DE10360697A1

DE10360697A1 - Sicherheitspapier mit pyrogenem Titandioxid

Info

Publication number: DE10360697A1
Application number: DE2003160697
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Seidler; Thomas Bodendieck
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-07-14
Also published as: WO2005061794A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitspapier zur Herstellung von Wertdokumenten, wie Banknoten, Schecks, Ausweisdokumenten oder dergleichen, mit einem flächigen Substrat, das zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen ist, wobei die Beschichtung pyrogenes Titandioxid und mindestens ein Bindemittel enthält. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitspapiers und ein mit dem Sicherheitspapier hergestelltes Wertdokument. Die erfindungsgemäße Beschichtung mit pyrogenem Titandioxid verbessert die Haftung von Aufdrucken auf den Sicherheitspapieren oder Wertdokumenten und erhöht damit ihre Fälschungssicherheit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Verbesserung der Bedruckungs- und Beschreibungs-Eigenschaften von Bedruckstoffen, insbesondere von Sicherheitspapieren für Wertdokumente, durch eine die Toneranhaftung verbessernde Beschichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verbesserung der Bedruckungseigenschaften in digitalen Druckverfahren, bevorzugt Laserdruckverfahren.
Sicherheitspapiere für Wertdokumente wie beispielsweise Banknoten, Aktien, Schecks, Urkunden, Pässe, Führerscheine und andere Ausweisdokumente, werden mit einer Vielzahl unterschiedlicher Druckverfahren bedruckt. Manche Wertdokumente, beispielsweise Schecks, werden zusätzlich vom Verwender beschrieben. In zunehmenden Maße werden digitale Druckverfahren (Non-Impact-Druckverfahren) eingesetzt, wie Elektrofotografie, Magnetografie, Ink-Jet-Drucken, elektrostatisches und Wärmeübertragungs-Drucken. Besonders bevorzugt ist Laserdrucken.
Zur Erzeugung der Druckbilder werden druckbilderzeugende Mittel in Form von trockenen oder flüssigen Tonern, Tinten auf wässeriger oder Lösungsmittel-Basis oder aufschmelzbare Tinten verwendet. Das Verbinden der druckbilderzeugenden Mittel mit dem zu bedruckenden Substrat erfolgt durch Wärme, Druck, eine Kombination aus Wärme und Druck, oder durch Solvatation. Die Qualität und Dauerhaftigkeit des Druckbilds wird wesentlich von den Anhaftungseigenschaften der druckbilderzeugenden Mittel an dem Substrat, d. h. dem Bedruckstoff, bestimmt.
Die zu bedruckenden Substrate sind meist aus Papier, häufig aber auch aus Kunststoff, aus mit Kunststoff beschichtetem Papier, aus Kunstfasern oder aus Gemischen von natürlichen Fasern und Kunstfasern, oder aus anderen Materialien. Die Hafteigenschaften des Toners hängen von der Art des Substratmaterials ab, und selbst bei gleichartigen Substratmaterialien variieren die Hafteigenschaften stark in Abhängigkeit von der Materialbeschaffenheit, beispielsweise von der Sorte des verwendeten Papiers, seinem Füllstoffgehalt, seiner Glätte, seiner Leimung, etc.
Es ist wünschenswert, die unterschiedlichsten Substrate mit guter Qualität zu bedrucken. Die Druckbilder sollen klar und scharf sein, ohne Kleckse und Verschmierungen der Druckfarbe und ohne Stellen mangelhafter Druckfarbenannahme. Außerdem sollte der Druck abriebfest sein und auch bei starker mechanischer Belastung wie beispielsweise einem Knicken des Substrats nicht abplatzen.
Die Bedruckung von Sicherheitspapieren für Wertdokumente stellt ein besonderes Problem dar, da hier zum Teil sehr aufwändige Druckbilder mit feinsten Linien aufgedruckt werden müssen und da die Druckbilder aus Gründen der Fälschungssicherheit auch keinesfalls entfernbar oder veränderbar sein dürfen. Außerdem sind Wertdokumente häufig überdurchschnittlichen bis extremen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Ausweisdokumente beispielsweise werden während ihrer Gebrauchsdauer unzählige Male angefasst, geknickt, eventuell auch versehentlich mit Kleidungsstücken mitgewaschen oder zusammen mit scheuernden oder kratzenden Gegenständen aufbewahrt. Dies kann zu ungewollten Druckfarbeverlusten führen. Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist die gewollte Entfernung von Aufdrucken oder Aufschriften von Wertdokumenten mit dem Ziel der Fälschung des Wertdokuments, beispielsweise eines Ausweisdokuments oder einer Urkunde. Bei Sicherheitspapieren für Wertdokumente ist eine präzise Bedruckbarkeit mit hervorragender Haftfähigkeit des Druckbildes daher von größter Wichtigkeit.
Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, die Tonerhaftung an verschiedenen Substraten, unter anderem an Sicherheitspapieren, zu verbessern.
Die US-Patente Nr. 4 440 827, Nr. 4 269 891, Nr. 4 425 405 und Nr. 4 474 847 offenbaren im Tintenstrahldruckverfahren bedruckbare Papiere mit einer Tintenabsorptionsbeschichtung, die Bindemittel, Pigmente und/oder Füllstoffe enthält. Als Pigmente und Füllstoffe werden unter anderem Silicium und Titanoxid verwendet. Eine spezielle Eignung der beschichteten Papiere für Sicherheitspapiere oder eine Eignung für andere Druckverfahren als Tintenstrahldruckverfahren ist nicht offenbart.
EP 0 507 998 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats, das die Anhaftung von druckbilderzeugenden Mitteln, wie elektrografischen Tonern, verbessert. Das Substrat wird mit einer Zubereitung aus einer Dispersion von teilchenförmigem Siliciumdioxid, teilhydrolysiertem Polyvinylalkohol und Wasser und gegebenenfalls einem weiteren Lösungsmittel beschichtet, beispielsweise durch Flexodruck, Tiefdruck oder Umkehrwalzenbeschichtung, und getrocknet. Die Mengenverhältnisse der Bestandteile und die Auftragsmengen werden so gewählt, dass die Beschichtung nach dem Trocknen 50 bis 95 Gew% Siliciumdioxid und 5 bis 50 Gew% Polyvinylalkohol-Bindemittel aufweist und das Auftraggewicht unter 3,0 g/m² pro Substratseite beträgt. Das beschichtete Substrat ist für eine Bedruckung mit Digitaldruckverfahren geeignet und weist eine gute Tonerhaftung auf. Es wird für Wertdokumente empfohlen.
Die mit EP 0 507 998 B1 verwandten US-Patente Nr. 5 437 925, Nr. 5 605 725, Nr. 5 622 781 und Nr. 5 656 369 offenbaren zusätzlich, der die Tonerhaftung verbessernden Beschichtungszusammensetzung Leimungsmittel, gegebe nenfalls in Kombination mit Füllstoffen, wie beispielsweise Titandioxid, beizumischen. US-A-5 656 369 offenbart Geschäftsformulare mit integrierten Aufklebern, wobei die Aufkleber mit der die Tonerhaftung verbessernden Beschichtung versehen sind.
Die in EP 0 507 998 B1 und den verwandten US-Patenten offenbarte Beschichtung schafft eine gute Bedruckbarkeit mit digitalen Druckverfahren sowie eine gute Tonerhaftung, so dass die entsprechend beschichteten Substrate dem anspruchsvollen Anforderungsprofil für Sicherheitspapiere grundsätzlich gerecht werden.
Es besteht jedoch Bedarf an weiteren Bedruckstoffen, insbesondere im Bereich der Sicherheitspapiere für Wertdokumente, deren Annahmeverhalten für Aufdrucke und/oder Aufschriften eine Manipulation der Aufdrucke oder Aufschriften erschwert bzw. im besten Falle weitgehend verhindert. Daneben ist es wünschenswert, die Stabilität des Aufdruckes im Gebrauch zu verbessern, d.h. beispielsweise ein Abplatzen des Toners an Knickstellen zu minimieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Bedruckstoffe bereitzustellen, die eine hervorragende Haftung von Aufdrucken und/oder Aufschriften gewährleisten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, Sicherheitspapiere für Wertdokumente bereitzustellen, die eine hervorragende Haftung von Aufdrucken und/oder Aufschriften und somit eine erschwerte Manipulierbarkeit aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner, Bedruckstoffe bereitzustellen, die mit Digitaldruckverfahren, insbesondere Laserdruckverfahren, bedruckbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, Bedruckstoffe bereitzustellen, die eine hervorragende Haftung von Trockentonern gewährleisten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es darüber hinaus, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Bedruckstoffe bereitzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, Wertdokumente mit Aufdrucken bereitzustellen, die im Wesentlichen nicht entfernbar sind oder nicht in einem Ausmaß entfernbar sind, das eine Manipulation des Wertdokuments erlaubt.
Die vorstehenden Aufgaben werden gelöst durch den Bedruckstoff gemäß Anspruch 1, vorzugsweise ein Sicherheitspapier zur Herstellung von Wertdokumenten, mit einem flächigen Substrat, das zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen ist, die mindestens ein Bindemittel und pyrogenes Titandioxid enthält.
Die Aufgaben werden auch gelöst durch das Wertdokument gemäß Anspruch 14, das ein bedrucktes Sicherheitspapier mit den obigen Merkmalen aufweist.
Die Aufgaben werden ferner gelöst durch das Verfahren zur Herstellung des Bedruckstoffs, vorzugsweise des Sicherheitspapiers, gemäß Anspruch 23, bei dem ein Substrat mindestens bereichsweise mit einer Beschichtungszusam mensetzung beschichtet wird, die pyrogenes Titandioxid, mindestens ein Bindemittel und mindestens ein Lösungsmittel enthält und getrocknet wird.
Die Aufgaben werden weiterhin gelöst durch die Beschichtungszusammensetzung für einen Bedruckstoff, vorzugsweise ein Sicherheitspapier, gemäß Anspruch 15, die pyrogenes Titandioxid, mindestens ein Bindemittel und mindestens ein Lösungsmittel enthält.
Die Aufgaben werden darüber hinaus gelöst durch die Verwendung von pyrogenem Titandioxid zur Verbesserung der Tonerhaftung an einem Bedruckstoff, vorzugsweise einem Sicherheitspapier, gemäß Anspruch 34.
Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Sicherheitspapieren für Wertdokumente erläutert. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung kommen insbesondere bei Sicherheitspapieren für Wertdokumente, bei denen es von größter Bedeutung ist, dass aufgebrachte Druckbilder nicht bzw. nur sehr schwer manipuliert werden können, zum Tragen. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch für beliebige Bedruckstoffe geeignet, beispielsweise für Substrate aus beliebigen Papieren, Pappen, Kunstfasern, Kunststoffen oder Metall.
Unter einem Wertdokument sind Banknoten, Aktien, Schecks, Urkunden, Pässe, Führerscheine und andere Ausweisdokumente zu verstehen oder andere Dokumente und Schriftstücke, die im weitesten Sinne von finanziellem Wert oder urkundlicher Bedeutung sind.
Sicherheitspapiere sind das Material, aus dem die Wertdokumente hergestellt werden, also flächige Substrate mit oder ohne Aufdrucke, Beschichtungen, spezielle Sicherheitselemente, etc., d. h. es handelt sich um Zwischenprodukte bei der Herstellung eines Wertdokuments. Im Unterschied zum Wertdokument ist das Sicherheitspapier noch nicht im verkehrsfähigen Zustand.
Unter einem Toner werden hierin allgemein druckbilderzeugende Mittel verstanden, d. h. Druckfarben und Tinten jeglicher Art, insbesondere Trockentoner. Die Verbesserung der Toner-Hafteigenschaften ist bei der vorliegenden Erfindung bei Trockentonern besonders ausgeprägt.
Erfindungsgemäß wird das Sicherheitspapier mindestens an einer seiner Oberflächen zumindest teilweise mit einer Beschichtungszusammensetzung beschichtet, die pyrogenes Titandioxid, mindestens ein Bindemittel und vorzugsweise mindestens ein Lösungsmittel enthält. Durch Trocknen des mit der Beschichtungszusammensetzung versehenen Sicherheitspapiers wird das Lösungsmittel entfernt und das Sicherheitspapier weist an den beschichteten Bereichen eine Beschichtung auf, die pyrogenes Titandioxid und mindestens ein Bindemittel enthält.
Die Verwendung von pyrogenem Titandioxid ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung. Pyrogenes Titandioxid wird in der Flamme aus Titantetrachlorid durch Umsetzung mit Sauerstoff hergestellt. Es besitzt eine geringe innere Oberfläche und deutlich weniger Hydroxylgruppen als durch Ausfällen und Brennen hergestelltes Titandioxid. Vorzugsweise weist das pyrogene Titandioxid eine Oberfläche nach BET (nach DIN 66131) von weniger als 100, besonders bevorzugt von etwa 50 auf. Der Teilchendurchmesser von pyrogenem Titandioxid ist typischerweise kleiner als 0,5 μm. Überra schenderweise wurde festgestellt, dass die Beschichtung von Substraten für Sicherheitspapiere mit einer pyrogenes Titandioxid und Bindemittel enthaltenden Beschichtung die Haftfähigkeit der druckbilderzeugenden Mittel, insbesondere der Trockentoner, wesentlich verbessert und damit die Manipulierbarkeit der aus den beschichteten Sicherheitspapieren hergestellten Wertdokumente deutlich erschwert oder verhindert. Zudem wird die Umlauffähigkeit bzw. Beständigkeit wesentlich verbessert.
Die verbesserten Eigenschaften sind vermutlich darauf zurückzuführen, dass durch die auf das Papier aufgebrachte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung dem Toner eine vergrößerte Oberfläche geboten wird, so dass daraus eine verbesserte „Verankerung" des Toners resultiert. Zusätzlich könnte auch die besonders homogene Größenverteilung der pyrogenen TiO₂-Partikel positiven Einfluss haben. Hierbei handelt es sich nur um den Versuch einer Erklärung und nicht um eine wissenschaftlich bestätigte Theorie.
Die Beschichtung muss mit den Erfordernissen des später durchzuführenden Druckprozesses vereinbar sein. Bei Laserdruckprozessen bedeutet das, dass der beschichtete Bedruckstoff gleichmäßig elektrostatisch beladbar und gut elektrostatisch entladbar sein muss und eine hohe Oberflächenenergie haben sollte.
Bei Sicherheitspapieren darf durch die Beschichtung die Haptik des Sicherheitspapiers nicht verändert werden, d. h. Eigenschaften, wie Klang, Glätte und Biegesteifigkeit des Papiers, sollten im Wesentlichen unverändert erhalten bleiben. Diese Erfordernisse sollten bei der Wahl der Komponenten der Beschichtungszusammensetzung berücksichtigt werden.
Die Zusammensetzung zur Beschichtung der Sicherheitspapiere enthält neben pyrogenem Titandioxid mindestens ein Bindemittel, vorzugsweise ein Lösungsmittel und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe.
Als Bindemittel werden vorzugsweise Acrylate oder Bindemittelsysteme, die einen hohen Prozentsatz Acrylate enthalten, Polyurethane, Polyvinylalkohole (PVA), gegebenenfalls teilhydrolysierte Polyvinylalkohole und Polyamide verwendet. Besonders bevorzugt sind Polyvinylalkohole sowie Bindemittelsysteme, die Polyvinylalkohole als einen Hauptbestandteil, d. h. mehr als 50 Gew% Polyvinylalkohol, enthalten. Wenn nicht nur ein Bindemittel, sondern ein Bindemittelsystem mit mehreren Polymerbestandteilen verwendet wird, so können diese als Mischung oder als Copolymere vorliegen. Besonders günstig sind chemisch oder physikalisch vernetzbare Bindemittel-Zusammensetzungen.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt sind Polyvinylalkohole mit einem Hydrolysegrad von 87 bis 99 % und Polyvinylalkohole mit einem Polymerisationsgrad P_n von 1000 bis 4000.
Die Wahl des geeigneten Lösungsmittels hängt vor allem von dem verwendeten Bindemittel bzw. Bindemittelgemisch ab. Bevorzugte Lösungsmittel sind Wasser und andere polare Lösungsmittel, wie Alkohole, insbesondere Isopropylalkohol, Ethanol und Butanol. Das am meisten bevorzugte Lösungsmittel ist Wasser. Es können reine Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische verwendet werden. Die Verwendung eines leichter flüchtigen Lösungsmittels oder die Mitverwendung eines leichter flüchtigen Lösungsmittels in einer wässerigen Beschichtungszusammensetzung hat den Vorteil einer schnelleren Trocknung der Beschichtung.
Die Beschichtungszusammensetzung kann außerdem übliche Zusatzstoffe, wie Pigmente, Füllstoffe, Biocide, Fungicide, Gleitmittel, Entschäumungsmittel, Leimungsmittel, etc., in üblichen Mengen enthalten, soweit sie sich nicht störend auf die Tonerhafteigenschaften der Beschichtung auswirken und die Haptik des Substrats nicht störend verändern. Durch Beigabe geeigneter Zusatzstoffe lassen sich auch Farbe und Transparenz der Beschichtung in der gewünschten Weise einstellen. Als Gleitmittel wird vorzugsweise Wachs (z.B. LUBA-PRINT 499 von Bowler GmbH, Rottweil), als Entschäumer vorzugsweise Öl, Tenside, Polymere (z.B. Byk-012 von Byk-Chemie, Wesel), als Dispergieradditiv vorzugsweise Polymere (z.B. Disperbyk-191 von Byk-Chemie, Wesel) eingesetzt. Das Gleitmittel beträgt vorzugsweise maximal 4 Gew%, der Entschäumer vorzugsweise maximal 1 Gew% und das Dispergiermittel vorzugsweise maximal 1 Gew% der Beschichtungszusammensetzung.
Der Lösungsmittel-Anteil der Beschichtungszusammensetzung liegt bevorzugt bei etwa 25 bis 45 %, besonders bevorzugt bei etwa 30 bis 40 %. Wenn nichts anderes angegeben ist, bedeuten „%" hierin stets „Gew%". Der Anteil der übrigen Bestandteile der Beschichtungszusammensetzung beträgt bevorzugt etwa 5 bis 45 % pyrogenes Titandioxid, etwa 10 bis 50 % Bindemittel oder Bindemittelgemisch und gegebenenfalls eine kleine Menge der oben genannten Zusatzstoffe, wobei die Zusatzstoffe bevorzugt nicht mehr als etwa 6 % der Beschichtungszusammensetzung ausmachen. Es versteht sich, dass sich die prozentualen Anteile der einzelnen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung insgesamt zu 100 % addieren.
Besonders bevorzugt ist ein Anteil von etwa 0,5 bis 1,5 Teile pyrogenes Titandioxid (Trockensubstanz) und etwa 0,5 bis 1,5 Teile Bindemittel (Trockensubstanz) auf 100 Teile Flotte Beschichtungszusammensetzung.
Die Beschichtungszusammensetzung ist eine Dispersion, in der bevorzugt alle Komponenten in feindisperser bzw. gelöster Form vorliegen. Besonders bevorzugt sind die mittleren Teilchengrößen von pyrogenem TiO₂ kleiner als 100 nm, und ganz besonders bevorzugt kleiner als 30 nm.
In der fertigen Beschichtung, das heißt nach der Entfernung des Lösungsmittels, beträgt der Gehalt an pyrogenem Titandioxid bevorzugt 50 bis 90 %, besonders bevorzugt 60 bis 80 %. Der Gehalt an Bindemittel bzw. Bindemittelgemisch beträgt bevorzugt 10 bis 50 %, besonders bevorzugt 20 bis 40 %. Der Gehalt an Zusatzstoffen, sofern vorhanden, beträgt insgesamt nicht mehr als bis zu 6 %. Es versteht sich, dass sich die Anteile der Einzelkomponenten insgesamt zu 100 % addieren.
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung wird mittels gängiger Beschichtungsverfahren auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht, bevorzugt aufgestrichen oder aufgedruckt. Besonders bevorzugte Auftragungsverfahren sind mittels Flexodruck, in der Leimpresse, Filmpresse, oder im Anschwemmverfahren in der Lackiermaschine. Die Beschichtung kann sowohl offline, also nach Fertigstellung des Papiers, oder inline, also sofort nach der Papierherstellung in der Papiermaschine, aufgebracht werden. Besonders bevorzugt ist die Aufbringung offline im Flexodruckverfahren.
Das Substrat kann vollflächig oder nur teilweise beschichtet werden. Sinnvollerweise werden zumindest die Teilbereiche des Substrats beschichtet, die später bedruckt werden sollen. Üblicherweise wird mindestens eine Oberfläche vollflächig beschichtet, bei Sicherheitspapieren, die auf beiden Oberflächen bedruckt werden, wie beispielsweise Schecks, empfiehlt es sich, beide Oberflächen zu beschichten.
Die Beschichtungszusammensetzung kann in einem Schritt oder in mehreren Schritten aufgebracht werden, bevorzugt wird sie in einem Schritt aufgebracht. Die Auftragsmenge wird so gewählt, dass sich nach dem Trocknen des beschichteten Substrats ein Auftraggewicht von weniger als 3,0 g/m², besonders bevorzugt weniger als 2,0 g/m² Substratfläche, pro Oberfläche des Substrats ergibt. Diese Auftraggewichte beziehen sich auf den vollflächigen Auftrag. Werden nur Teilbereiche eines Substrats beschichtet, beträgt das Auftraggewicht entsprechend weniger als 3,0 g/m² bzw. weniger als 2,0 g/m² beschichteter Bereich. Besonders bewährt haben sich Auftraggewichte von 0,8 bis 1,6 g/m², insbesondere von 1,1 bis 1,2 g/m² beschichteter Bereich.
Höhere Beschichtungsgewichte können unter Umständen zu Problemen bei der Zuführung zu Hochgeschwindigkeitsdruckern führen oder die Haftung der Toner nicht in der gewünschten Weise verbessern. Sehr geringe Beschichtungsgewichte von weniger als ca. 0,5 g/m² beschichteter Bereich erzielen manchmal ebenfalls nicht die gewünschte Verbesserung der Tonerhaftung.
Nach dem Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung wird das beschichtete Substrat getrocknet. Die Art und die Bedingungen des Trocknungsvorgangs richten sich in erster Linie nach den verwendeten Lösungsmitteln. Bevorzugt ist die Trocknung durch Luftkonvektion, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 80 bis etwa 150°C, durch Mikrowellen- oder Infrarot-Bestrahlung.
Nach Beendigung des Trocknungsvorgangs kann das beschichtete Sicherheitspapier bedruckt werden. Bevorzugt werden dafür digitale Druckverfahren (Non-Impact-Druckverfahren) eingesetzt, wie Elektrofotografie, Magne tografie, Ink-Jet-Drucken, elektrostatisches und Wärmeübertragungs-Drucken. Ein im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugtes Druckverfahren ist der Laserdruck (Elektrofotografie).
Zum Bedrucken der erfindungsgemäß beschichteten Sicherheitspapiere werden bevorzugt Trockentoner eingesetzt, da diese ganz besonders gut haften. Besonders bevorzugte Trockentoner sind diejenigen, die ausschließlich aus Pigment plus Bindemittel bestehen.
Als Substrate für die erfindungsgemäßen Sicherheitspapiere können grundsätzlich alle gewünschten Substrate verwendet werden. Übliche Sicherheitspapiere bestehen aus Fasern von Einjahrespflanzen, insbesondere aus Baumwollfasern, oder aus Zellstoff oder Gemischen von Baumwolle und Zellstoff. Es gibt auch Sicherheitspapiere aus Kunstfasern und aus Mischungen von natürlichen Fasern und Kunstfasern, wobei als Kunstfaser insbesondere Polyamid und/ oder Polyester verwendet wird. Sicherheitspapiere im Sinne der vorliegenden Erfindung sind auch Flachmaterialien aus Kunststoff, beispielsweise Folien aus PET, oder Metallfolien. Die erfindungsgemäße Beschichtung bewirkt bei allen Substraten eine Verbesserung der Tonerhaftung. Die erfindungsgemäße Beschichtung hat neben der Verbesserung der Tonerhafteigenschaften auch Substratschutzeigenschaften.
Die Substrate können vor dem erfindungsgemäßen Beschichten unbedruckt sein oder bereits irgendeine Art von Aufdruck tragen, sie können glatte oder strukturierte Oberflächen aufweisen oder ganz oder teilweise mit verstärkenden, schützenden oder anderen Beschichtungen ausgestattet sein oder in sonstiger Weise vorbehandelt sein.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wertdokuments in Draufsicht;
2 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wertdokuments im Schnitt.
1 zeigt einen Ausweis 1 mit einem Substrat 2 aus Papier, das an einer Oberfläche halbseitig mit einer Beschichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Die andere Oberfläche (in 1 nicht sichtbar), ist vollflächig mit einer Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet. Die beschichteten Bereiche tragen einen Aufdruck 4, in 1 als parallele Linien dargestellt. Auf dem nicht beschichteten Oberflächenbereich des Ausweises ist eine Fotografie 5 des Ausweisbesitzers sowie eine Einstecktasche 6 für eine Wertmarke 7 befestigt.
Die Wertmarke 7 ist in 2 dargestellt. Die Wertmarke 7 weist ein Substrat 8 aus Papier auf, das an einer Oberfläche vollflächig mit einer Beschichtung 9 gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet ist. Das Substrat 8 mit der Beschichtung 9 ist ein Sicherheitspapier im Sinne der vorliegenden Erfindung. Es wird auf der beschichteten Oberfläche mit einem Aufdruck 10 bedruckt. Erlangt das Sicherheitspapier durch den Aufdruck 10 noch keine Gültigkeit, ist die Kombination aus Substrat 8, Beschichtung 9 und Aufdruck 10 im Sinne der vorliegenden Erfindung weiterhin ein Sicherheitspapier. Ist der Aufdruck 10 von der Art, dass die Wertmarke durch den Aufdruck fertiggestellt wird, ist die Kombination aus Substrat 8, Beschichtung 9 und Aufdruck 10 im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Wertdokument.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen zur Herstellung und Bedruckung erfindungsgemäßer Sicherheitspapiere/Wertdokumente und anhand von Versuchen zur Bestimmung der Tonerhaftung an erfindungsgemäßen Sicherheitspapieren/Wertdokumenten beschrieben.
Wie aus den obigen Beispielen ersichtlich ist, wird die Tonerhaftung an Substraten, die mit pyrogenes Titandioxid und Bindemittel enthaltenden Beschichtungen beschichtet sind, erheblich verbessert. Die Tonerhaftung ist auch gegenüber Beschichtungen mit Siliciumdioxid und Bindemittel verbessert, insbesondere wenn der Bedruckstoff mit Trockentonern und/oder im Laserdruckverfahren bedruckt wird.

Claims

Sicherheitspapier zur Herstellung von Wertdokumenten wie Banknoten, Schecks, Ausweisdokumenten oder dergleichen, mit einem flächigen Substrat, das zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung pyrogenes Titandioxid und mindestens ein Bindemittel enthält.
Sicherheitspapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel mindestens ein Bindemittel ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Polyvinylalkoholen, Acrylaten und Polyurethanen.
Sicherheitspapier nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des pyrogenen Titandioxids an der Beschichtung 50 bis 90 Gew% und der Anteil des Bindemittels an der Beschichtung 10 bis 50 Gew% beträgt.
Sicherheitspapier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des pyrogenen Titandioxids 60 bis 80 Gew% beträgt und der Anteil des Bindemittels 20 bis 40 Gew% beträgt.
Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen oder mehrere Zusatzstoffe, wie Pigmente, Füllstoffe, Fungizide, Biozide, Gleitmittel, Entschäumungsmittel, Leimungsmittel und dergleichen, in einer Menge von nicht mehr als 6 Gew% enthält.
Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftraggewicht der Beschichtung weniger als 3,0 g/m² beschichtete Substratoberfläche beträgt.
Sicherheitspapier nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftraggewicht der Beschichtung 0,8 bis 1,6 g/m², bevorzugt 1,1 bis 1,2 g/m² beschichtete Substratoberfläche beträgt.
Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat an mindestens einer Oberfläche vollflächig beschichtet ist.
Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Papier, vorzugsweise auf der Basis von Baumwolle, Zellstoff und Mischungen davon, Kunstfasersubstraten, Substraten aus Mischungen natürlicher Fasern und Kunstfasern, und Kunststoffsubstraten.
Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren Teilchengrößen des pyrogenen Titandioxids weniger als 0,5 μm betragen, bevorzugt weniger als 100 nm, besonders bevorzugt weniger als 30 nm.
Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem digitalen Druckverfahren, vorzugsweise Laserdruck, bedruckt ist.
Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es mit Trockentoner, vorzugsweise einem aus Pigment und Bindemittel bestehenden Trockentoner, bedruckt ist.
Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrogene Titandioxid eine Oberfläche nach BET von weniger als 100, vorzugsweise ca. 50 aufweist.
Wertdokument, wie eine Banknote, ein Scheck, eine Urkunde, ein Ausweisdokument oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
Beschichtungszusammensetzung für ein Sicherheitspapier, die pyrogenes Titandioxid, mindestens ein Bindemittel und mindestens ein Lösungsmittel enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel mindestens ein Bindemittel ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Polyvinylalkoholen, Acrylaten und Polyurethanen.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel mindestens ein Lösungsmittel ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Wasser und polaren Lösungsmitteln, vorzugsweise Alkoholen, besteht.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen oder mehrere Zusatzstoffe, wie Pigmente, Füllstoffe, Fungizide, Biozide, Gleitmittel, Entschäumungsmittel, Leimungsmittel und dergleichen, enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an pyrogenem Titandioxid an der Beschichtungszusammensetzung 25 bis 45 Gew% beträgt, der Anteil an Bindemittel 10 bis 50 Gew% beträgt, der Anteil an Lösungsmittel 25 bis 45 Gew% beträgt und der Anteil an Zusatzstoffen, falls vorhanden, nicht mehr als 6 Gew% beträgt, wobei sich die Anteile der einzelnen Komponenten insgesamt zu 100 % addieren.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ihre festen Bestandteile in feindisperser Form vorliegen.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren Teilchengrößen des pyrogenen Titandioxids weniger als 0,5 μm betragen, bevorzugt weniger als 100 nm, besonders bevorzugt weniger als 30 nm.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrogene Titandioxid eine Oberfläche nach BET von weniger als 100, vorzugsweise ca. 50 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapieres oder eines Wertdokuments, folgende Schritte aufweisend: – Bereitstellen eines Substrats, – Bereitstellen einer Beschichtungszusammensetzung, – Auftragen der Beschichtungszusammensetzung mindestens auf Teilbereiche des Substrats, – Trocknen des beschichteten Substrats, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung eine Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 22 ist.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung aufgestrichen oder aufgedruckt wird, vorzugsweise mittels Flexodruck, in der Leimpresse, Filmpresse oder Lackiermaschine im Anschwemmverfahren.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung offline oder inline aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung in einem Schritt aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzutragende Menge der Beschichtungszusammensetzung so gewählt wird, dass eine Beschichtung mit einem Auftraggewicht von weniger als 3,0 g/m² beschichtete Substratoberfläche erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzutragende Menge der Beschichtungszusammensetzung so gewählt wird, dass eine Beschichtung mit einem Auftraggewicht von 0,8 bis 1,6 g/m², bevorzugt 1,1 bis 1,2 g/m², beschichtete Substratoberfläche erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat ein Flachmaterial gewählt wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Papier, bevorzugt Baumwolle, Kunstfasern, Mischungen natürlicher Fasern und Kunstfasern, und Kunststoff.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen des beschichteten Substrats durch Luftkonvektion, durch Mikrowellenbestrahlung oder durch Infrarotbestrahlung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung zumindest an den für eine Bedruckung vorgesehenen Stellen aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Sicherheitspapier mit einem digitalen Druckverfahren, bevorzugt Laserdruckverfahren, bedruckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Sicherheitspapier mit einem Trockentoner, vorzugsweise einem aus Pigment und Bindemittel bestehenden Trockentoner, bedruckt wird.
Verwendung von pyrogenem Titandioxid zur Verbesserung der Haftung von Aufdrucken auf Sicherheitspapieren oder Wertdokumenten.
Verwendung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufdrucke in einem digitalen Druckverfahren, bevorzugt einem Laserdruckverfahren, erzeugt werden.
Verwendung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufdrucke durch einen Trockentoner, bevorzugt einen Trockentoner, der aus Pigment und Bindemittel besteht, erzeugt werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrogene Titandioxid in einer Beschichtung des Sicherheitspapieres oder Wertdokuments enthalten ist, wobei die Beschichtung außerdem mindestens ein Bindemittel enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitspapier oder das Wertdokument ein Sicherheitspapier nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder ein Wertdokument nach Anspruch 14 ist.