EP1716007B1 - Fälschungssicheres sicherheitsmerkmal mit farbkippeffekt - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to tamper-proof security features that have a color shift effect, caused by metallic clusters, which are separated by a defined transparent layer of a mirror layer.
- the object of the invention is to provide a security feature with a color shift effect, the security feature should have additional security levels.
- the invention therefore provides a tamper-proof security feature consisting of at least one electromagnetic wave reflecting layer, a polymeric spacer layer and a layer formed by metallic clusters, characterized in that one or more of the layers in addition to their function in the color shift setup fluorescent and / or meet electrically conductive and / or magnetic and / or forensic measurable safety functions.
- Suitable carrier substrates are preferably flexible plastic films, for example of PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC ,
- the carrier films preferably have a thickness of 5 to 700 .mu.m, preferably 8 to 200 .mu.m, more preferably 12 to 50 .mu.m.
- the foils can be clear or matt (especially matt printed).
- the Streuurig of matte films causes a significant change in particular the intensity in the color spectrum, so that a different color code than in clear films.
- metal foils for example Al, Cu, Sn, Ni, Fe or stainless steel foils having a thickness of 5-200 ⁇ m, preferably 10 to 80 ⁇ m, particularly preferably 20-50 ⁇ m, may also serve as the carrier substrate.
- the films can also be surface-treated, coated or laminated, for example with plastics, or painted.
- carrier substrates also pulp-free or cellulose-containing paper, thermally activated paper, or composites with paper, for example composites with plastics having a basis weight of 20 - 500 g / m 2 , preferably 40 - used 200 g / m 2 .
- the carrier substrate can also be provided with a release-capable transfer lacquer layer.
- an electromagnetic wave reflecting layer is applied on the carrier substrate.
- This layer may preferably be made of metals such as aluminum, gold, chromium, silver, copper, tin, platinum, nickel or tantalum, of semiconductors such as silicon, and their alloys, for example nickel / chromium, copper / aluminum and the like or a Printing ink with metal pigments exist.
- the electromagnetic wave reflecting layer is wholly or partially by known methods, such as spraying, vapor deposition, sputtering, or for example as a printing ink by known printing (gravure, flexo, screen, digital printing), by painting, roller application method, slot nozzle (slot). Eye), roll dip coating or curtain coating method and the like.
- a method using a soluble paint for producing the partial metallization is particularly suitable.
- a solvent-soluble paint application is applied to the carrier substrate, in a second step this layer is optionally treated by means of an in-line plasma, corona or flame process and applied in a third step, a layer of the metal or metal alloy to be structured, whereupon in a fourth step, the paint application by means of a solvent, optionally combined with a mechanical action, Will get removed.
- the soluble paint is applied partially, the application of the metal or the metal alloy takes place over the entire surface or partially.
- the partial electromagnetic wave reflecting layer can also be produced by a conventionally known etching method.
- the thickness of the electromagnetic wave reflecting layer is preferably about 10 - 50 nm, but also higher or lower layer thicknesses are possible. If metal foils are used as the carrier substrate, the carrier substrate itself may already form the electromagnetic wave reflecting layer.
- the reflection of this layer for electromagnetic waves is preferably 10-100%.
- the following polymeric spacer layer or the polymeric spacer layers can also be applied over the whole area or preferably partially.
- the polymeric layers consist for example of conventional or radiation-curing, in particular UV-curing, paint or coating systems based on nitrocellulose, epoxy, polyester, rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate , Urethane or PS copolymer systems.
- This polymeric layer essentially serves as a transparent spacer layer, but may be absorbent and / or fluorescent or phosphorescent depending on the composition in a specific spectral range.
- this property can also by admixing a suitable chromophors are amplified.
- a suitable spectral range can be selected.
- the polymeric layer can additionally be made machine-readable.
- a yellow AZO dye for example anilides, rodural, eosin, can be used. The dye also changes the spectrum of the label in a characteristic manner.
- a switchable chromophore such as e.g. Bacteriofiodopsin Use.
- a suitable wavelength e.g. Bacteriorhodopsin between 450 mm and 650, mm
- Chromphore change their absorption behavior.
- bacteriorhodopsin a structural transformation occurs which, after switching off the illumination, returns to the initial state and switches the color of the chromophore between purple and yellow.
- the integration of such chromophores into the layer structure, e.g., the spacer layer alters the absorption spectrum, with switching behavior also occurring.
- This polymeric layer can, depending on the quality of the adhesion on the carrier web or an optionally underlying layer Dewetting effects show what leads to a characteristic, macroscopic lateral structuring.
- This structuring can be induced or selectively modified, for example, by modification of the surface energy of the layers, for example by plasma treatment (in particular plasma functionalization), corona treatment, electron beam, ion beam treatment or laser modification. Furthermore, it is possible to apply a Haftvertnittler für with partially different surface energy.
- the polymeric spacer layer has regions of different thickness.
- the thickness gradient, defined steps, defined structures
- a combination of different color-shift effects is produced in a finished security feature (multicolor tilt effect).
- the thickness of the layer can be selectively varied within a wide range, for example in a range of 10 nm to 3 microns.
- the layer structure results in no recognizable to the human eye color, but depending on the mirror material a slightly darker metallic impression compared to the pure mirror. This is because the spectrum becomes more and more complex with increasing layer thickness (multipeak) and can no longer be resolved. For readers, however, the spectrum is still easy to measure and even highly characteristic, with the maximum distance layer thickness to be measured depending on the resolution of the respective device. This provides a way to create a nondescript but machine-readable mark.
- a certain defined layer thickness profile can also be embodied in the form of a step structure, wherein different thicknesses of a further polymer layer are partially applied to a base layer.
- at least one layer of the polymeric spacer layer can be made of a piezoelectric polymer, in which case electrical properties can be detected either by direct contact or by an electric field.
- a characteristic interaction with electrical or electromagnetic fields can also be detected by simple optical detection (eg with the naked eye, optical photometer and / or spectrometer).
- At least one layer of the polymeric spacer layer may have optically active structures, such as diffraction gratings, diffraction patterns, holograms, and the like, which may be embossed into the polymeric spacer layer, preferably prior to complete cure.
- optically active structures such as diffraction gratings, diffraction patterns, holograms, and the like, which may be embossed into the polymeric spacer layer, preferably prior to complete cure.
- a corresponding method is for example off EP-A-1352732 A or off EP-A 1310381 known.
- the polymeric spacer layer is applied by means of a printing process, for example by gravure printing.
- the fine structure in the spacer layer transmitted by the printing cylinder or the printing plate then forms an additional counterfeit-proof feature.
- this fine structure forms a forensic and / or visible security feature which permits unambiguous assignment to the production process (fingerprint).
- several different layer thicknesses of the polymeric spacer layer can be made with a single cylinder. The different thicknesses result in different codes.
- Another thickness range of the polymeric spacer layer is then made with another cylinder, with some codes possibly overlapping. In the overlapping area, the same code can be produced with two different cylinders, which results in a further forensic and / or visible security feature and allows unambiguous assignment to the production process (fingerprint).
- the additional fingerprint is used according to the invention either as a forensic feature (3rd level feature) or as an additional code substructure.
- polymeric spacer layers are also used which exhibit cholesteric behavior.
- they also exhibit polymers with two intrinsic chiral phases, such as e.g. Nitrocellulose.
- an additional characteristic security feature is generated by wavelength-selective polarization.
- the cholesteric behavior can lead to a characteristic change in the color spectrum, which can be detected by a reader.
- the metallic clusters can consist, for example, of aluminum, gold, palladium, platinum, chromium, silver, copper, nickel, tantalum, tin and the like or their alloys, such as, for example, Au / Pd, Cu / Ni or Cr / Ni.
- Cluster materials are applied, for example, semiconducting elements of III. to VI. Main or the II.
- Subgroup whose plasmon excitation externally (eg via X-ray or ion radiation or electromagnetic interactions) can be triggered. As a result, a change in the color spectrum (eg intensity change) or a blinking of the color shift effect becomes visible when viewed with a suitable reading device.
- the cluster layer may also have additional properties, for example, electrically conductive, magnetic or fluorescent properties according to the invention.
- additional properties for example, electrically conductive, magnetic or fluorescent properties according to the invention.
- a cluster layer of Ni, Cr / Ni, Fe or core-shell structures with these materials or mixtures of these materials with the cluster materials mentioned above has such additional features.
- core-shell structures can also be produced fluorescent clusters, for example using Quantum Dots ® from Quantum Dot Corp.
- the cluster layer is applied over its entire surface or partially, either exactly or partially congruent or offset to the full-surface or partial electromagnetic wave reflecting layer.
- the adhesion of the metallic cluster layer to the polymeric spacer layer defined by the leadership of the application process of the cluster layer can be adjusted, so that with different adhesive strength tamper evidence by destruction of the color effect arises.
- the paint of the spacer layer can be adjusted so that it shows good adhesion to the metal (cluster, mirror) but not to the base film. If this varnish is printed over a partial Cu layer, the mirror layer is separated according to the structuring of the cluster layer upon detachment of the element. This creates a previously completely invisible proof of tampering.
- This cluster layer may be formed by sputtering (e.g., ion beam or magnetron) or evaporation (electron beam), or from a solution of e.g. be applied by adsorption.
- the growth of the clusters and thus their shape and the optical properties can advantageously be influenced by adjusting the surface energy or the roughness of the underlying layer. This characteristically changes the spectra. This can be done for example by thermal treatment in the coating process or by preheating the substrate. Furthermore, these parameters can be selectively changed, for example, by treatment of the surface with oxidizing liquids, for example with Na hypochlorite or in a PVD or CVD process.
- the cluster layer may preferably be applied by sputtering.
- the properties of the layer in particular the density and the structure, are set above all by the power density, the amount of gas used and its composition, the temperature of the substrate and the web speed.
- an inert polymer for example PVA, polymethyl methacrylate, nitrocellulose, polyester or urethane systems
- the mixture can then subsequently be applied to the polymeric layer by means of a printing process, for example screen, flexo or preferably gravure printing processes, by means of a coating process, for example painting, spraying, roll application techniques and the like.
- the mass thickness of the cluster layer is preferably 2 to 20 nm, more preferably 3 to 10 nm.
- a so-called double cluster structure can be applied to the carrier substrate, wherein a cluster layer is present on both sides of the spacer layer.
- a preferably black layer is applied under the first cluster layer.
- This black background can be applied either by means of a vacuum technique, for example as an unstoichiometric alumina, or else as a printing ink by means of a suitable printing process, which ink may have additional functional features, for example magnetic, electrically conductive features and the like.
- ink may have additional functional features, for example magnetic, electrically conductive features and the like.
- a black foil By placing a black foil on a double-pattern setup, a simple optical detection can be performed on site (simple test equipment).
- a dual cluster feature may be incorporated as a viewing window in a bill or credit card or the like.
- the optical detection of the presence of the double-cluster feature is achieved by applying a black film, for example made of polycarbonate.
- the clusters on both sides of the spacer layer can be applied with different thicknesses, in each case be structured or full-surface area and / or consist of a structure of different materials. If, for example, a polymeric spacer layer with a defined layer thickness profile or a step structure is used, the metallic clusters are deposited preferentially and directionally at the steps or at certain points of the layer thickness profile. This process can be enhanced or reduced by appropriate process management. For example, other optical effects are produced on microstructured surfaces than on smooth films. This results in new (sub) codes.
- an optionally structured spacer layer can be applied to a reflection layer applied over the entire area, and then an optionally structured spacer layer, again a preferably partial cluster layer, for example partially overlapping it with the first cluster layer.
- Such sequences of spacer layer and cluster layer may conveniently be repeated 2 to 3 times. Analogous to such a structure can be applied to a partially applied reflection layer, in turn, also different color shift effects are observed here, depending on the design of the partial reflection layer.
- the layer structure produced in this way can then be structured by means of electromagnetic radiation (eg light).
- electromagnetic radiation eg light
- both lettering, letters, symbols, characters, images, logos, codes, serial numbers and the like can be introduced, for example by means of laser irradiation or engraving.
- the radiation power either the layer structure partially destroyed or changed the thickness of the polymeric spacer layer.
- the polymeric spacer layer usually swells in these areas, producing a change in color (peak shift to longer wavelengths).
- the partial destruction causes the illuminated location to either reflect metallically (separation of the electromagnetic wave reflecting layer from the spacer layer) or to make the material behind the mirror visible.
- a targeted structuring with colored, reflective or colorless areas can be achieved.
- the lighting performance can also be chosen so that only the color effect is changed, with partial areas with defined different colors arise (multi-color tilt effect).
- Essential for the change is the energy actually absorbed by the layer structure.
- a cluster layer directly to a carrier substrate which is transparent at least partially in the visible spectral region.
- a spacer layer and a further cluster layer are then applied to this cluster layer as described, with a black layer then optionally being applied to this cluster layer , as already described, can be applied.
- a so-called inverse layer structure is obtained.
- an inverse setup with a single cluster layer (application of the cluster layer on the carrier substrate, subsequent application of the polymeric spacer layer and the electromagnetic wave reflecting layer) can also be produced, the properties of the individual layers corresponding to the preceding description.
- the carrier substrate may also already have one or more functional and / or decorative layers.
- the functional layers may for example have certain electrical, magnetic, special chemical, physical and also optical properties.
- Electrode for example, copper, aluminum, silver, gold, iron, chromium, lead and the like
- metal alloys such as copper-zinc or Copper-aluminum or its sulfides or oxides, or amorphous or crystalline ceramic pigments such as ITO and the like
- doped or non-doped semiconductors such as, for example, silicon, germanium or ionic conductors, such as amorphous or crystalline metal oxides or metal sulfides, as an additive.
- polar or partially polar compounds such as surfactants or nonpolar compounds such as silicone additives or hygroscopic or non-hygroscopic salts can be used or added to adjust the electrical properties of the layer.
- paramagnetic, diamagnetic and also ferromagnetic substances such as iron, nickel and cobalt or their compounds or salts (for example oxides or sulfides) can be used.
- the optical properties of the layer can be visualized by visible dyes or pigments, luminescent dyes or pigments which fluoresce or phosphoresce in the visible, in the UV range or in the IR range, effect pigments, such as liquid crystals, pearlescent, bronzes and / or heat-sensitive Influence colors or pigments. These can be used in all possible combinations.
- phosphorescent pigments can also be used alone or in combination with other dyes and / or pigments.
- Various properties can also be combined by adding various additives mentioned above.
- colored and / or conductive magnetic pigments All mentioned conductive additives can be used.
- conductive additives can be used.
- dyeing of magnetic pigments it is possible to use all known soluble and non-soluble dyes or pigments.
- a brown magnetic ink can be adjusted to metallic, for example silvery, by adding metals in their color shade.
- insulator layers can be applied.
- insulators for example, organic substances and their derivatives and compounds, for example, paint and varnish systems, e.g. Epoxy, polyester, rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate, urethane systems which may be radiation-curable, for example by heat or UV radiation.
- paint and varnish systems e.g. Epoxy, polyester, rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate, urethane systems which may be radiation-curable, for example by heat or UV radiation.
- forensic features can be incorporated into one of the layers to permit on-site (possibly destructing of the feature) testing in the laboratory or with appropriate test equipment, e.g. DNA in NC lacquer, antigens in acrylate lacquer systems.
- DNA may be adsorbed or bound to the clusters.
- isotopes can be added to the clusters or in the mirror material or be present in the spacer layer (for example, Elemental Tag of the company KeyMaster Technologies Inc.).
- a deuterated polymer e.g., PS-d
- a low radioactive mirror material as a mirror.
- the thickness of the functional layer is 0.001 to 50 ⁇ m, preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
- the coated film produced in this way can also be protected by a protective lacquer layer or further refined, for example, by laminating or the like.
- the product can be applied with a sealable adhesive, such as a hot or cold seal adhesive, or a self-adhesive coating on the appropriate substrate or, for example, in papermaking for security papers by conventional methods embedded in the paper.
- a sealable adhesive such as a hot or cold seal adhesive
- a self-adhesive coating on the appropriate substrate or, for example, in papermaking for security papers by conventional methods embedded in the paper.
- 1 is the optically transparent carrier substrate
- 2 is the electromagnetic wave reflecting first layer
- 3 is the polymeric spacer layer
- 4 is the layer constructed of metallic clusters
- 5 is an adhesive or lamination layer
- 6 is a protective layer 7 a transfer lacquer layer, 8 black layer, 10 the beam path of the incident and reflected light.
- Fig. 7 is a personalized personalized by electromagnetic radiation structure.
- coated support materials produced according to the invention can be used as security features in bills, data carriers, value documents, labels, labels, seals, in packaging, textiles and the like.
- a Cr cluster layer of thickness 3 nm is applied in a sputtering process.
- a urethane lacquer is applied to this cluster layer in gravure printing with a specially optimized printing cylinder as a polymeric spacer layer in a thickness of 0.5 ⁇ m.
- This is followed again by the deposition of a Cr cluster layer of thickness 3 nm.
- a black-colored film is laminated onto this cluster layer. A color shift effect from violet to gold is observed.
- parts of the layers are structured in such a way that the tilting color becomes visible with a suppressed moiré pattern only when precisely overlapping structured double cluster setup and structured black background film.
- the polymer layer is structured in a checkerboard-like manner in the double cluster setup, the edge length of the checkerboard fields being smaller than 0.1 mm.
- the blackening of the background film is structured with analogue checkerboard fields. If the structured foils are superimposed correctly, both the appearance of the moiré pattern and the tilting color can be observed. Thus, the highest level of safety can be ensured by simple on-site testing.
- Clusters prepared by chemical synthesis in solution and applied as a dispersion in solution. For this purpose, such cluster-containing solutions are printed in very thin layers, or adsorbed from the solution. If clusters are used which additionally have additional properties, additional security can be generated.
- powdered cluster materials for printing silver nanopowders from Argonide can be used.
- magnetic cluster materials magnetic pigments from Sustech can be used. Most suitable are ferrofluids or pigments in powder form of the type: FMA (superparamagnetic ferrite) with hydrophilic coating.
- FMA mean primary particle size: 10 nm in diameter.
- SSPH Simential Solutiort Phase Hydrolysis particles from Nanodynamics or Nanopowders
- Au on SnO 2 or Au on SiO 2 particles having an inner diameter of 20 nm and an outer diameter of 40 nm can be used.
- the particles used by Quantum Dot Corporation can be used as fluorescent particles: as Core Marterial CdS and as Shell Material ZnS. Core diameter: 5nm; Shell diameter: 2.5 nm.
- a printing cylinder having different well volumes in different areas is made across its width.
- the spacer layer is printed with this cylinder.
- the spacer layer is printed with this cylinder.
- a security strip is cut out of the web so that a sharp code transition comes to lie exactly in the middle of the strip.
- the strip thus produced then contains as an additional security level two machine-readable codes that are detected individually or together with the reader.
- All described layer constructions can be structured in a targeted manner by means of suitable lasers.
- an inverse layer structure at the lasered areas was partially destroyed by means of a 1064 nm powerline laser from Rofin Sinar. The power was adjusted so that the laser causes a detachment of the polymeric spacer layer from the AlurniniumLitetik, whereby the lasered areas no longer appear colored, but show the metallic luster of the mirror layer. The maceration took place selectively.
- the illustrated image is thus composed of a dot matrix of metallically reflecting areas in the colored area. In this way, very fast ( ⁇ 1 sec) individualized, tamper-proof markings, e.g. for ID cards.
- marker substances which are only accessible to a forensic detection.
- a mark of 1 per thousand of solid DNA be added to the paint volume.
- the DNA adsorbs under normal conditions (25 ° C, 80% humidity) firmly to the nitrocellulose and is so firmly anchored in the paint matrix.
- the DNA can be extracted in the laboratory and detected by molecular biological methods. If suitable DNA sequences are used, these can also be detected on site, for example by means of a suitable hybridization assay.
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Description
- Die Erfindung betrifft fälschungssichere Sicherheitsmerkmale, die einen Farbkippeffekt, bewirkt durch metallische Cluster, die über eine definierte transparente Schicht von einer Spiegelschicht getrennt sind, aufweisen.
- Aus
WO 02/18155 - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sicherheitsmerkmal mit einem Farbkippeffekt bereitzustellen, wobei das Sicherheitsmerkmal zusätzliche Sicherheitsstufen aufweisen soll.
- Gegenstand der Erfindung ist daher ein fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal bestehend aus jeweils mindestens einer elektromagnetische Wellen reflektierenden Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Schichten zusätzlich zu ihrer Funktion im Farbkippeffekt-Setup fluoreszierende und/oder elektrisch leitfähige und/oder magnetisch und/oder forensisch messbare Sicherheitsfunktionen erfüllen.
- Als Trägersubstrat kommen vorzugsweise flexible Kunststofffolien, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC in Frage. Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5 - 700 µm, bevorzugt 8 - 200 µm, besonders bevorzugt 12 - 50 µm auf. Die Folien können dabei klar oder mattiert (insbesondere matt bedruckt) sein. Die Streuurig an matten Folien bewirkt eine deutliche Änderung insbesondere der Intensität im Farbspektrum, so dass ein anderer Farbcode als bei klaren Folien entsteht.
- Ferner können als Trägersubstrat auch Metallfolien, beispielsweise Al-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5 - 200 µm, vorzugsweise 10 bis 80 µm, besonders bevorzugt 20 - 50 µm dienen. Die Folien können auch oberflächenbehandelt, beschichtet oder kaschiert, beispielsweise mit Kunststoffen, oder lackiert sein.
- Ferner können als Trägersubstrate auch zellstofffreies oder zellstoffhaltiges Papier, thermoaktivierbares Papier, oder Verbunde mit Papier, beispielsweise Verbunde mit Kunststoffen mit einem Flächengewicht von 20 - 500 g/m2, vorzugsweise 40 - 200 g/m2 verwendet werden.
- Das Trägersubstrat kann auch mit einer releasefähigen Transferlackschicht versehen sein.
- Auf das Trägersubstrat, wird eine elektromagnetische Wellen reflektierende Schicht aufgebracht. Diese Schicht kann vorzugsweise aus Metallen, wie beispielsweise Aluminium, Gold, Chrom, Silber, Kupfer, Zinn, Platin, Nickel oder Tantal, aus Halbleitern, wie beispielsweise Silizium, und deren Legierungen, beispielsweise Nickel/Chrom, Kupfer/Aluminium und dergleichen oder einer Druckfarbe mit Metallpigmenten bestehen.
Die elektromagnetische Wellen reflektierende Schicht wird vollflächig oder partiell durch bekannte Verfahren, wie Sprühen, Bedampfen, Sputtern, oder beispielsweise als Druckfarbe durch bekannte Druckverfahren (Tief-, Flexo-, Sieb-, Digitaldruck), durch Lackieren, Walzenauftragsverfahren, Schlitzdüsen-(Slot-Eye), Tauch- (roll dip coating) oder Vorhangauftragsverfahren (curtain coating) und dergleichen aufgebracht. - Zur partiellen Aufbringung eignet sich besonders ein Verfahren unter Verwendung eines löslichen Farbauftrags zur Herstellung der partiellen Metallisierung. Dabei wird in einem ersten Schritt auf dem Trägersubstrat ein in einem Lösungsmittel löslicher Farbauftrag aufgebracht, in einem zweiten Schritt diese Schicht gegebenenfalls mittels eines Inline-Plasma-, Corona- oder Flammprozesses behandelt und in einem dritten Schritt eine Schicht des zu strukturierenden Metalls bzw. der Metalllegierung aufgebracht, worauf in einem vierten Schritt der Farbauftrag mittels eines Lösungsmittels, gegebenenfalls kombiniert mit einer mechanischen Einwirkung, entfernt wird.
Der lösliche Farbauftrag erfolgt partiell, die Aufbringung des Metalls bzw. der Metalllegierung erfolgt vollflächig oder partiell.
Die partielle, elektromagnetische Wellen reflektierende Schicht kann aber auch durch ein übliches bekanntes Ätzverfahren hergestellt werden. - Die Dicke der elektromagnetische Wellen reflektierenden Schicht beträgt vorzugsweise etwa 10 - 50 nm, wobei aber auch höhere bzw. geringere Schichtdicken möglich sind.
Werden Metallfolien als Trägersubstrat verwendet, so kann das Trägersubstrat selbst bereits die elektromagnetische Wellen reflektierende Schicht bilden. - Vorzugsweise beträgt die Reflexion dieser Schicht für elektromagnetische Wellen, insbesondere in Abhängigkeit von der - Dicke der Schicht bzw. der verwendeten Metallfolie 10 - 100%.
- Die darauf folgende polymere Abstandschicht bzw. die polymeren Abstandsschichten können ebenfalls vollflächig oder vorzugsweise partiell aufgebracht werden.
Die polymeren Schichten bestehen beispielsweise aus konventionell oder strahlungshärtenden, insbesondere UV-härtenden, Farb- oder Lacksystemen auf Basis von Nitrocellulose, Epoxy-, Polyester-, Kolophonium-, Acrylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat-, Urethan- oder PS-Copolymersystemen. - Diese polymere Schicht dient im Wesentlichen als transparente Abstandsschicht, kann aber je nach Zusammensetzung in einem bestimmten Spektralbereich absorbierend und/oder fluoreszierend bzw. phosphoreszierend sein. Gegebenenfalls kann diese Eigenschaft auch durch Beimengung eines geeigneten Chromophors verstärkt werden. Durch die Auswahl verschiedener Chromophore kann ein geeigneter Spektralbereich ausgewählt werden. Dadurch kann neben dem Kippeffekt auch die polymere Schicht zusätzlich maschinenlesbar gestaltet werden. So kann beispielsweise im blauen Spektralbereich (im Bereich von etwa 400 nm) ein gelber AZO-Farbstoff, beispielsweise Anilide, Rodural, Eosin, eingesetzt werden. Der Farbstoff verändert darüber hinaus das Spektrum der Markierung in charakteristischer Weise.
- Bei Einsatz eines Fluorophors mit Anregung außerhalb des sichtbaren Bereichs (z. B. im UV) und Abstrahlung im sichtbaren Bereich, läßt sich bei Wahl einer geeigneten Konzentration sogar eine Markierung mit Farbwechsel bei Beleuchtung generieren. Optimalerweise weist dabei der Schichtaufbau bei dem anvisierten Beobachtungswinkel ein Spektrum mit hoher Absorption im Wellenlängenbereich der Emission des Fluorophors auf. Eine solche Markierung ließe sich ferner gut mit den jetzt schon eingesetzten UV-Testlampen an Kassen kombinieren.
- Eine weitere Möglichkeit einen reversiblen Farbwechsel zu erzeugen, besteht darin, einen schaltbaren Chromophor wie z.B. Bacteriofiodopsin Zu verwenden. Bei Beleuchtung mit geeigneter Wellenlänge (Bacteriorhodopsin zw. 450 mm und 650, mm) und genügend hoher Intensität ändern solche Chromphore ihr Absorptionsverhalten. Bei Bacteriorhodopsin tritt eine Strukturumwandlung auf, welche nach Abschalten der Beleuchtung wieder in den Ausgangszustand zurückwechselt und die Farbe des Chromophors zwischen lila und gelb schaltet. Die Integration solcher Chromophore in den Schichtaufbau, z.B., die Abstandsschicht, verändert das Absorptionsspektrum, wobei das Schaltverhalten ebenfalls auftritt.
- Diese polymere Schicht kann, in Abhängigkeit von der Qualität der Adhäsion auf der Trägerbahn bzw. einer gegebenenfalls darunter liegenden Schicht Entnetzungseffekte zeigen, was zu einer charakteristischen, makroskopischen lateralen Strukturierung führt.
Diese Strukturierung lässt sich beispielsweise durch Modifikation der Oberflächenenergie der Schichten, beispielsweise durch Plasmabehandlung (insbesondere Plasmafunktionalisierung), Coronabehandlung, Elektronen-, lonenstrahlbehandlung oder durch Lasermodifikation induzieren oder gezielt verändern.
Ferner ist es möglich eine Haftvertnittlerschicht mit bereichsweise unterschiedlicher Oberflächenenergie aufzubringen. - Vorzugsweise weist die polymere Abstandsschicht Bereiche unterschiedlicher Dicke auf. Durch definierte Variation der Dicke (Gradient, definierte Stufen, definierte Strukturen) der polymeren Abstandsschicht wird eine Kombination unterschiedlicher Farbkippeffekte in einem fertigen Sicherheitsmerkmal erzeugt (Mehrfarbenkippeffekt).
- Die Dicke der Schicht kann dabei in einem weiten Bereich gezielt variiert werden, beispielsweise in einem Bereich von 10 nm bis 3 µm.
- Bei einer Abstandsschichtdicke über ca. 3 µm ergibt der Schichtaufbau keine für das menschliche Auge mehr erkennbare Farbe, sondern je nach Spiegelmaterial einen etwas dunkleren metallischen Eindruck im Vergleich zum reinen Spiegel. Das liegt daran, dass das Spektrum mit zunehmender Schichtdicke immer komplexer wird (Multipeak) und nicht mehr aufgelöst werden kann. Für Lesegeräte ist das Spektrum aber weiterhin gut messbar und sogar hoch charakteristisch, wobei die maximal zu vermessende Abstandsschichtdicke vom Auflösungsvermögen des jeweiligen Gerätes abhängt. Dies stellt eine Möglichkeit dar, eine unscheinbare aber maschinenlesbare Markierung zu erzeugen.
- Ferner kann bei der Aufbringung der polymeren Abstandsschicht ein bestimmter definierter Schichtdickenverlauf, entweder in einem Aufbringungsschritt oder durch Aufbringung mehrerer Schichten, die wiederum je nach gewünschtem Schichtdickenveriauf vollflächig bzw. partiell sein kann, eingestellt werden.
Der Schichtdickenverlauf kann auch in Form eines Stufenaufbaus ausgeführt sein, wobei auf eine Basisschicht unterschiedliche Dicken einer weiteren polymeren Schicht partiell aufgebracht werden.
Ferner ist es möglich mehrere Schichten aus unterschiedlichen Polymeren, beispielsweise Polymeren mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufzubringen.
In einer besonderen Ausführungsform kann zumindest eine Schicht der polymeren Abstandsschicht aus einem piezoelektrischen Polymer bestehen, wobei hier elektrische Eigenschaften entweder durch direktes Kontaktieren oder durch ein elektrisches Feld nachgewiesen werden können. In Abhängigkeit von der Dicke bzw. vom Dickenverlauf oder von der Schichtdickenänderung der Abstandsschicht kann daher auch eine charakteristische Wechselwirkung mit elektrischen oder elektromagnetischen Feldern durch einfachen optischen Nachweis (z.B. mit freiem Auge, optischem Photometer und/oder Spektrometer) nachgewiesen werden. - In einer besonderen Ausführungsform kann mindestens eine Schicht der polymeren Abstandsschicht optisch aktive Strukturen, beispielsweise Beugungsgitter, Beugungsstrukturen, Hologramme und dergleichen aufweisen, die in die polymere Abstandsschicht, vorzugsweise vor der vollständigen Aushärtung geprägt werden können. Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise aus
EP -A 1352732 A oder ausEP -A 1310381 bekannt. - Vorzugsweise wird die polymere Abstandsschicht mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise im Tiefdruck aufgebracht. Die vom Druckzylinder oder der Druckplatte übertragene Feinstruktur in der Abstandsschicht bildet dann ein zusätzliches fälschungssicheres Merkmal.
- Diese Feinstruktur bildet in Abhängigkeit vom verwendeten Dnrckwerkzeug, der Zusammensetzung des Lacks der polymeren Abstandsschicht und den Herstellparametem ein forensisches und/oder sichtbares Sicherheitsmerkmal, das eine eindeutige Zuordnung zum Herstellprozess (Fingerabdruck) erlaubt. Ferner können beispielsweise mehrere unterschiedliche Schichtdicken der polymeren Abstandsschicht mit einem einzigen Zylinder hergestellt werden. Durch die unterschiedlichen Dicken ergeben sich unterschiedliche Codes. Ein weiterer Dickenbereich der polymeren Abstandsschicht wird dann mit einem anderen Zylinder hergestellt, wobei gegebenenfalls einige Codes überlappen können. Im Überlappungsbereich kann der gleiche Code mit zwei verschiedenen Zylindern hergestellt werden, wodurch sich ein weiteres forensisches und/oder sichtbares Sicherheitsmerkmal ergibt und die eindeutige Zuordnung zum Herstellprozess (Fingerabdruck) erlaubt.
Der zusätzliche Fingerabdruck wird nach der Erfindung entweder als forensisches Merkmal (3rd Level Feature) oder als zusätzliche Code-Substruktur genutzt. - Vorzugsweise werden auch polymere Abstandsschichten verwendet, die cholesterisches Verhalten zeigen. Neben Flüssigkristallpolymeren, bei denen dieses Verhalten erzeugt werden kann, zeigen dieses auch Polymere mit zwei intrinsischen chiralen Phasen wie z.B. Nitrocellulose. Durch gezieltes Anregen der seltenen 2. Phase der Chiralität, beispielsweise durch mechanischen oder elektromagnetischen Energieeintrag (thermisch, Strahlung) oder mittels Katalysator wird durch wellenlängenselektive Polarisation ein zusätzliches charakteristisches Sicherheitsmerkmal erzeugt. Das cholesterische Verhalten kann dabei zu einer charakteristischen Änderung des Farbspektrums führen, was durch ein Lesegerät erfasst werden kann.
- Auf die polymere Schicht wird anschließend eine vollflächige oder partielle Schicht, gebildet aus metallischen Clustern, aufgebracht. Die metallischen Cluster können beispielsweise aus Aluminium, Gold, Palladium, Platin, Chrom, Silber, Kupfer, Nickel, Tantal, Zinn und dergleichen oder deren Legierungen, wie beispielsweise Au/Pd, Cu/Ni oder Cr/Ni bestehen. Vorzugsweise können auch Clustermaterialien aufgebracht werden, beispielsweise halbleitende Elemente der III. bis VI. Haupt- bzw. der II. Nebengruppe, deren Plasmonenanregung extern (z.B. über Röntgen- oder lonenstrahlung oder elektromagnetische Wechselwirkungen) triggerbar ist. Dadurch wird bei Betrachtung mit einem geeigneten Lesegerät eine Änderung im Farbspektrum (z.B. Intensitätsänderung) bzw. ein Blinken des Farbkippeffekts sichtbar.
Die Clusterschicht kann auch nach der Erfindung, zusätzliche Eigenschaften, beispielsweise elektrisch leitfähige, magnetische oder fluoreszierende Eigenschaften aufweisen. So weist beispielsweise eine Clusterschicht aus Ni, Cr/Ni, Fe bzw. Core-Shell-Strukturen mit diesen Materialien bzw. Mischungen dieser Materialien mit den oben erwähnten Clustermaterialien derartige zusätzliche Merkmale auf. Unter anderem durch Core-Shell-Strukturen lassen sich auch fluoreszierende Cluster herstellen, z.B. unter Verwendung von Quantum Dots® der Firma Quantum Dot Corp. - Die Clusterschicht wird vollflächig oder partiell, entweder genau oder partiell deckungsgleich oder versetzt zu der vollflächigen oder partiellen elektromagnetischen Wellen reflektierenden Schicht aufgebracht.
- Vorzugsweise kann die Haftung der metallischen Clusterschicht zur polymeren Abstandsschicht definiert durch die Führung des Aufbringprozesses der Clusterschicht eingestellt werden, sodass bei unterschiedlicher Haftfestigkeit ein Manipulationsnachweis durch Zerstörung des Farbeffekts entsteht.
- Auch kann der Lack der Abstandsschicht so eingestellt werden, dass er gute Haftung zum Metall (Cluster, Spiegel) jedoch nicht zur Basisfolie zeigt. Wird dieser Lack über eine partielle Cu-Schicht gedruckt, wird beim Ablösen des Elements die Spiegelschicht entsprechend der Strukturierung der Clusterschicht getrennt. Dadurch entsteht ein vorher absolut unsichtbarer Manipulationsnachweis.
- Diese Clusterschicht kann durch Sputtern (beispielsweise lonenstrahl oder Magnetron) oder Verdampfen (Elektronenstrahl), oder aus einer Lösung z.B. durch Adsorption aufgebracht werden.
- Bei der Herstellung der Clusterschicht in Vakuumprozessen kann vorteilhafterweise das Wachstum der Cluster und damit deren Form sowie die optischen Eigenschaften durch Einstellung der Oberflächenenergie oder der Rauhigkeit der darunter liegenden Schicht beeinflusst werden. Dies verändert in charakteristischer Weise die Spektren. Dies kann beispielsweise durch thermische Behandlung im Beschichtungsprozess oder durch Vorheizen des Substrats erfolgen.
Ferner können diese Parameter beispielsweise durch Behandlung der Oberfläche mit oxidierenden Flüssigkeiten, beispielsweise mit Na-Hypochlorit oder in einem PVD oder CVD-Prozess gezielt verändert werden. - Die Clusterschicht kann vorzugsweise mittels Sputtern aufgebracht werden.
Dabei werden die Eigenschaften der Schicht, insbesondere die Dichte und die Struktur, vor allem durch die Leistungsdichte, die verwendete Gasmenge und deren Zusammensetzung, die Temperatur des Substrats und die Bahngeschwindigkeit eingestellt. - Zur Aufbringung mittels drucktechnischer Verfahren werden, nach einem gegebenenfalls nötigen, Aufkonzentrieren der Cluster geringe Mengen eines inerten Polymers, beispielsweise PVA, Polymethylmethacrylat, Nitrocellulose-, Polyester- oder Urethansysteme der Lösung zugemischt. Die Mischung kann dann anschließend mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise Sieb-, Flexo- oder vorzugsweise Tiefdruckverfahren, mittels eines Beschichtungsverfahrens, beispielsweise Lackieren, Aufsprühen, Walzenauftragstechniken und dergleichen auf die polymere Schicht aufgebracht werden.
- Die Massendicke der Clusterschicht beträgt vorzugsweise 2 - 20 nm, besonders bevorzugt 3 - 10 nm.
- In einer Ausführungsform kann auf das Trägersubstrat ein sogenannter Doppelclusteraufbau aufgebracht werden, wobei auf beiden Seiten der Abstandsschicht jeweils eine Clusterschicht vorhanden ist. Unter der ersten Clusterschicht wird eine vorzugsweise schwarze Schicht aufgebracht. Dieser schwarze Hintergrund kann entweder mittels eines vakuumtechnischen Verfahrens, beispielsweise als unstöchiometrischem Aluminiumoxid oder auch als Druckfarbe mittels eines geeigneten Druckverfahrens aufgebracht werden, wobei die Druckfarbe zusätzliche funktionelle Merkmale, beispielsweise magnetische, elektrisch leitfähige Merkmale und dergleichen aufweisen kann. Ferner kann als schwarzer bzw. dunkler Hintergrund auch eine entsprechend eingefärbte Folie dienen.
- Durch Auflegen einer schwarzen Folie auf einen Doppelctuster-Setup kann vor Ort ein einfacher optischer Nachweis geführt werden (einfaches Prüfmittel). Beispielsweise kann ein Doppelcluster-Merkmal als Sichtfenster in einer Banknote oder Kreditkarte oder dergleichen eingebracht werden. Der optische Nachweis der Anwesenheit des Doppelcluster-Merkmals erfolgt durch Auflegen einer schwarzen Folie, beispielsweise aus Polycarbonat.
- Die Cluster auf beiden Seiten der Abstandsschicht können unterschiedlich dick aufgebracht werden, jeweils strukturiert oder vollflächig sein und/oder in einem Aufbau aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Wird beispielsweise eine polymere Abstandsschicht mit einem definierten Schichtdickenverlauf oder einem Stufenaufbau verwendet, werden an den Stufen bzw. an bestimmten Stellen des Schichtdickenverlaufs bevorzugt und gerichtet die metallischen Cluster abgeschieden. Dieser Vorgang kann durch geeignete Verfahrensführung verstärkt oder vermindert werden. Beispielsweise werden auf mikrostrukturierten Oberflächen andere optische Effekte als auf glatten Folien erzeugt. Dadurch ergeben sich neue (Sub)-Codes. - Es ist auch möglich mehrere Schichtabfolgen auf ein Trägersubstrat aufzubringen, wobei je Auslegung der Reflexionsschicht (vollflächig oder partiell) und je nach Strukturierung der Abstandsschichten bzw. Auslegung der Clusterschicht (vollflächig oder partiell, passergenau oder überlappend zur Reflexionsschicht) unterschiedliche Farbkippeffekte beobachtet werden können. So können beispielsweise auf eine vollflächig aufgebrachte Reflexionsschicht eine gegebenenfalls strukturierte Abstandsschicht, darauf eine partielle Clusterschicht, darauf wiederum eine gegebenenfalls strukturierte Abstandsschicht, darauf wiederum eine vorzugsweise partielle Clusterschicht, die beispielsweise teilweise überlappend mit der ersten Clusterschicht situiert ist, aufgebracht werden. Derartige Abfolgen von Abstandsschicht und Clusterschicht können zweckmäßigerweise 2 bis 3 Mal wiederholt werden. Analog können auf eine partiell aufgebrachte Reflexionsschicht derartige Aufbauten aufgebracht werden, wobei hier auch in Abhängigkeit von der Auslegung der partiellen Reflexionsschicht wiederum unterschiedliche Farbkippeffekte beobachtet werden.
- Der so hergestellte Schichtaufbau kann anschließend mittels elektromagnetischer Strahlung (z.B. Licht) strukturiert werden. Dabei können sowohl Schriftzüge, Buchstaben, Symbole, Zeichen, Bilder, Logos, Codes, Seriennummern und dergleichen z.B. mittels Laserbestrahlung bzw. -gravur eingebracht werden.
Dabei wird durch entsprechende Wahl der Strahlungsleistung entweder der Schichtaufbau teilweise zerstört oder die Dicke der polymeren Abstandsschicht verändert. Die polymere Abstandsschicht quillt in diesen Bereichen für gewöhnlich auf, was eine Änderung der Farbe (Peakshift zu größeren Wellenlängen) erzeugt. Die teilweise Zerstörung bewirkt dagegen, dass die beleuchtete Stelle entweder metallisch spiegelt (Trennung der elektromagnetischen Wellen reflektierenden Schicht von der Abstandschicht) oder dass das hinter dem Spiegel liegende Material sichtbar wird.
So kann eine gezielte Strukturierung mit farbigen, spiegelnden oder farblosen Bereichen erreicht werden. - Die Beleuchtungsleistung kann aber auch so gewählt werden, dass ausschließlich der Farbeffekt verändert wird, wobei partielle Bereiche mit definierten unterschiedlichen Farben entstehen (Mehrfarbenkippeffekt). Wesentlich für die Veränderung ist die tatsächlich vom Schichtaufbau absorbierte Energie.
- In einer besonderen Ausführungsform ist es auch möglich auf ein , zumindest partiell im sichtbaren Spektralbereich transparentes, Trägersubstrat direkt eine Clusterschicht aufzubringen, auf diese Clusterschicht wird anschließend, wie beschrieben, eine Abstandsschicht und eine weitere Clusterschicht aufgebracht, wobei auf diese Clusterschicht dann gegebenenfalls eine schwarze Schicht, wie bereits beschrieben, aufgebracht werden kann. Es wird somit ein sogenannter inverser Schichtaufbau erhalten. (
Fig. 4 ) - In analoger Weise kann auch ein inverser Setup mit einer einzigen Clusterschicht (Aufbringen der Clusterschicht auf das Trägersubstrat, anschließendes Aufbringen der polymeren Abstandsschicht und der elektromagnetische Wellen reflektierenden Schicht) hergestellt werden, wobei die Eigenschaften der einzelnen Schichten der vorangehenden Beschreibung entsprechen.
- Das Trägersubstrat kann auch bereits eine oder mehrere funktionelle und/oder dekorative Schichten aufweisen.
- Die funktionellen Schichten können beispielsweise bestimmte elektrische, magnetische, spezielle chemische, physikalische und auch optische Eigenschaften aufweisen.
- Zur Einstellung elektrischer Eigenschaften, beispielsweise Leitfähigkeit können beispielsweise Graphit, Ruß, leitfähige organische oder anorganische Polymere. Metallpigmente (beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Eisen, Chrom Blei und dergleichen), Metalllegierungen wie Kupfer-Zink oder Kupfer- Aluminium oder deren Sulfide oder Oxide, oder auch amorphe oder kristalline keramische Pigmente wie ITO und dergleichen zugegeben werden. Weiters können auch dotierte oder nicht dotierte Halbleiter wie beispielsweise Silizium, Germanium oder lonenleiter wie amorphe oder kristalline Metalloxide oder Metallsulfide als Zusatz verwendet werden. Ferner können zur Einstellung der elektrischen Eigenschaften der Schicht polare oder teilweise polare Verbindungen, wie Tenside oder unpolare Verbindungen wie Silikonadditive oder hygroskopische oder nicht hygroskopische Salze verwendet oder zugesetzt werden.
- Zur Einstellung der magnetischen Eigenschaften können paramagnetische, diamagnetische und auch ferromagnetische Stoffe, wie Eisen, Nickel und Cobalt oder deren Verbindungen oder Salze (beispielsweise Oxide oder Sulfide) verwendet werden.
- Die optischen Eigenschaften der Schicht lassen sich durch sichtbare Farbstoffe bzw. Pigmente, lumineszierende Farbstoffe bzw. Pigmente, die im sichtbaren, im UV-Bereich oder im IR-Bereich fluoreszieren bzw. phosphoreszieren, Effektpigmente, wie Flüssigkristalle, Perlglanz, Bronzen und/oder wärmeempfindliche Farben bzw. Pigmente beeinflussen. Diese sind in allen möglichen Kombinationen einsetzbar. Zusätzlich können auch phosphoreszierende Pigmente allein oder in Kombination mit anderen Farbstoffen und/oder Pigmenten eingesetzt werden.
- Es können auch verschiedene Eigenschaften durch Zufügen verschiedener oben genannter Zusätze kombiniert werden. So ist es möglich angefärbte und/oder leitfähige Magnetpigmente zu verwenden. Dabei sind alle genannten leitfähigen Zusätze verwendbar.
Speziell zum Anfärben von Magnetpigmenten lassen sich alle bekannten löslichen und nicht löslichen Farbstoffe bzw. Pigmente verwenden. So kann beispielsweise eine braune Magnetfarbe durch Zugabe von Metallen in ihrem Farbton metallisch, z.B. silbrig eingestellt werden. - Femer können beispielsweise Isolatorschichten aufgebracht werden. Als Isolatoren sind beispielsweise organische Substanzen und deren Derivate und Verbindungen, beispielsweise Farb- und Lacksysteme, z.B. Epoxy-, Polyester-, Kolophonium-, Acrylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat-, Urethansysteme, die strahlungshärtend sein können, beispielsweise durch Wärme- oder UV-Strahlung, geeignet.
- Des Weiteren können in eine der Schichten forensische Merkmale eingebracht werden, die eine Prüfung im Labor oder mit geeigneten Prüfmitteln vor Ort (gegebenenfalls unter Zerstörung des Merkmals) erlauben, z.B. DNA in NC-Lack, Antigene in Acrylat-Lacksystemen. Beispielsweise kann DNA adsorbiert oder gebunden sein an die Cluster. Ebenso können Isotopen den Clustern bzw. im Spiegelmaterial beigemengt werden oder in der Abstandschicht vorhanden sein (z.B. Elemental Tag der Fa. KeyMaster Technologies Inc.). So kann als Abstandsschicht beispielsweise ein deuteriertes Polymer (z.B. PS-d) verwendet werden oder als Spiegel ein gering radioaktives Spiegelmaterial.
- Diese Schichten können durch bekannte Verfahren, beispielsweise durch Bedampfen, Sputtern, Drucken (beispielsweise Tief-, Flexo-, Sieb-, Digitaldruck und dergleichen), Sprühen, Galvanisieren, Walzenauftragsverfahren und dergleichen aufgebracht werden. Die Dicke der funktionellen Schicht beträgt 0,001 bis 50 µm, vorzugsweise 0,1 bis 20 µm.
- Gegebenenfalls kann die so hergestellte beschichtete Folie auch noch durch eine Schutzlackschicht geschützt werden oder beispielsweise durch Kaschieren oder dergleichen weiterveredelt werden.
- Gegebenenfalls kann das Produkt mit einem siegelfähigen Kleber, beispielsweise einem Heiß- oder Kaltsiegelkleber, oder einer Selbstklebebeschichtung auf das entsprechende Trägermaterial appliziert werden, oder beispielsweise bei der Papierherstellung für Sicherheitspapiere durch übliche Verfahren in das Papier eingebettet werden.
- In den
Fig. 1 - 6 sind Beispiele für erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmale dargestellt.
Darin bedeuten 1 das optisch transparente Trägersubstrat, 2 die elektromagnetische Wellen reflektierende erste Schicht, 3 die polymere Abstandsschicht, 4 die aus metallischen Clustern aufgebaute Schicht, 5 eine Klebe- bzw. Laminierschicht, 6 eine Schutz(fach)schicht 7 eine Transferlackschicht, 8 eine schwarze Schicht, 10 den Strahlengang des einfallenden und reflektierten Lichts. - In
Fig. 7 ist ein durch elektromagnetische Strahlung personalisierter Aufbau dargestellt. - Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Querschnittsansicht einer ersten ständig sichtbaren Markierung auf einer Folie mit Doppelclustersetup.
- Fig. 2
- eine schematische Querschnittsansicht einer ersten ständig sichtbaren Markierung auf einer Folie mit Doppelclustersetup und Strahlengang des optischen Detektionsmittels, beispielsweise Spektrometer, Farbmessgerät, oder ähnliche.
- Fig. 3
- einen direkten Doppelclustersetup mit schwarzem Hintergrund
- Fig. 4
- einen indirekten Doppetclustersetup mit schwarzem Hintergrund
- Fig. 5
- einen Setup mit partieller Reflexionsschicht
- Fig. 6
- einen Setup mit einer strukturierten Abstandsschicht unterschiedlicher Dicke
- Die erfindungsgemäß hergestellten beschichteten Trägermaterialien können als Sicherheitsmerkmale in Geldscheinen, Datenträgern, Wertdokumenten, Labels, Etiketten, Siegeln, in Verpackungen, Textilien und dergleichen verwendet werden.
- Auf eine Polyesterfolie der Dicke 23 µm wird in einem Sputterprozess eine Cr-Clusterschicht der Dicke 3 nm aufgebracht. Auf diese Clusterschicht wird im Tiefdruck mit einem speziell optimierten Druckzylinder ein Urethanlack als polymere Abstandsschicht in einer Dicke von 0,5 µm aufgedruckt. Darauf folgt erneut die Abscheidung einer Cr-Clusterschicht der Dicke 3 nm. Auf diese Clusterschicht wird abschließend eine schwarz eingefärbte Folie aufkaschiert. Es wird ein Farbkippeffekt von violett nach gold beobachtet.
- Bei der Herstellung eines Dünnschichtaufbaus wie in Beispiel 1 werden Teile der Schichten so strukturiert, dass erst bei passgenauem Überlagern von strukturiertem Doppelclustersetup und strukturierter schwarzer Hintergrundfolie, die Kippfarbe mit einem unteriegten Moireemuster sichtbar wird. Dazu wird die Polymerschicht im Doppelclustersetup schachbrettartig strukturiert, wobei die Kantenlänge der Schachbrettfelder kleiner als 0,1 mm groß ausgeprägt wird. Die Schwärzung der Hintergrundfolie wird mit analogen Schachbrettfeldem strukturiert. Bei passgenauer Überlagerung der strukturierten Folien kann sowohl die Ausprägung des Moireemusters als auch die Kippfarbe beobachtet werden. So kann durch einfache Vorort Testung höchste Sicherheit gewährleistet werden.
- Bei der Herstellung eines Dünnschichtaufbaus wie in Beispiel 1 werden statt der Aufbringung der zweiten Clusterschicht durch vakuumtechnische Verfahren, Cluster, welche durch chemische Synthese in Lösung hergestellt wurden und als Dispersion in Lösung vorliegen aufgebracht. Dazu werden solche clusterhaltigen Lösungen in sehr dünnen Schichten verdruckt, oder aus der Lösung adsorbiert. Werden Cluster verwendet, die zusätzlich weitere Eigenschaften aufweisen, so kann zusätzliche Sicherheit generiert werden.
Als pulverförmige Clustermaterialien zum Verdrucken können Silber Nanopulver der Firma Argonide verwendet werden.
Als magnetische Clustermaterialien können Magnetpigmente der Firma Sustech verwendet werden. Am besten geeignet sind Ferrofluide oder Pigmente in Pulverform des Typs: FMA (super paramagnetisches Ferrit) mit hydrophiler Ummantelung. FMA mittlere Primär Teilchen Größe: 10 nm Durchmesser.
Als Corshell Cluster können SSPH (Sequential Solutiort Phase Hydrolysis)-Partikel der Firma Nanodynamics oder Nanopowders verwendet werden. Es können beispielsweise Au auf SnO2 oder Au auf SiO2 Partikeln mit einem Innen- Durchmesser von 20 nm und einem Außendurchmesser von 40 nm verwendet werden. Als fluoreszierende Partikel können die Partikel der Firma Quantum Dot Corporation verwendet werden: Als Core Marterial CdS und als Shell Material ZnS. Core Durchmesser: 5nm; Shell Durchmesser: 2,5 nm. - In einem Ausführungsbeispiel wird ein Druckzylinder mit unterschiedlichen Näpfchenvolumen in verschiedenen Bereichen über seine Breite hergestellt. Auf eine mit einer einheitlichen Clusterschicht belegten Folie wird mit diesem Zylinder die Abstandsschicht gedruckt. Durch die beschriebene Ausführung des Zylinders erhält man über die Bahnbreite scharf abgegrenzte Bereiche mit definiert unterschiedlichen Dicken der Abstandsschicht. Anschließend wird eine einheitliche Spiegelschicht aus Aluminium aufgedampft.
Die Bänder mit unterschiedlichen Farbcodes werden dann in einem Rollenschneideprozess getrennt. So werden in einem Produktionslauf Sicherheitselemente mit mehreren unterschiedlichen Codes hergestellt. - Aus einer wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellten Folienbahn wird ein Sicherheitsstreifen so aus der Bahn herausgeschnitten, dass ein scharfer Code-Übergang genau in der Mitte des Streifens zu liegen kommt. Der so hergestellte Streifen enthält dann als zusätzliche Sicherheitsstufe zwei maschinelt auslesbare Codes, die einzeln oder gemeinsam mit dem Lesegerät detektiert werden.
- Alle beschriebenen Schichtaufbauten lassen sich mittels geeigneter Laser gezielt strukturieren. In diesem Beispiel wurde mittels eines 1064 nm Powerline-Lasers der Firma Rofin Sinar ein inverser Schichtaufbau an den belaserten Stellen partiell zerstört. Die Leistung wurde so eingestellt, dass der Laser eine Ablösung der polymeren Abstandschicht von der Alurniniumspiegelschicht bewirkt, wodurch die belaserten Stellen nicht mehr farbig erscheinen, sondern den metallischen Glanz der Spiegelschicht zeigen. Die Belaserung erfolgte punktuell. Das dargestellte Bild setzt sich somit aus einer Dot-Matrix aus metallisch spiegelnden Bereichen in der farbigen Fläche zusammen. Auf diese Weise lassen sich sehr schnell (< 1sec) individualisierte, fälschungssichere Markierungen z.B. für Ausweise herstellen.
- Zur intrinsischen Markierung von den in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Schichten können Markersubstanzen verwendet werden, die nur einem forensischen Nachweis zugänglich sind. Dazu kann beispielsweise zu einem Nitrocellulose Lack eine Markierung von 1 Promille Festkörper DNA zum Lackvolumen beigemengt werden. Die DNA adsorbiert unter NormalBedingungen (25°C, 80% Luftfeuchtigkeit) fest an die Nitrocellulose und ist so stabil in der Lackmatrix verankert. Durch Auflösen der Lackschicht oder durch Extrahieren mit kochendem Wasser kann die DNA im Labor extrahiert und mit molekularbiologischen Methoden nachgewiesen werden. Bei Verwendung von geeigneten DNA Sequenzen können diese auch vor Ort nachgewiesen werden, beispielsweise durch einen geeigneten Hybridisierungsassay.
Claims (32)
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal bestehend aus jeweils mindestens einer elektromagnetische Wellen reflektierenden Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Schichten zusätzlich zu ihrer Funktion im Farbkippeffekt-Setup fluoreszierend und/oder elektrisch leitfähig und/oder magnetisch und/oder forensisch messbare Sicherheitsfunktionen erfüllen.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Wellen reflektierende Schicht und/oder die Clusterschicht partielle Schichten sind.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Abstandsschicht einen definierten Schichtdickenverlauf oder einen Stufenaufbau aufweist.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Abstandsschicht aus mehreren Schichten besteht, die jeweils unterschiedliche Schichtdicken oder unterschiedliche Schichtdickenvertäufe aufweisen können.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Abstandsschicht aus mehreren partiellen und/oder vollflächigen Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes besteht.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Abstandsschicht in Form von Zeichen, Mustern, Linien geometrischen Formen und dergleichen aufgebracht ist.
- Fälschungssicheres Sicherheltsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schicht der polymeren Abstandsschicht oder die Deckschicht aus einem Polymer mit piezoelektrischen Eigenschaften besteht.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht der polymeren Abstandsschicht eine oder mehrere optisch wirksame Strukturen aufweist.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat eine Transferlackschicht aufweist.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus metallischen Clustern aus unterschiedlichen Metallen besteht.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau durch Einwirkung elektromagnetischer Wellen individualisiert wird.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau durch Laserbehandlung individualisiert wird.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einwirkung elektromagnetischer Wellen eine nachträgliche Strukturierung erfolgt.
- Fälsähungssicheres Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Strukturierung Bilder, Logos, Schriftzüge, Codes, Zeichen und dergleichen erzeugt werden.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Strukturierung andersfarbige oder farblose Bereiche erzielt werden.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abstandsschicht die Feinstruktur des Druckwerkzeugs als eindeutig zuordenbares Merkmal identfizierbar ist.
- Fäfschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmerkmal auf ein Substrat appliziert ist, oder in ein Substrat eingebettet ist, wobei das Substrat gegebenenfalls eine Aussparung aufweist, die vom Sicherheitsmerkmal überspannt ist.
- Fälschungssicheres Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch Anordnung mehrerer Abfolgen von ggf. unterschiedlich strukturierten Abstandsschichten und Clusterschichten über einer vollflächigen oder partiellen Reflexionsschicht unterschiedliche Farbkippeffekte entstehen.
- Follenmaterial bestehend aus einem Trägersubstrat und jeweils mindestens einer elektromagnetische Wellen reflektierenden Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Schichten zusätzlich zu ihrer Funktion im Farbkippeffekt-Setup fluoreszierend und/oder elektrischleitfähig und/oder magnetisch messbare Sicherheitsfunktionen erfüllen, geeignet zur Herstellung eines fälschungssicheren Identifikationsmerkmals nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
- Folienmaterial nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es ein- oder beidseitig vollflächig oder partiell mit einer Schutzlackschicht versehen ist.
- Folienmaterial nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzlackschicht pigmentiert ist.
- Folienmaterial nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass es ein- oder beidseitig, vollflächig oder partiell mit einem siegelfähigen Kleber, beispielsweise einem Heiß- oder Kaltsiegelkleber, oder einer Selbstklebebeschichtung versehen ist.
- Folienmaterial nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebebeschichtung pigmentiert ist.
- Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsmerkmals nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Trägersubstrat eine partielle oder vollflächige elektromagnetische Wellen reflektierende Schicht und anschließend eine oder mehrere partielle und/oder vollflächige polymere Schichten definierter Dicke mittels eines Druckzylinders, der eine unverwechselbare Feinstruktur aufweist, aufgebracht werden, worauf auf die Abstandschicht eine Schicht gebildet aus metallischen Clustern, die mittels eines vakuumtechnischen Verfahrens oder aus lösungsmittelbasierten Systemen gebildet werden, aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Trägersubstrat eine Schicht gebildet aus metallischen Clustern, die mittels eines vakuumtechnischen Verfahrens oder aus lösungsmittelbasierten Systemen gebildet werden, anschließend eine oder mehrere partielle und/oder vollflächige polymere Schichten definierter gegebenenfalls variierender Dicke mittels eines Druckzylinders, der eine unverwechselbare Feinstruktur enthält, worauf anschließend eine partielle oder vollflächige elektromagnetische Wellen reflektierende Schicht und darauf eine weitere Clusterschicht aufgebracht werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine schwarze Hintergrundschicht aufgebracht wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Abstandsschicht und/oder die Hintergrundschicht strukturiert wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung der polymeren Abstandsschicht oder der Hintergrundschicht durch Laserbehandlung erfolgt.
- Verwendung der Sicherheitsmerkmale gemäß einem der Ansprüche 1-18 oder der Follenmaterialien nach einem der Ansprüche 19 bis 23 ggf. nach Konfektionierung in Geldscheinen, Datenträgern, Wertdokumenten, Verpackungen, Labels, Etiketten, Siegeln und dergleichen.
- Verfahren zur Prüfung eines Sicherheitsmerkmals nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Identiflkationsmerkmale mit geeigneten Auswertegeräten wie z.B. Spektrometer, Farbmessgeräte unter geeigneten unterschiedlichen Betrachtungswinkeln erfasst und identifiziert werden.
- Verfahren zur Prüfung eines Sicherheitsmerkmals nach einem der Ansprüche 1 - 18 dadurch gekennzeichnet, dass die identifikationsmerkmale visuell erfasst und identifiziert werden.
- Verfahren zur Prüfung von Sicherheitsmerkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die forensischen Merkmale wie DNA, Isotopen oder Feinstruktur mit geeigneten Prüfmitteln im Labor oder vor Ort identifiziert werden.
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R26 | Opposition filed (corrected) |
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