AT502021B1 - Sicherheitselemente mit funktionsschichten und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Sicherheitselemente mit Funktionsschichten, die als Zwischenschichten im Aufbau von Sicherheitselementen verbesserte bzw. zusätzliche Eigenschaften des Sicherheitselements bewirken. 5 Diese Eigenschaften können sowohl chemische, mechanische, physikalische, und/oder optische Eigenschaften sein.

Es hat sich gezeigt, dass die Haftung von Metallschichten, insbesondere auf Kunststoffsubstraten oft für die hohen Anforderungen an die Beständigkeit und Fälschungssicherheit nicht aus-io reichend ist.

Aber auch bei der Herstellung optisch variabler Elemente, wie Beugungsstrukturen, Reliefstrukturen, Hologramme und dergleichen, wobei auf eine Lackschicht, in die die entsprechenden Strukturen geprägt wurden, eine Metallschicht aufgebracht wird, zeigt sich dass die Haftung des 15 Metalls auf der Lackschicht im allgemeinen nicht ausreichend ist.

Es wurde bereits vorgeschlagen zur Verbesserung der Haftung organische oder anorganische Haftvermittler einzusetzen. 20 So wird beispielsweise in der EP 944 480 vorgeschlagen, die Haftung einer Metallschicht auf Kunststoffschichten durch eine anorganische Hilfsschicht zu verbessern, wobei die anorganische Hilfsschicht ein Element oder eine Verbindung der II., III. oder IV. Hauptgruppe oder der 4. bis 6. Nebengruppe ist. 25 Dadurch wird zwar die mechanische Beständigkeit, insbesondere die Metallhaftung auf Kunststoffsubstraten bzw. Kunststoffschichten verbessert, allerdings wirkt sich eine derartige Haftvermittlerschicht bei den notwendigen Schichtdicken negativ auf die chemische Beständigkeit aus. 30 Geringere Schichtdicken der Haftvermittlerschicht, die die chemische Beständigkeit nur unwesentlich beeinträchtigen, führen jedoch zu einer unerwünschten Verringerung der mechanischen Beständigkeit, insbesondere der Haftvermittlerschicht.

Derzeit wird als anorganische Haftvermittlerschicht vor allem Chrom eingesetzt. 35

Aufgabe der Erfindung war es, die im Aufbau eines Sicherheitselements vorhandenen bzw. erforderlichen Zwischenschichten so zu gestalten, dass zusätzliche bzw. verbesserte Eigenschaften eingebracht werden ohne den Gesamtaufbau des Sicherheitselements wesentlich zu verändern. Ferner soll die chemische und mechanische Beständigkeit der Sicherheitselemente 40 gegeben bzw. verbessert werden und eine reproduzierbare Herstellung möglich sein.

Gegenstand der Erfindung sind daher Sicherheitselemente mit Funktionsschichten, die zur Verbesserung der mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften der Funktionsschichten Zwischenschichten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das die Funktions-45 schichten tragende Trägersubstrat bzw. die, die Funktionsschicht tragende Schicht mit einem Oberflächenmodifikationsverfahren modifiziert ist und als Haftvermittler ein Element der III. und IV. Hauptgruppe und/oder I., II. bzw. IV. bis VIII. Nebengruppe aufgesputtert ist.

Die erfindungsgemäßen Zwischenschichten verbessern die Haftung von funktionellen Schichten so auf dem Trägersubstrat bzw. auf den die funktionellen Schichten tragenden Schichten.

Insbesondere wird die Haftung metallischer oder metallisch erscheinender Schichten verbessert. 55 Als Trägersubstrate kommen beispielsweise Trägerfolien, vorzugsweise flexible transparente 3 AT 502 021 B1

Kunststofffolien, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC in Frage.

Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5 - 700 pm, bevorzugt 5 - 200 pm, be-5 sonders bevorzugt 5 - 50 pm auf.

Ferner können als Trägersubstrat auch Metallfolien, beispielsweise AI-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5 - 200 pm, vorzugsweise 10 bis 80 pm, besonders bevorzugt 20 - 50 pm dienen. Die Folien können auch oberflächenbehandelt, beschichtet oder ka-io schiert beispielsweise mit Kunststoffen oder lackiert sein.

Ferner können als Trägersubstrate auch Papier oder Verbünde mit Papier, beispielsweise Verbünde mit Kunststoffen mit einem Flächengewicht von 20 - 500 g/m2, vorzugsweise 40 - 200 g/m2, verwendet werden. 15

Ferner können als Trägersubstrate Gewebe oder Vliese, wie Endlosfaservliese, Stapelfaservliese und dergleichen, die gegebenenfalls vernadelt und/oder kalandriert sein können, verwendet werden. Vorzugsweise bestehen solche Gewebe oder Vliese aus Kunststoffen, wie PP, PET, PA, PPS und dergleichen, es können aber auch Gewebe oder Vliese aus natürlichen, gegebe-20 nenfalls behandelten Fasern, wie Viskosefasern eingesetzt werden. Die eingesetzten Vliese oder Gewebe weisen ein Flächengewicht von etwa 20 g/m2 bis 500 g/m2 auf. Gegebenenfalls müssen die Vliese oder Gewebe oberflächenbehandelt werden.

Das Trägersubstrat, bzw. die, die funktionelle Schicht tragende, Schicht wird vorerst mittels 25 eines Oberflächenmodifikationsverfahrens, beispielsweise mittels Behandlung mit Radikalen modifiziert. Dabei werden mittels eines Radikalgenerators langlebige Wasserstoffradikale erzeugt, die in eine Vakuumbedampfungsanlage geleitet werden. In der Vakuumbedampfungsanlage werden die Radikale direkt auf die Oberfläche des Trägersubstrats bzw. auf die Schicht geleitet. Durch die Behandlung der Oberfläche mit diesen langlebigen Wasserstoff-Radikalen 30 werden an der Oberfläche des Substrats bzw. der Schicht polare Gruppen gebildet, die eine verbesserte Haftung einer funktionellen Schicht, insbesondere einer metallischen funktionellen Schicht gewährleistet.

Anschließend wird eine dünne Schicht aus einem Element der III. und IV. Hauptgruppe 35 und/oder I., II. bzw. IV. bis VIII. Nebengruppe aufgesputtert.

Bevorzugt sind Ag, Mb, Sn, Pd, Ta, Au, Pt, Zn, AI, Si, Ge, In, Cu oder Cr. Besonders bevorzugt sind Sn, Cr. 40 Die Dicke der Haftvermittlerschicht beträgt dabei 1-10 nm, besonders bevorzugt 3-5 nm.

Dabei kann durch gezielte Oxidation des aufgedampften Metalls einer Metallverbindung oder einer Legierung, oder Mischungen von Metallen, Metallverbindungen bzw. ggf. mit Legierungen von der eigentlichen Metall- bzw. Legierungsfarbe zusätzliche unterschiedliche Effekte erzielt 45 werden.

Anschließend wird eine vorzugsweise metallische Schicht, oder eine Schicht aus Metallverbindungen oder ein Schicht einer Metalllegierung, die elektrisch leitfähige, magnetische, optische oder optisch variable Eigenschaften aufweisen kann, vorzugsweise in einem PVD- oder CVD-50 Verfahren aufgebracht.

Ferner können weitere funktionelle Schichten auf dem Trägersubstrat vorhanden sein, bzw. anschließend auf das Trägersubstrat aufgebracht werden. 55 Zur Herstellung einer Schicht mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften können beispielsweise 4 AT 502 021 B1

Farben und Lacke mit elektrisch leitfähigen Pigmenten, beispielsweise, Graphit, Ruß, leitfähige organische oder anorganische Polymere, Metallpigmente (beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Eisen, Chrom und dergleichen), Metalllegierungen wie Kupfer-Zink oder Kupfer-Aluminium oder auch amorphe oder kristalline keramische Pigmente wie ITO, FTO, ATO und 5 dergleichen verwendet werden. Weiters können auch dotierte oder nicht dotierte Halbleiter wie beispielsweise Silicium, Germanium, Galliumarsenid, Arsen oder lonenleiter wie amorphe oder kristalline Metalloxide oder Metallsulfide als Zusatz verwendet werden. Ferner können zur Einstellung der elektrischen Eigenschaften der Schicht polare oder teilweise polare Verbindungen wie Tenside, oder unpolare Verbindungen wie Silikonadditive oder hygroskopische oder nicht io hygroskopische Salze verwendet oder zugesetzt werden. Ebenso können intrinsisch leitfähige organische Polymere wie Polyanilin, Polyacetylen, Polyethylendioxythiophen und/oder Polysty-rolsulfonat zugesetzt werden.

Zur Herstellung einer Schicht mit magnetischen Eigenschaften können paramagnetische, dia-15 magnetische und auch ferromagnetische Stoffe, wie Eisen, Nickel, Barium, und Cobalt oder deren Verbindungen oder Salze (beispielsweise Oxide oder Sulfide) verwendet werden. Besonders geeignet sind Fe(ll)- und Fe(lll)-Oxide, Barium- bzw. Cobaltferrite, seltene Erden und dergleichen. 20 Die optischen Eigenschaften der Schicht lassen sich durch sichtbare Farben bzw. Pigmente, lumineszierende Farbstoffe bzw. Pigmente, die im sichtbaren, im UV-Bereich oder im IR-Bereich fluoreszieren oder phosphoreszieren, wärmeempfindliche Farben bzw. Pigmente, Effektpigmente, wie Flüssigkristalle, Perlglanz-, Bronzen und/oder Multilayer-Farbumschlagspigmente beeinflussen. Diese sind in allen möglichen Kombinationen ersetzbar. 25

In einer besonderen Ausführungsform können Schichten oder Elemente mit farbgebendend oder lumineszierenden, insbesondere fluoreszierenden Eigenschaften neben einem aufgedruckten Mikrotext nicht vollflächig, sondern beispielsweise als weiteren Mikrotext im Positivoder Negativdruck aufgedruckt sein. Hier kann die Bedruckung sowohl registergenau als auch 30 als Streudruck erfolgen. Beim Streudruck entsteht insbesondere bei Betrachtung mit freiem Auge ein vollflächiger Effekt, der erst bei Betrachtung unter Vergrößerung, beispielsweise mit einer Lupe als Text erkennbar ist. Unter Text bzw. Mikrotext werden in diesem Zusammenhang Buchstaben, Symbole, Zeichen, Linien und deren Abfolgen verstanden, die eine Größe von 150 - 400 nm aufweisen. 35

Als Makrotext werden in diesem Zusammenhang Buchstaben, Symbole, Zeichen, Linien und deren Abfolgen verstanden, die eine Größe von etwa 800 nm und größer aufweisen.

Es können auch verschiedene Eigenschaften durch Zufügen verschiedener oben genannter 40 Zusätze kombiniert werden. So ist es möglich angefärbte und/oder leitfähige Magnetpigmente zu verwenden. Dabei sind alle genannten leitfähigen Zusätze verwendbar.

Speziell zum Anfärben von Magnetpigmenten lassen sich alle bekannten löslichen und nicht löslichen Farbstoffe bzw. Pigmente verwenden. So kann beispielsweise eine braune Magnet-45 färbe durch Zugabe von Metallen in ihrem Farbton metallisch, beispielsweise silbrig eingestellt werden.

Ferner kann eine Schicht auch optisch aktive Eigenschaften aufweisen. Hier kommen beispielsweise Beugungsstrukturen, diffraktive Strukturen, Hologramme, Oberflächenreliefs und so dergleichen in Frage, die ggf. partiell metallisiert sein können.

Diese Strukturen werden vorzugsweise in thermoplastische oder UV-härtende Schichten eingebracht. 55 Ferner können die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente mit einer Schutzlackschicht ein-

Claims (10)

1. 5 AT 502 021 B1 oder beidseitig, vollflächig oder partiell versehen sein. Der Schutzlack kann pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Ferner kann das erfindungsgemäße Sicherheitselement ein- oder beidseitig vollflächig oder 5 partiell mit einem Heiß- oder Kaltsiegelkleber oder einer Selbstklebebeschichtung zur Aufbringung auf oder zur Einbettung in ein Substrat versehen sein. Ferner kann das erfindungsgemäße Sicherheitselement mit einem oder mehreren Trägersubstraten, die gegebenenfalls funktionelle und/oder dekorative Schichten aufweisen, gegebenen-io falls unter Verwendung eines Kaschierklebers kaschiert sein. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Folienmaterialien geeignet zu Herstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitselemente. 15 Die Sicherheitselemente bzw. das Folienmaterial sind gegebenenfalls nach entsprechender Konfektionierung daher als Sicherheitsmerkmale in Datenträgern, insbesondere Wertdokumenten wie Ausweisen, Karten, Banknoten oder Etiketten, Siegeln und dergleichen geeignet, aber auch als Verpackungsmaterial beispielsweise in der pharmazeutischen, der Elektronik-und/oder Lebensmittelindustrie, beispielsweise in Form Blisterfolien, Faltschachteln, Abdeckun-20 gen, Folienverpackungen und dergleichen geeignet. Für die Anwendung als Sicherheitsmerkmale werden die Substrate bzw. Folienmaterialien bevorzugt in Streifen oder Fäden oder Patches geschnitten, wobei die Breite der Streifen oder Fäden vorzugsweise 0,05 -10 mm betragen kann und die Patches vorzugsweise mittlere Brei-25 ten bzw. Längen von 0,3 - 20 mm. Für die Anwendung in oder auf Verpackungen wird das Folienmaterial bevorzugt in Streifen, Bänder, Fäden oder Patches geschnitten, wobei die Breite der der Fäden, Streifen bzw. Bänder vorzugsweise 0,05 - 50 mm beträgt und die Patches vorzugsweise mittlere Breiten und Längen 30 von 0,5 - 200 mm aufweisen. Ein entsprechender Sicherheitsfaden oder -streifen kann auch als Randverstärkung von Verpackungen, Wertdokumenten und dergleichen im Bereich der Kanten aber auch als beispielsweise Längs- oder Quer-Verstärkung in der Verpackung oder im Wertdokument verwendet 35 werden, wobei auch jeweils mehrer Fäden oder Streifen in definiertem Abstand zueinander vorgesehen sein können. Patentansprüche: 40 1. Sicherheitselemente mit Funktionsschichten, die zur Verbesserung der mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften der Funktionsschichten Zwischenschichten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das die Funktionsschichten tragende Trägersubstrat bzw. die, die Funktionsschicht tragende Schicht mit einem Oberflächenmodifikati- 45 onsverfahren modifiziert ist und als Haftvermittler ein Element der III. und IV. Hauptgruppe und/oder I., II. bzw. IV. bis VIII. Nebengruppe aufgesputtert ist.
2. 2. Sicherheitselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftvermittler Ag, Mb, Sn, Pd, Ta, Au, Pt, Zn, AI, Si, Ge, In, Cu oder Cr eingesetzt wird. 50
3. 3. Sicherheitselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Haftvermittlerschicht dabei 1 -10 nm beträgt.
4. 4. Sicherheitselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägersubstrats bzw. die, die Funktionsschicht tragende Schicht mittels 55 6 AT 502 021 B1 Behandlung mit Radikalen modifiziert ist.
5. 5. Sicherheitselemente nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägersubstrats bzw. die, die Funktionsschicht tragende Schicht mittels langlebiger Was- 5 serstoffradikale modifiziert ist.
6. 6. Sicherheitselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitselemente ein oder beidseitig mit einer Beschichtung eines Heiß oder- Kaltsiegelklebers oder einer selbstklebenden Beschichtung versehen sind. 10
7. 7. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement weitere funktionelle Schichten aufweist.
8. 8. Folienmaterial geeignet zur Herstellung eines Sicherelements mit Funktionsschichten, die 15 zur Verbesserung der mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften der Funktionsschichten Zwischenschichten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das die Funktionsschichten tragende Trägersubstrat bzw. die, die Funktionsschicht tragende Schicht mit einem Oberflächenmodifikationsverfahren modifiziert ist und als Haftvermittler ein Element der III. und IV. Hauptgruppe und/oder I., II. bzw. IV. bis VIII. Nebengruppe auf-20 gesputtert ist.
9. 9. Wertdokumente, Datenträger oder Verpackungen aufweisend mindestens ein Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. 10. Verwendung der Sicherheitselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Einbettung in und/oder Applikation auf Wertdokumente, Datenträger oder Verpackungen. Keine Zeichnung 30 35 40 45 50