DE102021001589A1 - Manufacturing process for an optically variable security element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für die Absicherung von Wertgegenständen, welches eine Merkmalsschicht (24) mit ersten und zweiten Merkmalsbereichen (30, 40) enthält, in denen unterschiedliche erste bzw. zweite Prägelackschichten vorliegen. Bei dem Verfahren wird auf einen Träger (90) in den ersten Merkmalsbereichen (40) eine hydrophile Schicht eines ersten Prägelacks (42) aufgebracht und die aufgebrachte Schicht wird mit einer einen ersten optischen Effekt erzeugenden Prägestruktur (44) geprägt und gehärtet. Auf einem Druckwerkzeug (94) wird eine Schicht eines zweiten, unterschiedlichen Prägelacks (32) bereitgestellt, und das Druckwerkzeug (94) wird in einem Druckschritt mit dem Träger (90) in Kontakt gebracht und dadurch der zweite Prägelack (32) übertragen.The invention relates to a method for producing a security element for protecting objects of value, which contains a feature layer (24) with first and second feature areas (30, 40) in which different first and second embossing lacquer layers are present. In the method, a hydrophilic layer of a first embossing varnish (42) is applied to a carrier (90) in the first feature regions (40) and the applied layer is embossed with an embossed structure (44) producing a first optical effect and hardened. A layer of a second, different embossing varnish (32) is provided on a printing tool (94), and the printing tool (94) is brought into contact with the carrier (90) in a printing step and the second embossing varnish (32) is thereby transferred.
Description
Die Erfindung betrifft Herstellungsverfahren für ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, das einen Träger und eine Merkmalsschicht mit ersten und zweiten Merkmalsbereichen enthält, in denen unterschiedliche erste bzw. zweite Prägelackschichten vorliegen.The invention relates to manufacturing methods for an optically variable security element for protecting objects of value, which contains a carrier and a feature layer with first and second feature areas in which different first and second embossing lacquer layers are present.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa 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. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument aufgebrachten Merkmalsbereichs ausgebildet sein.Data carriers, such as value or ID documents, but also other valuables, such as branded items, are often provided with security elements for protection, which allow the authenticity of the data carrier to be checked and which at the same time serve as protection against unauthorized reproduction. The security elements can be designed, for example, in the form of a security thread embedded in a bank note, a cover film for a bank note with a hole, an applied security strip, a self-supporting transfer element or also in the form of a feature area applied directly to a document of value.
Vor einiger Zeit wurden optisch variable Sicherheitselemente vorgeschlagen, die zwei, in unterschiedlichen Höhenstufen angeordnete und jeweils mit einer Farbbeschichtung versehene Reliefstrukturen aufweisen, die in passend eingefärbte Prägelackschichten eingeprägt sind, siehe
Werden bei der Herstellung solcher Sicherheitselemente mehrere Druckfarben bzw. Prägelackschichten auf ein Substrat aufgebracht, so verhindern unvermeidliche Registerschwankungen in den Druckmaschinen eine exakte Passerung der Schichten in der Ebene auf weniger als etwa 50 µm. Solche Passerschwankungen können dabei sowohl längs als auch quer zu einer bedruckten Bahn auftreten.If several printing inks or embossing lacquer layers are applied to a substrate during the production of such security elements, unavoidable register fluctuations in the printing machines prevent an exact registration of the layers in the plane to less than about 50 μm. Such register fluctuations can occur both longitudinally and transversely to a printed web.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem gattungsgemäße optisch variable Sicherheitselemente mit hoher Passergenauigkeit der unterschiedlichen ersten und zweiten Prägelackschichten hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Proceeding from this, the invention is based on the object of specifying a method with which generic optically variable security elements can be produced with high register accuracy of the different first and second embossing lacquer layers.
This object is solved by the features of the independent claims. Developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Die Erfindung stellt zur Lösung der genannten Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements bereit, welches insbesondere der Absicherung von Wertgegenständen dienen kann. Das herzustellende Sicherheitselement enthält eine Merkmalsschicht mit ersten und zweiten Merkmalsbereichen, in denen unterschiedliche erste bzw. zweite Prägelackschichten vorliegen.In order to achieve the stated object, the invention provides a method for producing a security element which can be used in particular to protect valuables. The security element to be produced contains a feature layer with first and second feature areas in which different first and second embossing lacquer layers are present.
In einem ersten Erfindungsaspekt wird bei dem Verfahren auf einen Träger in den ersten Merkmalsbereichen eine hydrophile Schicht eines ersten Prägelacks aufgebracht, wird die aufgebrachte Schicht mit einer einen ersten optischen Effekt erzeugenden Prägestruktur geprägt und gehärtet.In a first aspect of the invention, in the method, a hydrophilic layer of a first embossing lacquer is applied to a carrier in the first feature regions, the applied layer is embossed with an embossed structure producing a first optical effect, and hardened.
Weiter wird auf einem Druckwerkzeug eine Schicht eines zweiten, unterschiedlichen Prägelacks bereitgestellt, und in einem Druckschritt wird das Druckwerkzeug mit dem Träger in Kontakt gebracht und dadurch der zweite Prägelack übertragen.Furthermore, a layer of a second, different embossing varnish is provided on a printing tool, and in a printing step the printing tool is brought into contact with the carrier and the second embossing varnish is thereby transferred.
Der Träger kann dauerhaft in dem Sicherheitselement verbleiben oder er kann einen Produktionsträger darstellen, der nach dem Transfer des Sicherheitselements auf ein Zielsubstrat vom Sicherheitselement wieder abgezogen wird.The carrier can remain permanently in the security element or it can represent a production carrier which is removed from the security element again after the security element has been transferred to a target substrate.
Der zweite Prägelack wird in dem Druckschritt mit Vorteil nur in die nicht mit hydrophilem Prägelack beschichteten zweiten Merkmalsbereiche übertragen.In the printing step, the second embossing varnish is advantageously transferred only to the second feature areas that are not coated with hydrophilic embossing varnish.
Die Schicht des zweiten, unterschiedlichen Prägelacks wird auf dem Druckwerkzeug vorteilhaft vollflächig bereitgestellt.The layer of the second, different embossing varnish is advantageously provided over the entire surface of the printing tool.
Der Träger mit der ersten Prägelackschicht wird vorzugsweise vor dem Druckschritt gefeuchtet und dabei Feuchtmittel nur auf die hydrophile erste Prägelackschicht der ersten Merkmalsbereiche übertragen.The carrier with the first embossing lacquer layer is preferably moistened before the printing step and dampening solution is transferred only to the hydrophilic first embossing lacquer layer of the first feature areas.
Die zweiten Merkmalsbereiche stellen vorzugsweise Bereiche mit hydrophober Oberfläche dar.The second feature areas are preferably areas with a hydrophobic surface.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensführung wird bei dem genannten Druckschritt die Schicht des zweiten Prägelacks auf einem flexiblen Druckwerkzeug, insbesondere einem Druckzylinder mit einem kompressiblen Element bereitgestellt, das durch Druckspitzen, die von der bereits gehärteten ersten Lackschicht erzeugt werden, lokal verformt wird.In an advantageous method, the layer of the second embossing lacquer is provided on a flexible printing tool, in particular a printing cylinder with a compressible element in the printing step mentioned, which is locally deformed by pressure peaks generated by the already hardened first lacquer layer.
Bei einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Verfahrensführung wird bei dem genannten Druckschritt die Schicht des zweiten Prägelacks auf einem Druckwerkzeug, insbesondere einem harten Druckzylinder bereitgestellt, und wird zur Erzeugung eines Gegendrucks ein weicher Presseur eingesetzt, der durch Druckspitzen, die von der bereits gehärteten ersten Lackschicht erzeugt werden, lokal verformt wird.In another, likewise advantageous method, the layer of the second embossing lacquer is applied to a printing tool, in particular a hard one, in the printing step mentioned Pressure cylinder provided, and a soft impression roller is used to generate a counter-pressure, which is locally deformed by pressure peaks that are generated by the already cured first layer of paint.
Bei einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Verfahrensführung ist auf dem Träger eine flexible Ausgleichschicht vorgesehen, die bei dem Druckschritt durch Druckspitzen, die von der bereits gehärteten ersten Lackschicht erzeugt werden, lokal verformt wird.In a further, likewise advantageous method, a flexible compensating layer is provided on the carrier, which is deformed locally during the printing step by pressure peaks that are generated by the already hardened first lacquer layer.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der erste Prägelack strukturiert in den ersten Merkmalsbereichen aufgebracht, beispielsweise strukturiert aufgedruckt. Es ist allerdings auch möglich, den ersten Prägelack zunächst vollflächig aufzubringen und dann beispielsweise durch einen Ätzschritt bereichsweise wieder zu entfernen, um dadurch die gewünschte Strukturierung zu erreichen. Besonders hohe Auflösung kann erreicht werden, wenn der erste Prägelack gemäß einer vorteilhaften Gestaltung zunächst vollflächig auf den Träger aufgebracht wird und dann durch ein Verfahren rückstandfreier Prägung durch ein Heranführen eines strukturierten Prägewerkzeugs in benetzte erste Merkmalsbereiche und entnetzte zweite Merkmalsbereiche strukturiert wird, wobei gleichzeitig durch das strukturierte Prägewerkzeug die benetzten ersten Merkmalsbereiche mit der den ersten optischen Effekt erzeugenden Prägestruktur geprägt werden.In an advantageous embodiment, the first embossing lacquer is applied in a structured manner in the first feature regions, for example printed on in a structured manner. However, it is also possible to first apply the first embossing lacquer over the entire surface and then to remove it again in some areas, for example by means of an etching step, in order to thereby achieve the desired structuring. Particularly high resolution can be achieved if the first embossing varnish is first applied to the carrier over the entire surface according to an advantageous design and is then structured by a process of residue-free embossing by moving a structured embossing tool into wetted first feature areas and de-wetted second feature areas, with the structured embossing tool the wetted first feature areas are embossed with the embossing structure producing the first optical effect.
Die Härtung des ersten Prägelacks kann mit Vorteil durch Strahlungseinwirkung, insbesondere durch UV-Bestrahlung, aber auch IR-Bestrahlung oder Elektronenstrahl-Beaufschlagung. Die Verwendung eines UV-härtenden Prägelacks ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Prägelack mit dem genannten Verfahren rückstandfreier Prägung hochauflösend strukturiert wird.The hardening of the first embossing varnish can advantageously be effected by the action of radiation, in particular by UV radiation, but also by IR radiation or exposure to an electron beam. The use of a UV-curing embossing varnish is particularly advantageous if the embossing varnish is structured with high resolution using the residue-free embossing method mentioned.
Gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt wird bei dem Verfahren auf einen Träger in den ersten Merkmalsbereichen eine Schicht eines ersten Prägelacks mit niedriger Oberflächenenergie aufgebracht, wird die aufgebrachte Schicht mit einer einen ersten optischen Effekt erzeugenden Prägestruktur geprägt und gehärtet.According to a second aspect of the invention, in the method a layer of a first embossing lacquer with low surface energy is applied to a carrier in the first feature regions, the applied layer is embossed with an embossing structure producing a first optical effect and hardened.
Dann wird vollflächig eine Schicht eines zweiten, unterschiedlichen Prägelacks mit niedriger Viskosität und hohe Oberflächenspannung aufgebracht, und der zweite Prägelack wird von den mit dem ersten Prägelack beschichten ersten Merkmalsbereichen in die zweiten Merkmalsbereiche hinein entnetzen gelassen.A layer of a second, different, low viscosity, high surface tension embossing varnish is then applied over the entire surface, and the second embossing varnish is allowed to dewet from the first feature areas coated with the first embossing varnish into the second feature areas.
Das Aufbringen und Entnetzenlassen wird gegebenenfalls wiederholt, um in den zweiten Merkmalsbereichen eine für eine Prägung ausreichende Menge an zweitem Prägelack anzusammeln.The application and allowing to be dewetted is optionally repeated in order to collect a sufficient quantity of second embossing varnish in the second feature areas for embossing.
Auch in dem zweiten Erfindungsaspekt kann der Träger dauerhaft in dem Sicherheitselement verbleiben oder er kann einen Produktionsträger darstellen, der nach dem Transfer des Sicherheitselements auf ein Zielsubstrat vom Sicherheitselement wieder abgezogen wird.In the second aspect of the invention, too, the carrier can remain permanently in the security element or it can represent a production carrier which is removed from the security element again after the security element has been transferred to a target substrate.
In beiden Erfindungsaspekten wird mit Vorteil eine zweite Prägestruktur in die Prägelackschicht des zweiten Prägelacks geprägt, die einen zweiten optischen Effekt erzeugt. Die zweite Prägestruktur wird dabei vorteilhaft nur in die zweite Prägelackschicht übertragen, vorzugsweise indem ein flexibles Prägewerkzeug, ein weicher Prägepresseur oder eine flexiblen Ausgleichschicht im Schichtaufbau des Sicherheitselements eingesetzt wird, um die zweite Prägestruktur nur in die zweite Prägelackschicht zu übertragen.In both aspects of the invention, a second embossed structure is advantageously embossed into the embossing lacquer layer of the second embossing lacquer, which creates a second optical effect. The second embossing structure is advantageously transferred only to the second embossing lacquer layer, preferably by using a flexible embossing tool, a soft embossing press or a flexible compensating layer in the layer structure of the security element in order to transfer the second embossing structure only to the second embossing lacquer layer.
Die Prägestrukturen der ersten und zweiten Prägelackschicht liegen mit Vorteil im Wesentlichen auf derselben Höhe, was insbesondere bedeutet, dass sich die mittleren Höhen der beiden Prägestrukturen um nicht mehr als die Höhendifferenz innerhalb jeder Prägestruktur unterscheiden.The embossed structures of the first and second embossed lacquer layers are advantageously essentially at the same height, which means in particular that the mean heights of the two embossed structures differ by no more than the difference in height within each embossed structure.
In beiden Aspekten ist bevorzugt, dass die beiden Prägelacke unterschiedliche Verfestigungseigenschaften aufweisen, besonders bevorzugt weisen die Prägelacke zudem unterschiedliche optische Eigenschaften auf.In both aspects, it is preferred that the two embossing varnishes have different solidification properties, and the embossing varnishes particularly preferably also have different optical properties.
Als Prägelacke können jeweils durch physikalische Trocknung härtende Lacke, insbesondere thermoplastische Prägelacke aufgebracht werden. Sind sowohl der erste als auch der zweite Prägelack jeweils durch einen thermoplastischen Prägelack gebildet, so weisen diese vorteilhaft unterschiedliche Erweichungstemperaturen auf, welche sich vorzugsweise um mehr als 10 °C, besonders vorzugsweise um mehr als 25 °C, insbesondere um mehr als 50 °C unterscheiden.Lacquers that harden by physical drying, in particular thermoplastic embossing lacquers, can be applied as embossing lacquers. If both the first and the second embossing varnish are each formed by a thermoplastic embossing varnish, they advantageously have different softening temperatures, which preferably differ by more than 10 °C, particularly preferably by more than 25 °C, in particular by more than 50 °C differentiate.
In ebenfalls vorteilhaften Gestaltungen beider Aspekte ist vorgesehen, dass als ein Prägelack ein strahlungshärtender, insbesondere UV-härtender Prägelack und als ein anderer Prägelack ein thermoplastischer Prägelack aufgebracht werden.In likewise advantageous configurations of both aspects, it is provided that a radiation-curing, in particular UV-curing, embossing varnish is applied as an embossing varnish and a thermoplastic embossing varnish is applied as another embossing varnish.
Die Prägelacke können insbesondere in unterschiedlicher Farbe, unterschiedlicher Transparenz und/oder unterschiedlicher Lumineszenz aufgebracht werden. Die Prägelacke sind dabei vorzugsweise lasierend eingefärbt und sind daher sowohl farbig als auch teilweise lichtdurchlässig.The embossing lacquers can in particular be applied in different colors, different transparency and/or different luminescence. The embossing varnishes are preferably colored with a translucent color and are therefore both colored and partially translucent.
Die Prägelackschichten der ersten und zweiten Merkmalsbereiche werden vorteilhaft ohne Lücken und Überlappungen nebeneinander angeordnet.The embossing lacquer layers of the first and second feature areas are advantageously arranged next to one another without gaps or overlaps.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die erste und zweite Prägelackschicht mit einer gemeinsamen reflexionserhöhenden Beschichtung, insbesondere einer hochbrechenden oder metallischen Beschichtung versehen. Diese Beschichtung erfolgt vorzugsweise nach einer Prägung des ersten und zweiten Prägelacks mit einer jeweiligen Prägestruktur, die unterschiedliche erste und zweite optische Effekte erzeugt.In an advantageous development of the invention, the first and second embossing lacquer layers are provided with a common reflection-increasing coating, in particular a high-index or metallic coating. This coating preferably takes place after an embossing of the first and second embossing varnish with a respective embossing structure that produces different first and second optical effects.
Mit Vorteil enthalten die Prägestrukturen der ersten und zweiten Prägelackschicht jeweils Strukturelemente mit Strukturabmessungen in der Ebene, die zwischen 30 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 50 µm bis 150 µm liegen. Eine oder beide Prägestrukturen enthalten als Strukturelemente vorteilhaft Mikrospiegelanordnungen mit gerichtet reflektierenden Mikrospiegeln, insbesondere mit nicht-diffraktiv wirkenden Spiegeln, und vorzugsweise mit planen Spiegeln, Hohlspiegeln und/ oder fresnelartigen Spiegeln.Advantageously, the embossed structures of the first and second embossing lacquer layers each contain structural elements with structural dimensions in the plane that are between 30 μm and 200 μm, in particular between 50 μm and 150 μm. One or both embossed structures advantageously contain micromirror arrangements with directed reflecting micromirrors, in particular with non-diffractive mirrors, and preferably with planar mirrors, concave mirrors and/or Fresnel-like mirrors as structural elements.
Es versteht sich, dass das optisch variable Sicherheitselement weitere Schichten, wie etwa Schutz-, Abdeck- oder zusätzliche Funktionsschichten, maschinenlesbare Elemente, Primerschichten oder Heißsiegellackschichten enthalten kann, die allerdings nicht die wesentlichen Elemente der vorliegenden Erfindung darstellen und daher nicht näher beschrieben sind. Das herzustellende Sicherheitselement ist mit Vorteil ein Sicherheitsfaden, insbesondere ein Fenstersicherheitsfaden oder ein Pendelsicherheitsfaden, ein Aufreißfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen.It goes without saying that the optically variable security element can contain further layers, such as protective, cover or additional functional layers, machine-readable elements, primer layers or heat-sealing lacquer layers, which, however, do not represent the essential elements of the present invention and are therefore not described in detail. The security element to be produced is advantageously a security thread, in particular a window security thread or a pendulum security thread, a tear-open thread, a security band, a security strip, a patch or a label for application to security paper, a document of value or the like.
Typischerweise haben die eingesetzten UV-Prägelacke und thermoplastischen Lacke (auch Thermoplasten genannt) die nachfolgend beschriebenen Eigenschaften, wobei allerdings für besondere Anwendungen auch Lacke mit abweichenden Eigenschaften eingesetzt werden können.The UV embossing lacquers and thermoplastic lacquers used (also known as thermoplastics) typically have the properties described below, although lacquers with different properties can also be used for special applications.
Typischer UV-Prägelack ist zunächst deutlich leichter prägbar als thermoplastischer Prägelack. Für eine UV-Prägung kann beispielsweise zunächst ein flüssiger Prägelack auf eine Folie aufgetragen werden. Dieser erreicht ohne Walzenkontakt das Prägewerkzeug. Die Folie mit dem Prägelack wird mithilfe eines Presseurs mit dem Prägewerkzeug in Kontakt gebracht, wobei die Lackoberfläche die Struktur des Prägewerkzeugs annimmt. Bei einem theoretischen, beliebig langsamen Prozess wäre kein Druck erforderlich, der Lack würde einfach in die Strukturen fließen und die Luft verdrängen. In der Praxis ist der Prägeprozess an der Maschine allerdings nicht beliebig langsam, so dass beim Prägen mit zu geringem Presseurdruck der Lack in der vorgegebenen Zeit die Luft nicht mehr vollständig verdrängen kann. Bei gewissen Anforderungen an die Geschwindigkeit und Blasenfreiheit wird daher in der Praxis mit einem gewissen Prägedruck gearbeitet. Würde keine UV-Härtung erfolgen, so würde der Lack nach dem Kontakt mit dem Prägewerkzeug nach dem Abziehen der Folie vom Prägewerkzeug sofort wieder verfließen. In der Praxis hat die Folie allerdings eine gewisse Umschlingung um das Prägewerkzeug. Wenn die Folie mit dem Lack durch den Presseur Kontakt zum Prägewerkzeug hat, entfernt sich die Folie normalerweise nicht mehr spontan vom Prägewerkzeug. Nach dem Presseur, im eigentlich drucklosen Bereich sind UV-Strahler angeordnet, die den UV-Lack, während er noch im Kontakt mit dem Prägewerkzeug steht, vernetzen. Erst nach dieser Reaktion wird die Folie vom Prägewerkzeug abgezogen. Der gesamte Prozess verläuft meist kontinuierlich. Bei dem so gehärteten Lack handelt es sich in der Regel um einen Duroplasten.Typical UV embossing varnish is initially much easier to emboss than thermoplastic embossing varnish. For UV embossing, for example, a liquid embossing varnish can first be applied to a film. This reaches the embossing tool without roller contact. The film with the embossing lacquer is brought into contact with the embossing tool using an impression roller, whereby the lacquer surface adopts the structure of the embossing tool. In a theoretical arbitrarily slow process, no pressure would be required, the paint would simply flow into the structures, displacing the air. In practice, however, the embossing process on the machine is not arbitrarily slow, so that when embossing with too little impression pressure, the varnish can no longer completely displace the air in the specified time. In practice, therefore, a certain embossing pressure is used when certain requirements are placed on the speed and freedom from bubbles. If UV curing were not to take place, the lacquer would flow again immediately after coming into contact with the embossing tool after the film was pulled off the embossing tool. In practice, however, the film wraps around the embossing tool to a certain extent. If the film with the paint comes into contact with the embossing tool through the impression roller, the film normally no longer spontaneously removes itself from the embossing tool. After the impression roller, in the actually non-pressurized area, UV emitters are arranged, which cross-link the UV coating while it is still in contact with the embossing tool. Only after this reaction is the film removed from the embossing tool. The entire process usually runs continuously. The paint cured in this way is usually a duroplastic.
Eine Thermoplastenprägung verläuft in der Regel anders als die geschilderte UV-Prägung. Ein Thermoplast ist bei Raumtemperatur fest und dementsprechend nicht fließfähig, bei erhöhter Temperatur wird er bei einer bestimmten Temperatur prägbar. Bei weiter erhöhter Temperatur wird der Lack klebrig, wodurch die sinnvolle Prägbarkeit mit einem Standardprägewerkzeug eingeschränkt wird. Gegebenenfalls können allerdings antihaftbeschichtete Werkzeuge zum Einsatz kommen. Bei einer Thermoplastenprägung kann beispielsweise der Prägestempel erhitzt werden, bei erhöhter Temperatur geprägt und der Prägestempel vor der Entformung gegebenenfalls wieder etwas abgekühlt werden. Bei einem Rolle-zu-Rolle Prozess findet in der Regel keine Abkühlung vor der Entformung statt. Dort kann bei der Thermoplastenprägung beispielsweise die Folie gegebenenfalls mit Kontakt zum Prägewerkzeug aufgeheizt und bei höchster Temperatur geprägt und gleich entformt werden, ohne in den klebrigen Bereich des Thermoplasten zu kommen. Eine so hohe Aufheizung, dass der Thermoplast tatsächlich flüssig wird, wird vorteilhaft vermieden.A thermoplastic embossing usually runs differently than the UV embossing described. A thermoplastic is solid at room temperature and therefore not flowable, at elevated temperature it becomes embossable at a certain temperature. If the temperature is further increased, the lacquer becomes sticky, which limits the meaningful embossing with a standard embossing tool. If necessary, however, non-stick coated tools can be used. In the case of thermoplastic embossing, for example, the embossing die can be heated, embossed at an elevated temperature, and the embossing die can, if necessary, be cooled down again somewhat before demoulding. In a roll-to-roll process, there is usually no cooling before demoulding. In the case of thermoplastic embossing, for example, the film can be heated with contact to the embossing tool, embossed at the highest temperature and immediately removed from the mold without getting into the sticky area of the thermoplastic. Such high heating that the thermoplastic actually becomes liquid is advantageously avoided.
Um Anhaftungen eines niedriger schmelzenden Thermoplasten zu vermeiden, ist vorteilhaft das Prägewerkzeug mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Alternativ kann eine Anhaftungen vermeidende Metallisierung des ungeprägten Prägelacks vorgesehen sein, oder es wird dafür gesorgt, dass der höherschmelzende Thermoplast erst zu einem späteren Zeitpunkt höher schmelzend wird. Dies kann beispielsweise mithilfe der an anderer Stelle genannten Vernetzer (beispielsweise Isocyanate) oder auch durch eine Strahlungsvernetzung sichergestellt werden. Beispielsweise können zwei thermoplastisch prägbare UV-Rohstoffe nebeneinander liegen, wobei eine dieser beiden Formulierungen einen Photoinitiator enthält. Nach der ersten Prägung kann belichtet werden - in diesem Fall ist danach eine Entformung möglich, da der feste Lack die geprägte Struktur auch ohne Kontakt zum Prägewerkzeug erhält. Die den Photoinitiator enthaltende Formulierung steigt dadurch im Schmelzpunkt an und ist bei den vorherigen Prägebedingungen nicht mehr verformbar. Dann kann die zweite Prägung vorgenommen werden. Entweder lässt man den zweiten „Thermoplasten“ unvernetzt oder er wird durch Elektronenstrahlhärtung nachvernetzt, da letzterer Prozess ohne Photoinitiatoren vorgenommen werden kann. Alternativ kann der zweite Thermoplast ebenfalls einen Photoinitiator enthalten, der bei der(n) Wellenlänge(n) des ersten Strahlers nicht angesprochen wird.In order to avoid adhesion of a lower-melting thermoplastic, the embossing tool is advantageously provided with a non-stick coating. Alternatively, a metallization of the unembossed embossing lacquer to prevent adhesions can be provided, or care is taken to ensure that the higher-melting thermoplastic only becomes higher-melting at a later point in time. This can be done, for example, using the crosslinkers mentioned elsewhere (for example isocyanates) or by radiation crosslinking be asked. For example, two thermoplastically embossable UV raw materials can be located next to one another, with one of these two formulations containing a photoinitiator. After the first embossing, exposure can be carried out - in this case demolding is then possible, since the solid lacquer retains the embossed structure even without contact with the embossing tool. As a result, the formulation containing the photoinitiator increases in melting point and can no longer be deformed under the previous embossing conditions. Then the second embossing can be done. Either the second "thermoplastic" is left uncrosslinked or it is post-crosslinked by electron beam curing, since the latter process can be carried out without photoinitiators. Alternatively, the second thermoplastic may also contain a photoinitiator that is not addressed at the wavelength(s) of the first emitter.
Neben den bereits erwähnten und vorteilhaften Ausbildungen der Prägelacke ist es grundsätzlich auch möglich, Prägelacke zu verwenden, die thermisch anstatt photochemisch aushärten bzw. vernetzen. Beispielsweise haben manche Prägelacke eine Erweichungstemperatur T1 und eine Aushärtungstemperatur T2 > T1. Solche Prägelacke können beispielsweise auf Basis von Acrylaten mit Isocyanaten gebildet sein.In addition to the already mentioned and advantageous configurations of the embossing lacquers, it is basically also possible to use embossing lacquers which harden or crosslink thermally instead of photochemically. For example, some embossing lacquers have a softening point T 1 and a hardening point T 2 >T 1 . Such embossing varnishes can, for example, be based on acrylates with isocyanates.
Eine weitere Vorgehensweise besteht in einer selektiven Erwärmung eines der Prägelacke. Dabei führt ein Bereich mit einem selektiv anregbaren Stoff (im UV/Sichtbaren/IR- oder elektrisch/kapazitiv/magnetisch mit Wechselfeld) selektiv nur zur Erwärmung des diesen Stoff enthaltenen Bereichs. Auf diese Weise können beispielsweise auch zwei Bereiche mit UV-Prägelack vorgesehen sein und nacheinander bearbeitet, insbesondere geprägt werden.A further procedure consists of selectively heating one of the embossing varnishes. An area with a selectively excitable substance (in the UV/visible/IR or electrically/capacitive/magnetic with an alternating field) selectively only leads to heating of the area containing this substance. In this way, for example, two areas with UV embossing varnish can also be provided and processed one after the other, in particular embossed.
Eine passergenaue Anordnung von Merkmalsbereichen bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine Anordnung, bei der die Merkmalsbereiche aneinander anstoßen oder in einem vorbestimmten, definierten geringen Abstand voneinander angeordnet sind. Ein geringer Abstand ist insbesondere ein Abstand von einigen Mikrometern oder einigen zehn Mikrometern bis hin zu 100 µm und in einigen Anwendungen bis zu 200 µm.In the context of the present description, a precisely registered arrangement of feature regions refers in particular to an arrangement in which the feature regions abut one another or are arranged at a predetermined, defined small distance from one another. A close distance is in particular a distance of a few microns or a few tens of microns up to 100 µm and in some applications up to 200 µm.
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.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, which are not shown to scale and proportions in order to improve clarity.
Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem optisch variablen Sicherheitselement, -
2 in schematischer Darstellung ein Sicherheitselement mit einem Trägersubstrat mit einer geprägten Merkmalsschicht, -
3 in (a) bis (d) vier Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements mit einer Merkmalschicht mit zwei thermoplastischen Prägelacken unterschiedlicher Erweichungstemperatur, -
4 in (a) bis (d) vier Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements mit einer Merkmalschicht aus einem thermoplastischer Prägelacke und einem UV-Prägelack, -
5 in (a) bis (c) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements unter Verwendung eines flexiblen Prägewerkzeugs, -
6 in (a) bis (c) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements unter Verwendung eines harten Prägewerkzeugs in Verbindung mit einem weichen Prägepresseur, -
7 in (a) bis (c) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements, in dessen Schichtaufbau eine flexible Ausgleichsschicht vorgesehen ist, -
8 in (a) bis (d) Zwischenschritte bei der Aufbringung zweier unterschiedlicher Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander, -
9 in (a) bis (c) Zwischenschritte bei einer anderen Variante zur Aufbringung zweier unterschiedlicher Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander, -
10 in (a) bis (c) Zwischenschritte bei einer weiteren Variante zur Aufbringung zweier unterschiedlicher Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander, -
11 in (a) und (b) Zwischenschritte bei der Aufbringung und hochaufgelösten Strukturierung einer UV-Prägelackschicht, -
12 in (a) und (b) Zwischenschritte bei einer weiteren Möglichkeit, zwei unterschiedliche Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander aufzubringen, -
13 in (a) bis (c) Zwischenschritte bei einem Verfahren zur registrierten Aufbringung zwei unterschiedliche Prägelacke mit Hilfe eines mechanischen Schichtabtrags, und -
14 in (a) bis (d) Zwischenschritte bei einem Verfahren zur registrierten Aufbringung zwei unterschiedliche Prägelacke mittels Hilfe eines selektiven Abtragsmediums.
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1 a schematic representation of a bank note with an optically variable security element, -
2 a schematic representation of a security element with a carrier substrate with an embossed feature layer, -
3 in (a) to (d) four intermediate steps in the production of a security element with a feature layer with two thermoplastic embossing lacquers with different softening temperatures, -
4 in (a) to (d) four intermediate steps in the production of a security element with a feature layer made of a thermoplastic embossing lacquer and a UV embossing lacquer, -
5 in (a) to (c) intermediate steps in the production of a security element using a flexible embossing tool, -
6 in (a) to (c) intermediate steps in the production of a security element using a hard embossing tool in connection with a soft embossing press, -
7 in (a) to (c) intermediate steps in the production of a security element in whose layer structure a flexible compensation layer is provided, -
8th in (a) to (d) intermediate steps in the application of two different embossing varnishes in a feature layer next to each other without register fluctuations, -
9 in (a) to (c) intermediate steps in another variant for applying two different embossing varnishes next to one another in a feature layer without register fluctuations, -
10 in (a) to (c) intermediate steps in a further variant for the application of two different embossing varnishes next to one another in a feature layer without register fluctuations, -
11 in (a) and (b) intermediate steps in the application and high-resolution structuring of a UV embossing varnish layer, -
12 in (a) and (b) intermediate steps in a further possibility of applying two different embossing varnishes next to one another in a feature layer without register fluctuations, -
13 in (a) to (c) intermediate steps in a method for the registered application of two different embossing lacquers with the aid of mechanical layer removal, and -
14 in (a) to (d) intermediate steps in a method of registered emplacement two different embossing varnishes using a selective removal medium.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert.
Das Sicherheitselement 12 vermittelt dem Betrachter trotz seiner flachen Ausbildung einen dreidimensionalen Eindruck und zeigt beispielsweise zugleich einen binären Farb- und Effektwechsel beim Kippen der Banknote 10, bei dem aus einer ersten Betrachtungsrichtung ein erstes dreidimensionales Motiv in einer ersten Farbe und aus einer zweiten Betrachtungsrichtung zweites dreidimensionales Motiv in einer zweiten Farbe erscheint.Despite its flat design, the
Solche und zahlreiche andere visuelle Effekte können vorteilhaft mit Sicherheitselementen erzeugt werden, bei denen in einer Ebene des Sicherheitselements zwei oder mehr Prägelackschichten gepassert nebeneinander angeordnet sind, welche gezielt mit verschiedenen, voneinander unabhängigen Prägestrukturen versehen sind. Die Prägelackschichten weisen neben der unterschiedlichen Prägung zweckmäßig auch andere unterschiedliche Eigenschaften auf, nämlich insbesondere unterschiedliche visuelle Eigenschaften, wie etwa unterschiedliche Farbe, Transparenz und/oder Lumineszenz. Auf diese Weise lassen sich die durch die Prägung erzeugten optisch variablen Effekte einerseits und die durch die Zusatzeigenschaften der Prägelackschichten erzeugten visuellen Wirkungen andererseits perfekt gepassert aufeinander abstimmen.Such and numerous other visual effects can advantageously be produced with security elements in which two or more embossing lacquer layers are arranged next to one another in a registered manner in one plane of the security element and are specifically provided with different, mutually independent embossing structures. In addition to the different embossing, the embossing lacquer layers expediently also have other different properties, namely in particular different visual properties, such as different color, transparency and/or luminescence. In this way, the optically variable effects produced by the embossing on the one hand and the visual effects produced by the additional properties of the embossing lacquer layers on the other hand can be perfectly matched to one another.
Zur Illustration zeigt
Die Prägestrukturen 34, 44 der beiden Merkmalsbereiche 30, 40 liegen in einer gemeinsamen Ebene im Wesentlichen auf gleichem Höhenniveau und sind mit einer gemeinsamen reflexionserhöhende Metallbeschichtung 26, beispielsweise einer aufgedampften Aluminiumschicht versehen. Die metallisierten Prägestrukturen sind im Ausführungsbeispiel mit einer Lackschicht 28 eingeebnet und das Sicherheitselement ist über eine Klebeschicht 29 auf dem gewünschten Zielsubstrat, wie etwa der Banknote 10 aufklebbar. Nach dem Aufkleben kann das Trägersubstrat 22 abgezogen werden oder als Schutzfolie im Sicherheitselement verbleiben.The
Das Sicherheitselement 20 ist auf Betrachtung durch die lasierenden Prägelackschichten 32, 42 hindurch ausgelegt. Dabei blickt der Betrachter 14 In den Merkmalsbereichen 30 durch die Prägelackschichtbereiche 32 auf die metallisierten Prägestrukturen 34, während er in den Merkmalsbereichen 40 durch die Prägelackschichtbereiche 42 auf die metallisierten Prägestrukturen 44 blickt. Beispielsweise kann der Prägelack 32 lasierend rot eingefärbt sein und die Prägestrukturen 34 können als Motiv eine gewölbte Darstellung der Wertzahl „10“ erzeugen, während der Prägelack 42 lasierend grün eingefärbt ist und die Prägestrukturen 44 als Motiv eine gewölbte Darstellung eines Wappens erzeugen. Die beiden Motive können auch aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen erkennbar sein. Wie aus
Das Grundprinzip einer vorteilhaften Herstellung der Merkmalschicht 24 beispielsweise des Sicherheitselements 20 wird nun mit Bezug auf die
Zunächst wird mit Bezug auf
Dann werden in einem ersten Prägeschritt, der bei höherer Temperatur T1 durchgeführt wird, mit einem ersten Prägewerkzeug 50 beide Prägelacke 32, 42 mit der ersten Prägestruktur 34 versehen, wie in
Die Trägerfolie mit der geprägten Merkmalsschicht wird dann auf die niedrigere Temperatur T2 abgekühlt und entformt, und dadurch der Prägelack 32 in den Merkmalsbereichen 30 mit der eingeprägten Prägestruktur 34 verfestigt, während der Prägelack 42 noch verformbar bleibt. Der Prägelack 42 wird daher nach der Entformung noch teilweise oder vollständig verfließen und die erste Prägung allenfalls unvollständig annehmen, wie in
In
Nach dem zweiten Prägeschritt wird die Trägerfolie mit der zweifach geprägten Merkmalsschicht auf eine Temperatur T < T2, beispielsweise auf Zimmertemperatur abgekühlt und dadurch auch der Prägelack 42 in den Merkmalsbereichen 40 verfestigt.After the second embossing step, the carrier film with the feature layer embossed twice is cooled to a temperature T<T 2 , for example to room temperature, and the
Auf diese Weise wird eine Merkmalsschicht 24 mit der gewünschten, auf die Merkmalsbereiche 30, 40 gepasserten Doppelprägung 34, 44 erhalten, wie in
Bei der Ausgestaltung der
Mit Bezug auf
Dann wird in einem ersten Prägeschritt mit einem ersten Prägewerkzeug 50 unter Prägebedingungen, bei denen der thermoplastische Prägelack 32 prägbar ist, die erste Prägestruktur 34 eingeprägt, wie in
Danach wird die Trägerfolie mit der geprägten Merkmalsschicht auf eine Temperatur eine niedrigere Temperatur T2 < T1 abgekühlt und entformt und dadurch der Prägelack 32 in den Merkmalsbereichen 30 verfestigt. Die niedrigere Temperatur T2 kann beispielsweise T2 = 30 °C betragen. Der UV-Prägelack 42 wird bei den Prägebedingungen des ersten Prägeschritts nicht verprägt, so dass nach dem ersten Prägeschritt in den Merkmalsbereichen 30 der mit der Prägestruktur 34 versehen Prägelack 32 und in den Merkmalsbereichen 40 der unverprägte UV-Prägelack 42 vorliegt, wie in
Ebenfalls in
Nach dem zweiten Prägeschritt und der UV-Härtung ist auch der Prägelack 42 in den Merkmalsbereichen 40 verfestigt, so dass wie bei
Bei den im Zusammenhang mit den
Eine Möglichkeit sicherzustellen, dass die Prägung der zuerst geprägten Schicht durch den nachfolgenden Prägeschritt nicht zerstört oder beschädigt wird, besteht im Einsatz eines flexiblen Prägewerkzeugs für die zweite Prägung.One way to ensure that the embossing of the first embossed layer is not destroyed or damaged by the subsequent embossing step is to use a flexible embossing tool for the second embossing.
Dies ist anhand der Gestaltung der
Bei der Variante der
Nun wird die erste Prägestruktur 34 mit Hilfe eines flexiblen Prägewerkzeugs 60 eingeprägt, welches an seiner Oberfläche die gewünschte Prägestruktur 34 trägt. Das flexible Prägewerkzeug 60 ist beispielsweise aus Silikonkautschuk gebildet und verformt sich durch Druckspitzen auf einer Längenskala λ von einigen Mikrometern. Die Merkmalsbereiche 40 mit dem bereits gehärteten UV-Prägelack 42 bewirken bei der Prägung eine entsprechende Verformung 62 des flexiblen Prägewerkzeugs 60, so dass einerseits die bereits gehärteten Prägelackbereiche 42 nicht beschädigt werden, andererseits aber Prägelack 32 in den Merkmalsbereichen 30 mit der Prägestruktur 34 geprägt werden kann, wie in
Da die Übergangsbereiche 64, in denen sich die Form des Prägewerkzeugs 60 stark ändert, eine Abmessung der Größenordnung λ << L1, L2 aufweisen, die Übergangsbereiche 64 also deutlich kleiner als die Strukturabmessungen der Prägungen 34, 44 sind, hat eine eventuell geringere, mangelhafte oder sogar fehlende Prägung in den Übergangsbereichen 64 keinen nennenswerten Einfluss auf die Qualität der Prägestrukturen 34 im Merkmalsbereich 30 insgesamt.Since the
Nach dem Abkühlen des thermoplastischen Prägelacks 32 und dem Entformen des flexiblen Prägewerkzeugs 60 ist die Merkmalsschicht 24 daher in den Merkmalsbereichen 30, 40 mit der gewünschten gepasserten Doppelprägung 34, 44 versehen, wie in
Eine andere Möglichkeit besteht mit Bezug auf
Bei dieser Gestaltung entspricht die in
Für die Prägung der Prägestruktur 34 in dem zweiten Prägeschritt wird bei dem Verfahren der
Um dennoch sicherzustellen, dass die bereits geprägten und gehärteten Lackbereiche 42 im zweiten Prägeschritt nicht verformt oder beschädigt werden, wird ausgenutzt, dass für eine Prägung stets ein Gegendruck erforderlich ist, der in der Regel von einem Prägepresseur 72 aufgebracht wird. Als Besonderheit wird bei dem Verfahren der
Wie in
Nach dem Abkühlen und Entformen des thermoplastischen Prägelacks 32 ist die Merkmalsschicht 24 dann in den Merkmalsbereichen 30, 40 mit der gewünschten gepasserten Doppelprägung 34, 44 versehen, wie in
Als Alternative oder als Ergänzung zur Verwendung eines weichen Prägepresseurs 72 kann der Presseur auch mit einer strukturierten Oberfläche ausgestattet werden, die eine Deformation des Presseurs lokal begrenzt. Beispielsweise kann die Oberfläche in unabhängige Waben mit einer charakteristischen Abmessung λc ≈ 25 µm unterteilt sein, so dass beispielsweise bei Strukturabmessungen der Prägestrukturen 34, 44 von L1, L2 = 100 µm zu erwarten ist, dass jeweils mehrere, insbesondere 9 Wabensegmente ihren idealen Prägedruck ausüben können, während die daneben liegenden Segmente stark deformiert werden.As an alternative or as a supplement to the use of a
Zurückkommend auf die vorteilhaften Eigenschaften der Trägerfolie 74, muss diese unter den Prägebedingungen des zweiten Prägeschritts ausreichend leicht verformbar sein, um den in
Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine sehr dünne Trägerfolie 74 eingesetzt werden, deren Dicke bevorzugt kleiner als 23 µm, insbesondere kleiner als 19 µm ist und besonders bevorzugt zwischen 6 µm und 15 µm liegt. Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerfolie 74 auch dadurch auf die Prägebedingungen abgestimmt sein, dass die Glasübergangstemperatur Tg der Trägerfolie bei den Prägebedingungen des zweiten Prägeschritts überschritten und die Folie daher besonders leicht verformbar wird.For this purpose, for example, a very
Eine weitere Möglichkeit um sicherzustellen, dass die zuerst geprägte Schicht unter den Prägebedingungen der später geprägten Schicht nicht zerstört oder beschädigt wird, besteht im Vorsehen einer Ausgleichsschicht 80 im Schichtaufbau des Sicherheitselements selbst.Another way to ensure that the first embossed layer is not destroyed or damaged under the embossing conditions of the later embossed layer is to provide a
Zur Erläuterung zeigt
Die in
Für die Prägung der Prägestruktur 34 in dem zweiten Prägeschritt kann dann ein hartes Prägewerkzeug 70 eingesetzt werden, das besonders gut für die Prägung eines thermoplastischen Lacks 32 geeignet ist. Mit Bezug auf die Darstellung der
Um ein ausreichendes Eindrücken der UV-Prägelackbereiche 42 zu gestatten, sollte die Schichtdicke der Ausgleichsschicht 80 etwas größer sein als der auszugleichende Höhenunterschied, der bei typischen geprägten Mikrostrukturen 44 in der Regel zwischen 2 bis 15 µm liegt. Die Ausgleichschicht 80 kann sich vorteilhaft auch in solcher Weise verformen, dass beim Eindrücken der UV-Prägelackbereiche 42 gleichzeitig die thermoplastischen Prägelackbereiche 32 etwas nach oben gedrückt werden und die zweite Prägung dadurch unterstützen. Eine solche Verformung kann insbesondere volumenerhaltend erfolgen.In order to allow the UV
Nach Abschluss des zweiten Prägeschritts und dem Abkühlen und Entformen des thermoplastischen Prägelacks 32 bildet sich die Verformung der elastischen Ausgleichsschicht 80 zurück, so dass die erzeugte Merkmalsschicht 24 in den Merkmalsbereichen 30, 40 mit der gewünschten gepasserten Doppelprägung 34, 44 versehen ist, wie in
Bei den bisher beschriebenen Gestaltungen wurde von einer Situation ausgegangen, in der in den Merkmalsbereichen 30, 40 bereits gepasserte Prägelackbereiche auf einer Trägerfolie vorliegen. Nachfolgend werden nun einige vorteilhafte Möglichkeiten beschrieben, um zwei oder mehr unterschiedliche Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander und damit idealerweise ohne unbeabsichtigte Lücken oder Überlappungen aufzubringen.In the configurations described so far, a situation was assumed in which in the
Dabei werden zunächst Varianten beschrieben, bei denen das Phänomen der Oberflächenenergie bzw. Oberflächenspannung ausgenutzt wird. Dabei kann es je nach dem Material der verwendeten Trägerfolie notwendig sein, diese zunächst mit einer Beschichtung zu versehen, die eine geeignete Oberflächenenergie besitzt. Zu diesem Zweck können weitere Schichten, beispielsweise eine Primerschicht oder eine Releaseschicht für eine spätere Ablösung erforderlich sein. Für eine ausreichende Haftung kann auch eine Koronabehandlung, eine Plasmabehandlung oder eine Beflammung der Folie hilfreich sein. Bei der nachfolgenden Schilderung wird davon ausgegangen, dass der genannte Träger 90 eine geeignete Trägerfolie ist oder umfasst, und gegebenenfalls entsprechend vorbehandelt oder mit weiteren Schichten versehen wurde, um eine für das jeweilige Verfahren geeignete Oberflächenenergie bereitzustellen.First, variants are described in which the phenomenon of surface energy or surface tension is used. Depending on the material of the carrier film used, it may be necessary to first provide it with a coating that has a suitable surface energy. Additional layers, for example a primer layer or a release layer for later detachment, may be required for this purpose. A corona treatment, a plasma treatment or a flame treatment of the film can also be helpful for sufficient adhesion. In the description below, it is assumed that the
Bei der in
Die mit dem UV-Prägelack versehene Trägerfolie wird dann inline oder in einem separaten Prozess mit einem Feuchtmittel 92 gefeuchtet. Dabei nehmen nur die hydrophil beschichteten Merkmalsbereiche 40 das Feuchtmittel 92 an, während die hydrophoben Merkmalsbereiche 30 feuchtmittelfrei bleiben, wie in
Anschließend wird eine zweite Prägelackschicht eines thermoplastischen Prägelacks 32 auf die Trägerfolie aufgebracht, wozu im Ausführungsbeispiel ein druckender Zylinder 94 eingesetzt wird, auf dem die Prägelackschicht 32 vollflächig bereitgestellt ist, wie in
Das kompressible Element 96 verformt sich beim Aufdrucken der Prägelackschicht 32 durch die von der bereits gehärteten UV-Lackschicht 42 erzeugten Druckspitzen, wie in
Auf diese Weise wird der thermoplastische Prägelack 32 im Aufdruckschritt nur in den Merkmalsbereichen 30 abgelegt, wie in
Bei der Verfahrensvariante der
Die in
Anschließend wird eine zweite Prägelackschicht eines thermoplastischen Prägelacks 32 vollflächig auf einem druckenden Zylinder 94 bereitgestellt. Ein weicher Presseur 98 stellt einen Gegendruck für den Aufdruckschritt bereit, er ist aufgrund seiner geringen Härte von weniger als 90 oder weniger als 85 Shore aber durch Druckspitzen lokal verformbar. Wie in
Die UV-Prägelackbereiche 42 stehen zwar ebenfalls mit der Prägelackschicht 32 in Kontakt, sie sind aber durch das aufgebrachte Feuchtmittel 92 farbabweisend und nehmen den Prägelack 32 daher nicht an. Durch den Aufdruckschritt entsteht daher eine Gestaltung mit ungeprägtem thermoplastischem Prägelack 32 in den Merkmalsbereichen 30 und mit geprägtem, gehärtetem UV-Prägelack 42 in den Merkmalsbereichen 40, welche wie oben beschrieben weiterverarbeitet werden kann. Anstelle eines thermoplastischen Prägelack kann auch hier ein weiterer UV-Prägelack verwendet werden, der, da der erste Prägelack beim Aufdrucken des weiteren Prägelacks bereits verfestigt ist, auch dieselben Verfestigungseigenschaften wie der erste Prägelack aufweisen kann.Although the UV
Bei dieser Variante muss die Trägerfolie 90 unter den Aufdruckbedingungen des zweiten Prägelacks 32 ausreichend leicht verformbar sein, um den in
Eine weitere Möglichkeit besteht im Vorsehen einer Ausgleichsschicht 80 im Schichtaufbau des Sicherheitselements selbst. Mit Bezug auf
Die in
Anschließend wird eine zweite Prägelackschicht eines thermoplastischen Prägelacks 32 vollflächig auf einem druckenden Zylinder 94 bereitgestellt. Wie in
Um ein ausreichend weites Eindrücken der UV-Prägelackbereiche 42 zu ermöglichen, sollte die Schichtdicke der Ausgleichsschicht 80 etwas größer sein als der auszugleichende Höhenunterschied, der typischerweise zwischen 2 bis 15 µm liegt.In order to enable the UV
Die UV-Prägelackbereiche 42 stehen zwar ebenfalls mit der Prägelackschicht 32 in Kontakt, sie sind aber durch das aufgebrachte Feuchtmittel 92 farbabweisend und nehmen den Prägelack 32 daher nicht an.Although the UV
Nach Abschluss des Aufdruckschritts bildet sich die Verformung der elastischen Ausgleichsschicht 80 zurück, so dass die in
Soll bei den beschriebenen Gestaltungen eine besonders hochaufgelöste Strukturierung der UV-Prägelackschicht 42 erreicht werden, kann die Prägelackschicht 42, anstatt sie wie in den Ausführungsbeispielen der
Um eine solche hochauflösende rückstandsfreier Prägung erfolgreich durchführen zu können, müssen die Oberflächenenergien des Trägers, des eingesetzten Prägewerkzeugs und die Oberflächenspannung des Prägelacks aufeinander abgestimmt werden.In order to be able to successfully carry out such a high-resolution, residue-free embossing, the surface energies of the carrier, the embossing tool used and the surface tension of the embossing varnish must be coordinated.
Mit Bezug auf
Bei der Annäherung des strukturierten Prägewerkzeugs 100 an die vollflächige und noch nicht gehärtete Prägelackschicht 42 verringern die vorstehenden Bereiche 102 aufgrund ihrer Geometrie durch Verdrängung die dort vorhandene Schichtdicke des Prägelacks 42. Genauer wird aufgrund der Benetzungseigenschaften des Prägelacks 42 der Spaltungskoeffizient, also die Grenzflächenenergie zwischen Träger 90 und Prägelack 42 und zwischen Prägelack 42 und strukturiertem Prägewerkzeug 100 negativ, so dass sich der Prägelack 42 aus den Merkmalsbereichen 30 unterhalb der vorstehenden Werkzeugbereiche 102 in die Merkmalsbereiche 40 unterhalb der zurückgesetzten Werkzeugbereiche 104 zurückzieht.When the structured
Diese Tendenz von Benetzung und Entnetzung ist nicht nur oberflächenenergieabhängig, sondern auch schichtdickenabhängig. In den Merkmalsbereichen 30 führen die erhabenen Werkzeugbereiche 102 des Prägewerkzeugs 100 bei der Annäherung somit lokal zu einer rückstandfreien Entnetzung des Prägelacks 42. Der sich in den Merkmalsbereichen 40 sammelnde Prägelack 42 wird dort von der in den zurückgesetzten Werkzeugbereichen 104 angeordneten Prägestruktur 44 verprägt.This tendency of wetting and dewetting is not only dependent on the surface energy, but also on the layer thickness. In the
Nach der Härtung des Prägelacks 42 enthält die Trägerfolie 90 somit die gewünschte hochauflösende Struktur mit verprägten, gehärteten UV-Lackbereichen 42 und dazwischenliegenden noch unbeschichteten Merkmalsbereichen 30, wie in
Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante, die ebenfalls das Phänomen der Oberflächenenergie bzw. Oberflächenspannung nutzt, wird mit Bezug auf
Anschließend wird vollflächig eine zweite Prägelackformulierung 42 aufgebracht, die eine niedrige Viskosität und eine hohe Oberflächenspannung aufweist. Dies entspricht der Situation des in
Aufgrund ihrer niedrigen Viskosität und hohen Oberflächenspannung entnetzt die zweite Formulierung 42 von dem ersten Prägelack 32 niedriger Oberflächenenergie, wie in
Neben der beschriebenen Ausnutzung des Phänomens der Oberflächenenergie und Oberflächenspannung gibt es auch auf einem Schichtabtrag beruhende vorteilhafte Möglichkeiten, zwei oder mehr unterschiedliche Prägelackschichten ohne Registerschwankungen nebeneinander aufzubringen, welche nunmehr im Zusammenhang mit den
Mit Bezug zunächst auf
Dann wird vollflächig eine zweite Schicht aus einem zweiten thermoplastischen Prägelack 32 mit einer gewünschten zweiten Färbung aufgebracht. A second layer of a second
Wie in
Nach dem Erstarren oder der physikalischen Trocknung des zweiten Prägelacks 32 wird die entstandene Struktur mechanisch bis auf die gewünschte Schichtdicke d0 abgetragen, beispielsweise durch Abfräsen 120 der über die Schichtdicke d0 überstehenden Schichtbereiche 122. Wird die Fräse 120 auf die gewünschte Zielschichtdicke eingestellt, kann im einfachsten Fall bis zu dieser Zielschichtdicke gefräst werden, bei der beide Prägelacke 32, 42 in den Merkmalsbereichen 30, 40 genau nebeneinander angeordnet freiliegen, wie in
Eine Feineinstellung und Rückkopplung des Frässchritts 120 kann mit Hilfe des Fräsabtrags, also des aus den Schichtbereichen 122 entfernten Materials vorgenommen werden. Wie in
Bei der weiteren Gestaltung der
Mit Bezug zunächst auf
Anschließend wird ein thermoplastischer Prägelack 32 mit einer zweiten Farbe bereitgestellt, für den ein passendes Abtragungsmedium existiert, mit dem der getrocknete Prägelack 32 mit einer gut definierten Abtragsrate entfernt werden kann, das aber den UV-Prägelack 42 nicht löst.A
Mit diesem Prägelack 32 wird vollflächig eine zweite Schicht auf die Trägerfolie 22 aufgebracht, wie in
Unmittelbar nach dem Auftragen des Prägelacks 32 ist dieser noch flüssig, so dass der Überschuss von der bedruckten Folie abgewischt oder abgerakelt werden kann und damit insbesondere von den bereits gehärteten Prägelackbereichen 42 entfernt werden kann. Nach einer physikalischen Trocknung des Prägelacks 32 sind die Vertiefungen 130 zwischen den bereits gehärteten UV-Prägelack-Bereichen 42 teilweise gefüllt, wie in
Das Auftragen von Prägelack 32 und das Entfernen von Überschussmaterial werden wiederholt, bis die Vertiefungen 130 ausreichend gefüllt oder sogar überfüllt sind, wie in
Nach der letzten Wiederholung des Aufbringens und Abwischens bzw. Abrakelns wird der thermoplastische Prägelack 32 physikalisch getrocknet, so dass die in
Anschließend wird für den Prägelack 32 ein Entwicklungsschritt mit dem zugehörigen Abtragsmedium vorgenommen. Das Abtragsmedium kann wässrig sein, einen definierten pH-Wert aufweisen oder auch lösungsmittelbasiert sein. Es kann dabei erforderlich sein, den Prägelack 32 vor der Abtragung zu belichten.A development step with the associated removal medium is then carried out for the
Sobald der Prägelack 32 durch das Abtragsmedium ausreichend abgetragen ist um die Prägelackbereiche 42 freizulegen, wird der Abtragungsprozess gestoppt, beispielsweise durch eine Spülung mit einem weiteren Medium. Der gehärtete UV-Prägelack 42 wird durch das Abtragsmedium des Prägelacks 32 nicht abgetragen, so dass die Freilegung mit einer hohen Selektivität erfolgt.As soon as the embossing
Nach der Beendigung des Abtragsschritts liegt auf der Trägerfolie 22 die gewünschte Struktur mit Merkmalsbereichen 40 mit der geprägten UV-Prägelackschicht 42 der ersten Farbe und mit dazwischenliegenden Merkmalsbereichen 30 mit der noch unverprägten thermoplastischen Prägelackschicht 32 der zweiten Farbe vor, wie in
Anstelle des UV-Prägelacks 42 kann bei der Vorgehensweise der
Die Aufbringung der ersten Prägelackschicht 42 kann durch Aufbringen eines gewünschten Motivs strukturiert auf die Merkmalsbereiche 40 erfolgen. Insbesondere bei UV-Prägelacken ist es allerdings auch möglich, die Prägelackschicht zunächst vollflächig aufzubringen und dann wie gewünscht zu strukturieren. Vorteilhafte Möglichkeiten hierzu, insbesondere zur hochauflösenden Strukturierung einer UV-Prägelackschicht, sind weiter oben bereits geschildert. Wird als erste Prägelackschicht ein thermoplastischer Prägelack aufgebracht, so kann für eine erfolgreiche Feinstrukturierung bei ausreichender Schichtdicke ein Druck bei erhöhter Temperatur oder aus der Schmelze erforderlich sein.The first
Vor und/oder nach der Prägung der ersten Prägelackschicht 42 kann ein weiterer Verfahrensschritt vorgesehen sein, mit dem der Prägelack in eine beständige und/oder prägbare Form überführt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Belichtungsschritt oder einen Temperschritt handeln. Auch eine nasschemische Behandlung, bei der der Prägelack mit einem flüssigen Medium in Kontakt gebracht wird, um eine Härtung bzw. Vernetzung zu bewirken, kann vorgesehen sein.Before and/or after the embossing of the first
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Banknotebank note
- 1212
- Sicherheitselementsecurity element
- 1414
- Betrachterviewer
- 2020
- Sicherheitselementsecurity element
- 2222
- Trägerfoliecarrier film
- 2424
- Merkmalsschichtfeature layer
- 3030
- Merkmalsbereichefeature areas
- 3232
- Prägelackschichtembossing layer
- 3434
- Prägestrukturenembossing structures
- 34'34'
- unvollständig angenommene Prägestrukturenincompletely adopted embossing structures
- 4040
- Merkmalsbereichefeature areas
- 4242
- Prägelackschichtembossing layer
- 4444
- Prägestrukturenembossing structures
- 50, 5250, 52
- Prägewerkzeugeembossing tools
- 6060
- flexibles Prägewerkzeugflexible embossing tool
- 6262
- Verformungdeformation
- 6464
- Übergangsbereichetransition areas
- 7070
- hartes Prägewerkzeughard embossing tool
- 7272
- weicher Prägepresseursoft embosser
- 7474
- Trägerfoliecarrier film
- 8080
- Ausgleichsschichtleveling layer
- 9090
- Trägercarrier
- 9292
- Feuchtmitteldampening solution
- 9494
- druckender Zylinderprinting cylinder
- 9696
- kompressibles Elementcompressible element
- 9898
- weicher Presseursoft presser
- 100100
- strukturiertes Prägewerkzeugtextured embossing tool
- 102102
- vorstehende Werkzeugbereicheprotruding tool areas
- 104104
- zurückgesetzte Werkzeugbereichereset tool areas
- 110110
- Entnetzungdewetting
- 120120
- Fräsemilling machine
- 130130
- Vertiefungenindentations
- 132132
- Tonungsfilmtoning film
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- WO 2020/011391 A1 [0003]WO 2020/011391 A1 [0003]
- WO 2020/011392 A1 [0003]WO 2020/011392 A1 [0003]
- EP 3230795 B1 [0101]EP 3230795 B1 [0101]
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