EP1826728A2 - Laser markable security element - Google Patents

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EP1826728A2
EP1826728A2 EP07003504A EP07003504A EP1826728A2 EP 1826728 A2 EP1826728 A2 EP 1826728A2 EP 07003504 A EP07003504 A EP 07003504A EP 07003504 A EP07003504 A EP 07003504A EP 1826728 A2 EP1826728 A2 EP 1826728A2
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EP
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laser
security element
markable
element according
core
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07003504A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1826728A3 (en
Inventor
Peter Schiffmann
Lars Karcher
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
Publication of EP1826728A2 publication Critical patent/EP1826728A2/en
Publication of EP1826728A3 publication Critical patent/EP1826728A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B41M3/142—Security printing using chemical colour-formers or chemical reactions, e.g. leuco-dye/acid, photochromes

Definitions

  • the invention relates to a laser-markable security element for securing valuables, a method for producing such a security element and a security paper and a data carrier with such a security element.
  • Security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • security elements may be designed, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a tear strip for product packaging, an applied security strip or a self-supporting transfer element, such as a patch or a label, which is applied to a value document after its manufacture.
  • laser inscribers are used, for example, based on CO 2 lasers, Nd: YAG lasers or UV lasers.
  • Nd YAG lasers
  • UV lasers there are restrictions with regard to the usable laser-markable feature substances.
  • luminescent materials and many IR absorbers absorbing in the range below 1000 nm or above 1300 nm are markable with Nd: YAG lasers.
  • the present invention seeks to provide a laser-markable security element of the type mentioned, which avoids the disadvantages of the prior art.
  • a wide range of laser-markable feature substances and -complexes for UV and near-infrared lasers for the production of visually and / or machine-detectable UV or IR markers are made available.
  • a generic laser-markable security element contains a laser-markable feature substance with core-shell particles, wherein one of the core and shell materials absorbs the radiation of a marker laser and the other of the core and shell materials does not absorb the radiation of the marker laser.
  • the feature substance of the security element can be marked by laser radiation in the near infrared, in particular at wavelengths of about 1.06 ⁇ m.
  • Nd: YAG lasers or related types of lasers such as Nd: glass or Nd: YVO 4 lasers.
  • the feature substance can be marked by laser radiation in the ultraviolet spectral range.
  • the non-laser absorbing material forms the core of the core-shell particles.
  • the markability of the core-shell particles in this variant by a laser-absorbing shell material generated.
  • the non-laser absorbing material forms the shell of the core-shell particles.
  • the laser-absorbent core material gives the core-shell particles the laser markability.
  • the non-laser absorbing material of the core-shell particles advantageously comprises one or more luminescent substances.
  • the core-shell particles are surrounded by an organic or inorganic protective sheath to prevent separation of substances during laser marking.
  • the feature substance may additionally contain one or more luminescent substances which are not coated with laser-absorbing material.
  • the coated and uncoated luminescent substances can be excitable at the same wavelength or at different wavelengths depending on the desired effect.
  • the non-laser absorbing material may include one or more infrared absorbers.
  • the infrared absorbers are advantageously designed for absorption in the wavelength range between 800 nm and 1000 nm and / or in the range from 1300 nm to 1600 nm.
  • the core-shell particles of the feature substance are expediently surrounded by an organic or inorganic protective sheath in order to prevent material separation during laser marking.
  • the non-laser-absorbing material is a colored pigment, such as Yellow 13 or Red 48. Coating with a laser-ablatable envelope produces a colorful, laser-markable feature substance.
  • luminescent substances IR absorbers, UV absorbers or colored pigments are suitable as laser-absorbing materials in all designs.
  • the invention also includes a method of making a laser-markable security element in which a laser-markable feature substance is produced from core-shell particles by either encapsulating a laser-absorbing material with a non-laser-absorbing material or encapsulating a non-laser-absorbing material with a laser-absorbent material.
  • a security paper for the production of security or value documents is preferably provided with a laser-markable security element of the type described above.
  • the security paper may in particular comprise a carrier substrate made of paper or plastic.
  • the invention further includes a data carrier, in particular a brand article, a value document or the like, which is equipped with a security element of the type described above.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 which is equipped with a security element 12 according to the invention.
  • the security element 12 contains at least one Nd: YAG laser-ablatable luminescent feature substance.
  • the luminescence of the feature substance can be visually visible or lie outside the visible spectral range.
  • the term luminescence encompasses both fluorescence and phosphorescence.
  • the feature substance comprises core-shell particles 20 whose core 22 is formed by a luminescent substance having the desired luminescence behavior. Since the luminescent substance 22 itself is not Nd: YAG laser ablatable, it is encapsulated with a Nd: YAG laser ablatable sheath 24.
  • a dissolved infrared absorber for 1064 nm is grown on the luminescent substance and dried. Alternatively, the IR absorber also be applied by plasma coating on the luminescent.
  • a laser-ablatable core 32 for example composed of an IR absorber for 1064 nm, is coated with a luminescent substance 34 having desired luminescence properties which can not be laser-ablated itself.
  • the core-shell particles of luminescent substance and IR absorber may additionally have one or more protective sheaths 26, as shown in FIG. 2 (c), in order to prevent material separation during laser inscription.
  • the protective sheaths may be inorganic, for example of SiO x , or organic.
  • the dyes known as ADS990MC or ADS1065A of the American Dye Source can be used as the laser-ablatable substances, for example.
  • the dye ADS990MC with the composition C 32 H 30 N 2 S 4 Ni has an absorption maximum in the near infrared at 990 nm
  • the dye ADS1065A having the composition C 62 H 92 N 6 F 12 Sb 2 has an absorption maximum in methanol at 1060 nm.
  • Suitable luminescent substances for the various applications are known to the person skilled in the art.
  • the luminescent substances LUMILUX® CD 135 and CD 140 from Honeywell may be mentioned.
  • Both luminescent substances themselves are not Nd: YAG laserablatierbar, but form in the inventive combination with a laserablatierbaren shell or a laserablatierbaren core
  • Nd YAG-markable feature substance.
  • FIG. 3 shows in (a) a surface 42 printed with a feature substance according to the invention for laser marking with an Nd: YAG laser at 1064 nm.
  • the feature substance contains a luminescent substance luminescent at 1500 nm, which itself does not absorb at 1064 nm, however encapsulated in the manner described above with an IR absorber for 1064 nm.
  • the luminescent feature substance is ablated in regions in the form of a desired marking, as indicated by reference numeral 44 in FIG. 3 (b). The inscribed marking can then be read later in the luminescence light with a suitable sensor for 1500 nm.
  • the invention also allows for the combination of printed and lasered indicia as shown in FIG. Fig. 4 (a) shows an imprinted indicia 52 in which the ink contains a feature substance of the invention.
  • the printed mark can therefore be provided with a further marking 54 by application of the infrared radiation of an Nd: YAG marking laser.
  • the first tag 52 is typically visually recognizable
  • the further tag 54 may be visually or even mechanically recognizable by a suitable sensor. It is particularly appropriate to use the printed label 52 as a static code that is the same for a variety of security elements, while the lasered label 54 is an individual Coding represents, which identifies the respective security element or a valuable object provided with it individually.
  • the feature substances according to the invention can also be constructed more complex than previously described for illustration.
  • the feature substance may comprise a mixture of two or more IR absorber coated luminescent substances which are excited at the same wavelength. In the non-ablated areas, a corresponding mixed color appears in the luminescence; the ablated areas remain without luminescence.
  • the feature substance may contain a yellow and a red luminescent substance, both of which are excited at the same wavelength and of which only the yellow luminescent substance is encapsulated with an IR absorber.
  • the yellow luminescent substance is removed by laser marking, so that the imprint luminesces red in the ablated regions, whereas in the non-ablated regions it is orange in the mixed color.
  • a second IR absorber which does not absorb at the wavelength of the marking laser can also be used as the non-ablatable material.
  • the first IR absorber as described above may be designed for labeling with a Nd: YAG laser at 1064 nm, while the second IR absorber absorbs in the spectral range between 800 nm and 1000 nm.
  • a mark such as a bar code marker
  • a mark can then be inscribed into the printed area, which can be read using common IR sensors for the near infrared.
  • the second IR absorber can also be designed for absorption at other wavelengths, for example at about 1500 nm.
  • the two IR absorbers can additionally have one or more protective sheaths in order to prevent material separation during laser inscription.
  • the protective sheaths may be inorganic, for example SiOx, or organic.
  • Another design option is the use of single or multiple colored pigments, such as Yellow 13 or Red 48, as non-ablatable material.
  • the colored pigments are coated with a laser dye or coated to form a laser-ablatable feature substance.
  • These core-shell particles can also be provided with an organic or inorganic protective cover.
  • a UV absorber tuned to the wavelength of the laser is used as the laser-absorbing material.
  • the UV absorber may also be a luminescent substance.
  • Non-laser-absorbable materials include various luminescent substances, IR absorbers or colored pigments.

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Abstract

The features has a laser-marked marking substance with core-covering-particles (20,30). One of the material of the core (22,32) and covering (24) absorbs the radiation of the marking laser and the other materials of core and covering does not absorb the radiation of the marking laser. Independent claims are also included for the following: (1) a method for manufacturing of a laser-marked safety features (2) a safety paper for the manufacturing of protective cover or value document (3) a data carrier e.g. branded articles, value documents.

Description

Die Erfindung betrifft ein lasermarkierbares Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements sowie ein Sicherheitspapier und einen Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement.The invention relates to a laser-markable security element for securing valuables, a method for producing such a security element and a security paper and a data carrier with such a security element.

Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, oder auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Derartige Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, eines Aufreißfadens für Produktverpackungen, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens oder eines selbsttragenden Transferelements ausgebildet sein, wie einem Patch oder einem Etikett, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.Data carriers, such as valuables or identity documents, or other valuables, such as branded articles, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction. Such security elements may be designed, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a tear strip for product packaging, an applied security strip or a self-supporting transfer element, such as a patch or a label, which is applied to a value document after its manufacture.

Zur individuellen Markierung der Sicherheitselemente werden Laserbeschrifter beispielsweise auf Basis von CO2-Lasern, Nd:YAG-Lasern oder UV-Lasern eingesetzt. Je nach der Wellenlänge des verwendeten Markierungslasers bestehen jedoch Einschränkungen bezüglich der einsetzbaren lasermarkierbaren Merkmalsstoffe. Beispielsweise sind die derzeit verwendeten Lumineszenzstoffe und viele IR-Absorber, die im Bereich unterhalb von 1000 nm oder oberhalb von 1300 nm absorbieren, mit Nd:YAG-Lasern markierbar.For individual marking of the security elements laser inscribers are used, for example, based on CO 2 lasers, Nd: YAG lasers or UV lasers. Depending on the wavelength of the marking laser used, however, there are restrictions with regard to the usable laser-markable feature substances. For example, currently used luminescent materials and many IR absorbers absorbing in the range below 1000 nm or above 1300 nm are markable with Nd: YAG lasers.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein lasermarkierbares Sicherheitselement der eingangs genannten Art anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll für das Sicherheitselement eine große Palette von lasermarkierbaren Merkmalsstoffen und -stoffkomplexen für UV- und Nahinfrarotlaser zur Erzeugung von visuell und/oder maschinell erfassbaren UV- oder IR-Markierungen zur Verfügung gestellt werden.Based on this, the present invention seeks to provide a laser-markable security element of the type mentioned, which avoids the disadvantages of the prior art. In particular, intended for the security element a wide range of laser-markable feature substances and -complexes for UV and near-infrared lasers for the production of visually and / or machine-detectable UV or IR markers are made available.

Diese Aufgabe wird durch das lasermarkierbare Sicherheitselement mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sicherheitselements, ein Sicherheitspapier sowie ein Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the laser-markable security element having the features of the independent claim. A method for producing such a security element, a security paper and a data carrier with such a security element are specified in the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß der Erfindung enthält ein gattungsgemäßes lasermarkierbares Sicherheitselement einen lasermarkierbaren Merkmalsstoff mit Kern-Hülle-Teilchen, wobei eines der Materialien von Kern und Hülle die Strahlung eines Markierungslasers absorbiert und das andere der Materialien von Kern und Hülle die Strahlung des Markierungslasers nicht absorbiert.According to the invention, a generic laser-markable security element contains a laser-markable feature substance with core-shell particles, wherein one of the core and shell materials absorbs the radiation of a marker laser and the other of the core and shell materials does not absorb the radiation of the marker laser.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Merkmalsstoff des Sicherheitselements durch Laserstrahlung im nahen Infrarot, insbesondere bei Wellenlängen von etwa 1,06 µm markierbar. Zur Markierung können dann mit Vorteil Nd:YAG-Laser oder verwandte Lasertypen, wie Nd:Glas- oder Nd:YVO4-Laser eingesetzt werden. In einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist der Merkmalsstoff durch Laserstrahlung im ultravioletten Spektralbereich markierbar.In a preferred embodiment, the feature substance of the security element can be marked by laser radiation in the near infrared, in particular at wavelengths of about 1.06 μm. For marking, it is then advantageously possible to use Nd: YAG lasers or related types of lasers, such as Nd: glass or Nd: YVO 4 lasers. In a further, likewise preferred embodiment, the feature substance can be marked by laser radiation in the ultraviolet spectral range.

Bei einer ersten Erfindungsvariante bildet das nicht laserabsorbierende Material den Kern der Kern-Hülle-Teilchen. Die Markierbarkeit der Kern-Hülle-Teilchen wird bei dieser Variante durch ein laserabsorbierendes Hüllenmaterial erzeugt. Alternativ bildet das nicht laserabsorbierende Material die Hülle der Kern-Hülle-Teilchen. Bei dieser Erfindungsvariante verleiht das laserabsorbierende Kern-Material den Kern-Hülle-Teilchen die Lasermarkierbarkeit.In a first variant of the invention, the non-laser absorbing material forms the core of the core-shell particles. The markability of the core-shell particles in this variant by a laser-absorbing shell material generated. Alternatively, the non-laser absorbing material forms the shell of the core-shell particles. In this variant of the invention, the laser-absorbent core material gives the core-shell particles the laser markability.

Das nicht laserabsorbierende Material der Kern-Hülle-Teilchen umfasst mit Vorteil einen oder mehrere Lumineszenzstoffe. Zweckmäßig sind die Kern-Hülle-Teilchen von einer organischen oder anorganischen Schutzhülle umgeben, um Stofftrennung bei der Lasermarkierung zu unterbinden.The non-laser absorbing material of the core-shell particles advantageously comprises one or more luminescent substances. Suitably, the core-shell particles are surrounded by an organic or inorganic protective sheath to prevent separation of substances during laser marking.

Der Merkmalsstoff kann neben den Kern-Hülle-Teilchen zusätzlich einen oder mehrere nicht mit laserabsorbierendem Material beschichteten Lumineszenzstoff enthalten. Die beschichteten und nicht beschichteten Lumineszenzstoffe können je nach gewünschter Wirkung bei der gleichen Wellenlänge oder bei unterschiedlichen Wellenlängen anregbar sein.In addition to the core-shell particles, the feature substance may additionally contain one or more luminescent substances which are not coated with laser-absorbing material. The coated and uncoated luminescent substances can be excitable at the same wavelength or at different wavelengths depending on the desired effect.

Ebenfalls mit Vorteil kann das nicht laserabsorbierende Material einen oder mehrere Infrarotabsorber aufweisen. Für die Markierung mit einem Nd:YAG-Laser sind die Infrarotabsorber mit Vorteil auf Absorption im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1000 nm und/oder im Bereich von 1300 nm bis 1600 nm ausgelegt. Auch in dieser Variante sind die Kern-Hülle-Teilchen des Merkmalsstoffs zweckmäßig von einer organischen oder anorganischen Schutzhülle umgeben, um Stofftrennung bei der Lasermarkierung zu unterbinden.Also advantageously, the non-laser absorbing material may include one or more infrared absorbers. For the marking with an Nd: YAG laser, the infrared absorbers are advantageously designed for absorption in the wavelength range between 800 nm and 1000 nm and / or in the range from 1300 nm to 1600 nm. Also in this variant, the core-shell particles of the feature substance are expediently surrounded by an organic or inorganic protective sheath in order to prevent material separation during laser marking.

Nach einer weiteren Erfindungsvariante ist das nicht laserabsorbierende Material ein Buntpigment, wie etwa Yellow 13 oder Red 48. Durch Überzug mit einer laserablatierbaren Hülle entsteht ein bunter, lasermarkierbarer Merkmalsstoff.According to a further variant of the invention, the non-laser-absorbing material is a colored pigment, such as Yellow 13 or Red 48. Coating with a laser-ablatable envelope produces a colorful, laser-markable feature substance.

In allen Gestaltungen kommen als laserabsorbierende Materialien je nach Wahl des Markierungslasers Lumineszenzstoffe, IR-Absorber, UV-Absorber oder Buntpigmente in Betracht.Depending on the choice of the marking laser, luminescent substances, IR absorbers, UV absorbers or colored pigments are suitable as laser-absorbing materials in all designs.

Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zur Herstellung eines lasermarkierbaren Sicherheitselements, bei dem ein lasermarkierbarer Merkmalsstoff aus Kern-Hülle-Teilchen erzeugt wird, indem entweder ein laserabsorbierendes Material mit einem nicht laserabsorbierenden Material verkapselt wird oder ein nicht laserabsorbierendes Material mit einem laserabsorbierenden Material verkapselt wird.The invention also includes a method of making a laser-markable security element in which a laser-markable feature substance is produced from core-shell particles by either encapsulating a laser-absorbing material with a non-laser-absorbing material or encapsulating a non-laser-absorbing material with a laser-absorbent material.

Ein Sicherheitspapier für die Herstellung von Sicherheits- oder Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks, Ausweiskarten, Urkunden oder dergleichen, ist vorzugsweise mit einem lasermarkierbaren Sicherheitselement der oben beschriebenen Art ausgestattet. Das Sicherheitspapier kann insbesondere ein Trägersubstrat aus Papier oder Kunststoff umfassen. Die Erfindung enthält weiter einen Datenträger, insbesondere einen Markenartikel, ein Wertdokument oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement der oben beschriebenen Art ausgestattet ist.A security paper for the production of security or value documents, such as banknotes, checks, identity cards, documents or the like, is preferably provided with a laser-markable security element of the type described above. The security paper may in particular comprise a carrier substrate made of paper or plastic. The invention further includes a data carrier, in particular a brand article, a value document or the like, which is equipped with a security element of the type described above.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.Further embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures. For better clarity, a scale and proportioned representation is omitted in the figures.

Es zeigen:

Fig.1
eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement,
Fig. 2
in (a) bis (c) Ausgestaltungen von Kern-Hülle-Teilchen nach Ausführungsbeispielen der Erfindung,
Fig.3
schematisch in (a) eine mit einem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff bedruckte Fläche, und in (b) die Fläche nach der Lasermarkierung mit einem Nd:YAG-Laser, und
Fig. 4
eine Kombination von gedruckten und gelaserten Kennzeichnungen.
Show it:
Fig.1
a schematic representation of a banknote with a security element according to the invention,
Fig. 2
in (a) to (c) embodiments of core-shell particles according to embodiments of the invention,
Figure 3
schematically in (a) a surface printed with a feature substance according to the invention, and in (b) the surface after laser marking with a Nd: YAG laser, and
Fig. 4
a combination of printed and lasered markings.

Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig.1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 12 ausgestattet ist.The invention will now be explained using the example of a banknote. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 which is equipped with a security element 12 according to the invention.

Für die Laserbeschriftung mit einem Nd:YAG-Laser enthält das Sicherheitselement 12 zumindest einen Nd:YAG-laserablatierbaren lumineszierenden Merkmalsstoff. Je nach gewünschter Anwendung kann die Lumineszenz des Merkmalsstoffs visuell sichtbar sein oder außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegen. Der Begriff Lumineszenz umfasst dabei sowohl Fluoreszenz als auch Phosphoreszenz.For laser marking with an Nd: YAG laser, the security element 12 contains at least one Nd: YAG laser-ablatable luminescent feature substance. Depending on the desired application, the luminescence of the feature substance can be visually visible or lie outside the visible spectral range. The term luminescence encompasses both fluorescence and phosphorescence.

In einer ersten in Fig. 2(a) dargestellten Ausgestaltung der Erfindung enthält der Merkmalsstoff Kern-Hülle-Teilchen 20, deren Kern 22 durch einen Lumineszenzstoff mit dem gewünschten Lumineszenzverhalten gebildet ist. Da der Lumineszenzstoff 22 selbst nicht Nd:YAG-laserablatierbar ist, wird er mit einer Nd:YAG-laserablatierbaren Hülle 24 gekapselt. Dazu wird auf den Lumineszenzstoff beispielsweise ein in Lösung gebrachter Infrarotabsorber für 1064 nm aufgezogen und getrocknet. Alternativ kann der IR-Absorber auch mittels Plasmabeschichtung auf den Lumineszenzstoff aufgebracht sein.In a first embodiment of the invention shown in FIG. 2 (a), the feature substance comprises core-shell particles 20 whose core 22 is formed by a luminescent substance having the desired luminescence behavior. Since the luminescent substance 22 itself is not Nd: YAG laser ablatable, it is encapsulated with a Nd: YAG laser ablatable sheath 24. For this purpose, for example, a dissolved infrared absorber for 1064 nm is grown on the luminescent substance and dried. Alternatively, the IR absorber also be applied by plasma coating on the luminescent.

Auch die umgekehrte Abfolge von Lumineszenzstoff und IR-Absorber ist möglich, wie in Fig. 2(b) gezeigt. Bei dem dort dargestellten Kern-Hülle-Teilchen 30 ist ein laserablatierbarer Kern 32, beispielsweise aus einem IR-Absorber für 1064 nm, mit einem selbst nicht laserablatierbaren Lumineszenzstoff 34 mit gewünschten Lumineszenzeigenschaften überzogen.The reverse sequence of luminescent substance and IR absorber is also possible, as shown in FIG. 2 (b). In the core-shell particle 30 shown there, a laser-ablatable core 32, for example composed of an IR absorber for 1064 nm, is coated with a luminescent substance 34 having desired luminescence properties which can not be laser-ablated itself.

Die Kern-Hülle-Teilchen aus Lumineszenzstoff und IR-Absorber können zusätzlich eine oder mehrere Schutzhüllen 26 aufweisen, wie in Fig. 2(c) dargestellt, um Stofftrennung bei der Laserbeschriftung zu unterbinden. Die Schutzhüllen können anorganisch, beispielsweise aus SiOx, oder organisch sein.The core-shell particles of luminescent substance and IR absorber may additionally have one or more protective sheaths 26, as shown in FIG. 2 (c), in order to prevent material separation during laser inscription. The protective sheaths may be inorganic, for example of SiO x , or organic.

Um die Markierbarkeit mit Nd:YAG-Lasern zu gewährleisten, können als laserablatierbare Stoffe beispielsweise die Farbstoffe mit der Bezeichnung ADS990MC oder ADS1065A der American Dye Source eingesetzt werden. Der Farbstoff ADS990MC mit der Zusammensetzung C32H30N2S4Ni hat ein Absorptionsmaximum im nahen Infrarot bei 990 nm, der Farbstoff ADS1065A mit der Zusammensetzung C62H92N6F12Sb2 hat in Methanol ein Absorptionsmaximum bei 1060 nm.In order to ensure the markability with Nd: YAG lasers, the dyes known as ADS990MC or ADS1065A of the American Dye Source can be used as the laser-ablatable substances, for example. The dye ADS990MC with the composition C 32 H 30 N 2 S 4 Ni has an absorption maximum in the near infrared at 990 nm, the dye ADS1065A having the composition C 62 H 92 N 6 F 12 Sb 2 has an absorption maximum in methanol at 1060 nm.

Geeignete Lumineszenzstoffe für die vielfältigen Anwendungen sind dem Fachmann bekannt. Lediglich beispielhaft seien die Lumineszenzstoffe LUMILUX® CD 135 und CD 140 von Honeywell genannt. LUMILUX® CD 135 mit der Zusammensetzung ZnS:Mn fluoresziert nach Anregung mit UV-Strahlung orange, LUMILUX® CD 140 mit der Zusammensetzung ZnS:Cu weist nach Anregung mit UV-Strahlung eine gelblich grüne Phosphoreszenz auf. Beide Lumineszenzstoffe sind selbst nicht Nd:YAG-laserablatierbar, bilden aber in der erfindungsgemäßen Kombination mit einer laserablatierbaren Hülle oder einem laserablatierbaren Kern einen Nd:YAG-markierbaren Merkmalsstoff.Suitable luminescent substances for the various applications are known to the person skilled in the art. By way of example only, the luminescent substances LUMILUX® CD 135 and CD 140 from Honeywell may be mentioned. LUMILUX® CD 135 with the composition ZnS: Mn fluoresces orange after excitation with UV radiation, LUMILUX® CD 140 with the composition ZnS: Cu shows a yellowish green phosphorescence after excitation with UV radiation on. Both luminescent substances themselves are not Nd: YAG laserablatierbar, but form in the inventive combination with a laserablatierbaren shell or a laserablatierbaren core Nd: YAG-markable feature substance.

Fig. 3 zeigt in (a) eine mit einem erfindungsgemäßen Merkmalsstoff bedruckte Fläche 42 für die Lasermarkierung mit einem Nd:YAG-Laser bei 1064 nm. Der Merkmalsstoff enthält im Ausführungsbeispiel einen bei 1500 nm lumineszierenden Lumineszenzstoff, der bei 1064 nm selbst nicht absorbiert, der jedoch in der oben beschriebenen Art mit einem IR-Absorber für 1064 nm verkapselt ist. Bei der Laserbeschriftung mit dem Nd:YAG-Markierungslaser wird der lumineszierende Merkmalsstoff bereichsweise in Form einer gewünschten Kennzeichnung ablatiert, wie durch das Bezugszeichen 44 in Fig. 3(b) angedeutet. Die eingeschriebene Kennzeichnung kann dann später im Lumineszenzlicht mit einem geeigneten Sensor für 1500 nm ausgelesen werden.FIG. 3 shows in (a) a surface 42 printed with a feature substance according to the invention for laser marking with an Nd: YAG laser at 1064 nm. In the exemplary embodiment, the feature substance contains a luminescent substance luminescent at 1500 nm, which itself does not absorb at 1064 nm, however encapsulated in the manner described above with an IR absorber for 1064 nm. In laser marking with the Nd: YAG marking laser, the luminescent feature substance is ablated in regions in the form of a desired marking, as indicated by reference numeral 44 in FIG. 3 (b). The inscribed marking can then be read later in the luminescence light with a suitable sensor for 1500 nm.

Die Erfindung ermöglicht auch die Kombination von gedruckten und gelaserten Kennzeichnungen, wie in Fig. 4 gezeigt. Fig. 4(a) zeigt eine aufgedruckte Kennzeichnung 52, bei der die Druckfarbe einen erfindungsgemäßen Merkmalsstoff enthält. Die gedruckte Kennzeichnung kann daher durch Beaufschlagung mit der Infrarotstrahlung eines Nd:YAG- Markierungslasers mit einer weiteren Kennzeichnung 54 versehen werden. Während die erste Kennzeichnung 52 in der Regel visuell erkennbar ist, kann die weitere Kennzeichnung 54 visuell oder auch nur maschinell mit einem geeigneten Sensor erkennbar sein. Es bietet sich insbesondere an, die gedruckte Kennzeichnung 52 als statischen Code zu verwenden, der für eine Vielzahl von Sicherheitselementen gleich ist, während die gelaserte Kennzeichnung 54 eine individuelle Codierung darstellt, die das jeweilige Sicherheitselement bzw. einen damit versehenen Wertgegenstand individuell kennzeichnet.The invention also allows for the combination of printed and lasered indicia as shown in FIG. Fig. 4 (a) shows an imprinted indicia 52 in which the ink contains a feature substance of the invention. The printed mark can therefore be provided with a further marking 54 by application of the infrared radiation of an Nd: YAG marking laser. While the first tag 52 is typically visually recognizable, the further tag 54 may be visually or even mechanically recognizable by a suitable sensor. It is particularly appropriate to use the printed label 52 as a static code that is the same for a variety of security elements, while the lasered label 54 is an individual Coding represents, which identifies the respective security element or a valuable object provided with it individually.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemäßen Merkmalsstoffe auch komplexer aufgebaut sein können als bisher zur Illustration beschrieben. Beispielsweise kann der Merkmalsstoff eine Mischung aus zwei oder mehreren mit IR-Absorber beschichteten Lumineszenzstoffen enthalten, die bei derselben Wellenlänge angeregt werden. In den nicht ablatierten Bereichen zeigt sich in der Lumineszenz eine entsprechende Mischfarbe, die ablatierten Bereiche bleiben ohne Lumineszenz.It is understood that the feature substances according to the invention can also be constructed more complex than previously described for illustration. For example, the feature substance may comprise a mixture of two or more IR absorber coated luminescent substances which are excited at the same wavelength. In the non-ablated areas, a corresponding mixed color appears in the luminescence; the ablated areas remain without luminescence.

In anderen Ausgestaltungen werden nur bestimmte der mehreren Lumineszenzstoffe mit IR-Absorber verkapselt, während andere Lumineszenzstoffe des Merkmalsstoffs unbeschichtet bleiben und bei der Laserbeschriftung daher nicht ablatiert werden. Beispielsweise kann der Merkmalsstoff einen gelben und einen roten Lumineszenzstoff enthalten, die beide bei derselben Wellenlänge angeregt werden und von denen nur der gelbe Lumineszenzstoff mit IR-Absorber gekapselt ist. Durch Lasermarkierung wird somit nur der gelbe Lumineszenzstoff abgetragen, so dass der Aufdruck in den ablatierten Bereichen rot luminesziert, in den nicht ablatierten Bereichen dagegen in der Mischfarbe orange.In other embodiments, only certain of the plurality of luminescent substances are encapsulated with IR absorbers, while other luminescent substances of the feature substance remain uncoated and therefore are not ablated during laser inscription. For example, the feature substance may contain a yellow and a red luminescent substance, both of which are excited at the same wavelength and of which only the yellow luminescent substance is encapsulated with an IR absorber. Thus, only the yellow luminescent substance is removed by laser marking, so that the imprint luminesces red in the ablated regions, whereas in the non-ablated regions it is orange in the mixed color.

Es können auch kurz- und langwellig anregbare Lumineszenzstoffe kombiniert werden, wobei entweder nur der kurzwellig oder nur der langwellig anregbare Lumineszenzstoff mit IR-Absorber gekapselt wird. Je nach Anregungswellenlänge ist die eingeschriebene Kennzeichnung dann im Lumineszenzlicht erkennbar oder nicht.It is also possible to combine short-wavelength and long-wave excitable luminescent substances, with either only the short-wave or only the long-wave excitable luminescent substance being encapsulated with an IR absorber. Depending on the excitation wavelength, the inscribed identification is then recognizable or not in the luminescence light.

Auch eine Kombination von fluoreszierenden und phosphorezierenden Lumineszenzstoffen kommt infrage, wobei entweder nur der fluoreszierende oder nur der phosphorezierende Stoff mit IR-Absorber gekapselt wird. Im ersteren Fall verschwindet die Kennzeichnung im Lumineszenzlicht kurz nach der Anregung, im zweiten Fall erscheint sie nach Abklingen der zunächst dominierenden Fluoreszenzstrahlung.A combination of fluorescent and phosphorescent luminescent substances comes into question, wherein either only the fluorescent or only the phosphorescent substance is encapsulated with IR absorber. In the former case, the labeling disappears in the luminescence light shortly after the excitation, in the second case it appears after the decay of the initially dominant fluorescence radiation.

Anstelle des Lumineszenzstoffs kann als nicht ablatierbares Material auch ein zweiter IR-Absorber verwendet werden, der nicht bei der Wellenlänge des Markierungslasers absorbiert. Beispielsweise kann der erste IR-Absorber, wie oben beschrieben, für die Markierung mit einem Nd:YAG-Laser bei 1064 nm ausgelegt sein, während der zweite IR-Absorber im Spektralbereich zwischen 800 nm und 1000 nm absorbiert.Instead of the luminescent substance, a second IR absorber which does not absorb at the wavelength of the marking laser can also be used as the non-ablatable material. For example, the first IR absorber as described above may be designed for labeling with a Nd: YAG laser at 1064 nm, while the second IR absorber absorbs in the spectral range between 800 nm and 1000 nm.

Mit einem Nd:YAG-Markierungslaser kann in den bedruckten Bereich dann eine Kennzeichnung, wie etwa eine Barcode-Markierung, eingeschrieben werden, die mithilfe gängiger IR-Sensoren für das nahe Infrarot ausgelesen werden kann. Der zweite IR-Absorber kann selbstverständlich auch für Absorption bei anderen Wellenlängen, beispielsweise bei etwa 1500 nm, ausgelegt werden.With a Nd: YAG marker laser, a mark, such as a bar code marker, can then be inscribed into the printed area, which can be read using common IR sensors for the near infrared. Of course, the second IR absorber can also be designed for absorption at other wavelengths, for example at about 1500 nm.

Wie oben beschrieben, können die beiden IR-Absorber zusätzlich eine oder mehrere Schutzhüllen aufweisen, um Stofftrennung bei der Laserbeschriftung zu unterbinden. Die Schutzhüllen können anorganisch, beispielsweise aus SiOx, oder organisch sein.As described above, the two IR absorbers can additionally have one or more protective sheaths in order to prevent material separation during laser inscription. The protective sheaths may be inorganic, for example SiOx, or organic.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit besteht in der Verwendung einzelner oder mehrere Buntpigmente, wie etwa Yellow 13 oder Red 48, als nicht ablatierbares Material. Die Buntpigmente werden mit einem Laserfarbstoff überzogen oder beschichtet, um einen laserablatierbaren Merkmalsstoff zu bilden. Auch diese Kern-Hülle-Teilchen können mit einer organischen oder anorganischen Schutzhülle versehen werden.Another design option is the use of single or multiple colored pigments, such as Yellow 13 or Red 48, as non-ablatable material. The colored pigments are coated with a laser dye or coated to form a laser-ablatable feature substance. These core-shell particles can also be provided with an organic or inorganic protective cover.

Soll als Beschriftungslaser ein UV-Laser eingesetzt werden, wird als laserabsorbierendes Material ein auf die Wellenlänge des Lasers abgestimmter UV-Absorber eingesetzt. Der UV-Absorber kann auch ein Lumineszenzstoff sein. Als nicht laserabsorbierbare Materialien kommen dabei verschiedene Lumineszenzstoffe, IR-Absorber oder Buntpigmente in Betracht.If a UV laser is to be used as a marking laser, a UV absorber tuned to the wavelength of the laser is used as the laser-absorbing material. The UV absorber may also be a luminescent substance. Non-laser-absorbable materials include various luminescent substances, IR absorbers or colored pigments.

Claims (16)

Lasermarkierbares Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement einen lasermarkierbaren Merkmalsstoff mit Kern-Hülle-Teilchen enthält, wobei eines der Materialien von Kern und Hülle die Strahlung eines Markierungslaser absorbiert und das andere der Materialien von Kern und Hülle die Strahlung des Markierungslasers nicht absorbiert.A laser-markable security element for securing valuables, characterized in that the security element contains a laser-markable feature substance with core-shell particles, wherein one of the core and shell materials absorbs the radiation of a marker laser and the other of the core and shell materials absorbs the radiation of the marker laser not absorbed. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsstoff durch Laserstrahlung im nahen Infrarot, insbesondere bei Wellenlängen von etwa 1,06 µm, markierbar ist.Laser-markable security element according to claim 1, characterized in that the feature substance is by laser radiation in the near infrared, in particular at wavelengths of about 1.06 microns, markable. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsstoff durch Laserstrahlung im ultravioletten Spektralbereich markierbar ist.Laser-markable security element according to claim 1, characterized in that the feature substance can be marked by laser radiation in the ultraviolet spectral range. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht laserabsorbierende Material den Kern der Kern-Hülle-Teilchen bildet.Laser-markable security element according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the non-laser absorbing material forms the core of the core-shell particles. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht laserabsorbierende Material die Hülle der Kern-Hülle-Teilchen bildet.Laser-markable security element according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the non-laser-absorbing material forms the shell of the core-shell particles. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht laserabsorbierende Material einen oder mehrere Lumineszenzstoffe umfasst.Laser-markable security element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the non-laser-absorbing material comprises one or more luminescent substances. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kern-Hülle-Teilchen des Merkmalsstoffs von einer organischen oder anorganischen Schutzhülle umgeben sind, um Stofftrennung bei der Lasermarkierung zu unterbinden.Laser-markable security element according to claim 6, characterized in that the core-shell particles of the feature substance of a organic or inorganic protective sheath are surrounded to prevent material separation in the laser marking. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsstoff zusätzlich zumindest einen nicht mit laserabsorbierendem Material beschichteten Lumineszenzstoff enthält.Laser-markable security element according to claim 6 or 7, characterized in that the feature substance additionally contains at least one luminescent substance not coated with laser-absorbing material. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht laserabsorbierende Material einen oder mehrere Infrarotabsorber aufweist.Laser-markable security element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the non-laser-absorbing material comprises one or more infrared absorbers. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotabsorber auf Absorption im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1000 nm und/ oder im Bereich von 1300 nm bis 1600 nm ausgelegt sind.Laser-markable security element according to claim 9, characterized in that the infrared absorbers are designed for absorption in the wavelength range between 800 nm and 1000 nm and / or in the range from 1300 nm to 1600 nm. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kern-Hülle-Teilchen des Merkmalsstoffs von einer organischen oder anorganischen Schutzhülle umgeben sind, um Stofftrennung bei der Lasermarkierung zu unterbinden.Laser-markable security element according to claim 9 or 10, characterized in that the core-shell particles of the feature substance are surrounded by an organic or inorganic protective sheath in order to prevent material separation in the laser marking. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht laserabsorbierende Material ein Buntpigment ist.Laser-markable security element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the non-laser-absorbing material is a colored pigment. Lasermarkierbares Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das laserabsorbierende Material ein Lumineszenzstoff, ein IR-Absorber, ein UV-Absorber oder ein Buntpigment ist.Laser-markable security element according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the laser-absorbing material a luminescent substance, an IR absorber, a UV absorber or a colored pigment. Verfahren zur Herstellung eines lasermarkierbaren Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen, bei dem ein lasermarkierbarer Merkmalsstoff aus Kern-Hülle-Teilchen erzeugt wird, indem entweder ein laserabsorbierendes Material mit einem nicht laserabsorbierenden Material verkapselt wird oder ein nicht laserabsorbierendes Material mit einem laserabsorbierenden Material verkapselt wird.A method of making a laser-markable security element for securing valuables in which a laser-markable feature substance is formed from core-shell particles by either encapsulating a laser-absorbing material with a non-laser absorbing material or encapsulating a non-laser absorbing material with a laser-absorbent material. Sicherheitspapier für die Herstellung von Sicherheits- oder Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks, Ausweiskarten, Urkunden oder dergleichen, das mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgestattet ist.Security paper for the production of security or value documents, such as banknotes, checks, identity cards, certificates or the like, which is equipped with a security element according to at least one of claims 1 to 14. Datenträger, insbesondere Markenartikel, Wertdokument oder dergleichen, der mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgestattet ist.Data carrier, in particular branded article, value document or the like, which is equipped with a security element according to at least one of claims 1 to 14.
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