DE102019006978A1

DE102019006978A1 - Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements und Sicherheitselement

Info

Publication number: DE102019006978A1
Application number: DE102019006978.1A
Authority: DE
Inventors: Kai Herrmann Scherer; Raphael Dehmel; Christian Stöckl; Giselher Dorff; Moritz Höfer; Maik Rudolf Johann
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2020-10-29
Also published as: WO2020216466A1; EP3959082A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (10), bei dem ein Träger (12) mit einer Prägelackschicht (14) versehen wird und die Prägelackschicht (14) mit einer gewünschten Effektprägung (16), insbesondere einer Mikrospiegelprägung (40) oder einer Hologrammprägung (16) versehen wird, im Waschfarbendruck (20) bereichsweise eine Waschfarbe auf die geprägte Prägelackschicht (14) aufgebracht wird, und eine Deckschicht auf den bereichsweise mit Waschfarbe versehenen Flächenbereich der Prägelackschicht aufgebracht und nachfolgend die Waschfarbe mit der darauf befindlichen Deckschicht entfernt wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass großflächige Teilbereiche der Effektprägung (16), die beim nachfolgenden Waschfarbenaufdruck unbeschichtet bleiben sollen, mit einen Punkt- und/oder Linienraster (30) aus kleinen Abstandhalterstrukturen (32) ausgebildet werden, das bei Betrachtung des Sicherheitselements (10) mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist und bei dem die Abstandhalterstrukturen (32) laterale Abmessungen von mehr als 2 µm in jeder Raumrichtung aufweisen. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechend hergestelltes Sicherheitselement (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements, sowie ein entsprechendes Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel und Verpackungen oder Umverpackungen hochwertiger Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.
Bei der Herstellung der Sicherheitselemente wird zur Erzeugung von nur teilweise mit einer Deckschicht versehenen Teilbereichen oft ein sogenanntes Waschverfahren eingesetzt, wie es grundsätzlich beispielsweise in der Druckschrift WO 99/13157 beschrieben ist. Dabei wird ein Untergrund, der nur bereichsweise mit der gewünschten Deckschicht versehen werden soll, zunächst unter Verwendung einer Druckfarbe mit hohem Pigmentanteil mit einem gewünschten Muster bedruckt. Aufgrund des hohen Pigmentanteils bildet die Druckfarbe nach dem Trocknen einen porigen, erhabenen Farbauftrag. Auf den bedruckten Untergrund wird dann eine Deckschicht aufgebracht, die im Bereich des Farbauftrags den Farbkörper wegen seiner großen Oberfläche und der porösen Struktur nur teilweise abdeckt. Der Farbauftrag und die darüber liegende Deckschicht können dann durch Auswaschen mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden, so dass in der Deckschicht in den ursprünglich bedruckten Bereichen des Untergrunds Aussparungen in Form des aufgedruckten Musters erzeugt werden.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass ein solches Waschverfahren unter manchen Umständen nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt. Liegen beispielsweise in dem zu beschichtenden Untergrund Prägestrukturen vor, die über größeren Teilflächen hinweg keine oder nur geringe Höhenvariationen aufweisen, so besteht beim Aufbringen der Waschfarbe aufgrund der großen Kontaktfläche mit dem Waschfarbenzylinder die Gefahr, dass in solchen Teilflächen ungewollt ein Waschfarbentonungsfilm abgelegt wird und daher im nachfolgenden Waschschritt nicht das gewünschte Aussparungsmuster erzeugt wird.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein gattungsgemäßes Herstellungsverfahren anzugeben, mit dem in einem Waschverfahren zuverlässig auch großflächige, strukturierte Teilbereiche hergestellt werden können. Die Erfindung soll auch ein entsprechend hergestelltes Sicherheitselement zur Verfügung stellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist zunächst vorgesehen, dass

- ein Träger mit einer Prägelackschicht versehen wird und die Prägelackschicht mit einer gewünschten Effektprägung, insbesondere einer Mikrospiegelprägung oder einer Hologrammprägung, versehen wird,
- bereichsweise eine Farbe auf die geprägte Prägelackschicht aufgebracht wird,
- eine Deckschicht auf den bereichsweise mit Farbe versehenen Flächenbereich der Prägelackschicht aufgebracht wird und nachfolgend die Farbe mit der darauf befindlichen Deckschicht entfernt wird,

Erfindungsgemäß ist nun weiter vorgesehen, dass großflächige Teilbereiche der Effektprägung, die beim nachfolgenden Farbenaufdruck unbeschichtet bleiben sollen, mit einen Punkt- und/oder Linienraster aus kleinen Abstandhalterstrukturen ausgebildet werden, welches bei Betrachtung des Sicherheitselements mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist und bei dem die Abstandhalterstrukturen laterale Abmessungen von mehr als 2 µm in jeder Raumrichtung aufweisen.
Die Farbe kann dabei beispielsweise durch ätzen, lasern, waschen oder mit einem Haftelement oder einem Klebeelement entfernt werden.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist zunächst vorgesehen, dass

- ein Träger mit einer Prägelackschicht versehen wird und die Prägelackschicht mit einer gewünschten Effektprägung, insbesondere einer Mikrospiegelprägung oder einer Hologrammprägung, versehen wird,
- im Waschfarbendruck bereichsweise eine Waschfarbe auf die geprägte Prägelackschicht aufgebracht wird, und
- eine Deckschicht auf den bereichsweise mit Waschfarbe versehenen Flächenbereich der Prägelackschicht aufgebracht und nachfolgend die Waschfarbe mit der darauf befindlichen Deckschicht entfernt wird.

Erfindungsgemäß ist nun weiter vorgesehen, dass großflächige Teilbereiche der Effektprägung, die beim nachfolgenden Waschfarbenaufdruck unbeschichtet bleiben sollen, mit einen Punkt- und/oder Linienraster aus kleinen Abstandhalterstrukturen ausgebildet werden, welches bei Betrachtung des Sicherheitselements mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist, und bei dem die Abstandhalterstrukturen des Punkt- und/oder Linienraster laterale Abmessungen von mehr als 2 µm in jeder Raumrichtung aufweisen.
Neben den Verfahren enthält die Erfindung auch ein Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern, mit einem Träger mit einer Prägelackschicht, die mit einer Effektprägung, insbesondere einer Fresnelstruktur, Mikrospiegelprägung oder einer Hologrammprägung versehen ist, und bei der auf der Effektprägung bereichsweise eine Deckschicht aufgebracht ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in großflächigen, mit der Deckschicht versehenen Teilbereichen der Effektprägung ein Punkt- und/oder Linienraster aus kleinen Abstandhalterstrukturen ausgebildet ist, welches bei Betrachtung des Sicherheitselements mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist und bei dem die Abstandhalterstrukturen laterale Abmessungen von mehr als 2 µm in jeder Raumrichtung aufweisen.
Der Träger ist insbesondere aus einer Folie, beispielsweise einer Thermoplaste, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), ausgebildet.
Die Abstandhalterstrukturen sind insbesondere aus dem Prägelack der Prägelackschickt ausgebildet.
Die Effektprägung kann auch ein Velinbereich sein, der beispielsweise als Flächenbereich mit relativ unstrukturierter Oberfläche ausgebildet ist. Der Velinbereich ist somit dadurch gekennzeichnet, dass er gegenüber einer Hauptoberfläche oder eines Oberflächenbereichs des Trägers eine geringe Neigung, insbesondere weniger als 5°, und/ oder eine geringe Höhenvariation, insbesondere weniger als 500 nm, aufweist.
Ein Teilbereich der Effektprägung wird im Rahmen dieser Beschreibung als großflächig angesehen, wenn er in jeder lateralen Richtung eine Ausdehnung von mehr als 100 µm, insbesondere von mehr als 250 µm aufweist.
Als besonders vorteilhaft haben sich Punktraster aus Abstandhalterstrukturen mit folgenden Eigenschaften und Parametern herausgestellt:

A) Die Abstandhalterstrukturen können ein Raster mit konstantem Abstand der Rasterelemente bilden, wobei die Symmetrie der Raster insbesondere die Symmetrie eines Quadrat-Gitters, Rechteck-Gitters, Rauten-Gitters, Sechseck-Gitters oder Parallelogramm-Gitters ist. Die Abstandhalterstrukturen können gegenüber den Ausgangspositionen der Gitterplätze solcher Raster auch verschoben sein, um ein „verwackeltes“ Raster zu bilden, das besonders geringe diffraktive Störungen erzeugt. Die Verschiebung kann bis zu 5%, 10% oder sogar bis zu 25% des Ausgangsabstands im Gitter betragen.
B) Die Abstände benachbarter Abstandhalterstrukturen liegen in allen lateralen Raumrichtungen vorteilhaft unterhalb von 200 µm, insbesondere unterhalb von 100 µm. Bei verwackelten Rastern werden diese Abstände vorteilhaft auch für die gegeneinander verschobenen Abstandhalterstrukturen nicht überschritten. Beispielsweise kann bei einem Quadratraster ein Ausgangsabstand von A = 50 µm und eine unregelmäßige Verschiebung f von bis zu 25% vorgesehen sein. Im „verwackelten“ Raster sind die Abstandhalterstrukturen dann um bis zu ΔA = f*A = 12,5 µm gegen ihre Ausgangspositionen verschoben, so dass der minimal vorkommende Abstand benachbarter Abstandhalterstrukturen A_min = 25 µm und der maximal vorkommende Abstand benachbarter Abstandhalterstrukturen Amax = 75 µm beträgt.
C) Die lateralen Abmessungen der Abstandhalterstrukturen betragen in allen Raumrichtungen mindestens 2 µm, um störende diffraktive Farbaufspaltungen zu minimieren. Weiter vorteilhaft liegen die lateralen Abmessungen der Abstandhalterstrukturen zumindest in einer Raumrichtung, vorteilhaft sogar in beiden Raumrichtungen, unterhalb von 40 µm, vorzugsweise unterhalb von 30 µm, insbesondere unterhalb von 20 µm.
D) Die Grundfläche der Strukturen ist vorzugsweise mindestens 3-eckig und kann insbesondere 4-, 5 oder 6-eckig sein. Auch runde, insbesondere kreisförmige oder elliptische Grundflächen kommen in Betracht.
E) Das Verhältnis von Länge zu Breite der Grundfläche liegt vorteilhaft zwischen 0,25 und 4.
F) Die zweckmäßige Verjüngung der Abstandhalterstrukturen verringert die Grundfläche zur oberen Kontaktfläche der Abstandhalterstrukturen hin um mindestens 20%, vorteilhaft um mindestens 40%. Im Extremfall können die Flanken der Abstandhalterstrukturen auf einen Punkt zusammenlaufen, beispielsweise bei Abstandhalterstrukturen in Form einer Pyramide, einem Kegel oder einer Halbkugel.
G) Das Aspektverhältnis Höhe:Länge bzw. Höhe:Breite liegt vorteilhaft zwischen 0,05 und 2 vorzugsweise zwischen 0,1 und 1. Die absolute Höhe der Abstandhalterstrukturen liegt zweckmäßig unterhalb von 5 µm, insbesondere unterhalb von 3 µm und liegt mit besonderem Vorteil bei etwa 1 bis 2 µm.
H) Die Flächendeckung der Abstandhalterstrukturen liegt vorteilhaft unterhalb von 20%, besonders vorteilhaft unterhalb von 17% und insbesondere unterhalb von 10%, um die effektive Hologrammfläche nicht zu stark zu reduzieren. Vorzugsweise ist die Flächendeckung in einem Velinbereich unterhalb von 10%, insbesondere 5%, vorzugsweise unterhalb von 1%.

Da sie zahlreiche einander entsprechende technische Merkmale enthalten, werden das Herstellungsverfahren und das Sicherheitselement selbst nachfolgend gemeinsam besprochen. Es versteht sich, dass Merkmale, die im Sicherheitselement in bestimmter Weise ausgebildet sind, beim Herstellungsverfahren jeweils in dieser Weise ausgebildet werden und umgekehrt. Lediglich der einfacheren Beschreibung halber wurde nachfolgend auf diese sprachliche Unterscheidung zwischen dem Prozess und Prozessergebnis verzichtet.
Die Deckschicht besteht typischerweise aus Metall, wie Aluminium, Chrom, Kupfer und/ oder Metalllegierungen. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Deckschicht als mehreren Schichten, insbesondere Metallschichten, beispielsweise Chrom und Aluminium, besteht. In einer Ausgestaltung kann die Deckschicht als Interferenzschicht ausgebildet sein, die eine Dielektrikumschicht umfasst.
Die Abstandhalterstrukturen bilden in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens bzw. des Sicherheitselements ein regelmäßiges Raster mit konstantem Abstand der Rasterelemente, wobei das Raster insbesondere die Symmetrie eines Quadrat-Gitters, Rechteck-Gitters, Rauten-Gitters, Sechseck-Gitters oder Parallelogramm-Gitters aufweist. Gemäß einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Abstandhalterstrukturen ein unregelmäßiges Raster mit variierendem Abstand der Rasterelemente, wobei das Raster auf Basis eines Quadrat-Gitters, Rechteck-Gitters, Rauten-Gitters, Sechseck-Gitters oder Parallelogramm-Gitters aufgebaut ist, und die Abstandhalterstrukturen um bis zu 25%, vorteilhaft um bis zu 10%, gegen die Ausgangspositionen mit konstantem Abstand verschoben sind.
Die Verschiebung der Abstandhalterstrukturen erfolgt dabei vorteilhaft bei insbesondere punktförmiger Rasterstruktur in unregelmäßiger Weise, wobei auch eine Verschiebung bei anders ausgebildeter Abstandshalterstruktur vorgesehen sein kann. Eine unregelmäßige Verschiebung kann insbesondere mit Hilfe von Zufallszahlen oder Pseudozufallszahlen erzeugt werden. Ist die unverschobene Ausgangsposition einer Abstandhalterstruktur gleich (xo, yo), beträgt der nominelle Ausgangsabstand zwischen zwei benachbarten Positionen ohne Verschiebung ro, und beträgt die gewünschte Variation f des Ausgangsabstands f = 10%, so wird eine verschobene Abstandhalterstruktur vorteilhaft an der Position $(x, y) = (x_{0} + r * cos (ϕ), y_{0} + r * sin (ϕ)),$
erzeugt, wobei r = f*r₀*RandomReal[] eine Pseudozufallszahl im Intervall [0, f*r₀] und ϕ = 2π*RandomReal[] eine Pseudozufallszahl im Intervall [0, 2n] darstellt, der Faktor f=0,1 ist, und die Funktion RandomReal[] bei jedem Aufruf eine neue Pseudozufallszahl im Intervall [0, 1] liefert.
Mit Vorteil weisen bei dem Verfahren bzw. dem Sicherheitselement die Abstandhalterstrukturen des Punkt- und/oder Linienrasters in den großflächigen Effektbereichen eine Flächendeckung von weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 17% und insbesondere weniger als 10% auf.
Bei Linien- und/oder Punktrastern liegt das Aspektverhältnis Höhe:Breite der Abstandhalterstrukturen bei dem Verfahren bzw. dem Sicherheitselement vorteilhaft zwischen 0,05 und 2, vorzugsweise zwischen 0,1 und 1. Bei Punktrastern liegt auch das Aspektverhältnis Höhe:Länge der Abstandhalterstrukturen zwischen 0,05 und 2, vorzugsweise zwischen 0,1 und 1.
Die Höhe der Abstandhalterstrukturen, also die vertikale Erstreckung der Abstandhalterstrukturen über der Ebene der Prägelackschicht, liegt bei dem Verfahren bzw. dem Sicherheitselement vorteilhaft unterhalb von 10 µm, insbesondere unterhalb von 4 µm und liegt mit besonderem Vorteil bei etwa 1 bis 2 µm.
Als besonders vorteilhaft haben sich bei dem Verfahren bzw. dem Sicherheitselement Abstandhalterstrukturen herausgestellt, die quaderförmig, pyramidenförmig, pyramidenstumpfförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig oder halbkugelförmig ausgebildet sind.
In einer Weiterbildung des Verfahrens bzw. des Sicherheitselements sind die Abstandhalterstrukturen sich nach oben verjüngend ausbildet, wobei die obere Kontaktfläche vorteilhaft um mindestens 20%, vorteilhaft um mindestens 40%, besonders vorteilhaft um mindestens 60% kleiner als die Grundfläche ist. Durch die Maßnahmen wird einerseits die Kontaktfläche der Abstandhalterstrukturen zum Waschfarbendruckzylinder minimiert, so dass möglichst wenig Waschfarbe auf die Abstandhalterstrukturen selbst übertragen wird. Andererseits können die verjüngenden Abstandhalterstrukturen besonders leicht aus einem Prägewerkzeug entformt werden, so dass eine zuverlässige und präzise Herstellung gewährleistet ist.
Die Abstandhalterstrukturen können bei dem Verfahren bzw. dem Sicherheitselement auf ihrer oberen Kontaktfläche auch mit einer hydrophob wirkenden Nanostrukturierung versehen sein, um die Anhaftung von Waschfarbe zu unterdrücken.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens bzw. des Sicherheitselements sind die Abstandhalterstrukturen in Form von Zeichen, Mustern oder einer Kodierung angeordnet um ein verstecktes, nur mit Hilfsmitteln wahrnehmbares Echtheitsmerkmal zu bilden. Dies kann mit einer lokalen Verdichtung oder einer Verdünnung der Abstandshalterstrukturen erfolgen.
Die Abstandhalterstrukturen können bei dem Verfahren bzw. dem Sicherheitselement zur Erzeugung eines weiteren Echtheitsmerkmals vorteilhaft auch Seitenflächen aufweisen, die mit Mikro- oder Nanostrukturen versehen sind. Solche Strukturen sind allenfalls aus einem sehr steilen Betrachtungswinkel erkennbar und treten bei Betrachtungswinkeln, die bei der normalen Handhabung von Wert- oder Sicherheitsdokumenten dominieren, nicht in Erscheinung.
Die Abstandhalterstrukturen sind gemäß einer weiteren Weiterbildung auf ihrer oberen Kontaktfläche mit einer Mikro- oder Nanostruktur versehen. Die Mikro- oder Nanostruktur können dem optischen Effekt der Effektprägung entsprechen. Somit können sich die Abstandhalterstrukturen noch weiter optisch der Effektprägung angleichen, damit bei Betrachtung die Abstandhalterstrukturen visuell keine optische Wirkung haben.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass zumindest eine Abstandhalterstruktur der Abstandhalterstrukturen mit einer zumindest teilweise, insbesondere vollständig, um die Abstandhalterstruktur umlaufenden, und insbesondere unmittelbar an die Abstandhalterstruktur angrenzenden, Vertiefung, insbesondere in der Prägelackschicht, ausgebildet wird. Das ist vorteilhaft, da beim Erzeugen der Vertiefung Material, insbesondere Lack, der Prägelackschicht verdrängt wird, welches zur Ausbildung der Abstandhalterstruktur genutzt werden kann. Es ist somit nicht mehr nötig zur Ausbildung der Abstandhalterstruktur neues Material, insbesondere neuen Lack, auf den Träger oder die Prägelackschicht aufzubringen.
Insbesondere wird die Abstandhalterstruktur aus dem beim Ausbilden der Vertiefung abgetragenen Material der Prägelackschicht gebildet.
Insbesondere ist die Vertiefung als Graben oder Rinne ausgebildet. Vorzugsweise ist die Vertiefung ringförmig ausgebildet. Der Graben kann im Querschnitt einem rechtwinkligen Dreieck entsprechen, wobei der rechte Winkel diese Dreiecks insbesondere zwischen der Oberfläche der Prägelackschicht und einer der Abstandhalterstruktur bzw. Stützstruktur gegenüber ausgebildeten Wand der Prägelackschicht ausgebildet ist.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Vertiefung mit einer Tiefe von weniger als 10 µm, insbesondere von weniger als 5 µm, vorzugsweise zwischen 0,1 µm bis 2 µm ausgebildet wird. Dadurch wird ausreichend Material verdrängt, um die Abstandhalterstruktur zu erzeugen.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Vertiefung mit einer Tiefe ausgebildet wird, welche der Höhe der Abstandhalterstruktur entspricht. Dadurch ist es mit weniger Aufwand möglich die gleiche Menge an Material aus der Vertiefung zu verdrängen, welche für die Abstandhalterstruktur benötigt wird. Die Höhe der Abstandhalterstruktur wird insbesondere bestimmt von der Ebene, durch welche die Hauptoberfläche der Prägelackschicht verläuft und der vom Träger am weitesten entfernten Stelle der Abstandhalterstruktur. Die Tiefer der Vertiefung wird insbesondere bestimmt von der Ebene, durch welche die Hauptoberfläche der Prägelackschicht verläuft und der vom Träger am weitesten entfernten Stelle der Vertiefung.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Vertiefung mit einem Luftvolumen ausgebildet wird, welches im Wesentlichen, insbesondere zumindest, gleich einem Materialvolumen der Abstandhalterstruktur ist. Auch dadurch ist es einfach möglich die gleiche Menge an Material aus der Vertiefung zu verdrängen, welche für die Abstandhalterstruktur benötigt wird. Das Luftvolumen ist insbesondere in dem mit Luft gefüllten bzw. nicht mit Trägermaterial gefüllte Raum vorhanden, welcher durch die Seitenwände der Vertiefung und die gedachte durchgezogene Oberfläche des Trägers beschränkt ist.
Die Erfindung betrifft auch einen Vorrichtung zum Erzeugen einer Abstandhalterstruktur. Die Vorrichtung weist ein Basiselement und ein Prägeelement auf, wobei das Prägeelement zumindest als eine Aussparung in dem Basiselement ausgebildet ist, und das Prägeelement insbesondere als Negativkegelform ausgebildet ist. Das Prägeelement kann auch zapfenförmig ausgebildet sein.
Die Vorrichtung zum Erzeugen der Abstandhalterstruktur ist vorzugsweise aus Metall ausgebildet, beispielsweise aus einer Nickelbasislegierung.
Beim Erzeugen der Abstandhalterstruktur werden die Prägeelemente in die Prägelackschicht hineingedrückt und das von dem Prägeelemente verdrängte Material wird in die Aussparung des Basiselements bewegt, insbesondere gepresst. Durch die Aussparung der Vorrichtung wird die Abstandhalterstruktur geformt.
Insbesondere damit das Material auch in die Abstandhalterstruktur befördert wird, bilden die Prägeelemente bzw. Zapfen eine direkte Verlängerung der, vorzugsweise konischen, Abstandhalterstruktur.
Insbesondere ist die Abstandhalterstruktur konisch ausgebildet. Durch die konische Form wird der Materialtransport zur Mitte der Abstandhalterstruktur aufwandsärmer durchgeführt.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Prägeelement einen gegenüber dem Basiselement erhabenen und zumindest teilweise um die Aussparung umlaufenden Vertiefungspräger aufweist. Durch den Vertiefungspräger bzw. die Zapfen, ist es möglich Material von der Prägelackschicht zu verschieben bzw. zu verdrängen. Insbesondere wird dieses Material in die Aussparung verschoben und erzeugt dort eine Abstandhalterstruktur.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Volumen des Vertiefungsprägers gleich dem Volumen der Aussparung ist. Dadurch kann die Abstandhalterstruktur vollständig mit Material, welches vom Prägeelement verdrängt wird, erzeugt werde. Zudem ist nach dem Erzeugen der Abstandhalterstruktur auch kein überschüssiges Material vorhanden, welche abgetragen oder entsorgt werden muss.
Die vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahres zum Herstellen des Sicherheitselements gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß dem zweiten Aspekt gelten auch für das erfindungsgemäße Sicherheitselement. Die gegenständlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Sicherheitselements sind dazu eingerichtet die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt auszuführen.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt des Effektbereichs eines holographischen Sicherheitselements beim Schritt des Aufbringens von Waschfarbe, wobei (a) einen Querschnitt und (b) eine Aufsicht auf das Sicherheitselement zeigt,
2 eine schematische Darstellung wie in 1(b) für eine Abwandlung mit einem leicht „verwackelten“ Punktraster aus Abstandhalterstrukturen,
3 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt des Effektbereichs eines Mikrospiegel-Sicherheitselements beim Schritt des Aufbringens von Waschfarbe, wobei (a) einen Querschnitt und (b) eine Aufsicht auf das Sicherheitselement zeigt,
4 in schematischer Darstellung ein Punktraster aus kleinen Abstandhalterstrukturen, in dem ein verstecktes Echtheitsmerkmal kodiert ist,
5 eine schematische Schnittdarstellung einer Abstandhalterstruktur mit einer Vertiefung, und
6 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Abstandhalterstruktur mit einer Vertiefung.

Die Erfindung wird nun am Beispiel der Herstellung von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. 1 zeigt dazu schematisch einen Ausschnitt des Effektbereichs eines holographischen Sicherheitselements bei einem Zwischenschritt der Herstellung, nämlich dem Schritt des Aufbringens von Waschfarbe. 1(a) zeigt dabei einen Querschnitt und 1(b) eine Aufsicht auf das Sicherheitselement.
Zur Herstellung des Sicherheitselements 10 wurde zunächst auf einen Träger 12, beispielsweise eine PET-Folie, eine Prägelackschicht 14 aufgebracht und diese dann in einem Prägeschritt mit der gewünschten Hologrammprägung 16 versehen. Die Prägelackschicht 14 ist vorzugsweise aus einem durch UV-Strahlung härtbaren Material, beispielsweise einem Duroplast, ausgebildet. Um die Hologrammprägung 16 mit einer Metallisierung mit Aussparungen, beispielsweise einer Negativschrift, zu versehen, wird im Waschfarbendruck mittels eines Waschfarbenzylinders 20 in den auszusparenden Bereichen eine Waschfarbe 24 auf die geprägte Prägelackschicht 14 aufgebracht. Nach dem Aufbringen der Waschfarbe wird die Prägelackschicht vollflächig metallisiert und die Waschfarbe dann zusammen mit der darauf befindlichen Metallisierung entfernt, so dass in der Metallisierung gerade in den zuvor mit Waschfarbe versehenen Bereichen der Prägelackschicht Aussparungen erzeugt werden. Jedoch soll mithilfe des Waschfarbenzylinders ein ungewolltes Übertragen der Waschfarbe 24 auf die Hologrammprägung 16 verhindert werden. Dies könnte beispielsweise auch ein Waschfarbentonungsfilm 22 sein, der auf der Oberfläche des Waschfarbenzylinders bei beispielsweise einem Tiefdruckverfahren oder Flexodruckverfahren vorhanden sein kann.
Da die Hologrammprägung 16 nur geringe Höhenvariationen und somit eine große Kontaktfläche zum Waschfarbenzylinder 20 aufweist, besteht bei diesem Schritt die Gefahr, dass in großflächigen Effektbereichen 18 ungewollt auch ein Waschfarbentonungsfilm 22 auf Bereiche der Hologrammprägung 16 abgelegt wird, die eigentlich unbeschichtet bleiben sollen. Als großflächig wird dabei ein Bereich angesehen, der in jeder lateralen Richtung eine Ausdehnung von mehr als 100 µm, insbesondere von mehr als 250 µm aufweist. Bei kleineren Bereichen hat sich die Gefahr des ungewollten Ablegens eines Tonungsfilms als gering herausgestellt, so dass dort keine besonderen Maßnahmen erforderlich sind.
Um sicherzustellen, dass die nicht zu beschichtenden großflächigen Flächenbereiche 18 der Hologrammprägung 16 im Waschfarbenschritt tatsächlich unbeschichtet bleiben, wurden die entsprechenden Effektbereiche erfindungsgemäß mit einen Punktraster 30 aus kleinen Abstandhalterstrukturen 32 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel weisen die Abstandhalterstrukturen 32 eine quadratische Grundfläche mit lateralen Abmessungen von 5 x 5 µm² (also Länge bzw. Breite L = 5 µm), und eine Höhe H = 2 µm auf. Die Abstandhalterstrukturen sind in einem Quadratraster mit einem Nächste-Nachbarn-Abstand von A = 30 µm angeordnet, so dass die Flächendeckung des Punktrasters L²/ A² ≈ 2,8% beträgt.
Bei diesen Größen erfüllt das Punktraster 30 zwei für die vorliegende Erfindung entscheidende Bedingungen: Die Abstandhalterstrukturen 32 sind einerseits so klein und weisen eine so geringe Flächendeckung auf, dass das Punktraster 30 bei Betrachtung des Sicherheitselements 10 mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist. Zugleich treten durch die verglichen mit der Lichtwellenlänge großen lateralen Abmessung von 5 µm in jeder Raumrichtung kaum störende farbaufspaltende Beugungseffekte an den Abstandhalterstrukturen auf. Wesentlich für die gewünschte Funktionalität ist natürlich zudem, dass die die Hologrammprägung 16 überragenden Abstandhalterstrukturen 32 verhindern, dass der Waschfarbenzylinder 20 bzw. der Waschfarbentonungsfilm 22 in nicht gewünschten Bereichen in Kontakt mit der Oberfläche der Hologrammprägung gelangt und dort einen Tonungsfilm ablegt.
Die Abstandhalterstrukturen 32 können sowohl mittels Elektronenstrahllithographie als auch mittels Laserlithographie erzeugt werden. Über Kombiprozesse lassen sich die beiden Lithographieverfahren auch miteinander kombinieren. Somit werden die Abstandhalterstrukturen 32 bereits mit der Herstellung der Prägestrukturen auf dem Prägewerkzeug erzeugt. Bei der Abformung des Prägewerkzeugs werden die Prägestrukturen und die Abstandshalterstrukturen in den Prägelackt abgeformt.
Um Beugungseffekte noch stärker zu unterdrücken, kann das Punktraster 30 auch leicht „verwackelt“ ausgebildet sein, wie in 2 dargestellt. Bei einer solchen Verwacklung sind die Positionen der Abstandhalterstrukturen 34 in unregelmäßiger Weise jeweils um einige Prozent gegen ihre äquidistanten Ausgangspositionen 36 (gestrichelt eingezeichnet) verschoben. Die Verschiebung beträgt im Ausführungsbeispiel maximal 10% des Ausgangsabstands, kann aber in anderen Gestaltungen auch bis zu 25% des Ausgangsabstands der Ausgangspositionen betragen.
Die Abstandhalterstrukturen 32, 34 sind im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weiter mit einer Verjüngung nach oben ausgebildet und haben so die Form eines Pyramidenstumpfes. Dadurch wird die Kontaktfläche zum Waschfarbendruckzylinder minimiert, um möglichst wenig Waschfarbe auf die Abstandhalterstrukturen zu übertragen. Zudem können die sich verjüngenden Abstandhalterstrukturen besonders leicht aus dem Prägewerkzeug entformt werden, was eine zuverlässige und präzise Herstellung sicherstellt.
Als besonders vorteilhaft haben sich Punktraster aus Abstandhalterstrukturen mit folgenden Eigenschaften und Parametern herausgestellt:

A) Die Abstandhalterstrukturen können ein Raster mit konstantem Abstand der Rasterelemente bilden, wobei die Symmetrie der Raster insbesondere die Symmetrie eines Quadrat-Gitters, Rechteck-Gitters, Rauten-Gitters, Sechseck-Gitters oder Parallelogramm-Gitters ist. Die Abstandhalterstrukturen können gegenüber den Ausgangspositionen der Gitterplätze solcher Raster auch verschoben sein, um ein „verwackeltes“ Raster zu bilden, das besonders geringe diffraktive Störungen erzeugt. Die Verschiebung kann bis zu 5%, 10% oder sogar bis zu 25% des Ausgangsabstands im Gitter betragen.
B) Die Abstände benachbarter Abstandhalterstrukturen liegen in allen lateralen Raumrichtungen vorteilhaft unterhalb von 200 µm, insbesondere unterhalb von 100 µm. Bei verwackelten Rastern werden diese Abstände vorteilhaft auch für die gegeneinander verschobenen Abstandhalterstrukturen nicht überschritten. Beispielsweise kann bei einem Quadratraster ein Ausgangsabstand von A = 50 µm und eine unregelmäßige Verschiebung f von bis zu 25% vorgesehen sein. Im „verwackelten“ Raster sind die Abstandhalterstrukturen dann um bis zu ΔA = f*A = 12,5 µm gegen ihre Ausgangspositionen verschoben, so dass der minimal vorkommende Abstand benachbarter Abstandhalterstrukturen A_min = 25 µm und der maximal vorkommende Abstand benachbarter Abstandhalterstrukturen Amax = 75 µm beträgt.
C) Die lateralen Abmessungen der Abstandhalterstrukturen betragen in allen Raumrichtungen mindestens 2 µm, um störende diffraktive Farbaufspaltungen zu minimieren. Weiter vorteilhaft liegen die lateralen Abmessungen der Abstandhalterstrukturen zumindest in einer Raumrichtung, vorteilhaft sogar in beiden Raumrichtungen, unterhalb von 40 µm, vorzugsweise unterhalb 30 µm und insbesondere unterhalb von 20 µm.
D) Die Grundfläche der Strukturen ist vorzugsweise mindestens 3-eckig und kann insbesondere 4-, 5 oder 6-eckig sein. Auch runde, insbesondere kreisförmige oder elliptische Grundflächen kommen in Betracht.
E) Das Verhältnis von Länge zu Breite der Grundfläche liegt vorteilhaft zwischen 0,25 und 4.
F) Die zweckmäßige Verjüngung der Abstandhalterstrukturen verringert die Grundfläche zur oberen Kontaktfläche hin um mindestens 20%, vorteilhaft um mindestens 40%. Im Extremfall können die Flanken der Abstandhalterstrukturen auf einen Punkt zusammenlaufen, beispielsweise bei Abstandhalterstrukturen in Form einer Pyramide, einem Kegel oder einer Halbkugel.
G) Das Aspektverhältnis Höhe:Länge bzw. Höhe:Breite liegt vorteilhaft zwischen 0,05 und 2 vorzugsweise zwischen 0,1 und 1. Die absolute Höhe der Abstandhalterstrukturen liegt zweckmäßig unterhalb von 5 µm, insbesondere unterhalb von 3 µm und liegt mit besonderem Vorteil bei etwa 1 bis 2 µm.
H) Die Flächendeckung der Abstandhalterstrukturen liegt vorteilhaft unterhalb von 20%, besonders vorteilhaft unterhalb von 17% und insbesondere unterhalb von 10%, um die effektive Hologrammfläche nicht zu stark zu reduzieren. Vorzugsweise ist die Flächendeckung im Velinbereich unterhalb von 10%, insbesondere 5%, vorzugsweise unterhalb von 1%,

3 zeigt eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Abstandhalterstrukturen bei dem Schritt des Aufbringens von Waschfarbe während der Herstellung eines Mikrospiegel-Sicherheitselements. 3(a) zeigt dabei einen Querschnitt und 3(b) eine Aufsicht auf das Sicherheitselement.
Analog zur Gestaltung der 1 wurde zur Herstellung des Sicherheitselements 10 zunächst auf einen Träger 12, beispielsweise eine PET-Folie, eine Prägelackschicht 14 aufgebracht und diese dann in einem Prägeschritt mit der gewünschten Mikrospiegelprägung 40 versehen. Im relevanten Ausschnitt der 3 liegen die Mikrospiegel des Effektbereichs parallel zur Trägeroberfläche, weisen also einen Kippwinkel α zur Sicherheitselementoberfläche gleich oder nahe 0° auf.
Um die Mikrospiegelprägung bereichsweise zu metallisieren oder bereichsweise mit einer hochbrechenden Deckschicht zu versehen, wird dann im Waschfarbendruck mittels eines Waschfarbenzylinders (in 3 nicht gezeigt) bereichsweise eine Waschfarbe auf die geprägte Prägelackschicht 14 aufgebracht. Nach dem Aufbringen der Waschfarbe wird die Prägelackschicht vollflächig metallisiert bzw. vollflächig mit einer hochbrechenden Schicht bedampft. Die Waschfarbe wird dann zusammen mit der darauf befindlichen Deckschicht entfernt, so dass in der Deckschicht gerade in den zuvor bedruckten Bereichen der Prägelackschicht Aussparungen erzeugt werden.
Da die Mikrospiegelprägung 40 in den flachen Bereichen mit Spiegelwinkeln nahe 0° nur geringe Höhenvariationen und so eine große Kontaktfläche zum Waschfarbenzylinder aufweist, besteht die Gefahr, dass in großflächigen flachen Bereichen 42 ungewollt ein Waschfarbentonungsfilm vom Waschfarbenzylinder auf Bereiche abgelegt wird, die eigentlich unbeschichtet bleibend sollen.
Zur erfindungsgemäßen Abhilfe können diese Bereiche mit einem Punktraster aus kleinen Abstandhalterstrukturen ausgebildet werden, wie bereits im Zusammenhang mit 1 und 2 genauer beschrieben. Im Fall von Mikrospiegelprägungen kommen allerdings anstelle eines Punktrasters auch Linienraster aus den Abstandhalterstrukturen, insbesondere Linienraster aus durchgehenden oder unterbrochenen Linien, beispielsweise ein Kreuzraster in Frage.
Mit Bezug auf die 3(a) und (b) ist im Ausführungsbeispiel in den großflächigen flachen Bereichen 42 ein Linienraster 46 aus schmalen, linienförmigen Abstandhalterstrukturen 44 ausgebildet. Die Abstandhalterlinien 44 weisen eine Breite von 4 µm, einen mittleren Abstand von 40 µm und eine Höhe von 2 µm auf. Die Flächendeckung des Linienrasters 46 in den Bereichen 42 beträgt daher 10%.
Bei diesen Größen sind die Abstandhalterlinien 44 so schmal und ihre Flächendeckung so gering, dass das Linienraster 46 bei Betrachtung des Sicherheitselements 10 mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist. Die Breite der Abstandhalterlinien liegt mit 4 µm allerdings deutlich oberhalb der Lichtwellenlänge, so dass kaum farbaufspaltende Beugungseffekte auftreten. Darüber hinaus ist das Linienraster 46 zur zusätzlichen Unterdrückung von Beugungseffekten leicht „verwackelt“ ausgebildet, wobei der Abstand benachbarter Abstandhalterlinien gegenüber ihren äquidistanten Ausgangspositionen um bis zu 20% unregelmäßig vergrößert oder verkleinert ist.
Die die Mikrospiegelprägung 40 überragenden Abstandhalterlinien 44 verhindern zuverlässig, dass der Waschfarbenzylinder in nicht gewünschten Bereichen einen Tonungsfilm auf dem flachen Mikrospiegelbereich 42 ablegt.
Die Abstandhalterlinien 44 sind im Ausführungsbeispiel der 3 mit einer Verjüngung nach oben ausgebildet und sind auf ihrer oberen Kontaktfläche mit einer hydrophob wirkenden Nanostrukturierung 48 versehen. Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, dass auf die Abstandhalterlinien 44 selbst keine Waschfarbe übertragen wird.
Als besonders vorteilhaft haben sich Linienraster aus Abstandhalterlinien mit folgenden Parametern herausgestellt:

A) Die Abstandhalterlinien können ein Raster mit konstantem Abstand der Linien bilden. Die Linien können durchgehend oder unterbrochen sein und auch einen Winkel ungleich 0° einschließen. Es können auch mehrere Liniensysteme vorgesehen sein, die beispielsweise in Form eines Kreuzrasters angeordnet sind.
B) Die Abstandhalterlinien können gegenüber den Ausgangspositionen eines regelmäßigen Rasters verschoben sein um ein „verwackeltes“ Raster zu bilden, das besonders geringe diffraktive Störungen erzeugt. Die Verschiebung kann bis zu 5%, 10% oder sogar bis zu 25% des Ausgangsabstands betragen.
C) Die Abstände benachbarter Abstandhalterlinien liegen vorteilhaft unterhalb von 200 µm, insbesondere unterhalb von 100 µm. Bei verwackelten Rastern werden diese Abstände vorteilhaft auch für die verschobenen Abstandhalterlinien nicht überschritten.
D) Die lateralen Breiten der Abstandhalterlinien betragen mindestens 2 µm, um diffraktive Effekte zu minimieren.
E) Die zweckmäßige Verjüngung der Abstandhalterlinien verringert die Querschnittsfläche um mindestens 20%, vorteilhaft um mindestens 40%. Im Extremfall können die Flanken der Abstandhalterlinien auf eine Linie zusammenlaufen, so dass die Abstandhalterlinien eine Dachstruktur bilden.
F) Das Aspektverhältnis. Höhe:Breite liegt vorteilhaft zwischen 0,05 und 2, vorzugsweise zwischen 0,1 und 1. Die absolute Höhe der Abstandhalterlinien liegt zweckmäßig unterhalb von 5 µm, insbesondere unterhalb von 3 µm und liegt mit besonderem Vorteil bei etwa 1 bis 2 µm.
G) Bei flachen Mikrospiegelbereichen kann die Flächendeckung der Abstandhalterstrukturen (Punkt- oder Linienraster) höher sein als bei Hologrammprägungen, da die Abstandhalterstrukturen bis auf die Seitenflächen selbst optisch glatt wirken und sie daher in ihrer optischen Wirkung den flachen Mikrospiegeln gleichen. Die Flächendeckung liegt vorteilhaft unterhalb von 20%, besonders vorteilhaft unterhalb von 15%, insbesondere unterhalb von 10%.

Anstelle eines reinen Linienrasters oder eines reinen Punktrasters kann bei den Mikrospiegelprägungen auch ein kombiniertes Punkt- und Linienraster eingesetzt werden, das sowohl punkt- als auch linienförmige Abstandhalterstrukturen aufweist.
Mit Bezug auf 4 kann in einem Punktraster 30 aus kleinen Abstandhalterstrukturen 32 auch ein verstecktes Sicherheitsmerkmal kodiert sein. Durch Aussparen einzelner Abstandhalterstrukturen 32, beispielsweise in Form eines Buchstabens (hier des Buchstabens „E“) oder einer anderen Kodierung kann beispielsweise eine charakteristische Kennzeichnung 50 des verwendeten Prägewerkzeugs in das Sicherheitselement eingebracht werden.
Dabei ist darauf zu achten, dass trotz der ausgesparten Abstandhalterstrukturen der gewünschte Maximalabstand benachbarter Abstandhalterstrukturen nicht überschritten wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass nur jede zweite Abstandhalterstruktur für eine mögliche Aussparung zur Verfügung steht, wie in 4 illustriert. Bei einem Ausgangsabstand A, beispielsweise A = 30 µm, beträgt der maximale Abstand zweier Abstandhalterstrukturen in den Kodierungsbereichen dann 2A = 60 µm und liegt damit noch unterhalb des gewünschten Maximalabstands von 80 µm.
5 zeigt eine abschnittsweise Schnittdarstellung des Sicherheitselements 10 mit dem Träger 12 und der Prägelackschicht 14. In der Prägelackschicht 14 ist eine Abstandhalterstruktur 32, 34 ausgebildet. Die Abstandhalterstruktur 32, 34, im Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet, ist von einer Vertiefung 52, insbesondere vollständig, umgeben. Weiterhin grenzt die Vertiefung gemäß dem Ausführungsbeispiel unmittelbar an die Abstandhalterstruktur 32, 34 an.
Die Abstandhalterstruktur 32, 34 weist eine Höhe 52 auf. Die Vertiefung weist eine Tiefe 54 auf. Die Höhe 52 und die Tiefe 54 sind vorzugsweise gleich groß. Gemäß dem Ausführungsbeispiel betragen die Höhe 52 und die Tiefe 54 zusammengezählt 1 µm bis 8 µm, vorzugsweise 2 µm bis 6 µm, insbesondere 2 µm bis 3 µm.
6 zeigt eine Vorrichtung 58 zum Erzeugen der Abstandhalterstruktur 32, 34. Die Vorrichtung 58 ist insbesondere als Stempel oder Prägewerkzeug ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung 58 aus Metall, insbesondere einer Nickelbasislegierung, ausgebildet.
Die Vorrichtung 58 kann beispielsweise durch Abformen in mehreren Zwischenschritten mit verschiedengroßen Positivformen und Negativformen erzeugt werden. Die Vorrichtung 58 kann aber beispielsweise auch gefräst werden.
Die Vorrichtung 58 weist ein Basiselement 60 und ein Prägeelement 62 auf. Das Basiselement 60 ist insbesondere als Stempelbasis oder Stempelhauptplatte ausgebildet. Das Prägeelement 62 ist dazu ausgebildet den erhabenen Teil der, insbesondere kegelförmigen, Abstandhalterstruktur 32, 34 zu formen. Vorzugsweise ist das Prägeelement 62 rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Prägeelement weist eine Aussparung 66 auf.
Die Vorrichtung weist auch einen Vertiefungspräger 64 auf. Der Vertiefungspräger 64 ist eingerichtet, um die Vertiefung 52 zu erzeugen. Der Vertiefungspräger 64 erscheint in der Querschnittszeichnung gemäß 6 als zwei hervorstehende Zapfen. Vorzugsweise ist der Vertiefungspräger 64 rotationssymmetrisch ausgebildet.
Bezugszeichenliste

10: Sicherheitselement
12: Träger
14: Prägelackschicht
16: Hologrammprägung
18: großflächiger Effektbereich
20: Waschfarbenzylinder
22: Waschfarbentonungsfilm
24: Waschfarbe
30: Punktraster
32: Abstandhalterstrukturen
34: Abstandhalterstrukturen
36: Ausgangspositionen
40: Mikrospiegelprägung
42: großflächige flache Bereiche
44: Abstandhalterlinien
46: Linienraster
48: Nanostrukturierung
50: Kennzeichnung
52: Vertiefung
54: Tiefe
56: Höhe
58: Vorrichtung zum Erzeugen einer Abstandhalterstruktur
60: Basiselement
62: Prägeelement
64: Vertiefungspräger
66: Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 9913157 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (10), bei dem - ein Träger (12) mit einer Prägelackschicht (14) versehen wird und die Prägelackschicht (14) mit einer gewünschten Effektprägung (16) versehen wird, - bereichsweise eine Farbe (24) auf die geprägte Prägelackschicht (14) aufgebracht wird, - eine Deckschicht auf den bereichsweise mit der Farbe (24) versehenen Flächenbereich der Prägelackschicht (14) aufgebracht wird und nachfolgend die Farbe (24) mit der darauf befindlichen Deckschicht entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - großflächige Teilbereiche der Effektprägung (16), die beim nachfolgenden Farbenaufdruck unbeschichtet bleiben sollen, mit einen Punktraster (30) und/oder Linienraster (46) aus kleinen Abstandhalterstrukturen (32, 34) ausgebildet werden, welches bei Betrachtung des Sicherheitselements (10) mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist und bei dem die Abstandhalterstrukturen (32, 34) laterale Abmessungen von mehr als 2 µm in jeder Raumrichtung aufweisen.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (01), bei dem - ein Träger (12) mit einer Prägelackschicht (14) versehen wird und die Prägelackschicht (14) mit einer gewünschten Effektprägung, insbesondere einer Mikrospiegelprägung oder einer Hologrammprägung (16), versehen wird, - im Waschfarbendruck bereichsweise eine Waschfarbe (24) auf die geprägte Prägelackschicht (14) aufgebracht wird, - eine Deckschicht auf den bereichsweise mit der Waschfarbe (24) versehenen Flächenbereich der Prägelackschicht (14) aufgebracht und nachfolgend die Waschfarbe (24) mit der darauf befindlichen Deckschicht entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - großflächige Teilbereiche der Effektprägung (16), die beim nachfolgenden Waschfarbenaufdruck unbeschichtet bleiben sollen, mit einen Punktraster (30) und/oder Linienraster (46) aus kleinen Abstandhalterstrukturen (32, 34) ausgebildet werden, welches bei Betrachtung des Sicherheitselements (10) mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist und bei dem die Abstandhalterstrukturen (32, 34) laterale Abmessungen von mehr als 2 µm in jeder Raumrichtung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) als ein regelmäßiges Raster mit konstantem Abstand der Rasterelemente ausgebildet werden, wobei das Raster insbesondere die Symmetrie eines Quadrat-Gitters, Rechteck-Gitters, Rauten-Gitters, Sechseck-Gitters oder Parallelogramm-Gitters aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) als ein unregelmäßiges Raster mit variierendem Abstand der Rasterelemente ausgebildet werden, wobei das Raster auf Basis eines Quadrat-Gitters, Rechteck-Gitters, Rauten-Gitters, Sechseck-Gitters oder Parallelogramm-Gitters aufgebaut wird, und die Abstandhalterstrukturen (32, 34) um bis zu 25%, vorteilhaft um bis zu 10%, gegen die Ausgangspositionen (36) mit konstantem Abstand verschoben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) des Punktrasters (30) und/oder Linienrasters (46) in den großflächigen Effektbereichen mit einer Flächendeckung bei einer Hologrammfläche unterhalb von 20%, besonders vorteilhaft unterhalb von 17% ausgebildet werden und insbesondere unterhalb von 10%, und bei einem Velinbereich unterhalb von 10%, insbesondere 5%, vorzugsweise unterhalb von 1 % ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) mit einem Aspektverhältnis Höhe:Breite, und vorzugsweise auch mit einem Aspektverhältnis Höhe:Länge, zwischen 0,05 und 2, vorzugsweise zwischen 0,1 und 1 ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) mit einer Höhe von unterhalb 10 µm, insbesondere von unterhalb 5 µm, vorzugsweise zwischen 1 bis 2 µm ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) quaderförmig, pyramidenförmig, pyramidenstumpfförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig oder halbkugelförmig ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) nach oben verjüngend ausbildet werden und die obere Kontaktfläche bevorzugt um mindestens 20%, besonders bevorzugt um mindestens 40% kleiner als die Grundfläche ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) auf ihrer oberen Kontaktfläche mit einer hydrophob wirkenden Nanostrukturierung ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) in Form von Zeichen, Mustern oder einer Kodierung angeordnet werden, um ein verstecktes, nur mit Hilfsmitteln wahrnehmbares Sicherheitsmerkmal zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) mit Seitenflächen ausgebildet werden, die mit Mikro- oder Nanostrukturen versehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstrukturen (32, 34) auf ihrer oberen Kontaktfläche mit einer Mikro- oder Nanostruktur ausgebildet sind, wobei vorzugsweise die Mikro- oder Nanostruktur dem optischen Effekt der Effektprägung entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Abstandhalterstruktur (32, 34) der Abstandhalterstrukturen mit einer zumindest teilweise um die Abstandhalterstruktur (32, 34) umlaufenden Vertiefung (52) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (52) mit einer Tiefe von weniger als 10 µm, insbesondere von weniger als 5 µm, vorzugsweise zwischen 0,1 µm bis 2 µm ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (52) mit einer Tiefe ausgebildet wird, welche gleich der Höhe der Abstandhalterstruktur (32, 34) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (52) mit einem Luftvolumen ausgebildet wird, welches gleich einem Materialvolumen der Abstandhalterstruktur (32, 34) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalterstruktur (32, 34) aus dem beim Ausbilden der Vertiefung (52) abgetragenen Material der Prägelackschicht (14) gebildet werden.
Sicherheitselement (10) zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern, mit einem Träger (12) mit einer Prägelackschicht (14), die mit einer Effektprägung, insbesondere einer Mikrospiegelprägung oder einer Hologrammprägung (16), versehen ist, und bei der auf der Effektprägung bereichsweise eine Deckschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass in großflächigen, mit der Deckschicht versehenen Teilbereichen der Effektprägung ein Punktraster (30) und/oder Linienraster (46) aus kleinen Abstandhalterstrukturen (32, 34) ausgebildet ist, welches bei Betrachtung des Sicherheitselements (10) mit bloßem Auge visuell nicht erkennbar ist und bei dem die Abstandhalterstrukturen (32, 34) laterale Abmessungen von mehr als 2 µm in jeder Raumrichtung aufweisen.
Vorrichtung (58) zum Erzeugen einer Abstandhalterstruktur (32, 34), welche ein Basiselement (60) und ein Prägeelement (62) aufweist, wobei das Prägeelement (62) zumindest als eine Aussparung (66) in dem Basiselement (60) ausgebildet ist.
Vorrichtung (58) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägeelement (62) einen gegenüber dem Basiselement (60) erhabenen und zumindest teilweise um die Aussparung (66) umlaufenden Vertiefungspräger (64) aufweist.
Vorrichtung (58) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Vertiefungsprägers (64) gleich dem Volumen der Aussparung (66) ist.