DE112020001805T5 - ANTI-COUNTERFEITER SECURITY PRINTING INK THAT ABSORBS RADIATION IN THE RANGE OF THE ELECTROMAGNETIC SPECTRUM FROM 700 nm TO 1100 nm - Google Patents
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Abstract
Eine Sicherheitsdruckfarbe zum Schutz vor Fälschungen für Druckverfahren mit der Viskosität von weniger als 10.000 mPa·s bei 25°C, die Strahlung von mindestens einem Anteil des Infrarotbereichs von 700 nm bis 1100 nm absorbiert, aufzeigbar durch Fotodetektoren, die bis zu 1100 nm empfindlich sind, umfassend ein IR-absorbierendes anorganisches Material in einer minimalen Menge von 5 Gew.-% und einer Teilchengröße D50 von weniger als 5,0 µm, gemessen durch Laserbeugungstechnik, und eine IR-transparente organische Matrix, welche entweder eine auf Wasser-Basis oder eine auf Lösungsmittel-Basis ist, oder sie basiert alternativ auf Monomer, Oligomer, Monomer und Oligomer und mindestens einem gelösten Harz.A security anti-counterfeiting ink for printing processes having a viscosity of less than 10,000 mPa s at 25°C, which absorbs radiation in at least a portion of the infrared range from 700 nm to 1100 nm, detectable by photodetectors sensitive to 1100 nm , comprising an IR-absorbing inorganic material in a minimum amount of 5% by weight and a particle size D50 of less than 5.0 µm, measured by laser diffraction technique, and an IR-transparent organic matrix, which can be either water-based or solvent based, or alternatively based on monomer, oligomer, monomer and oligomer and at least one dissolved resin.
Description
UMFANG DER ERFINDUNGSCOPE OF THE INVENTION
Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist eine Druckfarbe, die Strahlungen des elektromagnetischen Spektrums in mindestens einem Anteil des infraroten Spektralbereichs von 700 nm bis 1100 nm optisch absorbiert, zur Verwendung in Druckverfahren, insbesondere Siebdruck-, Rotationstiefdruck- oder Tintenstrahldruckverfahren, und auch, aber nicht eingeschränkt auf, beim Drucken von Sicherheitsdokumenten oder Etiketten zum Schutz vor Fälschungen.The scope of the present invention is a printing ink that optically absorbs radiation of the electromagnetic spectrum in at least a portion of the infrared spectral range from 700 nm to 1100 nm, for use in printing processes, in particular screen printing, rotogravure printing or inkjet printing processes, and also, but not limited on when printing security documents or anti-counterfeiting labels.
BEREICH DER TECHNIKFIELD OF TECHNOLOGY
Die vorliegende Erfindung gehört dem Gebiet von jenen Druckfarben an, die „Sicherheitsdruckfarben zum Schutz vor Fälschungen“ genannt werden oder auch kurz als „Sicherheitsdruckfarben“ bezeichnet werden, welche zum Implementieren von verborgenen Hinweisen auf Objekten oder Dokumenten zum Bestätigen der Authentizität der Objekte oder Dokumente verwendet werden, wobei die Hinweise mittels passender Vorrichtungen nachweisbar sind. Die Druckfarben sollen auch für Siebdruck-, Rotationstiefdruck- oder Tintenstrahldruckverfahren geeignet sein.The present invention belongs to the field of those inks called "security inks to protect against counterfeiting" or also referred to as "security inks" for short, which are used to implement hidden information on objects or documents to confirm the authenticity of the objects or documents with the information being verifiable by means of suitable devices. The printing inks should also be suitable for screen printing, rotogravure printing or inkjet printing processes.
MOMENTANER STAND DER TECHNIKCURRENT STATE OF THE TECHNOLOGY
Druckfarben, die Strahlungen im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums, d.h. von 700 nm bis 2500 nm, absorbieren, sind bereits bekannt. Solche Druckfarben werden zum Implementieren von verborgenen Hinweisen auf Objekten oder Dokumenten zum Bestätigen der Authentizität der Objekte oder Dokumente verwendet, wobei die Hinweise mittels passender Vorrichtungen nachweisbar sind. Dieser Druckfarbentyp wird hauptsächlich auf dem Gebiet der automatischen Banknoten-, Identitätsdokumenten- und Kreditkartenabwicklung verwendet, es sollte aber auch möglich sein, sie für viele andere Objekte, die nicht gefälscht werden sollen, zu verwenden. Erwähnen wir nur als ein Beispiel Etiketten von wertvollen Produkten, Identifikationsdokumente, Sicherheitsfäden, Briefmarken, Kredit- und Debitkarten und dergleichen, wobei solche Produkte eine Funktion mit dem Ziel ausüben, die Authentizität des Produkts, mit welchen sie in Zusammenhang stehen, oder die Authentizität eines speziellen Dokuments, wie zum Beispiel einer Briefmarke oder einer Kreditkarte, zu garantieren.Printing inks which absorb radiation in the infrared region of the electromagnetic spectrum, i.e. from 700 nm to 2500 nm, are already known. Such inks are used to implement hidden indicia on objects or documents to confirm the authenticity of the objects or documents, which indicia are detectable by appropriate devices. This type of ink is mainly used in the field of automatic banknote, identity document and credit card processing, but it should also be possible to use it for many other objects that should not be counterfeited. Let us mention, as just one example, labels of valuable products, identification documents, security threads, postage stamps, credit and debit cards and the like, where such products perform a function with the aim of verifying the authenticity of the product with which they are associated or the authenticity of a special document, such as a postage stamp or a credit card.
Um die Authentizität von Banknoten, Identitätsdokumenten, Kreditkarten und Objekten wie vorstehend erwähnt zu bestätigen, spielt die Infrarot (IR)-Absorption des elektromagnetischen Spektrums eine wichtige Rolle. Zum Beispiel im Falle von in Umlauf befindlichen Banknoten, die durch die einzelnen Zentralbanken ausgegeben werden, schließen die Banknoten Inschriften, Zeichnungen, Zahlen, die hier nachstehend gemeinsam als „Aufdrucke“ bezeichnet werden, ein. Solche sichtbaren oder unterschiedlich gefärbten Aufdrucke, die in einem oder mehr Teilen des IR-Bereichs des Spektrums nachgewiesen werden können oder nicht, sowie die Aufdrucke, die offensichtlich nicht sichtbar sind, aber in einem oder mehr Teilen des Infrarotbereichs des Spektrums mittels speziell bereitgestellter Vorrichtungen nachgewiesen werden können, sind auf den erwähnten Banknoten vorhanden. Die Gegenwart von diesen Aufdrucken, die nur im Infrarotbereich des Spektrums nachgewiesen werden können, ist zum Unterscheiden von legal gedruckten Banknoten von Repliken geeignet.Infrared (IR) absorption of the electromagnetic spectrum plays an important role in confirming the authenticity of banknotes, identity documents, credit cards and objects as mentioned above. For example, in the case of banknotes in circulation issued by the individual central banks, the banknotes include inscriptions, drawings, numbers, hereinafter collectively referred to as “overprints”. Such visible or differently colored imprints which may or may not be detected in one or more parts of the IR region of the spectrum, as well as those imprints which are obviously not visible but are detected in one or more parts of the infrared region of the spectrum by means of specially provided devices can be found on the banknotes mentioned. The presence of these overprints, which can only be detected in the infrared part of the spectrum, is useful for distinguishing legally printed notes from replicas.
Die erwähnten Aufdrucke, die nur im Infrarotbereich des Spektrums nachgewiesen werden können, werden unter Verwendung von speziellen Druckfarben implementiert, die organische oder anorganische Materialien enthalten, welche durch Sichtprüfung (bloßes Auge) nicht erkennbar sein und in einem oder mehr Teilen des IR-Bereichs des elektromagnetischen Spektrums optisch absorbieren sollen.The mentioned overprints, which can only be detected in the infrared part of the spectrum, are implemented using special inks containing organic or inorganic materials, which are not detectable by visual inspection (unaided eye) and are present in one or more parts of the IR part of the to optically absorb the electromagnetic spectrum.
Unter den organischen Materialien, die am häufigsten zum Herstellen der Druckfarben verwendet werden, ist die Verwendung von Farbstoffen auf Cyanin-Basis mit Absorption im Nahen Infrarot bekannt. Unter den anorganischen Materialien ist die Verwendung von Ytterbiumphosphat als eines, das elektromagnetische Strahlungen im Infrarotbereich absorbiert, bekannt.Among the organic materials most commonly used to make the inks, the use of cyanine-based dyes with near-infrared absorption is known. Among the inorganic materials, the use of ytterbium phosphate as one absorbing infrared electromagnetic radiation is known.
Die erwähnten organischen und anorganischen Materialien zeichnen sich durch eine Infrarotstrahlungsabsorptionsbande, welche sehr eng ist, aus. Das letzte Merkmal stellt einen Nachteil insofern dar, dass: (i) die Infrarotnachweisgeräte, die zum Überprüfen der Banknoten auf Legalität verwendet werden, kalibriert werden sollten, um eine gegebene und enge Infrarotstrahlungsbande genau zu identifizieren; (ii) es unpraktikabel ist, die bestehenden Geräte nachzurüsten, sollte ein neues Sicherheitselement, das eine enge Bande von Infrarotstrahlungen absorbiert, in Banknoten oder Objekte eingebracht werden, damit sie nicht gefälscht werden.The mentioned organic and inorganic materials are characterized by an infrared radiation absorption band, which is very narrow. The last feature presents a disadvantage in that: (i) the infrared detectors used to check banknotes for legality should be calibrated to accurately identify a given and narrow band of infrared radiation; (ii) it is impractical to retrofit the existing equipment should a new security element require a tight Bands of infrared radiation are absorbed into banknotes or objects so that they are not counterfeited.
Um den Nachteil der Infrarotstrahlungsabsorptionsbande, die sehr eng ist, zu überwinden, ist die Verwendung von Ruß als ein Infrarot-absorbierendes Material, das sich durch eine breite Absorptionsbande bei jenen Strahlungen auszeichnet, bekannt. Ein Charakteristikum von Ruß ist, dass er ein Material mit einem breiten Infrarotabsorptionsspektrum ist, er aber für das menschliche Auge sichtbar ist. Jedoch ist eine Verwendung dieses Materials zum Erhöhen des Sicherheitslevels von Banknoten und Objekten, die nicht gefälscht werden sollen, nicht vorteilhaft, da es jene, die die Objekte designen, dazu zwingt, dunkle oder schwarze Farbtöne zu verwenden.In order to overcome the disadvantage of the infrared ray absorption band which is very narrow, the use of carbon black as an infrared absorbing material, which features a broad absorption band in those rays, is known. A characteristic of carbon black is that it is a material with a broad infrared absorption spectrum, but it is visible to the human eye. However, using this material to increase the security level of banknotes and objects that are not intended to be counterfeited is not advantageous since it forces those who design the objects to use dark or black tones.
Ein Material, das beim Absorbieren von Infrarotstrahlungen theoretisch perfekt ist, um in Druckfarben für Verwendungen auf dem Gebiet von Drucken von Banknoten und Objekten, die nicht gefälscht werden sollen, eingebracht zu werden, soll im sichtbaren Bereich (von 400 nm bis 700 nm) transparent sein, wodurch so die Verwendung von visuell gefärbten Druckfarben, sowie Aufdrucken, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind, möglich wird. Solche Materialien sollen auch Strahlungen im Bereich von 700 nm bis 1100 nm (Nahes IR) absorbieren, um ein einfaches Erkennen von legalen Banknoten und anderen Objekten, die nicht gefälscht werden sollen, unter Verwendung von Standardgeräten, die zum Erkennen der Objekte designt sind, (Silicium-Fotodetektoren, die bis zu 1100 nm arbeiten) zu ermöglichen. Um den Sicherheitslevel zu erhöhen, während man sich von dem allgemein verwendeten Ruß unterscheidet, soll das Material für Fernes IR-Strahlungen, umfasst im Bereich von 1100 nm bis 2500 nm, nachweisbar durch passende fotoelektrische Zellen, wie Zellen auf Ge- und InGaAs-Basis, transparent sein. So ist es möglich, einen Hinweis durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Untersuchungssystemen zu unterscheiden.A material that is theoretically perfect in absorbing infrared radiations to be incorporated in printing inks for uses in the field of printing banknotes and objects not intended to be counterfeited is said to be transparent in the visible range (from 400nm to 700nm). thus allowing the use of visually colored inks, as well as overprints that are invisible to the human eye. Such materials should also absorb radiation in the 700 nm to 1100 nm (Near IR) range to allow easy detection of legal banknotes and other objects that are not intended to be counterfeited using standard equipment designed to detect the objects ( silicon photodetectors operating down to 1100 nm). In order to increase the safety level while differing from the commonly used carbon black, the material should be able to detect far-IR radiations, comprised in the range of 1100nm to 2500nm, by appropriate photoelectric cells, such as Ge and InGaAs based cells , be transparent. It is thus possible to distinguish an indication by using two different investigation systems.
Auf dem Gebiet des Druckens von Banknoten, aber auch von anderen Dokumenten, die durch die einzelnen Regierungen ausgegeben werden und die nicht gefälscht werden sollen, werden Druckfarben verwendet, die Materialien enthalten, welche Infrarotstrahlungen in mindestens einem Anteil des Bereichs von 700 nm bis 2500 nm, bevorzugt von 700 nm bis 1100 nm absorbieren, wobei sie in Druckverfahren basierend auf der Verwendung von gravierten Platten, d.h. im Kupferdruckverfahren, übernommen werden. Ein Vorteil eines solchen Druckverfahrens ist, dass es für diesen Drucktyp Maschinen verwendet, welche schwer, teuer, nicht einfach verfügbar für kommerzielles Drucken sind.In the field of printing banknotes, but also other documents that are issued by individual governments and that are not intended to be counterfeited, inks are used that contain materials that emit infrared radiation in at least a proportion of the range from 700 nm to 2500 nm , absorbing preferentially from 700 nm to 1100 nm, being adopted in printing processes based on the use of engraved plates, ie copper printing processes. An advantage of such a printing process is that it uses machines for this type of printing that are heavy, expensive, not readily available for commercial printing.
Die Druckfarben, welche für Kupferdrucken verwendet werden, sollten sich durch eine pastöse Textur mit einem Viskositätswert von höher als 3 Pascal pro Sekunde (Pa·s) und bevorzugt höher als 5 Pa·s bei einer Temperatur von 40°C auszeichnen.The inks used for copperplate printing should be characterized by a pasty texture with a viscosity value higher than 3 pascals per second (Pa.s) and preferably higher than 5 Pa.s at a temperature of 40°C.
Damit die erwähnten Druckfarben als Druckfarben zum Drucken von Banknoten und Dokumenten und Objekten, welche nicht gefälscht werden können sollen, unter Verwendung eines Kupferdruckverfahrens verwendet werden, sollen sie auch ein Charakteristikum von Absorbieren von Infrarotstrahlungen in mindestens einem Anteil des Bereichs von 700 nm bis 2500 nm, bevorzugt von 700 nm bis 1100 nm einschließen.In order for the printing inks mentioned to be used as inks for printing banknotes and documents and objects which should not be able to be counterfeited using a copperplate printing process, they should also have a characteristic of absorbing infrared radiations in at least a proportion of the range from 700 nm to 2500 nm , preferably from 700 nm to 1100 nm.
Eine Druckfarbe, die sich durch eine solche Viskosität und 700-1100 nm-Strahlung-Absorptionscharakteristika auszeichnet, zur Verwendung in einem Kupferdruckverfahren, insbesondere für ein Druckverfahren für Banknoten und andere Sicherheitsdokumente, wird in
Wegen der chemisch-physikalischen Charakteristika der in dem erwähnten Dokument offenbarten Druckfarbe kann sie nicht in anderen Drucktypen, wie Siebdrucken, Rotationstiefdrucken oder Tintenstrahldrucken, die sehr häufig auf dem Gebiet des kommerziellen Druckens verwendet werden, aber beim Kupferdrucken verwendet werden.Because of the chemical-physical characteristics of the printing ink disclosed in the mentioned document, it cannot be used in other types of printing, such as screen printing, rotogravure printing or ink jet printing, which are very often used in the field of commercial printing, but in copper printing.
Jedoch werden Druckfarben zur Verwendung in den meisten kommerziellen Druckverfahren, wie jenen, welche in den vorstehenden Absätzen erwähnt werden, und speziell Siebdrucken, Rotationstiefdrucken und Tintenstrahldrucken, und die gleichzeitig Sicherheitscharakteristika, wie eine Strahlungsabsorption im Infrarotbereich von 700 nm bis 1100 nm, aufweisen, mehr und mehr nachgefragt. Denken wir an all jene Objekte, die nicht gefälscht werden sollen, wie Etiketten von wertvollen Produkten, Identifikationsdokumente, Sicherheitsfäden, Briefmarken, Kredit- und Debitkarten und dergleichen, welche bevorzugt unter Verwendung der erwähnten kommerziellen Druckverfahren gedruckt werden sollen, die weniger kostenintensiv sind als das Kupfertiefdruckverfahren, welches hauptsächlich zum Drucken von Banknoten verwendet wird.However, printing inks for use in most commercial printing processes, such as those mentioned in the preceding paragraphs, and especially screen printing, rotogravure printing and inkjet printing, and which at the same time have safety characteristics such as radiation absorption in the infrared range from 700 nm to 1100 nm, more and more in demand. Let's think of all those objects that should not be counterfeited, such as labels of valuable products, identification documents, security threads, postage stamps, credit and debit cards and the like, which should preferably be printed using the commercial printing methods mentioned, which are less expensive than that Intaglio printing process, which is mainly used to print banknotes.
Das Problem, das zu lösen ist, ist das Auffinden einer Druckfarbe zum Drucken von Hinweisen, wie zum Beispiel Zeichen und Aufdrucken, welche vorstehend zusammen bereits mit dem Begriff „Aufdrucke“ bezeichnet wurden, und Absorbieren von Strahlungen im Infrarotbereich von 700 nm bis 1100 nm unter Verwendung der erwähnten kommerziellen Druckverfahren. Es soll möglich sein, solche Hinweise auf viele Objekttypen (Etiketten für wertvolle Produkte, Identifikationsdokumente, Sicherheitsfäden, Briefmarken, Kredit- und Debitkarten und dergleichen) zu drucken, wobei diese Hinweise mittels passender Vorrichtungen nachgewiesen werden können, wodurch so eine Implementierung einer Funktion zum Schutz vor Fälschungen, d.h. einer Funktion mit dem Ziel, die Authentizität der erwähnten Objekte nachzuprüfen, ermöglicht wird.The problem to be solved is finding an ink for printing indications such as characters and imprints, which have already been referred to above together with the term "imprints", and absorbing radiation in the infrared range from 700 nm to 1100 nm using the commercial printing methods mentioned. It should be possible to print such notices on many types of objects (labels for valuable products, identification documents, security threads, postage stamps, credit and debit cards and the like), which notices can be detected by means of appropriate devices, thus enabling an implementation of a function to protect against counterfeiting, ie a function with the aim of verifying the authenticity of the objects mentioned.
Wie vorstehend angegeben, soll die zu identifizierende Druckfarbe für Objekte von unterschiedlichen Typen verwendet werden. Es folgt, dass die Vorrichtungen, die zum Nachweisen der Hinweise verwendet werden, welche unter Verwendung der Druckfarbe gedruckt wurden, bevorzugt einfach zu verwenden und kosteneffektiv sein sollen, denken wir zum Beispiel an eine einfache Erkennung der Hinweise unter Verwendung von Standardgeräten, wie Silicium-Fotodetektoren, die bis zu 1100 nm arbeiten. Aus diesem Grund soll der Gegenstand Druckfarbe derart sein, dass sie Strahlungen im Infrarotbereich von 700 nm bis 1100 nm absorbiert, und sie soll bevorzugt für das menschliche Auge nicht sichtbar sein.As indicated above, the ink to be identified is intended to be used for objects of different types. It follows that the devices used to detect the clues printed using the ink should preferably be easy to use and cost effective, consider for example simple detection of the clues using standard devices such as silicon Photodetectors operating up to 1100nm. For this reason, the object ink should be such that it absorbs radiation in the infrared range from 700 nm to 1100 nm and it should preferably not be visible to the human eye.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Die Definitionen der technischen und wissenschaftlichen Begriffe, die in diesem Dokument verwendet werden, umfassen Definitionen wie sie in dem Moment ausgelegt werden, in dem diese Patentanmeldung eingereicht wird. Diese Definitionen sollen nicht einschränkend ausgelegt werden, da es andere Aspekte der Definitionen geben könnte, die hier nicht aufgeführt sind, zum Beispiel jene, welche allgemein von einem Fachmann, den diese Erfindung(en) betrifft, auslegt werden. Alle Patente, offenbarten Patentanmeldungen und Veröffentlichungen, Webseiten und anderen offenbarten Materialien, auf welche in den unterschiedlichen Abschnitten dieses vollständigen Dokuments Bezug genommen wird, sind in ihrer Vollständigkeit durch Bezugnahme aufgenommen, wenn nichts anderes angegeben ist. Wenn es eine Mehrzahl von Definitionen für die hier verwendeten Begriffe gibt, gelten die in diesem Abschnitt angegebenen.The definitions of technical and scientific terms used in this document include definitions as construed at the time this patent application is filed. These definitions are not intended to be construed in a limiting sense as there might be other aspects of the definitions not listed here, for example those which are commonly construed by one skilled in the art to which this invention(s) pertains. All patents, disclosed patent applications and publications, websites and other disclosed materials referred to in the various sections of this complete document are incorporated by reference in their entirety unless otherwise noted. When there is a plurality of definitions for the terms used herein, those given in this section apply.
Es gilt als selbstverständlich, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung nur für beispielhafte und veranschaulichende Zwecke gegeben sind, und dass sie in Bezug auf den beanspruchten Gegenstand nicht einschränkend sind. In diesem Patentdokument, einschließend seine Ansprüche, schließt die Verwendung eines Singulars den Plural und umgekehrt ein, und die Verwendung von „oder“ bedeutet „und/oder“, wenn nicht anderes angegeben ist. Auch die Verwendung des Begriffs „umfassend“ sowie von anderen Formen, zum Beispiel „umfassen“ und „umfasste“, ist nicht einschränkend.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are given for exemplary and illustrative purposes only and are not restrictive of the claimed subject matter. In this patent document, including its claims, the use of a singular includes the plural and vice versa, and the use of "or" means "and/or" unless otherwise indicated. Also, the use of the term "comprising," as well as other forms, such as "include" and "comprised," is not limiting.
In diesem Zusammenhang können Bereiche von Werten und Mengen in Form von „etwa“ eines speziellen Wertes oder Bereichs von Werten ausgedrückt werden. „Etwa“ umfasst auch die genaue Menge. Deshalb bedeutet „etwa 10 %“ „etwa 10 %“ genauso wie „genau 10 %“.In this context, ranges of values and amounts may be expressed in terms of "about" a particular value or range of values. "About" also includes the exact amount. Therefore "about 10%" means "about 10%" as well as "exactly 10%".
In diesem Zusammenhang umfassen die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“, „eines“ und „der“, „die“, „das“ die Pluralbezugnahmen, wenn nicht der Zusammenhang eindeutig auf das Gegenteil hinweist.In this context, the singular forms "a", "an", "an" and "the" include plural references unless the context clearly indicates the contrary.
Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist eine Druckfarbe, die Strahlungen im elektromagnetischen Spektrum in mindestens einem Anteil des infraroten Spektralbereichs von 700 nm bis 1100 nm optisch absorbiert, zur Verwendung des Druckverfahrens, wie Siebdruck, Rotationstiefdruck oder Tintenstrahldruck, und insbesondere für, aber nicht eingeschränkt auf, das Drucken von Sicherheitsdokumenten oder Etiketten zum Schutz vor Fälschungen und jedweden anderen Objekten, die nicht gefälscht werden sollen.The scope of the present invention is a printing ink that optically absorbs radiation in the electromagnetic spectrum in at least a portion of the infrared spectral range from 700 nm to 1100 nm, for use in the printing process, such as screen printing, rotogravure printing or inkjet printing, and in particular for, but not limited to , the printing of security documents or labels to protect against counterfeiting and any other object that should not be counterfeited.
Überraschenderweise wurde eine Sicherheitsdruckfarbe zum Schutz vor Fälschungen gefunden, die das im vorstehenden Abschnitt veranschaulichte Problem löst.Surprisingly, a security anti-counterfeiting ink has been found that solves the problem illustrated in the previous paragraph.
Die Druckfarbe zeichnet sich durch eine Viskosität, die zum Drucken gemäß den erwähnten kommerziellen Druckverfahren (Siebdrucken, Rotationstiefdrucken und Tintenstrahldrucken) geeignet ist, aus und absorbiert Strahlungen im Infrarotbereich von 700 nm bis 1100 nm.The ink is characterized by a viscosity suitable for printing according to the commercial printing processes mentioned (screen printing, rotogravure printing and inkjet printing) and absorbs radiation in the infrared range from 700 nm to 1100 nm.
Die Druckfarbe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein anorganisches Material (A) und eine organische Matrix (B).The ink according to the present invention comprises an inorganic material (A) and an organic matrix (B).
Das anorganische Material in der Druckfarbe gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel zu mindestens einer der folgenden Verbindungen gehören: Kupferphosphat (Cu3(PO4)2)*2H2O, wasserfreies Kupferphosphat (Cu3(PO4)2), basisches Kupfer(II)-phosphat Cu2(PO4)(OH) (Libethenit), Cu3(PO4)(OH)3 (Cornetit), Cu5(PO4)3(OH)4 (Pseudomalachit), CuAl6(PO4)4(OH)8*5H2O (Türkis), Kupfer(II)-pyrophosphat (Cu2(P2O7)*3H2O), wasserfreies Kupfer(II)-pyrophosphat (Cu2(P2O7)), Kupfer(II)-metaphosphat (Cu3(P3O9)2).The inorganic material in the printing ink according to the present invention may, for example, belong to at least one of the following compounds: copper phosphate (C u3 (PO 4 ) 2 )*2H 2 O, anhydrous copper phosphate (Cu 3 (PO 4 ) 2 ), basic copper (II)-phosphate Cu 2 (PO 4 )(OH) (Libethenite), Cu 3 (PO 4 )(OH) 3 (Cornetite), Cu 5 (PO 4 ) 3 (OH) 4 (Pseudomalachite), CuAl 6 ( PO 4 ) 4 (OH) 8 *5H 2 O (turquoise), copper(II) pyrophosphate (Cu 2 (P 2 O 7 )*3H 2 O), anhydrous copper(II) pyrophosphate (Cu 2 (P 2 O 7 )), copper(II) metaphosphate (Cu 3 (P 3 O 9 ) 2 ).
Ein Charakteristikum des anorganischen Materials ist, dass es im Wesentlichen transparent, d.h. nicht sichtbar für das menschliche Auge, im sichtbaren Spektralbereich von 400 nm bis 700 nm ist. Ein weiteres Charakteristikum eines solchen anorganischen Materials ist, dass es Strahlungen in mindestens einem Anteil des Infrarotbereichs von 700 nm bis 1100 nm absorbiert, um durch Standarderkennungsgeräte, wie Silicium-Fotodetektoren, die bis zu 1100 nm arbeiten, nachgewiesen zu werden. Für diesen Zweck, speziell, weist das anorganische Material das Charakteristikum von Aufweisen eines Extinktionsspektrums auf, in welchem das Verhältnis zwischen den Integralen des Extinktionswerts im sichtbaren Spektralbereich von 400 nm bis 700 nm und im infraroten Spektralbereich von 700 nm bis 1100 nm weniger als 25 % beträgt, wie aus
Um eine optimale Druckqualität unter Verwendung von kommerziellen Druckverfahren zu erhalten, ist es auch notwendig, die Teilchengröße des anorganischen Materials zu identifizieren. Die optimale Teilchengröße des anorganischen Materials der Druckfarbe gemäß der vorliegenden Erfindung wurde mittels einer Anzahl von Experimenten ermittelt. Durch die Experimente wurde überraschenderweise gefunden, dass für ein optimales Drucken unter Verwendung der erwähnten kommerziellen Druckverfahren die Teilchengröße des anorganischen Materials der Druckfarbe gemäß der vorliegenden Erfindung eine mittlere Teilchengröße D50 von weniger als 5,0 µm sein sollte, gemessen durch Laserbeugungstechnik. Insbesondere beträgt die ideale Teilchengröße des anorganischen Materials weniger als 5,0 µm für Siebdrucken, weniger als 3,0 µm für Rotationstiefdrucken und weniger als 1,0 µm für digitales Drucken.In order to obtain optimal print quality using commercial printing methods, it is also necessary to identify the particle size of the inorganic material. The optimum particle size of the inorganic material of the ink according to the present invention was determined by a number of experiments. Through the experiments it was surprisingly found that for optimal printing using the mentioned commercial printing methods the particle size of the inorganic material of the ink according to the present invention should be a mean particle size D50 of less than 5.0 µm measured by laser diffraction technique. In particular, the ideal particle size of the inorganic material is less than 5.0 µm for screen printing, less than 3.0 µm for rotogravure printing and less than 1.0 µm for digital printing.
Die organische Matrix der Druckfarbe gemäß der vorliegenden Erfindung ist entweder eine auf Wasser-Basis oder eine auf Lösungsmittel-Basis, wobei der flüchtige Anteil (S) für Matrizes auf Wasser-Basis oder Lösungsmittel-Basis max. 85 Gew.-% der Druckfarbe beträgt und ein Harz im Bereich von 10 Gew.-% bis 45 Gew.-% der Druckfarbe umfasst, um der Druckfarbe eine Viskosität bei 25°C zu verleihen, die für kommerzielle Druckverfahren geeignet ist.The organic matrix of the ink according to the present invention is either water-based or solvent-based, the volatile fraction (S) for water-based or solvent-based matrices being max 85% by weight of the ink and a resin in the range of 10% to 45% by weight of the ink to give the ink a viscosity at 25°C suitable for commercial printing processes.
Insbesondere beträgt die optimale Viskosität der Druckfarbe weniger als 10000 mPa·s für transparentes Drucken, insbesondere Siebdrucken, weniger als 500 mPa·s für Rotationstiefdrucken, sei sie gefärbt oder pigmentiert, und weniger als 50 mPa·s für digitales Drucken, sei sie gefärbt oder pigmentiert.In particular, the optimal viscosity of the printing ink is less than 10000 mPas for transparent printing, especially screen printing, less than 500 mPas for rotogravure printing, be it colored or pigmented, and less than 50 mPas for digital printing, be it colored or pigmented.
Das Harz (R) der organischen Matrix, welches entweder eines auf Wasser-Basis oder eines auf Lösungsmittel-Basis ist, gehört mindestens einer der chemischen Polyacryl-, Polymethacryl-, Polyvinyl-, Polyester-, Polyether-, Kohlenwasserstoff-, Keton-, Aldehyd-, Malein-Familien und Derivaten von Cellulose an, wobei die Familien nach einem experimentellen Verfahren identifiziert wurden.The resin (R) of the organic matrix, which is either water-based or solvent-based, belongs to at least one of the chemical groups polyacrylic, polymethacrylic, polyvinyl, polyester, polyether, hydrocarbon, ketone, aldehyde, maleic families and derivatives of cellulose, which families were identified by an experimental procedure.
Die organische Matrix (B) könnte alternativ auch eine auf Monomer (M)-Basis, Oligomer (O)-Basis, Monomer (M) und Oligomer (O)-Basis oder eine auf der Basis von mindestens einem Harz (R), gelöst in Monomeren (M), eine auf der Basis von mindestens einem Harz (R), gelöst in Oligomeren (O), eine auf der Basis von Monomeren (M), Oligomeren (O) und mindestens einem Harz (R) sein. Monomere (M) sind Acrylate oder Methacrylate, sowohl monofunktionell als auch bifunktionell als auch trifunktionell als auch polyfunktionell, d.h. monofunktionelle Acrylate, bifunktionelle Acrylate, trifunktionelle Acrylate, polyfunktionelle Acrylate, monofunktionelle Methacrylate, bifunktionelle Methacrylate, trifunktionelle Methacrylate oder polyfunktionelle Methacrylate. Oligomere (O) gehören mindestens einer der chemischen Familien der folgenden Oligomere an: Urethanacrylate, Urethanmethacrylate, Epoxyacrylate, Epoxymethacrylate, Polyesteracrylate, Polyestermethacrylate, Polyetheracrylate, Polyethermethacrylate, Aminacrylate, Aminmethacrylate, Oligoaminacrylate, Oligoaminmethacrylate, und das Harz (R) gehört mindestens einer der chemischen Familien einschließend: Polyacryl-, Polymethacryl-, Polyvinyl-, Polyester-, Polyether-, Kohlenwasserstoff-, Keton-, Aldehyd-, Malein-Familien und Derivaten von Cellulose an.The organic matrix (B) could alternatively also be based on monomer (M), oligomer (O), monomer (M) and oligomer (O) or based on at least one resin (R). in monomers (M), one based on at least one resin (R) dissolved in oligomers (O), one based on monomers (M), oligomers (O) and at least one resin (R). Monomers (M) are acrylates or methacrylates, both monofunctional and bifunctional, as well as trifunctional and polyfunctional, i.e. monofunctional acrylates, bifunctional acrylates, trifunctional acrylates, polyfunctional acrylates, monofunctional methacrylates, bifunctional methacrylates, trifunctional methacrylates or polyfunctional methacrylates. Oligomers (O) belong to at least one of the chemical families of the following oligomers: urethane acrylates, urethane methacrylates, epoxy acrylates, epoxy methacrylates, polyester acrylates, polyester methacrylates, polyether acrylates, polyether methacrylates, amine acrylates, amine methacrylates, oligoamine acrylates, oligoamine methacrylates, and the resin (R) belongs to at least one of the chemical families Families including: polyacrylic, polymethacrylic, polyvinyl, polyester, polyether, hydrocarbon, ketone, aldehyde, maleic families and derivatives of cellulose.
Es wurde schließlich gefunden, dass die Konzentration der organischen Matrix (B) von Monomeren (M), Oligomeren (O), Monomeren (M) und Oligomeren (O), mindestens einem Harz (R), gelöst in Monomeren (M), mindestens einem Harz (R), gelöst in Oligomeren (O), Monomeren (M), Oligomeren (O) und mindestens einem Harz (R) 95 Gew.-% der Druckfarbe nicht übersteigen sollte.It was finally found that the concentration of the organic matrix (B) of monomers (M), oligomers (O), monomers (M) and oligomers (O), at least one resin (R), dissolved in monomers (M), at least one resin (R), dissolved in oligomers (O), monomers (M), oligomers (O) and at least one resin (R) should not exceed 95% by weight of the printing ink.
Es wurde auch gefunden, dass die Druckfarbe gemäß der vorliegenden Erfindung für allgemeine Druckverfahren auf Objekten oder Substraten, hergestellt aus Papier, Kunststoff, Metall, Stoff, Holz, Leder, insbesondere für Sicherheitsdokumente wie Kreditkarten, Etiketten, Pässe, Banknoten, Ausweise, Sicherheitsfäden, Briefmarken, und im Allgemeinen auf Objekten, die nicht gefälscht werden sollen, verwendet werden kann.It has also been found that the ink according to the present invention is useful for general printing processes on objects or substrates made of paper, plastic, metal, fabric, wood, leather, especially for security documents such as credit cards, labels, passports, banknotes, ID cards, security threads, postage stamps, and generally on objects that are not intended to be counterfeited.
BEISPIELEEXAMPLES
Die hier nachstehend veranschaulichten Beispiele wurden unter Verwendung einer Druckfarbe, die durch Mischen von allen beschriebenen Komponenten und Mahlen von ihnen in einer Drei-Walzen-Mühle für die Siebdruck-Druckfarben, veranschaulicht in den Beispielnummern 1, 3 und 4, und in einer Kugelmühle für die Rotationstiefdruck-Druckfarbe, beschrieben in Beispielnummer 2, erhalten wurde, durchgeführt. Alle Druckfarben wurden mit Additiven, welche dem Fachmann bekannt sind, modifiziert, um die Misch- und Mahlverfahren und schließlich das Druckverfahren zu begünstigen.The examples illustrated hereinafter were made using an ink prepared by mixing all of the components described and grinding them in a three-roll mill for the screen printing inks illustrated in Example Nos. 1, 3 and 4 and in a ball mill for the rotogravure printing ink described in example number 2 was obtained. All inks have been modified with additives known to those skilled in the art to favor the mixing and milling processes and ultimately the printing process.
Die Viskositäten der Druckfarben, die in den Beispielen verwendet wurden, wurden unter Verwendung eines Lösungsmittels im Falle der Beispielnummern 1 und 2 und eines Monomers für die Beispielnummern 3 und 4 optimiert.The viscosities of the inks used in the examples were optimized using a solvent in the case of example numbers 1 and 2 and a monomer for example numbers 3 and 4.
Die Beispiele 1, 2 und 3 handeln von transparenten Druckfarben, obwohl jedoch Pigmentierung auch verwendet werden könnte, wie in Beispielnummer 4 gezeigt.Examples 1, 2 and 3 deal with transparent inks, although pigmentation could also be used as shown in example number 4.
Beispiel 1: Eine Druckfarbe auf Lösungsmittel-Basis, gebildet aus einem anorganischen Material (A), umfassend wasserfreies Kupfer(II)-pyrophosphat in einer Menge von gleich 7 Gew.-% der Druckfarbe und in einer Menge von gleich 23 Trocken-Gew.-% der Druckfarbe. Die verwendete organische Matrix (B) der Druckfarbe umfasst ein Harz (R) in einer Menge von gleich 24 Gew.-% der Druckfarbe und ein Lösungsmittel (S) in einer Menge von gleich 69 Gew.-% der Druckfarbe. Das Trockengewicht der Druckfarbe, gebildet aus anorganischem Material (A) plus Harz (R), beträgt gleich 31 Gew.-% der Druckfarbe. Speziell umfasst die Druckfarbe gemäß der vorliegenden Beispielnummer 1 die folgenden Substanzen:
Beispiel 2: Eine Druckfarbe auf Lösungsmittel-Basis, gebildet aus einem anorganischen Material (A), umfassend wasserfreies Kupfer(II)-pyrophosphat in einer Menge von gleich 9 Gew.-% der Druckfarbe und in einer Menge von gleich 24 Trocken-Gew.-% der Druckfarbe. Die verwendete organische Matrix (B) der Druckfarbe umfasst ein Harz (R) in einer Menge von gleich 28 Gew.-% der Druckfarbe und ein Lösungsmittel (S) in einer Menge von gleich 63 Gew.-% der Druckfarbe. Das Trockengewicht der Druckfarbe, gebildet aus anorganischem Material (A) plus Harz (R), beträgt gleich 37 Gew.-% der Druckfarbe.Example 2: A solvent-based ink formed from an inorganic material (A) comprising anhydrous cupric pyrophosphate in an amount equal to 9% by weight of the ink and in an amount equal to 24% by dry weight. -% of the ink. The organic matrix (B) of the ink used comprises a resin (R) in an amount equal to 28% by weight of the ink and a solvent (S) in an amount equal to 63% by weight of the ink. The dry weight of the ink formed from inorganic material (A) plus resin (R) equals 37% by weight of the ink.
Speziell umfasst die Druckfarbe gemäß der vorliegenden Beispielnummer 2 die folgenden Substanzen:
Beispiel 3: Druckfarbe auf UV-Basis, gebildet aus einem anorganischen Material (A), umfassend wasserfreies Kupfer(II)-pyrophosphat in einer Menge von gleich 6 Gew.-% der Druckfarbe und in einer Menge von gleich 6 Trocken-Gew.-% der Druckfarbe. Die verwendete organische Matrix (B) der Druckfarbe umfasst 51 Gew.-% (der Druckfarbe) Monomere (M), 8 % Oligomere (O), 24 % Harz (R) sowie Druckadditive, welche dem Fachmann bekannt sind, in einer Menge von gleich 11 Gew.-% der Druckfarbe, so dass die organische Matrix auf UV-Basis (B) gleich den verbleibenden 94 Gew.-% der Druckfarbe ist.Example 3: UV-based ink formed from an inorganic material (A) comprising anhydrous cupric pyrophosphate in an amount equal to 6% by weight of the ink and in an amount equal to 6% by dry weight. % of ink. The used organic matrix (B) of the ink comprises 51% by weight (of the ink) monomers (M), 8% oligomers (O), 24% resin (R) and printing additives, which are known to those skilled in the art, in an amount of equals 11% by weight of the ink such that the UV-based organic matrix (B) equals the remaining 94% by weight of the ink.
Speziell umfasst die Druckfarbe gemäß der vorliegenden Beispielnummer 3 die folgenden Substanzen:
Beispiel 4: Druckfarbe auf UV-Basis, gebildet aus einem anorganischen Material (A), umfassend wasserfreies Kupfer(II)-pyrophosphat in einer Menge von gleich 15 Gew.-% der Druckfarbe und einer Menge von gleich 15 Trocken-Gew.-% der Druckfarbe. Die verwendete organische Matrix (B) der Druckfarbe umfasst 43 Gew.-% (der Druckfarbe) Monomere (M), 7 % Oligomere (O), 20 % Harz (R) sowie Druckadditive, welche dem Fachmann bekannt sind, in einer Menge von gleich 12 Gew.-% der Druckfarbe und ein blaues anorganisches Pigment in einer Menge von gleich 3 %, so dass die organische Matrix auf UV-Basis (B) gleich den verbleibenden 85 Gew.-% der Druckfarbe ist.Example 4: UV-based ink formed from an inorganic material (A) comprising anhydrous cupric pyrophosphate in an amount equal to 15% by weight of the ink and an amount equal to 15% by dry weight the ink. The used organic matrix (B) of the ink comprises 43% by weight (of the ink) monomers (M), 7% oligomers (O), 20% resin (R) and printing additives, which are known to those skilled in the art, in an amount of equal to 12% by weight of the ink and a blue inorganic pigment in an amount equal to 3% such that the UV-based organic matrix (B) equals the remaining 85% by weight of the ink.
Speziell umfasst die Druckfarbe gemäß der vorliegenden Beispielnummer 4 die folgenden Substanzen:
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Solche Absorptionscharakteristika wurden unter Verwendung eines UV/VIS-Spektrofotometers Perkin Elmer Lambda 1050, ausgestattet mit einem gitterfreien Doppelmonochromator und drei (PMT, InGaAs, PbS) Detektoren, die den Wellenlängenbereich 180-3300 nm abdecken, gemessen.Such absorption characteristics were measured using a Perkin Elmer Lambda 1050 UV/VIS spectrophotometer equipped with a grating-free double monochromator and three (PMT, InGaAs, PbS) detectors covering the wavelength range 180-3300 nm.
Die Messungen wurden durch diffuse Transmission und Reflexion unter Verwendung einer Ulbricht-Kugel, hergestellt aus dem Spectralon-Material, und von zwei Detektoren: einem PMT-Detektor und einem erweiterten InGaAs-Detektor, durchgeführt, um im Wellenlängenbereich von Interesse von 400 nm bis 2000 nm zu arbeiten.Measurements were performed by diffuse transmission and reflection using an integrating sphere made of the Spectralon material and two detectors: a PMT detector and an extended InGaAs detector, to cover the wavelength range of interest from 400 nm to 2000 nm nm to work.
Die Probe wurde durch Abscheiden einer dünnen Schicht von Pulver von anorganischem Material (A) auf ein optisches transparentes Glas unter Verwendung eines Harzfilms, um seine Haftung möglich zu machen, Abmessungen 2,5 cm x 2,5 cm, hergestellt. Die optische Messung der Probe wurde auf das Harzfilmspektrum, abgeschieden auf dem gleichen Glas, normalisiert.The sample was prepared by depositing a thin layer of inorganic material powder (A) onto an optical transparent glass using a resin film to make its adhesion possible, dimensions 2.5 cm x 2.5 cm. The optical measurement of the sample was normalized to the resin film spectrum deposited on the same glass.
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