AT509792A1 - SECURITY ELEMENTS WITH METALLIC MAGNETIC LAYERS - Google Patents
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- G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
- G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
- G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
Description
Sicherheitselemente mit metallischen MagnetschichtenSafety elements with metallic magnetic layers
Die Erfindung betrifft Sicherheitselemente mit metallischen Magnetschichten und ein dazugehöriges Messverfahren zur Echtheitsprüfung.The invention relates to security elements with metallic magnetic layers and an associated measurement method for checking the authenticity.
Sicherheitselemente, die Schichten mit maschinenlesbaren magnetischen Eigenschaften aufweisen, sind bekannt.Security elements having layers with machine-readable magnetic properties are known.
Diese Schichten werden im Wesentlichen durch die Aufbringung einer Magnetpigmentfarbe oder eines -lacks hergestellt.These layers are made essentially by the application of a magnetic pigment paint or varnish.
Derartige Sicherheitselemente sind beispielsweise aus EP 0 310 707 B oder EP 0 516 790 B bekannt.Such security elements are known, for example, from EP 0 310 707 B or EP 0 516 790 B.
Sicherheitselemente mit magnetischer Codierung sind beispielsweise aus EP 1 488 935 A2 bekannt.Security elements with magnetic coding are known, for example, from EP 1 488 935 A2.
Die Verifizierung eines derartigen magnetischen Merkmals erfolgt durch eine Hysteresemessung, wobei einerseits nur die Präsenz des Materials nachgewiesen werden kann (z.B. bitweise Kodierung: 1 = magnetisch, 0 = nicht magnetisch), oder andererseits magnetische Kenngrößen wie Remanenz und/oder Koerzitivkraft und/oder Suszeptibilität als Wert bestimmt werden, wodurch eine noch deutlichere Abgrenzung möglich ist.The verification of such a magnetic feature is carried out by a hysteresis, on the one hand only the presence of the material can be detected (eg bitwise coding: 1 = magnetic, 0 = non-magnetic), or on the other magnetic characteristics such as remanence and / or coercive force and / or susceptibility be determined as a value, whereby an even clearer demarcation is possible.
Nachteil dieser Sicherheitselemente mit magnetischen Schichten aus Magnetpigmentfarben oder -lacken ist, dass die magnetischen Schichten, um eine verifizierbare Messgröße zu erhalten, und wegen der Größe der Pigmentpartikel, in der Regel eine relativ hohe Schichtdicke von einigen pm aufweisen, Dadurch ergibt sich einerseits ein Dickenunterschied zwischen den mit Magnetfarbe beschichteten und den nicht mit Magnetfarbe beschichteten Bereichen des Sicherheitselements. Andererseits erzeugt dieser Dickenunterschied Probleme bei der Einbettung des Sicherheitselements in Form eines Fadens in ein Wertdokument, da die Papierbildung durch eine zu hohe Dicke des Fadens behindert werden kann.Disadvantage of these security elements with magnetic layers of magnetic pigment paints or varnishes is that the magnetic layers, in order to obtain a verifiable measurement, and because of the size of the pigment particles, usually have a relatively high layer thickness of a few pm, this results in a difference in thickness between the magnetic-coated and non-magnetic-coated areas of the security element. On the other hand, this difference in thickness creates problems in embedding the security element in the form of a thread in a document of value, since the paper formation can be hindered by an excessive thickness of the thread.
Dieser Dickenunterschied führt wiederum zu Problemen bei der Stapelung und/oder Paketierung von Wertdokumenten, da das Wertdokument an den 2 lit*This difference in thickness in turn leads to problems in the stacking and / or packaging of value documents, since the value document on the 2 lit *
Stellen, an denen ein solcher Faden eingebettet ist, insgesamt etwas dicker ist. Zudem weisen die Magnetpigmentfarben oder -lacke meist eine dunkle Färbung (schwarz oder braun) auf, die durch die Papieroberfläche deutlich erkennbar ist. Dieser optische Nachteil wird üblicherweise durch beispielsweise metallische Deckschichten oder Beimengung metallischer Partikel zu beheben versucht.Places where such a thread is embedded, overall slightly thicker. In addition, the magnetic pigment paints or lacquers usually have a dark coloration (black or brown), which is clearly visible through the paper surface. This optical disadvantage is usually attempted to be remedied by, for example, metallic cover layers or admixture of metallic particles.
Aufgabe der Erfindung war es, ein Sicherheitselement bereitzustellen, das magnetische Merkmale aufweist, wobei die Schicht mit magnetischen Eigenschaften dünner ist als die bekannten Magnetpigmentschichten und das optische Erscheinungsbild des Sicherheitselements nicht beeinträchtigt.The object of the invention was to provide a security element having magnetic features, wherein the layer having magnetic properties is thinner than the known magnetic pigment layers and does not impair the visual appearance of the security element.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Sicherheitselement mit magnetischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Schicht aus einer dünnen magnetischen Metallschicht besteht, die mittels eines magnetooptischen Verfahrens verifiziert werden kann.The invention therefore relates to a security element with magnetic properties, characterized in that the magnetic layer consists of a thin magnetic metal layer, which can be verified by means of a magneto-optical process.
Die magnetische Metallschicht wird dabei auf ein Trägersubstrat aufgebracht.The magnetic metal layer is applied to a carrier substrate.
Als Trägersubstrate kommen beispielsweise Trägerfolien vorzugsweise flexible Kunststofffolien, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC, PTFE, ETFE (Ethylentetrafluorethylen), PFA (Tetrafluorethylen-As carrier substrates, for example carrier films are preferably flexible plastic films, for example of PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC , PTFE, ETFE (ethylene tetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene)
Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), MFA (Tetrafluor-methylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), PTFE (Polytetra-fluorethylen), PVF (Polyvinylfluorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), und EFEP (Ethylen-Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Fluorterpolymer) in Frage.Perfluoropropyl vinyl ether fluorocopolymer), MFA (tetrafluoromethylene-perfluoropropyl vinyl ether fluorocopolymer), PTFE (polytetrafluoroethylene), PVF (polyvinyl fluoride), PVDF (polyvinylidene fluoride), and EFEP (ethylene-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene fluoropolymer).
Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5 - 700 pm, bevorzugt 5 -200 pm, besonders bevorzugt 5 - 50 pm auf.The carrier films preferably have a thickness of 5 to 700 μm, preferably 5 to 200 μm, more preferably 5 to 50 μm.
Ferner können als Trägersubstrat auch nicht magnetische Metallfolien, beispielsweise AI-, Cu-, Sn- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5 - 200 pm, vorzugsweise 10 bis 80 pm, besonders bevorzugt 20 - 50 pm dienen. Die 3Furthermore, non-magnetic metal foils, for example Al, Cu, Sn or stainless steel foils with a thickness of 5-200 μm, preferably 10 to 80 μm, particularly preferably 20-50 μm, may also serve as the carrier substrate. The 3
Folien können auch oberflächenbehandelt, beschichtet oder kaschiert, beispielsweise mit Kunststoffen, oder lackiert sein.Films can also be surface-treated, coated or laminated, for example with plastics, or painted.
Ferner können als Trägersubstrate auch zellstofffreies oder zellstoffhaltiges Papier, thermoaktivierbares Papier oder Verbünde mit Papier, beispielsweise Verbünde mit Kunststoffen mit einem Flächengewicht von 20 - 500 g/mz, vorzugsweise 40 - 200 g/ma. verwendet werden.Further, as carrier substrates and pulp-free or cellulose-containing paper, thermally activated paper or composites with paper, for example composites with plastics having a basis weight of 20 - 500 g / mz, preferably 40 - 200 g / ma. be used.
Das Trägersubstrat kann dabei bereits Beschichtungen oder Schichten aufweisen, die vollflächig oder partiell aufgebracht sein können.The carrier substrate may already have coatings or layers which may be applied over the whole area or partially.
Insbesondere kann das Trägersubstrat bereits eine Schicht mit einer strukturierten Lackschicht aufweisen. Die Lackschicht kann eine strahlungshärtbare Lackschicht oder eine thermoplastische, mit Stabilisatoren versetzte Lackschicht sein, in die mittels bekannter Verfahren eine Struktur, beispielsweise ein Oberflächenrelief, eine Beugungsstruktur, ein Beugungsgitter, Mikrolinsen, ein Kinegramm oder ein Hologramm eingeprägt wird. Die Struktur wird anschließend stabilisiert, beispielsweise durch elektromagnetische Strahlung, oder durch Aushärtung der thermoplastischen Lackschicht, die durch die Stabilisatoren verbessert wird.In particular, the carrier substrate may already have a layer with a structured lacquer layer. The lacquer layer may be a radiation-curable lacquer layer or a thermoplastic lacquer layer mixed with stabilizers into which a structure, for example a surface relief, a diffraction structure, a diffraction grating, microlenses, a kinegram or a hologram is embossed by known methods. The structure is then stabilized, for example by electromagnetic radiation, or by curing the thermoplastic lacquer layer, which is improved by the stabilizers.
Auf das Trägersubstrat wird nun eine dünne Schicht eines magnetischen Metalls aufgebracht. Als magnetische Metallschichten kommen insbesondere ferromagnetische Eisen-, Nickel- oder Kobaltschichten und deren Legierungen oder Verbindungen (z.B. Eisenoxide) in Frage. Es können jedoch auch bekannte hartmagnetische Legierungen auf Samarium- oder Neodymbasis sowie andere, dem Fachmann bekannte, ferromagnetische Materialien eingesetzt werden.A thin layer of magnetic metal is now applied to the carrier substrate. Particularly suitable magnetic metal layers are ferromagnetic iron, nickel or cobalt layers and their alloys or compounds (for example iron oxides). However, it is also possible to use known hard-magnetic alloys based on samarium or neodymium, as well as other ferromagnetic materials known to those skilled in the art.
Die Dicke der magnetischen Metallschicht ist abhängig vom verwendeten Metall und beträgt im Allgemeinen 1 bis 200 nm, bevorzugt 5-100 nm. 4 4The thickness of the magnetic metal layer is dependent on the metal used and is generally 1 to 200 nm, preferably 5 to 100 nm. 4 4
• ·• ·
Die magnetische Metallschicht kann vollflächig oder partiell aufgebracht werden.The magnetic metal layer can be applied over the entire surface or partially.
Die Aufbringung der Metallschicht kann auf übliche Weise, beispielsweise durch bekannte PVD- oder CVD-Verfahren, durch Sputtern und dergleichen erfolgen. Je nach Verfahrensführung kann durch diese Verfahren eine vollflächige Schicht oder eine nicht durchgängige Schicht, beispielsweise eine Schicht gebildet aus metallischen Clustern, aufgebracht werden.The application of the metal layer can be carried out in the usual way, for example by known PVD or CVD methods, by sputtering and the like. Depending on the process, a full-area layer or a non-continuous layer, for example a layer formed from metallic clusters, can be applied by these methods.
Zur Aufbringung einer partiellen Schicht eignen sich beispielsweise bekannte Demetallisierungsverfahren oder Ätzverfahren. Derartige Verfahren sind beispielsweise in DE 197 39 193 A oder EP 1 332 238 A beschrieben, deren Inhalt hier einbezogen wird.For example, known demetallization processes or etching processes are suitable for applying a partial layer. Such methods are described, for example, in DE 197 39 193 A or EP 1 332 238 A, the contents of which are incorporated here.
Gegenüber den üblichen aus Magnetpigmentfarben oder -lacken bestehenden Schichten haben magnetische Metallschichten den Vorteil, dass sie bei ähnlichen magnetischen Eigenschaften wesentlich dünner ausgeführt werden können. Dadurch können sie wesentlich vorteilhafter in den Schichtaufbau eines Sicherheitselements als zusätzliches Sicherheitsmerkmal integriert werden.Compared to the usual layers consisting of magnetic pigment paints or coatings, magnetic metal layers have the advantage that they can be made substantially thinner with similar magnetic properties. As a result, they can be integrated much more advantageously in the layer structure of a security element as an additional security feature.
Außerdem weisen diese dünnen magnetischen Metallschichten nicht die störende dunkle Färbung der üblichen Magnetschichten auf sowie eine im Allgemeinen gut reflektierende, glänzende Oberfläche und sind daher auch optisch ansprechender. Die magnetischen Metallschichten sind daher auf den ersten Blick nicht von nichtmagnetischen Metallschichten z.B. aus Aluminium oder Chrom unterscheidbar, wodurch die Magnetschicht wesentlich schwerer zu entdecken und zu fälschen ist.In addition, these thin magnetic metal layers do not have the troublesome dark coloration of the conventional magnetic layers and a generally well-reflecting, glossy surface, and are therefore more visually appealing. The magnetic metal layers are therefore not at first glance of non-magnetic metal layers e.g. distinguishable from aluminum or chrome, making the magnetic layer much harder to detect and falsify.
In einer Ausführungsform können auch mehrere gegebenenfalls unterschiedliche magnetische Metallschichten vollflächig und/oder partiell neben- und/oder übereinander angeordnet sein. Selbst bei mehreren ♦ · ♦ f 5 ♦ · ♦ f 5In one embodiment, a plurality of optionally different magnetic metal layers may also be arranged along the entire surface and / or partially alongside one another and / or one above the other. Even with several ♦ · ♦ f 5 ♦ · ♦ f 5
♦ · · · • » · · it übereinander angeordneten metallischen Magnetschichten bleibt die Schichtdicke der magnetischen Schicht bedeutend geringer als bei einer Beschichtung mit konventionellen Magnetpigmentfarben. 5 Auf die magnetische Metallschicht können anschließend weitere partielle oder vollflächige Schichten aufgebracht werden.The layer thickness of the magnetic layer remains significantly lower than in the case of a coating with conventional magnetic pigment paints. 5 Additional partial or full-surface layers can subsequently be applied to the magnetic metal layer.
Insbesondere ist es möglich, weitere Metallschichten aufzubringen. Diese Schichten können beispielsweise aus AI, Cu, Cr, Sn, Pd, Au, Ag, Zn, Pt, Ti, In 10 bestehen. ln einer bevorzugten Ausführungsform werden für die magnetische Metallschicht und die weitere Metallschicht zwei Metalle verwendet, die sich optisch sehr ähneln, z.B. Sn und Ni. Wird beispielsweise die magnetische 15 Schicht partiell und die weitere Metallschicht vollflächig aufgebracht, ist der maschinenlesbare Magnetcode, der sich durch die Anordnung der magnetischen Bereiche ergibt, optisch nicht erkennbar, aber mittels einer geeigneten Messung zweifelsfrei nachweisbar. 20 Wird eine Metallschicht eingesetzt, die einen deutlich anderen optischen Eindruck erzeugt, wie z.B. eine rötlich gefärbte Cu-Schicht, so ergibt sich im Kontrast mit einer silbrig glänzenden Ni-Schicht ein interessanter visuell wahrnehmbarer optischer Effekt, indem die Ni-Schicht als verschieden von der Cu-Schicht erkennbar ist, aber die Maschinenlesbarkeit des Merkmals nicht 25 ohne Hilfsmittel nachgewiesen werden kann.In particular, it is possible to apply further metal layers. These layers may consist, for example, of Al, Cu, Cr, Sn, Pd, Au, Ag, Zn, Pt, Ti, In. In a preferred embodiment, for the magnetic metal layer and the further metal layer, two metals are optically very similar, e.g. Sn and Ni. If, for example, the magnetic layer 15 is applied partially and the further metal layer over the entire surface, the machine-readable magnetic code resulting from the arrangement of the magnetic regions is not optically recognizable, but can be detected beyond doubt by means of a suitable measurement. If a metal layer is used which produces a distinctly different visual impression, e.g. a reddish colored Cu layer, the contrast with a silvery Ni layer results in an interesting visually perceptible optical effect, in that the Ni layer is recognizable as distinct from the Cu layer, but the machine readability of the feature is not without aids can be detected.
Zusätzlich kann der Aufbau auch weitere Schichten mit ggf. funktionellen Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Färb- und Lackschichten mit optischen, optisch variablen oder elektrisch leitfähigen Eigenschaften.In addition, the structure may also have further layers with possibly functional properties, such as, for example, dye and lacquer layers with optical, optically variable or electrically conductive properties.
So kann beispielsweise eine Lackschicht aufgebracht sein, die unstrukturiert oder strukturiert, beispielsweise geprägt sein kann. Dabei können optisch aktive 30 · * . Λ · • * « • • • # • • ♦ * * • • > • ♦ • « • « » • • * » * ♦ * » *Thus, for example, a lacquer layer may be applied, which may be unstructured or structured, for example embossed. Optically active 30 * *. • • * # # • • • • • • •. • • • • • • • * * * * * * *
Sicherheitsmerkmale wie Hologramme, Kinegramme, Beugungsstrukturen, Beugungsgitter, Oberflächenreliefs, Mikrolinsen und dergleichen in die Lackschicht eingebracht sein.Security features such as holograms, kinegrams, diffraction structures, diffraction gratings, surface reliefs, microlenses and the like may be introduced into the lacquer layer.
Als Färb- bzw. Lackschichten können jeweils verschiedenste Zusammensetzungen verwendet werden. Die Zusammensetzung der einzelnen Schichten kann insbesondere nach deren Aufgabe variieren, also ob die einzelnen Schichten ausschließlich Dekorationszwecken dienen oder eine funktionelle Schicht sein sollen oder ob die Schicht sowohl eine Dekorationsais auch eine funktionelle Schicht sein soll.As color or lacquer layers, a wide variety of compositions can be used in each case. The composition of the individual layers may in particular vary according to their purpose, that is to say whether the individual layers serve exclusively for decorative purposes or should be a functional layer or whether the layer should be both a decorative corn and a functional layer.
Diese Schichten können pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Als Pigmente können alle bekannten Pigmente, wie beispielsweise Titandioxid, Zinksulfid, Kaolin, ITO, ATO, FTO, Aluminium, Chrom- und Siliciumoxide als auch farbige Pigmente verwendet werden. Dabei sind lösungsmittelhaltige Lacksysteme als auch Systeme ohne Lösungsmittel verwendbar.These layers may be pigmented or unpigmented. As pigments, it is possible to use all known pigments, such as, for example, titanium dioxide, zinc sulfide, kaolin, ITO, ATO, FTO, aluminum, chromium oxides and silicon oxides, and also colored pigments. In this case, solvent-based coating systems and systems without solvents can be used.
Vorzugsweise sind die Pigmente in Acrylat- Polymerdispersionen mit einem Molekulargewicht von 150.000 bis 300.000, in Acrylat-Urethan-Dispersionen, Acrylat- Styrol oder PVC-haltigen Dispersionen oder in lösemittelhaltige derartige Dispersionen eingebracht.Preferably, the pigments are incorporated in acrylate polymer dispersions having a molecular weight of from 150,000 to 300,000, in acrylate-urethane dispersions, acrylate-styrene or PVC-containing dispersions or in solvent-containing dispersions of this type.
Die optischen Eigenschaften der Schicht lassen sich durch sichtbare Farbstoffe bzw. Pigmente, lumineszierende Farbstoffe bzw. Pigmente, die im sichtbaren, im UV-Bereich oder im IR-Bereich fluoreszieren bzw. phosphoreszieren, Effektpigmente, wie Flüssigkristalle, Perlglanz, Bronzen und/oder Multilayer-Farbumschlagpigmente und wärmeempfindliche Farben bzw. Pigmente beeinflussen. Diese sind einzeln oder in allen möglichen Kombinationen ersetzbar.The optical properties of the layer can be visualized by visible dyes or pigments, luminescent dyes or pigments which fluoresce or phosphoresce in the visible, in the UV region or in the IR region, effect pigments, such as liquid crystals, pearlescent, bronzes and / or multilayers Color change pigments and heat-sensitive colors or pigments influence. These can be replaced individually or in all possible combinations.
Eine elektrische leitfähige Beschichtung kann eine metallische oder nicht metallische oder eine polymere leitfähige Beschichtung sein, wobei als II·· * " -7 * · *7 Λ ab' metallische elektrisch leitfähige Schichten im Wesentlichen die bereits genannten metallischen Schichten in Frage kommen.An electrically conductive coating may be a metallic or non-metallic or a polymeric conductive coating, wherein as II ·· * " Substantially all of the abovementioned metallic layers can be considered as starting from the metallic electrically conductive layers.
Es können aber auch mit Ruß, Graphit oder Silber pigmentierte Dispersionen oder Lösungen in Ethylenacrylatcopoiymer. Nitrocellulose, PVB, PA, Acrylat oder PVC oder deren Copolymeren verwendet verwendet werden.But it can also with carbon black, graphite or silver pigmented dispersions or solutions in Ethylenacrylatcopoiymer. Nitrocellulose, PVB, PA, acrylate or PVC or their copolymers.
Der Pigmentanteil kann bis zu 90% betragen, vorzugsweise kann der Bindemittelanteil 20 - 70% betragen.The pigment content may be up to 90%, preferably the binder content may be 20-70%.
Die elektrisch leitfähigen Polymere können beispielsweise Polyacetylen, Poly-p-phenylen, Polypyrrole, Polythiophene, Poly-p-phenylenvinylen, niedermolekulare makrocyclische Halbleiter, Organopolysilane, Polyschwefelnitrid und/oder Polyaniline und/oder deren Derivate sein. Bevorzugt werden als elektrisch leitfähige Polymere Polyanilin oder Polythiophene verwendet.The electrically conductive polymers may be, for example, polyacetylene, poly-p-phenylene, polypyrroles, polythiophenes, poly-p-phenylenevinylene, low molecular weight macrocyclic semiconductors, organopolysilanes, polysulfur nitride and / or polyanilines and / or derivatives thereof. Polyaniline or polythiophenes are preferably used as electrically conductive polymers.
In einer weiteren Ausführungsform kann das die Sicherheitsmerkmale aufweisende Trägersubstrat des Sicherheitselements gegen ein weiteres Trägersubstrat kaschiert sein. Dieses weitere Trägersubstrat kann gegebenenfalls ebenfalls Sicherheitsmerkmale aufweisen.In a further embodiment, the security substrate having the security features may be laminated against another carrier substrate. Optionally, this further carrier substrate may also have security features.
Das Sicherheitselement kann ein- oder beidseitig mit einer vollflächigen oder partiellen Schutzlackschicht versehen sein. Die Schutzlackschicht kann unpigmentiert oder pigmentiert sein.The security element can be provided on one or both sides with a full-surface or partial protective lacquer layer. The protective lacquer layer can be unpigmented or pigmented.
Ferner kann das Sicherheitselement ein- oder beidseitig mit einer Klebebeschichtung, beispielsweise einer Heiß- oder Kaltsiegel-klebebeschichtung oder einer Selbstklebebeschichtung versehen sein. Dadurch wird die Verankerung in dem oder auf dem Träger des Wertdokuments verbessert.Furthermore, the security element can be provided on one or both sides with an adhesive coating, for example a hot or cold seal adhesive coating or a self-adhesive coating. This improves anchorage in or on the support of the value document.
Die erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmale werden gegebenenfalls nach entsprechender Konfektionierung (beispielsweise zu Fäden, Bändern, Streifen, • · * ·The security features according to the invention, if appropriate after appropriate assembly (for example into threads, tapes, strips,
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Patches oder anderen Formaten) als Sicherheitsmerkmale zur zumindest teilweisen Einbettung in oder zur Applikation auf Datenträger, insbesondere Wertdokumente wie Ausweise, Karten, Banknoten oder Etiketten, Siegel und dergleichen, aber auch in oder auf Verpackungsmaterialien für sensible Güter, wie Pharmazeutika, Kosmetika, Datenträger, elektronische Bauteile und dergleichen verwendet.Patches or other formats) as security features for at least partial embedding in or for application to data carriers, in particular value documents such as identity cards, cards, banknotes or labels, seals and the like, but also in or on packaging materials for sensitive goods, such as pharmaceuticals, cosmetics, data carriers, used electronic components and the like.
Besonders sind die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente zum zumindest teilweisen Verschließen einer Durchbrechung in einem Wertdokument geeignet. Dabei können die Sicherheitselemente als in das Substrat des Wertdokuments eingebettete Sicherheitselemente eine vollständige Durchbrechung zumindest teilweise verschließen, aber auch im Bereich einer Ausnehmung des Substrats an einer Oberfläche sichtbar sein.In particular, the security elements according to the invention are suitable for at least partially closing an opening in a value document. In this case, the security elements can at least partially close off a complete opening as security elements embedded in the substrate of the value document, but also be visible on a surface in the region of a recess of the substrate.
Ferner können die Durchbrechung oder die Ausnehmung auch durch Applizieren des Sicherheitselements auf zumindest eine Oberfläche des Wertdokuments zumindest teilweise verschlossen werden.Furthermore, the opening or the recess can also be at least partially closed by applying the security element to at least one surface of the value document.
Vorteilhafterweise ist dann eine etwaige Klebebeschichtung partiell im Bereich der Durchbrechung ausgespart. Ist um die Durchbrechung eine Verdickung im Wertdokument vorhanden, kann die Klebebeschichtung im Bereich dieser Verdickung dünner aufgebracht sein.Advantageously, then any adhesive coating is partially recessed in the region of the opening. If there is a thickening in the document of value around the aperture, the adhesive coating can be applied thinner in the area of this thickening.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Sicherheitselement als Transferelement ausgebildet sein, wobei nach der Aufbringung auf den zu sichernden Gegenstand das Trägersubstrat abgezogen wird. Gegebenenfalls kann dabei die Releasefähigkeit durch eine auf das Trägersubstrat aufgebrachte bekannte Releaseschicht eingestellt sein.In a further embodiment, the security element may be formed as a transfer element, wherein after the application to the object to be secured, the carrier substrate is withdrawn. If appropriate, the release capability can be adjusted by a known release layer applied to the carrier substrate.
Als Releasesschicht kommen bekannte schlecht haftende Zusammensetzungen beispielsweise auf Basis von Cylcloolefincopolymeren, Nitrocellulose, Acrylaten, Polyvinylchlorid, Ethylenacrylatcopolymeren oder Styrolacrylaten in einem geeigneten Lösungsmittel in Frage. Zur Einstellung der Haftung werden dabei vorzugsweise chlorierte Polyolefine zugesetzt. Ferner können auch sehr dünn aufgetragene Polyamid-, Polyethylen-, • · · ·Suitable release layers are known poorly adhering compositions, for example those based on cycloolefin copolymers, nitrocellulose, acrylates, polyvinyl chloride, ethylene acrylate copolymers or styrene acrylates in a suitable solvent. To adjust the adhesion, preferably chlorinated polyolefins are added. Furthermore, even very thinly applied polyamide, polyethylene, • · · ·
Fluorpolymerwachsschichten oder Silikonbeschichtungen als Releaseschicht verwendet werden.Fluoropolymer wax layers or silicone coatings are used as the release layer.
Die Verifizierung der magnetischen Metallschicht erfolgt durch bekannte Meßmethoden magnetischer Eigenschaften, wie der Hysterese oder der Suszeptibilität. Insbesondere kann aufgrund der dünnen Schichten und der damit verbundenen sehr schwachen Magnetisierung die Verifizierung vorteilhafterweise durch eine magneto-optische Messung unter Ausnutzung des magneto-optischen Kerr Effekts (MOKE) erfolgen.The verification of the magnetic metal layer is carried out by known measuring methods of magnetic properties, such as hysteresis or susceptibility. In particular, due to the thin layers and the associated very weak magnetization, the verification can advantageously be carried out by a magneto-optical measurement taking advantage of the magneto-optical Kerr effect (MOKE).
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die magneto-optische Messung mittels einer RDS-Messung (reflectance difference spectroscopy) unter Ausnutzung des magneto-optischen Kerr-Effekts (RD-MOKE) erfolgen. Dieses Verfahren ist besonders zielführend, wenn die Schichtdicke der magnetischen Metallschicht so dünn gewählt ist, dass sie mit den üblichen magnetischen Messmethoden nicht mehr detektiert werden kann.In a preferred embodiment, the magneto-optical measurement can be carried out by means of an RDS measurement (reflectance difference spectroscopy) using the magneto-optical Kerr effect (RD-MOKE). This method is particularly expedient if the layer thickness of the magnetic metal layer is chosen so thin that it can no longer be detected with the usual magnetic measuring methods.
Das Messprinzip und die physikalischen Grundlagen der RDS-Messung sind beispielsweise in P. Weightman et al., Reports on Progress in Physics 68 (2005), S. 1251 ff. beschrieben. Die Auswertung von morphologischen und magnetischen Informationen aus einer RD-MOKE-Messung an Nickel-Schichten ist beispielsweise in R, Denk et al., Physical Review B 79 (2009), S. 073407 ff. im Detail erklärt. Für eine solche Messung muss das Sicherheitsmerkmal, bzw. insbesondere die magnetische Metallschicht im Aufbau des Sicherheitsmerkmals, optisch zugänglich sein, die Metallschicht kann aber durchaus durch eine oder mehrere transparente oder semitransparente Schicht(en) abgedeckt sein. Voraussetzung ist jedenfalls, dass von der magnetischen Metallschicht genügend Licht reflektiert wird, damit im Messsystem ein auswertbares Signal detektiert werden kann. Pigmentierte magnetische Schichten können auf diese Weise in der Regel nicht detektiert werden, da durch die dunkle Färbung und die Lichtstreuung an den Pigmenten nicht genügend Licht reflektiert wird. · ·The measurement principle and the physical principles of the RDS measurement are described, for example, in P. Weightman et al., Reports on Progress in Physics 68 (2005), p. 1251 et seq. The evaluation of morphological and magnetic information from an RD-MOKE measurement on nickel layers is explained in detail, for example, in R, Denk et al., Physical Review B 79 (2009), p. 073407 et seq. For such a measurement, the security feature, or in particular the magnetic metal layer in the structure of the security feature, must be optically accessible, but the metal layer may well be covered by one or more transparent or semitransparent layer (s). In any case, the prerequisite is that enough light is reflected from the magnetic metal layer so that an evaluable signal can be detected in the measuring system. In this way, pigmented magnetic layers can generally not be detected, since not enough light is reflected by the dark coloration and the light scattering on the pigments. · ·
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Bei einer RD-MOKE-Messung wird das Sicherheitselement mit definiert polarisiertem Licht (beispielsweise linear oder elliptisch polarisiertem Licht) bestrahlt und die relative Änderung der Polarisationseigenschaften des reflektierten Lichts im Vergleich zum einfallenden Licht ermittelt.In an RD-MOKE measurement, the security element is irradiated with defined polarized light (for example linearly or elliptically polarized light) and the relative change in the polarization properties of the reflected light compared to the incident light is determined.
Die Messung kann bei einer definierten Wellenlänge oder über einen breiten Spektralbereich erfolgen.The measurement can be carried out at a defined wavelength or over a broad spectral range.
Anschließend wird ein externes Magnetfeld angelegt, zum Beispiel indem ein Permanentmagnet unter dem Sicherheitselement platziert wird, oder indem ein Elektromagnet ein Feld am Ort der Probe erzeugt.Subsequently, an external magnetic field is applied, for example by placing a permanent magnet under the security element, or by an electromagnet generating a field at the location of the sample.
Bei Anlegen des externen Magnetfeldes zeigt sich eine deutliche Änderung der Polarisation des reflektierten Lichts aufgrund der Magnetisierung der magnetischen Schicht im externen Magnetfeld im Vergleich zu einer Messung ohne externes Feld. Auch bei Umkehr des Magnetfeldes erfolgt eine deutliche Änderung des gemessenen Signals.Upon application of the external magnetic field, there is a marked change in the polarization of the reflected light due to the magnetization of the magnetic layer in the external magnetic field compared to a measurement without an external field. Even when the magnetic field is reversed, there is a significant change in the measured signal.
Die Höhe der Änderung hängt von der Stärke des Magnetfelds, dem verwendeten Material und der Dicke der metallischen Magnetschicht ab. Zur Messung werden in der Regel Magnetfelder von 0 - 2 T verwendet, bevorzugt jedoch Magnetfelder mit Stärken unter 1 T, um einen einfachen Messaufbau zu realisieren.The amount of change depends on the strength of the magnetic field, the material used and the thickness of the metallic magnetic layer. Magnetic fields of 0 - 2 T are usually used for the measurement, but magnetic fields with strengths below 1 T are preferred, in order to realize a simple measurement setup.
Diese Änderungen werden zur qualitativen und quantitativen Verifizierung des magnetischen Merkmals herangezogen.These changes are used for the qualitative and quantitative verification of the magnetic characteristic.
Die Größe des Messflecks ist so bemessen, dass eine lokale Auswertung des magneto-optischen Signals auch auf schmalen Sicherheitselementen in Form von Fäden möglich ist. Eine Fokussierung ist durch den Einsatz einer Linse bzw. eines Linsensystems im Strahlengang oder durch eine Integration in ein konfokales Mikroskop möglich. Ein solcher Aufbau ist in Koopmans et al., Applied Physics Leiters 69(6) (1996), Seite 782 ff. beschrieben. Typische Messfleckgrößen liegen im Bereich von 0,05 bis 10 mm, bevorzugt 0,1 bis 2The size of the measuring spot is dimensioned so that a local evaluation of the magneto-optical signal is possible even on narrow security elements in the form of threads. Focusing is possible by using a lens or a lens system in the beam path or by integration into a confocal microscope. Such a construction is described in Koopmans et al., Applied Physics Leiters 69 (6) (1996), page 782 et seq. Typical spot sizes are in the range of 0.05 to 10 mm, preferably 0.1 to 2
mm, können bei Einsatz eines konfokalen Mikroskops jedoch auch deutlich darunter liegen.mm, but may be significantly lower when using a confocal microscope.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die magnetische Metallschicht so dünn, dass keine zusammenhängende Schicht mehr vorliegt, sondern sogenannte Cluster. Diese Cluster haben im Allgemeinen eine Größe, also eine charakteristische räumliche Ausdehnung in einer der Raumrichtungen, im Bereich von 1-50 nm, bevorzugt 1-10 nm, sodass sich die magnetischen Eigenschaften aufgrund der geringen Größe deutlich von den Eigenschaften des Volumenmaterials unterscheiden. Solche Clusterschichten zeigen in einer herkömmlichen Magnetmessung kein Signal, da die Änderung der Magnetisierung durch das externe Magnetfeld zu gering ist.In a preferred embodiment, the magnetic metal layer is so thin that there is no more coherent layer, but so-called clusters. These clusters generally have a size, ie a characteristic spatial extent in one of the spatial directions, in the range of 1-50 nm, preferably 1-10 nm, so that the magnetic properties differ significantly from the properties of the bulk material due to the small size. Such cluster layers show no signal in a conventional magnetic measurement, since the change of the magnetization by the external magnetic field is too small.
Mit einem sehr empfindlichen Messaufbau, wie z.B. dem oben beschriebenen RDS-Verfahren, kann jedoch auch diese geringe Magnetisierung noch eindeutig nachgewiesen werden. Ebenso kann aufgrund des gemessenen Spektrums das Vorhandensein von Clustern anstelle einer durchgehenden Schicht nachgewiesen werden. Die Fälschungssicherheit ist damit nochmals deutlich gegenüber einer zusammenhängenden Schicht erhöht.With a very sensitive measurement setup, such as However, the RDS method described above, even this low magnetization can still be clearly detected. Also, due to the measured spectrum, the presence of clusters instead of a continuous layer can be detected. The security against counterfeiting is thus again significantly higher than a coherent layer.
Nicht magnetische Metallschichten zeigen in einer MOKE- bzw. RD-MOKE Messung zwar im allgemeinen ein RDS-Signal, das sich jedoch nicht ändert, wenn ein externes Magnetfeld angelegt oder geändert wird. Das Messverfahren unterscheidet daher zuverlässig zwischen magnetischen und nicht magnetischen Metallschichten.Non-magnetic metal layers generally exhibit an RDS signal in a MOKE or RD-MOKE measurement, however, which does not change when an external magnetic field is applied or changed. The measuring method therefore distinguishes reliably between magnetic and non-magnetic metal layers.
In Fig. 1 ist der Messaufbau bei einem mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement versehenen Wertdokument schematisch dargestellt.In Fig. 1, the measuring structure is shown schematically in a provided with the security element according to the invention value document.
In den Figuren 2 und 3 ist der Aufbau eines Wertdokuments mit dem darauf Befestigten Sicherheitselement in Form eines Faden oder Bandes dargestellt. » « * ·FIGS. 2 and 3 show the construction of a value document with the security element fastened thereon in the form of a thread or ribbon. »« *
Darin bedeuten 1. ein Wertdokument mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 7 2. den einfallenden Lichtstrahl 3. den reflektierten Lichtstrahl 4. die Magnetfeldlinien 5. eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds in orthogonaler Richtung zur Oberfläche des Sicherheitselements, beispielsweise ein Elektromagnet 6. ein Trägersubstrat bzw. Wertdokument, auf dem das Sicherheitselement befestigt ist 7. das Sicherheitselement 8. den Messbereich 9. eine transparente UV-Lackschicht 10. die magnetische Metallschicht 11. eine Heißsiegelklebeschicht 12. eine Prägung1. a document of value with a security element 7 according to the invention 2. the incident light beam 3. the reflected light beam 4. the magnetic field lines 5. a device for generating a magnetic field in the orthogonal direction to the surface of the security element, for example an electromagnet 6. a carrier substrate or Value document on which the security element is affixed 7. the security element 8. the measuring area 9. a transparent UV lacquer layer 10. the magnetic metal layer 11. a heat-seal adhesive layer 12. an embossing
Zur Vereinfachung ist die Klebeschicht, mit der der Aufbau am Wertdokument fixiert ist, in Fig. 1 nicht gezeigt. Eine solche Schicht ist zwischen der magnetischen Metallschicht 10 und dem Wertdokument 6 vorgesehen. Die Trägerfolie, auf der die Schichten des Sicherheitselements 7 hergestellt wurden, wurde nach der Übertragung der Schichten auf das Wertdokuments entfernt und ist daher in den Fig. 1 bis 3 auch nicht gezeigt.For simplicity, the adhesive layer with which the structure is fixed to the value document, not shown in Fig. 1. Such a layer is provided between the magnetic metal layer 10 and the value document 6. The carrier film on which the layers of the security element 7 were produced was removed after the transfer of the layers to the value document and is therefore also not shown in FIGS. 1 to 3.
Das Sicherheitselement 7 wird mit definiert polarisiertem Licht, beispielsweise linear polarisiertem Licht 2 (elektrisches Feld Ein) bestrahlt Das reflektierte Licht 3 (elektrisches Feld Eout) wird detektiert und die Änderung des Polarisationszustandes (ψ) sowie der Phasenbeziehung der beiden orthogonalen Komponenten (Δ) ermittelt. Daraus wird die normalisierte Differenz der Lichtreflexion entlang zweier orthogonaler Polarisationsrichtungen, also das RDS-Signal, ermittelt: • · «The security element 7 is irradiated with defined polarized light, for example linearly polarized light 2 (electric field Ein). The reflected light 3 (electric field Eout) is detected and the change in the polarization state (ψ) and the phase relationship of the two orthogonal components (Δ) are determined , From this, the normalized difference of the light reflection along two orthogonal polarization directions, ie the RDS signal, is determined:
— = tan4VÄ = 2 ——— r*+ry ^~2Θ = 2θ + 2ΐε- = tan4VÄ = 2 --- r * + ry ^ ~ 2Θ = 2θ + 2ΐε
Die letzte Beziehung gilt für kleine komplexe Änderungswinkel Θ, wobei der Realteil von Θ der Drehung der Polarisation Θ, und der Imaginärteil von Θ der 5 Elliptizität ε entspricht.The last relation holds for small complex angles of change Θ, where the real part of Θ corresponds to the rotation of the polarization Θ, and the imaginary part of Θ corresponds to the 5 ellipticity ε.
Im Allgemeinen ergibt sich das RDS-Signal nur aus der optischen Anisotropie der Oberfläche der gemessenen Schicht. Wird die Probe jedoch durch eine geeignete Vorrichtung 5 mit einem Magnetfeld 4 entlang einer Richtung 10 orthogonal zur Oberfläche beaufschlagt, ergibt sich bei magnetischen Materialien eine zusätzliche Änderung des RDS-Signals aufgrund des magnetooptischen Kerr-Effekts. Δτ = (Ar \ r \ r /((*> anisotrop magnetisch +w \ r /n[(H -(Hl·2 r /magnetisch 15In general, the RDS signal results only from the optical anisotropy of the surface of the measured layer. However, if the sample is acted upon by a suitable device 5 with a magnetic field 4 along a direction 10 orthogonal to the surface, an additional change in the RDS signal results due to the magneto-optical Kerr effect in the case of magnetic materials. Δτ = (Ar \ r \ r / ((*> anisotropic magnetic + w \ r / n [(H - (Hl · 2 r / magnetic 15
Aus der Differenz zweier Messungen bei entgegen gesetzt ausgerichtetem Magnetfeld kann man das magnetische RD-MOKE Signal ermitteln. Bei ausschließlich nichtmagnetischen Schichten ändert sich das Signal bei Umkehr des Magnetfeldes nicht. 20 Das Resultat einer solchen Messung ist in Fig. 4 dargestellt, wo der Realteil des RDS-Signals Ar/r als Funktion der Photonenenergie aufgetragen ist. Es sind zwei Messkurven erkennbar, die bei angelegtem Magnetfeld in jeweils unterschiedlicher Richtung (Bup bzw. Bd0Wn) gemessen wurden. Die Messwerte bei niedrigen Photonenenergien (2-3 eV) zeigen einen deutlichen 25 Unterschied, d.h. die gemessene Nickelschicht zeigt magnetische Eigenschaften. Im Falle einer nichtmagnetischen Schicht wären die beiden Messkurven identisch. Die Oszillationen in den Messkurven ergeben sich aus Interferenzeffekten im darüberliegenden UV-Lack und tragen keine wesentliche Information, außer dass mit Hilfe entsprechender Modellierung aus der Anzahl und Position der Oszillationen auf die Dicke des UV-Lackes zurückgeschlossen werden kann. * · * ·From the difference of two measurements with opposite aligned magnetic field one can determine the magnetic RD-MOKE signal. With exclusively non-magnetic layers, the signal does not change upon reversal of the magnetic field. The result of such a measurement is shown in FIG. 4, where the real part of the RDS signal Ar / r is plotted as a function of the photon energy. Two measuring curves can be seen, which were measured with the applied magnetic field in different directions (Bup or Bd0Wn). The measurements at low photon energies (2-3 eV) show a significant difference, i. the measured nickel layer shows magnetic properties. In the case of a non-magnetic layer, the two traces would be identical. The oscillations in the measured curves result from interference effects in the overlying UV varnish and do not carry any significant information, except that with the help of appropriate modeling from the number and position of the oscillations on the thickness of the UV varnish can be deduced. * · * ·
• · 1 r* * · • · 1 jp · · ·• 1 r * * · • 1 jp · · ·
Beispiel 1:Example 1:
Auf ein bahnförmiges Trägersubstrat aus PET mit einer Dicke von 36 pm wurde mittels Rasterwalze eine releasefähige UV-Lackschicht auf Polyester-Acrylat-Basis mit einer Dicke von 4 pm aufgebracht. Diese Lackschicht wurde auf der dem Substrat abgewandten Oberfläche mit einer Hologrammprägung versehen. Ein derartiges Verfahren ist in der EP 1 310 381 A beschrieben.On a web-shaped carrier substrate made of PET with a thickness of 36 .mu.m was applied by means of an anilox roller a release-capable UV coating layer based on polyester acrylate with a thickness of 4 pm. This lacquer layer was provided with a hologram embossing on the surface facing away from the substrate. Such a method is described in EP 1 310 381 A.
Anschließend wurde eine Nickelschicht durch DC-Sputtern in einer Vakuum-Folienbeschichtungsanlage aufgebracht. Die Dicke der Nickelschicht betrug 30 nm.Subsequently, a nickel layer was deposited by DC sputtering in a vacuum film coater. The thickness of the nickel layer was 30 nm.
Der Aufbau wurde schließlich mit einer 20 pm dicken Heißsiegellackschicht versehen, auf das Wertdokument unter Druck bei einer Temperatur von ca. 180°C appliziert und das Trägersubstrat abgezogen.The assembly was finally provided with a 20 pm thick heat sealing lacquer layer, applied to the value document under pressure at a temperature of about 180 ° C and the support substrate withdrawn.
In Fig. 4 ist das Spektrum von einer RD-MOKE Messung an dem Sicherheitselement aus Beispiel 1 dargestellt.FIG. 4 shows the spectrum of an RD-MOKE measurement on the security element from Example 1.
Beispiel 2:Example 2:
Auf ein Trägersubstrat aus PET mit einer Dicke von 12 pm wurde zunächst eine Schicht einer hochpigmentierten Druckfarbe partiell mittels Tiefdruck aufgebracht. Danach wurde eine partielle Nickelschicht durch Elektronenstrahlbedampfen in einem kontinuierlichen Verfahren aufgebracht. Die Dicke der Nickelschicht betrug 100 nm.On a carrier substrate made of PET with a thickness of 12 μm, a layer of a highly pigmented printing ink was first applied partially by gravure printing. Thereafter, a partial nickel layer was deposited by electron beam vapor deposition in a continuous process. The thickness of the nickel layer was 100 nm.
Im Anschluß wurde der Farbauftrag mitsamt der darüberliegenden Metallschicht mittels eines Waschverfahrens wieder entfernt.Following the paint application was removed together with the overlying metal layer by means of a washing process again.
Als weitere Metallschicht wurde, ebenfalls durch Elektronenstrahlbedampfen, eine vollflächige 30 nm dicke Aluminiumschicht aufgedampft.As a further metal layer, a full-surface 30 nm thick aluminum layer was vapor-deposited, likewise by electron beam vapor deposition.
Das beschichtete Trägersubstrat wurde anschließend mittels eines Kaschierklebers gegen eine weitere, 12 pm dicke, PET-Folie kaschiert.The coated carrier substrate was then laminated by means of a laminating adhesive against another, 12 pm thick, PET film.
Der Aufbau wurde beidseitig mit einer Heißsiegellackschicht mit einer Dicke von je 10 pm versehen und anschließend in Form eines Fadens geschnitten.The structure was provided on both sides with a heat sealing lacquer layer with a thickness of 10 pm and then cut in the form of a thread.
Dieser Faden wurde im Papierherstellungsverfahren derart in das Papier eingebracht, dass der Faden teilweise durch Papierfasern bedeckt war.This thread was introduced into the paper in the papermaking process such that the thread was partially covered by paper fibers.
Dabei war der Faden so eingebettet, dass einmal die Vorderseite des Fadens, auf der die Ni-Schicht optisch zugänglich ist, auf der einen Oberfläche des Papiers und einmal die Rückseite des Fadens, auf der die Al-Schicht optisch zugänglich ist, an der gegenüberliegenden Oberfläche des Papiers offen zu liegen kam, also als pendelnder Fensterfaden.In this case, the thread was embedded so that once the front of the thread on which the Ni layer is optically accessible, on the one surface of the paper and once the back of the thread on which the Al layer is optically accessible, on the opposite Surface of the paper came to lie open, so as swinging window thread.
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