DE69923637T2 - Laminate auf Polymerbasis und Verfahren zu ihrem Markieren - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Markieren von Polymer-basierten Laminaten, die während der Herstellung von Dokumenten verwendet werden, wie z.B. Identifikationskarten, Kreditkarten und Banknoten.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Identifikationskarten, Kreditkarten etc. wie auch einige Banknoten werden oft aus Polymer-basierten Laminaten hergestellt. Die Markierung dieser Karten und Banknoten ist eine übliche Praxis, um eine Fälschung zu unterbinden und zu gestatten, dass gefälschte Karten und Banknoten leicht entdeckt werden können. Idealerweise werden diese Markierungen innerhalb der Laminate platziert, ohne ihre Häute zu beschädigen, so dass keine Sicherheitsmerkmale in den Herstellprozess des Polymers inkorporiert werden müssen. Viele Techniken sind entwickelt worden, um Karten unter Verwendung von Laserbestrahlung zu markieren, um das obige zu erfüllen.
  • Beispielsweise offenbart US-Patent Nr. 4,507,346 an Maurer et al. eine Mehrschicht-Identifikationskarte oder ein Verfahren zum Herstellen derselben. Die Identifikationskarte beinhaltet ein Inlay, auf welche eine thermosensitive Beschichtung aufgebracht wird. Eine synthetische Schicht wird auf dem Inlay und auf der thermosensitiven Beschichtung abgelagert und beinhaltet ein Treibmittel. Ein Laserstrahlaufzeichner wird verwendet, um das Treibmittel und die thermosensitive Beschichtung zu aktivieren, um die Identifikationskarte zu personalisieren.
  • Das US-Patent Nr. 4,597,592 an Maurer et al. offenbart eine Mehrschicht-Identifikationskarte mit Duplikatdaten. Die Identifikationskarte beinhaltet eine Unterlage, eine opake Mittelschicht und einen Abdeckfilm. Zeichen werden primär unter Verwendung eines Lasers in die opake Mittelschicht eingebrannt.
  • US-Patente Nrn. 4,544,181 und 4,579,754 an Maurer et al. offenbaren eine Mehrschicht-Identifikationskarte einschließlich einer inneren opaken Schicht, die von oberen und unteren Abdeckblättern umgeben ist. Es werden auf der inneren opaken Schicht eine Photographie und zwei Datenbereiche bereitgestellt. Ein magnetischer Streifen wird auf der unteren Oberfläche des unteren Abdeckblattes auflaminiert. Die innere opake Schicht kann mit einer thermosensitiven Farbe beschichtet sein. Alphanumerische Anzeigen werden auf die innere opake Schicht durch Einbrennen oder Schwärzen 30 der inneren opaken Schicht unter Verwendung eines Laserstrahls gedruckt.
  • Das deutsche Patent DE 196 30 478 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Kernschicht eines Laminats durch Passieren von Laserstrahlung durch eine äußere Schicht, die nichts von der Laserstrahlung absorbiert. Ein photoaktives Additiv wird der Kernschicht zugegeben, um sie für Laserbestrahlung sensitiv zu machen.
  • Das Europäische Patent EP 0 710 570 offenbart ein Laserstrahldruckverfahren zum Markieren einer Polymerzusammensetzung einschließlich eines Olefin-enthaltenden Polymers und zumindest eines organischen Ultraviolettlicht-Stabilisators.
  • Wie ersichtlich, sind, da die oben beschriebenen Techniken Laser zum Markieren von Karten verwenden, die Markierungstechniken nicht-kontaktierend, schnell und umweltsicher aufgrund der Tatsache, dass im Markierverfahren keine Verbrauchsmittel involviert sind. Jedoch werden permanent Verbesserungen von Markierungstechniken gesucht.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zum Markieren eines Polymer-basierten Laminats bereitzustellen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Markieren eines Polymer-basierten Laminats einschließlich einer Kernschicht, einer Deckschicht auf wenigstens einer Seite der Kernschicht und einer Klebeschicht, die zwischen der Kernschicht und der Deckschicht wirkt, bereitgestellt, wobei die Kern-, Klebe- und Deckschichten unterschiedliche Strahlendurchlasskoeffizienten besitzen, wobei das Verfahren den Schritt umfasst:
    Bestrahlen des Laminats mit Laserstrahlung an ausgewählten Orten, wobei die Laserstrahlung eine Fluenz besitzt, die ausgewählt ist, um die optischen Absorptionseigenschaften der Deck-, Kern- und Klebeschichten so auszunutzen, dass die Laserstrahlung die Klebeschicht an den ausgewählten Orten markiert, während die Deckschicht intakt bleibt.
  • Vorzugsweise liegt die Fluenz im Bereich von etwa 0,06 mJ/cm2 bis 0,12 mJ/cm2. Während des Schritts des Bestrahlens wird es bevorzugt, dass die ausgewählten Bereiche der Deckschicht mit zumindest einer Pulslaserstrahlung bestrahlt werden und dass die Laserstrahlung vor dem Bestrahlen der Deckschicht bemustert wird. Es wird ebenfalls bevorzugt, dass die räumliche Verteilung der Laserbestrahlung vor dem Bestrahlen der Deckschicht eingestellt wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Polymer-basiertes Laminat bereitgestellt, welches umfasst:
    einen Kern,
    eine Hülle, die den Kern umgibt, und
    einen Klebstoff, der zwischen dem Kern und der Hülle wirkt, worin der Kern, der Klebstoff und die Hülle unterschiedliche Strahlungsdurchlass-Koeffizienten aufweisen und worin der Klebstoff wenigstens eine Markierung darauf umfasst, die davon herrührt, dass das Laminat Laserstrahlung ausgesetzt wurde, die eine auf die Absorptionsfrequenz der Klebeschicht eingestellte Wellenlänge aufweist, bei einer hinreichenden Fluenz und für eine ausreichende Zeit, um den Klebstoff zu markieren, während die Hülle intakt bleibt.
  • Das Verfahren zum Markieren des Polymer-basierten Laminats kann unter Verwendung einer Vorrichtung ausgeführt werden, welche umfasst:
    eine Quelle von Laserstrahlung zum Erzeugen eines Strahls von Laserstrahlung mit einer Fluenz im Bereich von etwa 0,06 mJ/cm2 bis 0,12 mJ/cm2, einen Strahleinsteller zum Einstellen der räumlichen Verteilung des Strahls und eine Fokussierlinse zum Fokussieren des eingestellten Strahls auf ein Polymer-basiertes, zu markierendes Laminats. Vorzugsweise beinhaltet der Strahleinsteller einen Strahlhomogenisator und eine Feldlinse. Auch wird bevorzugt, dass die Quelle ein Excimerlaser ist, wobei der Strahl von Laserstrahlung eine Wellenlänge gleich etwa 248 nm aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung gestattet es zur Ausbildung von wertvollen Dokumenten verwendeten Polymer-basierten Laminaten, nach dem Polymerherstellungsverfahren in einer sicheren Nichtkontaktweise markiert zu werden. Dies wird durch Markieren des zwischen dem Kern und der Haut des Laminats wirkenden Adhäsivs unter Verwendung von Laserbestrahlung erreicht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Polymer-basierten Laminats ist, das unter Verwendung von Laserbestrahlung markiert werden soll;
  • 2 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Markierung von Polymer-basierten Laminaten gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 3 eine Graphik ist, welche die Spektren verschiedener Polymer-basierter Laminate zeigt, die einem Excimerlaserstrahl ausgesetzt sind,
  • 4 eine Tabelle ist, die Schwellenwert und Beschädigungsfluenzen für einige der in 3 illustrierten Polymer-basierten Laminate zeigt;
  • 5 ein Polymer-basiertes Laminat illustriert, das mit Barcodes unter Verwendung der Vorrichtung von 2 markiert ist; und
  • 6 ein Polymer-basiertes Laminat illustriert, das unter Verwendung der Vorrichtung von 2 mit Buchstaben markiert worden ist.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Polymer-basiertes Laminat und ein Verfahren zur Markierung des Polymer-basierten Laminats, das verwendet wird, um Dokumente wie etwa z.B. Identifikationskarten, Kreditkarten etc. oder Banknoten auszubilden. Das Markierungsverfahren wird durchgeführt, nachdem das Polymerbasierte Laminat ausgebildet ist, so dass Sicherheitsmerkmale nicht in dem Herstellverfahrens des Polymers inkorporiert werden müssen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird das zu markierende Polymer-basierte Laminat 10 verwendet, um Banknoten zu bilden, und beinhaltet einen transparenten Filmkern 12, der aus orientiertem Polypropylen (OPP) gebildet ist, und eine äußere Haut oder Abdeckschicht 14, die aus dem den Kern umgebenden hochdichten Polyethylen gebildet ist (siehe 1). Die Haut ist an den Kern mittels hochbindendem Festigkeitsadhäsiv 16 gebunden. Der Kern 12, die Haut 14 und die Klebeschicht 16 haben verschiedene Bestrahlungsdurchlässigkeits-Koeffizienten. Die im Laminat 10 verwendeten Filme bieten hohe Zugfestigkeit und Rückfederungskraft-Eigenschaften. Die Dicke des Laminats liegt allgemein im Bereich von etwa 80 bis 110 μm. Um Bedrucken zu erleichtern, kann der Kern 12 und/oder die Haut 14 mit Deckmitteln und Druckabdeckungen beschichtet werden. Antistatika und reibungssenkende Additive können ebenfalls auf der äußeren Oberfläche des Laminats vorgesehen sein, um die Handhabung zu verbessern.
  • Um das Polymer-basierte Laminat zu markieren, wird das Polymer-basierte Laminat einer Laserstrahlung R ausgesetzt, die die Klebeschicht 16 zwischen der Haut 14 und dem Kern 12 ohne Beschädigung der Haut 14 markiert. Dies gestattet natürlich, dass Sicherheitsmerkmale innerhalb des Polymer-basierten Laminats 10 inkorporiert werden, nach dem Polymerherstellverfahren und ohne die Oberfläche des Laminats zu kompromitieren.
  • Unter Zuwendung auf 2 ist eine Vorrichtung 18 zur Markierung des Polymerbasierten Laminats über Musterbildgebung gezeigt. Wie zu sehen, beinhaltet die Vorrichtung 18 einen Excimerlaser 20, der einen Strahl Laserstrahlung 22 mit einer Wellenlänge gleich 248 nm und einer Fluenz im Bereich von etwa 0,06 mJ/cm2 und 0,12 mJ/cm2 erzeugt. Ein Paar Spiegel 24 und 26 richten den Strahl der Laserstrahlung 22 auf einen Strahlprofileinsteller 28, der einen Strahlhomogenisierer 30 und eine Feldlinse 32 enthält. Der Strahl Laserstrahlung 22, der den Strahlprofileinsteller 28 verlässt, passiert eine Maske 34 hin zu einer Fokussierlinse 36, bevor er auf das zu markierende Polymer-basierte Laminat 10 aufprallt. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist die Fokussierlinse 36 eine Dupletlinse mit einer Brennweite gleich ungefähr 100 mm.
  • Der Strahlprofileinsteller 28 vermindert Variationen in der räumlichen Intensitätsverteilung des Strahls Laserstrahlung 22, um eine allgemein gleichförmige Energieverteilung im Strahl herzustellen. Der Strahlhomogenisierer 30 beinhaltet vier zylindrische Linsen, zwei in der vertikalen Ebene und zwei in der horizontalen Ebene. Die Linsen werden angeordnet, um Energie aus den Außenkanten des Strahlprofils zurück in den Zentralbereich des Strahlprofils in einer Weise zu fokussieren, dass die äußeren Kanten des Strahlprofils in ihrer Intensität vergleichbar mit dem Zentralbereich werden. Der Strahl Laserstrahlung 22, der den Strahlhomogenisierer 30 verlässt, ist auf die Feldlinse 32 gerichtet, um die Kopplung der Vorrichtung 18 zu verbessern und Abberationen zu verhindern. Spezifisch erzeugt die Feldlinse 32 eine Zylinderverteilung an der Ebene der Maske 34 und kollimiert den Strahl Laserstrahlung 22, so dass grundsätzlich das gesamte, die Maske 34 verlassende Licht durch die Fokussierlinse 36 geht. Durch Bemustern der Laserstrahlung bestrahlt die Laserstrahlung das Polymer-basierte Laminat an ausgewählten Stellen, um das Polyester-basierte Laminat wie gewünscht zu markieren.
  • Die Vorrichtung der 2 und eine Maske 34 mit dem Buchstaben "E" verwendende Tests wurden an Proben der Polymer-basierten Laminate durchgeführt. In diesem speziellen Beispiel enthielten die Polymer-basierten Laminate eine dreilagige klare Lamination mit einem aus orientiertem Polypropylen der unter dem Namen Bicor LBW von Mobil Films hergestellten Art und eine Dicke zwischen etwa 25 oder 30 μm aufweisenden hergestellten inneren Kern 12. Der Kern stellte die gewünschten Zugfestigkeits- und Rückfederungskraft-Eigenschaften bereit. Der Kern 12 wurden zwischen zwei äußeren hochdichten Polyethylen-Abdeckfilmen 14 der unter dem Namen Hicor 115 THD von Mobil Films vertriebenen Art mit einer Dicke von etwa 30 μm gesandwicht. Die äußeren Abdeckfilme stellten ebenfalls gute Rückfederungskraft-Eigenschaften bereit.
  • Die zwei äußeren Abdeckfilme 14 wurden am Kern 12 über ein 100% Feststoffadhäsiv 16 angeklebt, das beispielsweise von der Fuller Co. hergestellt wird. Die äußeren Abdeckfilme 14 wurden mit zwei Schichten Deckbeschichtung beschichtet, um das Laminat opak zu machen, und mit zwei Schichten Druckabdeckungen, um die Oberfläche für alle Standardbanknoten-Druckverfahren bedruckbar zu machen. Antistatika und Reibungskoeffizientminderer wurden verwendet, um die Handhabung zu verbessern. Das Laminat 10 war für die Bedruckung bereit und erforderte keine Überlackierung, um die Bedruckung zu schützen. Der Klebstoff 16 war entweder klar, silbern oder golden in seiner Anmutung, als Ergebnis eines auf dem Kern 12 unter Verwendung von Metallictinten aufgedruckten Bildes.
  • 3 zeigt die Spektren der getesteten Polymer-basierten Laminate. Schwellenwertfluenz und Beschädigungsfluenz wurden ebenfalls für jede der Proben bestimmt. Die Schwellenwertfluenz repräsentiert die Fluenz, bei der der Buchstabe kaum lesbar ist und zeigt die untere Energiegrenze an, mit der eine Markierung der Polymer-basierten Laminate erzielt wird. Die Beschädigungsfluenz repräsentiert die Fluenz, bei der das Laminat beginnt, Blasen zu werfen. 4 zeigt die relevanten Schwellenwertpegel für Markierung und Beschädigung. Wie ersichtlich, sind die Fluenzschwellenwerte für die verschiedenen getesteten Proben ähnlich und liegen allgemein im Bereich von etwa 0,06 mJ/cm2 bis 0,12 mJ/cm2.
  • 5 und 6 zeigen Polymer-basierte Laminate, die unter Verwendung der Vorrichtung von 2 markiert sind. Wie in 5 ersichtlich, wurde das Klebemittel 16 des Polymer-basierten Laminats mit Strichcodes mit einer Länge von 150 μm markiert. Die Strichcodes sind voneinander in einem Abstand gleich 75 μm beabstandet. Wie ersichtlich, können diese Strichcodes durch maschinelle visuelle Erfassung gelesen werden.
  • 6 zeigt Bilder eines klaren, Polymer-basierten Laminats, dessen Adhäsiv mit Buchstaben markiert ist. Die Bilder wurden bei verstärktem Kontrast unter Verwendung von Phasenkontrasttechniken aufgenommen. Somit erscheinen im wahren visuellen Kontrast die Buchstaben opaker als das unmarkierte Laminat. Die Buchstaben sind 2 mm hoch.
  • Um den Kontrast zwischen den Markierungen und dem unmarkierten Laminat zu verstärken, können photosensitive Farbstoffe, die mit den Polymeren kompatibel sind, in das Polymer-basierte Laminat während des Herstellverfahrens inkorporiert werden. Wie wohlbekannt, erfahren die photosensitiven Farbstoffe einen Farbwechsel, wenn sie der Laserstrahlung ausgesetzt werden, um den Farbkontrast der Markierungen und des unmarkierten Laminats zu verstärken.
  • Wie ersichtlich, wird es, da die zum Markieren des Polymer-basierten Laminates erforderliche Fluenz im Bereich von etwa 0,06 mJ/cm2 bis 0,12 mJ/cm2 liegt, was niedrig ist, leicht erreicht, es Markierungen zu gestatten, in der Klebeschicht des Polymer-basierten Laminats mit einem einzelnen Laserpuls hergestellt zu werden. Das Polymer-basierte Laminat kann Mehrfachpulsen ausgesetzt werden, um den Markierungskontrast zu verstärken; jedoch muss man vorsichtig sein, um eine Überbelichtung zu vermeiden, die zur Blasenbildung des Laminates führen kann.
  • Obwohl ein bestimmtes Polymer-basiertes Laminat beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass andere Filmtypen verwendet werden können, um die Polymer 25 basierten Laminate zu bilden, vorausgesetzt, dass Zugfestigkeit und Rückfederungskrafteigenschaften erhalten bleiben. Obwohl das Adhäsiv als 100 % Feststoffadhäsiv beschrieben worden ist, können andere Adhäsive wie etwa UV-härtbare und Lösungsmittel-basierte Adhäsive verwendet werden.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Markieren eines polymer-basierten Laminats, einschließlich einer Kernschicht, einer Deckschicht auf wenigstens einer Seite der Kernschicht und einer Klebeschicht, die zwischen der Kernschicht und der Deckschicht wirkt, wobei die Kern-, Klebe- und Deckschichten unterschiedliche Strahlungsdurchlass-Koeffizienten besitzen, wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Bestrahlen des Laminats mit Laserstrahlung an ausgewählten Orten, wobei die Laserstrahlung eine Fluenz besitzt, die ausgewählt ist, um die optischen Absorptionseigenschaften der Deck-, Kern- und Klebeschichten so auszunutzen, dass die Laserstrahlung die Klebeschicht an den ausgewählten Orten markiert, während die Deckschicht intakt bleibt.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin während der Bestrahlung ein Strahl der Laserstrahlung mit einer Wellenlänge, die auf die Absorptionsfrequenz der Klebeschicht eingestellt ist, für eine hinreichend lange Zeit auf das Laminat gerichtet wird, um die Klebeschicht an diskreten Orten zu markieren, ohne die Deckschicht zu beeinträchtigen.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Fluenz in einem Bereich von etwa 0,06 mJ/cm2 bis 0,12 mJ/cm2 liegt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, worin der Laser ein Exzimer-Laser ist und worin die Laserstrahlung eine Wellenlänge von etwa gleich 248 nm besitzt.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin während des Schritts der Bestrahlung ausgewählte Bereiche der Deckschicht mit wenigstens einem Puls der Laserstrahlung bestrahlt werden.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, welches weiter den Schritt umfasst, die Laserstrahlung vor der Bestrahlung der Deckschicht durch eine Maske zu leiten, so dass die Laserstrahlung nur die ausgewählten Bereiche bestrahlt.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, worin während des Mustererzeugungsschritts die Laserbestrahlung durch die Maske geleitet wird.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6, worin die Laserstrahlung eine räumliche Intensitätsverteilung aufweist und worin das Verfahren weiter den Schritt umfasst, die räumliche Intensitätsverteilung der Laserstrahlung vor dem Bestrahlen der Deckschicht einzustellen.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Laminat weiter einen lichtempfindlichen Farbstoff einschließt, um den Farbkontrast zwischen nicht-markierten und markierten Orten des Laminats zu erhöhen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die Kernschicht aus einem orientierten Polypropylen gebildet ist, die Deckschicht aus einem Polyethylen hoher Dichte gebildet ist und die Klebeschicht gebildet wird aus einem 100 % Feststoff-Klebstoff.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das Laminat mit einem Muster markiert ist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, worin das Muster einen Strichcode umfasst.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 11, worin das Muster Beschriftung umfasst.
  14. Polymer-basiertes Laminat, umfassend: einen Kern, eine Hülle, die den Kern umgibt, und einen Klebstoff, der zwischen dem Kern und der Hülle wirkt, worin der Kern, der Klebstoff und die Hülle unterschiedliche Strahlungsdurchlass-Koeffizienten aufweisen und worin der Klebstoff wenigstens eine Markierung darauf umfasst, die davon herrührt, dass das Laminat Laserstrahlung ausgesetzt wurde, die eine auf die Absorptionsfrequenz der Klebeschicht eingestellte Wellenlänge aufweist, bei einer hinreichenden Fluenz und für eine ausreichende Zeit, um den Klebstoff zu markieren, während die Hülle intakt bleibt.
  15. Polymer-basiertes Laminat gemäß Anspruch 14, worin der Klebstoff eine Vielzahl von Markierungen darauf an ausgewählten Orten aufweist.
  16. Polymer-basiertes Laminat gemäß Anspruch 14 oder 15, worin der Kern aus orientiertem Polypropylen gebildet ist, die Hülle aus Polyethylen hoher Dichte geformt ist und der Klebstoff ein stark klebender 100 % Feststoff-Klebstoff ist.
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