine besonders gute Lesbarkeit des Personalisierungselements, beispielsweise von alphanumerischen Zeichen oder Mustern, realisiert werden.According to a further expedient embodiment, a metal oxide compound is introduced into the plastic carrier material before or after step b), whereby in step d) the material foamed in the personalization layer in the area of energy input by crystallization and forms a contour (relief) has the effect of whitening. or becoming brighter. In particular, magnetite, layered silicates or combinations thereof can be introduced into the plastic carrier material as metal oxide compounds. This results from the fact that when foaming, the dark personalization layer breaks up in the area of energy input, which causes light to scatter through the foam structure. In addition to the color change that already occurs, this leads to the foamed material becoming lighter or whiter. This makes it possible to achieve particularly good legibility of the personalization element, for example alphanumeric characters or patterns.

Das Erzeugen des Personalisierungselements und und/ oder des Designelements und der Kontur erfolgt bevorzugt gleichzeitig in einem gemeinsamen Schritt. Es kann somit mit einem Laser, der bevorzugt mit einer Wellenlänge von 1064 nm arbeitet, nicht nur ein Umschlag der Farbe im dunklen Kunststoffmaterial erfolgen, sondern ebenso ein Aufschäumen des Materials durch Kristallisation, wodurch eine reliefartige Struktur bereitgestellt werden kann. The creation of the personalization element and/or the design element and the contour preferably takes place simultaneously in a common step. With a laser, which preferably works with a wavelength of 1064 nm, not only can the color change in the dark plastic material, but also the material can be foamed by Kris tallization, whereby a relief-like structure can be provided.

Der Eintrag von Energie durch Bestrahlung mittels des Lasers zur Erzeugung einer vorgegebenen Bahn kann gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung (quasi-)kontinuierlich (cw-Betrieb) oder getaktet zur Erzeugung einer Punktfolge erfolgen. Auch Kombinationen davon sind möglich.According to an expedient embodiment, the input of energy through irradiation using the laser to generate a predetermined path can be carried out (quasi-)continuously (cw operation) or in a clocked manner to generate a sequence of points. Combinations of these are also possible.

Es wird ferner ein sicheres Element, insbesondere eine Ausweiskarte mit einer Personalisierungsschicht aus einem Kunststoffmaterial vorgeschlagen, die zumindest ein Personalisierungselement aufweist. Das Kunststoffmaterial umfasst ein Kunststoffträgermaterial, in das ein Additiv eingebracht ist. Dadurch ist die Personalisierungsschicht über deren gesamte Fläche dunkel eingefärbt. Das Personalisierungselement, d.h. dessen das Personalisierungselement bildende Strukturen, weist eine gegenüber der Farbe der Personalisierungsschicht hellere, insbesondere weiße, Farbe auf.Furthermore, a secure element, in particular an ID card with a personalization layer made of a plastic material, which has at least one personalization element is proposed. The plastic material includes a plastic carrier material into which an additive is introduced. This means that the personalization layer is colored dark over its entire surface. The personalization element, i.e. its structures forming the personalization element, has a color that is lighter, in particular white, than the color of the personalization layer.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung besitzt das Kunststoffmaterial in Folge des eingebrachten Additivs die Eigenschaft, bei Energiezufuhr, insbesondere mittels eines Lasers vorgegebener Wellenlänge seine Farbe zu ändern. Wie beschrieben wird als Laser insbesondere ein Nd:YAG-Laser verwendet. Die vorgegebene Wellenlänge beträgt vorzugsweise 1064 nm.According to a further expedient embodiment, the plastic material has the property of changing its color when energy is supplied, in particular by means of a laser of a predetermined wavelength, as a result of the additive introduced. As described, an Nd:YAG laser is used in particular as the laser. The specified wavelength is preferably 1064 nm.

Die Personalisierungsschicht des sicheren Elements kann im Bereich des Personalisierungselements eine gegenüber der Ebene der Oberfläche des sicheren Elements erhabene Reliefstruktur aufweisen. Alternativ kann die Personalisierungsschicht im Bereich des Personalisierungselements in der Ebene der Oberfläche des sicheren Elements ausgebildet sein. Das Personalisierungselement kann auch einen oder mehrere Bereiche mit einer Reliefstruktur und einen oder mehrere, in der Ebene der Oberfläche des sicheren Elements ausgebildete Bereiche umfassen.The personalization layer of the secure element can have a relief structure in the area of the personalization element that is raised relative to the plane of the surface of the secure element. Alternatively, the personalization layer can be formed in the area of the personalization element in the plane of the surface of the secure element. The personalization element can also include one or more areas with a relief structure and one or more areas formed in the plane of the surface of the secure element.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass in das Kunststoffmaterial eine Metalloxidverbindung eingebracht ist, so dass ein Bereich des Personalsierungeelements, der eine gegenüber der Ebene der Oberfläche des sicheren Elements erhabene Reliefstruktur aufweist, farblich heller bzw. weißer ist als ein Bereich von optional vorhandenen, nicht erhabenen, Elementen des Personalisierungselements. Dies resultiert daraus, dass das Material der Personalisierungsschicht, die die Reliefstruktur bildet, durch Kristallisation aufgeschäumt ist. In der erhabenen Schaumstruktur erfolgt eine Lichtstreuung, wodurch der Effekt des Heller- bzw. Weißwerdens unterstützt ist.A further expedient embodiment provides that a metal oxide compound is introduced into the plastic material, so that an area of the personalization element, which has a relief structure raised relative to the plane of the surface of the secure element, is lighter in color or whiter than an area of optionally present, non-raised elements of the personalization element. This results from the fact that the material of the personalization layer, which forms the relief structure, is foamed by crystallization. Light is scattered in the raised foam structure, which supports the effect of brightening or whitening.

Als Metalloxidverbindung sind Magnetit, Schichtsilikate oder Kombinationen davon in das Kunststoffmaterial eingebracht.Magnetite, layered silicates or combinations thereof are incorporated into the plastic material as metal oxide compounds.

Das Kunststoffmaterial, das das Kunststoffträgermaterial und das darin eingebrachte Additiv umfasst, hat die Eigenschaft, dass das Zuführen von Energie zu keiner Schwärzung führt. Das Kunststoffmaterial basiert bevorzugt auf einem, einen teilkristallinen oder kristallinen Polymer umfassenden Kunststoffträgermaterial, insbesondere PLA (Polymilchsäure), PET (Polyethylenterephthalat), insbesondere Bio-PC. Die aufgeführten Polymere weisen die Eigenschaft auf, dass diese unter einer Lasereinwirkung schlecht karbonisieren.The plastic material, which includes the plastic carrier material and the additive introduced therein, has the property that the supply of energy does not lead to blackening. The plastic material is preferably based on a plastic carrier material comprising a partially crystalline or crystalline polymer, in particular PLA (polylactic acid), PET (polyethylene terephthalate), in particular Bio-PC. The polymers listed have the property that they carbonize poorly when exposed to lasers.

Das Additiv ist zweckmäßigerweise in einer Konzentration von 0,05 % bis 3 %, bevorzugt 0,05 % bis 2 %, und am meisten bevorzugt 0,1 % bis 1 % in das Kunststoffmaterial eingebracht.The additive is expediently incorporated into the plastic material in a concentration of 0.05% to 3%, preferably 0.05% to 2%, and most preferably 0.1% to 1%.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes sicheres Element in Gestalt einer Ausweiskarte;
2 eine schematische Schnittansicht einer in 1 gezeigten Ausweiskarte, bei der das Personalisierungselement bzw. das Designelement bildende Symbole in der Ebene der Oberfläche des sicheren Elements ausgebildet sind;
3 eine schematische Schnittansicht einer erhabenen Reliefstruktur der Personalisierungs- und Designelemente der in 1 dargestellten Ausweiskarte; und
4 die dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Ausweiskarte zugrunde liegenden Schritte.

The invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawings. Show in it:

1 a top view of a secure element according to the invention in the form of an ID card;
2 a schematic sectional view of an in 1 ID card shown, in which the personalization element or symbols forming the design element are formed in the plane of the surface of the secure element;
3 a schematic sectional view of a raised relief structure of the personalization and design elements of the in 1 ID card shown; and
4 the steps underlying the method according to the invention for producing the ID card.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausweiskarte 1. Die Ausweiskarte 1 stellt ein erfindungsgemäßes sicheres Element 1 dar. Die Ausweiskarte 1 kann beispielsweise als Kreditkarte, Bankkarte, Bankzahlungskarte und dergleichen im bargeldlosen Zahlungsverkehr eingesetzt werden. Mit entsprechenden Identifikationsmerkmalen versehen, kann sie eine Identifizierungskarte für ihren Besitzer darstellen. 1 shows a top view of an identification card 1. The identification card 1 represents a secure element 1 according to the invention. The identification card 1 can be used, for example, as a credit card, bank card, bank payment card and the like in cashless payment transactions. Provided with appropriate identification features, it can represent an identification card for its owner.

Zu diesem Zweck ist die Ausweiskarte 1 in diesem Ausführungsbeispiel mit zwei kartenindividuellen Personalisierungselementen 5, 6 sowie einem Designelement 7 versehen. Das Personalisierungselement 5 ist ein Bild, z.B. ein Bild des Besitzers der Ausweiskarte 1. Das Bild 5 ist zweckmäßig ein Schwarzweißbild bzw. ein aus zwei Farbtönen aufgebautes Hell-Dunkel-Bild. Das Personalisierungselement 6 stellt eine alphanumerische Zeichenfolge dar, die z.B. den Namen des Besitzers der Ausweiskarte 1 und beispielhaft das Ausgabe- oder Ablaufdatum der Ausweiskarte 1 wiedergibt. Das Designelement 7 ist typischerweise identisch für eine Mehrzahl von Karten. Es kann z.B. ebenfalls ein aus zwei Farbtönen bestehendes Hell-Dunkel-Bild oder ein Logo sein. Es versteht sich, dass das Personalisierungselement auch ausschließlich ein Bild oder eine andere graphische Struktur oder nur Symbole in Form von alphanumerischen Zeichen umfassen kann.For this purpose, the ID card 1 in this exemplary embodiment is provided with two card-specific personalization elements 5, 6 and a design element 7. The personalization element 5 is an image, for example an image of the owner of the ID card 1. The image 5 is expediently a black-and-white image or a light-dark image made up of two color tones. The personalization tion element 6 represents an alphanumeric character string which, for example, reflects the name of the owner of the ID card 1 and, for example, the issue or expiry date of the ID card 1. The design element 7 is typically identical for a plurality of cards. For example, it can also be a light-dark image consisting of two tones or a logo. It goes without saying that the personalization element can also exclusively include an image or another graphic structure or only symbols in the form of alphanumeric characters.

Die Ausweiskarte 1 besitzt typischerweise einen mehrschichtigen Aufbau; stellvertretend für eine grundsätzlich frei gestaltbare Anzahl von Schichten sind in der 2 und 3 eine Basisschicht 9 und eine Personalisierungsschicht 2 dargestellt. Die Personalisierungselemente 5, 6 und das Designelement 7 sind in die Personalisierungsschicht 2 eingebracht. Sie besteht aus einem Kunststoffmaterial 3M. Das Kunststoffmaterial 3M umfasst ein Kunststoffträgermaterial 3, insbesondere ein teilkristallines oder kristallines Polymer. Als Polymere des Kunststoffträgermaterials 3 kommen insbesondere PLA (Polymilchsäure) oder PET (Polyethylenterephthalat)in Betracht. Sie besitzen die Eigenschaft, unter Lasereinwirkung schlecht zu karbonisieren. Die Aufzählung ist nicht als abschließend zu betrachten, auch andere geeignete Polymere können im Rahmen der Erfindung verwendet werden.The ID card 1 typically has a multi-layer structure; are representative of a fundamentally freely configurable number of layers 2 and 3 a base layer 9 and a personalization layer 2 are shown. The personalization elements 5, 6 and the design element 7 are introduced into the personalization layer 2. It is made of a plastic material 3M. The plastic material 3M comprises a plastic carrier material 3, in particular a partially crystalline or crystalline polymer. PLA (polylactic acid) or PET (polyethylene terephthalate) are particularly suitable as polymers for the plastic carrier material 3. They have the property of carbonizing poorly under the influence of lasers. The list should not be viewed as exhaustive; other suitable polymers can also be used within the scope of the invention.

In das Kunststoffträgermaterial 3 der Personalisierungsschicht 2 sind Additive 4 in einer vorbestimmten Konzentration eingebracht. Die Additive verleihen dem Kunststoffträgermaterial 3 die Eigenschaft, dass ein lokaler Eintrag hoher Energie, insbesondere durch Bestrahlung mit einem Laser, nicht zu einer Schwärzung im Bereich der Energiezufuhr führt, wie dies bei herkömmlichen Fertigungsverfahren der Fall ist. Stattdessen hellt das Kunststoffträgermaterial 3 in den mit Energie beaufschlagten Bereichen auf. Entsprechende Additive sind im Handel erhältlich.Additives 4 are introduced into the plastic carrier material 3 of the personalization layer 2 in a predetermined concentration. The additives give the plastic carrier material 3 the property that a local input of high energy, in particular through irradiation with a laser, does not lead to blackening in the area of the energy supply, as is the case with conventional manufacturing processes. Instead, the plastic carrier material 3 brightens in the areas exposed to energy. Corresponding additives are commercially available.

Der Grad der Aufhellung ist über den Energieeintrag je Pixel bzw. die Größe des Laserpunktes je Pixel steuerbar. Die Pixel lassen sich entsprechend von vollständig hell bei vollständiger Belaserung bis zu vollständig dunkel der Grundfarbe bei Nicht-Belaserung des Pixels einstellen. Auf diese Weise können Halbtöne erzeugt und damit Hell-Dunkel-Halbtonbilder wiedergeben werden. Ist das Kunststoffmaterial 3M schwarz eingefärbt und bewirken die Additive eine Aufhellung zu weiß können Schwarz-Weiß-Bilder dargestellt werden.The degree of brightening can be controlled via the energy input per pixel or the size of the laser point per pixel. The pixels can be adjusted from completely bright when the pixel is completely lasered to completely dark in the base color when the pixel is not lasered. In this way, halftones can be created and thus light-dark halftone images can be reproduced. If the 3M plastic material is colored black and the additives brighten it to white, black and white images can be displayed.

Die Additive werden zweckmäßig in einer Konzentration von 0,005 % bis 3 %, bevorzugt 0,05 % bis 2 %, und besonders zweckmäßig 0,1 % bis 1 % in das Kunststoffträgermaterial 3 eingebracht. Durch das Einbringen der Additive ist das resultierende Kunststoffmaterial 3M dunkel eingefärbt.The additives are expediently introduced into the plastic carrier material 3 in a concentration of 0.005% to 3%, preferably 0.05% to 2%, and particularly expediently 0.1% to 1%. By introducing the additives, the resulting 3M plastic material is colored dark.

Die Personalisierungsschicht 2 wird in an sich bekannter Weise durch Extrusion des mit dem Additiv 4 versehenen resultierenden Kunststoffmaterials 3M zusammen mit der Basisschicht 9 als Folie erzeugt, wodurch die Personalisierungsschicht 2, wie in 1 schematisch dargestellt, über die gesamte Fläche dunkel eingefärbt ist. In einer zweckmäßigen Ausführung ist das Kunststoffmaterial 3M schwarz eingefärbt.The personalization layer 2 is produced in a manner known per se by extrusion of the resulting plastic material 3M provided with the additive 4 together with the base layer 9 as a film, whereby the personalization layer 2, as in 1 shown schematically, is colored dark over the entire surface. In a practical version, the 3M plastic material is colored black.

Die Ausweiskarte 1 kann neben der Personalisierungsschicht 2 und der Basisschicht 9 eine beliebige Anzahl an weiteren Schichten, z.B. zur Aufnahme eines Kommunikationsmoduls und dergleichen, umfassen. Da diese Schichten für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung sind, wird auf diese im Folgenden auch nicht weiter eingegangen. In einer Variante kann auch die Basisschicht 9 entfallen.In addition to the personalization layer 2 and the base layer 9, the ID card 1 can include any number of other layers, for example to accommodate a communication module and the like. Since these layers are not important for understanding the present invention, they will not be discussed further below. In a variant, the base layer 9 can also be omitted.

Nach dem Erzeugen der Personalisierungsschicht 2 durch Extrusion des Kunststoffmaterials 3M und üblicher Verarbeitung zu einem Kartenkörper der Ausweiskarte 1 erfolgt die Erzeugung der Personalisierungselemente 5, 6 durch den Eintrag von Energie durch Bestrahlung mittels eines Lasers. Bevorzugt wird ein Nd:YAG-Laser genutzt, der infrarote Strahlung mit einer Wellenlänge von 1064 nm emittiert. Laser dieses Typs werden im Rahmen der Herstellung von Ausweiskarten bereits für die Personalisierung zur Schwärzung von Flächen verwendet. Für die Erzeugung der Personalisierungselemente 5, 6 und des Designelementes 7 ist kein besonderer separater Laser erforderlich.After the personalization layer 2 has been produced by extrusion of the plastic material 3M and conventional processing into a card body of the ID card 1, the personalization elements 5, 6 are produced by introducing energy through irradiation using a laser. An Nd:YAG laser is preferably used, which emits infrared radiation with a wavelength of 1064 nm. Lasers of this type are already used for personalization to blacken surfaces in the production of ID cards. No special separate laser is required to produce the personalization elements 5, 6 and the design element 7.

In den Bereichen oder Bahnen, in denen die Personalisierungsschicht 2 durch den Laser mit Energie beaufschlagt wird, schlägt in der Personalisierungsschicht 2 im Bereich des Eintrags der Energie das dunkle Kunststoffmaterial 3M in eine helle Farbe um, so dass die schematisch dargestellten Personalisierungselemente 5 in Gestalt eines Bildes und 6 in Gestalt von alphanumerischen Zeichen sichtbar werden. Im Gegensatz zu bisher bekannten Laserbearbeitungsschritten hat das Kunststoffmaterial 3M die Eigenschaft, dass das Zuführen von Energie nicht zu einer Schwärzung führt, sondern aufgrund des in dem Kunststoffträgermaterial enthaltenen Additivs die dunkle Grundfarbe der Personalisierungsschicht in eine helle Farbe umschlägt. Eine besonders gute Wirkung ergibt sich, wenn das Kunststoffmaterial 3M schwarz eingefärbt ist. Dann sind auch geringe Aufhellungen noch gut erkennbar. Durch Steuerung des Energieeintrages pro Pixel lassen sich Zwischentöne zwischen hell und dunkel herstellen. Auf diese Weise können detailreiche Hell-Dunkel-Bilder dargestellt werden. Die Personalisierungselemente 5, 6, können, wie in 2 dargestellt, in der Ebene der Kartenoberfläche ausgebildet sein.In the areas or paths in which the personalization layer 2 is energized by the laser, the dark plastic material 3M changes into a light color in the personalization layer 2 in the area of the energy input, so that the schematically shown personalization elements 5 are in the form of a Image and 6 become visible in the form of alphanumeric characters. In contrast to previously known laser processing steps, the plastic material 3M has the property that the supply of energy does not lead to blackening, but rather changes the dark base color of the personalization layer into a light color due to the additive contained in the plastic carrier material. A particularly good effect is achieved when the 3M plastic material is colored black. Then even slight brightenings are still clearly visible. By controlling the energy input per pixel, intermediate tones between light and dark can be created. In this way, detailed brightness Dark images are displayed. The personalization elements 5, 6 can, as in 2 shown, be formed in the plane of the map surface.

Alternativ können die Personalisierungselemente 5, 6, wie in 3 dargestellt, erhaben ausgebildet sein. Ebenso ist die Erzeugung einer Ausweiskarte möglich, bei der z.B. das Personalisierungselement 5 (Bild) in der Ebene der Kartenoberfläche ausgebildet ist und das Personalisierungselement 6 (alphanumerische Zeichen) erhaben ausgebildet ist. Dieselben Möglichkeiten bestehen für das in 2 und 3 nicht gezeigte Designelement 7.Alternatively, the personalization elements 5, 6, as in 3 depicted, sublimely trained. It is also possible to produce an ID card in which, for example, the personalization element 5 (image) is designed in the plane of the card surface and the personalization element 6 (alphanumeric characters) is designed to be raised. The same options exist for the in 2 and 3 Design element 7, not shown.

Soll zumindest ein Teil des oder der Personalisierungselemente 5, 6 oder des Designelementes 7 erhaben ausgebildet sein ist es zweckmäßig, wenn das Kunststoffmaterial 3M zusätzlich zu dem Additiv und dem Kunststoffträgermaterial 3 eine eingebrachte Metalloxidverbindung (z.B. Magnetit, Schichtsilikate oder Kombinationen davon) umfasst. Bei der Laserbestrahlung bildet sich in der Personalisierungsschicht 2 im Bereich des Eintrags der Energie des Lasers eine Kontur aufgrund des Aufschäumens des Kunststoffmaterials 3M durch Kristallisation. Beim Aufschäumen erfolgt ein Aufbrechen der schwarzen Kunststoffschicht und zugleich eine Lichtstreuung durch die Schaumstruktur. Beides führt zu dem Heller- bzw. Weißwerden des aufgeschäumten Materials, im Vergleich zu den Bereichen des Personalisierungselements, die in der Ebene der Kartenoberfläche ausgebildet sind.If at least part of the personalization element or elements 5, 6 or the design element 7 is to be raised, it is expedient if the plastic material 3M comprises an introduced metal oxide compound (e.g. magnetite, layered silicates or combinations thereof) in addition to the additive and the plastic carrier material 3. During laser irradiation, a contour is formed in the personalization layer 2 in the area where the laser energy is applied due to the foaming of the plastic material 3M through crystallization. When foaming occurs, the black plastic layer breaks up and at the same time light is scattered through the foam structure. Both result in the foamed material becoming lighter or whiter compared to the areas of the personalization element that are formed in the plane of the card surface.

4 zeigt die zur Herstellung einer wie oben beschriebenen Ausweiskarte 1 erforderlichen Schritte. In einem Schritt S41 erfolgt zunächst das Bereitstellen eines Kunststoffträgermaterials 3 zur Erzeugung der Personalisierungsschicht 2. Als Kunststoffträgermaterial können teilkristalline oder kristalline Polymere, z.B. PLA oder PET, verwendet werden. In Schritt S42 erfolgt das 4 shows the steps required to produce an ID card 1 as described above. In a step S41, a plastic carrier material 3 is first provided for producing the personalization layer 2. Partially crystalline or crystalline polymers, for example PLA or PET, can be used as the plastic carrier material. This is done in step S42

Einbringen eines Additivs in das Kunststoffträgermaterial 3, wodurch das resultierende Kunststoffmaterial 3M dunkel eingefärbt ist. Optional kann eine Metalloxidverbindung in das Kunststoffträgermaterial bzw. Kunststoffmaterial 3M eingebracht werden, wobei hier Magnetit, Schichtsilikate oder Kombinationen davon in Frage kommen. In Schritt S43 erfolgt das Erzeugen der Personalisierungsschicht 2 durch Extrusion des mit dem Additiv (und optional der Metalloxidverbindung) versehenen Kunststoffmaterials 3M. Dadurch ist die Personalisierungsschicht über deren gesamte Fläche dunkel eingefärbt. Mit anderen Worten weist die Personalisierungsschicht eine dunkle bis schwarze Grundfarbe auf. In Schritt S44 erfolgt die Erzeugung eines oder mehrerer Personalisierungselemente 5, 6 durch den Eintrag von Energie durch Bestrahlung mittels eines Lasers. Als Laser kommt insbesondere in Nd:YAG-Laser in Betracht, der infrarote Strahlung mit einer Wellenlänge von 1064 nm abgibt. Der Vorteil der Verwendung dieses Lasers besteht darin, dass dieser bei der Fertigung von Ausweiskarten zur Personalisierung bereits verwendet wird. Die Bestrahlung erfolgt entlang zumindest einer vorgegebenen Bahn, um das gewünschte Symbol des oder der Personalisierungselemente 5, 6 zu erzeugen. Dabei schlägt in der Personalisierungsschicht 2 im Bereich des Eintrags der Energie das dunkle Kunststoffmaterial 3M in eine helle bis weiße Farbe um.Introducing an additive into the plastic carrier material 3, whereby the resulting plastic material 3M is colored dark. Optionally, a metal oxide compound can be introduced into the plastic carrier material or plastic material 3M, magnetite, layered silicates or combinations thereof being possible here. In step S43, the personalization layer 2 is created by extruding the plastic material 3M provided with the additive (and optionally the metal oxide compound). This means that the personalization layer is colored dark over its entire surface. In other words, the personalization layer has a dark to black base color. In step S44, one or more personalization elements 5, 6 are generated by inputting energy through irradiation using a laser. A particularly suitable laser is an Nd:YAG laser, which emits infrared radiation with a wavelength of 1064 nm. The advantage of using this laser is that it is already used in the production of ID cards for personalization. The irradiation takes place along at least a predetermined path in order to produce the desired symbol of the personalization element or elements 5, 6. In the personalization layer 2 in the area of energy input, the dark plastic material 3M changes into a light to white color.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2010399 B1 [0004]
EP 0308904 B1 [0005]

Claims

Method for producing a personalization element on a secure element (1), in particular an ID card, with a personalization layer (2) made of a plastic material that has the property of changing its color when energy is supplied and/or increasing its volume by foaming Steps: a) providing a plastic carrier material (3) for producing a personalization layer (2); b) introducing an additive (4) into the plastic carrier material (3), through which the resulting plastic material (3M) is colored dark; c) producing the personalization layer (2) by extrusion of the resulting plastic material (3M) provided with the additive, whereby the personalization layer (2) is colored dark; d) generating the personalization element (5, 6) and/or a design element (7) by introducing energy into the personalization layer (2) along at least one predetermined path by irradiation using a laser in a predetermined energy supply mode, whereby in the personalization layer (2) In the area of energy input, the dark plastic material (3M) turns into a light color.

Procedure according to Claim 1 , in which the plastic material (3M) containing the additive has the property that the addition of energy does not lead to blackening.

Procedure according to Claim 1 or 2 , in which the plastic carrier material (3) is based on a partially crystalline or crystalline polymer.

Method according to one of the preceding claims, in which the additive (4) is incorporated into the plastic carrier material (3) in a concentration of 0.005% to 3%, preferably 0.05% to 2%, and most preferably 0.1% to 1%. is introduced.

Method according to one of the preceding claims, in which the input of energy takes place using an Nd:YAG laser.

Method according to one of the preceding claims, in which the input of energy takes place with a wavelength of 1064 nm.

Method according to one of the preceding claims, in which a metal oxide compound is introduced into the plastic carrier material (3) before or after step b), whereby in step d) the material foamed in the personalization layer in the area of energy input by crystallization and forms a contour Whitening or lightening effect supported.

Procedure according to Claim 7 , in which magnetite, layered silicates or combinations thereof are introduced as the metal oxide compound.

Procedure according to Claim 7 or 8th , in which the personalization element (5, 6) and/or the design element (7) and the contour are created simultaneously in a common step.

Method according to one of the preceding claims, in which the input of energy by irradiation using the laser to generate a predetermined path is carried out (quasi-)continuously or in a clocked manner to generate a sequence of points.

Secure element (1), in particular ID card, with a personalization layer (2) made of a plastic material (3M), which has at least one personalization element and / or a design element (7), wherein - the plastic material (3M) comprises a plastic carrier material (3), into which an additive (4) is introduced, whereby the personalization layer (2) is colored dark over its entire surface; and - the personalization element (5, 6) and/or the design element (7) has a lighter, in particular white, color than the color of the personalization layer (2).

Secure element (1) after Claim 11 , characterized in that the plastic material (3M) has the property of changing its color when energy is supplied, in particular by means of a laser of a predetermined wavelength, as a result of the additive (4) introduced.

Secure element (1) after Claim 11 or 12 , characterized in that the personalization layer (2) in the area of the personalization element has a relief structure that is raised relative to the plane of the surface of the secure element (1).

Secure element (1) according to one of the Claims 11 until 13 , characterized in that the personalization layer (2) is formed in the area of the personalization element in the plane of the surface of the secure element (1).

Secure element (1) according to one of the Claims 11 until 14 , characterized in that a metal oxide compound is introduced into the plastic material (3M).

Secure element (1) after Claim 15 , characterized in that as metal oxide ver bonding magnetite, layered silicates or combinations thereof are introduced.

Secure element (1) according to one of the Claims 11 until 16 , characterized in that the plastic material (3M), which comprises the plastic carrier material (3) and the mixed additive, has the property that the supply of energy does not lead to blackening.

Secure element (1) according to one of the Claims 11 until 17 , characterized in that the plastic material (3M) is based on a plastic carrier material (3) comprising a partially crystalline or crystalline polymer.

Secure element (1) according to one of the Claims 11 until 18 , characterized in that the additive (4) is incorporated into the plastic material in a concentration of 0.005% to 3%, preferably 0.05% to 2%, and most preferably 0.1% to 1%.