DE102005049168A1

DE102005049168A1 - Sicherheitspapier mit Fenster

Info

Publication number: DE102005049168A1
Application number: DE102005049168A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Krietsch; Matthias Dr. Kuntz; Holger Dr. Winkler
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-19
Also published as: WO2007042131A1; US20080251222A1; EP1937896A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitspapier zur Herstellung von Wertdokumenten, welches ein flächiges cellulosehaltiges Substrat mit einem darin eingeschlossenen polymeren Fenster umfasst, Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitspapiers sowie dessen Verwendung zur Herstellung von Wertdokumenten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitspapier zur Herstellung von Wertdokumenten, wobei das Papier ein flächiges cellulosehaltiges Substrat mit mindestens einem darin eingeschlossenen polymeren Fenster umfasst, das polymere Fenster und/oder das cellulosehaltige Substrat vorzugsweise ein optisch variables Erscheinungsbild aufweisen und das Sicherheitspapier bevorzugt über eine verbesserte mechanische Stabilität sowie eine verbesserte Reißfestigkeit verfügt. Die Erfindung betriff weiterhin Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitspapiers sowie Wertdokumente, die ein solches Sicherheitspapier enthalten.

Wert- und Sicherheitsdokumente wie beispielsweise Banknoten, Pässe, Ausweisdokumente, Aktien, Anleihen, Urkunden, Schecks, Gutscheine, Eintrittskarten, Fahrscheine, Sicherheitsetiketten und dergleichen werden oft aus Papier oder aus Materialien hergestellt, die mindestens eine Schicht aus einem cellulosehaltigen Material aufweisen.

Zur Erhöhung der Fälschungssicherheit werden solche Dokumente mit einer Vielzahl an Sicherheitsmerkmalen ausgestattet. Insbesondere bei Wertdokumenten, die in hohen Auflagen hergestellt werden, beispielsweise Banknoten, müssen die Art und Anzahl der wünschenswerten Sicherheitsmerkmale gegen die erhöhten Produktionskosten abgewogen werden. Aus diesem Grunde wird ständig nach preiswerten und technisch einfachen Lösungen gesucht, welche nach Möglichkeit einen Mehrfachnutzen erzielen können und die Fälschungssicherheit signifikant erhöhen. Optimal sind Lösungen, die zu Sicherheitsmerkmalen führen, die von jedermann möglichst ohne Hilfsmittel erkenn- und prüfbar sind und sich mit den bekannten häufig eingesetzten Sicherheitsmerkmalen gut kombinieren lassen.

Ein besonders bevorzugtes Sicherheitsmerkmal in Wertdokumenten ist ein mehr oder weniger transparentes Fenster in einer Schicht eines Wertdokumentes, welches die Durchsicht auf ein Sicherheitsmerkmal erlaubt, das sich im Falle eines mehrschichtigen Wertdokumentes in einer darunter befindlichen Schicht befindet, oder welches durch mindestens ein integriertes optisch oder maschinell wahrnehmbares Sicherheitselement selbst ein validierbares Sicherheitsmerkmal darstellt.

So ist in der AU-PS 488,652 ein Wertdokument beschrieben, welches aus zwei oder drei Polymerschichten besteht, von denen eine ein optisch variables Merkmal trägt, welches durch mindestens eine darüber liegende transparente Polymerschicht wahrgenommen und überprüft werden kann. Durch die darüber liegende Schicht wird das optisch variable Sicherheitsmerkmal geschützt und kann nicht verändert oder zerstörungsfrei entfernt werden. Da jedoch das gesamte Wertdokument aus polymeren Materialien besteht, ist es insbesondere zur Herstellung von Banknoten nur bedingt geeignet, denn solche polymeren Banknoten können nicht mit Sicherheitsmerkmalen wie beispielsweise Portrait-Wasserzeichen und Fenstersicherheitsfäden versehen werden, die jedoch als Banknotensicherheitsmerkmale beliebt sind und häufig verwendet werden. Gleichzeitig wird die Wirkung des auf Papierbanknoten oft eingesetzten Stahlstichtiefdrucks zum Aufdrucken von reliefartigen Druckmustern stark abgeschwächt, da mit dieser Druckart auf einem reinen Polymersubstrat nur sehr flache Reliefdrucke erzeugt werden können, so dass die spezielle Haptik dieses Sicherheitsmerkmals teilweise verloren geht.

Es wurden daher auch bereits Versuche unternommen, cellulosefaserhaltige Banknotenpapiere mit polymeren Fenstern zu versehen, um die Eigenschaften und Vorteile des Papiers mit denen eines polymeren Fensters verbinden zu können. Hierzu müssen Papierbögen mit Aussparungen versehen werden, wobei das Papier anschließend entweder ganzflächig mit Polymerschichten überzogen oder aber teilflächig lediglich die Aussparung mit einer Polymerschicht beklebt wird. Beide Lösungen weisen Nachteile auf.

Da die ausgesparten Fensteröffnungen in den Papierbögen aus praktischen Gründen in der Regel eine nicht ganz unerhebliche Größe aufweisen, neigen die damit versehenen Papierbögen zum Verziehen der Form, wenn sie mechanischen Prozessen ausgesetzt werden. Bei der Massenproduktion von beispielsweise Banknoten sind solche mechanischen Beanspruchungen aber üblich. Sollen die mit Aussparungen versehenen Papierbögen vollflächig mit Polymerschichten laminiert werden, kann es daher zu abweichenden Fensterformen, Rissen oder Faltenbildung kommen.

Im Falle der teilflächigen Beschichtung der Papierbögen lediglich an den Fensteröffnungen werden diese üblicherweise mit Folienabschnitten beklebt. Daher ist die Dicke des Sicherheitspapiers an der Fensteröffnung zumeist größer als die Dicke des Papiers als solches und bei Stapelung des Sicherheitspapiers kommt es zu Problemen, da die Papierbögen nicht eben aufeinander liegen.

Es bestand demnach ein großer Bedarf, ein Sicherheitspapier zur Verfügung zu stellen, welches ein polymeres Fenster ohne die oben beschriebenen Nachteile aufweist.

Papiere zur Anwendung im Sicherheitsbereich müssen außerdem eine hohe mechanische Beständigkeit aufweisen. Insbesondere Banknoten sind großen mechanischen und Umweltbelastungen ausgesetzt. Die Umlaufdauer von Banknoten wird demzufolge häufig durch deren Verschmutzungsgrad bestimmt.

Insbesondere durch die hauptsächliche Verwendung von Baumwollfasern sind Banknotenpapiere sehr porös und neigen deshalb im Umlauf stark zur Verschmutzung.

Um die Umlaufdauer zu erhöhen, wurde daher vorgeschlagen, Banknotenpapiere mit Beschichtungen zu versehen, die die Schmutzaufnahme der Papiere herabsetzen sollen.

So wird in DE 198 29 004 A1 ein Sicherheitspapier beschrieben, welches zumindest auf einer seiner Oberflächen eine Beschichtung aufweist, die lediglich aus einem Bindemittel besteht. Diese Schicht soll auf der Oberfläche des Papiers einen geschlossenen Oberflächenfilm bilden, welcher den Schmutzzugang zur Faser minimiert. Als Bindemittel können Acrylate oder Polyurethane eingesetzt werden.

Es ist ebenso bekannt, auf Sicherheitspapieren polymere Schichten aufzubringen, welche dem Papier zusätzliche Festigkeit und wasserabweisende Eigenschaften verleihen sollen, wie es beispielsweise in der EP 1 115 948 B1 beschrieben ist.

Aus der DE-OS 2 307 894 ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem kunststoffhaltige Papiere hergestellt werden, indem dem Papierrohstoff polymere Materialien zugegeben werden. Allerdings muss die verwendete Suspension Teilchen mit Größen von 4 bis 30 μm enthalten, damit diese während des Papierherstellungsprozesses an den Papierfasern angelagert werden können, um dem Papier Festigkeit zu verleihen.

Auch Kern/Mantel-Partikel sind für den Einsatz in Papieren bereits beschrieben worden. So wird in DE 197 27 060 A1 ein Verfahren zur Herstellung grobteiliger wässriger Polymerisatdispersionen beschrieben, die sich zur Ausrüstung von Papier eignen sollen. Welche Eigenschaften die damit behandelten Papiere besitzen, ist nicht beschrieben worden.

In der EP 0 441 559 A2 werden Kern/Mantel-Partikel offenbart, die zwischen Kern und Mantel einen Hohlraum aufweisen und ebenfalls zur Papierherstellung verwendet werden können. Diese verleihen dem damit behandelten Papier Deckvermögen, Helligkeit und Glanz und können einen Teil der sonst üblichen Additive wie Kaolin oder Titandioxid ersetzen.

Zum Anfärben von Papieren werden entsprechende Farbstoffe in partikulärer oder gelöster Form entweder in die Papierpulpe eingetragen oder über die Leimung aufgebracht. Dadurch kann Papier entweder gleichmäßig eingefärbt oder auch mit funktionellen Farbstoffen, beispielsweise mit photolumineszierenden Farbpigmenten, versehen werden. Ein optisch variables Erscheinungsbild ist jedoch durch den Einsatz von optisch variablen Pigmenten in der Papierpulpe nicht zu erzielen, da die Papierfasern die Pigmente zumindest teilweise überdecken und deren Ausrichtung behindern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, ein Sicherheitspapier zur Verfügung zu stellen, welches ein polymeres Fenster aufweist, das sich in derselben Schicht wie ein für die Herstellung des Sicherheitspapiers verwendetes cellulosehaltiges Substrat befindet ohne darüber hinaus zu ragen, wobei vorzugsweise mindestens einer der Bestandteile cellulosehaltiges Substrat und polymeres Fenster ein optisch ohne Hilfsmittel leicht identifizierbares Sicherheitsmerkmal aufweist und das Sicherheitspapier bevorzugt gleichzeitig eine erhöhte Reißfestigkeit, eine gute mechanische Stabilität, eine geringe Verschmutzungsneigung sowie eine von unbehandeltem Papier deutlich verschiedene fühlbare Oberfläche aufweist und über ein einfaches, in den üblichen Papierherstellungsprozess gut integrierbares Verfahren hergestellt werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Sicherheitspapier zur Herstellung von Wertdokumenten gelöst, welches ein flächiges cellulosehaltiges Substrat mit mindestens einem darin eingeschlossenen polymeren Fenster umfasst.

Dabei ist das polymere Fenster opak, semitransparent oder transparent, vorzugsweise jedoch transparent oder semitransparent, d.h. vorzugsweise transmittiert es einfallendes Licht zu mindestens 10% der einfallenden Lichtmenge.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenso durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers gelöst, bei dem Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, in eine wässrige cellulosehaltige Papierpulpe eingebracht und gemeinsam mit weiteren üblichen Papierrohstoffen zu einem Papierbogen verarbeitet werden und der Papierbogen mit mindestens einer Aussparung für ein Fenster versehen wird, wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf den Papierbogen einwirken gelassen werden, dass zumindest ein Teil der im Papierbogen enthaltenen Kern/Mantel-Partikel in die Aussparung gedrückt wird, so dass die Kern/Mantel-Partikel die Aussparung ausfüllen, und wobei der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papierbogen auf dem Papierbogen eine Matrix ausbildet.

Außerdem wird die Aufgabe der Erfindung auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers gelöst, bei dem Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, in eine wässrige cellulosehaltige Papierpulpe eingebracht und gemeinsam mit weiteren üblichen Papierrohstoffen zu einem Papierbogen verarbeitet werden und der Papierbogen mit mindestens einer Aussparung für ein Fenster versehen wird, und wobei auf die Aussparung im Papierbogen weitere Kern/Mantel-Partikel mit polymerem Mantel aufgebracht werden, so dass die weiteren Kern/Mantel-Partikel die Aussparung ausfüllen, und wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf den Papierbogen einwirken gelassen werden, dass der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papierbogen auf dem Papierbogen eine Matrix ausbildet.

Zusätzlich wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers gelöst, bei dem Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, mindestens auf einen Teil der Oberfläche eines ungeleimten oder geleimten Papiers aufgebracht werden, wobei das Papier mindestens eine Aussparung für ein Fenster aufweist oder mit einer solchen versehen wird, und wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf das Papier einwirken gelassen werden, dass zumindest ein Teil der in oder auf dem Papier befindlichen Kern/Mantel-Partikel in die Aussparung gedrückt wird, so dass die Kern/Mantel-Partikel die Aussparung ausfüllen, und wobei der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papier auf dem Papier eine Matrix ausbildet.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung auch durch die Verwendung des oben genannten Sicherheitspapiers zur Herstellung von Wertdokumenten wie Banknoten, Pässen, Ausweisdokumenten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Schecks, Gutscheinen, Eintrittskarten, Fahrscheinen, Sicherheitsetiketten und dergleichen sowie durch die Bereitstellung solcher Wertdokumente gelöst.

Sicherheitspapiere werden, wie andere Papiere auch, in einer Papiermaschine hergestellt, in der nacheinander in der Regel die folgenden Arbeits schritte ausgeführt werden: Die Stoffgewinnung, die Stoffaufbereitung, die Siebpartie, die Presspartie, die Trockenpartie, die Oberflächenveredlung, das Glätten, sowie der Schnitt.

Die Stoffgewinnung dient hierbei vornehmlich zur Gewinnung des cellulosehaltigen Ausgangsstoffes für die Papierherstellung. Dieser kann aus verschiedenen Pflanzenfasern oder auch aus Hadern gewonnen werden. Zur Herstellung von Sicherheitspapier werden bevorzugt Baumwollfasern eingesetzt, welche entweder aus Baumwollpflanzen direkt, aber auch aus Hadern gewonnen werden können.

Im Pulper werden die verschiedenen Papierinhaltsstoffe, die aus dem cellulosehaltigen Papiergrundstoff sowie verschiedenen Zusatzstoffen bestehen, mit Wasser zu einem Papierbrei, der Pulpe, vermischt. Die Zusatzstoffe sind dabei so gewählt, dass sie die verschiedensten gewünschten Eigenschaften des Papiers wie Farbe, Glätte, Weißgrad, Flächengewicht, Festigkeit, wasserabweisende Eigenschaften etc. beeinflussen, können jedoch auch Partikel oder Fasern enthalten, welche dem fertigen Sicherheitspapier bereits Sicherheitsmerkmale verleihen, wie beispielsweise Planchetten (kleine Papier- oder Kunststoffplättchen), Fasern aus unterschiedlichen Materialien (z.B. Kunststoffen), die u.a. auch photolumineszierende Eigenschaften aufweisen können, fluoreszierende Starlets, mit Hilfe spezieller Lichtquellen detektierbare oder spezifische chemische Reaktionen zeigende chemische Zusatzstoffe und dergleichen.

In der Siebpartie wird der stark verdünnte wässrige Papierbrei gleichmäßig auf ein umlaufendes Sieb verteilt. Dabei läuft überschüssiges Wasser ab oder wird abgesaugt. In dieser Siebpartie erfolgt auch die Einbringung von echten Wasserzeichen in das Papier.

Das überschüssige Wasser wird in der Presspartie entfernt und die entstandene feste Papierbahn wird in der Trockenpartie unter Wärmeeinwirkung getrocknet.

In der zumeist nachfolgenden Oberflächenveredlung wird das Papier einem so genannten Leimungs- oder Streichprozess unterzogen, durch den die Saugfähigkeit des Papiers in der Regel herabgesetzt wird. Diese Leimung erfolgt meist mit Bindemitteln und/oder Pigmenten und dient der Erzeugung der gewünschten Oberflächeneigenschaften, wie Flächengewicht, relative Feuchte, Tonerhaftung und -fixierung, Porosität, pH-Wert, Glanz, Weißgrad und dergleichen.

Es folgt ein Glättungsprozess, bei dem die Papierbahn durch mehrere Walzen geleitet wird, sowie abschließend der Papierschnitt.

Aus dem hier grob skizzierten Verfahrensablauf ist ersichtlich, dass während der Papierherstellung erhöhter Druck und erhöhte Temperatur mehrfach auf die Papierrohstoffe bzw. auf die entstehende Papierbahn einwirken. Die in der Papierherstellung eingesetzten Grund- und Zusatzstoffe müssen dieser Temperatur- und Druckbelastung standhalten, um die erwünschten Wirkungen erzielen zu können, es sei denn, dass die durch Druck und Temperatur erfolgenden Veränderungen der Stoffeigenschaften gerade die gewünschten Wirkungen erzeugen.

Das Sicherheitspapier gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein cellulosehaltiges Substrat, welches im weiteren auch als Papier oder Papierbogen bezeichnet wird und aus den zur Herstellung von Sicherheitspapieren üblichen Materialien besteht, d.h. vorzugsweise Cellulose aus Pflanzenfasern und/oder Hardern und insbesondere Cellulosefasern aus Baumwolle enthält. Zusätzlich kann das cellulosehaltige Substrat ebenso Kunststofffasern (auch überwiegend Kunststofffasern) sowie weitere übliche Zusatzstoffe enthalten. Die Auswahl der Zusatzstoffe ist dabei von den gewünschten Papiereigenschaften abhängig und kann stark variieren. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist die Art der Zusatzstoffe nicht ausschlaggebend und daher nicht limitierend, solange sie mit den Kern/Mantel-Partikeln, die gemäß der vorliegenden Erfindung in die Papierpulpe eingebracht oder auf oder in das cellulosehaltige Substrat gebracht werden, nicht soweit chemisch reagieren, dass sie deren optische Eigenschaften verändern. Insofern obliegt es dem Fachwissen des Papierherstellers, welche Zusatzstoffe er dem Herstellungsprozess zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers zusetzt.

Das cellulosehaltige Substrat ist vorzugsweise ein geleimtes oder ungeleimtes Papier.

Das cellulosehaltige Substrat weist ein polymeres Fenster auf, d.h. eine Aussparung im cellulosehaltigen Substrat ist mit einem Material gefüllt, welches ganz oder überwiegend polymere Bestandteile aufweist. Dabei befindet sich das polymere Fenster vorzugsweise in einer Ebene mit dem cellulosehaltigen Substrat und ragt weder an der unteren noch an der oberen Oberfläche des cellulosehaltigen Substrats über dieses hinaus. Insbesondere ist das polymere Fenster innig und haftend mit dem cellulosehaltigen Substrat verbunden, ohne mit diesem verklebt oder laminiert zu sein.

Das polymere Fenster im cellulosehaltigen Substrat ist erfindungsgemäß ein Formkörper aus Kern/Mantel-Partikeln, die einen polymeren Mantel aufweisen.

Insbesondere enthält das polymere Fenster Kern/Mantel-Partikel, deren Kerne im wesentlichen fest und formstabil sind und eine im wesentlichen monodisperse Größenverteilung aufweisen.

Soll es zur Ausbildung eines optisch variablen Erscheinungsbildes kommen, müssen Mantelmaterial und Kernmaterial einen Unterschied zwischen ihren Brechzahlen aufweisen.

Zumindest im polymeren Fenster und in einer Randzone zwischen der Aussparung für das Fenster und dem cellulosehaltigen Substrat (Papier) auf dem Papier bildet der polymere Mantel der Kern/Mantel-Partikel eine Matrix.

In dieser Matrix sind die Kerne vorzugsweise regelmäßig angeordnet, d.h. sie bilden dreidimensionale Strukturen aus, mit denen eine Fernordnung der Kerne erreicht wird, die zumindest domänenweise annähernd einer kubisch-flächenzentrierten dichten Kugelpackung entspricht.

Besteht nun ein Brechzahlunterschied zwischen dem Mantelmaterial und dem Kernmaterial der Kern/Mantel-Partikel, bilden die regelmäßig angeordneten Kerne ein Beugungsgitter, an dem Reflexion, Interferenz und Streuung des einfallenden oder eingestrahlten Lichtes gleichzeitig stattfinden. Dies verleiht dem Formkörper aus Kern/Mantel-Partikeln eine opaleszierende Farbgebung.

Daher kann das polymere Fenster vorzugsweise ein optisch variables Erscheinungsbild aufweisen, welches als solches ein eigenständiges Sicherheitsmerkmal darstellt. Gleichzeitig kann das polymere Fenster über Polfiltereigenschaften verfügen.

Auch das cellulosehaltige Substrat für das Sicherheitspapier gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, zumindestens über einen Teil seiner Fläche verteilt, Kern/Mantel-Partikel, die einen polymeren Mantel aufweisen. Solche Kern/Mantel-Partikel sind zumindest in einer Randzone zwischen Fensteraussparung und cellulosehaltigem Substrat, vorzugsweise jedoch auch auf weiteren Teilflächen bzw. auf der Gesamtfläche des cellulosehaltigen Substrats vorhanden.

Vorzugsweise handelt es sich hier ebenfalls um Kern/Mantel-Partikel, deren Kerne im wesentlichen fest und formstabil sind und eine im wesentlichen monodisperse Größenverteilung aufweisen.

Dabei ist es ebenfalls von Vorteil, wenn ein Unterschied zwischen den Brechzahlen des Kernmaterials und des Mantelmaterials besteht.

Bedingt durch den üblichen Papierherstellungsprozess, bei dem erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur auf den Papierbogen einwirken, und/oder bedingt durch eine Nachbehandlung mit erhöhtem Druck oder erhöhter Druck- und Temperatureinwirkung liegen auch die im cellulosehaltigen Substrat enthaltenen Kern/Mantel-Partikel zumindest teilweise in Domänen mit regelmäßig angeordneten Kernen vor, wobei letztere ein Beugungsgitter ausbilden, wenn Kernmaterial und Mantelmaterial unterschiedliche Brechzahlen aufweisen.

Dadurch wird einfallendes oder eingestrahltes Licht reflektiert, interferiert und gestreut, was ein optisch variables Erscheinungsbild des cellulosehaltigen Substrates bewirkt.

Daher weisen in einer bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäß das cellulosehaltige Substrat oder das polymere Fenster, vorzugsweise aber beide, optisch variable Eigenschaften auf. Zusätzlich kann das polymere Fenster Licht polarisierende Eigenschaften aufweisen und als Polfilter wirken.

Als optisch variabel werden im allgemeinen solche visuell wahrnehmbaren Eigenschaften bezeichnet, bei denen unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln ein unterschiedlicher Farb- und/oder Helligkeitseindruck zu verzeichnen ist. Bei unterschiedlichen Farbeindrücken wird diese Eigenschaft als Farbflop bezeichnet. Ein Sicherheitsmerkmal mit einer solchen Eigenschaft zeigt nicht kopierbare Farb- und Glanzeindrücke, welche mit dem bloßen Auge gut wahrnehmbar sind.

Das Substrat und/oder das polymere Fenster im erfindungsgemäßen Sicherheitspapier weisen nun vorzugsweise unter mindestens zwei verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln mindestens zwei und höchstens vier, insbesondere aber unter zwei verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln zwei oder unter drei verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln drei optisch klar unterscheidbare diskrete Farben auf. Eine weitere Ausführungsform stellt ein beim Abkippen über verschiedene Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel auftretender Farbverlauf dar. Beide Farbänderungen sind vom menschlichen Auge gut erfassbar und nicht kopierbar.

Vorzugsweise weisen das cellulosehaltige Substrat und/oder auch das polymere Fenster einen gewissen Grad an Transparenz auf. Bezüglich des polymeren Fensters bedeutet das, dass es mindestens 10% des einfallenden Lichtes transmittieren sollte. Dabei tritt eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers zu Tage. Wenn das cellulosehaltige Substrat und/oder das polymere Fenster in der Aufsicht eine bestimmte optisch variable Farbstellung, beispielsweise einen Farbflop von violett nach blaugrün aufweist, ist in der Durchsicht die komplementäre, ebenfalls optisch variable Farbstellung, hier zum Beispiel von gelbgrün nach orange, zu beobachten.

Dieses Farbspiel, welches im polymeren Fenster intensiver als im cellulosehaltigen Substrat zur Geltung kommt, ist mit den üblichen optisch variablen Mitteln zur Herstellung von Sicherheitsprodukten nicht nachahmbar und mit den üblichen Farbkopierern nicht kopierbar. Es stellt daher ein eigenständiges, auffallendes und optisch leicht ohne Hilfsmittel zu verifizierendes Sicherheitsmerkmal dar.

Selbst wenn polymeres Fenster oder cellulosehaltiges Substrat nicht transparent sind, ist das in der Aufsicht wahrnehmbare Farbspiel auffällig genug, um ein eigenständiges Sicherheitsmerkmal darzustellen.

Zwischen den Kern/Mantel-Partikeln, die sich im polymeren Fenster befinden, und den Kern/Mantel-Partikeln, die sich in einer Randzone um das polymere Fenster herum im cellulosehaltigen Substrat befinden, wird eine gemeinsame Matrix der Mantelanteile der Kern/Mantel-Partikel ausgebildet, die eine feste Verbindung des Formkörpers aus Kern/Mantel-Partikeln im polymeren Fenster mit dem cellulosehaltigen Substrat gewährleistet, ohne dass Verklebungs- oder Laminierprozesse zwischen Papier und Polymer erfolgen müssen.

Selbstverständlich kann sich diese gemeinsame Matrix über einen größeren Teil oder aber die gesamte Flächenausdehnung des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers erstrecken, ist aber zumindest in der Randzone zwischen dem cellulosehaltigen Substrat und dem aus einem Formkörper aus Kern/Mantel-Partikeln bestehenden polymeren Fenster ausgebildet.

Die Kern/Mantel-Partikel, die im cellulosehaltigen Substrat und im polymeren Fenster enthalten sind, können gleich oder verschieden sein. Dabei betreffen die Variationsmöglichkeiten sowohl die chemische Zusammensetzung der Grundmaterialien und Zusatzstoffe für Kern und Mantel, die Art der chemischen Anbindung des Mantels an den Kern, die Partikelgröße der Kern/Mantel-Partikel als auch die Gewichtsverteilung von Kern und Mantel.

Vorzugsweise sind die Kern/Mantel-Partikel im cellulosehaltigen Substrat und im polymeren Fenster gleich, da dies mit einem sehr einfachen Verfahren realisierbar ist und die Kern/Mantel-Partikel in einem einzigen Verfahrensschritt zugegeben werden können. Gleichzeitig können damit bereits deutliche optisch variable Effekte in Substrat und Fenster erhalten werden.

Für aufwendiger gestaltete Sicherheitsprodukte ist es aber auch von Vorteil, wenn cellulosehaltiges Substrat und polymeres Fenster verschiedene Farbstellungen und/oder verschiedene maschinell lesbare Inhaltsstoffe aufweisen. Dies ist durch Variation der oben genannten Parameter erzielbar. Ein selektives Aufbringen von Kern/Mantel-Partikeln auf die Aussparung für das Fenster ist dabei technisch ohne größeren Aufwand ebenfalls realisierbar.

Die Kerne der Kern/Mantel-Partikel haben vorzugsweise eine im wesentlichen sphärische, insbesondere kugelförmige Gestalt und weisen eine im wesentlichen monodisperse Größenverteilung auf, d.h. sie liegen in einer sehr engen Teilchengrößenverteilung vor.

Der mittlere Teilchendurchmesser der Kernpartikel liegt im Bereich von 30–400 nm, insbesondere im Bereich von 60–350 nm und besonders bevorzugt im Bereich von 90–300 nm. Im allgemeinen beträgt der Teilchendurchmesser der Kernpartikel etwa 60 bis etwa 80%, insbesondere etwa 65 bis etwa 75%, des Gesamtdurchmessers der Kern/Mantel-Partikel.

Die Kern/Mantel-Partikel weisen einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 50–800 nm auf. Insbesondere werden Partikel im Bereich von 100–500 nm eingesetzt und besonders bevorzugt Partikel mit einem Teilchendurchmesser von 150–400 nm. In diesen Teilchengrößenbereichen kann bevorzugt mit optischen Effekten im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichtes gerechnet werden.

Es können jedoch auch Kern/Mantel-Partikel eingesetzt werden, deren Größe einem Vielfachen der hier beschriebenen Teilchengrößen entspricht.

Die Kerne der Kern/Mantel-Partikel sind im wesentlichen fest und formstabil. Das bedeutet, dass die Kerne unter den Verarbeitungsbedingungen im Papierherstellungsprozess bzw. bei der Herstellung der Kern/Mantel-Partikel entweder nicht fließfähig werden oder bei einer Temperatur fließfähig werden, die oberhalb der Fließtemperatur des Mantelmaterials liegt. Unter denselben Bedingungen ist das Material, aus dem die Kerne bestehen, auch praktisch nicht quellbar.

Um dies zu erreichen, werden als Kernmaterialien vorzugsweise organische polymere Materialien mit einer entsprechend hohen Glasübergangstemperatur (T_g) oder aber anorganische Kernmaterialien ausgewählt.

Vorzugsweise bestehen die Kerne aus einem organischen polymeren Material, welches insbesondere vernetzt ist, oder enthalten dieses überwiegend.

Geeignet sind sowohl Polymerisate und Copolymerisate polymerisierbarer ungesättigter Monomere als auch Polykondensate und Copolykondensate von Monomeren mit mindestens zwei reaktiven Gruppen, wie z.B. hochmolekulare aliphatische, aliphatisch/aromatische oder vollaromatische Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyharnstoffe und Polyurethane, aber auch Aminoplast- und Phenoplast-Harze, wie z.B. Melamin/Formaldehyd-, Harnstoff/Formaldehyd- und Phenol/Formaldehyd-Kondensate. Auch Epoxidharze sind als Kernmaterial geeignet.

Zweckmäßigerweise sind die Polymere des Kernmaterials in einer bevorzugten Erfindungsvariante vernetzte (Co)-Polymere, da diese üblicherweise erst bei hohen Temperaturen ihren Glasübergang zeigen. Diese vernetzten Polymere können entweder bereits im Verlauf der Polymerisation bzw.

Polykondensation oder Copolymerisation bzw. Copolykondensation vernetzt worden sein, oder sie können nach Abschluss der eigentlichen (Co)-Polymerisation oder (Co)-Polykondensation in einem gesonderten Verfahrensschritt nachvernetzt worden sein.

Vorzugsweise werden die monodispersen Kerne aus organischen polymeren Materialien durch Emulsionspolymerisation erhalten. Hinsichtlich des Ablaufs dieses Verfahrens und aller verwendeten Hilfs- und Zusatzstoffe wie beispielsweise Polymerisationsinitiatoren, Dispergierhilfsmittel, Emulgatoren, Vernetzer und dergleichen wird hier ausdrücklich auf die entsprechenden Ausführungen in EP 0 955 323 A1 sowie in WO 03/025035 A2 verwiesen.

In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Erfindungsvariante besteht der Kern gänzlich oder überwiegend aus einem anorganischen Material, vorzugsweise einem Metall oder Halbmetall oder einem Metallchalcogenid oder Metallpnictid.

Als Chalcogenide werden im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Verbindungen bezeichnet, in denen ein Element der 16. Gruppe des Periodensystems der elektronegative Bindungspartner ist; als Pnictide solche, in denen ein Element der 15. Gruppe des Periodensystems der elektronegative Bindungspartner ist.

Bevorzugte Kerne bestehen aus Metallchalcogeniden, vorzugsweise Metalloxiden, oder Metallpnictiden, vorzugsweise Nitriden oder Phosphiden. Metall im Sinne dieser Begriffe sind dabei alle Elemente, die im Vergleich zu den Gegenionen als elektropositiver Partner auftreten können, wie die klassischen Metalle der Nebengruppen, beziehungsweise die Hauptgruppenmetalle der ersten und zweiten Hauptgruppe, genauso jedoch auch alle Elemente der dritten Hauptgruppe, sowie Silizium, Germanium, Zinn, Blei, Phosphor, Arsen, Antimon und Bismuth. Zu den bevorzugten Metallchalcogeniden und Metallpnictiden gehören insbesondere Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Galliumnitrid, Bor- und Aluminiumnitrid sowie Silizium- und Phosphornitrid.

Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Kern-Mantel-Partikel werden in einer Variante der vorliegenden Erfindung bevorzugt monodisperse Kerne aus Siliziumdioxid eingesetzt, die beispielsweise nach dem in US 4 911 903 beschriebenen Verfahren erhalten werden können. Die Kerne werden dabei durch hydrolytische Polykondensation von Tetraalkoxysilanen in einem wäßrig-ammoniakalischen Medium hergestellt, wobei man zunächst ein Sol von Primärteilchen erzeugt und anschließend durch ein kontinuierliches, kontrolliertes Zudosieren von Tetraalkoxysilan die erhaltenen SiO₂-Partikel auf die gewünschte Teilchengröße bringt. Mit diesem Verfahren sind monodisperse SiO₂-Kerne mit mittleren Teilchendurchmessern zwischen 0,05 und 10 μm bei einer Standardabweichung von 5% herstellbar.

Weiterhin sind als Ausgangsmaterial SiO₂-Kerne bevorzugt, die mit (Halb)Metallen oder im sichtbaren Bereich nichtabsorbierenden Metalloxiden, wie z.B. TiO₂, ZrO₂, ZnO₂, SnO₂ oder Al₂O₃, beschichtet sind. Die Herstellung von mit Metalloxiden beschichteten SiO₂-Kernen ist beispielsweise in US 5 846 310 , DE 198 42 134 und DE 199 29 109 näher beschrieben.

Als Ausgangsmaterial sind auch monodisperse Kerne aus nichtabsorbierenden Metalloxiden wie TiO₂, ZrO₂, ZnO₂, SnO₂ oder Al₂O₃ oder Metalloxidgemischen einsetzbar. Ihre Herstellung ist beispielsweise in EP 0 644 914 beschrieben. Weiterhin ist das Verfahren gemäß EP 0 216 278 zur Herstellung monodisperser SiO₂-Kerne ohne weiteres und mit gleichem Ergebnis auf andere Oxide übertragbar. Zu einem Gemisch aus Alkohol, Wasser und Ammoniak, dessen Temperatur mit einem Thermostaten auf 30 bis 40°C genau eingestellt wird, werden unter intensiver Durchmischung Tetraethoxysilan, Tetrabutoxytitan, Tetrapropoxyzirkon oder deren Gemische in einem Guss zugegeben und die erhaltene Mischung für weitere 20 Sekunden intensiv gerührt, wobei sich eine Suspension von monodispersen Kernen im Nanometerbereich ausbildet. Nach einer Nachreaktionszeit von 1 bis 2 Stunden werden die Kerne auf die übliche Weise, z.B. durch Zentrifugieren, abgetrennt, gewaschen und getrocknet.

Weiterhin sind als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Kern-Mantel-Partikel auch monodisperse Kerne aus Polymeren geeignet, die eingeschlossene Partikel enthalten, die beispielsweise aus Metalloxiden bestehen. Solche Materialien werden beispielsweise von der Firma micro caps Entwicklungs- und Vertriebs GmbH in Rostock angeboten. Nach kundenspezifischen Anforderungen werden Mikroverkapselungen auf der Basis von Polyestern, Polyamiden und natürlichen und modifizierten Kohlenhydraten gefertigt.

Einsetzbar sind weiterhin monodisperse Kerne aus Metalloxiden, die mit organischen Materialien, beispielsweise Silanen, beschichtet sind. Die monodispersen Kerne werden in Alkoholen dispergiert und mit gängigen Organoalkoxysilanen modifiziert. Die Silanisierung sphärischer Oxidpartikel ist auch in DE 43 16 814 beschrieben.

Die Größe und Teilchengrößenverteilung der Kerne lässt sich besonders gut einstellen, wenn die Kerne überwiegend oder ausschließlich aus organischen Polymeren und/oder Copolymeren bestehen. Vorzugsweise bestehen die Kerne überwiegend aus einem einzigen Polymer oder Copolymer, und insbesondere bevorzugt aus Polystyrol.

Die Kerne der Kern/Mantel-Partikel können ebenso ein Kontrastmittel enthalten. Dabei kann es sich um ein lösliches oder unlösliches Farbmittel handeln. Bei löslichen Farbmitteln handelt es sich in der Regel um lösliche, meist organische Farbstoffe, welche natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein können und in der Regel aus den Verbindungsklassen der Carbonylfarbmittel wie Chinone, indigoide Farbmittel und Chinacridone, der Cyaninfarbmittel wie Di- und Triarylmethane und Chinonimine, der Azofarbmittel, der Azomethine und Methine, der Isoindolinfarbmittel, der Phthalocyanine und der Dioxazine ausgewählt sind. Unlösliche Farbmittel sind organische oder anorganische Farbpigmente. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Absorptionspigmente und in einer Erfindungsvariante insbesondere bevorzugt um Schwarzpigmente, beispielsweise Ruß.

Üblicherweise handelt es sich bei diesen Kontrastmitteln jedoch um anorganische oder organische Pigmente, welche natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein können. Dabei wird unter Pigmenten im Sinne der vorliegenden Erfindung jede feste Substanz verstanden, die im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichtes einen optischen Effekt zeigt oder die bestimmte funktionelle Eigenschaften aufweist. Insbesondere werden solche Substanzen als Pigmente bezeichnet, die der Definition von Pigmenten nach DIN 55943 bzw. DIN 55944 entsprechen. Gemäß dieser Definition handelt es sich bei einem Pigment um ein im Anwendungsmedium praktisch unlösliches, anorganisches oder organisches, buntes oder unbuntes Farbmittel beziehungsweise um eine im Anwendungsmedium praktisch unlösliche Substanz, welche besondere Eigenschaften, beispielsweise magnetische, elektrische oder elektromagentische Eigenschaften, aufweist. Die Form dieser Pigmente ist dabei unwesentlich, insbesondere können diese sphärischer, plättchenförmiger oder nadelförmiger Natur sein oder unregelmäßige Partikelformen aufweisen.

Es versteht sich von selbst, dass Pigmente, welche in die Kerne der Kern/Mantel-Partikel eingebaut werden, eine mittlere Teilchengröße aufweisen, die nicht größer ist als die mittlere Teilchengröße der Kerne.

Als Kontrastmittel in den Kernen können auch lumineszierende Verbindungen eingesetzt werden. Unter lumineszierenden Verbindungen werden solche Substanzen verstanden, die durch Anregung im sichtbaren Wellenlängenbereich, im IR- oder im UV-Wellenlängenbereich des Lichtes, durch Elektronenstrahlen oder durch Röntgenstrahlen eine maschinell messbare und ggf. sichtbare Strahlung emittieren. Dazu gehören auch solche Substanzen, welche durch Anregung im elektromagnetischen Feld Strahlung emittieren, die so genannten elektrolumineszierenden Substanzen, welche ggf. zusätzlich durch Anregung im UV- oder IR-Wellenlängenbereich lumineszieren. Hierfür geeignet sind alle bekannten partikulären und löslichen Substanzen mit den oben genannten Eigenschaften. Die partikulären Substanzen können dabei jede geeignete regelmäßige oder unregelmäßige Form aufweisen und liegen in einer geeigneten Partikelgröße vor, also mit einer mittleren Teilchengröße, die den mittleren Teilchendurchmesser der Kerne nicht überschreitet. Besonders bevorzugt liegen daher die lumineszierenden Partikel in Form von Nanopartikeln oder in Form der so genannten Quantum Dots vor.

Die partikulären Substanzen müssen nicht notwendigerweise in reiner Form vorliegen, sondern können ebenso mikroverkapselte Partikel sowie mit lumineszierenden Stoffen getränkte, dotierte oder beschichtete Trägermaterialien umfassen. Aus diesem Grunde können lumineszierende Substanzen in die Kerne oder als Kerne der Kern/Mantel-Partikel eingearbeitet werden. Dies betrifft sowohl lösliche als auch partikuläre lumineszierende Materialien.

Als Beispiele für lumineszierende Substanzen können neben jeder Art von organischen lumineszierenden Substanzen beispielsweise die folgenden Verbindungen genannt werden: mit Ag dotiertes Zinksulfid ZnS:Ag, Zinksilikat, SiC, ZnS, CdS, welches mit Cu oder Mn aktiviert ist, ZnS/CdS:Ag; ZnS:Cu, ZnS:Tb; ZnS:Al; ZnS:TbF₃; ZnS:Eu; ZnS:EuF₃; Y₂O₂S:Eu; Y₂O₃:Eu; Y₂O₃:Tb; YVO₄:Eu; YVO₄:Sm; YVO₄:Dy; LaPO₄:Eu; LaPO₄:Ce; LaPO₄:Ce,Tb; Zn₂SiO₄:Mn; CaWO₄; (Zn,Mg)F₂:Mn; MgSiO₃:Mn; ZnO:Zn; Gd₂O₂S:Tb; Y₂O₂S:Tb; La₂O₂S:Tb; BaFCl:Eu; LaOBr:Tb; Mg-Wolframat; (Zn,Be)-Silikat:Mn; Cd-Borat:Mn; [Ca₁₀(PO₄)₆F, Cl:Sb, Mn]; (SrMg)₂P₂O₇:Eu; Sr₂P₂O₇:Sn; Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu; Y₂SiO₅:Ce, Tb; Y(P,V)O₄:Eu; BaMg₂Al₁₀O₂₇:Eu oder MgAl₁₁O₁₉:Ce,Tb. Diese Aufzählung ist lediglich beispielhaft und daher nicht abschließend zu verstehen,.

Magnetpartikel, deren mittlere Teilchendurchmesser den mittleren Teilchendurchmesser der Kerne der Kern/Mantel-Partikel nicht überschreiten, las sen sich ebenso in die Kerne der Kern/Mantel-Partikel einarbeiten. Das ist insbesondere dann gut möglich, wenn ein organisches Polymer als Kernmaterial verwendet wird.

Prinzipiell sind hierfür alle Magnetpartikel geeignet, welche aus magnetisierbaren Materialien bestehen oder magnetisierbare Materialien als Kern, Beschichtung oder Dotierung enthalten. Als magnetisierbare Materialien können hierbei alle bekannten Materialien wie magnetisierbare Metalle, magnetisierbare Metalllegierungen oder Metalloxide und -oxidhydrate, wie beispielsweise γ-Fe₂O₃ oder FeOOH, eingesetzt werden. Deren Anwendbarkeit wird lediglich durch die mittlere Partikelgröße bestimmt, welche nicht größer sein darf als die mittlere Teilchengröße der Kerne. Ihre Form ist dabei nicht wesentlich, insbesondere können auch nadelförmige Magnetpartikel eingearbeitet werden.

Als Kontrastmittel sollen im Sinne der Erfindung auch faser- oder partikelförmige Zusatzstoffe angesehen werden, die im wesentlichen transparent und farblos sind. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Partikel oder Fasern aus Kunststoffen, Glas oder anderen festen, transparenten, vom Kernmaterial verschiedenen Materialien, die in das Kernmaterial eingebracht werden um die mechanische Festigkeit der Kern/Mantel-Partikel zu erhöhen.

Für das polymere Mantelmaterial eignen sich, wie für das Kernmaterial, im Prinzip Polymere der bereits oben genannten Klassen, sofern sie so ausgewählt bzw. aufgebaut sind, dass sie der für die Mantelpolymeren gegebenen Spezifikation entsprechen, nämlich vorzugsweise durch Erhöhung von Druck oder von Druck und Temperatur fließfähig werden.

Wenn optisch variable Effekte erzielt werden sollen, weist das Mantelmaterial eine Brechzahl auf, die von der Brechzahl des Kernmaterials verschieden ist. Dadurch ist festgelegt, dass Kern und Mantel nicht gleichzeitig aus demselben Material bestehen dürfen.

Es ist dabei nicht wesentlich, ob der Kern oder der Mantel die höhere Brechzahl aufweisen. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Kern aus einem Material mit einer höheren Brechzahl besteht als sie das Mantelmaterial aufweist. Zur Erzielung eines deutlichen optisch variablen Effekts hat es sich herausgestellt, dass der Unterschied zwischen den Brechzahlen des Kern- und Mantelmaterials mindestens 0,01 und insbesondere mindestens 0,1 betragen sollte.

Für die Erzielung ansprechender optisch variabler Effekte im polymeren Fenster sowie ggf. auch im cellulosehaltigen Substrat muss das Mantelmaterial verfilmbar sein, während die Kerne fest und formstabil bleiben. Zumindest trifft dies auf das Mantelmaterial der Kern/Mantel-Partikel zu, welche sich im polymeren Fenster und in der dieses umgebenden Randzone des cellulosehaltigen Substrats befinden. Das heißt, dass das Mantelmaterial auf eine Temperatur erhitzt werden kann, bei welchem der Mantel fließfähig ist. Diese Fließfähigkeit kann auch durch die Einwirkung von erhöhtem Druck allein oder aber durch die Einwirkung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur erzielt werden. Dabei wird der Mantel erweicht, visko-elastisch plastifiziert oder verflüssigt. Das Mantelmaterial weist dabei eine Fließtemperatur auf, welche deutlich geringer ist als die Fließtemperatur des Kernmaterials.

In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen Kern und Mantel keine Brechzahlunterschiede auf, die zur Ausbildung von optisch variablen Effekten führen. Vielmehr können Kern und Mantel bei einer im wesentlichen gleichen Brechzahl so aufgebaut sein, dass die Kerne unter den Fließbedingungen des Mantels (Druck und Temperatur) fest und formstabil bleiben und mit einem der oben beschriebenen Kontrastmittel versehen sind, wodurch letztere gleichmäßig in der Matrix des Formkörpers aus Kern/Mantel-Partikeln verteilt werden und zu optisch und/oder maschinell auswertbaren Eigenschaften führen, die insbesondere im polymeren Fenster gut erkennbar sind. Diese Eigenschaften können beispielsweise eine bestimmte Färbung, elektrische Leitfähigkeit, magnetische Eigenschaften, lumineszierende Eigenschaften oder dergleichen sein. Ist jedoch nur eine gewisse einheitliche detektierbare Eigenschaft, beispielsweise Farbigkeit, gewünscht, müssen die Kerne der Kern/Mantel-Partikel unter den Fließbedingungen des Mantels nicht fest und formstabil bleiben, sondern können ebenfalls zumindest teilweise fließfähig werden und dienen damit im wesentlichen nur dazu, die Kontrastmittel auf einfache Art und Weise in das polymere Fenster und/oder das cellulosehaltige Substrat einzubringen. In diesem Falle kann eine etwas ungleichmäßige Verteilung der Kontrastmittel in Kauf genommen werden. Auch im letzteren Falle bildet sich eine polymere Matrix aus, die ein polymeres Fenster bildet und dieses mit dem cellulosehaltigen Substrat haftend verbindet.

In der einfachsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Mantelmaterial bereits während des üblichen Papierherstellungsprozesses durch die Einwirkung von Druck oder Druck und Temperatur derart erweicht, dass es verfilmbar wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Mantelmaterial erst in einem dem Papierherstellungsprozess nachfolgenden Verfahrensschritt durch die Einwirkung von erhöhtem Druck oder durch Druck- und Wärmeeinwirkung in einem Press- und/oder Prägeverfahren so erweicht, dass es verfilmbar wird.

Es ist aber ebenso vorteilhaft, wenn das Mantelmaterial während des üblichen Papierherstellungsprozesses bereits durch Anwendung von Druck oder Druck und Temperatur erweicht wird, wobei der Grad der Erweichung durch nachfolgende Press- und/oder Prägeprozesse noch erhöht und damit die Verfilmbarkeit des Materials verbessert werden kann.

Polymere, die den Spezifikationen für das Mantelmaterial genügen, finden sich ebenfalls in den Gruppen der Polymerisate und Copolymerisate von polymerisierbaren ungesättigten Monomeren, als auch der Polykondensate und Copolykondensate von Monomeren mit mindestens zwei reaktiven Gruppen, wie z.B. der hochmolekularen aliphatischen, aliphatisch/aromatischen oder vollaromatischen Polyester und Polyamide.

Unter Berücksichtigung der obigen Bedingungen für die Eigenschaften der Mantelpolymeren sind für ihre Herstellung im Prinzip ausgewählte Bausteine aus allen Gruppen organischer Filmbildner geeignet.

Einige weitere Beispiele mögen die breite Palette der für die Herstellung der Mantel geeigneten Polymeren veranschaulichen.

Soll der Mantel eine vergleichsweise niedrige Brechzahl aufweisen, so eignen sich beispielsweise Polymerisate wie Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenoxid, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polybutadien, Polymethylmethacrylat, Polytetrafluorethylen, Polyoxymethylen, Polyester, Polyamide, Polyepoxide, Polyurethan, Kautschuk, Polyacrylnitril und Polyisopren sowie deren Copolymere.

Soll der Mantel eine vergleichsweise hohe Brechzahl aufweisen, so eignen sich für den Mantel beispielsweise Polymerisate mit vorzugsweise aromatischer Grundstruktur wie Polystyrol, Polystyrol-Copolymerisate wie z.B. SAN, aromatisch-aliphatische Polyester und Polyamide, aromatische Polysulfone und Polyketone, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, sowie bei geeigneter Auswahl eines hochbrechenden Kernmaterials auch Polyacrylnitril oder Polyurethan.

Als Mantelmaterial können auch elastisch deformierbare Polymere wie beispielsweise verschiedene Polyurethane, niedermolekulare Polyester, Silikone, polyether- oder polyestermodifizierte Silikone eingesetzt werden.

Wie die Kerne, können auch die Mäntel der Kern/Mantel-Partikel ein Kontrastmittel enthalten. Dabei kommen im wesentlichen alle Kontrastmittel in Frage, die bereits vorab für die Aufnahme in die Kerne der Kern/Mantel-Partikel beschrieben wurden. Im Gegensatz zur Aufnahme der Kontrastmittel in die Kerne unterliegen die partikulären Kontrastmittel beim Einbau in die Mäntel jedoch keiner wesentlichen Größenbeschränkung. Vielmehr lassen sich in die Mäntel der Kern/Mantel-Partikel auch feste, partikuläre Kontrastmittel einarbeiten, deren Teilchengrößen deutlich größer sind als die mittleren Teilchendurchmesser der Kern/Mantel-Partikel selbst. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die eingesetzten Mantelmaterialien eine deutliche „Klebeneigung" in Bezug auf Fremdpartikel aufweisen. Auch bei der Einarbeitung in die Mäntel der Kern/Mantel-Partikel ist die Form der eingesetzten unlöslichen Kontrastmittel nicht beschränkt, vielmehr können Kontrastmittel in jeder geeigneten Form eingesetzt werden.

Zusätzlich zu den Kontrastmitteln lassen sich in die Mäntel der Kern/Mantel-Partikel auch Hilfsstoffe und Additive einbauen, die nicht partikulärer Natur sind, beispielsweise Fliessverbesserer, Dispergierhilfsmittel, Emulgatoren und dergleichen.

Die Kerne der erfindungsgemäß verwendeten Kern/Mantel-Partikel sind vorzugsweise mit dem Mantel über eine Zwischenschicht chemisch verbunden. Das bedeutet, dass die Kerne so modifiziert werden, dass eine Anbindung des Mantels über chemische Bindungen, nicht jedoch durch bloße Anlagerung, erfolgt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um kovalente Bindungen. In bestimmten Fällen ist aber auch eine elektrostatische Bindung des Mantels an den Kern ausreichend.

Bei der Zwischenschicht handelt es sich in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung um eine polymere Zwischenschicht, beispielsweise eine Schicht vernetzter oder zumindest teilweise vernetzter Polymere. Dabei kann die Vernetzung der Zwischenschicht über freie Radikale, beispiels weise induziert durch UV-Bestrahlung, oder vorzugsweise über di- bzw. oligofunktionelle Monomere erfolgen. Bevorzugte Zwischenschichten dieser Ausführungsform enthalten 0,01 bis 100 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 0,25 bis 10 Gew.-%, di- bzw. oligofunktionelle Monomere. Bevorzugte di- bzw. oligofunktionelle Monomere sind insbesondere Isopren und Allylmethacrylat (ALMA). Eine solche Zwischenschicht vernetzter oder zumindest teilweise vernetzter Polymere hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von kleiner als 1 nm bis 20 nm. Fällt die Zwischenschicht dicker aus, so wird die Brechzahl dieser Schicht so gewählt, dass sie entweder der Brechzahl des Kernmaterials oder der Brechzahl des Mantelmaterials entspricht.

Werden als Zwischenschicht Copolymere eingesetzt, die, wie oben beschrieben, ein vernetzbares Monomer enthalten, so bereitet es dem Fachmann keinerlei Probleme, entsprechende copolymerisierbare Monomere geeignet auszuwählen. Beispielsweise können entsprechende copolymerisierbare Monomere aus einem sogenannten Q-e-Schema ausgewählt werden (vgl. Lehrbücher der Makromolekularen Chemie). So können mit ALMA vorzugsweise Monomere, wie Methylmethacrylat und Acrylsäuremethylester polymerisiert werden.

In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Mantelpolymere direkt über eine entsprechende Funktionalisierung des Kernes an den Kern aufgepfropft. Die Oberflächenfunktionalisierung des Kernes bildet dabei die oben erwähnte Zwischenschicht. Die Art der Oberflächenfunktionalisierung richtet sich dabei hauptsächlich nach dem Material des Kernes. Siliziumdioxid-Oberflächen können beispielsweise mit Silanen, die entsprechend reaktive Endgruppen tragen, wie Epoxyfunktionen oder freie Doppelbindungen, geeignet modifiziert werden. Andere Oberflächenfunktionalisierungen, beispielsweise für Metalloxide, können mit Titanaten oder Aluminiumorganylen erfolgen, die jeweils organische Seitenketten mit entsprechenden Funktionen enthalten. Bei polymeren Kernen kann zur Oberflächenmodifizierung beispielsweise ein am Aromaten funktionalisiertes Styrol, wie Bromstyrol, eingesetzt werden. Über diese Funktionalisierung kann dann das Aufwachsen der Mantelpolymeren erreicht werden. Insbesondere kann die Zwischenschicht auch über ionische Wechselwirkungen oder Komplexbindungen eine Haftung des Mantels am Kern bewirken.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Mantel der Kern/Mantel-Partikel aus im wesentlichen unvernetzten organischen Polymeren, die bevorzugt über eine zumindest teilweise vernetzte Zwischenschicht auf den Kern aufgepfropft sind.

Dabei kann der Mantel entweder aus thermoplastischen oder aus elastomeren Polymeren bestehen. Da der Mantel die Materialeigenschaften und Verarbeitungsbedingungen der Kern-Mantel-Partikel im wesentlichen bestimmt, wird der Fachmann das Mantelmaterial entsprechend üblicher Überlegungen in der Polymertechnologie auswählen.

Die Zwischenschicht in den erfindungsgemäß eingesetzten Kern/Mantel-Partikeln garantiert eine Stabilität der Kern/Mantel-Partikel gegenüber dem Einfluss von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, die dafür sorgt, dass unter diesen Bedingungen keine Phasenseparation von Kern und Mantel auftritt. Das ist insbesondere dann von Wichtigkeit, wenn optisch variable Effekte erwünscht sind. Im Gegensatz dazu kann die Struktur von Kern/Mantel-Partikeln, deren Mantel lediglich an dem Kern angelagert ist, bei der Einwirkung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in der Regel nicht beibehalten werden. Insbesondere Druckausübung wird in diesem Falle dazu führen, dass das Mantelmaterial vom Kernmaterial separiert wird und dadurch der vorher durch die unterschiedlichen Brechzahlen von Kern und Mantel erzielbare optische Effekt aufgehoben wird.

Das Gewicht des Mantels in den erfindungsgemäß eingesetzten Kern/Mantel-Partikeln ist vorzugsweise gleich oder größer als das Gewicht des Kerns. Besonders bevorzugt liegt das Gewichtsverhältnis von Kern zu Mantel im Bereich von 1:1 bis 1:5, insbesondere im Bereich von 1:1 bis 1:3 und besonders vorteilhaft im Bereich von 1:1,1 bis 2:3., d.h. das Gewicht des Mantels ist bevorzugt größer als das Gewicht des Kerns. Dieses Gewichtsverhältnis von Kern zu Mantel ist ein bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung. Insbesondere muss der Gewichtsanteil des Mantels ausreichend groß sein, um es über die große Anzahl der damit vorhandenen Polymerketten zu ermöglichen, dass die Kern/Mantel-Partikel im Papierherstellungsprozess auch bei insgesamt geringen Partikelgrößen an den faserförmigen Papierrohstoffen festgehalten werden können und nicht durch das Sieb aus dem Papierbrei entfernt werden.

Des weiteren ist der vergleichsweise hohe Gewichtsanteil des Mantels die Vorraussetzung dafür, dass die erfindungsgemäß eingesetzten Kern/Mantel-Partikel sich beim Trocknen und Glätten des Papiersubstrates in einer weitestgehend regelmäßigen Struktur anordnen können, da das polymere Mantelmaterial zumeist unter den üblichen Herstellungsbedingungen des Papiers bereits bis zu einem gewissen Grade erweicht und innerhalb der Faserstruktur des Papiers zumindest teilweise verfilmt wird.

Da die Kern/Mantel-Partikel dem Papierrohstoff nur in einer begrenzten Menge beigemischt werden können, würde dagegen ein wesentlich geringerer Gewichtsanteil des Mantels zumindest bei den im cellulosehaltigen Substrat enthaltenen Kern/Mantel-Partikeln überhaupt nicht zur Ausbildung einer Filmphase führen.

Kern/Mantel-Partikel, die für das Sicherheitspapier gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, lassen sich beispielsweise gemäß den in der WO 03/025035 ausgeführten Beispielen herstellen.

Die vorab beschriebenen Kern/Mantel-Partikel sind in dem Sicherheitspapier gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform in dem cellulosehaltigen Substrat und im polymeren Fenster enthalten.

Zu diesem Zwecke können die Kern/Mantel-Partikel, bevorzugt in Form einer überwiegend wässrigen Dispersion, den üblichen Ausgangsstoffen für die Papierherstellung zugemischt werden. Wie bereits vorab beschrieben, umfassen diese den cellulosehaltigen Papiergrundstoff sowie die verschiedenen Zusatzstoffe. Diese werden je nach den gewünschten Papiereigenschaften vom Papierhersteller fachgemäß ausgewählt und sind nur insofern limitiert, als dass sie mit den oben genannten Kern/Mantel-Partikeln keine chemischen Reaktionen eingehen dürfen, die die optischen Eigenschaften der Kern/Mantel-Partikel verändern.

Dem aus den Ausgangsstoffen erzeugten Papierbrei können auch bereits Zusatzstoffe beigemischt werden, die im fertigen Sicherheitspapier zur Ausbildung eigenständiger Sicherheitsmerkmale geeignet sind, beispielsweise Planchetten, Fasern aus unterschiedlichen Materialien, photolumineszierende Fasern, photolumineszierende Partikel wie z.B. fluoreszierende Starlets, oder auch mit Hilfe spezieller Lichtquellen detektierbare oder spezifische chemische Reaktionen zeigende chemische Zusatzstoffe. In gleicher Weise können magnetische oder elektrisch leitfähige Stoffe enthalten sein.

Das polymere Fenster wird in einer ersten Variante der Erfindung erhalten, in dem erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur so auf das die Kern/Mantel-Partikel enthaltende Substrat einwirken gelassen werden, dass zumindest ein Teil der Kern/Mantel-Partikel aus dem Substrat in wenigstens eine Fensteraussparung gedrückt wird, die sich auf dem Substrat befindet, und dass zumindest dort und in der umgebenden Randzone der Mantel der Kern/Mantel-Partikel eine Matrix ausbildet, in welcher die Kerne vorzugsweise gleichmäßig verteilt sind. Dies wird weiter unten genauer beschrieben.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind Kern/Mantel-Partikel im cellulosehaltigen Substrat vorhanden und bilden bedingt durch den Papierherstellungsprozess zumindest in Domänen eine Matrix mit darin regelmäßig eingelagerten Kernen aus. Das Substrat wird mit mindestens einer Aussparung für ein Fenster versehen. Auf diese Aussparung werden weitere Kern/Mantel-Partikel aufgebracht, die verschieden von den im cellulosehaltigen Substrat befindlichen Kern/Mantel-Partikeln zusammengesetzt sein können oder die gleiche Zusammensetzung aufweisen. Auf diese Weise können die optischen und/oder maschinell auswertbaren Eigenschaften von Substrat und Fenster variiert werden. Die in der Fensteraussparung befindlichen Kern/Mantel-Partikel werden mit erhöhtem Druck oder erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur wie oben beschrieben behandelt, so dass der Mantel eine Matrix ausbildet. Da die aufgebrachten Kern/Mantel-Partikel auch in die an die Aussparung angrenzende Randzone auf dem Papier eindringen, bildet sich dort gemeinsam mit den Partikeln im Fenster eine Matrix aus, die die Kern/Mantel-Partikel im Fenster innig und haftend mit dem cellulosehaltigen Substrat verbindet.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Kern/Mantel-Partikel verleihen dem Sicherheitspapier und/oder dem polymeren Fenster vorzugsweise einen optisch variablen Charakter, der auf die Ausbildung regelmäßiger Strukturen der Kerne sowohl im cellulosehaltigen Substrat als auch im polymeren Fenster zurückzuführen ist. Gleichzeitig kann das polymere Fenster Polfiltereigenschaften aufweisen.

Es ist nicht abschließend geklärt, jedoch wird vermutet, dass bereits die Einwirkung von Druck und Temperatur unter den üblichen Bedingungen in der Papiermaschine ausreicht, um den Mantel der Kern/Mantel-Partikel soweit zu erweichen, dass das Mantelmaterial zumindest partiell im Papier eine Matrix ausbildet, in der sich die Kerne regelmäßig anordnen können.

Der erzielbare optische Effekt wird dabei maßgeblich vom Brechzahlunterschied der Kern- und Mantelmaterialien sowie vom Teilchendurchmesser der Kerne bestimmt.

Wenn ein optisch variables Erscheinungsbild des Sicherheitspapiers erwünscht ist, versteht es sich von selbst, dass der Unterschied in den Brechzahlen von Kern und Mantel so groß wie möglich sein sollte, da dadurch die am deutlichsten sichtbaren optisch variablen Effekte erhalten werden können. Diese erzielt man beispielsweise bei der Auswahl von Polystyrol als Kernpolymer und Polyethylacrylat als Mantelpolymer, wodurch eine Brechzahldifferenz von 0,12 erhalten wird. Es sind jedoch auch Materialkombinationen geeignet, deren Brechzahldifferenz geringer ist. Diese führen zu opaleszierenden Effekten, die ebenfalls optisch variabel sind.

Durch die Zugabe von Kern/Mantel-Partikeln verschiedener Größe und Zusammensetzung kann die optisch variable Farbgebung des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers auf einfache Weise gelenkt werden, beispielsweise, wenn für Banknoten verschiedene Färbungen für verschiedene Stückelungen gewünscht sind, ohne dass die Papierherstellung in anderen Komponenten oder Verfahrensschritten geändert werden muss.

Von besonderem Vorteil ist, dass für Substrat und polymeres Fenster sowohl gleiche als auch verschiedene optische und/oder maschinell erfassbare Eigenschaften gezielt eingestellt werden können. Damit kann eine große Variationsbreite von messbaren Eigenschaften mit einem nur sehr geringen Aufwand erhalten werden.

Die optisch variablen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers lassen sich auch nachträglich noch verstärken, beispielsweise durch eine nachträgliche Druck- oder Temperatur- und Druckbehandlung. Insbesondere durch teilflächige Press- und/oder Prägevorgänge lassen sich damit an vorbestimmten Stellen des Sicherheitspapiers gezielte Effekte erzeugen. So sind zum Beispiel die im Papier befindlichen echten Wasserzeichen dadurch gekennzeichnet, dass an diesen Stellen die Papierschicht besonders dünn ist. Befinden sich nun Kern/Mantel-Partikel in der Papiermasse, so kann durch einen gezielten Prägevorgang an der Stelle des Wasserzeichens dieses besonders transparent und gleichzeitig optisch variabel hervorgehoben werden. Auch hier tritt der bereits beschriebene Effekt auf, dass die im Auflicht wahrnehmbaren optisch variablen Farben im Durchlicht durch die ebenso optisch variablen Komplementärfarben ersetzt werden. Diese Maßnahme führt dazu, dass das Wasserzeichen als wahrscheinlich bekanntestes Sicherheitsmerkmal in Papier oder papierartigen Materialien eine optisch variable Farbgestaltung erhält und damit sowohl optisch als auch sicherheitstechnisch eine starke Aufwertung erfährt.

Eine Verstärkung des optisch variablen Effekts und der Transparenz kann ebenso beobachtet werden, wenn das polymere Fenster noch nachträglich einer zusätzlichen Press- und/oder Prägebehandlung unterzogen wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich auch herausgestellt, dass das polymere Fenster, ohne dass weitere Zusatzstoffe erforderlich sind, direkt per Laserbestrahlung mit einer Markierung versehen werden kann. Auf diese Weise kann ein polymeres Fenster erhalten werden, welches gleichzeitig zwei verschiedene sichtbare Sicherheitsmerkmale aufweist, nämlich einen optisch variablen Effekt und eine Lasermarkierung.

Gleichzeitig wird durch die Zugabe der Kern/Mantel-Partikel zum erfindungsgemäßen Sicherheitspapier eine erhöhte mechanische Festigkeit des Papiers, insbesondere eine erhöhte Reißfestigkeit sowie verbesserte wasserabweisende Eigenschaften des Sicherheitspapiers erzielt. Die Porosität des Sicherheitspapiers verringert sich ebenfalls, wodurch eine verminderte Verschmutzungsneigung festgestellt werden kann. Ebenso verbessern sich die taktilen Eigenschaften des Sicherheitspapiers gemäß der vorliegenden Erfindung. Durch die Zugabe der Kern/Mantel-Partikel erhält es einen so genannten „Soff-Touch", d.h. dass sich die Oberfläche des Sicherheitspapiers sehr geschmeidig und glatt, aber nicht rein papierartig anfühlt. Je nach Menge der zugesetzten Kern/Mantel-Partikel können dadurch taktile Oberflächeneigenschaften erhalten werden, die weder reinem Papier noch reiner Polymerfolie zugeordnet werden können und die Oberflächeneigenschaften beider Materialien in sich vereinen. Die Zugabemenge an Kern/Mantel-Partikeln bestimmt auch den Grad der „Folienartigkeit" des Papiers, d.h. bei erhöhter Zugabemenge nehmen die sicht- und fühlbaren Papiereigenschaften ab und die sicht- und fühlbaren Folieneigenschaften zu.

In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Kern/Mantel-Partikel auf dem cellulosehaltigen Substrat enthalten, wobei letzteres mindestens eine Aussparung für ein Fenster aufweist oder mit einer solchen versehen wird. Dies kann durch das Einbringen von Kern/Mantel-Partikeln in die übliche Leimungsschicht, durch das Aufbringen einer Dispersion von Kern/Mantel-Partikeln an Stelle der üblichen Leimungsschicht oder durch das Aufbringen vorzugsweise einer Dispersion von Kern/Mantel-Partikeln auf eine vorab aufgebrachte Leimungsschicht erfolgen. Die Auftragung dieser Schichten kann sowohl vollflächig als auch teilflächig auf dem cellulosehaltigen Substrat erfolgen, so dass eine gezielte Steuerung der Flächen möglich ist, auf denen der durch die Kern/Mantel-Partikelerzielte optisch variable Effekt sichtbar ist. Dadurch ist es möglich, die Kern/Mantel-Partikel beispielsweise nur auf die Fensteraussparung aufzubringen, bestimmte Teilflächen des cellulosehaltigen Substrates zu beschichten, beispielsweise in Höhe des Wasserzeichens, oder aber auch eine vollflächige Beschichtung vorzunehmen. Die Ausbildung der Matrix erfolgt wie bereits vorab beschrieben.

Sofern eine Leimungsschicht vorliegt, kann diese, unabhängig davon, ob sich die Kern/Mantel-Partikel darin befinden oder nicht, alle auch sonst in der Papierherstellung üblichen Inhaltsstoffe wie Pigmente, Bindemittel und dergleichen enthalten, solange diese nicht mit den Kern/Mantel-Partikeln derart reagieren, dass sie deren optische Eigenschaften negativ beeinflussen.

Werden die Kern/Mantel-Partikel in die übliche Leimungsschicht eingearbeitet oder an Stelle einer Leimungsschicht auf das fertige cellulosehaltige Substrat aufgebracht, so verschließt diese Schicht zumindest teilweise die auf der Oberfläche des cellulosehaltigen Substrats vorhandenen Poren und dringt dadurch bis zu einem gewissen Grade in das Substrat ein.

Wie bereits vorab für das Einbringen der Kern/Mantel-Partikel in die Papiermasse beschrieben, verleihen diese bei entsprechender Zusammensetzung dem erfindungsgemäßen Sicherheitspapier auch dann ein optischvariables Aussehen, wenn sich die Kern/Mantel-Partikel auf dem cellulosehaltigen Substrat befinden.

Der an die übliche Leimung anschließende Glättungsprozess reicht dabei in der Regel aus, um eine regelmäßige Ordnung der Kerne in einer aus dem Mantelmaterial gebildeten Matrix entstehen zu lassen. Auch hier können sich die oben beschriebenen dreidimensionalen Strukturen ausbilden, an denen Reflexion, Interferenz und Streuung des einfallenden Lichtes stattfinden.

Da sich diese Strukturen auf einem Papiersubstrat um so besser ausbilden, je weniger porös das cellulosehaltige Substrat ist, ist der sichtbare optisch variable Farbeffekt bei einem bereits vorgeleimten Papier deutlicher ausgeprägt als bei einem Papier, in dem die Kern/Mantel-Partikel in der Leimung oder in einer Schicht, die die Leimung ersetzt, enthalten sind.

Je poröser jedoch das cellulosehaltige Substrat ist, um so stärker ist eine Erhöhung der Transparenz dieses Substrates durch Zugabe der Kern/Mantel-Partikel unter Beibehaltung der optisch variablen Eigenschaften zu verzeichnen. Je nach gewünschtem Effekt kann daher der Fachmann variieren, ob er die Kern/Mantel-Partikel bevorzugt in das Papiersubstrat, eine direkt darauf befindliche Schicht oder in eine auf die übliche Leimung folgende Beschichtung einbringt. Im polymeren Fenster sind optisch variable Effekte, wenn sie gewünscht sind, ohnehin stärker wahrnehmbar als im cellulosehaltigen Substrat.

In allen Fällen kann der optisch variable Effekt jedoch durch eine gezielte anschließende Druck- oder Temperatur- und Druckbehandlung noch ganz- oder teilflächig verstärkt werden.

Die oben bereits getroffenen Aussagen hinsichtlich der mechanischen und taktilen Eigenschaften des Sicherheitspapiers gemäß der vorliegenden Erfindung treffen auch dann zu, wenn sich die Kern/Mantel-Partikel auf dem cellulosehaltigen Substrat befinden.

Selbstverständlich können die Kern/Mantel-Partikel aber auch sowohl in dem cellulosehaltigen Substrat als auch auf diesem enthalten sein. Dadurch werden die optisch variablen Eigenschaften des Sicherheitspapiers ebenso wie seine Folienartigkeit verstärkt.

Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers besteht darin, dass es zusätzlich zu den Kern/Mantel-Partikeln und den damit verbundenen Effekten alle üblichen Sicherheitsmerkmale enthalten kann, die gewöhnlicherweise in Sicherheitspapieren verwendet werden.

Dabei handelt es sich nicht nur um die oben bereits beschriebenen Sicherheitsmerkmale wie fluoreszierende Partikel oder Fasern, Planchetten, Wasserzeichen oder dergleichen, die bereits in der Papiermasse enthalten sein können, sondern beispielsweise auch um Sicherheitsmerkmale, die nach Abschluss der Papierherstellung auf oder in das Sicherheitspapier auf- oder eingebracht werden, wie Sicherheitsfäden, Fluoreszenzfarbstoffe, Infrarot- oder UV-aktive Farbstoffe, magnetische Partikel, elektrisch leitfähige Partikel, optisch variable Pigmente, optisch variable Schichten, optisch variable Drucke, flüssigkristalline Beschichtungen, diffraktive Pigmente, Hologramme, Kinegramme, RFID-Elemente, Lasermarkie rungen, chemische Zusatzstoffe, die unter Beleuchtung bei bestimmten Wellenlängen oder bei Manipulation sichtbar werden, Mikrotexte, Guillochen und dergleichen.

Diese Sicherheitsmerkmale sind entweder sichtbar oder können mit Hilfsmitteln sichtbar gemacht werden und/oder sind maschinenlesbar. Ein solches Hilfsmittel kann beispielsweise das erfindungsgemäße polymere Fenster selbst sein, da es über polarisierende Eigenschaften verfügt.

Bevorzugt ist daher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Sicherheitspapier neben dem polymeren Fenster und ggf. den Kern/Mantel-Partikeln im cellulosehaltigen Substrat noch zusätzlich mindestens ein weiteres Sicherheitsmerkmal, insbesondere eines der vorab beschriebenen Sicherheitsmerkmale, aufweist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers, wobei Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, in eine wässrige cellulosehaltige Papierpulpe eingebracht und gemeinsam mit weiteren üblichen Papierrohstoffen zu einem Papierbogen verarbeitet werden und der Papierbogen mit mindestens einer Aussparung für ein Fenster versehen wird, wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf den Papierbogen einwirken gelassen werden, dass zumindest ein Teil der im Papierbogen enthaltenen Kern/Mantel-Partikel in die Aussparung gedrückt wird, so dass die Kern/Mantel-Partikel die Aussparung ausfüllen, und wobei der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papierbogen auf dem Papierbogen eine Matrix ausbildet.

Die Kern/Mantel-Partikel werden dabei gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Papiers, in die Papierpulpe eingebracht.

Wie bereits vorab beschrieben, kann mit der Einsatzmenge an Kern/Mantel-Partikeln der Grad der „Folienartigkeit" des Papiers ebenso gesteuert werden wie dessen Oberflächeneigenschaften sowie das optisch variable Aussehen.

Die Kern/Mantel-Partikel können sowohl in fester Form als auch in Dispersion in die wässrige Papierpulpe eingebracht werden. Bevorzugt erfolgt die Zugabe in Form einer überwiegend wässrigen Dispersion von Kern/Mantel-Partikeln. Neben Wasser kann die Dispersion gegebenenfalls auch verschiedene als Lösemittel gebräuchliche Alkohole enthalten.

Das Papierherstellungsverfahren läuft anschließend unter Beibehaltung der üblichen Verfahrensschritte ab. Anschließend wird der entstandene Papierbogen mit Aussparungen für Fenster versehen. Dies kann sowohl auf dem noch ungeschnittenen als auch vorzugsweise auf dem bereits geschnittenen Papierbogen, beispielsweise mittels eines Stanzvorganges, erfolgen.

Der mit mindestens einer Aussparung für ein Fenster versehene Papierbogen wird einer Behandlung unter erhöhtem Druck oder erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur unterworfen. Hier kann es sich beispielsweise um Walz-, Press- oder Kalandriervorgänge handeln. Wenn erhöhte Temperaturen eingesetzt werden ist es angebracht, diese entsprechend des gewählten Mantelmaterials für die Kern/Mantel-Partikel so einzustellen, dass die Schmelztemperatur des Mantelmaterials erreicht wird, so dass es zu Schmelzflussvorgängen im Mantelmaterial kommt. Der eingesetzte Druck sollte mindestens 1 bar Überdruck und kann bis zu 300 bar betragen.

Die Kern/Mantel-Partikel weichen dem auf den Papierbogen einwirkenden Druck zumindest teilweise aus und beginnen zu fließen, wobei die Fensteraussparung mit Kern/Mantel-Partikeln ausgefüllt wird. Ebenso bedingt durch die Druckeinwirkung bildet der Mantel der Kern/Mantel-Partikel, die sich in der Aussparung und in einer Randzone um die Aussparung herum befinden, eine einheitliche Matrix aus, in welcher die Kerne der Kern/Mantel-Partikel regelmäßig angeordnet vorliegen. Selbstverständlich kann diese einheitliche Matrix sich auch über weitere Bereiche des Papierbogens oder aber über den gesamten Papierbogen erstrecken, wobei es in Domänen zur Ausbildung eines Beugungsgitters durch die Kerne kommt. Im polymeren Fenster stellt die Matrix mit den eingeschlossenen Kernpartikeln einen Formkörper aus Kern/Mantel-Partikeln dar. Im Falle von Brechzahlunterschieden zwischen dem Kernmaterial und dem Mantelmaterial kommt es zur Ausbildung eines Beugungsgitters, das zu optisch variablen Farbeffekten führt. Diese sind im polymeren Fenster stärker ausgeprägt als im cellulosehaltigen Substrat, da im polymeren Fenster eine größere Gleichmäßigkeit des durch die Kerne gebildeten Beugungsgitters erreicht werden kann.

Die Druckeinwirkung sollte auf einer festen, glatten Unterlage erfolgen. Hierfür kommen bevorzugt Metalloberflächen oder Oberflächen aus kristallinen oder teilkristallinen Polymeren in Betracht, da insbesondere der sich im polymeren Fenster ausbildende Formkörper aus Kern/Mantel-Partikeln hiervon leicht lösen lässt, weil es nicht zu Verschlaufungsreaktionen der Mantelpolymeren mit der Unterlage kommt.

Bei diesem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers sind zwangsläufig die im cellulosehaltigen Substrat und die im polymeren Fenster enthaltenen Kern/Mantel-Partikel von gleicher Zusammensetzung und Größe. Damit weisen Substrat und Fenster dieselben optisch oder anderweitig detektierbaren Eigenschaften auf, die sich jedoch möglicherweise in ihrer Intensität unterscheiden.

Gegenstand der Erfindung ist jedoch auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers, wobei Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, in eine wässrige cellulosehaltige Papierpulpe eingebracht und gemeinsam mit weiteren üblichen Papierrohstoffen zu einem Papierbogen verarbeitet werden und der Papierbogen mit mindestens einer Aussparung für ein Fenster versehen wird, und wobei auf die Aussparung im Papierbogen weitere Kern/Mantel-Partikel mit polymerem Mantel aufgebracht werden, so dass die weiteren Kern/Mantelpartikel die Aussparung ausfüllen, und wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf den Papierbogen einwirken gelassen werden, dass der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papierbogen auf dem Papierbogen eine Matrix ausbildet.

Wie bereits vorab beschrieben, werden die Kern/Mantel-Partikel dabei gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des Papiers, in die Papierpulpe eingebracht.

Die Kern/Mantel-Partikel können sowohl in fester Form als auch in Dispersion in die wässrige Papierpulpe eingebracht werden. Bevorzugt erfolgt die Zugabe in Form einer überwiegend wässrigen Dispersion von Kern/Mantel-Partikeln.

Bis zur Herstellung eines mit einem Fenster versehenen Papierbogens läuft dieses zweite Verfahren ab wie oben bereits beschrieben. Anschließend werden auf die Aussparung im Papierbogen weitere Kern/Mantel-Partikel, vorzugsweise in wässriger Dispersion, aufgebracht. Dieser Auftrag kann über eine Maske, über Tampondruck oder weitere geeignete Verfahren zur Teilflächenbeschichtung erfolgen. Die Art der Aufbringung ist nicht erfindungswesentlich und kann aus bekannten Verfahren ohne erfinderisches Zutun ausgewählt werden.

Die Kern/Mantel-Partikel füllen nun bereits durch die gezielte Aufbringung die Aussparung auf dem Papierbogen aus. Anschließend werden erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur so eingesetzt, wie es bereits vorab beschrieben wurde. Dabei kommt es zur Ausbildung eines Formkörpers aus Kern/Mantel-Partikeln, welcher sich mindestens über das polymere Fenster und die daran angrenzende Randzone auf dem Papier erstreckt. Domänen aus regelmäßig angeordneten Kern/Mantel-Partikeln können sich jedoch auch im cellulosehaltigen Substrat ausbilden.

Dieses zweite Verfahren hat den Vorteil, dass die Kern/Mantel-Partikel direkt auf die Aussparung aufgebracht werden können und damit die vollständige Ausfüllung der Aussparung garantiert ist. Des weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Kern/Mantel-Partikel in der Aussparung anders aufgebaut sein können als die Kern/Mantel-Partikel im cellulosehaltigen Substrat, also verschieden von diesen sein können. Damit lassen sich zielgerichtet verschiedene optisch und/oder maschinell validierbare Eigenschaften von Substrat und Fenster einstellen. So ist es beispielsweise möglich, bei den verschiedenen Stückelungen einer Währung bei gleichen Substrateigenschaften je verschiedene Fenstereigenschaften zu wählen oder umgekehrt. Da die Unterschiede nicht alle optisch ohne Hilfsmittel erkennbar sein müssen, ist hiermit eine äußerst vielgestaltige Gestaltung von Wertdokumenten möglich, die gleichzeitig eine hohe Sicherheitsstufe aufweisen.

Selbstverständlich können aber die in das Substrat eingebrachten Kern/Mantel-Partikel und die in das Fenster eingebrachten Kern/Mantel-Partikel auch gleich sein, also die gleiche Zusammensetzung und Größe aufweisen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitspapiers, wobei Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, mindestens auf einen Teil der Oberfläche eines ungeleimten oder geleimten Papiers aufgebracht werden, wobei das Papier mindestens eine Aussparung für ein Fenster aufweist oder mit einer solchen versehen wird, und wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf das Papier einwir ken gelassen werden, dass zumindest ein Teil der in oder auf dem Papier befindlichen Kern/Mantel-Partikel in die Aussparung gedrückt wird, so dass die Kern/Mantel-Partikel die Aussparung ausfüllen, und wobei der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papier auf dem Papier eine Matrix ausbildet.

Die Aufbringung der Kern/Mantel-Partikel auf das Papier kann an jeder Stelle der Papieroberfläche einschließlich der Aussparung für das Fenster erfolgen. Diese Aufbringung kann auch teilflächig oder nur auf die Fensteraussparung erfolgen. Es ist ebenso möglich, dass die Aufbringung der Kern/Mantel-Partikel auf ein Papier erfolgt, welches wahlweise entweder bereits mit einer Aussparung für ein Fenster versehen ist oder nach der Aufbringung der Kern/Mantel-Partikel mit einer solchen versehen wird, ohne dass auf die Aussparung ebenfalls Kern/Mantel-Partikel aufgebracht werden. Hier kann im weiteren Verfahrensverlauf wie vorab in der ersten und zweiten Verfahrensvariante beschrieben vorgegangen werden.

Diese dritte Verfahrensvariante lässt die meisten Gestaltungsmöglichkeiten zu und bietet damit die Möglichkeit, nur die Aussparung für das Fenster, diese Aussparung sowie Teile des Papiers oder das gesamte Papier mit Kern/Mantel-Partikeln zu beschichten, die gleich oder verschieden aufgebaut sein können. Dies erfolgt über eine einfache, gegebenenfalls auch mehrfache Aufbringung von Kern/Mantel-Partikeln auf die Oberfläche eines in einem üblichen Verfahren hergestellten Papiers mit nachfolgender Druck-, oder Temperatur- und Druckbehandlung, wie es bereits vorab beschrieben wurde.

Damit sind unzählige Gestaltungsmöglichkeiten von optisch und/oder maschinell erfassbaren Eigenschaften auf verschiedenen Teilflächen des Sicherheitspapiers gemäß der vorliegenden Erfindung erzielbar.

Für die Aufbringung der Kern/Mantel-Partikel, die vorzugsweise mit einer wässrigen Dispersion dieser Partikel erfolgt, sind alle üblichen Auftrags techniken wie beispielsweise die verschiedenen Druckverfahren, Beschichtungs- und Streichverfahren, Spritzverfahren etc. geeignet. Zu diesem Zwecke können die wässrigen Dispersionen auch mit allen geeigneten und üblicherweise für Auftragsverfahren verwendeten Lösemitteln, Bindemitteln oder Hilfsstoffen gemischt werden, solange letztere die optischen oder anderen auswertbaren Eigenschaften der Kern/Mantel-Partikel nicht negativ beeinflussen.

Die Kern/Mantel-Partikel können dabei als Bestandteil in der üblichen Leimungsschicht, als Dispersion von Kern/Mantel-Partikeln an Stelle der üblichen Leimungsschicht oder auch, vorzugsweise in einer Dispersion, auf eine vorab aufgebrachte Leimungsschicht auf die Papieroberfläche aufgebracht werden.

Je poröser das Papier ist, umso besser dringen die Kern/Mantel-Partikel in das Substrat ein. Mit einer Leimung versehenes Papier weist eine verminderte Porosität auf. Bei bereits vorgeleimtem Papier bleiben daher die Kern/Mantel-Partikel vorzugsweise auf der Oberfläche des Papiers und können dort durch die nachfolgende Druck- und Temperaturbehandlung Formkörper mit einer gleichmäßigen Verteilung der Kerne und damit ein regelmäßiges Beugungsgitter ausbilden. Aus diesem Grunde ist ein optisch variabler Effekt, wenn gewünscht, auf einem vorgeleimten Papier ausgeprägter erhältlich als auf einem nicht vorbehandelten Papier.

In den vorab beschriebenen Verfahren werden selbstverständlich die Kern/Mantel-Partikel mit polymerem Mantel eingesetzt, die weiter oben in Form, Größe, Zusammensetzung und Art der Anbindung des Mantels an den Kern bereits ausführlich beschrieben wurden.

Unabhängig davon, ob die Kern/Mantel-Partikel sich in oder auf dem cellulosehaltigen Substrat befinden, kann eine nachträgliche Druckbehandlung bzw. Druck- und Temperaturbehandlung insbesondere die optisch variablen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers hervorheben, die folienartige Ausbildung der Papieroberfläche oder des polymeren Fensters verstärken oder die Transparenz des die Kern/Mantel-Partikel enthaltenden Substrats erhöhen.

Ein solcher nachträglicher Prozess kann beispielsweise eine Glättungs-, Press- und/oder Prägebehandlung sein, welche voll- oder teilflächig auf dem die Kern/Mantel-Partikel enthaltenden Substrat ausgeführt wird.

Besonders wirkungsvoll sind hier Prägungen, die zu einer hohen Transparenz und einem besonders gut sichtbaren optisch variablen Effekt an der geprägten Stelle führen.

Eine solche Nachbehandlung durch Druck oder Temperatur und Druck kann unmittelbar anschließend an die Papierherstellung erfolgen. Dabei kann das cellulosehaltige Substrat bereits weitere Sicherheitsmerkmale wie Wasserzeichen, Planchetten, Fasern etc. enthalten. Anschließend lassen sich auf dem cellulosehaltigen Substrat noch weitere Sicherheitsmerkmale, wie beispielsweise Sicherheitsfäden, Fluoreszenzfarbstoffe, Infrarot- oder UV-aktive Farbstoffe, magnetische Partikel, elektrisch leitfähige Partikel, optisch variable Pigmente, optisch variable Schichten, optisch variable Drucke, flüssigkristalline Beschichtungen, Hologramme, Kinegramme, diffraktive Pigmente, RFID-Elemente, Lasermarkierungen, chemische Zusatzstoffe, die unter Beleuchtung bei bestimmten Wellenlängen oder bei Manipulation sichtbar werden, Mikrotexte, Guillochen und dergleichen in geeigneter Form auf- und/oder einbringen. Dies findet vorzugsweise an den Stellen des Substrates statt, an denen vorher nur die übliche, nicht jedoch eine nachträglich Druckbehandlung stattgefunden hat.

Es ist jedoch ebenso vorteilhaft, zunächst weitere Sicherheitselemente auf oder in die cellulosehaltigen und Kern/Mantel-Partikel enthaltenden Substrate oder beispielsweise in Form von Drucken auch auf das polymere Fenster zu bringen, bevor eine nachträgliche verstärkende Druck- oder Temperatur- und Druckbehandlung stattfindet. Hier kann die nachfolgende Druckbehandlung nicht nur teilflächig sondern sogar vollflächig erfolgen, wobei es quasi zu einer „Versiegelung" der anderen Sicherheitsmerkmale kommt, da sich je nach Anteil der Kern/Mantel-Partikel im cellulosehaltigen Substrat eine folienartige Oberfläche ausbilden kann, was je nach dem gewünschten Sicherheitserzeugnis vorteilhaft sein kann.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers zur Herstellung von Wertdokumenten aller Art, beispielsweise zur Herstellung von Banknoten, Pässen, Ausweisdokumenten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Schecks, Gutscheinen, Eintrittskarten, Fahrscheinen, Sicherheitsetiketten und dergleichen. Im Prinzip können unter Verwendung des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers alle Wertdokumente hergestellt werden, die traditionell aus Papier oder mit Papier verbundenen Materialien (z.B. Laminaten) hergestellt werden, aber auch solche Wertdokumente, die traditionell aus Kunststoffen gefertigt werden, beispielsweise ID-Cards, Zutrittsberechtigungsdokumente aller Art und dergleichen.

Wertdokumente, die unter Verwendung des Sicherheitspapiers gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, sind daher ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Eine besondere Form eines erfindungsgemäßen Wertdokumentes ist ein Wertdokument, welches ein Sicherheitspapier mit transparentem oder semitransparentem polymeren Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist sowie ein innig damit verbundenes zweites Substrat, wobei letzteres mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweist und so mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitspapier verbunden ist, dass das mindestens eine Sicherheitsmerkmal des zweiten Substrates durch das im Sicherheitspapier eingeschlossene Fenster visuell und/oder maschinell validiert werden kann.

Dabei ist das Material des zweiten Substrates nicht limitiert. Vielmehr eignen sich alle bekannten Materialien, die für Wertdokumente oder Sicherheitsprodukte eingesetzt werden oder selbst die Oberfläche eines zu schützenden Produktes bilden und ein mit oder ohne Hilfsmittel detektierbares Sicherheitsmerkmal aufweisen können, beispielsweise Papiere, Kartons, Pappen, Kunststoffe, Metalle oder Holz, auch in Form von Mehrschichtprodukten wie beispielsweise Laminaten.

Auch die Art des Sicherheitsmerkmals, das das zweite Substrat aufweist, ist nicht limitiert. Vorzugsweise werden hier optisch leicht erkennbare Merkmale wie optisch variable oder andere Drucke, Fotos, alphanumerische Zeichen, Mikrotexte, Hologramme, Kinegramme, Lasermarkierungen und dergleichen eingesetzt, es können jedoch auch photolumineszierende, elektrisch leitfähige, magnetische und andere Merkmale enthalten sein, ggf. auch in Kombination miteinander. Zusätzlich lässt sich ein polymeres Fenster gemäß der vorliegenden Erfindung auch als Polfilter einsetzen, um in einer darunter liegenden Schicht befindliche Sicherheitsmerkmale aus nematischen Flüssigkristallen optisch oder maschinell lesbar zu machen.

Das erfindungsgemäße Sicherheitspapier und das zweite Substrat sind so miteinander verbunden, dass durch das polymere Fenster mindestens ein Sicherheitsmerkmal des zweiten Substrates optisch und/oder maschinell wahrgenommen und validiert werden kann.

Auf die Art der Verbindung des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers mit dem zweiten Substrat kommt es hierbei nicht an. Es kann sich um jede geeignete Art der Verbindung, beispielsweise um eine permanente oder nicht permante Verklebung, um Laminate oder ähnliches handeln. Wenn das Sicherheitspapier gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise als Sicherheitsetikett eingesetzt wird, kann es auch direkt auf das zu schützende Produkt, welches beispielsweise einen Barcode trägt, aufgebracht werden, so dass der Barcode nur durch das polymere Fenster wahrgenommen werden kann.

Das Sicherheitspapier gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein polymeres Fenster auf, welches innig und haftend mit dem Papiersubstrat verbunden ist, ohne dass Verklebungs- oder Laminierprozesse nötig sind, und welches vorzugsweise in einer Ebene mit dem Papiersubstrat liegt und an dessen Oberflächen nicht über dieses hinausragt. Das polymere Fenster kann opak, transparent oder semitransparent sein und damit in seinen Eigenschaften an verschiedene Einsatzmöglichkeiten angepasst werden. Vorzugsweise ist das polymere Fenster transparent oder semitransparent und weist eine optisch variable Farbstellung auf, die in der Durchsicht Farben zeigt, die zu den in der Aufsicht wahrnehmbaren Farben komplementär sind. Das polymere Fenster kann wahlweise jedoch auch nur eine optisch nicht variable Farbe und/oder ein oder mehrere optisch oder maschinell wahrnehmbare weitere Sicherheitsmerkmale, beispielsweise eine Lasermarkierung, aufweisen.

Auch das cellulosehaltige Substrat kann durch Kern/Mantel-Partikel in und/oder auf dem Papier optische oder andere detektierbare Eigenschaften aufweisen, die zu denen des polymeren Fensters gleich oder verschieden sind.

Weiterhin verleihen Kern/Mantel-Partikel, die sich in und/oder auf dem cellulosehaltigen Substrat befinden, diesem eine hohe mechanische Festigkeit, Reißfestigkeit und wasserabweisende Eigenschaften und vermindern dessen Neigung zu schneller Verschmutzung. Das Substrat erhält hierbei eine Oberfläche, die sich taktil von einer reinen Papieroberfläche durch einen besonders glatten, weichen Griff (Soft Touch) unterscheidet.

Durch Variation von Zusammensetzung und Größe der zugesetzten Kern/Mantel-Partikel lassen sich insbesondere die optisch variablen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers sowohl im Substrat als auch im polymeren Fenster in Farbgebung und Intensität gezielt steuern. Die Menge des zugesetzten Kern/Mantel-Partikel beeinflusst dagegen nicht nur die mechanischen und taktilen Eigenschaften des Sicherheitspapiers, sondern auch den Grad der erzielbaren folienartigen Eigenschaften. Des weiteren lassen sich die optisch variablen Eigenschaften sowie die Transparenz des Sicherheitspapiers durch eine nachträgliche Druck- oder Temperatur- und Druckbehandlung gezielt hervorheben.

Ebenso ist eine problemlose Integration des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses in den üblichen Papierherstellungsprozess möglich. Außerdem kann das erfindungsgemäße Sicherheitspapier zusätzlich mit allen üblichen weiteren Sicherheitsmerkmalen versehen werden, die für Sicherheitserzeugnisse allgemein gebräuchlich sind.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Sicherheitspapier mit anderen Substraten, die ebenfalls Sicherheitsmerkmale aufweisen, so kombiniert werden, dass letztere zumindest teilweise nur durch das polymere Fenster des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers wahrnehmbar sind. Dies erschwert die Kopierbarkeit solcher Sicherheitsmerkmale und bietet gleichzeitig noch einen mechanischen Schutz vor Beschädigung oder unbefugter Entfernung.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Sicherheitspapiers, mehrere einfache Verfahren zu dessen Herstellung sowie seine vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten in Wertdokumenten verschiedener Art sind vorab ausführlich erläutert worden.

Sein einzigartiger Aufbau sowie seine vielseitig kombinierbaren unterschiedlichen integrierbaren Sicherheitselemente verleihen ihm einen hohen Grad an Sicherheit, ein nicht kopierbares optisches Erscheinungsbild sowie herausragende mechanische Eigenschaften. Es ist daher mit gutem Erfolg sowohl für Hochsicherheitsprodukte als auch für das mittlere Sicherheitssegment einsetzbar.

Claims

Sicherheitspapier zur Herstellung von Wertdokumenten, umfassend ein flächiges cellulosehaltiges Substrat mit mindestens einem darin eingeschlossenen polymeren Fenster.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 1, wobei das Fenster transparent oder semitransparent ist.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das cellulosehaltige Substrat und/oder das polymere Fenster optisch variable Eigenschaften aufweisen.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 1 bis 3, wobei das polymere Fenster Licht polarisierende Eigenschaften aufweist.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 1 bis 4, wobei das polymere Fenster ein Formkörper aus Kern/Mantel-Partikeln ist, die einen polymeren Mantel aufweisen.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 1 bis 5, wobei das cellulosehaltige Substrat Kern/Mantel-Partikel enthält, die einen polymeren Mantel aufweisen.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 5, wobei der Mantel der Kern/Mantel-Partikel im Fenster eine Matrix bildet und die Kerne im wesentlichen fest und formstabil sind und eine im wesentlichen monodisperse Größenverteilung aufweisen.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 6, wobei das cellulosehaltige Substrat Kern/Mantel-Partikel enthält, deren Kerne im wesentlichen fest und formstabil sind und eine im wesentlichen monodisperse Größenverteilung aufweisen.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, wobei Kernmaterial und Mantelmaterial der Kern/Mantel-Partikel unterschiedliche Brechzahlen aufweisen.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Kern mit dem Mantel über eine Zwischenschicht chemisch verbunden ist.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, wobei das Gewicht des Mantels gleich oder größer ist als das Gewicht des Kerns.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 6, wobei die Kern/Mantel-Partikel in und/oder auf dem cellulosehaltigen Substrat enthalten sind.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, wobei das cellulosehaltige Substrat ein Sicherheitspapier ist, welches überwiegend Cellulose aus Pflanzenfasern und/oder Hadern enthält.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 13, enthaltend Cellulosefasern aus Baumwolle.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, wobei das cellulosehaltige Substrat ein ungeleimtes oder geleimtes Papier ist.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 15, wobei der Mantel der Kern/Mantel-Partikel aus einem Material besteht, welches durch Erhöhung von Druck oder von Druck und Temperatur fließfähig wird.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 16, wobei der Kern der Kern/Mantel-Partikel ganz oder überwiegend aus einem organischen polymeren Material besteht, welches entweder nicht oder bei einer Temperatur oberhalb der Fließtemperatur des Mantelmaterials fließfähig ist.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 16, wobei der Kern der Kern/Mantel-Partikel ganz oder überwiegend aus einem anorganischen Material besteht.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 9, wobei der Unterschied zwischen den Brechzahlen des Kernmaterials und des Mantelmaterials mindestens 0,01 beträgt.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 19, wobei der Unterschied zwischen den Brechzahlen mindestens 0,1 beträgt.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 10, wobei die Zwischenschicht eine polymere Zwischenschicht oder eine Oberflächenfunktionalisierung des Kerns ist.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 21, wobei der Kern und/oder der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zusätzlich mindestens ein Kontrastmittel enthält.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 22, wobei die Kern/Mantel-Partikel Teilchendurchmesser von 50 bis 800 nm aufweisen.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 11, wobei die Kern/Mantel-Partikel ein Gewichtsverhältnis von Kern zu Mantel im Bereich von 1:1 bis 1:5 aufweisen.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 11, wobei das Gewicht des Mantels der Kern/Mantel-Partikel größer ist als das Gewicht des Kerns.
Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, welches zusätzlich zu dem polymeren Fenster mindestens ein weiteres Sicherheitsmerkmal aufweist.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 26, wobei es sich bei den zusätzlichen Sicherheitsmerkmalen um Wasserzeichen, Planchetten, Fasern, Sicherheitsfäden, Fluoreszenzfarbstoffe, Infrarot- oder UV-aktive Farbstoffe, magnetische Partikel, elektrisch leitfähige Partikel, optisch variable Pigmente, optisch variable Schichten, optisch variable Drucke, flüssigkristalline Beschichtungen, Hologramme, Kinegramme, diffraktive Pigmente, RFID-Elemente, Lasermarkierungen, chemische Zusatzstoffe, die unter Beleuchtung bei bestimmten Wellenlängen oder bei Manipulation sichtbar werden, Mikrotexte, Guillochen und dergleichen handelt.
Sicherheitspapier gemäß Anspruch 27, wobei sich die Lasermarkierung auf dem polymeren Fenster befindet.
Verfahren zu Herstellung eines Sicherheitspapiers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28, wobei Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, in eine wässrige cellulosehaltige Papierpulpe eingebracht und gemeinsam mit weiteren üblichen Papierrohstoffen zu einem Papierbogen verarbeitet werden und der Papierbogen mit mindestens einer Aussparung für ein Fenster versehen wird, wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf den Papierbogen einwirken gelassen werden, dass zumindest ein Teil der im Papierbogen enthaltenen Kern/Mantel-Partikel in die Aussparung gedrückt wird, so dass die Kern/Mantel-Partikel die Aussparung ausfüllen, und wobei der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papierbogen eine Matrix ausbildet.
Verfahren zu Herstellung eines Sicherheitspapiers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28, wobei Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, in eine wässrige cellulosehaltige Papierpulpe eingebracht und gemeinsam mit weiteren üblichen Papierrohstoffen zu einem Papierbogen verarbeitet werden und der Papierbogen mit mindestens einer Aussparung für ein Fenster versehen wird, und wobei auf die Aussparung im Papierbogen Kern/Mantel-Partikel mit polymerem Mantel aufgebracht werden, so dass die Kern/Mantel-Partikel die Aussparung ausfüllen, und wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf den Papierbogen einwirken gelassen werden, dass der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papierbogen eine Matrix ausbildet.
Verfahren gemäß Anspruch 29 oder 30, wobei die Kern/Mantel-Partikel in einer Menge von 0,1 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des Papiers, in die Papierpulpe eingebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei die Kern/Mantel-Partikel, die in die Papierpulpe eingebracht werden, und die Kern/Mantel-Partikel, die auf die Aussparung aufgebracht werden, gleich oder verschieden sind.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 29 bis 32, wobei eine überwiegend wässrige Dispersion von Kern/Mantel-Partikeln eingesetzt wird.
Verfahren zu Herstellung eines Sicherheitspapiers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28, wobei Kern/Mantel-Partikel, welche einen Mantel aus polymerem Material aufweisen, mindestens auf einen Teil der Oberfläche eines ungeleimten oder geleimten Papiers aufgebracht werden, wobei das Papier mindestens eine Aussparung für ein Fenster aufweist oder mit einer solchen versehen wird, und wobei erhöhter Druck oder erhöhter Druck und erhöhte Temperatur derart auf das Papier einwirken gelassen werden, dass zumindest ein Teil der in oder auf dem Papier befindlichen Kern/Mantel-Partikel in die Aussparung gedrückt wird, so dass die Kern/Mantel-Partikel die Aussparung ausfüllen, und wobei der Mantel der Kern/Mantel-Partikel zumindest in der Aussparung sowie in einer Randzone zwischen Aussparung und Papierbogen eine Matrix ausbildet.
Verfahren gemäß Anspruch 34, wobei die Kern/Mantel-Partikel auf die Aussparung in dem Papier aufgebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 34 oder 35, wobei eine überwiegend wässrige Dispersion von Kern/Mantel-Partikeln eingesetzt wird.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 36, wobei das Sicherheitspapier zusätzlich voll- oder teilflächig geglättet, gepresst und/oder geprägt wird.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 29 bis 37, wobei das Sicherheitspapier zuerst mit verschiedenen zusätzlichen Sicherheitsmerkmalen versehen und anschließend voll- oder teilflächig geglättet, gepresst und/oder geprägt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 38, wobei die zusätzlichen Sicherheitsmerkmale in die cellulosehaltige Papierpulpe und/oder auf und/oder in das fertige Papier auf- oder eingebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 38 oder 39, wobei es sich bei den zusätzlichen Sicherheitsmerkmalen um Wasserzeichen, Planchetten, Fasern, Sicherheitsfäden, Fluoreszenzfarbstoffe, Infrarot- oder UV-aktive Farbstoffe, magnetische Partikel, elektrisch leitfähige Partikel, optisch variable Pigmente, optisch variable Schichten, optisch variable Drucke, flüssigkristalline Beschichtungen, Hologramme, Kinegramme, diffraktive Pigmente, RFID-Elemente, Lasermarkierungen, chemische Zusatzstoffe, die unter Beleuchtung bei bestimmten Wellenlängen oder bei Manipulation sichtbar werden, Mikrotexte, Guillochen und dergleichen handelt.
Verwendung eines optisch variablen Sicherheitspapiers gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28 zur Herstellung von Wertdokumenten wie Banknoten, Pässen, Ausweisdokumenten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Schecks, Gutscheinen, Eintrittskarten, Fahrscheinen, Sicherheitsetiketten und dergleichen.
Wertdokumente wie Banknoten, Pässe, Ausweisdokumente, Aktien, Anleihen, Urkunden, Schecks, Gutscheine, Eintrittskarten, Fahrscheine, Sicherheitsetiketten und dergleichen, enthaltend ein Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28.
Wertdokument gemäß Anspruch 42, umfassend ein Sicherheitspapier gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28, welches ein transparentes oder semitransparentes polymeres Fenster aufweist, sowie mindestens ein damit innig verbundenes zweites Substrat, welches mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweist, wobei das zweite Substrat so mit dem Sicherheitspapier verbunden ist, dass das mindestens eine Sicherheitsmerkmal des zweiten Substrats durch das im Sicherheitspapier eingeschlossene transparente oder semitransparente Fenster visuell und/oder maschinell validiert werden kann.