EP2723578A2 - Sicherheitselement und verfahren zum herstellen desselben sowie verwendung des sicherheitselements - Google Patents

Sicherheitselement und verfahren zum herstellen desselben sowie verwendung des sicherheitselements

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EP2723578A2
EP2723578A2 EP12730800.5A EP12730800A EP2723578A2 EP 2723578 A2 EP2723578 A2 EP 2723578A2 EP 12730800 A EP12730800 A EP 12730800A EP 2723578 A2 EP2723578 A2 EP 2723578A2
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EP
European Patent Office
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layer
pigments
security element
absorption
infrared
Prior art date
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EP12730800.5A
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Jürgen ZERBES
Georg Depta
Christoph Mengel
Harald Reiner
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Giesecke and Devrient GmbH
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Giesecke and Devrient GmbH
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Publication date
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    • G07D7/1205—Testing spectral properties
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    • B41M3/14—Security printing
    • B41M3/148—Transitory images, i.e. images only visible from certain viewing angles
    • B42D2033/20—
    • B42D2035/24—

Definitions

  • the invention relates to a security element for securing valuables with a covering ink layer and an introduced into the ink layer by the action of laser radiation marking in the form of patterns, characters or a coding.
  • Data carriers such as valuables or identity documents, but also other valuables, such as branded goods, 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 are provided, for example, with identifications produced by the action of laser radiation, which are known as laser inscription in personalized cards, for example. Even with banknotes or other value documents a visually recognizable individualization by laser exposure is known.
  • either the visible marking or the machine-readable marking usually stands in the foreground, while the respective other aspect is perceived as disturbing.
  • the machines- therefore, readable markers are often optically masked or hidden, while the visually detectable markers typically do not have machine-readable properties sufficient for secure capture.
  • the present invention seeks to provide a security element of the type mentioned above, on the one hand offers an attractive visual appearance and its identification on the other hand not only visually, but also mechanically detected safely.
  • a first aspect of the invention relates to a method for producing a security element for securing valuables with a covering ink layer, which comprises a marking region introduced in the form of patterns, characters or an encoding by the action of laser radiation, both visually and mechanically detectable
  • a background region comprising the step of applying a covering, multi-layered pigments containing color layer on a substrate, and the step of introducing a label in the form of
  • Patterns, characters or a coding in the color layer by the action of laser radiation wherein the nature of the multilayer pigments and the intensity of the laser radiation are chosen so that the marking in the visible spectral range brighter than the background area and thereby becomes visually detectable, and in the infrared spectral region receives a greater absorption than the background area and is thereby mechanically detectable.
  • the multilayer pigments preferably have a uniform color substantially independent of the viewing angle.
  • the multilayered pigments include, for example, a support and a support-coated layer containing a first component having a first infrared absorption and a second laser-ablatable component having a second infrared absorption, wherein the first infrared absorption is greater than the second infrared absorption is.
  • the first infrared absorption is preferably more than 1.25 times, more preferably more than 2 times, and most preferably more than 5 times the size of the second infrared absorption.
  • the multilayer pigments are advantageously magnetic pigments which have a support and a layer applied to the support, the support comprising Al 2 O 3, Al 2 O 3 with up to 5% by weight of TIO 2, SIO 2, SIO 2 with up to 20% by weight of silicon hydroxide, Glass or borosilicate is selected and the layer iron oxide, in particular gamma-iron oxide, which is doped with at least one alkaline earth metal oxide, preferably MgO, contains.
  • the magnetic pigments are magnetically aligned after the step of applying the color layer to the substrate in the form of a motif, in particular in the form of patterns, characters or a coding.
  • the ink layer may preferably contain 75% to 100% of a multilayer pigment having a uniform color substantially independent of the viewing angle, and 25% to 0% of optically variable pigments besides a binder.
  • the laser application is preferably carried out with a pulsed infrared laser in the wavelength range of 0.8 ⁇ to 3 ⁇ , more preferably with short pulse durations of 25 ns or less, more preferably from 8 to 18 ns.
  • a second aspect of the invention relates to a security element for securing valuables with a covering ink layer, which has a by laser exposure introduced, both visually and machine detectable marking area in the form of patterns, characters or a coding, and a background area, wherein the security element obtainable by the method according to the first aspect of the invention.
  • a third aspect of the invention relates to a use of the security element according to the second aspect of the invention for the authenticity verification of valuables by detecting the infrared absorption of the security element in the area of the marking.
  • a fourth aspect of the invention relates to a method for the authenticity verification of valuables equipped with the security element according to the second aspect of the invention, the method comprising a step of detecting the infrared absorption of the security element in the region of the marking.
  • a generic security element has a covering ink layer and an introduced into the ink layer by the action of laser radiation marking in the form of patterns, characters or a coding that is both visually and mechanically detectable.
  • the color layer in the background area located outside the marking contains multilayer pigments which, for example, may have a uniform color which is essentially independent of the viewing angle.
  • the multilayer pigments may include, for example, an inner layer having a first infrared absorption and at least one outer layer covering the outer layer having a second infrared absorption, wherein the first infrared absorption is greater than the second infrared absorption.
  • the outer layer of the multilayer pigments is at least partially ablated or removed.
  • the marking is brighter in the visible spectral range than the background range and thereby visually detectable, while the marking in the infrared spectral range has a greater absorption than the background area and is thus mechanically detectable.
  • the multilayer pigments described in the preceding paragraph can, for example, comprise a support, in particular a support of glimmer, Al 2 O 3, borosilicate or silicon dioxide, on which the at least one inner layer and the at least one outer layer are applied.
  • the support itself may also constitute the inner layer of high infrared absorption and be surrounded by an outer layer of lower infrared absorption.
  • the inner layer does not necessarily have to represent a complete envelope for the wearer.
  • the multilayer pigments can also be formed, for example, by a carrier which is coated in each case with the inner layer on its opposite major surfaces, without the inner layers being connected to one another at the edge of the carrier.
  • the inner layers of the opposed major surfaces may each be coated with the outer layer without interconnecting the opposing outer layers at the edge of the pigment.
  • the inner layer may, for example be magnetic and Fe3O 4, gamma-iron oxide or maghemite, with alkaline earth oxide, in particular MgO, doped gamma iron oxide, Co-containing gamma-iron oxide, Co-containing Fe 3 Ü4 or based on CRCH.
  • the carrier of the pigments themselves constitutes the inner layer of high infrared absorption, the carrier itself may be magnetic and be formed, for example, on Fe 2 O 3 -based.
  • the outer layer of the multi-layered pigment consists for example of MgO or T1O2, whereby in principle also other materials with high infrared remission come into question, as they are used, for example, for solar heat reflection.
  • the inner layer can advantageously also be formed on the basis of antimony-doped tin oxide.
  • T1O2 / carbon black mixtures or carbon black inclusion layers with high infrared absorption are also suitable for the inner layer.
  • the multilayer pigments used according to the invention may alternatively have a carrier with a coating applied above the carrier, wherein the coating has a first constituent with a first infrared absorption and a second component having second infrared absorption ablatable by the action of laser radiation, and the first infrared absorption is greater than the second infrared absorption.
  • the first constituent may, for example, be in the form of a matrix in which the second constituent is embedded, or vice versa.
  • first infrared absorption is suitably more than 1.25 times, preferably more than 2 times, more preferably more than 5 times, and particularly preferably more than 8 times the size of the above-mentioned “second infrared absorption”.
  • infrared absorption refers expediently to a wavelength range of 800 to 1400 nm, preferably 800 to 1200 nm and particularly preferably 800 to 1050 nm.
  • the multilayer pigments disclosed are the magnetic pigments disclosed in WO 2010/149266 A1
  • the magnetic pigments have, in particular, a support and a layer applied to the support, the support comprising Al 2 O 3, Al 2 O 3 with up to 5% by weight of TIO 2 , SIO 2 , SIO 2 with up to 20% by weight of silicon hydroxide, glass or Borosilicate is selected and the layer gamma-iron oxide, which is doped with at least one alkaline earth metal oxide, preferably MgO, contains .
  • the proportion of alkaline earth metal is for example 0.01 to 2 wt .-%, in particular 0.1 to 1 wt .-%
  • the layer applied on the support can exclusively be composed of the gamma-iron oxide doped with alkaline earth metal oxide, in particular MgO xid exist.
  • the gamma iron oxide may also contain other iron compounds, for example Fe 3 O 4 or alpha iron oxide.
  • the last two compounds are in the gamma-iron oxide layer, individually or in combination, preferably in a proportion of at most 25 wt .-% based on the gamma-iron oxide.
  • a dielectric layer may be arranged above the gamma-iron oxide-deposited layer on the carrier.
  • the dielectric layer may for example be based on metal oxides or metal oxide hydrates or mixtures thereof, in particular oxides or hydrates of Ti, Zr, Zn, Sn, Ce, Si and Al, such as titanium dioxide, zirconium oxide, zinc oxide, tin oxide, cerium oxide, silicon dioxide or hydrates thereof ,
  • the magnetic pigments described above may advantageously be aligned magnetically in the form of a motif, in particular in the form of patterns, characters or an encoding.
  • a motif resulting from a magnetic alignment may be independent of the laser-generated marking or interact with it.
  • the marking may form a static reference point for a dynamic motion effect of the magnetic motif.
  • multilayer magnetic pigments can also be used without magnetic alignment of the pigments.
  • the multilayer pigments used according to the invention are preferably not optically variable, i. they preferably show a uniform color substantially independent of the viewing angle.
  • the pigments can show shiny metallic colors, in particular gold, copper or bronze shades.
  • Such pigments are e.g. in the WO
  • the color layer in addition to the multilayer pigments and a binder, contains not too large a proportion of optically variable pigments.
  • the color layer preferably contains 75% to 100% of the written, non-optically variable, multi-layered pigments and from 25% to 0% optically variable pigments.
  • the laser application is advantageously carried out with a pulsed infrared laser in the wavelength range of 0.8 ⁇ to 3 ⁇ , preferably with short pulse durations of 25 ns or less, in particular from 8 to 18 ns.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with a security element according to the invention
  • FIG. 2 shows the appearance of the security element of FIG. 1, in a) in the visible spectral range (VIS) and in b) in the infrared spectral range (IR), FIG.
  • FIG. 3 shows in the left half of the image the absorption of a relatively strongly absorbing color layer in the visible spectral range (VIS) and in the infrared spectral range (IR), in the right half the absorption of the color layer in the two spectral ranges after laser application, in the left half of the image the absorption of a weakly to moderately absorbing color layer in the visible spectral range (VIS) and in the infrared spectral range (IR), in the right half the absorption of the color layer in the two spectral ranges after laser exposure, in the left half of the absorption of a color layer according to the invention in the visible spectral range (VIS) and in the infrared spectral range (IR), in the right half the absorption of the dye layer in the two spectral ranges after laser exposure, a multilayer pigment of a security element according to the invention, schematically the dependence of the absorption A on the exposure intensity I in the visible spectral range and in the infrared spectral range in the laser application
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a banknote. te 10 with a printed directly on the banknote paper security element 12th
  • the design and visual impression of the security element 12 for a viewer 20 are shown in greater detail in FIG. 2 (a).
  • the security element 12 contains a covering ink layer 14, which in the exemplary embodiment has a uniform, glittering and gold-colored appearance in a background region 16.
  • a label 18 is introduced by the action of laser radiation, which may be formed, for example in the form of the denomination "10" of the bill.
  • the mark 18 appears brighter than the golden background 16 and is therefore visually easily recognizable to the viewer 20.
  • the peculiarity of the security element 12 is particularly evident in the infrared spectral range. As illustrated in Fig.
  • the marker 18 in the infrared spectral region has a significantly higher absorption than the background region 16 and is thereby readily and reliably detectable by machine, for example with an infrared sensor 22 sensitive at a wavelength of 850 nm.
  • the color layer is locally destroyed or desorbed by the laser radiation so that the substrate or an underlying printing layer becomes visible.
  • the absorption by the color layer generally decreases in the irradiated region both in the visible spectral range 34 and in the infrared spectral range 36, and a bright identification with reduced IR absorption results, as shown schematically in the right-hand half of FIG. The size of the absorption before the laser application is shown with dashed lines for easier orientation.
  • Some colors also show a virtually unchanged absorption in the visible spectral range and a reduced absorption only in the infrared spectral range. Such colors are described, for example, in the document WO 2007/110155 A1 in connection with FIG. They are well suited for generating machine-readable encodings whose existence is hidden in the visible spectral range.
  • the opposite effect typically occurs with color layers which absorb weakly to moderately in the visible and infrared spectral regions.
  • the absorption 40 of such a color layer in the visible spectral range (VIS) and its absorption 42 in the infrared spectral range (IR) are shown schematically. If such a little absorbing ink layer is irradiated with pulsed laser radiation of sufficient intensity, the ink layer is irradiated by the laser beam. locally decomposed and carbonized, so that there is a local blackening with significantly increased absorption.
  • the change in absorbance in the visible spectral region 44 and in the infrared spectral region 46 is generally the same and a visually black marking with high IR absorption results, as shown in the right half of FIG. 4 schematically illustrated.
  • a color layer 14 according to the invention is irradiated with pulsed laser radiation of suitable intensity, the result is a local lightening, ie a lower absorption 54 in the visible spectral range, while at the same time a high absorption 56 is produced in the infrared spectral range, as in the right-hand half of FIG. 5 shown.
  • the visually visible, bright mark 18 is set in this way a machine-readable mark with very clear and thus easily detectable infrared contrast. In this way, a multi-level authenticity feature is created, on the one hand due to its light color and the partial preservation of the starting color of the ink layer 14 a Visually attractive appearance and on the other hand, both for the layman easy to identify, as well as mechanically proven to prove.
  • the ink layer 14 contains multi-layered pigments 60 having a uniform color independent of the viewing angle.
  • the pigments 60 are gold-colored and include a carrier 62, for example of Al 2 O 3, which is coated with an inner layer 64, for example of gamma-iron oxide, and an outer layer 66, for example of MgO.
  • the inner layer 64 has a higher, for example by a factor of 4, higher infrared absorption than the outer layer 66.
  • the effect used for the invention may be due to the laser radiation partially or even completely ablating or removing the outer MgO layer 66.
  • the highly IR-absorbing inner layer 64 is exposed, which on the one hand increases the infrared absorption of the pigment 60 overall and, on the other hand, attenuates, for example, a gold luster-producing interference effects, which leads to brightening in the visible spectral range.
  • the inner layer 64 is destroyed in addition to the outer layer 66 and there is a reduced absorption both in the visible and in the infrared spectral range, as already described above in connection with FIG.
  • the inner and outer layers 64, 66 need not extend beyond the edge 68 of the pigment, the inner ones and outer layers may instead be deposited separately on the opposite major surfaces of the core 62.
  • the dependence of the absorption A on the exposure intensity I in the visible spectral range and in the infrared spectral range is shown schematically in FIG. While the absorption 70 in the visible spectral range decreases with increasing exposure intensity, the absorption 72 in the infrared spectral range according to the model described above initially increases due to the exposure of the inner layer 64, and then decreases with increasing destruction of the gamma-iron oxide layer until at an exposure intensity 74 reaches a reduced absorption in both spectral regions and thus a situation as shown in FIG. 3 is generated.
  • the intensity range preferred according to the invention in which simultaneously a reduced absorption in the visible spectral range and an increased absorption in the infrared spectral range are obtainable, is indicated in the figure by the reference numeral 76.
  • the absolute values of the preferred intensity range depend of course on the one hand on the pigment 60 used and on the other hand on the further laser parameters, in particular of the laser wavelength, the pulse duration, the repetition frequency and the speed at which the laser beam is passed over the color layer in the labeling. Suitable absolute values for the intensity to be used according to the invention can, however, be determined experimentally by the person skilled in the art for a specific parameter set and a specific pigment 60 in the known basic course of FIG. 7 by a few experiments.
  • the pulse durations are preferably below 25 ns, in particular in the range from 8 to 18 ns.
  • the multilayer pigments used according to the invention may in particular be magnetic pigments which, in addition to the described effect, may be aligned by an external magnetic field in the form of a desired motif.
  • the magnetic pigments are admixed, for example, with a UV-curing lacquer which is screen-printed with the contained magnetic pigments onto the target substrate. Then, the target substrate with the still-movable magnetic pigments is placed in a magnetic field of a desired field distribution and the pigments thereby aligned.
  • the aligned magnetic pigments are now permanently fixed in their orientation by curing the UV varnish.
  • FIG. 8 shows by way of illustration a two-layered pig ment 80 with a core 82 of gamma-Fe203 and a shell 84 of T1O2.
  • the core 82 in this case represents an inner layer which has a significantly higher, for example by a factor of 3, infrared absorption than the outer T1O2 shell 84.
  • the laser radiation in the intensity region 76 partially or even completely destroys the outer TiOY shell 84 and exposes the strongly IR-absorbing inner gamma-Fe 2+ 3 core 82. This increases the infrared absorption of the pigment 80, while at the same time attenuating the coloring interference effects and lightening the color impression in the visible spectral range.
  • the multilayer pigments disclosed in WO 2010/149266 A1 are also suitable. These include, for example, an AkCb support and a MgO-doped layer of gamma-iron oxide applied above the support.
  • FIG. 9 shows the measured VIS / IR remissions of three inventive laser-treated security elements.
  • security elements in each case so-called magnetic gold pigments ("magnetic gold", also referred to as "M-gold” in FIG. 9) with an AhCv support and an MgO-doped layer of gamma-iron oxide applied above the support. The proportion of alkaline earth metal is about 1 wt .-% based on the pigment.
  • the three security elements were each treated with a different laser energy.
  • the VIS / IR remissions of the three laser radiation-treated security elements shown in FIG.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (12) zur Absicherung von Wertgegenständen mit einer deckenden Farbschicht (14), die einen durch Einwirkung von Laserstrahlung eingebrachten, sowohl visuell (20) als auch maschinell (22) erfassbaren Kennzeichnungsbereich (18) in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung, und einen Hintergrundbereich (16) aufweist, umfassend den Schritt des Aufbringens einer deckenden, mehrschichtige Pigmente (60) enthaltenden Farbschicht (14) auf ein Substrat, und den Schritt des Einbringens einer Kennzeichnung (18) in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung in die Farbschicht (14) durch Einwirkung von Laserstrahlung, wobei die Beschaffenheit der mehrschichtigen Pigmente (60) und die Intensität der Laserstrahlung so gewählt werden, dass die Kennzeichnung (18) im sichtbaren Spektralbereich heller als der Hintergrundbereich (16) und dadurch visuell (20) erfassbar wird, und im infraroten Spektralbereich eine größere Absorption als der Hinter grundbereich (16) erhält und dadurch maschinell (22) erfassbar wird.

Description

Sicherheitselement und Verfahren zum Herstellen desselben sowie Verwendung des Sicherheitselements
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen mit einer deckenden Farbschicht und einer in die Farbschicht durch Einwirkung von Laserstrahlung eingebrachten Kennzeichnung in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung. Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente werden dabei beispielsweise mit durch Einwirkung von Laserstrahlung erzeugten Kennzeichnungen versehen, die etwa bei personalisierten Karten als Laserbeschriftung bekannt sind. Auch bei Banknoten oder anderen Wertdokumenten ist eine visuell erkennbare Individualisierung durch Laserbeaufschlagung bekannt. Es ist auch bekannt, Sicherheitselemente mit maschinenlesbaren Codierungen zu versehen, die eine automatische Echtheitsprüfung und gegebenenfalls eine weitergehende sensorische Erfassung und Bearbeitung der damit ausgestatteten Dokumente ermöglichen. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift WO 2007/110155 AI einen Datenträger mit Kennzeichnungen, die im sichtbaren Spektralbereich vorzugsweise nicht erkennbar sind, sondern nur im nahen Infrarot mit entsprechenden Detektoren maschinell erfassbar sind.
Bei den bekannten Gestaltungen steht in der Regel entweder die sichtbare Markierung oder die maschinenlesbare Markierung im Vordergrund, während der jeweils andere Aspekt als störend empfunden wird. Die maschinen- lesbaren Markierungen werden daher vielfach optisch kaschiert oder versteckt, während die visuell erkennbaren Markierungen typischerweise keine für eine sichere Erfassung ausreichenden maschinenlesbaren Eigenschaften aufweisen.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art anzugeben, das einerseits ein attraktives visuelles Erscheinungsbild bietet und dessen Kennzeichnung andererseits nicht nur visuell, sondern auch maschinell sicher erfassbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Anspruch 9 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sicherheitselements, eine Verwendung und ein Verfahren zum Echtheitsnachweis von Wertgegenständen sind jeweils in den unab- hängigen Ansprüchen 1, 10 und 11 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen mit einer de- ckenden Farbschicht, die einen durch Einwirkung von Laserstrahlung eingebrachten, sowohl visuell als auch maschinell erfassbaren Kennzeichnungsbereich in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung, und einen Hintergrundbereich aufweist, umfassend den Schritt des Aufbringens einer deckenden, mehrschichtige Pigmente enthaltenden Farbschicht auf ein Sub- strat, und den Schritt des Einbringens einer Kennzeichnung in Form von
Mustern, Zeichen oder einer Codierung in die Farbschicht durch Einwirkung von Laserstrahlung, wobei die Beschaffenheit der mehrschichtigen Pigmente und die Intensität der Laserstrahlung so gewählt werden, dass die Kennzeichnung im sichtbaren Spektralbereich heller als der Hintergrundbereich und dadurch visuell erfassbar wird, und im infraroten Spektralbereich eine größere Absorption als der Hintergrundbereich erhält und dadurch maschinell erfassbar wird. Die mehrschichtigen Pigmente weisen vorzugsweise eine einheitliche, vom Betrachtungswinkel im Wesentlichen unabhängige Farbe auf.
Die mehrschichtigen Pigmente umfassen beispielsweise einen Träger und eine auf dem Träger aufgebrachte Schicht, die einen ersten Bestandteil mit einer ersten Infrarotabsorption und einen zweiten, durch Einwirkung von Laserstrahlung ablatierbaren Bestandteil mit einer zweiten Infrarotabsorption enthält, wobei die erste Infrarotabsorption größer als die zweite Infrarot- absorption ist. Die erste Infrarotabsorption ist bevorzugt mehr als 1,25 mal, weiter bevorzugt mehr als 2 mal und insbesondere bevorzugt mehr als 5 mal so groß wie die zweite Infrarotabsorption.
Die mehrschichtigen Pigmente sind mit Vorteil Magnetpigmente, die einen Träger und eine auf dem Träger aufgebrachte Schicht aufweisen, wobei der Träger von AI2O3, AI2O3 mit bis zu 5 Gew.-% T1O2, S1O2, S1O2 mit bis zu 20 Gew.-% Siliziumhydroxid, Glas oder Borosilicat gewählt ist und die Schicht Eisenoxid, insbesondere gamma-Eisenoxid, das mit mindestens einem Erdalkalimetalloxid, bevorzugt MgO, dotiert ist, enthält.
Es wird bevorzugt, dass die Magnetpigmente nach dem Schritt des Aufbrin- gens der Farbschicht auf das Substrat magnetisch in Form eines Motivs, insbesondere in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung, ausgerichtet werden. Die Farbschicht kann vorzugsweise neben einem Bindemittel zu 75% bis 100% die mehrschichtigen Pigmente mit einer einheitlichen, vom Betrachtungswinkel im Wesentlichen unabhängigen Farbe enthalten, und zu 25% bis 0% optisch variable Pigmente.
Die Laserbeaufschlagung erfolgt bevorzugt mit einem gepulsten Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μιη bis 3 μπι, weiter bevorzugt mit kurzen Pulsdauern von 25 ns oder weniger, insbesondere bevorzugt von 8 bis 18 ns.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen mit einer deckenden Farbschicht, die einen durch Einwirkung von Laserstrahlung eingebrachten, sowohl visuell als auch maschinell erfassbaren Kennzeichnungsbereich in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung, und einen Hintergrundbereich aufweist, wobei das Sicherheitselement durch das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erhältlich ist.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung des Sicherheits- elements gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zum Echtheitsnachweis von Wertgegenständen durch Erfassung der Infrarotabsorption des Sicherheitselements im Bereich der Kennzeichnung.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Echtheitsnach- weis von Wertgegenständen, die mit dem Sicherheitselement gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgestattet sind, wobei das Verfahren einen Schritt des Erfassens der Infrarotabsorption des Sicherheitselements im Bereich der Kennzeichnung umfasst. Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Gemäß der Erfindung weist ein gattungsgemäßes Sicherheitselement eine deckende Farbschicht auf und eine in die Farbschicht durch Einwirkung von Laserstrahlung eingebrachte Kennzeichnung in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung, die sowohl visuell als auch maschinell erfassbar ist. Dabei enthält die Farbschicht im außerhalb der Kennzeichnung liegenden Hintergrundbereich mehrschichtige Pigmente, die zum Beispiel eine einheit- liehe, vom Betrachtungswinkel im Wesentlichen unabhängige Farbe aufweisen können. Die mehrschichtigen Pigmente können beispielsweise eine innere Schicht mit einer ersten Infrarotabsorption und zumindest eine die innere Schicht überdeckende äußere Schicht mit einer zweiten Infrarotabsorption aufweisen, wobei die erste Infrarotabsorption größer als die zweite Infrarot- absorption ist. Weiter ist im Bereich der Kennzeichnung durch die Einwirkung der Laserstrahlung die äußere Schicht der mehrschichtigen Pigmente zumindest teilweise ablatiert bzw. abgetragen. Die Kennzeichnung ist im sichtbaren Spektralbereich heller als der Hintergrundbereich und dadurch visuell erfassbar, während die Kennzeichnung im infraroten Spektralbereich eine größere Absorption als der Hintergrundbereich aufweist und dadurch maschinell erfassbar ist.
Die im vorangehenden Absatz beschriebenen mehrschichtigen Pigmente können beispielsweise einen Träger, insbesondere einen Träger aus Glim- mer, AI2O3, Borosilikat oder Siliziumdioxid, auf dem die zumindest eine innere Schicht und die zumindest eine äußere Schicht aufgebracht sind, aufweisen. Alternativ kann auch der Träger selbst die innere Schicht hoher Infrarotabsorption darstellen und von einer äußeren Schicht niedrigerer Infrarotabsorption umgeben sein. Die innere Schicht muss nicht zwangsläufig eine lückenlose Hülle für den Träger darstellen. Die mehrschichtigen Pigmente können beispielsweise auch durch einen Träger gebildet sein, der auf seinen gegenüberliegenden Hauptflächen jeweils mit der inneren Schicht beschichtet ist, ohne dass die inneren Schichten am Rand des Trägers mitein- ander verbunden sind. In gleicher Weise können die inneren Schichten der gegenüberliegenden Hauptflächen jeweils mit der äußeren Schicht beschichtet sein, ohne dass die gegenüberliegenden äußeren Schichten am Rand des Pigments miteinander verbunden sind. Die innere Schicht kann zum Beispiel magnetisch sein und auf Fe3O4, gam- ma-Eisenoxid bzw. Maghemit, mit Erdalkalioxid, insbesondere MgO, dotiertem gamma Eisenoxid, Co-enthaltendem gamma-Eisenoxid, Co- enthaltendem Fe3Ü4 oder auf CrCh basieren. Stellt der Träger der Pigmente selbst die innere Schicht hoher Infrarotabsorption dar, kann der Träger selbst magnetisch sein und z.B. auf Fe203-Basis gebildet sein.
Die äußere Schicht des mehrschichtigen Pigments besteht zum Beispiel aus MgO oder T1O2, wobei grundsätzlich auch andere Materialien mit hoher Infrarot-Remission in Frage kommen, wie sie beispielsweise für die solare Wärmereflexion eingesetzt werden.
Bei nichtmagnetischen mehrschichtigen Pigmenten kann die innere Schicht mit Vorteil auch auf Basis von Antimon-dotiertem Zinnoxid gebildet sein. Auch T1O2/ Ruß-Mischungen oder Rußeinschlussschichten mit hoher Infra- rotabsorption kommen für die innere Schicht in Betracht.
Die erfindungsgemäß eingesetzten mehrschichtigen Pigmente können alternativ einen Träger mit einer oberhalb des Trägers aufgebrachten Beschich- tung aufweisen, wobei die Beschichtung einen ersten Bestandteil mit einer ersten Infrarotabsorption und einen durch Einwirkung von Laserstrahlung ablatierbaren zweiten Bestandteil mit einer zweiten Infrarotabsorption enthält, und die erste Infrarotabsorption größer als die zweite Infrarotabsorption ist. Der erste Bestandteil kann zum Beispiel in Form einer Matrix vorlie- gen, in die der zweite Bestandteil eingebettet ist, oder umgekehrt.
Die vorstehend erwähnte„erste Infrarotabsorption" ist zweckmäßig mehr als 1,25 mal, bevorzugt mehr als 2 mal, besonders bevorzugt mehr als 5 mal und insbesondere bevorzugt mehr als 8 mal so groß wie die vorstehend er- wähnte„zweite Infrarotabsorption". Der hierin verwendete Begriff„Infrarotabsorption" bezieht sich zweckmäßig auf einen Wellenlängenbereich von 800 bis 1400 nm, bevorzugt 800 bis 1200 nm und insbesondere bevorzugt 800 bis 1050 nm. In einer vorteilhaften Erfindungsvariante werden als mehrschichtige Pigmente die in der WO 2010/149266 AI offenbarten Magnetpigmente verwendet. Die Magnetpigmente weisen insbesondere einen Träger und eine auf dem Träger aufgebrachte Schicht auf, wobei der Träger von AI2O3, AI2O3 mit bis zu 5 Gew.-% T1O2, S1O2, S1O2 mit bis zu 20 Gew.-% Siliziumhydroxid, Glas oder Borosilikat gewählt ist und die Schicht gamma-Eisenoxid, das mit mindestens einem Erdalkalimetalloxid, bevorzugt MgO, dotiert ist, enthält. Der Anteil des Erdalkalimetalls beträgt beispielsweise 0,01 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Pigment. Die auf dem Träger aufgebrachte Schicht kann des Weiteren ausschließlich aus dem mit Erdalkalimetalloxid, insbesondere MgO, dotierten gamma-Eisenoxid bestehen. Darüber hinaus kann das gamma-Eisenoxid aber auch weitere Eisenverbindungen enthalten, zum Beispiel Fe3O4 oder alpha-Eisenoxid. Die letzten beiden Verbindungen sind in der gamma-Eisenoxid-Schicht, einzeln oder in Kombination, bevorzugt in einem Anteil von höchstens 25 Gew.-% bezogen auf das gamma-Eisenoxid enthalten. Oberhalb der auf dem Träger aufgebrachten, gamma-Eisenoxid aufweisenden Schicht kann darüber hinaus eine dielektrische Schicht angeordnet sein. Die dielektrische Schicht kann zum Beispiel auf Metalloxiden oder Metalloxidhydraten oder Gemischen hiervon basieren, insbesondere Oxide oder Hydrate von Ti, Zr, Zn, Sn, Ce, Si und AI, wie etwa Titandioxid, Zirkoniumoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, Ceroxid, Siliciumdioxid oder Hydrate hiervon.
Die vorstehend beschriebenen Magnetpigmente können mit Vorteil magne- tisch in Form eines Motivs, insbesondere in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung ausgerichtet sein. Ein solches, durch eine magnetische Ausrichtung entstehendes Motiv kann unabhängig von der lasergenerierten Kennzeichnung sein oder mit dieser in Wechselwirkung stehen. Beispielsweise kann die Kennzeichnung einen statischen Bezugspunkt für einen dy- namischen Bewegungseffekt des magnetischen Motivs bilden. Im Rahmen der Erfindung können mehrschichtige Magnetpigmente allerdings auch ohne magnetische Ausrichtung der Pigmente eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten mehrschichtigen Pigmente sind bevor- zugt nicht optisch variabel, d.h. sie zeigen bevorzugt eine einheitliche, vom Betrachtungswinkel im Wesentlichen unabhängige Farbe. Insbesondere können die Pigmente metallisch glänzende Farben, insbesondere Gold-, Kupfer- oder Brpnzetöne zeigen. Solche Pigmente sind z.B. in der WO
2010/149266 AI offenbart.
Die erfindungsgemäßen Effekte treten auch dann noch auf, wenn die Farbschicht neben den mehrschichtigen Pigmenten und einem Bindemittel einen nicht zu großen Anteil optisch variabler Pigmente enthält. Vorzugsweise enthält die Farbschicht neben dem Bindemittel zu 75% bis 100% die be- schriebenen, nicht optisch variablen, mehrschichtigen Pigmente und zu 25% bis 0% optisch variable Pigmente.
Bei dem Verfahren zum Herstellen des Sicherheitselements gemäß dem ers- ten Aspekt der Erfindung erfolgt die Laserbeaufschlagung mit Vorteil mit einem gepulsten Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μπι bis 3 μπι, vorzugsweise mit kurzen Pulsdauern von 25 ns oder weniger, insbesondere von 8 bis 18 ns. Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement,
Fig. 2 das Erscheinungsbild des Sicherheitselements von Fig. 1, in a) im sichtbaren Spektralbereich (VIS) und in b) im infraroten Spektralbereich (IR),
Fig. 3 in der linken Bildhälfte die Absorption einer relativ stark absorbierenden Farbschicht im sichtbaren Spektralbereich (VIS) und im infraroten Spektralbereich (IR), in der rechten Bildhälfte die Absorption der Farbschicht in den beiden Spektralbereichen nach Laserbeaufschlagung, in der linken Bildhälfte die Absorption einer schwach bis mäßig absorbierenden Farbschicht im sichtbaren Spektralbereich (VIS) und im infraroten Spektralbereich (IR), in der rechten Bildhälfte die Absorption der Farbschicht in den beiden Spektralbereichen nach Laserbeaufschlagung, in der linken Bildhälfte die Absorption einer erfindungsgemäßen Farbschicht im sichtbaren Spektralbereich (VIS) und im infraroten Spektralbereich (IR), in der rechten Bildhälfte die Absorption der Farbschicht in den beiden Spektralbereichen nach Laserbeaufschlagung, ein mehrschichtiges Pigment eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements, schematisch die Abhängigkeit der Absorption A von der Belichtungsintensität I im sichtbaren Spektralbereich und im infraroten Spektralbereich bei der Laserbeaufschlagung der Farbschicht eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements, ein zweischichtiges Pigment eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements, und die gemessenen VIS/IR-Remissionen dreier erfindungsgemäßer Sicherheitselemente.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Bankno- te 10 mit einem direkt auf das Banknotenpapier aufgedruckten Sicherheitselement 12.
Die Gestaltung und der visuelle Eindruck des Sicherheitselements 12 für ei- nen Betrachter 20 sind in Fig. 2(a) genauer dargestellt. Das Sicherheitselement 12 enthält eine deckende Farbschicht 14, die im Ausführungsbeispiel in einem Hintergrundbereich 16 ein gleichförmiges, glitzerndes und goldfarbenes Erscheinungsbild aufweist. In die Farbschicht 14 ist durch Einwirkung von Laserstrahlung eine Kennzeichnung 18 eingebracht, die beispielsweise in Form der Denomination "10" der Banknote ausgebildet sein kann. Im sichtbaren Spektralbereich erscheint die Kennzeichnung 18 heller als der goldfarbene Hintergrund 16 und ist für den Betrachter 20 daher visuell leicht erkennbar. Die Besonderheit des Sicherheitselements 12 zeigt sich vor allem im infraroten Spektralbereich. Wie in Fig. 2(b) illustriert, weist die Kennzeichnung 18 im infraroten Spektralbereich eine deutlich höhere Absorption als der Hintergrundbereich 16 auf und ist dadurch maschinell, beispielsweise mit einem bei einer Wellenlänge von 850 nm empfindlichen Infrarotsensor 22, einfach und zuverlässig zu erfassen.
Durch die Einwirkung der Laserstrahlung auf die Farbschicht 14 wurde somit die Absorption der Farbschicht 14 im sichtbaren Spektralbereich verringert, während sie im infraroten Spektralbereich erhöht wurde (siehe Fig. 5). Diese gegenläufige Änderung unterscheidet sich deutlich vom üblichen Verhalten gedruckter Schichten bei Laserbeaufschlagung, das nun zunächst mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 erläutert werden soll. Ein erster Effekt tritt typischerweise bei im sichtbaren und infraroten Spektralbereich relativ stark absorbierenden Farbschichten auf. In der linken Bildhälfte von Fig. 3 ist hierzu schematisch die Absorption 30 einer solchen Farbschicht im sichtbaren Spektralbereich (VIS) und ihre Absorption 32 im infra- roten Spektralbereich (IR) dargestellt. Wird eine derartige Farbschicht mit gepulster Laserstrahlung ausreichender Intensität bestrahlt, so wird die Farbschicht durch die Laserstrahlung lokal zerstört oder desorbiert, so dass das Substrat oder eine darunterliegende Druckschicht sichtbar wird. Die Absorption durch die Farbschicht nimmt dadurch im belaserten Bereich in der Regel sowohl im sichtbaren Spektralbereich 34, als auch im infraroten Spektralbereich 36 ab und es entsteht eine helle Kennzeichnung mit verringerter IR- Absorption, wie in der rechten Bildhälfte von Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Größe der Absorption vor der Laserbeaufschlagung ist zur leichteren Orientierung mit gestrichelten Linien eingezeichnet.
Manchen Farben zeigen auch im sichtbaren Spektralbereich eine praktisch unveränderte Absorption und nur im infraroten Spektralbereich eine verringerte Absorption 36. Solche Farben sind beispielsweise in der Druckschrift WO 2007/110155 AI im Zusammenhang mit der dortigen Figur 3 beschrie- ben. Sie eignen sich gut zur Erzeugung maschinenlesbarer Kodierungen, deren Existenz im sichtbaren Spektralbereich verborgen ist.
Der gegenteilige Effekt tritt typischerweise bei Farbschichten auf, die im sichtbaren und infraroten Spektralbereich schwach bis mäßig absorbieren. In der linken Bildhälfte von Fig. 4 ist hierzu schematisch die Absorption 40 einer solchen Farbschicht im sichtbaren Spektralbereich (VIS) und ihre Absorption 42 im infraroten Spektralbereich (IR) dargestellt. Wird eine derartige, nur wenig absorbierende Farbschicht mit gepulster Laserstrahlung ausreichender Intensität bestrahlt, so wird die Farbschicht durch die Laserstrah- lung lokal zersetzt und karbonisiert, so dass sich eine lokale Schwärzung mit deutlich erhöhter Absorption ergibt. Da das karbonisierte Material breitban- dig absorbiert, ist die Änderung der Absorption im sichtbaren Spektralbereich 44 und im infraroten Spektralbereich 46 in der Regel gleich und es ent- steht eine visuell schwarze Kennzeichnung mit hoher IR- Absorption, wie in der rechten Bildhälfte von Fig. 4 schematisch dargestellt.
Durch die Laserbeaufschlagung solcher Farbschichten können also Kennzeichnungen erzeugt werden, die sowohl visuell als auch maschinell erfass- bar sind. Allerdings wird die Schwärzung im sichtbaren Spektralbereich von Betrachtern oft als wenig attraktiv empfunden. Sie gestattet dem Designer auch wenig Spielraum, da unabhängig von der Ausgangsfarbe der Farbschicht stets nur eine schwarze Kennzeichnung erzeugt werden kann. Im Gegensatz zu diesen beiden herkömmlichen Effekten steht das Verhalten der erfindungsgemäßen Farbschicht 14. In der linken Bildhälfte von Fig. 5 ist schematisch die Absorption 50 der Farbschicht im sichtbaren Spektralbereich (VIS) und die Absorption 52 im infraroten Spektralbereich (IR) gezeigt. Wird eine erfindungsgemäße Farbschicht 14 mit gepulster Laserstrahlung geeigne- ter Intensität bestrahlt, so ergibt sich lokal eine Aufhellung, also eine geringere Absorption 54 im sichtbaren Spektralbereich, während gleichzeitig im infraroten Spektralbereich eine hohe Absorption 56 entsteht, wie in der rechten Bildhälfte von Fig. 5 gezeigt. Der visuell sichtbaren, hellen Markierung 18 wird auf diese Weise eine maschinenlesbare Markierung mit sehr deutlichem und damit leicht erfassbarem Infrarot-Kontrast zur Seite gestellt. Auf diese Weise wird ein mehrstufiges Echtheitsmerkmal geschaffen, das einerseits aufgrund seiner hellen Färbung und dem teilweisen Erhalt der Ausgangsfarbe der Farbschicht 14 ein visuell attraktives Erscheinungsbild bietet und das andererseits sowohl für den Laien leicht zu identifizieren, als auch maschinell sicher nachzuweisen ist. Um dieses ungewöhnliche gegenläufige Verhalten der Farbschicht bei der Laserbeaufschlagung zu erreichen, enthält die Farbschicht 14 mehrschichtige Pigmente 60 mit einer einheitlichen, vom Betrachtungswinkel unabhängigen Farbe. Mit Bezug auf Fig. 6 sind die Pigmente 60 im Ausführungsbeispiel goldfarben und enthalten einen Träger 62, beispielsweise aus AI2O3, der mit einer inneren Schicht 64, beispielsweise aus gamma-Eisenoxid, und einer äußeren Schicht 66, beispielsweise aus MgO beschichtet ist. Die innere Schicht 64 weist dabei eine höhere, beispielsweise um einen Faktor 4 höhere Infrarotabsorption als die äußere Scnicht 66 auf. Ohne an eine bestimmte Erklärung gebunden sein zu wollen, kommt der für die Erfindung genutzte Effekt nach gegenwärtigem Verständnis möglicherweise dadurch zustande, dass durch die Laserstrahlung die äußere MgO- Schicht 66 teilweise oder sogar vollständig ablatiert bzw. abgetragen wird. Dadurch wird die stark IR-absorbierende innere Schicht 64 freigelegt, wo- durch einerseits die Infrarotabsorption des Pigments 60 insgesamt steigt und andererseits die zum Beispiel einen Goldglanz erzeugenden Interferenzeffekte abgeschwächt werden, was zu einer Aufhellung im sichtbaren Spektralbereich führt. Bei sehr hoher Laserintensität wird neben der äußeren Schicht 66 auch die innere Schicht 64 zerstört und es ergibt sich sowohl im sichtbaren, als auch im infraroten Spektralbereich eine verringerte Absorption, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 3 bereits geschildert. Die innere und äußere Schicht 64, 66 muss sich nicht über den Rand 68 des Pigments erstrecken, die inneren und äußeren Schichten könne vielmehr aus getrennt auf den gegenüberliegenden Hauptflächen des Kerns 62 aufgebracht sind.
Die Abhängigkeit der Absorption A von der Belichtungsintensität I im sicht- baren Spektralbereich und im infraroten Spektralbereich ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Während die Absorption 70 im sichtbaren Spektralbereich mit zunehmender Belichtungsintensität abnimmt, steigt die Absorption 72 im infraroten Spektralbereich nach dem oben beschriebenen Modell wegen der Freilegung der inneren Schicht 64 zunächst an, um dann bei zunehmen- der Zerstörung der gamma-Eisenoxid-Schicht abzunehmen, bis bei einer Belichtungsintensität 74 eine in beiden Spektralbereichen verringerte Absorption erreicht und damit eine Situation wie bei Fig. 3 erzeugt ist.
Der erfindungsgemäß bevorzugte Intensitätsbereich, in dem gleichzeitig eine verringerte Absorption im sichtbaren Spektralbereich und eine erhöhte Absorption im infraroten Spektralbereich erhältlich sind, ist in der Figur mit dem Bezugszeichen 76 eingezeichnete Die absoluten Werte des bevorzugten Intensitätsbereich hängen natürlich einerseits vom verwendeten Pigment 60 und andererseits von den weiteren Laserparametern, insbesondere von der Laserwellenlänge, der Pulsdauer, der Wiederholfrequenz und der Geschwindigkeit ab, mit der der Laserstrahl bei der Kennzeichnung über die Farbschicht geführt wird. Geeignete absolute Werte für die erfindungsgemäß einzusetzende Intensität können bei dem bekannten prinzipiellen Verlauf der Fig. 7 jedoch vom Fachmann für einen konkreten Parametersatz und ein bestimmtes Pigment 60 ohne weiteres durch wenige Versuche experimentell ermittelt werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Laserkennzeichnung mit einem gepulsten Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μιη bis 3 μπι, insbe- sondere mit einem Nd:YAG-Laser durchzuführen. Die Pulsdauern liegen vorzugsweise unterhalb von 25 ns, insbesondere im Bereich von 8 bis 18 ns.
Bei den erfindungsgemäß eingesetzten mehrschichtigen Pigmenten kann es sich insbesondere um Magnetpigmente handeln, die zusätzlich zu dem beschriebenen Effekt durch ein externes Magnetfeld in Form eines gewünschten Motivs ausgerichtet werden können. Dazu werden die Magnetpigmente beispielsweise einem UV-härtenden Lack beigemischt, der mit den enthaltenen Magnetpigmenten im Siebdruck auf das Zielsubstrat aufgebracht wird. Dann wird das Zielsubstrat mit den noch beweglichen Magnetpigmenten in ein Magnetfeld einer gewünschten Feldverteilung gebracht und die Pigmente dadurch ausgerichtet. Die ausgerichteten Magnetpigmente werden nun durch Härten des UV-Lacks in ihrer Orientierung dauerhaft fixiert. Sicherheitselemente mit in Form eins Motivs ausgerichteten Magnetpigmenten zeigen dem Betrachter ein effektvolles, dreidimensional anmutendes Erscheinungsbild mit einem dynamischen Bewegungseffekt beim Kippen des Sicherheitselements, das mit der oben beschriebenen statischen Kennzeichnung kombiniert ist. Magnetpigmente können allerdings im»;Rahrnen der Erfindung auch ohne besondere Ausrichtung der Pigmente eingesetzt werden. Die erhaltene Farbschicht 14 weist dann ein bis auf die Kennzeichnung 18 gleichförmiges Erscheinungsbild auf, wie in Fig. 2(a) illustriert. Neben den in Fig. 6 gezeigten Pigmenten mit einem Kern, einer inneren
Schicht mit hoher Infrarotabsorption und einer äußeren Schicht mit niedrigerer Infrarotabsorption kommen auch zweischichtige Pigmentgestaltungen in Frage, bei denen der Kern bzw. Träger selbst die innere Schicht hoher Infrarotabsorption darstellt. Figur 8 zeigt zur Illustration ein zweischichtiges Pig- ment 80 mit einem Kern 82 aus gamma-Fe203 und einer Hülle 84 aus T1O2. Der Kern 82 stellt dabei eine innere Schicht dar, die eine wesentlich, beispielsweise um einen Faktor 3 höhere Infrarotabsorption als die äußere T1O2- Hülle 84 aufweist.
Nach dem oben beschriebenen Erklärungsansatz wird durch die Laserstrahlung im Intensitätsbereich 76 (Fig. 7) die äußere TiOYHülle 84 teilweise oder sogar vollständig zerstört und der stark IR-absorbierende, innere gamma- Fe2Ü3 -Kern 82 freigelegt. Dadurch wird die Infrarotabsorption des Pigments 80 erhöht, während gleichzeitig die farbgebenden Interferenzeffekte abgeschwächt und der Farbeindruck im sichtbaren Spektralbereich aufgehellt wird.
Neben den in Fig. 6 und in Fig. 8 gezeigten Pigmenten kommen auch die mehrschichtigen Pigmente in Frage, die in der WO 2010/149266 AI offenbart sind. Diese weisen zum Beispiel einen AkCb-Träger und eine oberhalb des Trägers aufgebrachte, mit MgO dotierte Schicht aus gamma-Eisenoxid auf.
Fig. 9 zeigt die gemessenen VIS/IR-Remissionen dreier erfindungsgemäßer, mittels Laser behandelter Sicherheitselemente. Zur Herstellung der Sicherheitselemente wurden jeweils sogenannte magnetische Goldpigmente („magnetisches Gold", in Fig. 9 auch als„M-Gold" bezeichnet) mit einem AhCvTräger und einer oberhalb des Trägers aufgebrachten, mit MgO dotierten Schicht aus gamma-Eisenoxid verwendet. Der Anteil des Erdalkali- metalls beträgt etwa 1 Gew.-% bezogen auf das Pigment. Die drei Sicherheitselemente wurden mit jeweils einer unterschiedlichen Laserenergie behandelt. Die in Fig. 9 gezeigten VIS/IR-Remissionen der drei mit Laserstrahlung behandelten Sicherheitselemente (Meßkurven 1, 2 und 3) wurden mittels eines UV-VIS-NIR-Spektrometers„Lambda 900" der Firma„Perkin- Elmer" in einem Meßbereich von 250 bis 2400 nm aufgenommen (Pixeldichte: 512 dpi). Die Laserbehandlung der Sicherheitselemente erfolgte jeweils mittels eines gepulsten Infrarotlasers (Leistung: etwa 6 W; Pulsdauer: etwa 8 Nanosekunden; Pulsfrequenz: 35 bis 40 kHz). Meßkurve 4 zeigt die Referenz „magnetisches Gold", d.h. die IR-Remissionen des nicht mit Laser behandelten Sicherheitselements. Der oben in Fig. 5 beschriebene gegenläufige Effekt der Absorption im VIS-Bereich einerseits, und der Absorption im IR-Bereich andererseits, geht aus den Meßkurven 1, 2 und 3 eindeutig hervor.
Bezugszeichenliste
10 Banknote
12 Sicherheitselement
14 Farbschicht
16 Hinter grundbereich
18 Kennzeichnung
20 Betrachter
22 Infrarotsensor
30, 34 Absorption VIS
32, 36 Absorption IR
40, 4 Absorption VIS
42, 46 Absorption IR
50, 54 Absorption VIS
52, 56 Absorption IR
60 mehrschichtiges Pigment
62 Substrat
64 innere Schicht
66 äußere Schicht
68 Pigmentrand
70 Absorption im sichtbaren Spektralbereich
72 Absorption im infraroten Spektralbereich
74 Belichtungsintensität
80 zweischichtiges Pigment
82 Substrat
84 Hülle

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen mit einer deckenden Farbschicht, die einen durch Einwirkung von Laserstrahlung eingebrachten, sowohl visuell als auch maschinell erfassbaren Kennzeichnungsbereich in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung, und einen Hintergrundbereich aufweist, umfassend
- das Aufbringen einer deckenden, mehrschichtige Pigmente enthal- tenden Farbschicht auf ein Substrat, und
- das Einbringen einer Kennzeichnung in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung in die Farbschicht durch Einwirkung von Laserstrahlung, wobei die Beschaffenheit der mehrschichtigen Pigmente und die Intensität der Laserstrahlung so gewählt werden, dass die
Kennzeichnung im sichtbaren Spektralbereich heller als der Hintergrundbereich und dadurch visuell erfassbar wird, und im infraroten Spektralbereich eine größere Absorption als der Hintergrundbereich erhält und dadurch maschinell erfassbar wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehrschichtigen Pigmente eine einheitliche, vom Betrachtungswinkel im Wesentlichen unabhängige Farbe aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehrschichtigen Pigmente einen Träger und eine auf dem Träger aufgebrachte Schicht aufweisen und die Schicht einen ersten Bestandteil mit einer ersten Infrarotabsorption und einen zweiten, durch Einwirkung von Laserstrahlung ablatierbaren Be- standteil mit einer zweiten Infrarotabsorption enthält, wobei die erste Infrarotabsorption größer als die zweite Infrarotabsorption ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Infrarotabsorption bevor- zugt mehr als 1,25 mal, weiter bevorzugt mehr als 2 mal und insbesondere bevorzugt mehr als 5 mal so groß wie die zweite Infrarotabsorption ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mehrschichtigen Pigmente Magnetpigmente sind und einen Träger und eine auf dem Träger aufgebrachte Schicht aufweisen, wobei der Träger von AI2O3, AI2O3 mit bis zu 5 Gew.-% T1O2, S1O2, S1O2 mit bis zu 20 Gew.-% Siliziumhydroxid, Glas oder Borosilicat gewählt ist und die Schicht gamma-Eisenoxid, das mit mindestens einem Erdalkalimetalloxid, bevorzugt MgO, dotiert ist, enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Magnetpigmente nach dem
Schritt des Aufbringens der Farbschicht auf das Substrat magnetisch in Form eines Motivs, insbesondere in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung, ausgerichtet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Farbschicht neben einem Bindemittel zu 75% bis 100% die mehrschichtigen Pigmente mit der einheitlichen, vom Betrachtungswinkel im Wesentlichen unabhängigen Farbe enthält, und zu 25% bis 0% optisch variable Pigmente. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Laserbeauf - schlagung mit einem gepulsten Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,
8 μιη bis 3 μπ\, vorzugsweise mit kurzen Pulsdauern von 25 ns oder weniger, insbesondere von 8 bis 18 ns durchgeführt wird.
9. Sicherheitselements zur Absicherung von Wertgegenständen mit einer deckenden Farbschicht, die einen durch Einwirkung von Laserstrahlung eingebrachten, sowohl visuell als auch maschinell erfassbaren Kennzeichnungsbereich in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung, und ei- nen Hintergrundbereich aufweist, wobei das Sicherheitselement durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 erhältlich ist.
10. Verwendung des Sicherheitselements nach Anspruch 9 zum Echtheitsnachweis von Wertgegenständen durch Erfassung der Infrarotabsorpti- on des Sicherheitselements im Bereich der Kennzeichnung.
11. Verfahren zum Echtheitsnachweis von Wertgegenständen, die mit dem Sicherheitselement nach Anspruch 9 ausgestartet sind, wobei das Verfahren einen Schritt des Erfassens der Infrarotabsorption des Sicherheitsele- ments im Bereich der Kennzeichnung umfasst.
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