EP2242657A2 - Security element and method for producing the same - Google Patents

Security element and method for producing the same

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EP2242657A2
EP2242657A2 EP09711080A EP09711080A EP2242657A2 EP 2242657 A2 EP2242657 A2 EP 2242657A2 EP 09711080 A EP09711080 A EP 09711080A EP 09711080 A EP09711080 A EP 09711080A EP 2242657 A2 EP2242657 A2 EP 2242657A2
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EP
European Patent Office
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laser
security element
embossed structure
metallized
cover layer
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EP09711080A
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German (de)
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Winfried HOFFMÜLLER
Marius Dichtl
André Gregarek
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Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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Publication date
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    • Y10T428/24479Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness

Definitions

  • the invention relates to a security element with a metallized micro-relief structure and a negative pattern and a method for its preparation.
  • Security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • the security elements can be embodied, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a covering film for a banknote with a hole, an applied security strip or a self-supporting transfer element, which is applied to a document of value after its manufacture.
  • the security elements are often provided with negative patterns, such as a so-called negative script. These negative patterns are formed in particular by metal-free regions in an otherwise continuous metallization of the security element.
  • WO 99/13157 describes a washing process in which a translucent carrier film is printed with a desired pattern using a high-pigment-content printing ink. Due to the high pigment content, the ink forms a porous, sublime color after drying. A thin cover layer is then formed on the printed carrier film, which in the region of the paint application only partially breaks off the color body due to its large surface and the porous structure. covers. The application of paint and the overlying covering layer can then be removed by washing with a suitable solvent, so that recesses are produced in the covering layer in the originally printed regions of the carrier film.
  • By the achievable sharp contours can be introduced by printing a logo, for example, a legible negative writing in the cover layer.
  • Metallized holograms, holographic grating images and other hologram-like diffraction patterns can also be provided with a negative pattern by means of such a washing process or by printing a resist mask on the hologram metallization and a subsequent etching step.
  • a washing process or by printing a resist mask on the hologram metallization and a subsequent etching step.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and, in particular, to specify a method for producing a security element having a metallized microrelief structure and a negative pattern matched thereto and a correspondingly produced security element.
  • the desired microrelief structure is introduced into the first regions of the embossed structure
  • the second regions of the embossed structure are formed in the form of the desired negative pattern
  • the metallized embossing structure is exposed to laser radiation in order to selectively remove the metallization in the second regions of the embossed structure by the action of the laser radiation.
  • the microrelief structure of the security element can in particular represent a diffractive structure, such as a hologram, a holographic grating image or a hologram-like diffraction structure, or else an achromatic structure, such as a matt structure with a non-colored, typically silvery-matt appearance, a blaze grating with a sawtooth groove profile or Fresnellinsen- arrangement.
  • the dimensions of the structural elements of the diffractive microrelief structures are usually in the order of magnitude of the light wavelength, that is to say generally between 300 nm and 1 ⁇ m.
  • Some microrelief structures also have smaller structural elements, such as sub-wavelength gratings or moth eye structures, whose structural elements may also be smaller than 100 nm.
  • the microrelief structure is introduced in step P) into first, recessed areas with a low level height, and the negative pattern is formed by second, raised areas with a large level height.
  • a cover layer which absorbs laser radiation is preferably applied to the metallized embossed structure, which fills the depressions of the embossed structure.
  • the laser-absorbing cover layer is expediently removed from the raised regions of the metallized embossed structure, in particular scraped off or wiped off.
  • a technically unavoidable, thin Tonungsfilm the laser beam absorbing cover layer remain on the raised areas of the metallized embossed structure.
  • such a tinting film can surprisingly even support and promote the desired demetallization of the raised areas.
  • the cover layer material can be applied to suitable embossed coating substrates. Straten predominantly in the wells and a thin Tonungsfilm remains on the raised areas.
  • the laser-absorbing cover layer advantageously contains laser-beam-absorbing pigments or dyes.
  • laser-beam-absorbing pigments or dyes for laser radiation in the near infrared, for example, carbon black pigments, antimony / tin-based infrared absorbers, or even magnetic pigments, for example based on iron oxides, are suitable.
  • the latter in addition to the absorption effect which is important for the production, additionally serve as feature substances for automatic authenticity testing of the finished security element are suitable.
  • the concentration of the pigments is between about 1% and about 65%, typically in the range of about 15%, depending on the nature of the pigment.
  • the laser beam-absorbing cover layer can also consist of a material which is decomposed by the action of the laser radiation and thereby consumes the incident laser energy.
  • cover layers based on polymethyl methacrylates in question which can be thermally depolymerized.
  • a concrete facing material may consist of a mixture of 25% Degalan M345 (Degussa), 74% ethyl acetate and 1% of an infrared absorber such as carbon black.
  • the laser-absorbing cover layer advantageously contains a binder of high temperature resistance.
  • a high-temperature-resistant UV lacquer provided with an absorber can be applied as a laser-beam-absorbing cover layer.
  • High-temperature UV coatings often contain novolac-modified epoxy acrylates, such as the Ebecryl 639 and Ebecryl 629 coating raw materials offered by Cytec, or the Craynor CN112C60 coating material offered by CrayValley. It is, however, in particular from the electronics sector, also high-temperature resistant coatings known that do not need this component.
  • a high-temperature-resistant, radiation-curing lacquer UV curing or electron beam curing
  • other substances such as photoinitiators or reaction diluents for adjusting the viscosity, in addition to the aforementioned or other lacquer raw materials.
  • the high-temperature-resistant lacquer for adjusting its absorption characteristics as an absorber may contain suitable dyes and / or pigments.
  • the laser-absorbing cover layer has a high thermal conductivity and / or a high heat capacity, since the resulting heat can then be dissipated quickly from the applied points, or at moderate temperature increase, a large amount of heat can be absorbed.
  • the laser-absorbing cover layer can be removed after the demetallization step, for example washed out, or it can remain in the security element and be advantageously integrated into the design of the security element.
  • the cover layer may in particular also contain a feature substance for the visual and / or mechanical authenticity check of the security element.
  • step L) in this variant of the invention expediently takes place from the metallized front side of the embossed structure.
  • the loading of the metallized embossed structure with laser radiation in step L) is expediently carried out in this variant of the invention from the rear side of the embossed structure facing away from the metallization.
  • the embossed structure can be formed with a laser-beam-embossing embossing lacquer.
  • laser-absorbing additives are added to the embossing lacquer prior to application to the carrier.
  • Such additives advantageously have a feature substance for the visual and / or mechanical authenticity check of the security element.
  • the embossing structure for demetallization can be exposed to an infrared laser in the wavelength range from 0.8 ⁇ m to 3 ⁇ m, in particular with an Nd: Y AG laser.
  • the energy density required for demetallization depends on the metal used, the applied layer thickness and the absorption of the cover layer or the embossing lacquer.
  • the laser intensity is preferably as uniform as possible over the irradiated area, which can be achieved for example by beam shaping of the laser beam profile, in particular by a so-called top hat profile with a substantially rectangular laser beam profile.
  • the coated carrier contains areas in which control marks for the system control are present.
  • These tax stamps can also be arranged outside the actual embossed motifs. They can advantageously be demetallised separately with a washing process in which, prior to the metallizing step M), a soluble washing color in the form of the desired recesses in the abovementioned is printed rich, and the washing color after the metallization step M) is washed off in the region of the recesses together with the present there metallization by a solvent. Further details of such a washing process can be found in the publication WO 99/13157, the disclosure of which is incorporated in the present application in this respect. A separate demetallization with such a washing process also lends itself to cleanly and reliably demetallize the area of the weld of the tools used to emboss the embossed structure.
  • the invention also includes a security element for security papers, documents of value and the like having a metallized microrelief structure and a matched negative pattern producible in the manner described and having an embossment pattern with embossments and depressions comprising first and second regions having different first and second level heights form, wherein the metallized microrelief structure is present in the first regions of the embossed structure and the negative pattern is present in the second regions of the embossed structure.
  • the security element may in particular be a security thread, a security band, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, value document or the like.
  • the invention further comprises a data carrier, in particular a branded article, a value document or the like, with a security element of the type described.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with a hologram security thread according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows schematically a cross section through the security thread of
  • FIG. 4 in (a) to (c) intermediate steps in the manufacture of a security element according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 provided with a hologram security thread 12 according to the invention.
  • the hologram security thread 12 has a metallized hologram region 14 which is provided with a negative writing 16 which forms the numerical sequence "20" in the exemplary embodiment.
  • the negative information 16 is exactly matched with the embossed relief structures of the hologram 14 and with the hologram metallization.
  • the invention is not limited to hologram security threads and banknotes, but can be used in all types of security elements, such as labels for goods and packaging or in the security of documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the same.
  • transfer elements may be considered in addition to security threads.
  • the security thread 12 has a carrier film 20 which is provided on its upper side with a UV-curing embossing layer 22.
  • the embossing lacquer layer 22 contains an embossed structure with elevations 24 and depressions 26, the depressions 26 additionally having a microrelief structure 28 in the form of the hologram 14 to be represented and a hologram metallization 30, for example of aluminum.
  • the elevations 24 are neither provided with a microrelief embossing nor with a metallization and therefore form a negative pattern 16 within the hologram region 14, which is precisely matched both to the microrelief embossing 28 and to the hologram metallization 30.
  • the elevations and depressions of the embossed structure are always shown as rectangular structures with only two height levels for the sake of clarity. It is understood, however, that the elevations and depressions in the general case can also be provided with oblique flanks, with rounded transitions and / or with additional structures. Also, only the embossed structure and the layers necessary for the explanation are always shown and other elements of the structure, such as carrier foils, adhesive and protective layers, either shown only schematically or omitted altogether.
  • embossing structure 22 is embossed with embossments 24 and depressions 26 into embossing lacquer layer 22, so that first regions 24 having a high level hi and second regions 26 having a low height h 2 are formed.
  • the recessed, second regions 26 of the embossed structure are additionally provided with a microrelief structure 28 in the form of the hologram 14 to be displayed, while the raised first regions 24 are in the form of the desired negative pattern 16.
  • the embossed structure 24, 26, 28 is coated over its entire surface with a metallization 30, as shown in Fig. 3 (b).
  • a metallization 30 for example, aluminum, chromium, copper or silver can be used.
  • a multilayer structure which contains a metal layer, such as a color-shifting thin-film element.
  • a thin-film element typically has a metallic reflection layer, for example of aluminum, a dielectric spacer layer, for example of SiO 2, and a thin absorber layer, for example of chromium.
  • a thin-layer element which, due to an absorption maximum lying in the region of the laser wavelength of the demetallizing laser used, are easily demagnetized. can be tallinstrument.
  • Such thin-film elements are described in detail in WO 97/31774, the disclosure content of which is incorporated into the present application.
  • the metallized embossed structure is coated over its entire surface with a laser-beam-absorbing lacquer which fills the depressions 26 of the embossed structure.
  • the applied paint is doctored from the surface of the embossed structure, rolled or wiped, with a technically unavoidable, thin Tonungsfilm 34 usually remains on the elevations 24 of the embossed structure.
  • this process step results in a metallized embossing structure having a lacquer coating 32 which completely fills the depressions 26 of the embossing structure and which is present on the elevations 24 in a thin toning film 34, as shown in FIG. 3 (c).
  • the metallized and lacquer-coated embossing structure is exposed to laser radiation 36 over its entire surface.
  • the laser-beam-absorbing lacquer and the laser parameters are matched to one another in such a way that a sufficient interaction between the laser radiation and the lacquer results for the demetallization.
  • This interaction consists in particular in the absorption of the laser radiation by pigments or dyes present in the lacquer.
  • an infrared laser for example a Nd: YAG laser with a wavelength of 1064 nm, can be used for the laser irradiation.
  • the laser intensity is ideally uniform over the irradiated area, for example in the form of a substantially cylindrical so-called top-hat profile.
  • the energy density that can be achieved depends on the material and the thickness of the metallization 30 and the absorption of the lacquer layer 32 and can be, for example, 1.5 kJ / m 2 for the demetallization of a 40 nm thick aluminum layer 30.
  • a UV varnish of high temperature resistance is used as the laser-beam-absorbing varnish 32, in which an infrared absorber having an absorption maximum in the near infrared is dispersed.
  • the laser radiation 36 on the lacquer-coated metallization 30 the raised areas 24 are demetallized, while the metallization in the recessed areas 26 is retained.
  • a partially metallized embossed structure is obtained in which the metallized microrelief structures 28, 30 of the indentations 26 are perfectly matched with the negative patterns of the protuberances 24, as shown in FIG. 3 (i.e. ).
  • the laser radiation is absorbed there by the metallization without attenuation and leads at suitably selected laser parameters for evaporation, oxidation or other removal of the metallization 30 of the elevations 24.
  • a thin Tonungsfilm 34 can even lead to an increased energy input by the higher absorption of the infrared absorber of the paint 32 compared to the bare metal 30 and thereby promote the demetallization of the elevations 24.
  • novolac-modified epoxy resin acrylates can contain high-temperature-resistant UV lacquers, even though this constituent does not necessarily have to be present in modern lacquer developments.
  • the lacquer 32 also preferably has a high thermal conductivity and / or a high heat capacity in order to be able to dissipate and absorb the heat arising at the metallization of the microrelief structure 28. In the sublime areas 24, where the
  • the above-described advantageous effect of the thin toning film can in principle also be achieved by applying a thin metal layer, in particular a thin chromium layer.
  • a thin metal layer in particular a thin chromium layer.
  • the person skilled in suitable processes for applying a thin metal layer described above are known, so will not be discussed further here.
  • the above-described embodiment achieves a similar effect as a thin toning film remaining there by using thin metal layers in the areas to be demetallised. At present, however, the embodiments with demetalization-facilitating thin metal layers, particularly chromium layers, are not preferred.
  • infrared absorber various pigments or dyes known per se to those skilled in the art can be used.
  • the proportion of pigments in the absorbent paint is generally between 1% and 65%, typically about 10% to 20%.
  • the absorbent lacquer layer may be removed after demetallization, such as shown in the embodiment of FIG. However, it is also possible to leave the lacquer layer in the layer structure after demetallization and, if appropriate, to integrate it into the appearance of the security element. This is useful, for example, when the security element is designed to be viewed from the rear side, that is to say the side of the carrier film.
  • the binder of the paint layer with regard to its solubility also selected according to whether a subsequent removal of the lacquer layer is provided or not.
  • the laser-beam-absorbing lacquer layer 32 may also be selected such that it is decomposed by the absorbed laser radiation and thereby largely consumes the irradiated laser energy in regions of large layer thickness, so that there the demetallization wave for the covered metal layer 30 is not there more is exceeded.
  • the varnish 32 in this variant can be constructed from polymethyl methacrylates which can be thermally depolymerized. When the laser is applied, the depolymerization and the evaporation of the lacquer layer endothermic and consume the irradiated laser energy. In the regions of large layer thickness, such as the depressions 26, such a lacquer layer therefore protects the underlying metallization 30, while in the raised regions 24, which have no or only a thin lacquer layer 34, a demetallization takes place.
  • the laser wavelength of the demetallization laser and the embossing lacquer used to produce the embossed structure are matched to one another in such a way that an interaction between embossing lacquer and laser radiation arises in the abovementioned sense.
  • a laser wavelength can be selected for the demetallization, in which the embossing lacquer used absorbs, or the embossing lacquer can be intentionally mixed with an absorber for a desired laser wavelength.
  • an embossing lacquer of high temperature resistance can be selected, which absorbs the heat generated in the embossing lacquer or on the metallization well and can dissipate quickly.
  • the embossing lacquer 42 is applied to a carrier foil 20 and embossed in the form of an embossed structure with protrusions 44 and depressions 46, so that first regions 44 with a high level height hi and second regions 46 with a low level height I12 arise.
  • the raised, first regions 44 of the embossed structure are provided with a microrelief structure 48 in the form of the hologram 14 to be displayed, while the recessed, second regions 46 are in the form of the desired negative pattern 16.
  • the embossing structure 44, 46, 48 is subsequently coated over its entire surface with a metallization 50, and the metallized embossing structure is exposed to laser radiation 52 over its entire surface from the rear side.
  • the carrier foil 20 must be transparent to the laser wavelength for this purpose, or that the layer sequence is transferred to another material before the demetallization and the carrier foil 20 is pulled off.
  • the embossing lacquer 42 in this process variant itself acts as an exposure mask: In the region of the elevations 44, the embossing lacquer lies in a large layer thickness between the incident laser radiation 52 and metallization 50, so that the laser radiation there, analogous to the above-described case of a lacquer layer present in the depressions 26 , in the embossing lacquer layer 42 to a large extent or even completely absorbed and the resulting heat in the volume of the survey 44 is distributed. A demean Metallization of the present on the elevations 44 metal layer 50 is thereby effectively suppressed.
  • the incident laser energy reaches substantially unattenuated or even through the absorption of the embossing lacquer intensifies the metal layer 50 present there and leads to its demetallization. It is important to ensure that the embossment 46 reaches so low, so the level height h2 is chosen small enough that the absorbed laser energy exceeds the demetallization threshold in the recesses 46.
  • a metallized hologram 44, 50 is also produced in this variant with a perfectly adjusted negative information 46, wherein the role of the raised or recessed areas compared with the embodiment of Figures 2 and 3 is just the opposite.
  • the laser-absorbing lacquer used in the design of FIGS. 2 and 3 may also be provided with additional features and may contain, for example, magnetic, electrically conductive, thermochromic, phosphorescent, fluorescent or other luminescent feature substances.
  • the additional feature may also lie only in a desired color of the paint.
  • Feature substances can have a function both during demetallization, for example as an absorber, and later as an authenticity feature in the finished security element.
  • the mask can be washed out with suitable solvents or even aqueous, which opens up further possible combinations.
  • demetallized areas can be generated in a first step, the shape and position of which are predetermined in the manner explained above by the elevations or depressions of the embossed structure.
  • other areas For example, be demetallized from the opposite side by laser irradiation, or the soluble paint can be removed, a resist mask printed and then demetallized again.
  • a combination of the method described above with further demetallization methods can in particular bring about advantages outside the actual motifs, for example in order to reliably demetallize the regions at the weld of embossing tools or regions of control marks which may also lie outside the embossing region of the motifs.
  • the method according to the invention can be combined with all methods known for demetallization, in particular with demetallization by etching. In such etching demetallization, a resist in the form of a desired motif is generally produced on the metallization and those areas of the metallization which are not covered by the resist are removed by a suitable etchant. Further details of demetallization by means of etching are known to the person skilled in the art.
  • control marks can be coated with a washing ink already after the embossing even before the lacquer coating of the main surface of the embossed structure and can be washed free after the metallization in order to immediately expose the elements which are important for the system control. Details of a usable washing process can be found in the document WO 99/13157, the disclosure of which is incorporated in the present application in this respect.
  • a separate demetallization by a washing process can also be advantageous in the area of the weld of embossing tools since the topography is often determined there by undesired deposits and then a poorly defined layer thickness is produced when coating with laser-absorbing lacquer.

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a security element (12) having a metalized microrelief pattern and a negative pattern in register therewith, in which P) a substrate (20) is provided with an embossing pattern having elevations (24) and depressions (26) that form first and second regions having different first and second height levels, wherein the desired microrelief pattern (28) is introduced into the first regions of the embossing pattern, and the second regions of the embossing pattern are developed in the form of the desired negative pattern, M) the embossing pattern with the first and second regions is contiguously metalized (30), and L) the metalized embossing pattern is impinged on with laser radiation, to selectively remove the metalization (30) in the second regions of the embossing pattern through the action of the laser radiation.

Description

Sicherheitselement und Verfahren zu seiner Herstellung Security element and method for its production
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement mit einer metallisierten Mikro- relief struktur und einem Negativmuster sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a security element with a metallized micro-relief structure and a negative pattern and a method for its preparation.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicher- heitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers 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 oder eines selbsttra- genden Transferelements ausgebildet sein, das nach seiner Herstellung auf ein Wertdokument aufgebracht wird.Data carriers, such as securities or identity documents, but also other valuables, such as branded articles, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction. The security elements can be embodied, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a covering film for a banknote with a hole, an applied security strip or a self-supporting transfer element, which is applied to a document of value after its manufacture.
Zur Erhöhung der Sicherheit und als Fälschungsschutz sind die Sicherheitselemente oft mit Negativmustern, wie etwa einer sogenannten Negativ- schrift, versehen. Diese Negativmuster werden insbesondere durch metallfreie Bereiche in einer ansonsten durchgehenden Metallisierung des Sicherheitselements gebildet.To increase security and as counterfeit protection, the security elements are often provided with negative patterns, such as a so-called negative script. These negative patterns are formed in particular by metal-free regions in an otherwise continuous metallization of the security element.
Zur Herstellung derartiger metallfreier Bereiche ist in der Druckschrift WO 99/13157 ein Waschverfahren beschrieben, bei dem eine transluzente Trägerfolie unter Verwendung einer Druckfarbe mit hohem Pigmentanteil mit einem gewünschten Muster bedruckt wird. Aufgrund des hohen Pigmentanteils bildet die Druckfarbe nach dem Trocknen einen porigen, erhabenen Farbauftrag. Auf der bedruckten Trägerfolie wird dann eine dünne Abdeckschicht gebildet, die im Bereich des Farbauftrags den Farbkörper wegen seiner großen Oberfläche und der porösen Struktur nur teilweise ab- deckt. Der Farbauftrag und die darüberliegende Abdeckschicht können dann durch Auswaschen mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden, so dass in der Abdeckschicht in den ursprünglich bedruckten Bereichen der Trägerfolie Aussparungen erzeugt werden. Durch die erreichbaren scharfen Konturen kann durch Aufdrucken eines Schriftzugs beispielsweise eine gut lesbare Negativschrift in die Abdeckschicht eingebracht werden.For the production of such metal-free regions, WO 99/13157 describes a washing process in which a translucent carrier film is printed with a desired pattern using a high-pigment-content printing ink. Due to the high pigment content, the ink forms a porous, sublime color after drying. A thin cover layer is then formed on the printed carrier film, which in the region of the paint application only partially breaks off the color body due to its large surface and the porous structure. covers. The application of paint and the overlying covering layer can then be removed by washing with a suitable solvent, so that recesses are produced in the covering layer in the originally printed regions of the carrier film. By the achievable sharp contours can be introduced by printing a logo, for example, a legible negative writing in the cover layer.
Auch metallisierte Hologramme, holographische Gitterbilder und andere hologrammähnliche Beugungsstrukturen können mit einem derartigen Waschverfahren oder durch Aufdrucken einer Resistmaske auf die Hologramm-Metallisierung und einen nachfolgenden Ätzschritt mit einem Negativmuster versehen werden. Mit herkömmlichen Verfahren ist es allerdings nicht möglich, die Reliefstrukturen des Hologramms in exaktem Register mit der Hologramm-Metallisierung und den metallfreien Bereichen des Nega- tivmusters auszubilden. Da für den Aufdruck einer Waschfarbe oder eines Resistlacks, die die Position der späteren Negativmuster bestimmen und für die Prägung des Hologramms getrennte Arbeitsschritte erforderlich sind, kann eine exakte Positionierung von Prägung und Negativmuster nicht gewährleistet werden.Metallized holograms, holographic grating images and other hologram-like diffraction patterns can also be provided with a negative pattern by means of such a washing process or by printing a resist mask on the hologram metallization and a subsequent etching step. With conventional methods, however, it is not possible to form the relief structures of the hologram in exact register with the hologram metallization and the metal-free regions of the negative pattern. Since for the printing of a wash ink or a resist varnish, which determine the position of the later negative patterns and separate steps are required for the embossing of the hologram, an exact positioning of embossing and negative patterns can not be guaranteed.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit einer metallisierten Mikrorelief- struktur und einem dazu gepasserten Negativmuster sowie ein entspre- chend hergestelltes Sicherheitselement anzugeben.Based on this, the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and, in particular, to specify a method for producing a security element having a metallized microrelief structure and a negative pattern matched thereto and a correspondingly produced security element.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Eine zugehöriges Sicherheitselement und ein Datenträger mit einem solchen Sicherheitselement sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the method having the features of the main claim. An associated security element and a data carrier with such a security element are in the independent claims specified. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Herstellen eines Si- cherheitselements mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepasserten NegativmusterAccording to the invention, in a method for producing a security element having a metallized microrelief structure and a negative pattern matched thereto
P) ein Träger mit einer Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen versehen, die erste und zweite Bereiche mit unterschiedlichen ersten und zweiten Niveauhöhen bilden,P) a carrier having an embossed structure with elevations and depressions, which form first and second areas with different first and second height levels,
wobei die gewünschte Mikroreliefstruktur in die ersten Bereiche der Prägestruktur eingebracht wird, undwherein the desired microrelief structure is introduced into the first regions of the embossed structure, and
- die zweiten Bereiche der Prägestruktur in Form des gewünschten Negativmusters ausgebildet werden,the second regions of the embossed structure are formed in the form of the desired negative pattern,
M) wird die Prägestruktur mit den ersten und zweiten Bereichen vollflächig metallisiert, undM) the embossed structure with the first and second areas is metallized over the entire surface, and
L) wird die metallisierte Prägestruktur mit Laserstrahlung beaufschlagt, um durch die Einwirkung der Laserstrahlung die Metallisierung selektiv in den zweiten Bereichen der Prägestruktur zu entfernen.L), the metallized embossing structure is exposed to laser radiation in order to selectively remove the metallization in the second regions of the embossed structure by the action of the laser radiation.
Die Mikroreliefstruktur des Sicherheitselements kann insbesondere eine diffraktive Struktur darstellen, wie etwa ein Hologramm, ein holographisches Gitterbild oder eine hologrammähnliche Beugungsstruktur, oder auch eine achromatische Struktur, wie etwa eine Mattstruktur mit einem nichtfarbigen, typischerweise silbrig-matten Erscheinungsbild, ein Blazegitter mit einem sägezahnartigen Furchenprofil oder eine Fresnellinsen- Anordnung. Die Abmessungen der Strukturelemente der diffraktiven Mikroreliefstruktu- ren liegen meist in der Größenordnung der Lichtwellenlänge, also in der Regel zwischen 300 ran und 1 μm. Manche Mikroreliefstrukturen weisen auch kleinere Strukturelemente auf, wie etwa Subwellenlängengitter oder Mot- tenaugenstrukturen, deren Strukturelemente auch kleiner als 100 nm sein können.The microrelief structure of the security element can in particular represent a diffractive structure, such as a hologram, a holographic grating image or a hologram-like diffraction structure, or else an achromatic structure, such as a matt structure with a non-colored, typically silvery-matt appearance, a blaze grating with a sawtooth groove profile or Fresnellinsen- arrangement. The dimensions of the structural elements of the diffractive microrelief structures are usually in the order of magnitude of the light wavelength, that is to say generally between 300 nm and 1 μm. Some microrelief structures also have smaller structural elements, such as sub-wavelength gratings or moth eye structures, whose structural elements may also be smaller than 100 nm.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante wird die Mikroreliefstruktur in Schritt P) in ersten, vertieften Bereichen mit einer niedrigen Niveauhöhe eingebracht, und das Negativmuster wird durch zweite, erhabene Bereiche mit einer großen Niveauhöhe gebildet.In an advantageous variant of the invention, the microrelief structure is introduced in step P) into first, recessed areas with a low level height, and the negative pattern is formed by second, raised areas with a large level height.
Bevorzugt wird dabei nach dem Metallisierungsschritt M) eine laserstrahlab- sorbierende Deckschicht auf die metallisierte Prägestruktur aufgebracht, die die Vertiefungen der Prägestruktur füllt. Nach ihrem Aufbringen wird die laserstrahlabsorbierende Deckschicht zweckmäßig von den erhabenen Bereichen der metallisierten Prägestruktur entfernt, insbesondere abgerakelt oder abgewischt. Dabei kann ein technisch unvermeidbarer, dünner Tonungsfilm der laserstrahlabsorbierenden Deckschicht auf den erhabenen Bereichen der metallisierten Prägestruktur verbleiben. Wie nachfolgend genauer erläutert, kann ein solcher Tonungsfilm die gewünschte Demetallisierung der erhabenen Bereiche überraschenderweise sogar unterstützen und fördern.In this case, after the metallization step M), a cover layer which absorbs laser radiation is preferably applied to the metallized embossed structure, which fills the depressions of the embossed structure. After their application, the laser-absorbing cover layer is expediently removed from the raised regions of the metallized embossed structure, in particular scraped off or wiped off. In this case, a technically unavoidable, thin Tonungsfilm the laser beam absorbing cover layer remain on the raised areas of the metallized embossed structure. As explained in more detail below, such a tinting film can surprisingly even support and promote the desired demetallization of the raised areas.
Bezüglich des auf den erhabenen Bereichen verbleibenden Tonungsfilms ist anzumerken, dass dieser bei geeigneter Wahl des zu beschichtenden Substrates (Prägelack) gegebenenfalls auch ohne vorhergehendes Abrakeln auf den erhabenen Bereichen verbleibt. In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, dass sich das Deckschichtmaterial bei geeigneten, geprägten Beschichtungssub- straten überwiegend in den Vertiefungen sammelt und ein dünner Tonungsfilm auf den erhabenen Bereichen verbleibt.With regard to the toning film remaining on the raised areas, it should be noted that, with a suitable choice of the substrate to be coated (embossing lacquer), this may possibly remain on the raised areas even without prior doctoring. In practice, it has been found that the cover layer material can be applied to suitable embossed coating substrates. Straten predominantly in the wells and a thin Tonungsfilm remains on the raised areas.
Die laserstrahlabsorbierende Deckschicht enthält mit Vorteil laserstrahlab- sorbierende Pigmente oder Farbstoffe. Für Laserstrahlung im nahen Infrarot kommen hierfür beispielsweise Rußpigmente, Infrarotabsorber auf Antimon/Zinn-Basis, oder auch Magnetpigmente, etwa auf Basis von Eisenoxiden, infrage, wobei letztere neben der für die Herstellung wichtigen Absorptionswirkung zusätzlich als Merkmalsstoffe zur maschinellen Echtheitsprü- fung des fertigen Sicherheitselements geeignet sind. Die Konzentration der Pigmente liegt je nach Art des Pigmentes zwischen etwa 1% und etwa 65%, typischerweise im Bereich von etwa 15%.The laser-absorbing cover layer advantageously contains laser-beam-absorbing pigments or dyes. For laser radiation in the near infrared, for example, carbon black pigments, antimony / tin-based infrared absorbers, or even magnetic pigments, for example based on iron oxides, are suitable. The latter, in addition to the absorption effect which is important for the production, additionally serve as feature substances for automatic authenticity testing of the finished security element are suitable. The concentration of the pigments is between about 1% and about 65%, typically in the range of about 15%, depending on the nature of the pigment.
In anderen Ausgestaltungen kann die laserstrahlabsorbierende Deckschicht auch aus einem Material bestehen, das durch die Einwirkung der Laserstrahlung zersetzt wird und dabei die eingestrahlte Laserenergie verbraucht. Hierfür kommen beispielsweise Deckschichten auf Basis von Polymethyl- methacrylaten infrage, die thermisch depolymerisiert werden können. Ein konkretes Deckschichtmaterial kann beispielsweise aus einer Mischung aus 25% Degalan M345 (Degussa), 74% Ethylacetat und 1% eines Infrarotabsorbers, wie etwa Ruß, bestehen.In other embodiments, the laser beam-absorbing cover layer can also consist of a material which is decomposed by the action of the laser radiation and thereby consumes the incident laser energy. For this purpose, for example, cover layers based on polymethyl methacrylates in question, which can be thermally depolymerized. For example, a concrete facing material may consist of a mixture of 25% Degalan M345 (Degussa), 74% ethyl acetate and 1% of an infrared absorber such as carbon black.
Die laserstrahlabsorbierende Deckschicht enthält mit Vorteil ein Bindemittel hoher Temperaturbeständigkeit. Insbesondere kann ein mit einem Absorber versehener, hochtemperaturbeständiger UV-Lack als laserstrahlabsorbierende Deckschicht aufgebracht werden. UV-Lacke hoher Temperaturbeständigkeit enthalten oft novolacmodifizierte Epoxidharzacrylate, wie etwa die von Cytec angebotenen Lackrohstoffe Ebecryl 639 und Ebecryl 629 oder der von CrayValley angebotene Lackrohstoff Craynor CN112C60. Es sind jedoch, insbesondere aus dem Elektronikbereich, auch hochtemperaturbeständige Lacke bekannt, die diesen Bestandteil nicht benötigen. Es versteht sich, dass zur Formulierung eines hochtemperaturbeständigen, Strahlungshärtenden Lacks (UV- oder Elektronenstrahlhärtung) neben den erwähnten oder ande- ren Lackrohstoffen noch weitere Substanzen, wie z.B. Photoinitiatoren oder Reaktionsverdünner zur Einstellung der Viskosität, eingesetzt werden können oder müssen. Ferner kann der hochtemperaturbeständige Lack zur Einstellung seiner Absorptionscharakteristik als Absorber geeignete Farbstoffe und/ oder Pigmente enthalten.The laser-absorbing cover layer advantageously contains a binder of high temperature resistance. In particular, a high-temperature-resistant UV lacquer provided with an absorber can be applied as a laser-beam-absorbing cover layer. High-temperature UV coatings often contain novolac-modified epoxy acrylates, such as the Ebecryl 639 and Ebecryl 629 coating raw materials offered by Cytec, or the Craynor CN112C60 coating material offered by CrayValley. It is, however, in particular from the electronics sector, also high-temperature resistant coatings known that do not need this component. It goes without saying that for formulating a high-temperature-resistant, radiation-curing lacquer (UV curing or electron beam curing), it is or may be necessary to use other substances, such as photoinitiators or reaction diluents for adjusting the viscosity, in addition to the aforementioned or other lacquer raw materials. Furthermore, the high-temperature-resistant lacquer for adjusting its absorption characteristics as an absorber may contain suitable dyes and / or pigments.
Weiter ist es von Vorteil, wenn die laserstrahlabsorbierende Deckschicht eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/ oder eine hohe Wärmekapazität aufweist, da die entstehende Wärme dann rasch von den beaufschlagten Stellen abgeführt werden kann, bzw. bei moderater Temperaturerhöhung eine große Wärmemenge aufgenommen werden kann.Further, it is advantageous if the laser-absorbing cover layer has a high thermal conductivity and / or a high heat capacity, since the resulting heat can then be dissipated quickly from the applied points, or at moderate temperature increase, a large amount of heat can be absorbed.
Die laserstrahlabsorbierende Deckschicht kann nach dem Demetallisie- rungsschritt entfernt, beispielsweise ausgewaschen werden, oder sie kann in dem Sicherheitselement verbleiben und vorteilhaft in das Design des Sicher- heitselements integriert werden. Im letzteren Fall kann die Deckschicht insbesondere auch einen Merkmalsstoff zur visuellen und/ oder maschinellen Echtheitsprüfung des Sicherheitselements enthalten.The laser-absorbing cover layer can be removed after the demetallization step, for example washed out, or it can remain in the security element and be advantageously integrated into the design of the security element. In the latter case, the cover layer may in particular also contain a feature substance for the visual and / or mechanical authenticity check of the security element.
Die Beaufschlagung der metallisierten Prägestruktur mit Laserstrahlung in Schritt L) erfolgt bei dieser Erfindungsvariante zweckmäßig von der metallisierten Vorderseite der Prägestruktur her.The loading of the metallized embossed structure with laser radiation in step L) in this variant of the invention expediently takes place from the metallized front side of the embossed structure.
Nach einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante wird die Mikroreliefstruktur in Schritt P) in zweiten, erhabenen Bereichen mit einer großen Niveauhöhe eingebracht, und das Negativmuster wird durch erste, vertiefte Bereiche mit einer niedrigen Niveauhöhe gebildet. Die Beaufschlagung der metallisierten Prägestruktur mit Laserstrahlung in Schritt L) erfolgt bei dieser Erfindungsvariante zweckmäßig von der der Metallisierung ab- gewandten Rückseite der Prägestruktur her.According to a further, likewise advantageous variant of the invention, the microrelief structure in step P) in second, raised areas with a large level height introduced, and the negative pattern is formed by first, recessed areas with a low level height. The loading of the metallized embossed structure with laser radiation in step L) is expediently carried out in this variant of the invention from the rear side of the embossed structure facing away from the metallization.
Um eine Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und Prägestruktur zu erreichen, kann die Prägestruktur dabei mit einem laserstrahlabsorbierenden Prägelack ausgebildet werden. Mit Vorteil werden dem Prägelack vor dem Aufbringen auf den Träger laserstrahlabsorbierende Zusatzstoffe beigefügt. Derartige Zusatzstoffe weisen vorteilhaft einen Merkmalsstoff zur visuellen und/ oder maschinellen Echtheitsprüfung des Sicherheitselements auf.In order to achieve an interaction between laser radiation and embossed structure, the embossed structure can be formed with a laser-beam-embossing embossing lacquer. Advantageously, laser-absorbing additives are added to the embossing lacquer prior to application to the carrier. Such additives advantageously have a feature substance for the visual and / or mechanical authenticity check of the security element.
In allen Erfindungsvarianten kann die Prägestruktur zur Demetallisierung mit einem Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μm bis 3 μm, insbesondere mit einem Nd:Y AG-Laser beaufschlagt werden. Die zur Demetallisierung erforderliche Energiedichte hängt von dem verwendeten Metall, der aufgebrachten Schichtdicke und der Absorption der Deckschicht bzw. des Prägelacks ab. Die Laserintensität ist über dem bestrahlten Bereich vorzugs- weise möglichst gleichförmig, was beispielsweise durch Strahlformung des Laserstrahlprofils, insbesondere durch ein sogenanntes Top-Hat-Profil mit einem im Wesentlichen rechteckigen Laserstrahlprofil erreicht werden kann.In all variants of the invention, the embossing structure for demetallization can be exposed to an infrared laser in the wavelength range from 0.8 μm to 3 μm, in particular with an Nd: Y AG laser. The energy density required for demetallization depends on the metal used, the applied layer thickness and the absorption of the cover layer or the embossing lacquer. The laser intensity is preferably as uniform as possible over the irradiated area, which can be achieved for example by beam shaping of the laser beam profile, in particular by a so-called top hat profile with a substantially rectangular laser beam profile.
In manchen Erfindungsvarianten enthält der beschichtete Träger Bereiche, in denen Steuermarken für die Anlagensteuerung vorliegen. Diese Steuermarken können auch außerhalb der eigentlichen geprägten Motive angeordnet sein. Sie können mit Vorteil separat mit einem Waschverfahren demetallisiert werden, bei dem vor dem Metallisierungsschritt M) eine lösliche Waschfarbe in Form der gewünschten Aussparungen in die genannten Be- reiche aufgedruckt wird, und die Waschfarbe nach dem Metallisierungsschritt M) im Bereich der Aussparungen zusammen mit der dort vorliegenden Metallisierung durch ein Lösungsmittel abgewaschen wird. Weitere Einzelheiten zu einem derartigen Waschverfahren können der Druckschrift WO 99/13157 entnommen werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Eine separate Demetallisierung mit einem derartigen Waschverfahren bietet sich auch an, um den Bereich der Schweißnaht der zur Prägung der Prägestruktur eingesetzten Werkzeuge sauber und zuverlässig zu demetallisieren.In some variants of the invention, the coated carrier contains areas in which control marks for the system control are present. These tax stamps can also be arranged outside the actual embossed motifs. They can advantageously be demetallised separately with a washing process in which, prior to the metallizing step M), a soluble washing color in the form of the desired recesses in the abovementioned is printed rich, and the washing color after the metallization step M) is washed off in the region of the recesses together with the present there metallization by a solvent. Further details of such a washing process can be found in the publication WO 99/13157, the disclosure of which is incorporated in the present application in this respect. A separate demetallization with such a washing process also lends itself to cleanly and reliably demetallize the area of the weld of the tools used to emboss the embossed structure.
Die Erfindung umfasst auch ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepasserten Negativmuster, das in der beschriebenen Weise herstellbar ist und das eine Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen aufweist, die erste und zweite Bereiche mit unterschiedlichen ersten und zweiten Niveauhöhen bilden, wobei die metallisierte Mikroreliefstruktur in den ersten Bereichen der Prägestruktur vorliegt und das Negativmuster in den zweiten Bereichen der Prägestruktur vorliegt.The invention also includes a security element for security papers, documents of value and the like having a metallized microrelief structure and a matched negative pattern producible in the manner described and having an embossment pattern with embossments and depressions comprising first and second regions having different first and second level heights form, wherein the metallized microrelief structure is present in the first regions of the embossed structure and the negative pattern is present in the second regions of the embossed structure.
Bei dem Sicherheitselement kann es sich insbesondere um einen Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, einen Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen handeln. Die Erfindung umfasst ferner einen Datenträger, insbesondere einen Markenartikel, ein Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicher- heitselement der beschriebenen Art.The security element may in particular be a security thread, a security band, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, value document or the like. The invention further comprises a data carrier, in particular a branded article, a value document or the like, with a security element of the type described.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.Further embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures. For better clarity, in The figures waived a true to scale and proportions representation.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem Hologramm-Sicherheitsfaden nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,1 is a schematic representation of a banknote with a hologram security thread according to an embodiment of the invention,
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt durch den Sicherheitsfaden derFig. 2 shows schematically a cross section through the security thread of
Fig. 1,Fig. 1,
Fig. 3 in (a) bis (d) Zwischenschritte bei der Herstellung des Sicherheitsfadens der Figuren 1 und 2, undFig. 3 in (a) to (d) intermediate steps in the production of the security thread of Figures 1 and 2, and
Fig. 4 in (a) bis (c) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.Fig. 4 in (a) to (c) intermediate steps in the manufacture of a security element according to a further embodiment of the invention.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer mit einem erfindungsgemäßen Hologramm-Sicherheitsfaden 12 versehenen Banknote 10. Der Hologramm-Sicherheitsfaden 12 weist einen metallisierten Hologrammbereich 14 auf, der mit einer Negativschrift 16 versehen ist, die im Ausführungsbeispiel die Ziffernfolge „20" bildet. Erfindungsgemäß ist die Negativinformation 16 exakt mit den geprägten Reliefstrukturen des Hologramms 14 und mit der Hologramm-Metallisierung gepassert. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Hologramm-Sicherheitsfäden und Banknoten beschränkt ist, sondern bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden kann, beispielsweise bei Etiketten für Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Dokumenten, Ausweisen, Päs- sen, Kreditkarten, Gesundheitskarten und dergleichen. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen außer Sicherheitsfäden beispielsweise auch Transferelemente infrage.The invention will now be explained using the example of security elements for banknotes. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 provided with a hologram security thread 12 according to the invention. The hologram security thread 12 has a metallized hologram region 14 which is provided with a negative writing 16 which forms the numerical sequence "20" in the exemplary embodiment. According to the invention, the negative information 16 is exactly matched with the embossed relief structures of the hologram 14 and with the hologram metallization. It is understood that the invention is not limited to hologram security threads and banknotes, but can be used in all types of security elements, such as labels for goods and packaging or in the security of documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the same. In the case of banknotes and similar documents, for example, transfer elements may be considered in addition to security threads.
Mit Bezug auf den in Fig. 2 gezeigten, schematischen Querschnitt weist der Sicherheitsfaden 12 eine Trägerfolie 20 auf, die auf ihrer Oberseite mit einer UV-härtenden Präglackschicht 22 versehen ist. Die Prägelackschicht 22 enthält eine Prägestruktur mit Erhebungen 24 und Vertiefungen 26, wobei die Vertiefungen 26 zusätzlich eine Mikroreliefstruktur 28 in Form des darzustellenden Hologramms 14 und eine Hologramm-Metallisierung 30, bei- spielsweise aus Aluminium, aufweisen. Die Erhebungen 24 sind dagegen weder mit einer Mikroreliefprägung noch mit einer Metallisierung versehen und bilden daher innerhalb des Hologrammbereichs 14 ein Negativmuster 16, das sowohl zur Mikroreliefprägung 28 als auch zur Hologramm-Metallisierung 30 exakt gepassert ist.With reference to the schematic cross-section shown in FIG. 2, the security thread 12 has a carrier film 20 which is provided on its upper side with a UV-curing embossing layer 22. The embossing lacquer layer 22 contains an embossed structure with elevations 24 and depressions 26, the depressions 26 additionally having a microrelief structure 28 in the form of the hologram 14 to be represented and a hologram metallization 30, for example of aluminum. On the other hand, the elevations 24 are neither provided with a microrelief embossing nor with a metallization and therefore form a negative pattern 16 within the hologram region 14, which is precisely matched both to the microrelief embossing 28 and to the hologram metallization 30.
In Fig. 2 und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Erhebungen und Vertiefungen der Prägestruktur der übersichtlicheren Darstellung halber stets als Rechteckstrukturen mit nur zwei Niveauhöhen dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die Erhebungen und Vertiefungen im allgemeinen Fall auch mit schrägen Flanken, mit gerundeten Übergängen und/ oder mit zusätzlichen Strukturen versehen sein können. Auch werden stets nur die Prägestruktur und die für die Erläuterung notwendigen Schichten gezeigt und andere Elemente des Aufbaus, wie etwa Trägerfolien, Klebe- und Schutzschichten, entweder nur schematisch dargestellt oder ganz weggelassen.In FIG. 2 and the exemplary embodiments described below, the elevations and depressions of the embossed structure are always shown as rectangular structures with only two height levels for the sake of clarity. It is understood, however, that the elevations and depressions in the general case can also be provided with oblique flanks, with rounded transitions and / or with additional structures. Also, only the embossed structure and the layers necessary for the explanation are always shown and other elements of the structure, such as carrier foils, adhesive and protective layers, either shown only schematically or omitted altogether.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen, exakt gepasserten Sicherheits- elements, wie etwa des Hologramm-Sicherheitsfadens 12, wird nun anhand der Fig. 3 erläutert, wobei die Trägerfolie 20 der einfacheren Darstellung halber jeweils nicht gezeigt ist. Mit Bezug zunächst auf die Fig. 3(a) wird in die Prägelackschicht 22 eine Prägestruktur mit Erhebungen 24 und Vertiefungen 26 eingeprägt, so dass erste Bereiche 24 mit einer großen Niveauhöhe hi und zweite Bereiche 26 mit einer niedrigen Niveauhöhe h2 entstehen.The production of a precisely matched security element according to the invention, such as the hologram security thread 12, will now be explained with reference to FIG. 3, the carrier film 20 not being shown for the sake of simplicity of illustration. Referring first to FIG. 3 (a), embossing structure 22 is embossed with embossments 24 and depressions 26 into embossing lacquer layer 22, so that first regions 24 having a high level hi and second regions 26 having a low height h 2 are formed.
Die vertieften, zweiten Bereiche 26 der Prägestruktur sind dabei zusätzlich mit einer Mikroreliefstruktur 28 in Form des darzustellenden Hologramms 14 versehen, während die erhabenen ersten Bereiche 24 in Form des ge- wünschten Negativmusters 16 ausgebildet sind.The recessed, second regions 26 of the embossed structure are additionally provided with a microrelief structure 28 in the form of the hologram 14 to be displayed, while the raised first regions 24 are in the form of the desired negative pattern 16.
Dann wird die Prägestruktur 24, 26, 28 vollflächig mit einer Metallisierung 30 beschichtet, wie in Fig. 3(b) gezeigt. Für die Metallisierung kann beispielsweise Aluminium, Chrom, Kupfer oder Silber eingesetzt werden.Then, the embossed structure 24, 26, 28 is coated over its entire surface with a metallization 30, as shown in Fig. 3 (b). For the metallization, for example, aluminum, chromium, copper or silver can be used.
Anstelle einer einfachen Metallschicht kann selbstverständlich auch ein mehrschichtiger Aufbau zum Einsatz kommen, der eine Metallschicht enthält, wie etwa ein farbkippendes Dünnschichtelement. Ein solches Dünnschichtelement weist typischerweise eine metallische Reflexionsschicht, bei- spielsweise aus Aluminium, eine dielektrischen Abstandsschicht, beispielsweise aus Siθ2, und eine dünne Absorberschicht, beispielsweise aus Chrom, auf. Mit besonderem Vorteil können dabei Dünnschichtelemente eingesetzt werden, die aufgrund eines im Bereich der Laserwellenlänge des eingesetzten Demetallisierungslasers liegenden Absorptionsmaximums leicht deme- tallisiert werden können. Solche Dünnschichtelemente sind im Einzelnen in der WO 97/31774 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.Of course, instead of a simple metal layer, it is also possible to use a multilayer structure which contains a metal layer, such as a color-shifting thin-film element. Such a thin-film element typically has a metallic reflection layer, for example of aluminum, a dielectric spacer layer, for example of SiO 2, and a thin absorber layer, for example of chromium. With particular advantage, it is possible to use thin-layer elements which, due to an absorption maximum lying in the region of the laser wavelength of the demetallizing laser used, are easily demagnetized. can be tallisiert. Such thin-film elements are described in detail in WO 97/31774, the disclosure content of which is incorporated into the present application.
Anschließend wird die metallisierte Prägestruktur vollflächig mit einem laserstrahlabsorbierenden Lack beschichtet, der die Vertiefungen 26 der Prägestruktur füllt. Der aufgebrachte Lack wird von der Oberfläche der Prägestruktur abgerakelt, abgewalzt oder abgewischt, wobei in der Regel ein technisch nicht vermeidbarer, dünner Tonungsfilm 34 auf den Erhebungen 24 der Prägestruktur verbleibt. Insgesamt ergibt sich nach diesem Verfahrensschritt eine metallisierte Prägestruktur mit einem Lackauftrag 32, der die Vertiefungen 26 der Prägestruktur vollständig ausfüllt und der auf den Erhebungen 24 in einem dünnen Tonungsfilm 34 vorliegt, wie in Fig. 3(c) gezeigt.Subsequently, the metallized embossed structure is coated over its entire surface with a laser-beam-absorbing lacquer which fills the depressions 26 of the embossed structure. The applied paint is doctored from the surface of the embossed structure, rolled or wiped, with a technically unavoidable, thin Tonungsfilm 34 usually remains on the elevations 24 of the embossed structure. Overall, this process step results in a metallized embossing structure having a lacquer coating 32 which completely fills the depressions 26 of the embossing structure and which is present on the elevations 24 in a thin toning film 34, as shown in FIG. 3 (c).
Um die Erhebungen 24 selektiv zu demetallisieren wird die metallisierte und mit Lack beschichtete Prägestruktur über ihre gesamte Fläche mit Laserstrahlung 36 beaufschlagt. Dabei werden der laserstrahlabsorbierende Lack und die Laserparameter, insbesondere Wellenlänge, Strahlform und Intensi- tat, so aufeinander abgestimmt, dass sich eine für die Demetallisierung ausreichende Wechselwirkung zwischen der Laserstrahlung und dem Lack ergibt. Diese Wechselwirkung besteht insbesondere in der Absorption der Laserstrahlung durch in dem Lack vorliegende Pigmente oder Farbstoffe. In manchen Gestaltungen steht nicht die direkte Wechselwirkung des Lacks mit der Laserstrahlung im Vordergrund, sondern dessen Eigenschaften in Bezug auf die Auswirkungen der Laserstrahlung nach ihrer Absorption, beispielsweise die Fähigkeit des Lacks, eine große Wärmemenge aufzunehmen und/ oder die Fähigkeit, die entstandene Wärme rasch aus den bestrahlten Bereichen abzuleiten. Für die Laserbestrahlung kann insbesondere ein Infrarotlaser, beispielsweise ein Nd:YAG Laser einer Wellenlänge von 1064 nm, eingesetzt werden. Die Laserintensität ist über dem bestrahlten Bereich idealerweise gleichförmig, beispielsweise in Form eines im Wesentlichen zylinderförmigen sogenannten Top-Hat-Profils. Die Energiedichte, die erreicht werden kann, hängt von dem Material und der Dicke der Metallisierung 30 und der Absorption der Lackschicht 32 ab und kann für die Demetallisation einer 40 nm dicken Aluminiumschicht 30 beispielsweise 1,5 kj/m2 betragen.In order to demetallize the elevations 24 selectively, the metallized and lacquer-coated embossing structure is exposed to laser radiation 36 over its entire surface. In this case, the laser-beam-absorbing lacquer and the laser parameters, in particular wavelength, beam shape and intensity, are matched to one another in such a way that a sufficient interaction between the laser radiation and the lacquer results for the demetallization. This interaction consists in particular in the absorption of the laser radiation by pigments or dyes present in the lacquer. In some designs, it is not the direct interaction of the lacquer with the laser radiation that is the focus, but its properties with respect to the effects of the laser radiation after its absorption, for example the ability of the lacquer to absorb a large amount of heat and / or the ability to rapidly heat the resulting heat derive from the irradiated areas. In particular, an infrared laser, for example a Nd: YAG laser with a wavelength of 1064 nm, can be used for the laser irradiation. The laser intensity is ideally uniform over the irradiated area, for example in the form of a substantially cylindrical so-called top-hat profile. The energy density that can be achieved depends on the material and the thickness of the metallization 30 and the absorption of the lacquer layer 32 and can be, for example, 1.5 kJ / m 2 for the demetallization of a 40 nm thick aluminum layer 30.
Auf die Bestrahlung mit einem solchen Nd:Y AG-Laser abgestimmt, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 als laserstrahlabsorbierender Lack 32 ein UV- Lack hoher Temperaturbeständigkeit eingesetzt, in den ein Infrarotabsorber mit einem Absorptionsmaximum im nahen Infrarot eindispergiert ist. Durch die Einwirkung der Laserstrahlung 36 auf die mit Lack beschichtete Metalli- sierung 30 werden die erhabenen Bereiche 24 demetallisiert, während die Metallisierung in den vertieften Bereichen 26 erhalten bleibt. Nach dem Entfernen, beispielsweise Auswaschen, des absorbierenden Lacks 32 erhält man daher eine teilweise metallisierte Prägestruktur, bei der die metallisierten Mikroreliefsstrukturen 28, 30 der Vertiefungen 26 perfekt mit den Negativ- mustern der Erhebungen 24 gepasser t sind, wie in Fig. 3(d) dargestellt.Tuned to the irradiation with such a Nd: Y AG laser, in the exemplary embodiment of FIG. 3, a UV varnish of high temperature resistance is used as the laser-beam-absorbing varnish 32, in which an infrared absorber having an absorption maximum in the near infrared is dispersed. As a result of the action of the laser radiation 36 on the lacquer-coated metallization 30, the raised areas 24 are demetallized, while the metallization in the recessed areas 26 is retained. After removal, for example washing, of the absorbent varnish 32, a partially metallized embossed structure is obtained in which the metallized microrelief structures 28, 30 of the indentations 26 are perfectly matched with the negative patterns of the protuberances 24, as shown in FIG. 3 (i.e. ).
Überraschend wurde dabei gefunden, dass ein im Bereich der Erhebungen 24 verbleibender, dünner Tonungsfilm die Demetallisierung durch die Laserbeaufschlagung sogar fördern kann. Ohne an eine bestimmte Erklärung gebunden sein zu wollen, wird der Mechanismus der selektiven Demetallisierung und die überraschende Verbesserung durch einen dünnen Tonungsfilm gegenwärtig wie folgt erklärt: Im Bereich der Vertiefungen 26, in denen der Lack 32 mit einer großen Schichtdicke vorliegt, wird die einfallende Laserstrahlung zu einem großen Teil oder sogar vollständig im Lack 32 absor- biert, in Wärme umgewandelt und durch den Bindemittelanteil des Lacks im Volumen der Vertiefung 26 verteilt. Auch die eventuell bei einer Absorption der Laserstrahlung in der Metallisierung 30 der Mikrorelief struktur 28 entstehende Wärme wird mittels des Lacks 32 von der Metallschicht abgeführt und unschädlich verteilt. Die Laserstrahlung und die erzeugte Wärme erreichen daher nicht oder nur stark abgeschwächt die metallisierten Mikrorelief- strukturen 28, 30, so dass dort kein für eine Demetallisation ausreichender Energieeintrag erfolgt.Surprisingly, it has been found that a thin toning film remaining in the area of the elevations 24 can even promote demetallization by laser application. Without wishing to be bound by any particular explanation, the mechanism of selective demetallization and the surprising improvement by a thin toning film is currently explained as follows: In the area of the depressions 26 in which the lacquer 32 is present with a large layer thickness, the incident laser radiation to a large extent or even completely in the paint 32 absorbent biert, converted into heat and distributed by the binder portion of the paint in the volume of the recess 26. Also, the possibly resulting in an absorption of the laser radiation in the metallization 30 of the microrelief structure 28 resulting heat is dissipated by the paint 32 of the metal layer and distributed harmlessly. The laser radiation and the heat generated therefore do not reach or only greatly attenuate the metallized microrelief structures 28, 30, so that there is no sufficient energy input for a demetalization.
Betrachtet man den Bereich der Erhebungen 24 zunächst ohne einen dünnen Tonungsfilm, so wird die Laserstrahlung dort von der Metallisierung ohne Abschwächung absorbiert und führt bei geeignet gewählten Laserparametern zum Verdampfen, Oxidieren oder einer sonstigen Entfernung der Metallisierung 30 der Erhebungen 24. Ein dünner Tonungsfilm 34 kann durch die höhere Absorption des Infrarotabsorbers des Lacks 32 verglichen mit dem blanken Metall 30 sogar noch zu einem erhöhten Energieeintrag führen und dadurch die Demetallisation der Erhebungen 24 fördern.Considering the area of the elevations 24 initially without a thin toning film, the laser radiation is absorbed there by the metallization without attenuation and leads at suitably selected laser parameters for evaporation, oxidation or other removal of the metallization 30 of the elevations 24. A thin Tonungsfilm 34 can even lead to an increased energy input by the higher absorption of the infrared absorber of the paint 32 compared to the bare metal 30 and thereby promote the demetallization of the elevations 24.
UV-Lacke hoher Temperaturbeständigkeit können beispielsweise novolac- modifizierte Epoxidharzacrylate enthalten, auch wenn dieser Bestandteil in modernen Lackentwicklungen nicht unbedingt vorhanden sein muss. Neben einer hohen Temperaturbeständigkeit weist der Lack 32 vorzugsweise auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/ oder eine hohe Wärmekapazität auf, um die an der Metallisierung der Mikroreliefstruktur 28 entstehende Wärme ab- leiten und aufnehmen zu können. In den erhabenen Bereichen 24, wo derFor example, novolac-modified epoxy resin acrylates can contain high-temperature-resistant UV lacquers, even though this constituent does not necessarily have to be present in modern lacquer developments. In addition to a high temperature resistance, the lacquer 32 also preferably has a high thermal conductivity and / or a high heat capacity in order to be able to dissipate and absorb the heat arising at the metallization of the microrelief structure 28. In the sublime areas 24, where the
Lack nur als dünner Tonungsfilm vorliegt, ist der Effekt der Wärmeableitung und Wärmeaufnahme nach gegenwärtigem Verständnis gering und wird darüber hinaus auch von dem zusätzlichen Energieeintrag durch die erhöhte Absorption übertroffen, so dass dort insgesamt eine erhöhte Energiemenge für die Demetallisierung bereitsteht.Lack is only present as a thin toning film, the effect of heat dissipation and heat absorption is low according to current understanding and is also increased by the additional energy input through the Absorption exceeded, so that there is a total of an increased amount of energy for demetallization ready.
Die vorstehend beschriebene vorteilhafte Wirkung des dünnen Tonungs- films kann grundsätzlich auch durch Aufbringen einer dünnen Metallschicht, insbesondere einer dünnen Chromschicht, erreicht werden. Z. B. lässt sich eine ca. 10 nm dicke Chromschicht sehr leicht demetallisieren, wodurch gleichzeitig darüberliegende Schichten mit abgelöst werden, die für sich betrachtet schwer zu demetallisieren sind. Dem Fachmann sind geeigne- te Verfahren zur Aufbringung einer vorstehend beschriebenen dünnen Metallschicht bekannt, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform erreicht durch den Einsatz dünner Metallschichten in den zu demetallisierenden Bereichen eine ähnliche Wirkung wie ein dort verbleibender dünner Tonungsfilm. Gegenwärtig sind die Ausführungsformen mit die Demetallisierung erleichternden dünnen Metallschichten, insbesondere Chromschichten, aber nicht bevorzugt.The above-described advantageous effect of the thin toning film can in principle also be achieved by applying a thin metal layer, in particular a thin chromium layer. For example, it is very easy to demetallize an approximately 10 nm thick chromium layer, which simultaneously removes overlying layers, which in themselves are difficult to demetallize. The person skilled in suitable processes for applying a thin metal layer described above are known, so will not be discussed further here. The above-described embodiment achieves a similar effect as a thin toning film remaining there by using thin metal layers in the areas to be demetallised. At present, however, the embodiments with demetalization-facilitating thin metal layers, particularly chromium layers, are not preferred.
Als Infrarotabsorber können verschiedene dem Fachmann an sich bekannte Pigmente oder Farbstoffe eingesetzt werden. Der Anteil der Pigmente in dem absorbierenden Lack liegt im Allgemeinen zwischen 1 % und 65%, typischerweise bei etwa 10 % bis 20%.As infrared absorber, various pigments or dyes known per se to those skilled in the art can be used. The proportion of pigments in the absorbent paint is generally between 1% and 65%, typically about 10% to 20%.
Die absorbierende Lackschicht kann nach der Demetallisierung entfernt werden, wie etwa im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 gezeigt. Es ist jedoch auch möglich, die Lackschicht nach der Demetallisierung in dem Schichtaufbau zu belassen und gegebenenfalls in das Erscheinungsbild des Sicherheitselements zu integrieren. Diese bietet sich beispielsweise dann an, wenn das Sicherheitselement auf Betrachtung von der Rückseite, also der Seite der Trägerfolie, her ausgelegt ist. Insbesondere wird das Bindemittel der Lack- schicht im Hinblick auf seine Löslichkeit auch danach ausgewählt, ob ein späteres Entfernen der Lackschicht vorgesehen ist oder nicht.The absorbent lacquer layer may be removed after demetallization, such as shown in the embodiment of FIG. However, it is also possible to leave the lacquer layer in the layer structure after demetallization and, if appropriate, to integrate it into the appearance of the security element. This is useful, for example, when the security element is designed to be viewed from the rear side, that is to say the side of the carrier film. In particular, the binder of the paint layer with regard to its solubility also selected according to whether a subsequent removal of the lacquer layer is provided or not.
In einer anderen Erfindungsvariante kann die laserstrahlabsorbierende Lack- schicht 32 auch so gewählt sein, dass sie von der absorbierten Laserstrahlung zersetzt wird und dabei in Bereichen großer Schichtdicke die eingestrahlte Laserenergie weitgehend verbraucht, so dass dort die Demetallisierungs- sch welle für die bedeckte Metallschicht 30 nicht mehr überschritten wird. Beispielsweise kann der Lack 32 in dieser Variante aus Polymethylmethacry- laten aufgebaut sein, die thermisch depolymerisiert werden können. Bei der Laserbeaufschlagung laufen die Depolymerisation und die Verdampfung der Lackschicht endotherm ab und verbrauchen dabei die eingestrahlte Laserenergie. In den Bereichen großer Schichtdicke, wie den Vertiefungen 26, schützt eine solche Lackschicht daher die darunterliegende Metallisierung 30, während in den erhabenen Bereichen 24, die keine oder nur eine dünne Lackschicht 34 aufweisen, eine Demetallisierung erfolgt.In another variant of the invention, the laser-beam-absorbing lacquer layer 32 may also be selected such that it is decomposed by the absorbed laser radiation and thereby largely consumes the irradiated laser energy in regions of large layer thickness, so that there the demetallization wave for the covered metal layer 30 is not there more is exceeded. For example, the varnish 32 in this variant can be constructed from polymethyl methacrylates which can be thermally depolymerized. When the laser is applied, the depolymerization and the evaporation of the lacquer layer endothermic and consume the irradiated laser energy. In the regions of large layer thickness, such as the depressions 26, such a lacquer layer therefore protects the underlying metallization 30, while in the raised regions 24, which have no or only a thin lacquer layer 34, a demetallization takes place.
In einer weiteren alternativen Verfahrensvariante kann auf das Aufbringen einer separaten, absorbierenden Deckschicht verzichtet und der Prägelack selbst als Belichtungsmaske für die Laser-Demetallisierung verwendet werden, wie anhand der Darstellung der Fig. 4 erläutert.In a further alternative variant of the method, it is possible to dispense with the application of a separate, absorbent cover layer and to use the embossing lacquer itself as an exposure mask for the laser demetallization, as explained with reference to the illustration of FIG. 4.
Bei dieser Variante werden die Laserwellenlänge des Demetallisierungsla- sers und der zur Erzeugung der Prägestruktur verwendete Prägelack so auf- einander abgestimmt, dass eine Wechselwirkung zwischen Prägelack und Laserstrahlung im oben genannten Sinne entsteht. Insbesondere kann für die Demetallisierung eine Laserwellenlänge gewählt werden, bei der der eingesetzte Prägelack absorbiert, oder der Prägelack kann gezielt mit einem Absorber für eine gewünschte Laserwellenlänge versetzt werden. Weiter kann ein Prägelack hoher Temperaturbeständigkeit gewählt werden, der die im Prägelack oder an der Metallisierung entstehende Wärme gut aufnehmen und rasch ableiten kann.In this variant, the laser wavelength of the demetallization laser and the embossing lacquer used to produce the embossed structure are matched to one another in such a way that an interaction between embossing lacquer and laser radiation arises in the abovementioned sense. In particular, a laser wavelength can be selected for the demetallization, in which the embossing lacquer used absorbs, or the embossing lacquer can be intentionally mixed with an absorber for a desired laser wavelength. Next can an embossing lacquer of high temperature resistance can be selected, which absorbs the heat generated in the embossing lacquer or on the metallization well and can dissipate quickly.
In allen Fällen wird der Prägelack 42, wie in Fig. 4(a) gezeigt, auf eine Trägerfolie 20 aufgebracht und in Form einer Prägestruktur mit Erhebungen 44 und Vertiefungen 46 geprägt, so dass erste Bereiche 44 mit einer großen Niveauhöhe hi und zweite Bereiche 46 mit einer niedrigen Niveauhöhe I12 entstehen. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 werden bei dieser Erfindungsvariante die erhabenen, ersten Bereiche 44 der Prägestruktur mit einer Mikroreliefstruktur 48 in Form des darzustellenden Hologramms 14 versehen, während die vertieften, zweiten Bereiche 46 in Form des gewünschten Negativmusters 16 ausgebildet sind.In all cases, as illustrated in FIG. 4 (a), the embossing lacquer 42 is applied to a carrier foil 20 and embossed in the form of an embossed structure with protrusions 44 and depressions 46, so that first regions 44 with a high level height hi and second regions 46 with a low level height I12 arise. Unlike in the exemplary embodiment of FIGS. 2 and 3, in this variant of the invention the raised, first regions 44 of the embossed structure are provided with a microrelief structure 48 in the form of the hologram 14 to be displayed, while the recessed, second regions 46 are in the form of the desired negative pattern 16.
Mit Bezug auf Fig. 4(b) wird die Prägestruktur 44, 46, 48 anschließend vollflächig mit einer Metallisierung 50 beschichtet und die metallisierte Prägestruktur wird über ihre gesamte Fläche von der Rückseite her mit Laserstrahlung 52 beaufschlagt. Es versteht sich, dass die Trägerfolie 20 hierfür für die Laserwellenlänge transparent sein muss, oder dass die Schichtenfolge vor der Demetallisation auf ein anderes Material übertragen und die Trägerfolie 20 abgezogen wird.With reference to FIG. 4 (b), the embossing structure 44, 46, 48 is subsequently coated over its entire surface with a metallization 50, and the metallized embossing structure is exposed to laser radiation 52 over its entire surface from the rear side. It goes without saying that the carrier foil 20 must be transparent to the laser wavelength for this purpose, or that the layer sequence is transferred to another material before the demetallization and the carrier foil 20 is pulled off.
Der Prägelack 42 wirkt bei dieser Verfahrensvariante selbst als Belichtungsmaske: Im Bereich der Erhebungen 44 liegt der Prägelack in einer großen Schichtdicke zwischen der einfallenden Laserstrahlung 52 und Metallisierung 50, so dass die Laserstrahlung dort, analog zum oben beschriebenen Fall einer in den Vertiefungen 26 vorliegenden Lackschicht, in der Prägelackschicht 42 zu einem großen Teil oder sogar vollständig absorbiert und die entstehende Wärme im Volumen der Erhebung 44 verteilt wird. Eine Deme- tallisierung der auf den Erhebungen 44 vorliegenden Metallschicht 50 wird dadurch wirkungsvoll unterdrückt. In den vertieften Bereichen 46 erreicht die einfallende Laserenergie dagegen im Wesentlichen ungeschwächt oder sogar durch die Absorption des Prägelacks verstärkt die dort vorliegende Metallschicht 50 und führt zu deren Demetallisierung. Dabei ist darauf zu achten, dass die Prägung 46 so tief reicht, also die Niveauhöhe h2 klein genug gewählt wird, dass die absorbierte Laserenergie die Demetallisie- rungsschwelle in den Vertiefungen 46 überschreitet.The embossing lacquer 42 in this process variant itself acts as an exposure mask: In the region of the elevations 44, the embossing lacquer lies in a large layer thickness between the incident laser radiation 52 and metallization 50, so that the laser radiation there, analogous to the above-described case of a lacquer layer present in the depressions 26 , in the embossing lacquer layer 42 to a large extent or even completely absorbed and the resulting heat in the volume of the survey 44 is distributed. A demean Metallization of the present on the elevations 44 metal layer 50 is thereby effectively suppressed. By contrast, in the recessed regions 46, the incident laser energy reaches substantially unattenuated or even through the absorption of the embossing lacquer intensifies the metal layer 50 present there and leads to its demetallization. It is important to ensure that the embossment 46 reaches so low, so the level height h2 is chosen small enough that the absorbed laser energy exceeds the demetallization threshold in the recesses 46.
Insgesamt wird somit auch bei dieser Variante ein metallisiertes Hologramm 44, 50 mit einer perfekt gepasserten Negativinformation 46 erzeugt, wobei die Rolle der erhabenen bzw. vertieften Bereiche verglichen mit der Ausgestaltung der Figuren 2 und 3 gerade umgekehrt ist.Overall, therefore, a metallized hologram 44, 50 is also produced in this variant with a perfectly adjusted negative information 46, wherein the role of the raised or recessed areas compared with the embodiment of Figures 2 and 3 is just the opposite.
Der bei der Gestaltung der Figuren 2 und 3 eingesetzte laserabsorbierende Lack kann auch mit zusätzlichen Merkmalen ausgestattet sein und beispielsweise magnetische, elektrisch leitfähige, thermochrome, phosphoreszierende, fluoreszierende oder sonstige lumineszierende Merkmalsstoffe enthalten. Das zusätzliche Merkmal kann auch nur in einer gewünschten Farbigkeit des Lacks liegen. Merkmalsstoffe können sowohl bei der Demetallisierung eine Funktion haben, beispielsweise als Absorber, als auch später im fertigen Sicherheitselement als Echtheitsmerkmal fungieren.The laser-absorbing lacquer used in the design of FIGS. 2 and 3 may also be provided with additional features and may contain, for example, magnetic, electrically conductive, thermochromic, phosphorescent, fluorescent or other luminescent feature substances. The additional feature may also lie only in a desired color of the paint. Feature substances can have a function both during demetallization, for example as an absorber, and later as an authenticity feature in the finished security element.
Die Maske kann in manchen Ausgestaltungen mit geeigneten Lösungsmit- teln oder auch wässrig ausgewaschen werden, wodurch sich weitere Kombinationsmöglichkeiten eröffnen. Beispielsweise können in einem ersten Schritt demetallisierte Bereiche erzeugt werden, deren Form und Lage in der oben erläuterten Weise durch die Erhebungen bzw. Vertiefungen der Prägestruktur vorgegeben sind. Um weitere Bereiche zu demetallisieren, kann bei- spielsweise von der Gegenseite durch Laserbestrahlung demetallisiert werden, oder der lösliche Lack kann entfernt, eine Resistmaske gedruckt und dann erneut demetallisiert werden. Eine Kombinationen des oben beschriebenen Verfahrens mit weiteren Demetallisierungsverf ahren kann insbeson- dere außerhalb der eigentlichen Motive Vorteile bringen, beispielsweise um die Bereiche an der Schweißnaht von Prägewerkzeugen oder Bereiche von Steuermarken, die auch außerhalb des Prägebereichs der Motive liegen können, zuverlässig zu demetallisieren. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren mit allen zur Demetallisierung bekannten Verfahren kombiniert werden kann, insbesondere mit einer Demetallisierung durch Ätzen. Bei einer solchen Ätzdemetallisierung wird in der Regel auf der Metallisierung ein Resistlack in Form eines gewünschten Motivs erzeugt und diejenigen Bereiche der Metallisierung, die nicht durch den Resistlack bedeckt sind, durch ein geeignetes Ätzmittel entfernt. Weitere Einzelheiten zur Demetallisierung mittels Ätzen sind dem Fachmann bekannt.In some embodiments, the mask can be washed out with suitable solvents or even aqueous, which opens up further possible combinations. For example, demetallized areas can be generated in a first step, the shape and position of which are predetermined in the manner explained above by the elevations or depressions of the embossed structure. In order to demetallise other areas, For example, be demetallized from the opposite side by laser irradiation, or the soluble paint can be removed, a resist mask printed and then demetallized again. A combination of the method described above with further demetallization methods can in particular bring about advantages outside the actual motifs, for example in order to reliably demetallize the regions at the weld of embossing tools or regions of control marks which may also lie outside the embossing region of the motifs. It goes without saying that the method according to the invention can be combined with all methods known for demetallization, in particular with demetallization by etching. In such etching demetallization, a resist in the form of a desired motif is generally produced on the metallization and those areas of the metallization which are not covered by the resist are removed by a suitable etchant. Further details of demetallization by means of etching are known to the person skilled in the art.
Am Rand gelegene Steuermarken können dabei bereits im Anschluss an die Prägung noch vor der Lackbeschichtung der Hauptfläche der Prägestruktur mit einer Waschfarbe beschichtet werden und nach der Metallisierung frei- gewaschen werden, um so die für die Anlagensteuerung wichtigen Elemente sofort freizulegen. Einzelheiten zu einem dabei einsetzbaren Waschverfahren können der Druckschrift WO 99/13157 entnommen werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.At the edge, control marks can be coated with a washing ink already after the embossing even before the lacquer coating of the main surface of the embossed structure and can be washed free after the metallization in order to immediately expose the elements which are important for the system control. Details of a usable washing process can be found in the document WO 99/13157, the disclosure of which is incorporated in the present application in this respect.
Auch im Bereich der Schweißnaht von Prägewerkzeugen kann eine separate Demetallisierung durch ein Waschverfahren vorteilhaft sein, da dort die Topographie oft durch unerwünschte Ablagerungen bestimmt wird und dann beim Beschichten mit laserabsorbierendem Lack eine schlecht definierte Schichtdicke erzeugt wird. A separate demetallization by a washing process can also be advantageous in the area of the weld of embossing tools since the topography is often determined there by undesired deposits and then a poorly defined layer thickness is produced when coating with laser-absorbing lacquer.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements mit einer metal- lisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepasserten Negativmuster, bei dem1. A method for producing a security element with a metallized microrelief structure and a matched negative pattern, in which
P) ein Träger mit einer Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen versehen wird, die erste und zweite Bereiche mit unterschiedlichen ersten und zweiten Niveauhöhen bilden,P) a carrier having an embossed structure is provided with elevations and depressions, which form first and second areas with different first and second height levels,
wobei die gewünschte Mikroreliefstruktur in die ersten Bereiche der Prägestruktur eingebracht wird, undwherein the desired microrelief structure is introduced into the first regions of the embossed structure, and
- die zweiten Bereiche der Prägestruktur in Form des gewünschten Negativmusters ausgebildet werden,the second regions of the embossed structure are formed in the form of the desired negative pattern,
M) die Prägestruktur mit den ersten und zweiten Bereichen vollflächig metallisiert wird, undM) the embossed structure with the first and second areas is metallized over the entire surface, and
L) die metallisierte Prägestruktur mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, um durch die Einwirkung der Laserstrahlung die Metallisierung selektiv in den zweiten Bereichen der Prägestruktur zu entfernen.L), the laser beam irradiates the metallized embossed structure in order to selectively remove the metallization in the second regions of the embossed structure by the action of the laser radiation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroreliefstruktur in Schritt P) in ersten, vertieften Bereichen mit einer niedrigen Niveauhöhe eingebracht wird, und das Negativmuster durch zweite, erhabene Bereiche mit einer großen Niveauhöhe gebildet wird. A method according to claim 1, characterized in that the microrelief structure is introduced in step P) into first, recessed areas with a low level height, and the negative pattern is formed by second, raised areas with a large level height.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Metallisierungsschritt M) eine laserstrahlabsorbierende Deckschicht auf die metallisierte Prägestruktur aufgebracht wird, die die Vertiefungen der Prägestruktur füllt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after the metallization step M) a laser beam-absorbing cover layer is applied to the metallized embossed structure, which fills the recesses of the embossed structure.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht nach ihrem Aufbringen von den erhabenen Bereichen der metallisierten Prägestruktur entfernt, insbesondere abgerakelt oder abgewischt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the laser-absorbing cover layer removed after its application of the raised areas of the metallized embossed structure, in particular scraped or wiped.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner Tonungsfilm der laserstrahlabsorbierenden Deckschicht auf den erhabenen Bereichen der metallisierten Prägestruktur verbleibt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that a thin Tonungsfilm the laser beam absorbing cover layer remains on the raised areas of the metallized embossed structure.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht laserstrahlabsorbierende Pigmente oder Farbstoffe enthält.6. The method according to at least one of claims 3 to 5, characterized in that the laser beam-absorbing cover layer contains laser-absorbing pigments or dyes.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht durch die Einwirkung der Laserstrahlung zersetzt wird und dabei die eingestrahlte Laserenergie verbraucht wird.7. The method according to at least one of claims 3 to 6, character- ized in that the laser beam absorbing cover layer is decomposed by the action of the laser radiation and thereby the irradiated laser energy is consumed.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht ein Bindemittel hoher Temperaturbeständigkeit enthält.8. The method according to at least one of claims 3 to 7, character- ized in that the laser beam-absorbing cover layer contains a binder high temperature resistance.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als laserstrahlabsorbierende Deckschicht ein mit einem Absorber versehener, hochtemperaturbeständiger UV-Lack aufgebracht wird.9. The method according to at least one of claims 3 to 8, characterized in that as a laser beam-absorbing cover layer with a Absorber provided, high temperature resistant UV varnish is applied.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass als laserstrahlabsorbierende Deckschicht ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und/ oder hoher Wärmekapazität gewählt wird.10. The method according to at least one of claims 3 to 9, character- ized in that a material with high thermal conductivity and / or high heat capacity is selected as the laser beam absorbing cover layer.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht nach dem11. The method according to at least one of claims 3 to 10, characterized in that the laser beam-absorbing cover layer after the
Demetallisierungsschritt entfernt wird.Demetallisierungsschritt is removed.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht nach dem Demetallisierungsschritt im Sicherheitselement verbleibt.12. The method according to at least one of claims 3 to 10, characterized in that the laser beam-absorbing cover layer remains in the security element after the demetallization step.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht einen Merkmalsstoff zur visuellen und/ oder maschinellen Echtheitsprüfung des Sicherheitselements enthält.13. The method according to claim 12, characterized in that the laser beam-absorbing cover layer contains a feature substance for visual and / or mechanical authenticity testing of the security element.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der metallisierten Prägestruktur mit Laserstrahlung in Schritt L) von der metallisierten Vorderseite der Prägestruktur her erfolgt.14. The method according to at least one of claims 3 to 13, characterized in that the loading of the metallized embossed structure with laser radiation in step L) takes place from the metallized front side of the embossed structure forth.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mik- roreliefstruktur in Schritt P) in zweiten, erhabenen Bereichen mit einer großen Niveauhöhe eingebracht wird, und das Negativmuster durch erste, vertiefte Bereiche mit einer niedrigen Niveauhöhe gebildet wird. 15. The method according to claim 1, characterized in that the micro-relief structure is introduced in step P) in second, raised areas with a large level height, and the negative pattern is formed by first, recessed areas with a low level height.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der metallisierten Prägestruktur mit Laserstrahlung in Schritt L) von der der Metallisierung abgewandten Rückseite der Prägestruktur her erfolgt.16. The method according to claim 15, characterized in that the loading of the metallized embossed structure with laser radiation in step L) takes place from the rear side of the embossed structure facing away from the metallization.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägestruktur in einem laserstrahlabsorbierenden Prägelack ausgebildet wird.17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the embossed structure is formed in a laser beam-absorbing embossing lacquer.
18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Prägelack vor dem Aufbringen auf den Träger laserstrahlabsorbierende Zusatzstoffe beigefügt werden.18. The method according to at least one of claims 15 to 17, characterized in that the embossing lacquer before applying to the carrier laser-absorbing additives are added.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ia- serstrahlabsorbierenden Zusatzstoffe einen Merkmalsstoff zur visuellen und/ oder maschinellen Echtheitsprüfung des Sicherheitselements enthalten.19. The method according to claim 18, characterized in that the Iaserstrahlabsorbierenden additives contain a feature substance for visual and / or mechanical authenticity testing of the security element.
20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägestruktur zur Demetallisierung mit einem Inf- rarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μm bis 3 μm, insbesondere einem Nd: Y AG-Laser, beaufschlagt wird.20. The method according to at least one of claims 1 to 19, characterized in that the embossing structure for demetallization with an infrared laser in the wavelength range of 0.8 .mu.m to 3 .mu.m, in particular a Nd: Y AG laser, is applied.
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche, in denen auf dem Träger Steuermarken für die Anlagensteuerung vorliegen und/ oder Bereiche von Schweißnähten der zur Prägung eingesetzten Prägewerkzeuge mit einem Waschverfahren demetallisiert werden, bei dem vor dem Metallisierungsschritt M) eine lösliche Waschfarbe in Form gewünschter Aussparungen in die genannten Bereiche aufgedruckt wird, und die Waschfarbe nach dem Metallisierungsschritt M) im Bereich der Aussparungen zusammen mit der dort vorliegenden Metallisierung durch ein Lösungsmittel abgewaschen wird.21. The method according to at least one of claims 1 to 20, characterized in that areas in which on the carrier control marks for plant control present and / or areas of welds of the embossing tools used for embossing are demetallized with a washing process, in which before the metallizing step M) a soluble washing ink in the form of desired recesses is printed in said areas, and the washing ink after the metallizing step M) in the region of the recesses, together with the metallization present there, is washed off by a solvent.
22. Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und der- gleichen mit einer metallisierten Mikroreliefstruktur und einem dazu gepas- serten Negativmuster, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement eine Prägestruktur mit Erhebungen und Vertiefungen umfasst, die erste und zweite Bereiche mit unterschiedlichen ersten und zweiten Niveauhöhen bilden, wobei die metal- lisierte Mikroreliefstruktur in den ersten Bereiche der Prägestruktur vorliegt und das Negativmuster in den zweiten Bereichen der Prägestruktur vorliegt.22. Security element for security papers, documents of value and the like having a metallized microrelief structure and a paired negative pattern, producible according to one of claims 1 to 21, characterized in that the security element comprises an embossing structure with elevations and depressions, the first and second Form regions with different first and second level heights, wherein the metalized microrelief structure is present in the first regions of the embossed structure and the negative pattern is present in the second regions of the embossed structure.
23. Sicherheitselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die metallisierte Mikroreliefstruktur in ersten, vertieften Bereichen mit einer niedrigen Niveauhöhe vorliegt, und das Negativmuster durch zweite, erhabene Bereiche mit einer großen Niveauhöhe gebildet ist.23. A security element according to claim 22, characterized in that the metallized microrelief structure is present in first, recessed areas with a low level height, and the negative pattern is formed by second, raised areas with a large level height.
24. Sicherheitselement nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeich- net, dass die Vertiefungen mit einer laserstrahlabsorbierenden Deckschicht gefüllt sind.24. A security element according to claim 22 or 23, characterized marked, that the wells are filled with a laser beam absorbing cover layer.
25. Sicherheitselement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierende Deckschicht einen Merkmalsstoff zur visuellen und/ oder maschinellen Echtheitsprüfung des Sicherheitselements enthält.25. The security element according to claim 24, characterized in that the laser-beam-absorbing cover layer contains a feature substance for the visual and / or mechanical authenticity check of the security element.
26. Sicherheitselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die metallisierte Mikroreliefstruktur in zweiten, erhabenen Bereichen mit einer großen Niveauhöhe vorliegt, und das Negativmuster durch erste, vertiefte Bereiche mit einer niedrigen Niveauhöhe gebildet ist.26. A security element according to claim 22, characterized in that the metallized microrelief structure in second, raised areas with is a large level height, and the negative pattern is formed by first, recessed areas with a low level height.
27. Sicherheitselement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägelack der Prägestruktur laserstrahlabsorbierende Zusatzstoffe enthält.27. The security element according to claim 26, characterized in that the embossing lacquer of the embossed structure contains laser-absorbing additives.
28. Sicherheitselement nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die laserstrahlabsorbierenden Zusatzstoffe einen Merkmalsstoff zur visuel- len und/ oder maschinellen Echtheitsprüfung des Sicherheitselements enthalten.28. The security element according to claim 27, characterized in that the laser-beam-absorbing additives contain a feature substance for the visual and / or mechanical authenticity check of the security element.
29. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen ist.29. Security element according to at least one of claims 1 to 28, characterized in that the security element is a security thread, a security tape, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, document of value or the like.
30. Datenträger, insbesondere Markenartikel, Wertdokument oder dergleichen, mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 29.30. Data carrier, in particular branded article, value document or the like, with a security element according to one of claims 1 to 29.
31. Verwendung eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 29 oder eines Datenträgers nach Anspruch 30 zur Fälschungssicherung von Waren beliebiger Art. 31. Use of a security element according to at least one of claims 1 to 29 or a data carrier according to claim 30 for securing against counterfeiting of goods of any kind.
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