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Die
Erfindung betrifft zur Verwendung als Sicherheitselement, insbesondere
in Wertdokumenten ein Verfahren zur Herstellung einer selektiv metallisierten
Folie.
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Aus
der
EP 0 330 733 A1 sind
Sicherheitselemente, insbesondere Sicherheitsfäden bestehend aus einer lichtdurchlässigen Kunststofffolie,
einer sich über
das gesamte Sicherheitselement erstreckenden opaken Beschichtung,
die Aussparungen in Form der einzubringenden Kodierung, insbesondere in
Form von Zeichen und Muster aufweist, bekannt. Zumindest in den
durch die Aussparungen definierten Bereichen können deckungsgleich farbgebende und/oder
lumineszierende Substanzen vorhanden sein, durch die sich die Codierung
von der opaken Beschichtung unter entsprechendem Lichteinfluss in farblich
kontrastierender Form unterscheidet.
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Aus
der
WO 99/13157 A1 sind
Sicherheitsfolien für
Wertpapiere bekannt, bei denen auf einer transluzenten Folie eine
metallische Beschichtung aufgebracht wird, die in der fertigen Folie
nicht vollflächig
ist, sondern Aussparungen aufweist, die im Durchlicht klar erkennbar
sein sollen. Die Herstellung dieser Folien erfolgt dadurch, dass
eine Trägerfolie mit
einer hochpigmentierten Druckfarbe bedruckt wird, wobei der Farbauftrag
nicht vollflächig
erfolgt, die Druckfarbe unter Bildung eines porigen Farbauftrags
getrocknet wird, anschließend
eine metallische Deckschicht aufgebracht wird und in einem weiteren Schritt
die hochpigmentierte Druckfarbe durch Auswaschen mit einem Lösungsmittel,
gegebenenfalls auch unter mechanischer Einwirkung entfernt wird. Damit
wird auch in jenen Bereichen, in denen die Druckfarbe entfernt wird,
die metallische Abdeckschicht mitentfernt, wodurch die im Durchlicht
erkennbaren Aussparungen gebildet werden. Die metallische Abdeckschicht
weist eine Dicke von 0,01 bis 1 μm
auf.
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Für die Anwendung
als Sicherheitselemente für
Wertdokumente, insbesondere Banknoten, Ausweisdokumente und dergleichen
ist es erforderlich, dass diese Sicherheitselemente, beispielsweise
in Faden oder Bandform möglichst
unauffällig
in den Träger,
im speziellen Papier oder ähnlichem,
integriert werden können.
Daher ist es erforderlich eine möglichst
geringe Dicke der Sicherheitselemente anzustreben. Ferner ist jedoch
gleichzeitig auch eine große
Präzision
in den Abmessungen der zu erzeugenden Aussparungen nötig um eine
ausreichende Fälschungssicherheit
zu gewährleisten,
da Unregelmäßigkeiten
in den Dimensionen der Aussparungen, die eine Codierung bilden,
eine eindeutige Feststellung der Echtheit oder einer etwaigen Nachahmung erschweren.
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Die
WO 02/31214 A1 beschreibt
partiell oder vollflächig
bedampfte metallisiert Folien, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Dazu wird auf ein Trägermaterial
mit einer Waschfarbe eine Struktur aufgedruckt oder die Grundmaterialien
werden direkt im Vakuum mittels einer Plasmareinigung gereinigt und
gleichzeitig mit Targetatomen bekeimt, worauf ein Metall aufgedampft
wird und danach eine strukturierte Schicht erzeugt wird. Eine Verwendung
als Sicherheitselement für
Wertdokumente ist nicht beschrieben, es werden auch keine Angaben
hinsichtlich der Dicke der funktionellen Schicht gemacht.
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Die
US 2,748,031 betrifft die
Herstellung von metallisch beschichteten Artikeln oder Filmen, insbesondere
in vorbestimmten Mustern. Bei dem angegebenen Verfahren wird zusätzlich eine
Siliconmonoxidschicht zwischen löslicher
Schicht und funktioneller Schicht im Vakuum aufgebracht, so daß diese
zusätzliche
Zwischenschicht zu Folien führt,
die als Sicherheitselement in einem Wertdokument nicht verwendet
werden kann. Durch diese zusätzliche Schicht
wird nicht nur die Anzahl der Verfahrensschritte erhöht, sondern
es werden gleichzeitig auch die Produktionskosten erhöht.
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Die
EP 0 395 411 A1 betrifft
eine Folie, die eine strukturierte Releaseschicht vorsieht, es wird eine
vollflächig
funktionelle Schicht aufgebracht und anschließend die Releaseschicht vom
Trägermaterial entfernt,
wobei die funktionelle Schicht im von der Releaseschicht vorgegebenen
Muster auf dem Trägersubstrat
verbleibt. Bei diesem Verfahren kann die geforderte Präzision der
Beschichtung für
Sicherheitselemente nicht gewährleistet
werden.
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Ferner
ist es manchmal auch wünschenswert,
entsprechende Beschichtungen und Codierungen auf beiden Seiten des
Trägersubstrats
des Sicherheitselements passergenau aufzubringen, um eine beiderseitige
Identifizierung der Echtheit zu gewährleisten.
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Dies
ist mit den Verfahren des Standes der Technik jedoch nicht ausreichend
möglich,
da entweder die Dicke das Sicherheitselements für die gewünschte Anwendung zu groß ist, andererseits
bei geringerer Dicke eine ausreichende Präzision nicht gewährleistet
werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, metallisierte Folien und ein Verfahren
zu deren Herstellung bereitzustellen, die die oben beschriebenen
Nachteile vermeidet und insbesondere aufgrund der geringen Dicke
und gleichzeitig hohen Präzision
besonders geeignet sind, als Sicherheitselemente in Wertdokumente
integriert zu werden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung
eine metallisierte Folie und ein Verfahren zu deren Herstellung
bereitzustellen, wobei die Folie nahezu unabhängig vom Trägermaterial strukturierte Schichten
aus verschiedenen Metallen, Metallverbindungen Legierungen auf einer
oder beiden Seiten des Trägersubstrats
aufweist, wobei die strukturierten Schichten gegebenenfalls passergenau
herstellbar sein sollen.
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Gegenstand
der Erfindung ist daher eine selektiv metallisierte Folie für Sicherheitselemente
hergestellt durch Bereitstellen eines Trägersubstrats, Aufbringen eines
in einem Lösungsmittel
löslichen partiellen
Farbauftrags mit Aussparungen in Form einer inversen Codierung,
Behandeln der bedruckten Trägerfolie
mittels eines Inline-Plasma-, Corona- oder Flamm-Prozesses, Aufbringen
einer dünnen Deckschicht
aus Metallen, Metallverbindungen und/oder Legierungen und Ablösen des
Farbauftrags durch Einwirkung eines Lösungsmittels gegebenenfalls
kombiniert mit einer mechanischen Einwirkung.
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Ein
weiterer Gegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung einer selektiv
metallisierten Folie für Sicherheitselemente,
dadurch gekennzeichnet, dass auf
ein Trägersubstrat
in einem ersten
Schritt auf einer oder beiden Seiten des Trägersubstrats ein in einem Lösungsmittel
löslicher
Farbauftrag in Form einer inversen Codierung aufgebracht wird,
in
einem zweiten Schritt diese Schicht mittels eines Inline-Plasma-,
Corona- oder Flammprozesses
behandelt wird und
in einem dritten Schritt eine Schicht eines
zu strukturierenden Materials aufgebracht wird, wobei diese Schicht
aus Metallen, Metallverbindungen oder Legierungen besteht, und eine
Dicke von 0,001 bis 50 μm
aufweist,
worauf in einem vierten Schritt der Farbauftrag mittels
eines Lösungsmittels,
gegebenenfalls kombiniert mit einer mechanischen Einwirkung entfernt
wird.
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Durch
mehrfache Anwendung dieses Verfahrens und passergenauen Druck sowohl
im Längs-
als auch im Seitenregister können
funktionelle Multilayer-Folien
aufgebaut werden. Im Prinzip sind damit beliebig viele Schichten
realisierbar. Insbesondere können
auch zwischen den einzelnen Schichten partielle oder vollflächige Lack-
und/oder Folienschichten aufgebracht werden.
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Unter
Codierung werden im folgenden Zeichen, Muster, Bilder, Linien und
dergleichen verstanden.
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Als
Trägersubstrat
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 in Rage. Die Trägerfolien weisen vorzugsweise
eine Dicke von 5–700 μm, bevorzugt
8–200 μm, besonders
bevorzugt 12–50 μm auf.
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Ferner
können
als Trägersubstrat
auch Metallfolien, beispielsweise Al-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe- oder Edelstahlfolien
mit einer Dicke von 5–200 μm, vorzugsweise
10 bis 80 μm,
besonders bevorzugt 20–50 μm dienen.
Die Folien können
auch oberflächenbehandelt,
beschichtet oder kaschiert beispielsweise mit Kunststoffen oder
lackiert sein.
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Ferner
können
als Trägersubstrate
auch Papier oder Verbunde mit Papier, beispielsweise Verbunde mit
Kunststoffen mit einem Flächengewicht von
20–500
g/m2, vorzugsweise 40–200 g/m2.
verwendet werden.
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Ferner
können
als Trägersubstrate
Vliese, wie Endlosfaservliese, Stapelfaservliese und dergleichen,
die gegebenenfalls vernadelt oder kalandriert sein können, verwendet
werden. Vorzugsweise bestehen solche Vliese aus Kunststoffen, wie
PP, PET, PA, PPS und dergleichen, es können aber auch Vliese aus natürlichen,
gegebenenfalls behandelten Fasern, wie Viskosefaservliese eingesetzt
werden. Die eingesetzten Vliese weisen ein Flächengewicht von etwa 20 g/m2 bis 500 g/m2 auf.
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Die
Trägersubstrate
können
zusätzlich
eine Lackschicht aufweisen, die unstrukturiert oder strukturiert,
beispielsweise geprägt
sein kann. Die Lackschicht kann beispielsweise eine haftende Lackschicht
oder eine entfernbare Transferlackschicht sein, sie kann durch Strahlung,
beispielsweise UV-Strahlung, thermisch oder reaktiv vernetzt oder vernetzbar
sein und zusätzliche
Eigenschaften wie z. B. kratzfeste und/oder antistatische Ausrüstung oder chemische
Beständigkeit
besitzen. Geeignet sind sowohl wässrige
als auch lösungsmittelhatige
Lacksysteme, insbesondere auch Lacksysteme auf Basis PE-Acrylat,
PET-Acrylat, Urethan-Acrylat, PVC, PMMA oder Epoxyacrylat.
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Das
Trägersubstrat
kann ein- oder beidseitig mit einem Heiß- oder Kaltsiegelkleber oder
einer Selbstklebebeschichtung versehen sein.
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In
Anbetracht der gewünschten
Eigenschaften des Endprodukts zur Verwendung als möglichst dünne Sicherheitselemente
sind Kunststofffolien und Metallfolien besonders bevorzugt, für Sicherheitsmerkmale
in Textilien sind aber auch Vliese gut geeignet.
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Die
Oberfläche
des Trägersubstrats
kann strukturiert oder unstrukturiert sein, oder beispielsweise
mit Mikro- oder Makrolinien geprägt
sein, das heißt
auf der Oberfläche
können
gegebenenfalls zwei- oder dreidimensionale Strukturen vorhanden sein.
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Die
Aufbringung des Farbauftrags kann durch ein beliebiges Verfahren,
beispielsweise durch Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck, Digitaldruck
und dergleichen erfolgen. Die verwendete Farbe bzw. der verwendete
Farblack ist in einem Lösungsmittel,
vorzugsweise in Wasser löslich,
es kann jedoch auch eine in jedem beliebigen Lösungsmittel, beispielsweise
in Alkohol, Estern und dergleichen lösliche Farbe verwendet werden.
Die Farbe bzw. der Farblack können übliche Zusammensetzungen
auf Basis von natürlichen
oder künstlichen
Makromolekülen
sein. Die lösliche
Farbe kann pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Als Pigmente
können
alle bekannten Pigmente verwendet werden. Besonders geeignet sind TiO2, ZnS, Kaolin und dergleichen.
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Anschließend wird
das bedruckte Trägersubstrat
mittels eines Inline-Plasma-(Niederdruck-
oder Atmosphärenplasma-),
Corona- oder Flammprozesses behandelt. Durch energiereiches Plasma,
beispielsweise Ar- oder Ar/O2-Plasma wird
die Oberfläche
von Tonungsresten der Druckfarben gereinigt. Dabei wird die notwendige
scharfe Abgrenzung der Konturen der Aussparungen, die für die notwenige Präzision der
Codierung notwendig ist, erreicht. Gleichzeitig wird die Oberfläche aktiviert.
Dabei werden endständige
polare Gruppen an der Oberfläche erzeugt.
Dadurch wird die Haftung von Metallen und dergleichen an der Oberfläche verbessert.
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Gegebenenfalls
kann gleichzeitig mit der Anwendung der Plasma- bzw. Corona- oder
Flammbehandlung eine dünne
Metall- oder Metalloxidschicht als Haftvermittler, beispielsweise
durch Sputtern oder Aufdampfen aufgebracht werden. Besonders geeignet
sind dabei Cr, Al, Ag, Ti, Cu, TiO2, Si-Oxide
oder Chromoxide. Diese Haftvermittlerschicht weist im allgemeinen
eine Dicke von 0,1 nm–5
nm, vorzugsweise 0,2 nm–2
nm, besonders bevorzugt 0,2 bis 1 nm auf.
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Dadurch
wird die Haftung der partiell oder vollflächig aufgebrachten strukturierten
funktionellen Schicht weiter verbessert. Das ist Voraussetzung für die Erzeugung
von funktionellen Schichten mit hoher Präzision und guter Haftung.
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Anschließend wird
die eigentliche funktionelle Schicht aufgebracht. Diese Schicht
besteht aus einem Metall, einer Metallverbindung oder einer Legierung.
Als Metallschicht sind Schichten aus Al, Cu, Fe, Ag, Au, Cr, Ni,
Zn und dergleichen geeignet. Als Metallverbindungen sind beispielsweise
Oxide oder Sulfide von Metallen, insbesondere TiO2,
Cr-Oxide, ZnS, ITO, ATO, FTO, ZnO, Al2O3 oder Siliciumoxide geeignet. Geeignete
Legierungen sind beispielsweise Cu-Al Legierungen, Cu-Zn Legierungen
und dergleichen.
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Diese
funktionelle Schicht kann durch bekannte Verfahren, beispielsweise
durch Bedampfen, Sputtern, Drucken (Tief-, Flexo-, Sieb-, Digitaldruck und
dergleichen), Sprühen,
Galvanisieren und dergleichen aufgebracht werden. Die Dicke der
funktionellen Schicht beträgt
0,001 bis 50 μm,
vorzugsweise 0,1 bis 20 μm.
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Anschließend wird
die Farbschicht durch ein geeignetes Lösungsmittel, das auf die Zusammensetzung
der Farbschicht abgestimmt ist, entfernt. Bevorzugt ist der Farbauftrag
wasserlöslich.
Gegebenenfalls kann die Ablösung
durch mechanische Einwirkung unterstützt werden.
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Um
das Anläsen
der abgedeckten Farbschicht weiter zu verbessern kann auch vollflächig oder
passergenau eine dünne
pigmentierte Farbschicht oder eine reine Pigmentschicht aufgebracht werden,
wobei die Dicke dieser Schicht etwa 0,01–5 μm beträgt.
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Durch
das Ablösen
des Farbauftrags mit den über
dem Farbauftrag befindlichen Bereichen der funktionellen Schicht,
wird das gewünschte
Endprodukt erhalten.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann
die funktionelle Schicht bzw. bei mehrfacher Anwendung des beschriebenen
Verfahrens die jeweiligen funktionellen Schichten vollflächig oder
partiell auf das Trägersubstrat,
insbesondere die Trägerfolie aufgebracht
werden.
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Bei
Multilayer-Aufbauten können
die übereinander
aufgebrachten Schichten unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Es ist dabei möglich
durch Kombination von verschiedenen Eigenschaften der einzelnen
Schichten, beispielsweise Schichten mit unterschiedlicher Leitfähigkeit,
Magnetisierbarkeit, optischen Eigenschaften, Absorptionsverhalten
und dergleichen Aufbauten zum Beispiel für Sicherheitselemente mit mehreren
präzisen
Echtheitsmerkmalen herzustellen.
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Dabei
können
die Verfahrensschritte beliebig oft wiederholt werden, wobei beispielsweise
bei vollflächiger
Aufbringung einer funktionellen Schicht der Farbauftrag gegebenenfalls
entfallen kann, die Inline-Plasma-, Corona- bzw. Flammbehandlung
gegebenenfalls mit gleichzeitigem Aufbringen eines Haftvermittlers
jedoch vorteilhaft sein kann.
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Gegebenenfalls
kann die so hergestellte beschichtete Folie auch noch durch eine
Schutzlackschicht geschützt
werden oder beispielsweise durch Kaschieren oder dergleichen weiterveredelt
werden.
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Die
erfindungsgemäßen metallisierten
Folien werden insbesondere als Sicherheitselemente, insbesondere
in Wertdokumenten und Datenträgern, beispielsweise
Banknoten, Wertpapieren, Ausweisdokumenten, Karten und dergleichen
verwendet oder als Sicherheitselemente oder Sicherheitsetiketten
in Verpackungen, Textilien, Siegeln und dergleichen.
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Durch
die ausgezeichnete Präzision
der Codierung und die Möglichkeit
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch mehrschichtige, sehr dünne Folien
herzustellen, sind die erfindungsgemäßen Folien insbesondere auch
zur Einbettung in Banknoten und dergleichen geeignet.
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Gegebenenfalls
kann das Produkt mit einem siegelfähigen Kleber, beispielsweise
einem Heiß- oder
Kaltsiegelkleber auf das entsprechende Trägermaterial appliziert werden,
oder beispielsweise bei der Papierherstellung für Sicherheitspapiere durch übliche Verfahren
in das Papier eingebettet werden.
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Diese
Siegelkleber können
mit sichtbaren oder im UV Licht sichtbaren, fluoreszierenden, phosphoreszierenden
oder Laser- und IR-Strahlung absorbierenden Merkmalen zur Erhöhung der
Fälschungssicherheit
ausgestattet sein. Diese Merkmale können auch in Form von Mustern
oder Zeichen vorhanden sein oder farbliche Effekte zeigen, wobei im
Prinzip beliebig viele Farben, vorzugsweise 1 bis 10 Farben oder
Farbmischungen, möglich
sind.
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Das
Trägersubstrat
kann bei einseitiger Beschichtung nach der Anwendung entfernt werden oder
am Produkt verbleiben. Dabei kann die Trägerfolie gegebenenfalls auf
der nicht beschichteten Seite besonders ausgerüstet werden, beispielsweise kratzfest,
antistatisch und dergleichen. Gleiches gilt für eine etwaige Lackschicht
auf dem Trägersubstrat.
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In
den Figuren sind bevorzugte erfindungsgemäße selektiv metallisierte Folien
dargestellt.
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In
den Figuren bedeuten 1 das Trägersubstrat, 2 den
Farbauftrag, 3 die Haftvermittlerschicht 4 die
erste funktionelle Schicht, 3a die zweite Haftvermittlerschicht, 4a die
zweite funktionelle Schicht, 3b die dritte Haftvermittlerschicht
und 4b die dritte funktionelle Schicht. Die funktionellen
Schichten können wie
oben beschrieben unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
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1.
zeigt eine selektiv metallisierte Folie vor dem Ablösen des
Farbauftrags,
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2 zeigt
die selektiv metallisierte Folie nach Ablösen des Farbauftrags.
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3 zeigt
einen selektiv metallisierten Multilayer–Aufbau, 4 zeigt
selektiven Multilayer-Aufbau mit partiellen und vollflächigen Schichten.
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Beispiele
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Beispiel 1:
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Auf
eine Trägerfolie
aus PET mit einer Dicke von 12 μm
wird mittels Tiefdruck eine wasserlösliche Farbschicht auf Basis
von Stärke
3 μm aufgebracht, wobei
Aussparungen in Form von Buchstaben vorgesehen werden.
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Anschließend wird
die bedruckte Folie einem Niederdruck-Plasmaprozess mit Ar-Plasma
unterworfen und gleichzeitig eine Schicht Cr als Haftvermittler
mit einer Dicke von 0,3 nm aufgebracht.
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Anschließend wird
mit Al bedampft. Die Schichtdicke der aufgedampften Schicht beträgt 0,2 μm.
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Nach
dem Prozess wird die Folie mit Wasser gewaschen und damit der Farbauftrag
mit dem auf dem Farbauftrag befindlichen Haftvermittler und der in
diesem Bereich befindlichen Metallschicht entfernt.
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Das
fertige Produkt weist eine selektive Al-Beschichtung mit einer Codierung
in Form von Buchstaben auf.
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Beispiel 2:
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Auf
eine Aluminiumfolie wird eine wasserlösliche Farbe auf Basis von
mit 9 Gew% TiO2 Pigmenten mit Aussparungen
in Form von definierten Linien aufgebracht. Anschließend wird
die bedruckte Folie einem Coronaprozess unterworfen und gleichzeitig eine
Schicht Siliziumdioxid als Haftvermittler mit einer Dicke von 0,3
nm aufgebracht.
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Anschließend wird
die so behandelte Folie mit Cu bedampft, wobei die Dicke der Schicht
0,5 μm beträgt.
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Nach
dem Prozess wird die Folie mit Wasser gewaschen und damit der Farbauftrag
mit dem auf dem Farbauftrag befindlichen Haftvermittler und der in
diesem Bereich befindlichen Metallschicht entfernt. Die Folie weist
nun eine selektive metallische Beschichtung in Form von definierten
Linien auf.
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Beispiel 3:
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Eine
gemäß Beispiel
1 hergestellte Folie wird einer Plasma-Behandlung mit Ar/O2 Plasma unterworfen und anschließend vollflächig eine
funktionelle Schicht aus einem Urethan-Lacksystem im Tiefdruckverfahren
aufgedruckt. Anschließend
wird die so behandelte Folie mit einem Farbauftrag mit einer in
Alkohol löslichen
Farbe mit 10% ZnS als Pigment versehen, wobei sich teilweise mit
den Aussparungen des ersten Farbauftrags überlappende Aussparungen in
Form eines Musters vorgesehen sind. Anschließend wird die Folie erneut
einer Plasma-Behandlung mit Ar/O2 Plasma
unterworfen und gleichzeitig eine 0,2 nm dicke Schicht von Chrom(III)oxid als
Haftvermittler aufgebracht. Anschließend wird eine Schicht von
Al mit einer Schichtdicke von 0,2 μm aufgesprüht. Anschließend wird
einem Waschprozess mit Alkohol durchgeführt, wobei wiederum der Farbauftrag
mit den darauf befindlichen Schichten abgelöst wird.
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Beispiel 4:
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Es
wird eine Folie analog Beispiel 1 hergestellt, wobei allerdings
alle dort beschriebenen Verfahrensschritte beidseitig der Trägerfolie
passer- und registergenau durchgeführt werden. Die so hergestellte
Folie wird anschließend
mit einer Schutzlackschicht mit einer im UV-Licht fluoreszierenden
Farbe versehen.