EP4590518A2 - Verfahren zur herstellung eines sicherheitsmerkmals auf einem trägersubstrat für wert- oder sicherheitsdokumente - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines sicherheitsmerkmals auf einem trägersubstrat für wert- oder sicherheitsdokumente

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EP4590518A2
EP4590518A2 EP23776295.0A EP23776295A EP4590518A2 EP 4590518 A2 EP4590518 A2 EP 4590518A2 EP 23776295 A EP23776295 A EP 23776295A EP 4590518 A2 EP4590518 A2 EP 4590518A2
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EP
European Patent Office
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weight
colorant
carrier substrate
particularly preferably
security
Prior art date
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Pending
Application number
EP23776295.0A
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Phillip Jungk
Agnes LINK
Duncan Faulkner
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Bundesdruckerei GmbH
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Definitions

  • IR-absorbing materials such as soot or carbon particles in security or valuable documents as a security feature. These absorb under IR radiation and can therefore be detected by suitable sensors.
  • the IR-absorbing substances such as soot or carbon particles also absorb in the visible spectral range, i.e. they can be seen under white light and are also not transparent.
  • a security or value document is known with a security print, the security print being formed with at least two printing inks that produce different color impressions and with at least one printing ink that appears black, with at least one of the at least two different ones Printing inks that cause color impressions and the at least one printing ink that appears black each contains an IR absorber.
  • EP 3 757 179 A1 discloses an infrared-absorbing inkjet ink composition with an IR absorber from the group of methine dyes, binders, solvents, water and resins for security documents, which is characterized by abrasion resistance, radiability and light fastness.
  • EP 2 942 378 Al concerns IR-absorbing inkjet inks for security document personalization.
  • the ink or printing ink can be used to print security documents.
  • EP 2 670 801 B1 describes IR-absorbing materials that can be applied to security documents.
  • the IR-absorbing materials described there include a carrier vehicle and at least at least one IR-absorbing dye applied to nanoparticles with an average size of not more than 100 nm.
  • the carrier vehicle is a print medium.
  • the dye-carrying nanoparticles are formed from inorganic material and dispersed in the carrier vehicle. The dispersion should be carried out using nano-milling, and the dispersion should make the IR-absorbing material transparent to visible radiation. However, the dispersed dye-bearing nanoparticles produced in this way have absorption bands in the spectra that extend into the visible spectral range, so that they are not transparent over the visible spectral range.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method for producing security features and security documents with such security features which absorb in the IR spectral range, are detectable with corresponding IR detectors, but are at least largely transparent or invisible in the visible spectral range and are preferably machine-readable.
  • IR-absorbing colorants are mixed with a binder and/or solvent to produce a colorant dispersion or solution, the IR-absorbing colorants being dyes and pigments and from the group of organometallic pigments, perylene derivatives, dithio dyes, etc Dithiolene dyes, cyanines and phthalocyanines can be selected.
  • the colorant dispersion or solution is then printed onto the carrier substrate.
  • an organic substrate comprising carbonate groups is used as the carrier substrate.
  • the method according to the invention can be used to obtain security features that absorb in the IR spectral range, can be detected with appropriate IR detectors, but are at least largely transparent or not visible and machine-readable in the visible spectral range.
  • the substrate is preferably polycarbonate, particularly preferably polycarbonate based on bisphenol A.
  • the dithio or dithiolene dyes preferably contain nickel, palladium, platinum compounds or tetrakis ammonium compounds.
  • the colorant LUNIR5 and the pigment LUNIR6, available from Luminochem, Epolight 4019 from Epolin or the Epolight 3116 containing nickel compounds can be selected.
  • Spectrasense 765 from BASF can also be used as an IR-absorbing pigment/colorant.
  • the carrier substrate with the applied colorant mixture is heated after printing to a temperature of at least 160 ° C and particularly preferably to between 165 ° C and 205 ° C.
  • the reflectivity of the IR-absorbing colorant in the infrared is reduced compared to the reflectivity in the visible spectral range, i.e. in the IR range is one Significant increase in absorption due to heating can be observed.
  • a reduction in the amount of IR-absorbing colorant per surface element of the carrier substrate compared to the prior art can be achieved either by reducing the layer thickness of the applied brought amount of the colorant dispersion or solution or the amount of dispersion/solution applied per surface of the carrier material or by reducing the concentration of the colorant in the colorant dispersion or solution.
  • the lower absolute amount of IR absorber colorants per surface element has the effect that, with good absorption in the infrared, the transparency in the visible spectral range is increased.
  • the security elements produced by the method according to the invention with the special colorants on the carrier substrate used according to the invention are essentially not visible to the human eye in the visible spectral range and can only be detected or made visible under IR radiation, preferably with IR detectors or suitable ones Cameras.
  • security elements that are essentially transparent and/or invisible to the human eye in the visible spectral range are understood to mean that the reflectivity of the security feature applied to the (white) carrier substrate is at least 60% in the visible spectral range between 500 nm and 780 nm. , preferably at least 65% or 75% and particularly preferably at least 80%.
  • the security features produced according to the invention are machine readable and can be recognized and evaluated using suitable verification devices.
  • silicon-based detectors can be used easily and cost-effectively. However, these only have sufficient sensitivity up to around 1100 nm. InGaAs detectors can be used efficiently up to around 1600 nm. Detection at higher wavelengths is relatively complex; in particular, cooled detectors are often required.
  • the visible spectral range is understood to mean the range between 400 nm and 780 nm.
  • colorant dispersions which comprise IR colorants and binders and, if necessary, additional additives are used for the process according to the invention.
  • the colorants Before mixing the colorant with the binder, the colorants should first be rubbed to reduce the grain size and disperse, preferably in a rubbing mill, especially in a 3-roll mill using an adjustable gap. Grating can also be done using a ball mill or similar. take place. Rubbing breaks pigment agglomerates and disperses them into the colorant.
  • the average grain size should preferably be less than 10 micrometers and more than 0.1 micrometers, preferably more than 0.5 micrometers and less than 8 micrometers and in particular between 0.5 and 3 micrometers, so that the colorant dispersion, for example can be printed using an offset process.
  • these pigment sizes can also be up to 30 pm and larger.
  • the dispersion consists predominantly of colorless binders, i.e. binders that have little or no absorption in the visible spectral range.
  • binders that have little or no absorption in the visible spectral range.
  • Acrylates acrylic acid, long-chain alkanes or alkenes, in particular C14 - C18, long-chain petroleum derivatives, low molecular weight resins containing reactive double bonds, alkyd resins or linseed oil varnishes are preferably used as binders.
  • UV-curing binders in particular binders containing oxocarbonyl groups, preferably based on acrylate with up to 15% photoinitiators, or oxidatively curing binders, in particular with long-chain alkanes with double bonds, oleic acid, glycerol and radical formers.
  • the dispersion can also contain additives such as rheology modifiers, flow control agents (thinners/thickeners), surfactants, adhesion promoters, adhesive resins, UV absorbers, flame retardants, surface finishing agents that promote gloss or mattness or other solvents or additives to improve miscibility or dispersion , oxidative dryers for oxidatively drying paints, photoinitiators for UV-crosslinking paint.
  • additives such as rheology modifiers, flow control agents (thinners/thickeners), surfactants, adhesion promoters, adhesive resins, UV absorbers, flame retardants, surface finishing agents that promote gloss or mattness or other solvents or additives to improve miscibility or dispersion , oxidative dryers for oxidatively drying paints, photoinitiators for UV-crosslinking paint.
  • fluorescent dyes can also be added to the dispersion, preferably in a concentration of 0.2 to 20%.
  • the additives and, if necessary, dryers or photoinitiators are preferably added during the rubbing process and rubbed in.
  • the colorant dispersion can, for example, be oxidatively drying (chemical drying processes), UV-crosslinking, flashing or evaporative (physical drying processes) and covers the physical and chemical drying processes.
  • the IR-absorbing colorant dispersions can be used in offset, letterset, Toray, flexo, screen and intaglio printing, whereby a suitable binder must of course be selected for the respective printing process.
  • the colorant dispersion should be dispersed on the dispersant due to the lower viscosity of the binder.
  • the colorant dispersion/solution can be applied using non-impact printing processes, in particular inkjet processes.
  • an area coverage of 2 to 4 g/m 2 is preferred.
  • a dispersion with a pigment content of 1.5% this corresponds to 0.03 to 0.06 g of colorant/m 2 .
  • the colorant dispersion generally comprises between 50% by weight and 95% by weight and preferably between 60% by weight and 95% by weight and particularly preferably between 80% by weight and 95% by weight of binder and/or between 0.1% by weight and 20% by weight and preferably between 0.1% by weight and 10% by weight and particularly preferably between 1% by weight and 5% by weight of IR- absorbing colorants (dye and/or pigment).
  • the colorant dispersion generally comprises between 50% by weight and 95% by weight and preferably between 70% by weight and 95% by weight and particularly preferably between 85% by weight and 95% by weight of binder and/or between 0.1% by weight and 20% by weight and preferably between 0.1% by weight and 5% by weight and particularly preferably between 0.05% by weight and 2% by weight of IR-absorbing colorants (dye and/or Pigment).
  • the respective dispersion is printed or otherwise applied to the carrier substrate in a small layer thickness.
  • the layer thickness to be applied obviously depends on the extinction coefficient of the IR colorant in the IR range and the colorant concentration in the dispersion. After an increase in absorption in the IR range has been observed through heating, it is fundamentally possible to reduce the thickness of the colorant dispersion layer to be applied (at a constant colorant concentration) to such an extent that the security feature produced using the method according to the invention still has a sufficiently good signal. to noise ratio, a good detection of the IR absorption, which can preferably be evaluated mechanically, is possible. Alternatively, with a constant layer thickness, the concentration of the IR colorant can be reduced to such an extent that good detection of the IR absorption, preferably by machine evaluation, is still possible with a sufficient signal-to-noise ratio.
  • the transparency in the visible spectral range is further increased. If there is still a weak absorption of the IR colorant in the visible spectral range, ie the applied dispersion or solution still has a small remaining color, the security feature can be applied to a correspondingly colored area on the carrier substrate and thus “hidden”.
  • the IR-absorbing colorant dispersion can be heated, for example, by heating the printed carrier substrate or otherwise provided with the IR-absorbing colorant dispersion in an oven to a temperature of more than 160 ° C or by combining the carrier substrate provided with the IR-absorbing colorant dispersion together is laminated with other polymer layers in a lamination system, preferably at a temperature of at least 160 ° C.
  • the carrier substrate with the applied colorant dispersion should preferably be kept at a temperature of at least 160 ° C and particularly preferably from 165 - 205 ° C for at least a period of at least one second, in particular at least 10 seconds, preferably between 0.5 and 15 minutes, provided that the colorants used have appropriate temperature resistance.
  • the application of pressure is not necessary for the desired increase in absorption in the IR.
  • An IR-absorbing ink can also be used for the method according to the invention.
  • the IR-absorbing pigment/colorant is dissolved or dispersed in a solvent mixture while stirring and the ink is applied to a polymer substrate using a non-impact process (inkjet process, electrophotography, ionography, magnetography and thermography).
  • ketones with bound propyl, ethyl or methyl acetates can be used as ink solvents.
  • Colorant solutions are preferably used for inkjet-based printing processes.
  • the colorant solution comprises between 50% by weight and
  • the pigment content of the ink is 0.5%, this results in an area coverage of 0.01 micrometers of pigment/m 2 at 1200 dpi.
  • the printed substrate can then be heated to at least 160 °C.
  • a variety of printing processes such as letterpress printing (letterpress/letterset, flexographic printing), planographic printing (offset), screen printing (screen printing), gravure printing (gravure printing), non-impact printing processes (electrophotography, ionography, magnetography, inkjet printing) can be used. procedures and thermography) can be used.
  • the invention also relates to a security document with a security feature produced according to the present invention.
  • the spectra shown below were recorded with an IR spectrometer and not with a UV/VIS spectrometer, so that an evaluation of the spectra in the UV and short-wave visible ranges below 500 nm is not possible.
  • Example recipe for a colorant dispersion
  • the IR-absorbing pigment was ground in a three-roll mill to an average grain size of 5 pm and incorporated into an acrylate-based binder.
  • a dispersing aid (TEGO Dispers from Evonik) was added as an additive.
  • the pigment dispersion was deep black with a slightly bluish or greenish shimmer.
  • the IR-absorbing dye was dissolved in the solvent mixture with stirring.
  • the colorant dispersion prepared according to point 1 was printed onto polycarbonate in a layer thickness of approximately 1 g/m 2 . This corresponds to an amount of colorant per printed area of approximately 100 micrograms/m 2 .
  • An absorption spectrum was then recorded in reflection in the spectral range between 380 nm and 1100 nm, see Figure 2.
  • the absorption spectrum was measured again (see Figure 3). It can be seen that the reflectivity was increased by lamination in the IR spectral range is significantly reduced. Surprisingly, the reflectivity in the range between 800 nm and 900 nm drops from approx. 82% to approx. 38%, whereas the reflectivity in the visible spectral range in the small band at 600 nm only drops from approx. 78% to approx. 72%.
  • Sample 2 differs from sample 1 in that a different IR absorber is used and the IR absorber concentration has been reduced to 5%.
  • the reflectivity after applying the colorant dispersion with 5% colorant is about 84%.
  • the increase in temperature to at least 195°C as a result of lamination results in an even greater increase in the absorption band between 800 and 900 nm compared to sample 1, with almost the same reflection in the visible range.
  • Figure 7 is an absorption spectrum of a third colorant.
  • the pure substance is a dark green powder with an absorption maximum at 975 nm and
  • Figure 8 shows the reflection spectrum of the polycarbonate coated with the third colorant dispersion (5%) with colorant No. 3. This shows good absorption in the spectral range of 700 - 1000 nm with high reflection in the visible range. With this colorant, lamination does not cause an increase in absorption in the spectral range of 700 - 1000 nm.
  • the absorption remains constant, which means that heating the substrate or carrier material does not lead to an increase in absorption in the IR for every colorant and that the desired security feature can be achieved simply by selecting the colorants and the carrier substrate according to the invention.
  • Colorant dispersions were produced with 3 - 5% Epolight 3116 from Epolin as an IR absorber (with nickel compounds) and binder, using two different binders, a UV binder and an oxidatively drying binder. The colorant dispersions produced were applied to different substrates and heated in a drying oven at 165 °C for 2 minutes.
  • the UV binder is an acrylate-based binder with up to 15% photoinitiators.
  • acrylate trimethylolpropane triacrylate
  • other components 0 and 1% by weight of (4'-(l-methylethylidene bisphenol polymer with (chloromethyl)oxirane, 2-propenoate and between 0 and 1% by weight of glycerol-propoxylated esters with acrylic acid, 0 to 15% photoinitiators, ⁇ 1% modified polyester derivative (TEGO) for better dispersion and silicone oil (printing aid).
  • TEGO modified polyester derivative
  • the oxidative drying binder includes long-chain alkanes (C14
  • Substrate Polycarbonate strong increase in IR absorption of 38% (33% before heating, 71% after heating)
  • Substrate Paper small increase of 11% (12% before heating, 23% after heating) R-absorbing colorant (without binder), no substrate
  • Heating the IR-absorbing colorant as such did not lead to any increase in absorption in the IR.
  • Heating the pure dye before rubbing the dye, then using an oxidatively drying binder on paper
  • the influence of the binder is far less than that of the substrate. Some increase in absorption was observed in binders containing acrylates.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals auf einem Trägersubstrat für Wert- oder Sicherheitsdokumente, welches Sicherheitsmerkmal im Infrarot-Bereich absorbiert und im sichtbaren Spektralbereich wenigstens im Wesentlichen transparent und/oder nicht sichtbar ist, bei welchem Verfahren IR-absorbierende Farbmittel zur Herstellung einer Farbmitteldispersion oder -lösung mit einem Bindemittel und/oder Lösemittel gemischt werden und diese auf das Trägersubstrat aufgebracht wird, wobei das Trägersubstrat ein Carbonatgruppen (-O-C(=O)- O-) enthaltendes organisches Substrat ist und die IR-absorbierenden Farbmittel Farbstoffe oder Pigmente sind, die aus der Gruppe der Organometallpigmente, der Perylenderivate, der Dithiofarbstoffe, der Dithiolenfarbstoffe, der Cyanine und der Phthalocyanine ausgewählt werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals auf einem Trägersubstrat für Wert- oder Sicherheitsdokumente
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Sicherheitsmerkmal mit IR-absorbierenden Farbmitteln auf einem Trägersubstrat, das im sichtbaren Spektralbereich wenigstens weitgehend transparent ist sowie ein Sicherheits- und Wertdokument. Solche Sicherheitsmerkmale lassen sich in Sicherheitsdokumenten wie ID-Dokumen- ten, Pässen, Visa, Banknoten, Urkunden, Gutscheinen, Schecks, Flugscheinen, hochwertigen Eintrittskarten, Etiketten zur Produktsicherung, Kredit- oder Geldkarten, aber auch anderen fälschungsgefährdeten Dokumenten einsetzen.
Zur Absicherung von Sicherheits- oder Wertdokumenten ist die Prüfung nicht visuell wahrnehmbarer Merkmale von zunehmender Bedeutung. Zum einen dienen diese einer maschinellen und somit oft schnellen und sicheren Verifikation. Zum anderen ist das Vorhandensein von Sicherheitsmerkmalen außerhalb der menschlichen Wahrnehmung für einen potentiellen Fälscher schwer zu erkennen.
Weiter hat sich gezeigt, dass die Nutzung verschiedener Eigenschaften zur Überprüfung der Echtheit eines Sicherheits- oder Wertdokuments deren Fälschung oder Verfälschung deutlich erschwert.
Es ist bekannt, IR-absorbierende Materialien wie beispielsweise Rußoder Kohlenstoffpartikel in Sicherheits- oder Wertdokumenten als Sicherheitsmerkmal einzusetzen. Diese absorbieren unter IR-Bestrahlung und können somit durch geeignete Sensoren detektiert werden.
Die IR-absorbierenden Stoffe wie Ruß- oder Kohlenstoffpartikel absorbieren jedoch auch im sichtbaren Spektralbereich, d.h. sie sind unter Weißlicht erkennbar und sind zudem nicht transparent.
Aus der DE 10 2016 201 709 Al ist ein Sicherheits- oder Wertdokument bekannt mit einem Sicherheitsdruck, wobei der Sicherheitsdruck mit mindestens zwei unterschiedliche Farbeindrücke hervorrufenden Druckfarben und mit mindestens einer schwarz erscheinenden Druckfarbe gebildet ist, wobei mindestens eine der zumindest zwei unterschiedlichen Farbeindrücke hervorrufenden Druckfarben und die mindestens eine schwarz erscheinende Druckfarbe jeweils einen IR-Absorber enthält.
Aus der EP 3 757 179 Al ist eine Infrarot absorbierend Inkjet-Tintenzu- sammensetzung mit einem IR-Absorber aus der Gruppe der Methinfarb- stoffe, Bindemittel, Lösemittel, Wasser und Harzen für Sicherheitsdokumente bekannt, die sich durch Abriebfestigkeit, Strahlbarkeit und Lichtechtheit auszeichnet.
Die EP 2 942 378 Al betrifft IR-absorbierende Inkjet-Tinten zur Sicherheitsdokument-Personalisierung.
Aus der WO 2022 013 081 Al sind mit Tinten mit Farbstoffen auf der Basis von Metall-Dithiolenkomplexen bedruckte Sicherheitsdokumente bekannt.
Die EP 3 067 216 Bl betrifft eine radikalisch polymerisierbare, oxidativ trocknende Tinte oder Druckfarbe mit einem IR-Absorber aus der Gruppe der Metall-Dithiolenkomplexe (Metall = Nickel, Palladium, Platin) und einem Schutzmittel mit einer funktionellen Schwefelgruppe, wobei das Schutzmittel dazu dient, die Beständigkeit des IR-Absorbers gegenüber Oxidation zu erhöhen. Die Tinte oder Druckfarbe kann zur Bedruckung von Sicherheitsdokumenten eingesetzt werden.
Viele Sicherheits- oder Wertdokumente wie Banknoten weisen als weitere Sicherheitsmerkmale in sichtbarem Licht farblose, transparente Fenster auf. Zur besseren maschinellen Überprüfung der Sicherheits- cider Wertdokumente ist es wünschenswert, diese transparenten, farblosen Fenster auf einfache Weise detektieren zu können. Hierfür wäre es wünschenswert, auf die farblosen, transparenten Fenster IR-absorbierende Materialien aufzutragen, die mit einem IR-Sensor detektierbar, im sichtbaren Spektralbereich jedoch nicht sichtbar sind.
Die EP 2 670 801 Bl beschreibt IR-absorbierende Materialien, die auf Sicherheitsdokumente aufgebracht werden können. Die dort beschriebenen IR-absorbierenden Materialien umfassen ein Trägervehikel und min- destens einen IR-absorbierenden Farbstoff, der auf Nanopartikel mit einer durchschnittlichen Größe von nicht mehr als 100 nm aufgetragen wird. Das Trägervehikel ist ein Druckmedium. Die farbstofftragenden Nanopartikel sind aus anorganischem Material gebildet und in dem Trägervehikel dispergiert. Das Dispergieren soll mittels Nano-Milling erfolgen, und durch das Dispergieren soll das IR-absorbierende Material für sichtbare Strahlung transparent werden. Allerdings weisen die so hergestellten dispergierten farbstofftragenden Nanopartikel in den Spektren in den sichtbaren Spektralbereich reichende Absorptionsbanden auf, so dass sie über den sichtbaren Spektralbereich nicht transparent sind.
Die meisten Menschen können Wellenlängen zwischen 400 nm und ca. 780 nm mit dem Auge wahrnehmen. Die Grenze des für den Menschen sichtbaren Spektralbereichs ist jedoch nicht scharf zu ziehen.
Es besteht weiterhin das Bedürfnis nach einem Sicherheitsmerkmal, insbesondere für Sicherheits- oder Wertdokumente, das im IR absorbiert und somit mittels eines IR-Detektors detektierbar ist, das jedoch im sichtbaren Spektralbereich nicht oder weitestgehend unsichtbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitsdokumenten mit solchen Sicherheitsmerkmalen anzugeben, die im IR-Spektralbe- reich absorbieren, mit entsprechenden IR-Detektoren detektierbar sind, im sichtbaren Spektralbereich hingegen wenigstens weitgehend transparent oder nicht sichtbar und vorzugsweise maschinenlesbar sind.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Sicherheitsdokument nach Anspruch 14 gelöst.
Erfindungsgemäß werden IR-absorbierende Farbmittel zur Herstellung einer Farbmittel-Dispersion oder -Lösung mit einem Bindemittel und/oder Lösemittel gemischt, wobei die IR-absorbierenden Farbmittel Farbstoffe und Pigmente sind und aus der Gruppe der Organometallpig- mente, der Perylenderivate, der Dithiofarbstoffe, der Dithiolenfarbstoffe, der Cyanine und Phthalocyanine ausgewählt werden. Die Farbmittel-Dispersion oder Lösung wird anschließend auf das Trägersubstrat gedruckt. Erfindungsgemäß wird als Trägersubstrat ein Carbonat-Gruppen umfassendes organisches Substrat eingesetzt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Sicherheitsmerkmale erhalten werden, die im IR-Spektralbereich absorbieren, mit entsprechenden IR-Detektoren detektierbar sind, im sichtbaren Spektralbereich hingegen wenigstens weitgehend transparent oder nicht sichtbar und maschinenlesbar sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass im sichtbaren Spektralbereich wenigstens weitgehend transparente oder nichtbare Sicherheitsmerkmale erhalten werden können, die im IR sehr gut detektierbar und maschinenlesbar sind, wenn das Trägersubstrat ein organisches Trägersubstrat ist und Carbonatgruppen aufweist und die Farbmittel aus der erfindungsgemäßen Gruppe der Pigmente und Farbstoffe ausgewählt werden, da geringe Mengen dieser Farbmittel auf diesen Trägersubstraten im sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen nicht sichtbar, im IR jedoch detektierbar sind. Zudem ermöglicht diese spezielle Auswahl an Farbmitteln und Trägersubstraten auch einen das Signal-to-Noise-Verhältnis fördernden Nachbehandlungsschritt.
Vorzugsweise enthält das Substrat die folgende Gruppen Ri-O-C(=O)-O- R2, wobei RI,R2 einen Alkyl- oder Arylrest kennzeichnen. Bevorzugt ist das Substrat Polycarbonat, besonders bevorzugt Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A.
Vorzugsweise enthalten die Dithio- oder Dithiolenfarbstoffe Nickel-, Palladium-, Platin-Verbindungen oder Tetrakis-Ammonium-Verbindungen. Beispielsweise kann als Farbmittel LUNIR5 und als Pigmente LUNIR6, erhältlich bei der Firma Luminochem, Epolight 4019 von Epolin oder das Nickelverbindungen umfassende Epolight 3116 ausgewählt. Ebenfalls kann als IR-absorbierendes Pigment/Farbmittel Spectrasense 765 der Firma BASF eingesetzt werden.
Vorzugsweise werden weniger als 15 g/m2, weiter bevorzugt weniger als 1 g/m2 und besonders bevorzugt weniger als 0,05 g/m2 der Farbmitteldispersion oder -lösung auf das Trägersubstrat aufgedruckt und/oder zwischen 0,025 Mikrogramm/m2 und 100 Mikrogramm/m2, vorzugweise zwischen 0,08 Mikrogramm/m2 und 50 Mikrogramm/m2 des IR-absorbie- renden Farbmittels auf das Trägersubstrat aufgebracht, wobei diese Angaben jeweils auf das Flächenelement, auf dem die Dispersion oder Lösung aufgebracht ist, bezogen sind.
In einer bevorzugten Variante wird das Trägersubstrat mit dem aufgebrachten Farbmittelgemisch nach dem Aufdrucken auf eine Temperatur von wenigstens 160 °C und besonders bevorzugt auf zwischen 165 °C und 205 °C erwärmt.
Erstaunlicherweise wurde festgestellt, dass durch eine Temperaturerhöhung der auf dem Trägersubstrat aufgebrachten Farbmitteldispersion bzw. -lösung auf wenigstens 160 °C das Reflexionsvermögen des IR-ab- sorbierenden Farbmittels im Infrarot gegenüber dem Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralbereich reduziert wird, d.h. im IR-Bereich ist eine deutliche Steigerung der Absorption durch die Erwärmung zu beobachten.
Anders ausgedrückt kann durch die Temperaturerhöhung eine deutliche Steigerung der Absorption im IR-Bereich gegenüber dem sichtbaren Spektralbereich erhalten werden, d.h. im sichtbaren Spektralbereich ändert sich die (geringe) Absorption und damit das „Aussehen" der aufgebrachten oder aufgedruckten Farbmitteldispersion im Wesentlichen nicht, wohingegen eine deutliche Steigerung der Absorption im Infrarot eintritt.
Die Steigerung der Absorption im IR-Bereich durch Temperaturerhöhung hat wiederum zur Folge, dass durch die Temperaturerhöhung das Signal- to-Noise-Verhältnis bei Absorptionsmessungen im infraroten Spektralbereich verbessert und damit die auf ein Flächenelement des Trägersubstrats aufgebrachte Menge an IR-absorbierenden Farbmitteln reduziert werden kann.
Eine Verringerung der Menge an IR-absorbierendem Farbmittel pro Flächenelement des Trägersubstrats gegenüber dem Stand der Technik kann entweder durch eine Verringerung der Schichtdicke der aufge- brachten Menge der Farbmitteldispersion bzw. -lösung oder der aufgebrachten Menge an Dispersion/Lösung pro Trägermaterialfläche oder aber durch eine Reduzierung der Konzentration des Farbmittels in der Farbmitteldispersion bzw. -lösung erreicht werden. In allen Fällen wirkt sich die absolut vorhandene geringere Menge an IR-Absorberfarbmitteln pro Flächenelement dahingehend aus, dass bei guter Absorption im Infraroten die Transparenz im sichtbaren Spektralbereich erhöht wird.
Somit sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den speziellen Farbmitteln auf dem erfindungsgemäß verwendeten Trägersubstrat hergestellten Sicherheitselemente im sichtbaren Spektralbereich für das menschliche Auge im Wesentlichen nicht sichtbar und lassen sich nur unter IR-Bestrahlung erfassen bzw. sichtbar machen, vorzugsweise mit IR- Detektoren oder geeigneten Kameras.
Unter den für das menschliche Auge im Wesentlichen im sichtbaren Spektralbereich transparenten und/oder nicht sichtbaren Sicherheitselementen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass das Reflexionsvermögen des auf das (weiße) Trägersubstrat aufgebrachten Sicherheitsmerkmals im sichtbaren Spektralbereich zwischen 500 nm und 780 nm wenigstens 60%, vorzugsweise wenigsten 65% oder 75% und besonders bevorzugt wenigstens 80% beträgt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Sicherheitsmerkmale sind maschinenlesbar und können mit geeigneten Verifikationsgeräten erkannt und ausgewertet werden.
Im NIR-Spektralbereich können Detektoren auf Siliziumbasis einfach und kostengünstig eingesetzt werden. Diese haben jedoch nur bis etwa 1100 nm eine ausreichende Empfindlichkeit. InGaAs-Detektoren können bis etwa 1600 nm effizient eingesetzt werden. Eine Detektion bei höheren Wellenlängen ist verhältnismäßig aufwändig, insbesondere werden oftmals gekühlte Detektoren benötigt.
Unter dem sichtbaren Spektralbereich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Bereich zwischen 400 nm und 780 nm verstanden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden für das erfindungsgemäße Verfahren Farbmitteldispersionen, die IR-Farbmittel und Bindemittel und ggfs. zusätzliche Additive umfassen, eingesetzt.
Vor dem Mischen des Farbmittels mit dem Bindemittel sollten die Farbmittel zunächst zur Reduzierung der Korngröße und Dispergieren gerieben werden, vorzugsweise in einem Reibstuhl, insbesondere in einem 3- Walzenstuhl über einen einstellbaren Spalt. Das Reiben kann aber auch per Kugelmühle o. Ä. erfolgen. Durch das Reiben werden Pigmentagglomerate gebrochen und in das Farbmittel dispergiert.
Die mittlere Korngröße sollte nach dem Zerreiben vorzugsweise bei weniger als 10 Mikrometer und mehr als 0,1 Mikrometer, bevorzugt bei mehr als 0,5 Mikrometer und bei weniger als 8 Mikrometer und insbesondere zwischen 0,5 und 3 Mikrometer liegen, damit die Farbmitteldispersion beispielsweise mittels eines Offset-Verfahrens verdruckbar ist.
Bei Tief- und Siebdruckverfahren können diese Pigmentgrößen auch bis zu 30 pm und größer sein.
Die Dispersion besteht überwiegend aus farblosen, d.h. im sichtbaren Spektralbereich wenig oder nicht absorbierenden Bindemitteln. Vorzugsweise werden als Bindemittel Acrylate, Acrylsäure, langkettige Alkane oder Alkene, insbesondere C14 - C18, langkettige Erdölderivate, niedermolekulare, reaktive Doppelbindungen enthaltende Harze, Alkydharze oder Leinölfirnisse verwendet. Vorzugsweise werden UV-härtende Bindemittel, insbesondere Oxocarbonylgruppen enthaltende Bindemittel, vorzugsweise auf Acrylatbasis mit bis zu 15 % Photoinitiatoren, oder oxidativ härtende Bindemittel, insbesondere mit langkettigen Alkanen mit Doppelbindungen, Ölsäure, Glycerin und Radikalbildnern, eingesetzt.
Bei der Verstärkung der IR-Absorption durch Temperaturerhöhung auf über 160 °C wurden keine bis geringe Abhängigkeiten von dem ausgewählten Bindemittel beobachtet. In einigen Fällen konnte eine leichte Verstärkung der Absorption durch Oxocarbonyl, d.h. -O-C-(=O)-Gruppen enthaltende Bindemittel wie beispielsweise Acrylate, Acrylsäuren oder Alkydharze festgestellt werden. Weiterhin kann die Dispersion auch Additive wie beispielsweise Rheologiemodifizierungsmittel, Fließsteuerungsmittel (Verdünner/Verdicker), Tenside, Haftvermittler, Klebharze, UV-Absorber, Flammschutzmittel, Oberflächenveredelungsmittel, die den Glanz oder die Mattheit fördern oder weitere Lösungsmittel oder Additive zur Verbesserung der Mischbarkeit oder des Dispergierens, oxidative Trockner für oxidativ trocknende Farben, Photoinitiatoren für UV-vernetzende Farbe enthalten.
Zudem können der Dispersion auch Fluoreszenzfarbstoffe, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,2 bis 20 % zugesetzt werden.
Vorzugsweise werden die Additive und ggf. Trockner bzw. Photoinitiatoren während des Reibvorgangs dazugegeben und mit eingerieben.
Die Farbmitteldispersion kann beispielweise oxidativ trocknend (chemische Trocknungsverfahren), UV-vernetzend, wegschlagend sein oder verdunstend (physikalische Trocknungsverfahren) sein und deckt die physikalischen und chemischen Trocknungsverfahren ab.
Die IR-absorbierenden Farbmitteldispersionen können im Offset-, Letterset-, Toray-, Flexo-, Sieb- und Stichtiefdruck eingesetzt werden, wobei selbstverständlich ein für das jeweilige Druckverfahren geeignetes Bindemittel auszuwählen ist.
Bei Farbmitteldispersionen für Flexodruck und Siebdruck sollte die Farbmitteldispersion aufgrund der geringeren Viskosität der Bindemittel am Dispermaten dispergiert werden. Weiterhin kann die Farbmitteldisper- sion/-lösung mittels Non-Impact-Druckverfahren, insbesondere Inkjet- Verfahren aufgebracht werden.
Bei Flexodruck ist eine Flächenbelegung von 2 bis 4 g/m2 bevorzugt. Diese entspricht bei einer Dispersion mit einem Pigmentanteil von 1,5 % 0,03 bis 0,06 g Farbmittel/m2.
Für eine Offsetdruckfarbe umfasst die Farbmitteldispersion im Allgemeinen zwischen 50 Gew.% und 95 Gew.% und vorzugsweise zwischen 60 Gew.% und 95 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 80 Gew.% und 95 Gew.% Bindemittel und/oder zwischen 0,1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 10 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 5 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment).
Bei einer Flächenbelegung von 1 g/m2 entspricht dies bei einer Dispersion mit einem Pigmentanteil von 3 % 0,03 g Farbmittel/m2.
Für eine Stichtief-/Siebdruckfarbe umfasst die Farbmitteldispersion im allgemeinen zwischen 50 Gew.% und 95 Gew.% und vorzugsweise zwischen 70 Gew.% und 95 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 85 Gew.% und 95 Gew.% Bindemittel und/oder zwischen 0,1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 5 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 0,05 Gew.% und 2 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment).
Die jeweilige Dispersion wird in einer geringen Schichtdicke auf das Trägersubstrat gedruckt oder anderweitig aufgebracht. Die aufzutragende Schichtdicke hängt selbstverständlich von dem Extinktionskoeffizienten des IR-Farbmittels im IR-Bereich und der Farbmittelkonzentration in der Dispersion ab. Nachdem durch das Erwärmen eine Zunahme der Absorption im IR-Bereich beobachtet wurde, ist es grundsätzlich möglich, die Dicke der aufzutragenden Farbmitteldispersionsschicht (bei konstanter Farbmittelkonzentration) soweit zu reduzieren, dass bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sicherheitsmerkmal noch bei einem hinreichend guten Signal-to-Noise-Verhältnis eine gute vorzugsweise maschinell auswertbare Detektion der IR-Absorption möglich ist. Alternativ kann bei einer gleichbleibenden Schichtdicke die Konzentration des IR-Farbmittels soweit reduziert werden, dass bei einem hinreichenden Signal-to-Noise-Verhältnis immer noch eine gute vorzugsweise maschinell auswertbare Detektion der IR-Absorption möglich ist.
Durch die mögliche Reduzierung der aufgebrachten Farbmitteldispersionsschicht oder -konzentration wird in der Folge die Transparenz im sichtbaren Spektralbereich weiter erhöht. Sollte doch noch eine schwache Absorption des IR-Farbmittels im sichtbaren Spektralbereich erfolgen, d.h. die aufgebrachte Dispersion oder Lösung doch noch eine geringe verbleibende Farbigkeit aufweisen, so kann das Sicherheitsmerkmal auf dem Trägersubstrat auf einen entsprechend gefärbten Bereich aufgebracht und somit „versteckt" werden.
Die Erwärmung der IR-absorbierenden Farbmitteldispersion kann beispielsweise erfolgen, indem das bedruckte oder anderweitig mit der IR- absorbierenden Farbmitteldispersion versehene Trägersubstrat in einem Ofen auf eine Temperatur von mehr als 160 °C geheizt wird oder indem das mit der IR-absorbierenden Farbmitteldispersion versehene Trägersubstrat zusammen mit anderen Polymerschichten in einer Laminationsanlage laminiert wird, vorzugsweise bei einer Temperatur von wenigstens 160 °C. Das Trägersubstrat mit der aufgebrachten Farbmitteldispersion sollte vorzugsweise wenigstens über eine Zeitdauer von wenigstens einer Sekunde, insbesondere wenigstens 10 Sekunden, bevorzugt zwischen 0,5 und 15 Minuten auf einer Temperatur von wenigstens 160 °C und besonders bevorzugt von 165 - 205 °C gehalten werden, sofern die eingesetzten Farbmittel eine entsprechende Temperaturbeständigkeit aufweisen. Die Anwendung von Druck ist für die gewünschte Steigerung der Absorption im IR nicht erforderlich.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kann auch eine IR-absorbierende Tinte eingesetzt werden. Hierbei wird das IR-absorbierende Pig- ment/Farbmittel unter Rühren in einem Lösemittelgemisch gelöst oder dispergiert und die Tinte mit einem Non-Impact-Verfahren (Inkjet-Verfahren, Elektrophotographie, Ionographie, Magnetographie und Thermographie) auf einem Polymersubstrat appliziert.
Als Lösemittel der Tinte können beispielsweise Ketone mit gebundenen Propyl-, Ethyl- oder Methylacetaten verwendet werden.
Für inkjetbasierte Druckverfahren werden vorzugsweise Lösungen der Farbmittel eingesetzt.
Im Allgemeinen umfasst die Farbmittellösung zwischen 50 Gew.% und
99 Gew.% und vorzugsweise zwischen 70 Gew.% und 99 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 80 Gew.% und 99 Gew.% Lösungsmittel und/oder zwischen 1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 10 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 0,1 Gew.% und 1 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment).
Bei einem Pigmentanteil der Tinte von 0,5 % ergibt sich bei 1200 dpi eine Flächenbelegung von 0,01 Mikrometer Pigment/m2.
Das bedruckte Substrat kann anschließend auf wenigstens 160 °C erwärmt werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können eine Vielzahl von Druckverfahren wie Hochdruck (Buchdruck/Letterset, Flexodruck), Flachdruck (Offset), Durchdruck (Siebdruck), Tiefdruck (Stichtiefdruck), non impact-Druckverfahren (Elektrophotographie, Ionographie, Magnetogra- phie, Inkjet-Verfahren und Thermographie) eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Sicherheitsdokument mit einem gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Sicherheitsmerkmal.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Die nachfolgend abgebildeten Spektren wurden mit einem IR-Spektro- meter und nicht mit einem UV/VIS-Spektrometer aufgenommen, so dass eine Auswertung der Spektren im UV- und kurzwelligen sichtbaren Bereich unter 500 nm nicht möglich ist.
1. Herstellung einer Farbmitteldispersion
Beispielrezeptur einer Farbmitteldispersion:
10% Additiv
80% Bindemittel
10% IR-absorbierendes Farbmittel Nr. 1 (LUNIR 6, Fa. Luminochem) Das Absorptionsspektrum des IR-absorbierenden Farbmittels Nr. 1 in Chloroform ist in Figur 1 dargestellt. Das Absorptionsmaximum im IR liegt bei ca. 855 nm.
Das IR-absorbierende Pigment wurde in einem Dreiwalzwerk auf eine mittlere Korngröße von 5 pm zerrieben und in einem acrylatbasierten Bindemittel eingebracht. Als Additiv wurde ein Dispergierhilfsmittel (TEGO Dispers von Evonik) zugegeben. Die Pigmentdispersion war tiefschwarz mit einem leicht bläulichen oder grünlichen Schimmer.
2. Herstellung einer Farbmitteltinte
99% Lösungsmittelgemisch (Mischung aus: Mesitylen, l-Methoxy-2-pro- panolacetat, 1,2,4-Trimethylbenzol, Ethyl-3-ethoxypropionat, Cumol, Naphtha (wie in DE 10 2008 012423 Al beschrieben)
1% IR-absorbierender Farbstoff Nr. 2 (Epolight 4019 der Fa. Epolin)
Der IR-absorbierende Farbstoff wurde unter Rühren in dem Lösemittelgemisch gelöst.
3. Absorptionsspektren der unlaminierten und laminerten Probe
Die gemäß Punkt 1 hergestellte Farbmitteldispersion wurde in einer Schichtdicke von ca. 1 g/m2 auf Polycarbonat aufgedruckt. Dies entspricht einer Menge von Farbmittel pro bedruckter Fläche von ca. 100 Mikrogramm/m2. Anschließend wurde ein Absorptionsspektrum in Reflexion im Spektralbereich zwischen 380 nm und 1100 nm aufgenommen, vgl. Figur 2.
Oberhalb von 430 nm wird - auch im IR-Bereich - mehr als 75 % des Lichts reflektiert, die Absorption ist somit - auch im IR-Bereich - gering.
Nach der Lamination der Probe bei 195° für eine Zeitdauer von ca. 3 Minuten wurde das Absorptionsspektrum erneut gemessen (vgl. Figur 3). Man erkennt, dass das Reflexionsvermögen durch das Laminieren im IR- Spektralbereich deutlich reduziert wird. Erstaunlicherweise geht das Reflexionsvermögen im Bereich zwischen 800 nm und 900 nm von ca. 82 % auf ca. 38 % zurück, wohingegen das Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralbereich bei der kleinen Bande bei 600 nm von ca. 78 % nur auf ca. 72 % zurückgeht.
Dies belegt, dass dadurch, dass die Farbmitteldispersion auf dem Trägersubstrat auf mind. 195°C erwärmt wurde, eine erhebliche Steigerung der Absorption im IR-Bereich im Vergleich zu einer im sichtbaren Spektralbereich nahezu gleichbleibenden Absorption erreicht und damit die Detektierbarkeit von IR-Absorbern bei keiner oder geringer Erkennbarkeit im sichtbaren Spektralbereich erhöht werden kann.
Dieser Effekt wird auch durch die Absorptionsspektren eines IR-absorbie- renden Farbmittels Nr. 2, einem dunkelblauen Pulver, belegt. Das Absorptionsspektrum des Farbmittels Nr. 2 in Chloroform ist in Figur 4 dargestellt. Figur 5 zeigt das Reflexionsspektrum der auf Polycarbonat gedruckten Dispersion mit dem Farbmittel 2 (Probe 2) vor und Figur 6 zeigt die Probe 2 nach der Lamination.
Die Probe 2 unterscheidet sich von der Probe 1 dadurch, dass ein anderer IR-Absorber eingesetzt und die IR-Absorberkonzentration auf 5% gesenkt wurde. Bei der Probe 2 beträgt das Reflexionsvermögen nach dem Aufbringen der Farbmitteldispersion mit 5% Farbmittel etwa 84%. Durch die Temperaturerhöhung auf mind. 195°C infolge der Lamination resultiert eine im Vergleich zu der Probe 1 noch stärkere Zunahme der Absorptionsbande zwischen 800 und 900 nm bei annähernd gleichbleibender Reflexion im sichtbaren Bereich.
Figur 7 ist ein Absorptionsspektrum eines dritten Farbmittels. Der Reinstoff ist ein dunkelgrünes Pulver mit einem Absorptionsmaximum bei 975 nm und Figur 8 das Reflexionsspektrum des mit der dritten Farbmitteldispersion (5%) mit Farbmittel Nr. 3 beschichteten Polycarbonats. Hier zeigt sich eine gute Absorption im Spektralbereich von 700 - 1000 nm bei hoher Reflexion im sichtbaren Bereich. Bei diesem Farbmittel kommt es durch Lamination nicht zur Zunahme der Absorption im Spektralbereich von 700 - 1000 nm. Die Absorption bleibt konstant erhalten, was bedeutet, dass eine Erwärmung des Substrats oder Trägermaterials nicht bei jedem Farbmittel zu einer Erhöhung der Absorption im IR führt und dass schon durch die erfindungsgemäße Auswahl der Farbmittel und des Trägersubstrats das gewünschte Sicherheitsmerkmal erhältlich ist.
4. Versuchsergebnisse zum Einfluss des Substrats und des Bindemittels
Es wurden Farbmitteldispersionen mit 3 - 5 % Epolight 3116 von Epolin als IR Absorber (mit Nickelverbindungen) und Bindemittel hergestellt, wobei zwei verschiedene Bindemittel, ein UV-Bindemittel und ein oxidativ trocknendes Bindemittel eingesetzt wurden. Die hergestellten Farbmitteldispersionen wurden auf unterschiedliche Substrate aufgetragen und für 2 Minuten in einem Trockenschrank bei 165 °C erwärmt.
Hierbei wurde jeweils vor und nach der Erwärmung im Trockenschrank bei 165 °C ein IR-Reflexionsspektrum aufgenommen und die beiden IR- Reflexionsspektren verglichen.
1) Farbmitteldispersion mit UV-Bindemittel
Das UV-Bindemittel ist ein Bindemittel auf Acrylatbasis mit bis zu 15 % Photoinitiatoren.
Insbesondere umfasst es 20 bis 50 Gew.% Acrylat (Trimethylolpro- pantriacrylat) und weitere Bestandteile (0 und 1 Gew.% (4'-(l-Me- thylethylidenjbisphenolpolymer mit (Chloromethyl)oxiran, 2-Pro- penoat und zwischen 0 und 1 Gew.% Glycerin-propoxylierten Estern mit Acrylsäure, 0 bis 15 % Photoinitiatoren, < 1% modifiziertes Polyesterderivat (TEGO) zum besseren Dispergieren sowie Silikonöl (Druckhilfsmittel). a) Substrat: Polyethylenterephthalat (PET)
Keine Änderung der IR- Reflexionsspektren durch die Erwärmung b) Substrat: Papier
Geringe Zunahme der Absorption von 9 % (23 % vor der Erwärmung, 32 % nach der Erwärmung c) Substrat Papier bestehend aus 50 % Kunststofffasern
Geringe Zunahme der IR-Absorption von 9 % (23 % vor der Erwärmung, 32 % nach der Erwärmung) d) Substrat: Polycarbonat
Starke Zunahme der IR-Absorption von 34 % (28 % vor der Erwärmung, 62 % nach der Erwärmung) arbmitteldispersion mit oxidativ trocknendem Bindemittel
Das oxidativ trocknende Bindemittel umfasst langkettige Alkane (C14
- C18) mit Doppelbindungen, Ölsäure und Glycerin, Radikalbildner, Metallionen als Trockner. a) Substrat: Polycarbonat starke Zunahme der IR-Absorption von 38 % (33 % vor der Erwärmung, 71 % nach der Erwärmung) b) Substrat: Papier geringe Zunahme von 11 % (12% vor dem Erwärmen, 23% nach dem Erwärmen) R-absorbierendes Farbmittel (ohne Bindemittel), kein Substrat a) Die Erwärmung des IR-absorbierenden Farbmittels als solchem führte zu keiner Absorptionszunahme im IR. b) Erhitzen des reinen Farbstoffs vor Farbanreibung, anschließend oxidativ trocknendes Bindemittel auf Papier
Eine kleine Menge Farbstoff wurde auf 160 °C für 5 Minuten erhitzt. Nach Abkühlung wurde damit eine Farbe gerieben. Der anschließende Druck auf das Substrat zeigte keine Veränderung in den Reflexionsmessungen im Vergleich zu nicht erhitztem Farbstoff.
Auswertung:
Die Versuche 1 b) und c) mit dem Bindemittel mit Acrylat belegen eine geringe Zunahme der Absorption auf Papier.
Versuch 1 d) und 2 a) belegt eine starke Zunahme der Absorption durch das Substrat Polycarbonat unabhängig vom Bindemittel.
Die obigen Versuche belegen, dass die Absorptionserhöhung nach der Erwärmung im Trockenschrank stark von dem Substrat abhängig ist. Die größte Absorptionserhöhung wurde auf Polycarbonat beobachtet und dürfte auf die Anwesenheit der -O-C(=O)-O- Gruppe zurückzuführen sein.
Der Einfluss des Bindemittels ist weitaus geringer als der des Substrats. Eine gewisse Absorptionserhöhung wurde in Bindemitteln mit Acrylaten beobachtet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals auf einem Trägersubstrat für Wert- oder Sicherheitsdokumente, welches Sicherheitsmerkmal im Infrarot-Bereich absorbiert und im sichtbaren Spektralbereich wenigstens im Wesentlichen transparent und/oder nicht sichtbar ist, bei welchem Verfahren IR-absorbierende Farbmittel zur Herstellung einer Farbmitteldispersion oder -lösung mit einem Bindemittel und/oder Lösemittel gemischt werden und diese auf das Trägersubstrat aufgebracht wird, wobei das Trägersubstrat ein Carbonatgruppen (-O-C(=O)-O-) enthaltendes organisches Substrat ist und die IR-absorbierenden Farbmittel Farbstoffe oder Pigmente sind, die aus der Gruppe der Organometallpigmente, der Perylenderivate, der Dithiofarbstoffe, der Dithiolenfarbstoffe, der Cyanine und der Phthalocyanine ausgewählt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Carbonatgruppen (-O-C(=O)-O-) enthaltende Substrat ein Ri-O- C(=O)-O-R2 enthaltendes Substrat mit RI,R2= Alkyl, Aryl und bevorzugt Polycarbonat, besonders bevorzugt Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A, ist.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dithio- oder Dithiolenfarbstoffe Nickel-, Palladium-, Platin- oder Tetrakis-Ammonium-Verbindungen enthalten.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weniger als 15 g/m2 und vorzugsweise weniger als 1 g/m2 und besonders bevorzugt weniger als 0,05 g/m2 der Dispersion oder Lösung auf das Trägersubstrat aufgebracht werden, und/oder zwischen 0,025 Mikrogramm/m2 und 100 Mikrogramm/m2 und vorzugsweise zwischen 0,08 Mikrogramm/m2 und 50 Mikrogramm/m2 des IR-absorbierenden Farbmittels auf das Trägersubstrat aufgebracht werden, wobei sich diese Angaben jeweils auf das Flächenelement beziehen, auf dem die Dispersion cider Lösung aufgebracht ist. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bedruckte Substrat anschließend auf eine Temperatur von wenigstens 160 °C und besonders bevorzugt auf zwischen 165 °C und 205 °C erwärmt wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die IR-absorbierenden Farbmittel während des Dispergierens oder Lösens zerrieben werden, vorzugsweise auf eine Korngröße von weniger als 10 Mikrometer und mehr als 0,1 Mikrometer und besonders bevorzugt auf eine Korngröße zwischen 0,5 Mikrometer und 8 Mikrometer und insbesondere zwischen 0,5 und 3 Mikrometer. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittel aus der Gruppe der Acrylate, Acrylsäuren, langkettigen Alkane, langkettigen Erdölderivate, niedermolekulare, reaktive Doppelbindungen enthaltende Harze, Al- kydharze oder Leinölfirnisse ausgewählt werden und insbesondere UV-härtende Bindemittel, vorzugsweise auf Acrylatbasis mit bis zu 15 % Photoinitiatoren, oder oxidativ härtende Bindemittel, insbesondere mit langkettigen Alkanen mit Doppelbindungen, Ölsäure, Glycerin und Radikalbildnern, sind. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Binde- und/oder Lösemittel farblos und/oder transparent ist. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbmitteldispersion eine Offsetdruckfarbe ist und zwischen 50 Gew.% und 95 Gew.% und vorzugsweise zwischen 60 Gew.% und 95 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 80 Gew.% und 95 Gew.% Bindemittel und/oder zwischen 0,1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 10 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 5 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment) umfassen oder eine Stichtief-/Tiefdruckfarbe ist und zwischen 50 Gew.% und 95 Gew.% und vorzugsweise zwischen 70 Gew.% und 95 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 85 Gew.% und 95 Gew.% Bindemittel und/oder zwischen 0,1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 5 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 0,05 Gew.% und 2 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment) umfasst. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion oder Lösung im Falle einer geringen verbleibenden Farbigkeit auf einen entsprechend eingefärbten Bereich auf dem Trägersubstrat aufgebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbmittellösung zwischen 50 Gew.% und 99 Gew.% und vorzugsweise zwischen 70 Gew.% und 99 und besonders bevorzugt zwischen 80 Gew.% und 99 Gew.% Lösungsmittel und/oder zwischen 1 Gew.% und 20 Gew.% und vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 10 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 0,1 Gew.% und 1 Gew.% IR-absorbierende Farbmittel (Farbstoff und/oder Pigment) umfasst. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbmitteldispersion mittels Offset-, Letterset-, Toray-, Flexo-, Sieb- oder Stichtiefdruck aufgebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbmitteldispersion/-Iösung mittels Non Impact- Druckverfahren, insbesondere Inkjet-Verfahren, Elektrophotographie, Ionographie, Magnetographie und Thermographie, aufgebracht wird. Sicherheitsdokument enthaltend ein Sicherheitsmerkmal hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Sicherheitsdokument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmerkmal maschinenlesbar ist.
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