DE68928365T2

DE68928365T2 - Bildherstellung auf kunststoffgegenstände

Info

Publication number: DE68928365T2
Application number: DE68928365T
Authority: DE
Inventors: Martin Caudell; James Eldred; David Ezra
Original assignee: De la Rue Co PLC
Current assignee: De la Rue Holdings Ltd
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2009-11-18
Also published as: JP2886680B2; ATE158756T1; AU628892B2; EP0444087A1; DE68928365D1; EP0444087B1; JPH04501688A; AU4621089A; WO1990005640A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Herstellen von Bildern auf Kunststoffen, die Gegenstände enthalten, wie sie in Sicherheitserzeugnissen verwendet werden.
Vielschichtige Kunststoffe, die Gegenstände enthalten, werden auf einer Vielfalt von Gebieten verwendet, allerdings liegt eine besonders wichtige Anwendung auf dem Gebiet von Sicherheitserzeugnissen, wie beispielsweise Kennkarten, Kreditkarten, Bankkarten und dergleichen. Solche vielschichtigen Kunststoffe, die Konstruktionen enthalten, werden auch in Reisepässen, Identitätskarten, Führerscheinen, Reiseausweisen und dergleichen zum Beispiel verwendet, wo ein Kunststoff-Film ein Photo des Inhabers schützt. Die Sicherheit der Erzeugnisse wird erhöht, wenn ein fälschungssicheres Komposit hergestellt wird. Ein Sicherheitsdruck einer allgemeinen Art ist allgemein auf einer nicht zugänglichen, inneren Schicht enthalten. Eine Identifitkation oder eine Personifizierung wird herkömmlich separat durch Einschließen einer Photographie oder einer Signatur oder durch Einprägen von Zeichen hinzugefügt. Mit einer Personifizierung ist die Hinzufügung von Merkmalen zu einem Sicherheitsteil gemeint, das dazu dient, den Inhaber des Teils zu identifizieren. Diese umfassen monochromatische und farbige Photographien, Identifikationsnummern, Signaturen, Fingerabdrücke und dergleichen. Bank- Informationen können auch hinzugefügt werden, die den Namen des Kontohalters, die Kontonummer, usw., umfassen. Andere Informationen, wie beispielsweise die Seriennummer von Artikeln und die Gültigkeitsdauer können auch vorgesehen werden. Derzeitige Photographien werden normal an eine sicherheits-gedruckte Oberfläche angeklebt und dann an ihrer Stelle durch Plazieren eines oberen, transparenten Films aus PVC oder einer anderen Kunststoffschicht laminiert.
Als eine Alternative zu der Personifizierung von Karten können Karten individuell für andere Zwecke hergestellt werden, wie beispielsweise so, daß sie einem anderen Objekt mit einem ähnlichen Umfang, z.B. einem Fahrzeug, zugeordnet werden. Karten können auch individuell im Hinblick darauf hergestellt werden, einer Gruppe von Leuten Zugang zu einem Service zu erlauben, ohne notwendigerweise Gruppenmitglieder zu identifizieren, z.B. Flugzeug-Bordkarten. Der Ausdruck "individuelle Abbildung" umfaßt demzufolge personifizierte Abbildungscharakteristika einer Person ebenso wie andere Formen einer Individualisierung.
In bestimmten Fällen kann es notwendig sein, eine einzigartige Charge von Karten und dann Gültigmachen der gesamten Charge durch Aufbringen eines Bilds unmittelbar nachdem die Charge von dem Vorrat weggenommen ist und vor der Herausgabe herzustellen. Die Chargen-Mitglieder können auch individuelle Abbildungen erhalten.
Individuelle Abbildungen werden aufgrund ihrer Art als eine oder die abschließende Produktionsstufe aufgebracht und es ist wesentlich, daß man in der Lage ist, Abbildungen schnell zu ändern. Elektronische Druckeinrichtungen sind insbesondere hierfür geeignet, da die alphanumerischen und graphischen Abbildun gs-Informationen leicht geändert werden können.
Es ist schon bekannt, elektronische Abbildungen auf Sicherheitsgegenständen aufzubringen. Bekannte Druckverfahren, wie beispielsweise thermisches Drucken, führen allerdings zu Farbabbildungen, die dünn sind, die unter dem signifikanten Nachteil leiden, daß sie sich von der Außenseite der Identitätskarte abscheuern.
Eine moderne Barzahlungs-, Kostenbelastungs- und Kreditkarten-Produktion wird verstärkt auf die Verwendung von Polyvinylchlorid konzentriert. Die attraktiven Punkte von PVC sind diejenigen, daß es kostengünstig, einprägbar und schmelz-laminierbar ist. PVC-Karten sind deshalb kommerziell wesentlich. Eine Prägbarkeit ist notwendig, um zu ermöglichen, daß Einzelheiten und eine Kontonummer des Kartenhalters eingeschlossen werden, so daß Kredit- und Zahlkarten-Etiketten zuverlässig und akkurat mit den vorstehenden Informationen zu dem Zeitpunkt einer Transaktion gedruckt werden können.
Die Fähigkeit, zufriedenstellende Abbildungen auf PVC zu produzieren, ist deshalb dafür verantwortlich, daß sie kommerziell signifikant sind.
Bestimmte Formen elektronischer Abbildungen ermöglichen die Verwendung von Farbstoffen, die sublimiert oder in anderer Weise auf eine Kunststoff aufnehmende Schicht übertragen werden können.
Es ist allerdings bekannt, daß Kunststoffe unterschiedliche Wirkungsgrade zum Aufnehmen von sublimierten Farbstoffen haben. Der aufnehmende Wirkungsgrad in Bezug auf synthetische Fasern erniedrigt sich, um dies einmal zu sagen, von Nylon zu Polyester zu Acryl zu Acetat zu Polyvinylacetat. Leider ist PVC dahingehend bekannt, daß es ein Substrat einer schlechten Aufnahmefähigkeit für subl imierbare Farbstoffe ist.
Die WO-A-8403257 beschreibt einen Prozeß zum Drucken eines gefärbten Designs auf einer Polymeroberfläche. Dies ist allerdings nicht dort geeignet, wo eine große Vielfalt unterschiedlicher Designs erforderlich ist, die jeweils nur einmal in personalifizierten Daten gedruckt werden sollen.
Die US-A-4738949 beschreibt einen Farbstoff-Übertragungsprozeß zum Schaffen von Bildern auf Substraten. Allerdings ist diese Technik nicht erfolgreich gewesen, da nur schwache Bilder erhalten werden können und dabei auch das Problem vorhanden ist, daß das Übertragungsblatt an dem Substrat anhaften kann, was dazu führt, daß ein nicht akzeptierbares Bild produziert wird. Dieses Patent befaßt sich auch nicht mit Laminaten, die aus Polyvinylchlorid und dessen Copolymeren oder deren Mischungen hergestellt sind.
Die DE-A-2413494 beschreibt einen thermischen Übertragungsprozeß zum Übertragen von Farbstoffen auf, inter alia, PVC-Blätter. Allerdings leidet dieses unter verschiedenen Problemen.
Die US-A-4507349 beschreibt das Abbilden von Sicherheitserzeugnissen, wobei eine Barriereschicht vorgesehen wird, um zu verhindern, daß Farbstoffe, die auf ein Substrat übertragen sind, in andere Schichten hineindiffundieren.
Die EP-A-97493 beschreibt eine Farbbildungstechnik, bei der farbloser Farbstoff in eine Rezeptorschicht ausreichend hineindiffundiert, um zu ermöglichen, daß sich ein Komplex bildet.
Die US-A-4059471 beschreibt ein Verfahren zum Absorbieren von Farbstoffen in die Oberfläche von Kunststoffen durch Plazieren eines Polyolefinfilms zwischen dem Farbstoffübertragungspapier und einem Blatt aus einem thermoplastischen Stoff und durch Aufbringen von Druck und Wärme darauf. Farbstoffe werden in die Oberfläche des Kunststoffs absorbiert und die Materialien werden dann separiert, um ein dekoriertes Kunststoffblatt zu hinterlassen.
Die US-A-2721821 beschreibt den Prozeß zum Drucken auf Oberflächen von Kunststoffmaterialien, bei denen Papier, das Tinte trägt, auf Kunststoffe aufgebracht und dann erwärmt wird, so daß sich Tinte selektiv auf die Kunststoffe überträgt, wobei dann das Papier entfernt wird.
Keines dieser zwei Verfahren ist besonders zum Erzeugen von Sicherheitserzeugnissen geeignet, da die übertragene Tinte auf der Oberfläche der Substrate, die betroffen sind, verbleibt.
Es sollte auch angemerkt werden, daß kommerziell erhältliche Aufnahmeblätter für thermische Übertragungsdrucker häufig nicht erfolgreich laminieren, wahrscheinlich aufgrund des Vorhandenseins von Freigabeschichten und Beschichtungen. Solche Aufnahmeblätter sind oftmals von einem komplexen Aufbau.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Bilds auf einem Sicherheitserzeugnis, das mindestens eine erste Kunststoffschicht und eine zweite Schicht, die mit der ersten Schicht in Kontakt steht und mit ihr verklebt bzw. daran angebondet ist, umfaßt, ein fibertragen von Teilen wenigstens eines diffusionsfähigen Farbstoffs auf die erste Kunststoffschicht, wobei die Teile so ausgewählt werden, daß eine Darstellung des Bilds auf der Schicht hergestellt wird; und Bewirken, daß der oder jeder Farbstoff in die erste Schicht hineindiffundiert wird und teilweise in selbiger verbleibt und wenigstens die zweite Schicht markiert, auf.
Man hat herausgefunden, daß es für vielschichtige Erzeugnisse, die (eine) Kunststoffschicht(en) umfassen, insbesondere bestimmte Klassen von PVC, möglich ist, gute Bilder auf den Erzeugnissen mit einer adäquaten Tonabstufung und einer verbesserten Sicherheit durch Bewirken, daß ein kontrollierter Grad einer Diffusion des Farbstoffs in wenigstens die erste Schicht auftritt, während wenigstens die zweite Schicht markiert wird, zu schaffen.
Typischerweise weist der Diffusionsschritt ein Aufbringen von Wärme (und optional Druck) für eine vorbestimmte Zeit auf das Erzeugnis auf. In einem Beispiel kann das Bild auf der Unterseite eines transparenten Kunststoffilms gebildet werden, wobei eine Diffusion durch Aufbringen einer beheizten Walze unter Druck auf den Film und dann Ankleben des Films an eine zweite Schicht, die dann dem Farbstoff ermöglicht, sie zu markieren oder vorzugsweise in sie hineinzudiffundieren, bewirkt wird. Dies würde in dem Fall eines Reisepasses nützlich sein, wo ein Bild des Inhabers auf einem Film vorgesehen werden könnte, der dann an einer mit einem Sicherheitsstempel bedruckten Papierseite des Reisepasses angeklebt (auflaminiert) werden könnte.
Vorzugsweise ist die erste Schicht an die zweite Schicht schmelz-laminiert, wobei die wenigstens teilweise Diffusion des oder jedes Farbstoffs, durch den Laminierschritt bewirkt wird. Dies vermeidet das Erfordernis für ein Klebemittel, um so ein hoch sicheres Komposit zu erreichen. Das Vermeiden von unähnlichen Eigenschaften der laminierenden Komponenten bedeutet, daß die Zwischenfläche eine hohe, adhäsive Festigkeit besitzt. Es ist nicht leicht möglich, die zweite Schicht und den obersten, laminierenden Film auseinanderzudrücken oder abzuziehen, da sie chemisch eng kompatibel sind und im wesentlichen miteinander verschweißt sind. Ein Laminieren mit Klebemittel ist allerdings auch möglich.
Durch Einsetzen sublimierfähiger Farbstoffe, die dann in die Kunststoffe hineindiffundieren, tritt das Verschweißen über die Bildbereiche auf, d.h. dort ist ein Kontakt von Kunststoffen zu Kunststoffen vorhanden, im Unterschied zu einem Kontakt zwischen Kunststoffen zu Tinte zu Kunststoffen bei der Mehrheit von Sicherheitsgegenständen dieses Typs. Das Verschweißen erhöht stark die Sicherheit der Erzeugnisse.
Vorzugsweise umfaßt der Laminierschritt, daß dem gebondeten Laminat ermöglicht wird, sich unter Druck abzukühlen. Dies hält einen Oberflächenglanz und eine gesamte Flachheit aufrecht. Typische Drücke können in der Größenordnung von 300-600 lbs pro Quadrat-Inch (d.h. 21 kPa bis 41 kPa) liegen.
Typische Schmelztemperaturen liegen zwischen 130ºC und 160ºC. Ein Druck wird während eines Laminierens in der Größenordnung von 20-150 Pound pro Quadrat-Inch (d.h. 1,4kPa bis 10,4kPa) verwendet. Unter diesen Bedingungen wird ein Laminieren normalerweise innerhalb einer Minute abgeschlossen.
Man hat herausgefunden, daß zum Beispiel durch Erwärmen der Farbstoffe für ungefähr 30 Sekunden bei 150 Grad Celsius Durchdringungstiefen in der Größenordnung von 30 Mikron erhalten wurden, die für die Farbstoffe ausreichend sein können, sich in Rezeptorschichten zu bewegen. Der neuartige Diffusionsaspekt bietet ein hohes Niveau eines Schutzes gegen betrügerische Veränderung, da die Farbstoffe innerhalb der Masse einer Schicht enthalten sind und mindestens die angrenzende Schicht markieren.
Die Farbstoffe müssen frei sein, um in die erste Kunststoffschicht hineinzudiffundieren, was einen ausreichenden Grad einer Durchdringung sicherstellt. Dokumenten können unterschiedliche Farbstoff-Bilder auf beiden Seiten gegeben werden.
Die Diffusion der Farbstoffe erfordert, daß die Tiefen eines Eindringens, die durch die Farbstoffe erreicht werden, signifikant größer sind als dies dann der Fall bei den herkömmlichen, thermisch übertragenen Farbstoffen sein würde, die dazu vorgesehen sind, prinzipiell auf der Oberfläche oder marginal innerhalb der Aufnehmerschicht möglicherweise mit etwa 5 Mikron anzuhaften. Mittels Laser übertragene Farbstoffe werden mehr auf der Oberfläche niedergeschlagen.
Allgemein werden die Farbstoffe zur Verwendung in Verbindung mit dieser Erfindung niedrige Molekulargewichte haben, da sehr hohe Molekulargewichte eine Diffusionsfähigkeit reduzieren. Die Farbstoffe müssen frei sein, um die Kunststoffschichten z.B. durch thermische Diffusion zu durchdringen. Dies kann eine Diffusion innerhalb des Polymers umfassen oder alternativ können winzige Poren vorhanden sein, die so vorgesehen sind, daß sie ein poröses, teuchenförmiges Pigment haben, das vorhanden ist, oder winzige Bläschen.
In allen Fällen sollte der Farbstoff frei sein, um diffusionsmäßig in die erste (und falls notwendig in die zweite) Schicht ohne wesentliches chemisches Assoziieren mit Polymer, einem Pigment oder anderen Zusätzen hineinzudringen.
Eine Diffusion kann während des Abbildungsprozesses auftreten oder kann ein separater Prozeß sein. Allgemein wird Wärme bei einer Temperatur unterhalb des Erweichungspunkts des Polymers angewandt werden. Die Wärme kann durch heiße Luft, infrarote Strahlung, einschließlich Laserstrahlung, oder durch Kontakt mit einer heißen Oberfläche, die vorzugsweise unempfindlich für den Farbstoff ist, aufgebracht werden. Demzufolge kann dabei zum Beispiel eine Metallplatte auf die Oberfläche der ersten Schicht aufgebracht werden, auf die der Farbstoff aufgebracht worden ist, wobei diese in Heißdruckkontakt gehalten wird, um so Wärme zu ermöglichen, durch Leitung übertragen zu werden. Demzufolge treten Bedingungen während eines Laminierens von Kunststoff auf Kunststoff auf und dabei muß kein Erfordernis gegeben sein, eine separate Diffusionsstufe zu haben.
Für kontinuierliche Prozesse ist eine beheizte Walze, die eine unempfindliche Metalloberfläche besitzt, die über das Substrat geführt wird, zum Bewirken einer Diffusion der Farbstoffe geeignet.
Alternativ kann eine Kunststoffoberfläche in Kontakt mit der abgebildeten Oberfläche gebracht werden, wobei der Kunststoff gegenüber den Farbstoffen unempfindlich ist.
Es ist nahezu unmöglich, die Farbstoffe von der (den) das Bild aufnehmenden Schicht(en) zu entfernen. Ein betrügerisches Kratzen oder Auskratzen der Farbstoffe von der Oberfläche wird nicht ein gesamtes Entfernen des Bilds ermöglichen, wie dies der Fall mit herkömmlichen, thermisch aufgebrachten Bildern sein würde, die nicht ausreichend in die das Bild aufnehmende Schicht hineindiffundieren. Ein diffundiertes Bild wird verbleiben. Dies kann nicht ohne Beschädigen des laminierten Rezeptor-Films und irgendwelcher sicherheitsmäßig gedruckter Indizien an der Zwischenfläche entfernt werden. Irgendein Versuch, ein betrügerisches Bild auf der Oberseite eines früheren Bilds zu plazieren, wird leicht aufgedeckt, insbesondere dann, wenn sie einer sicherheitsmäßig gedruckten Schicht zugeordnet ist.
Die elektronisch aufgebrachten Bilder werden normalerweise mindestens eines enthalten von: Sicherheitsstempel - die allgemein eine Auswahl graphischer Designs, Linierungen, Buchstaben- und Zahlen-Werken, Symbole, Punkte, Guillochen und Logos der herausgebenden Behörde bzw. Vertretung aufweisen;
Konto-Informationen - die eines oder mehrere von dem Namen, der Adresse und der Kontonummer des Halters, in alphanumerischen Zeichen, aufweisen;
Gegenstands-Informationen - die eines oder mehrere von der Seriennummer des Erzeugnisses und der Gültigkeitsperiode in alphanumerischen Zeichen aufweisen: und
Personalifizierungs-Informationen - die eine oder mehrere Reproduktionen von dem Gesicht, der Signatur und des Fingerabdrucks des Halters, von Leuten, Gruppen oder Objekten oder andere individualisierende Informationen aufweisen, oder
codierende Markierungen, wie beispielsweise optisch lesbare Balkencode.
Die Bilder können auch mittels Computer erzeugte Design-Elemente enthalten.
In einem Beispiel wird der Farbstoff auf eine Oberfläche der ersten Schicht aufgebracht, während die andere Oberfläche der ersten Schicht, d.h. die Oberfläche, die nicht den übertagenen Farbstoff oder die Farbstoffe trägt, dann auf eine zweite Kunststoffschicht laminiert wird, wobei die erste Schicht ausreichend dünn ist, daß eine Farbstoffdiffusion durch die erste Schicht in die zweite Schicht auftreten wird. Allerdings wird in dem bevorzugten Beispiel die Oberfläche der ersten Schicht, die den übertragenen Farbstoff oder die Farbstoffe trägt, auf die zweite Schicht auflaminiert, so daß Farbstoff teilweise in beide Schichten während eines Laminierens hineindiffundiert.
Es ist notwendig, daß nur ein Farbstöff in die erste Schicht oder die Farbstoff-Rezeptor- Schicht hineindiffundiert, obwohl dann, falls drei Farbstoffe aufgebracht werden, es bevorzugt ist, daß alle drei diffundieren, entweder mit einem ähnlichen oder mit unterschiedlichem Ausmaß. Die Diffusion mit unterschiedlichen Ausmaßen fügt ein Sicherheitsmerkmal hinzu. Die Markierung in der zweiten Schicht muß nicht das gesamte Bild repräsentieren, das in der ersten Kunststoffschicht vorhanden ist, z.B. werden dort, wo ein Sicherheitsdruck vorhanden ist, die Tinten durch die Bild-Farbstoffe nur dort markiert werden, wo die Tinten vorhanden sind.
Die erste Schicht wird allgemein ein polymeres Material sein, ob nun in einem sich selbst tragenden Film, einem sich nicht selbst tragenden Film auf einem Trägerblatt oder einer Beschichtung. Die Beschichtung kann zum Beispiel auf einem Kunststoff- Film, einem Kunststoff-Blatt, einem Kunststoff-Laminat, einem Kunststoff-Papierlaminat oder einer beschichteten Papieroberfläche aufgebracht werden. Farbstoff kann auch auf eine glatte, beschichtete Papieroberfläche, wie beispielsweise Hochqualitäts-Druckpapiere, zum Beispiel auf einige Identitätskarten, übertragen werden.
Geeignete, laminierbare Filme zum Aufnehmen der Farbstoffe umfassen Polyvinylchlorid und Polykarbonat. Der Film kann, falls dies notwendig ist, an die zweite Schicht angeklebt werden. Die Verwendung eines Klebemittels ist normalerweise von dem Sicherheitsaspekt aus gesehen unerwünscht, allerdings ermöglicht die Verwendung von Klebemittel, daß viele unähnliche Schichten aneinander gebondet werden.
Geeignete polymere Beschichtungen zum Aufnehmen diffundierbarer Farbstoffe weisen Polyvinylchloridpolymere, Copolymere und Mischungen, Polykarbonate und Polyester auf.
Es ist wichtig, daß die Farbstoffe an die erste Schicht angepaßt werden, so daß eine Diffusion auftreten kann. Allgemein muß irgendein Farbstoff, der elektronisch auf das Rezeptorblatt aufgebracht wird, in einer Tiefe von mindestens 10 Mikron, vorzugsweise mindestens 20 Mikron, noch bevorzugter mindestens 25 Mikron, am bevorzugtesten mindestens 50 Mikron, beim Aufheizen zum Beispiel auf 150 Grad Celsius für 30 Sekunden, hineindiffundieren.
Wärme (und optional Druck) wird aufgebracht, um den Farbstoffen zu ermöglichen, in die polymere Rezeptor-Schicht hineinzudiffundieren. Falls eine Wärmelaminierstufe eingesetzt wird, z.B. wenn ein Film auf einem Kunststoffkartensubstrat auflaminiert wird, wird die Diffusion während dieser Stufe ohne die Notwendigkeit für eine separate Diffusionsaufheizstufe auftreten.
In einem besonders bevorzugten Verfahren umfaßt die zweite Kunststoffschicht vorzugsweise gedruckte Freistempel, so daß während des Laminierungsschritts der Farbstoff oder die Farbstoffe auf der ersten Schicht zu dem gedruckten Freistempel und dort hindurch diffundieren. Diese gedruckten Freistempel können auf einer Oberfläche der zweiten Schicht gebildet worden sein oder die zweite Schicht selbst kann eine Laminierung mit den gedruckten Informationen, die innerhalb der Laminierung gebildet sind, aufweisen, während sie von außen in Bezug auf die zweite Schicht sichtbar sind. In jedem Fall ist dies besonders in dem Fall eines Sicherheitserzeugnisses nützlich, wo der gedruckte Freistempel einen Sicherheitsdruck definiert, da irgendein Versuch, das Sicherheitserzeugnis (durch Ersetzen des Bilds, das durch den Farbstoff oder die Farbstoffe definiert ist) zu fälschen, gleichzeitig eine Zerstörung des gedruckten Freistempels bewirken wird.
Ein typischer Satz Parameter, der verwendet wurde, ist:
Temperatur: 100ºC - 200ºC
Druck: 0 - 800psi (0-55kPa)
Zeiten: ≤ 1 Minute
Durch Auswahl geeigneter Kombinationen von Temperatur und Druck ist es möglich gewesen, mittels Laser thermisch übertragene Farbstoffe durch eine 20 µm Oberseitenschicht einer PVC-Beschichtung, eine Schicht eines Sicherheitsdrucks mit einer Dicke von 2 Mikron, zu diffundieren und schließlich die Schicht darunter zu markieren. Die gesamte Tiefe einer Diffusion in diesem Fall wurde mit ungefähr 52 Mikron gemessen.
Weitere Experimente haben dazu geführt, daß Tiefen zwischen 50 und 100 Mikron gemessen wurden, zum Beispiel durch drei Schichten - Kunststoff (20 Mikron): Tinte (2 Mikron): Kunststoffkern (z.B. 30 Mikron Durchdringung).
Eine wichtige Anwendung dieses Verfahrens liegt in der Herstellung eines Sicherheitserzeugnisses, wobei in diesem Fall das Bild eine Kennzeichnung des Trägers bzw. Inhabers des Erzeugnisses, wie beispielsweise ein Bild des Trägers, ein Bild seiner Signatur bzw. Unterschrift, und dergleichen, aufweisen kann. Der Ausdruck "Bild" sollte allerdings dahingehend verstanden werden, daß er Text-Zeichen und andere Typen von Informationen, wie beispielsweise Serial-Nummern, Balkencode und andere maschinenlesbare Zeichen und Code, umfaßt.
In dem Fall von Sicherheitskarten, die typischerweise einen relativ dicken Kern und relativ dünne Deckschichten aufweisen, könnte das erste Substrat durch den Kern oder eine der Abdeckschichten gebildet werden.
Zusätzlich kann die Erfindung, um sie in finanzmäßigen oder Identitäts-Kunststoff-Karten zu verwenden, entsprechend geeignet angepaßt, auf anderen Sicherheitsgegenständen, wie beispielsweise Reisepässen, mit Kunststoffoberflächen versehenen Identitäts- bzw. Kennkarten, Service-Berechtigungskarten, Beförderungs- bzw. Werbekarten, Schecks, Führerscheine, Stimmkarten, einen integrierten Schaltkreis enthaltende Karten, und dergleichen, verwendet werden.
So haben zum Beispiel Reisepässe einen Film auf der Photographie-Seite des Trägers bzw. Inhabers, der das Photo des Inhabers schützt. Dieser Film trägt normalerweise Sicherheitsmarkierungen und ist auf der Reisepaßseite aufgeklebt, und zwar mit einem mittels Wärme aktivierbaren oder kalt dichtenden, druckempfindlichen Klebemittel. Ein solcher Film kann elektronisch durch ein Verfahren gemäß der Erfindung mit Bild versehen werden. Der Film kann entweder vor oder nach einem Aufkleben auf den Reisepaß mit Bild versehen werden und dann erwärmt werden, um sicherzustellen, daß der Farbstoff in den Film hineindiffundiert, mindestens vorzugsweise so, daß er die Sicherheitsschicht erreicht. Falls notwendig, kann der Film auf einem abziehbaren Träger aufgebracht werden.
Die Rezeptor-Schicht kann Sicherheits-Freistempel auf jeder Seite haben, falls ein Drucken durchführbar ist, und zwar zusätzlich zu irgendeinem Druck auf das Substrat, an der sie befestigt ist.
Die Hauptverwendung der Erfindung liegt beim Drucken von Farbbildern des Inhabers auf Sicherheitsgegenständen da hierzu keine andere Art und Weise vorhanden ist, um dies einfach vorzunehmen.
Thermisch diffundierbare Farbstoffe können auf dem aufnehmenden Substrat unter Verwendung einer elektronisch angesteuerten Abbildungseinrichtung plaziert werden, die einen Strahlungsstrahl, wie beispielsweise einen Laser, erzeugt, oder durch einen Drukker, der eine Vielfalt von individuell beheizbaren Elementen besitzt (d.h. ein Drucker, der einen thermischen Abbildungskopf besitzt). In beiden Fällen wird ein Farbstoffgeberblatt oder ein Träger in engem Kontakt mit der das Bild aufnehmenden Oberfläche plaziert und der Laserstrahl oder das thermische Kopfelement verursacht einen Punkt aus Farbe, der thermisch auf die den Farbstoff aufnehmende Oberfläche übertragen wird. Das gesamte Bild wird aus einer Vielzahl von individuell aufgebrachten Punkten aus Farbstoff erstellt. Für ein Vollfarbbild wird der Prozeß durch sequentielles Übertragen von gelben, Magenta- und Cyan-Farbstoffen durchgeführt.
An dieser Stufe, die normalerweise die Endstufe beim thermischen Abbilden ist, sind die niedergeschlagenen Farbstoffe im wesentlichen auf der Oberfläche des Rezeptors vorhanden und werden nicht dahingehend betrachtet, mehr als etwa 2 Mikron einzudringen. Es sollte verständlich werden, daß man hier durch thermisches Übertragen verschiedene Übertragungsverfahren einschließt, wie sie beispielsweise als Farbstoff-Diffusion und Farbstoff-Sublimation, bekannt sind. Solche Übertragungsverfahren sollten allerdings von einem Drucken unterschieden werden, wo eine Platte, die das Bild prägt, vorgesehen ist, die dann mit einer Tinte beschichtet wird, bevor sie auf einem Substrat eingedruckt wird.
Eine elektronische Laser-Abbildungsausrüstung, die einen Nd:YAG-Laser einsetzt, der zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung geeignet ist, ist in der EP-A-202811 beschrieben. Dieser ist besonders zum Versehen der Substrate mit Bildern niitzlich, die in dieser Erfindung eingesetzt worden sind.
Thermische Druckköpfe zur Verwendung in Wärme übertragenden Druckern bzw. Thermal-Transfer-Druckern werden von Mitsubishi, Dai Nippon, Fujitsu und TDK geliefert. Solche Köpfe sind leicht adaptierbar, um sie mit weniger steifen, laminierenden Filmen zu verwenden. Solche Köpfe werden allgemein eine Auflösung von 150 bis 300 Punkten pro Inch (6-12 Punkten pro mm) ermöglichen.
Die elektronische Abbildungseinrichtung kann Bilder verwenden, die von einer elektronischen oder Video-Kamera, einer ladungsgekoppelten Vorrichtung, einer Flachbett- oder Dreh-Abtasteinrichtung oder in dem Fall von mittels Computer erzeugten Design-Mustern von einem Computer zugeführt werden.
Demzufolge weist ein bevorzugtes Verfahren gemäß der Erfindung ein inniges Kontaktieren der farbstoff-freigebenden Oberfläche eines Farbstoff-Geberfilms mit der ersten Kunststoff-Schicht, Aussetzen der einen Farbstoff freigebenden Schicht einem ein Bild erzeugenden Strahl einer Laserstrahlung, so daß Farbstoff dann abbildungsweise auf die Kunststoffschicht übertragen wird, und dann Hineindiffundieren des Farbstoffs in die Kunststoffschicht und eine angrenzende zweite Schicht, auf.
Der abbildende Strahl kann kontinuierlich sein, Linien beschreiben, oder diskontinuierlich sein, wobei er individuelle Punkte bildet.
Der bevorzugte Laser ist ein solcher, der Wärmeenergie auf den Farbstoff abgibt, und Nd:YAG-Laser sind als geeignet befunden worden.
Ein anderes bevorzugtes Verfahren weist das innige Inkontaktbringen der den Farbstoff freigebenden Oberfläche eines Farbstoffgeberfilms mit der ersten Kunststoffschicht, Kontaktieren der den Farbstoff freigebenden Schicht mit einem ein Bild erzeugenden Muster von thermisch aktivierten Nadeln in einem thermischen Druckkopf, so daß Farbstoff dann abbildungsweise auf die Kunststoffschicht übertragen wird, und Diffundieren des Farbstoffs in die Kunststoffschicht bis zu einer signifikanten Tiefe, was ermöglicht, die angrenzende, zweite Schicht zu markieren, auf. Andere Verfahren eines Übertagens von Farbstoffen auf die erste Kunststoffschicht umfassen:-
1) Eine Tintenstrahl-Abbildungseinrichtung, bei der der Farbstoff in einem Tintenstrahl geliefert wird, um das Bild zu bilden;
2) Eine Abbildungs- oder Druckeinrichtung, bei der der diffundierbare Farbstoff freigebbar in einer Zusammensetzung eingesetzt wird, die dazu vorgesehen ist, an der Oberfläche des ersten Kunstoff-Films angehaftet zu verbleiben, zum Beispiel
a) xerographisches Tonerniederschlagen, wobei der Toner freigebbar den diffundierbaren Farbstoff einsetzt; in diesem Fall würde ein nicht-diffundierbarer Teil des Toners auf der Oberfläche verbleiben und der Farbstoff würde in die Kunststoffschicht diffundieren;
b) magnetisch niedergeschlagene Pulver, die diffundierbaren Farbstoff einsetzen;
3) Plotter-Stifte, die eine Tinte niederschlagen, die diffundierbaren Farbstoff enthält.
Als eine Alternative zu einem Verwenden leitender Wärme unter Druck, um eine Diffusion zu bewirken, kann der oder jeder Farbstoff einen Wärmestrahlung absorbierenden Farbstoff umfassen, wobei der Diffusionsschritt ein Aktivieren des Wärme absorbierenden Farbstoffs aufweist, um zu bewirken, daß der diffundierbare Farbstoff diffundiert. Zum Beispiel kann dies durch Einsetzen eines Infrarot (Wärme) absorbierenden Farbstoffs, der abbildungsweise mit dem diffundierbaren Farbstoff übertragen wird, und dann Aufbringen von IR-Strahlung (z.B. 1060 nm Nd:YAG-Laser oder von einer weißglühenden Quelle), um eine Erwärmung in den Flächenbereichen zu bewirken, wo der IR-Farbstoff vorhanden ist, ausgeführt werden. Die Laser-Wärmebestrahlung kann insgesamt oder abbildungsweise vorhanden sein. Die weißglühende Hitze wird überall vorhanden sein, allerdings wird in beiden Fällen eine Erwärmung nur dort auftreten, wo der IR- Farbstoff vorhanden ist.
Als eine Alternative dazu, Wärmestrahlung absorbierende Mischungen einzusetzen, kann eine Strahlungsquelle ausgewählt werden, die die Kunststoffschicht erwärmen wird, indem zum Beispiel der Kunststoff oder eine Mischung mit dem Kunststoff-Absorptionsmittel vermischt wird und so heiß wird. Die Verwendung strahlender Wärmequellen kann eine bessere Kontrolle der erwärmenden Bedingungen und einer lokalen Erwärmung innerhalb der Schichten gegenüber leitenden Quellen ermöglichen.
Die zweite Schicht wird vorzugsweise Kunststoff sein, kann allerdings ein Papier-Kunststofflaminat oder ein oberflächenbehandeltes Papier, wie beispielsweise mit Kunststoff beschichtete, mit Kunstharz beschichtete und hoch gefüllte Papiere, sein, die eine glatte Oberfläche besitzen, oder kann einfach eine Tinte oder eine gedruckte Lackschicht auf einer Oberfläche der ersten Schicht sein. Das Papier kann aus natürlichen oder synthetischen Fasern hergestellt sein.
In einigen Fällen, insbesondere dort, wo die zweite Schicht Tinte ist, wird eine dritte oder weitere (vorzugsweise Kunststoff-) Schicht vorgesehen, wobei die zweite Schicht zwischen der ersten und der dritten Schicht positioniert wird, wobei der oder jeder Farbstoff dazu gebracht wird, in alle drei oder mehr Schichten hineinzudiffundieren. Die Kunststoffmaterialien weisen typischerweise PVC auf, obwohl andere Materialien auch geeignet sein können, wie beispielsweise Polyester und Polykarbonat. Der "PVC", der für Sicherheitskarten verwendet wird, der in Verbindung mit der Erfindung geeignet ist, muß nicht reines PVC-Homopolymerisat sein. Ein kleiner Prozentsatz an polymerisiertem Vinylacetat kann auch vorhanden sein. Dies kann als ein Copolymer mit Vinylchlorid eingebracht werden. Opazifizierende Pigmente können in dem PVC eingebracht werden, obwohl der oberste Film normalerweise transparent sein muß.
Man hat herausgefunden, daß ungefähr 5% bezogen auf das Gewicht eines Einsetzens von Vinylacetat adäquate Farbstoff-Diffusionseigenschaften liefert, wobei ungefähr 10% oder mehr keine zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
Die Glasumwandlungstemperatur des PVC kann auch einen Effekt haben, wobei solche Materialien, die höhere Glasübergangstemperaturen haben, bessere Ergebnisse zeigen. Ein kommerziell erhältliches PVC-Homopolymer eines mittleren Molekulargewichts ermöglicht eine verbesserte Bildqualität mit den Farbstoffen, die man hier verwendet hat. PVC-Homopolymer eines hohen Molekulargewichts liefert weiter verbesserte Bilder.
Die erste Kunststoffschicht in der Form eines Films kann die gesamte oder einen Teil der Oberfläche abdecken, an der sie angebracht ist. Eine Anbringung kann vor oder nach der Abbildung erfolgen.
Polymere Kunststoffbeschichtungen, wie beispielsweise aus PVC, können auf der gesamten oder einem Teil der Oberfläche der zweiten Schicht beschichtet werden oder können selektiv, wie beispielsweise durch Siebdrucken, aufgebracht werden. Kunststoffbeschichtungen können auch durch Niederschlagen eines härtbaren Lacks und darauffolgendes Aushärten von diesem durch zum Beispiel Aussetzen gegenüber ultravioletter Strahlung aufgebracht werden.
In diesem Fall wird die polymere Kunststoff-Beschichtung direkt an der zweiten Schicht anhaften. Nur ein Teil der Oberfläche muß abgedeckt werden.
Es ist allgemein erwünscht, daß die erste und zweite Schicht aus chemisch ähnlichen Kunststoffen zusammengesetzt werden, um so eine hohe adhäsive Festigkeit an der Zwischenfläche zu erzielen.
Normalerweise wird die erste Kunststoffschicht transparent und farblos sein, obwohl sie auch gefärbt sein kann. Normalerweise wird die zweite Kunststoffschicht opak sein, was ein Betrachten des vervollständigten Bilds durch das erste Substrat ermöglichen wird.
In bestimmten Fällen kann es wünschenswert sein, zwei transparente Kunststoffschichten einzusetzen, oder eine erste Schicht, die opak ist, die allerdings ermöglicht, daß die Farbstoffe hindurchdiffundieren, um so zu ermöglichen, daß das Bild durch die zweite Schicht, die transparent sein muß, betrachtet werden kann.
Vorzugsweise ist das Bild eine Charakteristik des Trägers bzw. Inhabers des Sicherheitserzeugnisses, wie beispielsweise eine Darstellung des Trägers des Erzeugnisses oder eine Darstellung seiner Signatur.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Sicherheitserzeugnis zwei Schichten in Kontakt miteinander und zusammen verklebt auf, wobei mindestens eine der Schichten eine erste Kunststoffschicht, die ein Bild enthält, das durch einen diffundierbaren Farbstoff gebildet ist, aufweist, wobei die andere Schicht mit dem diffundierbaren Farbstoff markiert worden ist.
Einige Beispiele von Verfahren gemäß der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:-
Figur 1 stellt, schematisch, ein Gerät zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der Erfindung dar; und
Figuren 2A und 2B zeigen schematische Querschnitte durch Sicherheitskarten, die mit gefärbten Bildern gemäß zwei unterschiedlichen Verfahren gemäß der Erfindung gefärbt worden sind;
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Beispiel einer Identitätskarte;
Figuren 4 und 5 zeigen Querschnitte durch ein Erzeugnis vor und nach einer Laminierung jeweils; und
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Dreifach-Laminat-Erzeugnis.
Das Gerät, wie es in Figur 1 dargestellt ist, weist eine erste Materialwalze 1 auf, auf der ein Material eines dünnen, transparerenten, laminierbaren PVC-Bands 11 vorgesehen ist, das zu einer Abbildungsstation 2 zugeführt wird. Die Abbildungsstation weist eine Walze 3, einen thermischen Druckkopf 4 und ein Farbstoffgebermodul 5 auf. Das Farbstoffgebermodul 5 weist eine Materialspule 6, ein Paar Führungswalzen 7, 8 und eine Bandaufnahmespule 9 auf. Eine Teillänge des Farbstoffgeberfilms 10 wird anfänglich um die Materialspule 6 aufgewickelt und um die Führugnswalzen 7, 8 zu der Aufnahmespule 9 geführt. Der Farbstoffgeberfilm 10 ist von einer herkömmlichen Form und weist eine Kunststoffbasisschicht auf, auf der eine Serie von Übertragungsfarbstoffen getragen ist, die Farben Cyan, Magenta und Gelb, wiederholt über deren Länge, besitzt. Ein Beispiel eines geeigneten Farbstoffgeberfilms ist das Farbvideodruckermaterial Typ VY-T50A von Hitachi. Für einen Vierfarbdruck kann ein schwarzer Farbstoff zusätzlich zu Cyan, Magenta und Gelb übertragen werden. Für monochrome Abbildungen kann der Farbstoffgeberfilm irgendeine Farbe haben.
Im Betrieb wird, wenn eine Länge des transparenten PVC-Bands 11 die Abbildungsstation 2 erreicht, der erste Farbstoff, der übertragen werden soll, zum Beispiel gelb, zwischen dem thermischen Kopf 4 und der Walze 3 durch Drehen der Aufnahmespule 9 gebracht. Dies wird über herkömmliche Steuerelektroniken erreicht, die schematisch bei 12 angezeigt sind. Die Steuerelektroniken 12 betätigen dann den thermischen Kopf 4 in einer solchen Art und Weise, daß der gelbe Farbstoff an die korrekten Plätze auf dem Band 11 entsprechend Pixeln eines Bilds, das auf dem Band geschaffen werden soll, übertragen wird. Während dieses Prozesses ist das Band 11 stationär, während der Kopf 4 entlang des Bands bewegt wird (mittels Einrichtungen, die nicht dargestellt sind). Wenn einmal der gelbe Farbstoff übertragen worden ist, wird die Aufnahmespule 9 aktiviert, um den nächsten Farbstoff in Ausrichtung zu dem thermischen Kopf 4 zu bringen, zum Beispiel Magenta, und der Prozeß wird wiederholt. Der Prozeß wird erneut mit dem Cyan-Farbstoff wiederholt, woraufhin das Band 11 von dem Abbildungskopf zu den Laminierwalzen herausgezogen geschnitten wird, was beschrieben werden wird.
Die Art und Weise, auf die der thermische Kopf 4 aktiviert wird, wird durch Referenz zu einer digitalen Version des Bilds, das übertragen werden soll, bestimmt, das in einem Speicher 13 gespeichert ist.
Das abgebildete PVC-Band 11 wird dann durch eine Laminierstation 14 gezogen, wo das Band zwischen einem Paar Walzen 15,16 an ein anderes PVC-Bandsubstrat 17, das von einer zweiten Materialspule 18 zugeführt ist, schmelz-laminiert wird. Dieses zweite Substrat kann eine einzelne Kunststoffschicht aufweisen oder kann selbst eine Zahl Schichten aufweisen, die entweder schon laminiert sind oder durch die Walzen 15, 16 laminiert werden. Eine Fusionslaminierung findet bei einer Temperatur in dem Bereich von 130 - 160ºC und under einem Druck von ungefähr 150 lbs pro Quadrat-Inch (10,4kPa) statt. Der heißen, verbundenen Karte muß dann ermöglicht werden, sich abzukühlen, während sie unter Druck verbleibt, um einen Oberflächenglanz und eine gesamte Flachheit der Karte beizubehalten. Der Druck hierbei kann ungefähr 600 lbs pro Quadrat-Inch (41 kPa) sein. Einem Laminieren folgend wird das laminierte Band zu einer Schneidstation 19 zugeführt, wo das Band in individuelle Sicherheitserzeugnisse geschnitten wird. MateriNatürlich sind verschiedene Variationen dieses Geräts möglich und zum Beispiel könnte die Abbildungsstation drei Druckköpfe aufweisen, die sequentiell angeordnet sind, wobei jede Tinte an einer separaten Station übertragen wird. Ein Laminieren von Blättern kann auch vorgenommen werden.
In dem Fall von Sicherheitserzeugnissen, wie beispielsweise Sicherheits- bzw. Security- Karten, wird jede eine Anzahl von Kernschichten aufweisen, die zu einer typischen Kerndicke von 650 µm führen. Auf jeder Seite des Kerns kann eine Anzahl relativ dünner Abdeckschichten überlegt sein, was zu einer Gesamtdicke von Kern plus Abdeckschichten von ungefähr 750 µm führt. Es ist normal, nur eine Oberseitenschicht mit einer Dicke von ungefähr 100 µm zu haben. Zur Vereinfachung werden hier verschiedene unterschiedliche Verfahren zum Erzielen gefärbter Abbildungen auf oder in diesen Karten unter Bezugnahme auf nur zwei Schichten, einer Kernschicht 20 und einer dünnen, transparenten Abdeckschicht 21, beschrieben werden.
Figur 2A stellt das Ergebnis eines Durchführens des Verfahrens, das durch das Gerät, das in Figur 1 dargestellt ist, definiert ist, dar, wobei der die Kernschicht 20 bildende Teil des laminierten Substrats von der zweiten Material spule 18 zugeführt wird, während die Schicht 21 dem abgebildeten PVC-Band 11 entspricht. Wie gesehen werden kann, ist der übertragene Farbstoff, wie bei 22 angezeigt ist, in sowohl die Kernschicht 20 als auch die Abdeckschicht 21 während der Laminierstufe hineindiffundiert. In dem Fall von Sicherheitserzeugnissen gestaltet es dies sehr schwierig, solche Karten zu fälschen, wobei sich ein "Fälschen" auf die illegale Veränderung der Erzeugnisse, und zwar im Hinblick auf die Diffusion des Farbstoffs in jede Schicht hinein, bezieht. Weiterhin führt die Diffusion zu der Bildung von Abbildungen mit hohem Kontrast mit einer adäquaten Tonabstufung ohne das Erfordernis für spezielle Freigabeschichten, um ein Anhaften, wie bei bekannten Übertragungstechniken, zu verhindern. In einem alternativen Verfahren könnte das Bild auf die Kernschicht 20 übertragen und dann die transparente Schicht 21 auf die Kernschicht laminiert werden.
Figur 28 stellt eine modifizierte Form des Aufbaus der Figur 2A dar, bei der die Schicht 21 relativ zu der Kernschicht 20 umgekehrt ist, so daß die abgebildete Oberfläche der Abdeckschicht 21 freigelegt ist. Während der Laminierstufe diffundiert der Farbstoff 22 in die Abdeckschicht 21 hinein und teilweise durch sie hindurch und markiert die Kernschicht 20 durch Diffusion in diese.
In bevorzugten Beispielen wird die Oberfläche der Kernschicht 20, durch die der Farbstoff diffundiert, mit einem Sicherheitsdruck vorbedruckt.
In einem typischen, thermischen Übertragungsprozeß, wie beispielsweise derjenige, der in Figur 1 dargestellt ist, wird die Temperatur des Kopfs ungefähr 200ºC sein, während die Zeit eines Belichtens aller Pixel in einer Linie mit 3 Inch entsprechend der Länge des Kopfs typischerweise ungefähr 10 ms beträgt, obwohl es möglich ist, eine Grauskaherungsabstufüng durch Variieren der Zeit pro Pixel einzuführen. Die gesamte Zeit bei einer praktischen, thermischen Übertragungsabbildungsausrüstung, um einen Flächenbreich von 3 Inch x 4 Inch (d.h. 75 mm x 100 mm) bei einer Dichte von 150 Pixeln pro Inch (d.h. 6 pro mm) mit allen drei Farben zu belichten, beträgt ungefähr 2 Minuten.
Im Gegensatz dazu ist ein mittels Laser induziertes Übertragungssystem viel schneller und ermöglcht, daß viel höhere Pixeldichten erreicht werden, typischerweise in der Größenordnung von 1000 Pixeln pro Inch (40 pro mm). Typische Temperaturen können bis zu 300ºC betragen, wobei eine typische Belichtungszeit pro Linie aus Pixeln ungefähr 2 ms beträgt, wobei die Pixel seriell belichtet werden. Dies führt zu einer Gesamtzeit, um einen Flächenbereich von 3 Inch x 4 Inch (75 mm x 100 mm) mit allen drei Farben abzubilden, in der Größenordnung von 12 Sekunden.
Figur 3 stellt einen Kunststofflaminataufbau mit einer Kunststoff-(PVC)-Schicht 30, die gedruckte Sicherheits-Indizien bzw. Freistempel 32 trägt, die an einen Kunststoff-(PVC)- Kern 31 an einer Zwischenfläche 33 angebondet ist, dar. Thermisch übertragener, diffusionsfähiger Farbstoff wurde anfänglich auf der Oberfläche 34 niedergeschlagen und dann wurde der Farbstoff durch Wärme, die das Bild in der Schicht 30 bei 35 bildet, und auch in die Tinte der gedruckten Sicherheits-Freistempel bzw. -Indizien 36 und der unterlegenden Schicht bei 37, hineindiffundiert. Eine betrügerische Entfernung des Farbstoffs wird deshalb schwierig gestaltet.
Diese Struktur würde typischerweise als eine Identitätskarte dienen.
Figur 4 stellt eine Kunststoffolie 38 dar, die Sicherheitsindizien 39 auf einer Oberfläche trägt, die einen diffusionsfähigen Farbstoff 40 aufgenommen hat.
Figur 5 stellt die Schicht der Figur 4 dar, die auf ein Kunststoffsubstrat 41 an einer Zwischenfläche 42 auflaminiert ist, wobei der Farbstoff erwärmt worden ist und ihm ermöglicht wurde, in die Kunststoffschichten 43 und 44 und durch die Tinte 39 hineinzudiffundieren.
Figur 6 stellt drei Kunststoffschichten dar, die zusammengebondet sind. Eine erste Schicht 46, die gedruckte Sicherheitsindizien 47 trägt, ist an einer Zwischenfläche 48 an eine Kunststoffschicht 49 angebondet, die weiterhin an einer Zwischenfläche 50 an eine opake Kunststoffschicht 51 angebondet ist. Diffusionsfähiger Farbstoff, der anfänglich auf der Oberfläche bei 52 niedergeschlagen ist, wird in die Matrix hineindiffundiert und färbt die Kunststoffschichten in dem schattierten Flächenbereich 53 ein, der sich durch alle drei Schichten und die Tinte erstreckt. Eine unterschiedliche Tinte, die bei 54 aufgedruckt ist, verhindert die Diffusion des Farbstoffs in die unterlegenden Schichten durch Absorbieren des Farbstoffs, und sie wird deshalb markiert.
Einige Beispiele der Verfahren gemäß der Erfindung werden nun beschrieben werden.

BEISPIEL 1

Ein weißes PVC-Sicherheitskarten-Substrat mit 650 Mikron in der Dicke wird lithographisch bedruckt, um Hintergrundsicherheits-Indizien bzw. Freistempel aufzubringen. Das PVC-Substrat enthält einen kleinen Anteil an Polyvinylacetat und enthält ein weißes Pigment.
Ein Film aus einem PVC-Laminierfilm einer Dicke von 100 Mikron wird elektronisch abgebildet, um ein Farbbild des Karteninhabers zu ergeben. Dies wird durch Erfassen des Bilds des Inhabers auf einer Farbkamera und Präparieren einer Reihe von Daten entsprechend roten, grünen und blauen Farbkomponenten erreicht. Diese Daten werden dann dazu verwendet, zu bewirken, daß gelber, Magenta- und Cyan-Farbstoff abbildungsweise auf dem PVC-Film niedergeschlagen werden. Die Abbildungsvorrichtung ist ein thermischer Drucker von Hitachi, der einen thermischen Kopf besitzt, der aus individuell beheizbaren Elementen aufgebaut ist, wobei 150 pro Inch (6 pro mm) vorhanden sind. Gelbe, magenta- und cyan-farbige thermische Farbübertragungsfilme von Hitachi werden als die Farbstoffgeber eingesetzt.
Die abgebildete Oberfläche des Films wird dann auf die den Sicherheitsdruck tragende Oberfläche des Substrats für 75 Sekunden bei 140 Grad Celsius laminiert und ihm wird ermöglicht, unter Druck zu kühlen. Die gesamte Zykluszeit von kalt-zu-kalt beträgt 6 bis 8 Minuten.
Während des Heizens diffundiert der Farbstoff über in den PVC-Kern und in den Film selbst bis zu einer Tiefe von mindestens 20 Mikron hinein. Der Film und das Substrat werden dann sicher zusammengeschmolzen.
Die Diffusionstiefen lagen in der Größenordnung von 30 bis 80 Mikron.
Das Laminat wurde dann in ISO-Finanz-Kartengröße geschnitten, um eine Karte zu bilden, die bereit ist, eine Einprägung mit Bank-Informationen aufzunehmen.
Der Aufbau ist fälschungssicher bei irgendeinem Versuch, das elektronisch aufgebrachte Bild zu ändern, oder der Sicherheitsdruck wird zu einer unvermeidbaren Beschädigung für den anderen führen.
Magnetische und Signatur-Streifen können während des Herstellens solcher Karten hinzugefügt werden, falls dies notwendig ist.

BEISPIEL 2

Ein weißes PVC-Sicherheitskarten-Substrat mit 650 Mikron Dicke wird lithographisch bedruckt, um Hintergrund-Sicherheits-Indizien aufzubringen. Das PVC enthält einen kleinen Anteil an Polyvinylacetat und ist pigmentiert.
Ein Film aus PVC mit einem hohen Erweichungspunkt mit einer Dicke von 30 Mikron wird auf die den Sicherheitsdruck tragende Oberfläche des Substrats für 75 Sekunden bei 140 Grad Celsius laminiert. Die gesamte kalt-zu-kalt Zykluszeit liegt innerhalb von 6 bis 8 Minuten.
Die Filmoberfläche des Kartenzuschnitts wird dann elektronisch abgebildet, um ihr ein Farbbild des Kartenhalters zu verleihen. Dies wird durch das Verfahren in Beispiel 1 erreicht mit der Ausnahme, daß der Farbstoff auf die äußere Oberfläche der Karte durch Plazieren von gelben, Magenta- und Cyan-Farbstoff-Übertragungsfilmen in sequentiellem, innigen Kontakt mit der Kartenoberfläche und unter Verwendung einer Laserabbildungsausrüstung, wie sie in der EP-A-202811 beschrieben ist, um eine abbildungsweise Farbstoff-Übertragung zu bewirken, um dadurch ein Farbbild des Inhabers zu bilden, übertragen.
Die Karte wird dann zwischen beheizten Auflageplatten bei 150 Grad für 30 Sekunden erwärmt, um den Farbstoffen zu ermöglichen, in den Film zu der bedruckten Sicherheits- Schicht hin und über diese hinaus zu diffundieren. Eine Diffusionstiefe von ungefähr 30 Mikron wurde erreicht, was adäquat ist, um sicherzustellen, daß die Farbstoffe zu der Sicherheitsschicht hindurchdringen.
Die Diffusionsbedingungen sind allgemein so eingestellt, daß sie ausreichend sind, daß die Karte keine wesentliche Verschlechterung gegenüber einer Ebene erleidet.
Das abgebildete Laminat wird dann in ISO-Bankkartengröße geschnitten, um eine Bankkarte zu bilden, die bereit ist, Einprägungen mit Bankinformationen aufzunehmen.
Der Aufbau ist fälschungssicher bei irgendeinem Versuch, das elektronisch aufgebrachte Bild zu ändern, oder der Sicherheitsdruck wird zu einer unvermeidbaren Beschädigung für den anderen führen.
Der Aufbau ist auch sehr passend, um ihn zu verwenden, wenn das elektronische Bild auf einen Kartenzuschnitt aufgebracht wird, der in vielfachen Stücken mit einer minimalen weiteren Verarbeitung hergestellt werden kann. Die fertiggestellte Karte bietet ein sehr hohes Niveau einer Sicherheit.

BEISPIEL 3

Dieses wird wie Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Sicherheitsdruck auf der Unterseite aufgebracht wird, das bedeutet, die laminierbare Seite, des Films, im Gegensatz zu dem Substrat.
Wiederum führt dies zu einer sicheren Bankkarte mit den Farbstoffen, die von der Außenseite bis zu einer Tiefe von mindestens 30 Mikron in 30 Sekunden hineindiffundiert sind, was ausreichend ist, die gedruckte Sicherheitsschicht zu färben. Irgendeine seitliche Bewegung des Farbstoffs ist gering und beeinflußt nicht nachteilig das Erscheinungsbild des abschließenden Bilds.

BEISPIEL 4

Dieses wird wie Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß anstelle eines Films, der auf die Karte laminiert wird, eine Beschichtung aus Polyvinylchlorid durch Siebdrukken bei einer Dicke von 10, 20, 30, 50 und 100 Mikron naß aufgebracht wird. Diese Beschichtung bedeckte die gesamte Oberfläche der Karte. Nach einem Trocknen wird die PVC-Beschichtung wie in Beispiel 2 mit Abbildung versehen und die abgebildete Karte wird bei 150ºC für 30 Sekunden erwärmt. Der Farbstoff dringt bis zu einer Tiefe von mindestens 30 Mikron in die Karte hinein, was zu einer sicheren Karte führt.

BEISPIEL 5

Ein Film mit 100 Mikron dickem, klarem PVC wird sicherheitsmäßig in der normalen Art und Weise bedruckt. Die sicherheitsmäßig gedruckte Seite des Films wird dann mit einer 20 Mikron dicken, einen Farbstoff aufnehmenden Schicht aus Polyvinylchlorid beschichtet. Nach einem Trocknen wird dieser beschichtete Film dann durch einen thermischen Druckkopf, so wie im Beispiel 1, abgebildet.
Der Komposit-Fum wird dann auf ein 750 Mikron PVC-Substrat, das Sicherheits-Indizien auf seiner laminierbaren Oberfläche trägt, bei 150 Grad Celsuis für ein paar Minuten laminiert. Die Oberfläche des Komposit-Films, der das elektronische Bild des Halters trägt, wird als seine laminierende Oberfläche verwendet. Die thermisch aufgebrachten Farbstoffe diffundieren durch die Beschichtung in den Film und auch in das Substrat. Demzufolge bietet dieses Format eine erhöhte Sicherheit, da dort zwei separate sicherheitsmäßig gedruckte Schichten vorhanden sind, wobei jede davon das diffundierte Farbstoff-Bild aufgenommen hat.
Der fertiggestellten Karte kann dann ein weiteres elektronisches Farbstoff-Bild gegeben werden, z.B. die Signatur des Halters, durch Aufbringen der diffundierbaren Farbstoffe auf die äußere Oberfläche der Karte und dann Beheizen der Karte für eine ausreichende Zeit, um eine Diffusion zu bewirken.
Um die Tiefen der Farbstoff-Eindringung zu messen, wurden typische gelbe, Magenta- und Cyan-Farbstoffe sequentiell mittels eines Thermokopfdruckers von Hitachi auf PVC- Substrate niedergeschlagen, um parallele, schwarze Linien mit einer Breite von 0,7 mm zu bilden.
Die PVC-Substrate waren aus transparentem PVC-Fiim mit 80 Mikron Dicke (geliefert von der Stauffen Company) und demselben Material mit einer 20 Mikron dicken Trokken-Beschichtung eines PVC-Homopolymers mit hohem Molekulargewicht (geliefert durch BDH Ltd., Typ 29784). Die Beschichtung wurde durch Lösungsmittelniederschlag aufgebracht.
Ein thermisches Abbilden, wie es vorstehend beschrieben ist, wurde dann durchgeführt. Für das nicht beschichtete Substrat wurde die Seite, die beschichtet werden sollte, zum Vergleich abgebildet. Für das beschichtete Substrat wurde die beschichtete Seite abgebildet.
Die abgebildeten Substrate wurden dann mit deren gedruckten Seiten nach außen auf PVC-Karten-Basismaterial mit einer Dicke von 650 Mikron auflaminiert.
Nach einem Laminieren unter einer Vielfalt von Bedingungen wurde die abgebildete Oberfläche physikalisch entfernt, um Tiefen zu erhöhen, um ein vergleichbares Verfahren eines Messens einer Farbstoff-Eindringtiefe zu liefern. Die Tiefe wurde an dem Punkt genommen, wo die Dichte des Farbstoffs damit begann, sich merkbar zu erniedrigen. Einiges des Farbstoffs allerdings drang bis zu einer größeren Tiefe bei niedrigerer Dichte hindurch, allerdings würde es bei einer solchen Dichte noch Schwierigkeiten in Bezug auf eine betrügerische Veränderung verursachen.
Die Tiefen wurden unter Verwendung einer Oberflächenprofil-Meßausrüstung der Talysurf Ltd. gemessen.
Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgezeichnet, die zwei Messungen für zwei Proben und deren Durchschnitt angibt.
Wie erwartet, wurde die Diffusionstiefe dahingehend befunden, daß sie sich mit der Zeit und der Temperatur erhöht. Die Tiefe einer Diffusion war allgemein etwa 2-4mal größer durch das beschichtete PVC.
Die Farbstoffe wurden hier dahingehend gemessen, daß sie um mindestens 5% mehr hindurchgedrungen waren, als dies bei äquivalenten Proben gemessen wurde, wobei durch Inspizieren von Abschnitten mittels Elektronenmikroskopie gemessen wurde.
Die Ergebnisse stellen dar, daß signifikante Diffusionstiefen während einer Laminierung erreicht werden können. Die Ergebnisse in der Tabelle stellen auch dar, daß die ersten Substrat-Beschichtungs-Schichten eine tiefere Diffusion zulassen als laminierte Filme unter denselben Bedingungen. Dies kann beträchtliche Vorteile haben. TABELLE 1 FARBSTOFF-DIFFUSIONS-TIEFE DURCH GRAVIEREN UND TALYSURF-SPURBILDUNG
Untersuchungen haben gezeigt, daß es durch Einsetzen eines Infrarot-Absorptionsmittels in dem Farbstoff ermöglicht wird, eine differentielle Absorption zwischen beschriebenen und unbeschriebenen Flächenbereichen des PVC's durch Sicherstellen zu fördem, daß einige Infrarot-Absorptionsmittel mit dem Farbstoff von dem Träger- zu dem Geber-Blatt übertragen werden. Falls dieses Absorptionsmittel ausreichend empfindlich ist, und es sich nicht unter einer Übertragung verschlechtert, werden die mit Farbstoff beschriebenen Flächenbereiche der Karte vorzugsweise Strahlung absorbieren (der ausgewählten Wellenlänge) und deshalb wird eine differentielle Aufheizung auftreten. Durch differentielles Aufheizen der spezifischen Flächenbereiche, was auf diese Art und Weise erforderlich ist, ist es möglich, eine Verzerrung oder in anderer Weise Änderungen des Zustands der Masse der Karten zu vermeiden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Bildes auf einem Sicherheitserzeugnis, das eine erste Kunststoffschicht und eine zweite Kunststoffschicht enthält, die mit der ersten Schicht in Kontakt und mit ihr verklebt ist, wobei bei dem Verfahren Teile wenigstens eines diffusionsfähigen Farbstoffs auf die erste Kunststoffschicht übertragen werden, wobei die Teile so ausgewählt werden, daß eine Darstellung des Bildes auf der Schicht hergestellt wird; und der oder jeder Farbstoff in die erste Schicht hineindiffundiert wird und teilweises in selbiger verbleibt und wenigstens die zweite Schicht markiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der oder jeder Farbstoff in beide Schichten hineindiffundiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zweite Schicht vorgedruckte Zeichen enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die vorgedruckten Zeichen von einem Kunststoffträger getragen werden und der oder jeder Farbstoff teilweise durch die vorgedruckten Zeichen hindurch in den Kunststoffträger hineindiffundiert.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht ein Kunststoffmaterial ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine oder sowohl die erste als auch die zweite Schicht ein Material umfassen, das PVC enthält.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Diffundierens das Einwirken von Wärme auf die erste und die zweite Schicht über eine vorgegebene Zeit umfaßt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Diffundierens die Absorption von Strahlung durch die erste Kunststoffschicht und die Erzeugung von Wärme dadurch umfaßt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht auf die zweite Schicht schmelzlaminiert wird, und das wenigstens teilweise Diffundieren des oder jedes Farbstoffs durch den Schritt des Laminierens bewirkt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Laminierens das Abkühlenlassen des verklebten Laminats unter Druck einschließt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die erste und die zweite Schicht bis zu einer Minute auf eine Temperatur von 130ºC bis 160ºC erwärmt und einem Druck von 300 - 600 lbs pro Quadratinch (21 bis 41 kPa) ausgesetzt werden

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche der ersten Schicht, die den übertragenen Farbstoff oder die übertragenen Farbstoffe trägt, mit der zweiten Schicht in Kontakt kommt.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Schicht nach dem Übertragungsschritt miteinander in Kontakt gebracht werden.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der oder jeder Farbstoff bis zu einer Tiefe von mehr als 5 µm in wenigstens die erste Schicht hineindiffundiert.

15. Verfahren nach Anspruch 14 , wobei der oder jeder Farbstoff bis zu einer Tiefe von wenigstens 10 µm diffundiert.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der oder jeder Farbstoff bis zu einer Tiefe von wenigstens 50 µm diffundiert.

17. Verfahren wenigstens nach Anspruch 5, wobei das Erzeugnis weiterhin eine dritte Kunststoffschicht umfaßt, wobei die zweite Schicht zwischen der ersten und der dritten Schicht angeordnet ist und der oder jeder Farbstoff in alle drei Schichten hineindiffundiert wird.

18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der oder jeder Farbstoff von einem Träger auf die erste Schicht übertragen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei ein Strahlungstrahl eingesetzt wird, um die Teile von Farbstoff auf die erste Schicht zu übertragen.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Strahlungstrahl ein Laserstrahl ist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der oder jeder Farbstoff unter Verwendung eines Thermokopfes übertragen wird.

22. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Teile mehr als eines Farbstoffs auf die erste Schicht übertragen werden, um so ein mehrfarbiges Bild herzustellen.

23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der oder jeder Farbstoff eng mit einem Wärmestrahlung absorbierenden Farbstoff verbunden ist, wobei der Schritt des Diffundierens das Aktivieren des wärmeabsorbierenden Farbstoffs umfaßt, um das Diffundieren des diffusionsfähigen Farbstoffs zu bewirken.

24. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bild des Sicherheitserzeugnisses eine individuelle Identifizierung darstellt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bild charakteristisch für den Inhaber des Erzeugnisses ist.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder Anspruch 25, wobei das Bild eine Seriennummer ist.

27. Sicherheitserzeugnis, das zwei Schichten umfaßt, die miteinander in Kontakt und verklebt sind, wobei wenigstens eine der Schichten eine erste Kunststoffschicht umfaßt, die ein Bild enthält, das durch einen diffusionsfähigen Farbstoff gebildet wird, und die andere Schicht mit dem diffusionsfähigen Farbstoff markiert wurde.

28. Sicherheitserzeugnis nach Anspruch 27, das mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26 hergestellt wurde.