EP2768678A1 - Verfahren zum herstellen eines optisch variablen sicherheitselements mit mikrokapselbasierter farbschicht und daraus hervorgehende sicherheitselement - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines optisch variablen sicherheitselements mit mikrokapselbasierter farbschicht und daraus hervorgehende sicherheitselement

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EP2768678A1
EP2768678A1 EP12773209.7A EP12773209A EP2768678A1 EP 2768678 A1 EP2768678 A1 EP 2768678A1 EP 12773209 A EP12773209 A EP 12773209A EP 2768678 A1 EP2768678 A1 EP 2768678A1
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EP
European Patent Office
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pigments
laser
layer
security element
microcapsule
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12773209.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Bornschlegl
Christoph Mengel
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Giesecke+Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke+Devrient GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2768678A1 publication Critical patent/EP2768678A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B42D2033/16—
    • B42D2033/20—

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an optically variable security element with microcapsule-based ink layer.
  • the invention further relates to a security arrangement with such a security element and a correspondingly equipped data carrier.
  • Data carriers such as valuables 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 designed, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a covering foil for a banknote with a hole, an applied security strip, a self-supporting transfer element or also in the form of a feature area printed directly on a value document.
  • Security elements play a special role in authenticity assurance, showing visual effects that depend on the viewing angle, as they can not be reproduced even with state-of-the-art copiers.
  • encapsulated magnetically orientable effect pigments have been used for this purpose, which can be magnetically aligned in the form of a motif to be displayed.
  • the object of the invention is to specify a method for producing optically variable security elements with a microcapsule-based ink layer with which such security elements with an attractive visual appearance and high counterfeit security 30 can be produced.
  • a subbing layer is applied to a substrate
  • a microcapsule-based ink layer is applied to the subbing layer containing, in a binder, a plurality of microcapsules each having a capsule shell, a carrier liquid enclosed in the capsule shell, and a magnetically orientable platelet Pigment, which is substantially freely rotatable in the microcapsule and reversibly alignable by an external magnetic field, an external magnetic field is applied to align the rotatable pigments in at least a portion of the color layer in the microcapsules, and in the portion with the aligned pigments Laser application of a marking laser at least a portion of the pigments and / or at least a portion of the background layer is modified.
  • each laser-induced, visually visible or machine detectable change in the pigments or the background layer is a modification.
  • the modification due to the variety of advantages by laser exposure, ie by means of laser radiation, it is understood that other electromagnetic radiation can be used in principle for modification.
  • suitable radiation for example ultraviolet radiation.
  • suitable UV radiation sources are used, which is not a laser.
  • suitable UV lamps are conceivable which, when a suitable mask is used, make possible the partial modification of the undercoat layer or the pigments.
  • the modification consists in a change in the color, the brightness or the reflection behavior (glossy / matt) of the pigments or the background layer.
  • the changes that can be detected by machine can, for example, be changes that are detectable only in the infrared or ultraviolet wavelength range.
  • Modifications of the pigments or of the background layer, which can only be detected by machine are characterized by the fact that they provide high protection against counterfeiting for the modified security element, whereby the authenticity check of such a security element can be reliably carried out by suitable means for automatic detection.
  • a laser-modifiable background layer is applied in step U), preferably a background layer with infrared-absorbing printing inks and / or metal layers.
  • step L) at least a portion of the background layer is then advantageously modified by laser application, in particular destroyed or bleached. Due to the modification of the background layer, in particular the contrast between a transparent state of the microcapsule-based ink layer, in which the pigments are perpendicular to the plane of the Color layer are aligned, and a non-transparent state of the microcapsule-based ink layer in which the pigments are aligned parallel to the plane of the ink layer, can be significantly increased, as shown in detail below.
  • both the pigments and the background layer are modified by laser application, in particular a motif can be introduced into the background layer and the color layer at the same time and with registration accuracy. If only the pigments are modified, it is possible in particular for a motif to be introduced into the ink layer which is only visible in certain orientations of the pigments.
  • a microcapsule-based ink layer is applied in step F) whose platelet-shaped pigments are reflective for the wavelength of the marking laser.
  • the reflective pigments can be formed in particular by oxidic multilayer interference-layer pigments.
  • a microcapsule-based ink layer is applied in step F), the platelet-shaped pigments of which are laser-modifiable with the marking laser.
  • the laser-modifiable pigments can be formed in particular by multilayer interference pigments with metallic layers.
  • the encapsulated pigments are preferably platelet-shaped, the ratio of the largest to the smallest diameter (diameter-to-thickness ratio) of the platelet-shaped pigments being more than 4: 1, preferably more than 10: 1, and particularly preferably between 20: 1 and 200 : 1 is.
  • the largest diameter of the platelet-shaped pigments lies preferably between 2 ⁇ ⁇ and 150 ⁇ , in particular between 5 ⁇ and 50 ⁇ .
  • the pigments are stabilized by a suitable treatment, in particular the coating of the surface of the pigments, so that the magnetic and optically variable properties of the pigments according to the invention can be maintained for as long as possible. It is also conceivable to stabilize the microcapsules in general or the pigments in particular by a stabilizer added to the carrier liquid.
  • a microcapsule-based ink layer is applied in step F), the binder of which contains particles which have a scattering or absorbing effect at the wavelength of the marking laser.
  • the scattering or absorbing particles may in particular be formed by titanium dioxide or iron oxide particles. In the visible spectral range, the particles are preferably inconspicuous.
  • the microcapsule-based ink layer is advantageously applied by screen printing or flexographic printing.
  • the microcapsules themselves have a diameter between 1 ⁇ and 200 ⁇ , preferably between 2 ⁇ and 80 ⁇ on. It is understood that the diameter of the microcapsules is advantageously matched to the size of the encapsulated pigments.
  • the wall thickness of the microcapsules is typically between 2% and 30%, preferably between 5% and 15% of the diameter of the microcapsules.
  • the pigments are aligned at least in a partial region of the ink layer perpendicular to the loading direction of the marking laser in step L). This will be in this area a achieves a particularly high level of interaction between laser radiation and pigments. Also advantageously, in step M), the pigments are aligned at least in a partial region of the ink layer parallel to the direction of impingement of the illumination laser in step L). As a result, a particularly high permeability of the color layer for the laser radiation is achieved in this area and thus enables a high level of interaction between the laser radiation and the background layer.
  • the pigments in step M) are aligned differently in different subregions of the ink layer, so that different effects in the different subregions can be generated simultaneously by the laser application.
  • the microcapsules may each contain a plurality of pigments, for example a magnetically alignable and an optically variable pigment. It is also possible to use in a security element encapsulated pigments having different properties, in particular different magnetic properties or different interaction strengths with the radiation used, so that first and second information are introduced into the security element by different strong radiation or by the different properties of the pigments can.
  • the laser application can be made over the entire surface, so that the different Lehe influencing of pigments and background layer is only generated by the magnetic orientation of the pigments. In some embodiments, however, it may be advantageous if the laser application in step L) takes place in a subarea in the form of patterns, characters or an encoding.
  • the radiation itself can be full surface and the Subregion are selected by a suitable mask with predetermined, transmissive to the radiation areas. Alternatively, a suitably focused beam in the form of the portion to be modified can be guided over the security element.
  • the background layer in step U) is advantageously applied in the form of information, in particular a pattern, a character or a coding.
  • Suitable application methods for the background layer are, in particular, screen printing, flexographic printing or intaglio printing.
  • an infrared laser is used as the marking laser, preferably an infrared laser in the wavelength range from 0.8 ⁇ m to 3 ⁇ m, such as a Nd: Y AG laser or Nd: YV04 laser.
  • Preferably pulsed marking lasers are used.
  • the laser parameters, in particular wavelength, power density, pulse duration and exposure time, and the materials of pigments and substrate are suitably matched to one another depending on the desired modification (only pigments, only background layer or both).
  • a translucent or transparent carrier liquid can be used.
  • an opaque carrier liquid is used.
  • the perception of the pigments enclosed in the microcapsules is generally considerably impaired by an opaque carrier liquid.
  • microcapsules with a transparent carrier liquid are particularly preferred, since this allows a particularly good perception of the pigments by the viewer. The very high recognition value therefore further increases the counterfeit protection of the security element in such embodiments.
  • the carrier liquid it is understood, with regard to the capsule shell, that it must be transparent or translucent in order to enable the viewer to perceive the carrier liquid or the magnetically orientable pigments.
  • a “transparent” material is understood as meaning a material which allows substantially complete passage of incident electromagnetic radiation at least in the visible wavelength range from about 380 nm to about 780 nm
  • the transmittance is T> 0.8, where T is defined as the quotient of the radiant power L transmitted through the material and the radiant power Lo radiated onto the substrate
  • T L / Lo
  • an "opaque” or “opaque” material has a transmittance T ⁇ 0.1, where T is defined as the quotient L / Lo (see above).
  • an opaque material does not substantially transmit incident electromagnetic radiation, at least in the visible wavelength range from about 380 nm to about 780 nm.
  • the subjective perception of a transparent, translucent or opaque material by a viewer may in some cases deviate significantly from the exact definition given above for transparent, translucent or opaque material.
  • the subjective perception of a transparent, translucent or opaque material depends very much on the lighting situation, ie whether the material is viewed by the viewer in reflection, transmission or in a combination of reflection and transmission.
  • a viewer under certain circumstances perceives a security element as transparent, even if the transmittance of the security element is more than z. B. is 0.7, ie, less than 30% of the incident light is reflected or absorbed.
  • a carrier liquid with a transmittance of 0.7 Such a transparent to the viewer carrier liquid is then optionally a translucent material in the sense of the definition given above (0.1 ⁇ T ⁇ 0.8).
  • the light scattering of the observed material has a similarly large influence on the subjective perception of a viewer because, among other things, the scattering influences the contrast between light and dark areas of the viewed material. Irrespective of the possible difference between the subjective perception of a viewer and the above definitions of transparent, translucent or opaque materials, all the variants according to the invention described in the context of this application can be carried out, ie can be easily reproduced by the person skilled in the art.
  • the carrier liquid contained in the microcapsules it should be noted at this point that in all variants of the invention in this carrier liquid additional security features may be included, which give the microcapsule and the security element produced therewith an additional functionality, in particular a further increased counterfeit protection.
  • the carrier liquid may have a special colorant or a luminescent, in particular fluorescent material.
  • the exposure to electromagnetic radiation, in particular laser radiation could lead to a color change of the substances present in the carrier liquid, so that the viewer can see the areas of the security element which contain microcapsules charged with electromagnetic radiation from the areas without application can distinguish with electromagnetic radiation, ie the viewer perceives the acted upon by radiation or not acted areas in a different color.
  • the additional substances provided in the carrier liquid can alternatively or additionally be provided in the capsule shell of the microcapsules. That is to say that the capsule shell can have, for example, a colorant, a luminescent, in particular fluorescent material or a material which can be marked by electromagnetic radiation, in particular laser radiation.
  • a further functionality for the microcapsule can be provided.
  • the additional functionality of the capsule shell or of the carrier liquid contributes synergistically Increase the protection against counterfeiting of the invention described in the present application.
  • the invention also includes a security arrangement for securing security papers, documents of value and the like, with a security element which can be produced according to a method described above, and with a verification element with a magnetic area.
  • Magnetic material advantageously has magnetic material in the form of patterns, lines, characters or a coding.
  • the motif represented by the magnetic material may be openly visible to a viewer or hidden even without aids, for example by covering with a dark printing layer.
  • the magnetic region is magnetized substantially perpendicular to the plane of the verification element.
  • the invention further comprises a data carrier, in particular a value document, such as a banknote, a passport, a document, an identification card or the like, which is equipped with a security element that can be produced according to a method described above or with a security arrangement of the type described.
  • a data carrier in particular a value document, such as a banknote, a passport, a document, an identification card or the like, which is equipped with a security element that can be produced according to a method described above or with a security arrangement of the type described.
  • the data carrier contains both a security element according to the invention and an associated verification element, these are advantageously geometrically arranged on the data carrier such that the security element can be brought over the verification element by bending or folding the data carrier.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with an optically variable security element according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through a security element with a reversible change of the visual appearance, in the left half without and in the right half with Verifier,
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 with a directly onto the banknote pallet.
  • the invention is not limited to printed security elements and bank notes, but can be used in all types of security elements, for example, labels on goods and packaging or in the hedge of documents, passports, passports, and the like.
  • the invention can also be used with cards such as identity cards, bank cards, credit cards, health cards or driver's licenses.
  • cards such as identity cards, bank cards, credit cards, health cards or driver's licenses.
  • transfer elements for example, transfer elements, security threads or security strips and also supervisory elements in addition to supervisory elements in question.
  • the security element 14 contains a reversible authenticity mark which can be interactively triggered by a magnetic verification device (FIG. 2). Without a verification device, the security element 14 shows a uniform appearance, for example a metallic luster. If the security element 14 is placed on the magnetic verification device by a user, the visual appearance of the security element 14 is changed interactively and reversibly. In the exemplary embodiment, the metallic luster of the security element 14 disappears when it is placed on the verification device and an information-carrying base layer 16 with the denomination "5" of the banknote becomes visible, as shown by dashed lines in FIG Verification device 20, turns after a short time, the uniform initial state again, in which the sub-base layer 16 is hidden from the viewer.
  • the left half of the figure shows the security element 14 without Verificationsein- device 20 or a region 28 away from the magnet 20, while the right half shows a portion 26 of the security element, which is located directly above the magnet 20.
  • a background layer 30 is applied in the area of the security element 14, which may contain any information, such as a representation of the denomination "5" of the banknote 10.
  • the background layer 30 may consist of one or more colors exist and is typically applied in offset, Letterset-, flexo or intaglio.
  • a color layer 34 which is largely opaque under normal conditions and applied on a microcapsule is applied by screen printing.
  • the ink layer 34 contains a multiplicity of microcapsules 36 which each have a capsule shell 38, a carrier liquid 40 enclosed in the capsule shell 38 and at least one platelet-shaped, magnetically alignable pigment 42.
  • the pigments 42 are substantially freely rotatable in the microcapsules 36 and can be reversibly aligned by an external magnetic field, such as the field 22 of the magnet 20.
  • the pigments 42 are platelet-shaped iron pigments prepared from reducing-treated carbonyl iron powder with a high ratio of platelet diameter to platelet thickness of 20: 1 or more.
  • the (largest) plate diameter is preferably between 2 ⁇ ⁇ and 150 ⁇ , in particular between 5 ⁇ and 50 ⁇ , and the platelet thickness is preferably between 40 nm and 1.5 ⁇ , in particular between 200 nm and 1.3 ⁇ ⁇ .
  • the pigments 42 may be mono- or multi-layered and, in the latter case, have at least one non-magnetic layer in addition to at least one magnetic layer.
  • oxide multilayer interference pigments can be used as laser radiation-reflecting pigments
  • multilayered interference pigments with metal layers can be used as laser radiation absorbing pigments.
  • the pigments 42 in the carrier liquid 40 within the capsule shell 38 are substantially freely rotatable, they have no preferential orientation without an external magnetic field, but rather are essentially random and thus altogether isotropically aligned.
  • the uniform distribution of the orientation of the pigments 42 in all directions is shown schematically in the left half of FIG.
  • the magnetically alignable pigments 42 are magnetically aligned due to their free rotation in the capsule shell 38.
  • the magnetic field lines 22 in the area 26 pass substantially perpendicularly through the ink layer 34 and thus also essentially orient the pigments 42 substantially perpendicular to the plane of the ink layer 34 (right half of FIG. 2).
  • the pigments 42 act to the viewer like the slats of a venetian blind, which look at the underlying release or block completely or partially.
  • regions 28 in which the pigments 42 are arranged substantially isotropically in their capsule shells 38 (left half of FIG. 2) they greatly limit the view of the background layer 30 that the color layer 34 in this region depends on the concentration Microcapsules 36 appears largely opaque and the metallic luster of the pigments 42 dominates the visual impression of the security element 14.
  • region 26 in which the pigments 42 are oriented substantially perpendicular to the plane of the ink layer 34 by the magnet 20, they, like the slats of a blind placed in parallel, provide a view of the underlying background layer 30 and the representation of the denomination "5 Because of the large ratio of platelet diameter to platelet thickness of 20: 1 or more, there is a high contrast between opaque subregions 28 and translucent subregions 26. In addition, the motif created by platelet alignment in subregions 26, 28 appears to be human When the security element 14 is removed again from the magnet 20, the magnetically oriented pigments 42, due to their mobility within the capsule shell 38, after some time relax back to the essentially isotropic initial state of the left half of FIG 2.
  • the change in the visual appearance of the security element 14 is thus triggered interactively and is completely reversible.
  • the rate at which the pigments 42 return to their initial state can be adjusted as desired, for example, by the viscosity of the carrier liquid 40 to a large extent.
  • Fig. 2 illustrates the change in visual appearance when viewing a finished security element 14.
  • the present inventors have surprisingly found that magnetic alignment of the platelet pigments 42 can also be used to advantage in the production of microcapsule-based color coat security elements.
  • the invention is based on the observation that a microcapsule-based ink layer 34 defined by an external magnetic field of a transparent state in which the pigments 42 are aligned perpendicular to the plane of the ink layer (right half of FIG. 2, magnetic field perpendicular to the color layer plane ) can be converted into a non-transparent state, in which the pigments 42 are aligned parallel to the plane of the ink layer (magnetic field parallel to the color layer plane).
  • This property can be exploited in order to specifically modify the background layer 30 (in the transparent state of the ink layer 34) and / or the pigments 42 themselves (in the non-transparent state of the ink layer 34) during the manufacturing process of the security element 14 by laser application of magnetically aligned regions ,
  • the magnetic field-induced transparency change allows to significantly increase the contrast of the interactively representable information.
  • FIG. 4 (a) shows the appearance 50 of a background layer 30 of a security element 14 with a printed information 32 in the form of the letter "a" in the transparent state of the ink layer 34.
  • Mente 42 are aligned in this case in the microcapsules 36 perpendicular to the ink layer 34 and give the view of the information 32 free unhindered.
  • the microcapsules 36 largely block the view of the background layer 30, as shown schematically in FIG. 4 (b). However, as a rule, even with highly pigmented color layers 34, there are individual points 54 at which no microcapsules 36 are present. Even in the non-transparent state of the ink layer 34, a residual 56 of the information 32 can thus still be seen in the appearance 52 of the security element.
  • a laser-modifiable background layer 30 with the desired information 32 is first applied to the substrate 12.
  • the laser-modifiability of the background layer 30 can be, for example, that the information 32 is printed with an infrared-absorbing ink that can be destroyed or bleached, for example, by the infrared radiation of a Nd: Y AG laser used as a marking laser.
  • microcapsule-based ink layer 34 which contains in a binder a plurality of microcapsules 36 having platelet-shaped magnetizable pigments 60 which are highly reflective at the wavelength of the Nd: Y AG marking laser. Then, an external magnetic field 62 is applied which aligns the pigments 60 parallel to the plane of the color layer 34.
  • the background layer 30 and the color layer 34 are exposed to laser radiation 64 of a Nd.Y AG marking laser, wherein the laser parameters, in particular power density, pulse duration and exposure time, are selected such that the highly reflective pigments 60 themselves are exposed by the laser radiation 64 are not changed, but that they reflect the irradiated laser light 64 as far as possible (reference numeral 66).
  • the laser radiation 64 penetrates all the way down to the laser-modifiable background layer 30 and destroys the infra-red absorbing ink of the information 32 in the applied areas 68.
  • the appearance 70 shown in FIG. 4 (c) is formed, in which the information 32 is just removed in the regions 68 outside of the microcapsules 36.
  • the non-transparent state of the ink layer 34 therefore, no or virtually no remainder of the information 32 is more visible.
  • the destroyed regions 68 of the information 32 are also lacking in the appearance 72 of the background layer 30 in the transparent state of the color layer 34, as shown in FIG. 4 (d), in practice only a slight brightening of the information 32 shown.
  • the contrast between transparent and non-transparent state is substantially increased by the described measure. If, for example, 5% of the information 32 is still visible after the application of background layer 30 and color layer 34 in the non-transparent state (situation of FIG. 4 (b)), then the contrast between the transparent and non-transparent state can be specified. If 4/5 of the applied areas 68 are destroyed by the laser application, ie 4% points with respect to the original information 32, only 1% of the original information is visible in the non-transparent state (situation of FIG. 4 (c)). ) and in the transparent state still 96% of the original information visible (situation of Fig. 4 (d)). The contrast after laser exposure has thus increased
  • oxidic multilayer interference pigments with a magnetic layer which ensure magnetic alignment can be considered as highly reflective pigments 60.
  • the laser-modifiable background layer 30 may also contain metal layers, for example of aluminum, copper or gold. Due to the magnetic field 62, the pigments 60 are advantageously aligned perpendicular to the direction of incidence of the laser radiation 64 of the marking laser. When laser applied perpendicular to the ink layer 34, as shown in Fig. 3, the pigments are then aligned parallel to the color layer plane. If the laser application at a certain angle to the vertical, preferably also the pigments 60 are aligned by the magnetic field 62 correspondingly at a certain angle to the color layer plane.
  • the information is usually not completely destroyed by the laser radiation 64 in the applied areas 68 in practice, as already taken into account in the above calculation of the contrast ratio.
  • the laser-induced change may, instead of destruction, also be a bleaching or other modification of the applied areas.
  • the laser-modifiable background layer 30, the highly reflective pigments 60 and the laser parameters, in particular wavelength, power density, pulse duration and exposure time, are advantageously matched to one another such that a high modification of the background layer 30 is accompanied by a slight influence on the pigment 60. Under certain circumstances, a certain change in the pigments 60 can be accepted by the laser treatment.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention in which a motif can be introduced into the background layer 30 as well as into the ink layer 34 at the same time and in register by the magnetic field-induced transparency change.
  • the starting point is a security element 80 of the type shown in principle in FIG. 2, wherein the security element 80 contains a laser-modifiable background layer 30, for example a background layer with infrared-absorbing printing inks, with metal layers, such as aluminum, copper or gold, or with irreversible thermochromic dyes, combined with infrared absorbers.
  • the microcapsules 36 of the microcapsule-based ink layer 34 in the exemplary embodiment of FIG. 5 contain platelet-shaped, magnetically alignable pigments 82, which are likewise laser-modified. bar are formed. For this purpose, for example, magnetic, multilayer interference pigments with metallic layers into consideration.
  • An external magnetic field 84 is then applied, which aligns the pigments 82 in a partial region 86 of the ink layer parallel to the plane of the ink layer 34 (left half of the image in FIG. 5 (a)) and in another partial region 88 perpendicular to the plane of the ink layer 34 (FIG. right half of Fig. 5 (a)).
  • the partial regions 86, 88 forms a predetermined motif, for example a pattern of alternating strips 86, 88.
  • the background layer 30 and the color layer 34 are then exposed to laser radiation 90 of a marking laser at a normal angle of incidence.
  • laser radiation 90 of a marking laser at a normal angle of incidence.
  • the pigments 82 are predominantly modified by the laser radiation 90, as indicated by the white filling of the modified pigments 92 in FIG hardly laser radiation 90 penetrates to the background layer 30 (left half of the figure in Fig. 5 (a)).
  • the modification of the pigments may be, for example, a laser-induced change in color, brightness or gloss.
  • the color layer 34 is transparent, so that the laser radiation 90 reaches and modifies the background layer 30, as shown in the figure by the narrow hatching the modified background layer 94 indicated (right half of the figure in Fig. 5 (a)).
  • the modification of the background layer can consist, for example, of a laser-induced change in color, brightness or gloss. If, when viewing the security element 80, the pigments 82, 92 are now aligned parallel to the color layer plane by an external magnetic field 84, as shown in FIG. 5 (b), the pigments 82, 92 block the view of the background layer 30.
  • the viewer gazes Therefore, in the portion 86 on the modified pigments 92 and in the partial area 88 on the unmodified pigments 82, so that the stripe pattern formed by the portions 86, 88 due to the different appearance of the pigments 82, 92 appears with a first visual impression.
  • the pigments 82, 92 are aligned perpendicular to the color layer plane by an external magnetic field 84, as shown in Fig. 5 (c), the pigments 82, 92 release the view of the background layer 30.
  • the observer therefore looks in the partial area 86 at the unmodified background layer 30 and at the partial area 88 at the modified base layer 94, so that, depending on the design and modification of the background layer 30, the striped pattern formed by the partial areas 86, 88 has a second visual impression occurs.
  • the modified areas of the color layer 34 and background layer 30 are in perfect register.
  • a motif is introduced only into the micropump-based ink layer 34.
  • the starting point is a security element 100 of the type shown in principle in FIG. 2, wherein the security element 100 contains an arbitrary background layer 30.
  • a microcapsule-based ink layer 34 is applied, whose microcapsules contain platelet-shaped, magnetically alignable and laser-modifiable pigments 82, for example magnetic, multilayer interference pigments with metallic layers.
  • the binder 102 of the color layer 34 in this embodiment contains particles 104 which are barely visible to a viewer but which have a strong scattering or absorbing effect at the wavelength of the marking laser.
  • the particles 104 may be formed for an Nd: Y AG marking laser, for example, from titanium dioxide or iron oxide.
  • an external magnetic field 84 is applied, which aligns the pigments 82 of the ink layer parallel to the plane of the ink layer 34.
  • the color layer 34 is then subjected to the laser radiation 108 of the Nd: YAG marking laser in a subregion 106 corresponding to the motif.
  • the partial region 106 can form, for example, the denomination "5" of the banknote 10.
  • the laser parameters in particular the power density, pulse duration and exposure time, are selected so that the pigments 82 are modified in the desired manner (reference symbol 92).
  • the energy of the laser radiation 108 is distributed in the ink layer 34, so that the laser radiation 108 in the background layer 30 arrives only with an intensity which is not sufficient for a visible change.
  • the pigments 82, 92 release the view of the background layer 30.
  • the observer thus sees information possibly contained in the background layer 30, for example the logo 32 shown in the plan view of FIG. 6 (c).
  • the pigments 82, 92 are aligned parallel to the color layer plane by an external magnetic field 84, as shown in Fig. 6 (d)
  • the pigments 82, 92 obstruct the view of the background layer 30.
  • the observer therefore looks in the partial area 106 due to the different appearance of the pigments 82, 92 now appears to the viewer the motif formed by the portion 106 in the form of the denomination "5", as in the plan view of Fig. 6 (e).
  • the background layer can be applied to any substrates, in particular paper, plastic or a paper-plastic composite.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen Sicherheitselements (14) mit einer mikrokapselbasierten Farbschicht (34), sowie das daraus hervorgehende Sicherheitselement, bei dem . U) eine Untergrundschicht (30, 32) auf ein Substrat aufgebracht wird . F) eine mikrokapselbasierte Farbschicht (34) auf die Untergrundschicht (30, 32) aufgebracht wird, die in einem Bindemittel eine Vielzahl von Mikrokapseln (36) enthält, die jeweils eine Kapselhülle (38), eine in der Kapselhülle eingeschlossene Trägerflüssigkeit (40) und ein magnetisch ausrichtbares, plättchenförmiges Pigment (42; 60; 82) aufweisen, welches in der Mikrokapsel (36) im Wesentlichen frei drehbar und durch ein externes Magnetfeld (62) reversibel ausrichtbar ist, . M) ein externes Magnetfeld (62) angelegt wird, um die drehbaren Pigmente (42; 60; 82) zumindest in einem Teilbereich der Farbschicht (34) in den Mikrokapseln (36) auszurichten, und . L) in dem Teilbereich mit den ausgerichteten Pigmenten (60) durch Laserbeaufschlagung (64) mit einem Markierungslaser zumindest ein Teil (92) der Pigmente und/oder zumindest ein Teilbereich (68; 94) der Untergrundschicht modifiziert wird.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES OPTISCH VARIABLEN SICHERHEITSELEMENTS MIT MIKROKAPSELBASIERTER FARBSCHICHT UND DARAUS HERVORGEHENDE SICHERHEITSELEMENT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen 5 Sicherheitselements mit mikrokapselbasierter Farbschicht. Die Erfindung betrifft ferner eine Sicherheitsanordnung mit einem solchen Sicherheitselement und einen entsprechend ausgestatteten Datenträger.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertge- 10 genstände, 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 können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Bank- 15 note mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument aufgedruckten Merkmalsbereichs ausgebildet sein.
Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitsele- 20 mente, die betrachtungswinkelabhängige visuelle Effekte zeigen, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Für diesen Zweck werden seit einiger Zeit auch verkapselte magnetisch ausrichtbare Effektpigmente eingesetzt, die magnetisch in Form eines darzustellenden Motivs ausgerichtet werden können.
25
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen optisch variabler Sicherheitselemente mit einer mikrokapsel- basierten Farbschicht anzugeben, mit dem sich solche Sicherheitselemente mit attraktivem visuellem Erscheinungsbild und hoher Fälschungssicherheit 30 erzeugen lassen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung ist bei einem Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen Sicherheitselements mit einer mikrokapselbasierten Farbschicht vorgesehen, dass
U) eine Untergrundschicht auf ein Substrat aufgebracht wird F) eine mikrokapselbasierte Farbschicht auf die Unter grundschicht aufgebracht wird, die in einem Bindemittel eine Vielzahl von Mikrokap- seln enthält, die jeweils eine Kapselhülle, eine in der Kapselhülle eingeschlossene Trägerflüssigkeit und ein magnetisch ausrichtbares, plättchenförmiges Pigment aufweisen, welches in der Mikrokapsel im Wesentlichen frei drehbar und durch ein externes Magnetfeld reversibel ausrichtbar ist, ein externes Magnetfeld angelegt wird, um die drehbaren Pigmente zumindest in einem Teilbereich der Farbschicht in den Mikrokapseln auszurichten, und in dem Teilbereich mit den ausgerichteten Pigmenten durch Laserbeaufschlagung mit einem Markierungslaser zumindest ein Teil der Pigmente und/ oder zumindest ein Teilbereich der Untergrundschicht modifiziert wird.
Dabei stellt jede laserinduzierte, visuell sichtbare oder maschinell erfassbare Veränderung der Pigmente bzw. der Untergrundschicht eine Modifikation dar. Wenngleich in der vorliegenden Anmeldung die Modifikation aufgrund der Vielzahl an Vorteilen durch Laserbeaufschlagung, d.h. mittels Laserstrahlung, erfolgt, versteht es sich, dass auch andere elektromagnetische Strahlung grundsätzlich zur Modifikation eingesetzt werden kann. Denkbar wäre in diesem Zusammenhang beispielsweise die Modifikation der Unter- grundschicht und/ oder der Pigmente durch Belichtung mittels geeigneter Strahlung, z.B. ultravioletter Strahlung. Dabei können beispielsweise geeignete UV-Strahlungsquellen zum Einsatz kommen, bei denen es sich nicht um einen Laser handelt. Denkbar sind beispielsweise geeignete UV-Lampen, die bei Einsatz einer geeigneten Maske die bereichsweise Modifizierung der Un- tergrundschicht bzw. der Pigmente ermöglichen. Typischerweise besteht die Modifikation in einer Änderung der Farbe, der Helligkeit oder des Reflexi- onsverhaltens (glänzend/ matt) der Pigmente bzw. der Untergrundschicht. Bei den Änderungen, die maschinell erfassbar sind, kann es sich z.B. um Veränderungen handeln, die lediglich im infraroten oder ultravioletten Wel- lenlängenbereich detektierbar sind. Modifikationen der Pigmente bzw. der Untergrundschicht, die lediglich maschinell erfassbar sind, zeichnen sich dadurch aus, dass sie für das modifizierte Sicherheitselement einen hohen Fälschungsschutz bereitstellen, wobei die Echtheitsüberprüfung eines solchen Sicherheitselements zuverlässig durch geeignete Mittel zur maschinel- len Detektion erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird in Schritt U) eine lasermodifi- zierbare Untergrundschicht aufgebracht, vorzugsweise eine Untergrundschicht mit infrarotabsorbierenden Druckfarben und/ oder Metallschichten. Im Schritt L) wird dann mit Vorteil zumindest ein Teilbereich der Untergrundschicht durch Laserbeaufschlagung modifiziert, insbesondere zerstört oder gebleicht. Durch die Modifikation der Untergrundschicht kann insbesondere der Kontrast zwischen einem transparenten Zustand der mikrokap- selbasierten Farbschicht, bei dem die Pigmente senkrecht zur Ebene der Farbschicht ausgerichtet sind, und einem nicht-transparenten Zustand der mikrokapselbasierten Farbschicht, bei dem die Pigmente parallel zur Ebene der Farbschicht ausgerichtet sind, deutlich erhöht werden, wie weiter unten im Detail dargestellt.
Werden sowohl die Pigmente als auch die Untergrundschicht durch Laserbeaufschlagung modifiziert, kann insbesondere ein Motiv gleichzeitig und passergenau in die Untergrundschicht und die Farbschicht eingebracht werden. Werden nur die Pigmente modifiziert, kann insbesondere ein Motiv in die Farbschicht eingebracht werden, das nur bei bestimmten Ausrichtungen der Pigmente sichtbar ist.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird in Schritt F) eine mikrokapselbasierte Farbschicht aufgebracht, deren plättchenförmigen Pigmente für die Wellenlänge des Markierungslasers reflektierend sind. Die reflektierenden Pigmente können insbesondere durch oxidische mehrschichtige Interferenzschichtpigmente gebildet sein.
Gemäß einer anderen, ebenfalls zweckmäßigen Ausgestaltung wird in Schritt F) eine mikrokapselbasierte Farbschicht aufgebracht, deren plättchen- förmige Pigmente mit dem Markierungslaser lasermodifizierbar sind. Die lasermodifizierbaren Pigmente können insbesondere durch mehrschichtige Interferenzpigmente mit metallischen Schichten gebildet sein. Die verkapselten Pigmente sind vorzugsweise plättchenförmig ausgebildet, wobei das Verhältnis des größten zum kleinsten Durchmesser (Durchmes- ser-zu-Dickenverhältnis) der plättchenförmigen Pigmente mehr als 4:1, bevorzugt mehr als 10:1 beträgt und besonders bevorzugt zwischen 20:1 und 200:1 liegt. Der größte Durchmesser der plättchenförmigen Pigmente liegt bevorzugt zwischen 2 μπ\ und 150 μπι, insbesondere zwischen 5 μηι und 50 μιη.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Pigmente durch eine geeignete Behandlung, insbesondere der Beschichtung der Oberfläche der Pigmente, stabilisiert werden, so dass die magnetischen und optisch variablen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Pigmente möglichst lange aufrechterhalten werden können. Denkbar ist es ferner, die Mikrokap- seln im Allgemeinen bzw. die Pigmente im Speziellen durch einen der Trä- gerflüssigkeit zugesetzten Stabilisator zu stabilisieren.
Nach einer weiteren, ebenfalls zweckmäßigen Ausgestaltung wird in Schritt F) eine mikrokapselbasierte Farbschicht aufgebracht, deren Bindemittel Partikel enthält, die bei der Wellenlänge des Markierungslasers streuend oder absorbierend wirken. Die streuenden oder absorbierenden Partikel können insbesondere durch Titandioxid- oder Eisenoxidpartikel gebildet sein. Im sichtbaren Spektralbereich sind die Partikel vorzugsweise unauffällig.
In allen Ausgestaltungen wird die mikrokapselbasierte Farbschicht vorteil- haft im Sieb- oder Flexodruck aufgebracht. Die Mikrokapseln selbst weisen einen Durchmesser zwischen 1 μπι und 200 μπν, vorzugsweise zwischen 2 μπι und 80 μπι auf. Es versteht sich, dass der Durchmesser der Mikrokapseln mit Vorteil auf die Größe der verkapselten Pigmente abgestimmt ist. Die Wandstärke der Mikrokapseln liegt typischerweise zwischen 2% und 30%, vorzugsweise zwischen 5% und 15% des Durchmessers der Mikrokapseln.
Mit Vorteil werden im Schritt M) die Pigmente zumindest in einem Teilbereich der Farbschicht senkrecht zur Beaufschlagungsrichtung des Markierungslasers in Schritt L) ausgerichtet. Dadurch wird in diesem Bereich eine besonders hohe Wechselwirkungsstärke zwischen Laserstrahlung und Pigmenten erreicht. Ebenfalls mit Vorteil werden in Schritt M) die Pigmente zumindest in einem Teilbereich der Farbschicht parallel zur Beaufschlagungsrichtung des arkierungslasers in Schritt L) ausgerichtet. Dadurch wird in diesem Bereich eine besonders hohe Durchlässigkeit der Farbschicht für die Laserstrahlung erreicht und damit eine hohe Wechselwirkungsstärke zwischen Laserstrahlung und Untergrundschicht ermöglicht.
In vorteilhaften Ausgestaltungen werden die Pigmente im Schritt M) in ver- schiedenen Teilbereichen der Farbschicht unterschiedlich ausgerichtet, so dass durch die Laserbeaufschlagung gleichzeitig unterschiedliche Effekte in den verschiedenen Teilbereichen erzeugt werden können.
Die Mikrokapseln können selbstverständlich auch jeweils mehrere Pigmente enthalten, beispielsweise ein magnetisch ausrichtbares und ein optisch variables Pigment. Es können in einem Sicherheitselement auch verkapselte Pigmente mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften oder unterschiedlicher Wechselwirkungsstärke mit der eingesetzten Strahlung verwendet werden, so dass durch un- terschiedliche starke Strahlung oder durch die unterschiedlichen Eigenschaften der Pigmente erste und zweite Informationen in das Sicherheitselement eingebracht werden können.
Die Laserbeaufschlagung kann vollflächig erfolgen, so dass die unterschied- liehe Beeinflussung von Pigmenten und Untergrundschicht nur durch die magnetische Ausrichtung der Pigmente erzeugt wird. In manchen Gestaltungen kann es allerdings vorteilhaft sein, wenn die Laserbeaufschlagung in Schritt L) in einem Teilbereich in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung erfolgt. Dabei kann die Strahlung selbst vollflächig sein und der Teilbereich durch eine geeignete Maske mit vorgegebenen, für die Strahlung durchlässigen Bereichen ausgewählt werden. Alternativ kann ein geeignet gebündelter Strahl in Form des zu modifizierenden Teilbereichs über das Sicherheitselement geführt werden.
In allen Gestaltungen wird die Untergrundschicht in Schritt U) mit Vorteil in Form einer Information, insbesondere eines Muster, Zeichens oder einer Codierung aufgebracht. Als Aufbringungsverfahren kommen für die Untergrundschicht insbesondere Siebdruck-, Flexodruck- oder Stichtiefdruck in Betracht.
Für die Laserbeaufschlagung in Schritt L) wird vorzugsweise ein Infrarot- Laser als Markierungslaser eingesetzt, bevorzugt ein Infrarot-Laser im Wellenlängenbereich von 0,8 μπι bis 3 μπ , wie etwa ein Nd:Y AG-Laser oder Nd:YV04-Laser. Vorzugweise werden dabei gepulste Markierungslaser eingesetzt. Die Laserparameter, insbesondere Wellenlänge, Leistungsdichte, Pulsdauer und Einwirkungszeit, und die Materialien von Pigmenten und Untergrund werden je nach der gewünschten Modifikation (nur Pigmente, nur Untergrundschicht oder beide) geeignet aufeinander abgestimmt.
In allen Varianten der vorliegenden Erfindung kann eine transluzente bzw. transparente Trägerflüssigkeit eingesetzt werden. Denkbar ist auch eine opake Trägerflüssigkeit. Die Wahrnehmung der in den Mikrokapseln eingeschlossenen Pigmente ist durch eine opake Trägerflüssigkeit in der Regel aber erheblich beeinträchtigt. Besonders bevorzugt sind derzeit daher Mikrokapseln mit einer transparenten Trägerflüssigkeit, da diese eine besonders gute Wahrnehmung der Pigmente durch den Betrachter ermöglicht. Der sehr hohe Wiedererkennungswert steigert daher bei solchen Ausführungsformen den Fälschungsschutz des Sicherheitselementes noch weiter. Bei obiger Diskussion der Trägerflüssigkeit versteht es sich im Hinblick auf die Kapselhülle, dass diese transparent oder transluzent ausgebildet sein muss, um die Wahrnehmung der Trägerflüssigkeit bzw. der magnetisch ausrichtbaren Pigmente für den Betrachter zu ermöglichen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem„transparenten" Material ein Material verstanden, das einfallende elektromagnetische Strahlung zumindest im sichtbaren Wellenlängenbereich von ca. 380 nm bis ca. 780 nm im Wesentlichen vollständig hindurchlässt. Bei einem„transparen- ten" Material im Rahmen der vorliegenden Erfindung, insbesondere einer „transparenten" Trägerflüssigkeit, ist der Transmissionsgrad T > 0,8, wobei T als Quotient der durch das Material hindurch gelassenen Strahlungsleistung L und der auf das Substrat eingestrahlten Strahlungsleistung Lo definiert ist. Diese exakte Definition des Transmissionsgrades (T = L/Lo) entspricht der im„Lexikon der Optik", Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2003, Band 2, Seite 366, Begriff„Transmissionsgrad" gegebenen Definition.
Ein„opakes" bzw.„undurchsichtiges" Material weist im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Transmissionsgrad T < 0,1 auf, wobei T als Quo- tient L/Lo definiert ist (siehe oben). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung lässt ein opakes Material einfallende elektromagnetische Strahlung daher zumindest im sichtbaren Wellenlängenbereich von ca. 380 nm bis ca. 780 nm im Wesentlichen nicht durch. Ein„transluzentes",„durchscheinendes" oder„semitransparentes" Material, insbesondere eine„transluzente" Trägerflüssigkeit, weist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zumindest im sichtbaren Wellenlängenbereich von ca. 380 nm bis ca. 780 nm einen Transmissionsgrad T größer 0,1 und kleiner 0,8 auf, d.h. 0,1 < T < 0,8. Es ist hier noch anzumerken, dass die subjektive Wahrnehmung eines transparenten, transluzenten oder opaken Materials durch einen Betrachter zum Teil erheblich von der oben gegebenen exakten Definition für transparentes, transluzentes oder opakes Material abweichen kann. Bei Messreihen, die zur Festlegung der oben aufgeführten Transmissionsgrade für transparente, transluzente und opake Materialien geführt haben, wurde nämlich festgestellt, dass die subjektive Wahrnehmung eines transparenten, transluzenten oder opaken Materials sehr stark von der Beleuchtungssituation abhängt, also davon, ob das Material vom Betrachter in Reflexion, Transmission oder in einer Kombination aus Reflexion und Transmission betrachtet wird. So nimmt ein Betrachter unter Umständen z.B. ein Sicherheitselement auch dann noch als transparent wahr, wenn der Transmissionsgrad des Sicherheitselements mehr als z. B. 0,7 beträgt, d.h. weniger als 30 % des einfallenden Lichts reflektiert oder absorbiert werden. Gleiches gilt für eine Träger- flüssigkeit mit einem Transmissionsgrad von 0,7. Eine solche für den Betrachter transparent erscheinende Trägerflüssigkeit ist dann gegebenenfalls ein transluzentes Material im Sinne der oben gegebenen Definition (0,1 < T < 0,8). Einen ähnlich großen Einfluss auf die subjektive Wahrnehmung eines Betrachters hat darüber hinaus die Lichtstreuung des betrachteten Materials, weil die Streuung unter anderem den Kontrast zwischen hellen und dunklen Bereichen des betrachteten Materials beeinflusst. Unabhängig von dem möglichen Unterschied zwischen subjektiver Wahrnehmung eines Betrachters und obigen Definitionen transparenter, translu- zenter oder opaker Materialien, sind alle im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen erfindungsgemäßen Varianten ausführbar, d. h. für den Fachmann problemlos nacharbeitbar. Bezüglich der in den Mikrokapseln enthaltenen Trägerflüssigkeit sei an dieser Stelle angemerkt, dass in allen Varianten der Erfindung in dieser Trägerflüssigkeit zusätzliche Sicherheitsmerkmale enthalten sein können, die der Mikrokapsel und dem damit hergestellten Sicherheitselement eine zusätzli- che Funktionalität, insbesondere einen weiter erhöhten Fälschungsschutz verleihen. Beispielsweise kann die Trägerflüssigkeit ein besonderes Farbmittel oder ein lumineszierendes, insbesondere fluoreszierendes Material aufweisen. Denkbar ist ferner ein Material, das mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, in einer physikalischen Größe, ins- besondere in seiner Farbe, beeinflusst werden kann. Z.B. könnte bei einem solchen Material die Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, zu einer Farbveränderung der in der Trägerflüssigkeit befindlichen Substanzen führen, so dass der Betrachter die Bereiche des Sicherheitselements, die mit elektromagnetischer Strahlung beauf- Schlagte Mikrokapseln enthalten, von den Bereichen ohne Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung unterscheiden kann, d.h. der Betrachter die mit Strahlung beaufschlagten bzw. nicht beaufschlagten Bereiche in einer unterschiedlichen Farbe wahrnimmt. Es versteht sich, dass die zusätzlich in der Trägerflüssigkeit vorgesehenen Substanzen alternativ oder zusätzlich in der Kapselhülle der Mikrokapseln vorgesehen sein können. D.h. die Kapselhülle kann z.B. ein Farbmittel, ein lumineszierendes, insbesondere fluoreszierendes Material oder ein durch elektromagnetische Strahlung, insbesondere Laserstrahlung markierbares Material aufweisen. Auch durch die Vorsehung der vorstehend genannten Substanzen in der Kapselhülle kann eine weitere Funktionalität für die Mikrokapsel vorgesehen werden. Die zusätzliche Funktionalität der Kapselhülle bzw. der Trägerflüssigkeit (siehe oben) trägt in synergistischer Weise zur Erhöhung des Fälschungsschutzes der in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Erfindung bei.
Die Erfindung enthält auch eine Sicherheitsanordnung zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und dergleichen, mit einem Sicherheitselement, das nach einem oben beschriebenen Verfahren herstellbar ist, und mit einem Verifikationselement mit einem Magnetbereich. In dem Magnetbereich liegt vorteilhaft magnetisches Material in Form von Mustern, Linien, Zeichen oder einer Codierung vor. Das von dem magnetischen Materi- al dargestellte Motiv kann für einen Betrachter offen sichtbar sein oder auch ohne Hilfsmittel verborgen sein, beispielsweise durch Überdeckung mit einer dunklen Druckschicht. Vorzugsweise ist der Magnetbereich im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Verifikationselements magnetisiert. Die Erfindung umfasst weiter einen Datenträger, insbesondere ein Wertdokument, wie eine Banknote, einen Pass, eine Urkunde, eine Ausweiskarte oder dergleichen, der mit einem nach einem oben beschriebenen Verfahren herstellbaren Sicherheitselement oder mit einer Sicherheitsanordnung der beschriebenen Art ausgestattet ist. Enthält der Datenträger sowohl ein erfin- dungsgemäßes Sicherheitselement als auch ein zugehöriges Verifikationselement, so sind diese mit Vorteil geometrisch so auf dem Datenträger angeordnet, dass das Sicherheitselement durch Biegen oder Falten des Datenträgers über das Verifikationselement bringbar ist. 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 optisch variablen Sicherheitselement,
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Sicherheitselement mit einer reversiblen Änderung des visuellen Erscheinungsbilds, in der linken Bildhälfte ohne und in der rechten Bildhälfte mit Verifikationseinrichtung,
Fig. 3 einen Zwischenschritt bei der Herstellung eines Sicherheitselements mit einem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 4 in (a) und (b) das Erscheinungsbild der Untergrundschicht des
Sicherheitselements der Fig. 3 vor der Laserbeaufschlagung und in (c) und (d) nach der Laserbeaufschlagung,
Fig. 5 in (a) bis (c) ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem durch die magnetfeldinduzierte Transparenzänderung ein Motiv gleichzeitig und passergenau sowohl in die Untergrundschicht als auch in die Farbschicht eingebracht wird, und
Fig. 6 in (a) bis (e) ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Motiv lediglich in die mikrokapselbasierte Farb- Schicht eingebracht wird.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten und andere Wertdokumente erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit einem direkt auf das Banknotenpa- pier 12 aufgedruckten, optisch variablen Sicherheitselement 14 mit einem interaktiv auslösbaren Echtheitskennzeichen 16. Die Erfindung ist allerdings nicht auf aufgedruckte Sicherheitselemente und Banknoten beschränkt, sondern kann bei allen Arten von Sicherheitselementen eingesetzt werden, bei- spielsweise bei Etiketten auf Waren und Verpackungen oder bei der Absicherung von Dokumenten, Ausweisen, Pässen, und dergleichen.
Die Erfindung kann insbesondere auch bei Karten, wie etwa Ausweiskarten, Bankkarten, Kreditkarten, Gesundheitskarten oder Führerscheinen, einge- setzt werden. Neben aufgedruckten Elementen kommen beispielsweise auch Transferelemente, Sicherheitsfäden oder Sicherheitsstreifen und neben Aufsichtselementen auch Durchsichtselemente infrage.
Zurückkommend auf die Darstellung der Fig. 1 enthält das Sicherheitsele- ment 14 ein reversibles, durch eine magnetische Verifikationseinrichtung (Fig. 2) interaktiv auslösbares Echtheitskennzeichen. Ohne Verifikationseinrichtung zeigt das Sicherheitselement 14 ein einheitliches Erscheinungsbild, beispielsweise einen metallischen Glanz. Wird das Sicherheitselement 14 durch einen Benutzer auf die magnetische Verifikationseinrichtung gelegt, so wird das visuelle Erscheinungsbild des Sicherheitselements 14 interaktiv und reversibel verändert. Im Ausführungsbeispiel verschwindet der metallische Glanz des Sicherheitselements 14 beim Auflegen auf die Verifikationseinrichtung und eine informationsführende Unter grundschicht 16 mit der Denomination„5" der Banknote wird sichtbar, wie in Fig. 1 gestrichelt dar- gestellt. Entfernt der Benutzer das Sicherheitselement 14 wieder von der Verifikationseinrichtung 20, stellt sich nach kurzer Zeit der einheitliche Ausgangszustand wieder ein, in dem die Unter grundschicht 16 dem Betrachter verborgen ist. Der Aufbau des Sicherheitselements 14 und das Zustandekommen der reversiblen Änderung des visuellen Erscheinungsbilds werden nun mit Bezug auf die Querschnittsdarstellung der Fig. 2 genauer erläutert. Dabei zeigt die linke Bildhälfte der Figur das Sicherheitselement 14 ohne Verifikationsein- richtung 20 bzw. einen Bereich 28 abseits des Magneten 20, während die rechte Bildhälfte einen Bereichs 26 des Sicherheitselements zeigt, der sich unmittelbar über dem Magneten 20 befindet.
Auf das Banknotenpapier 12 der Banknote 10 ist im Bereich des Sicherheits- elements 14 eine Untergrundschicht 30 aufgebracht, die eine beliebige Information, wie etwa eine Darstellung der Denomination„5" der Banknote 10, enthalten kann. Die Untergrundschicht 30 kann aus einer oder mehreren Farben bestehen und wird typischerweise im Offset-, Letterset-, Flexo- oder Stichtiefdruck aufgebracht.
Über diese Untergrundschicht 30 ist im Siebdruckverfahren eine unter Normalbedingungen weitgehend opake, mikrokapselbasierte Farbschicht 34 aufgebracht. Die Farbschicht 34 enthält eine Vielzahl von Mikrokapseln 36, die jeweils eine Kapselhülle 38, eine in der Kapselhülle 38 eingeschlossene Trägerflüssigkeit 40 und zumindest ein plättchenförmiges, magnetisch ausrichtbares Pigment 42 aufweisen. Die Pigmente 42 sind in den Mikrokapseln 36 im Wesentlichen frei drehbar und können durch ein äußeres Magnetfeld, wie etwa das Feld 22 des Magneten 20, reversibel ausgerichtet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Pigmente 42 aus reduzierend behandeltem Carbonyleisenpulver hergestellte plättchenförmige Eisenpigmente mit einem hohen Verhältnis von Plättchendurchmesser zu Plättchendicke von 20:1 oder mehr. Der (größte) Plättchendurchmesser liegt dabei vorzugsweise zwischen 2 μπ\ und 150 μπι, insbesondere zwischen 5 μιη und 50 μη , und die Plättchendicke liegt vorzugsweise zwischen 40 nm und 1,5 μητι, insbesondere zwischen 200 nm und 1,3 μτη.
Je nach beabsichtigter Anwendung können die Pigmente 42 ein- oder mehr- schichtig ausgebildet sein und im letzteren Fall neben zumindest einer magnetischen Schicht auch zumindest eine nichtmagnetische Schicht aufweisen. Beispielsweise können oxidische mehrschichtige Interferenzpigmente als Laserstrahlung-reflektierende Pigmente eingesetzt werden und mehrschichtige Interferenzpigmente mit Metallschichten können als Laserstrahlung- absorbierende Pigmente eingesetzt werden.
Da die Pigmente 42 in der Trägerflüssigkeit 40 innerhalb der Kapselhülle 38 im Wesentlichen frei drehbar sind, weisen sie ohne äußeres Magnetfeld keine Vorzugsorientierung auf, sondern sind vielmehr im Wesentlichen zufällig und damit insgesamt isotrop ausgerichtet. Die gleichmäßige Verteilung der Ausrichtung der Pigmente 42 in alle Richtungen ist in der linken Bildhälfte der Fig. 2 schematisch dargestellt.
Im Bereich 26 unmittelbar über dem Magneten 20 werden die magnetisch ausrichtbaren Pigmente 42 dagegen aufgrund ihrer freien Drehbarkeit in der Kapselhülle 38 magnetisch ausgerichtet. Die plättchenf örmigen Pigmente 42 orientieren sich dabei mit ihrer Plättchenausdehnung entlang der Magnetfeldlinien 22. Bei der in Fig. 2 gezeigten Situation treten die Magnetfeldlinien 22 im Bereich 26 im Wesentlichen senkrecht durch die Farbschicht 34 hin- durch und richten die Pigmente 42 somit ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Farbschicht 34 aus (rechte Bildhälfte der Fig. 2).
Wegen ihrer plättchenf örmigen Gestalt wirken die Pigmente 42 für den Betrachter wie die Lamellen einer Jalousie, die den Blick auf die darunterlie- gende Untergrundschicht 30 freigeben oder ganz oder teilweise blockieren. In den Bereichen 28, in denen die Pigmente 42 im Wesentlichen isotrop in ihren Kapselhüllen 38 angeordnet sind (linke Bildhälfte der Fig. 2), schränken sie die Sicht auf die Untergrundschicht 30 stark ein, dass die Farbschicht 34 in diesem Bereich je nach Konzentration der Mikrokapseln 36 weitgehend opak erscheint und der metallischen Glanz der Pigmente 42 den visuellen Eindruck des Sicherheitselements 14 dominiert.
Im Bereich 26, in dem die Pigmente 42 durch den Magneten 20 im Wesentli- chen senkrecht zur Ebene der Farbschicht 34 ausgerichtet sind, geben diese dagegen wie die parallel gestellten Lamellen einer Jalousie den Blick auf die darunterliegende Untergrundschicht 30 und die Darstellung der Denomination„5" frei. Wegen des großen Verhältnisses von Plättchendurchmesser zu Plättchendicke von 20:1 oder mehr, ergibt sich ein hoher Kontrast zwischen deckenden Teilbereichen 28 und transluzenten Teilbereichen 26. Darüber hinaus erscheint das durch die Plättchenausrichtung in den Teilbereichen 26, 28 erzeugte Motiv für das menschliche Auge mit einem effektvollen, dreidimensional anmutenden Erscheinungsbild. Wird das Sicherheitselement 14 wieder von dem Magneten 20 entfernt, so relaxieren die magnetisch ausgerichteten Pigmente 42 aufgrund ihrer Beweglichkeit innerhalb der Kapselhülle 38 nach einiger Zeit wieder in den im Wesentlichen isotropen Ausgangszustand der linken Bildhälfte der Fig. 2. Die Änderung des visuellen Erscheinungsbilds des Sicherheitselements 14 wird also interaktiv ausgelöst und ist vollständig reversibel. Die Geschwindigkeit, mit der die Pigmente 42 in ihren Ausgangszustand zurückkehren, kann beispielsweise durch die Viskosität der Trägerflüssigkeit 40 in weitem Rahmen nach Wunsch eingestellt werden. Fig. 2 illustriert die Änderung des visuellen Erscheinungsbilds bei der Betrachtung eines fertigen Sicherheitselements 14. Die gegenwärtigen Erfinder haben jedoch überraschend gefunden, dass sich eine magnetische Ausrichtung der plättchenförmigen Pigmente 42 auch bereits bei der Herstellung von Sicherheitselementen mit mikrokapselbasierter Farbschicht vorteilhaft einsetzen Iässt.
Die Erfindung setzt dabei bei der Beobachtung an, dass eine mikrokapselba- sierte Farbschicht 34 durch ein externes Magnetfeld definiert von einem transparenten Zustand, in dem die Pigmente 42 senkrecht zur Ebene der Farbschicht ausgerichtet sind (rechte Bildhälfte der Fig. 2, Magnetfeld senkrecht zur Farbschichtebene) in einen nicht-transparenten Zustand überführt werden kann, in dem die Pigmente 42 parallel zur Ebene der Farbschicht ausgerichtet sind (Magnetfeld parallel zur Farbschichtebene). Diese Eigen- schaff kann ausgenutzt werden, um beim Herstellungsprozess des Sicherheitselements 14 durch Laserbeaufschlagung magnetisch ausgerichteter Bereiche gezielt die Untergrundschicht 30 (im transparenten Zustand der Farbschicht 34) und/ oder die Pigmente 42 selbst (im nicht-transparenten Zustand der Farbschicht 34) zu modifizieren.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, das mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 beschrieben wird, erlaubt die magnetfeldinduzierte Transparenzänderung, den Kontrast der interaktiv darstellbaren Information signifikant zu erhöhen.
Zunächst zeigt Fig. 4(a) das Erscheinungsbild 50 einer Untergrundschicht 30 eines Sicherheitselements 14 mit einer gedruckten Information 32 in Form des Buchstabens„a" im transparenten Zustand der Farbschicht 34. Die Pig- mente 42 sind in dabei in den Mikrokapseln 36 senkrecht zur Farbschicht 34 ausgerichtet und geben den Blick auf die Information 32 ungehindert frei.
Werden die Pigmente 42 in den Mikrokapseln 36 nun durch ein Magnetfeld parallel zur Farbschichtebene ausgerichtet so blockieren die Mikrokapseln 36 weitgehend die Sicht auf die Untergrundschicht 30, wie in Fig. 4(b) schematisch dargestellt. Allerdings gibt es in der Regel selbst bei hochpigmentierten Farbschichten 34 einzelne Stellen 54, an denen keine Mikrokapseln 36 vorhanden sind. Auch im nicht-transparenten Zustand der Farbschicht 34 kann somit im Erscheinungsbild 52 des Sicherheitselements dennoch ein Rest 56 der Information 32 zu sehen sein.
Um die Information 32 mit besonders hohem Kontrast zwischen transparentem und nicht-transparentem Mikrokapselzustand darstellen zu können, wird mit Bezug auf Fig. 3 erfindungsgemäß zunächst eine lasermodifizierba- re Untergrundschicht 30 mit der gewünschten Information 32 auf das Substrat 12 aufgebracht. Die Lasermodifizierbarkeit der Untergrundschicht 30 kann beispielsweise darin bestehen, dass die Information 32 mit einer infrarotabsorbierenden Druckfarbe aufgedruckt wird, die beispielsweise durch die Infrarot-Strahlung eines als Markierungslaser eingesetzten Nd:Y AG- Lasers zerstört oder stark gebleicht werden kann.
Auf diese lasermodifizierbare Untergrundschicht 30 wird eine mikrokapsel- basierte Farbschicht 34 aufgebracht, die in einem Bindemittel eine Vielzahl von Mikrokapseln 36 mit plättchenförmigen, magnetisch ausrichtbaren Pigmenten 60 enthält, die bei der Wellenlänge des Nd:Y AG-Markierungslasers hochreflektierend sind. Dann wird ein externes Magnetfeld 62 angelegt, das die Pigmente 60 parallel zur Ebene der Farbschicht 34 ausrichtet. Im ausrichteten Zustand der Pigmente 60 werden die Untergrundschicht 30 und die Farbschicht 34 mit Laserstrahlung 64 eines Nd.Y AG-Markierungslasers beaufschlagt, wobei die Laserparameter, insbesondere Leistungsdichte, Pulsdauer und Einwirkzeit, so gewählt werden, dass die hochreflektierenden Pigmente 60 selbst durch die Laserstrahlung 64 nicht verändert werden, sondern dass sie das eingestrahlte Laserlicht 64 weitestgehend reflektieren (Bezugszeichen 66). Außerhalb der Mikrokapseln 36 dringt die die Laserstrahlung 64 dagegen bis auf die lasermodifizierbare Untergrundschicht 30 vor und zerstört in den beaufschlagten Bereichen 68 die infrarotabsorbierende Druckfarbe der Information 32.
Dadurch entsteht im nicht-transparenten Zustand der Farbschicht 34 das in Fig. 4(c) dargestellte Erscheinungsbild 70, bei dem die Information 32 gerade in den außerhalb der Mikrokapseln 36 liegenden Bereichen 68 entfernt ist. Im nicht-transparenten Zustand der Farbschicht 34 ist somit kein oder praktisch kein Rest der Information 32 mehr sichtbar. Die zerstörten Bereiche 68 der Information 32 fehlen zwar auch im Erscheinungsbild 72 der Untergrund- Schicht 30 im transparenten Zustand der Farbschicht 34, wie in Fig. 4(d) gezeigt, führen in der Praxis aber nur zu einer leichten Aufhellung der dargestellten Information 32.
Dagegen wird der Kontrast zwischen transparentem und nicht-transpa- rentem Zustand durch die beschriebene Maßnahme wesentlich erhöht. Sind beispielsweise nach dem Aufbringen von Untergrundschicht 30 und Farbschicht 34 im nicht-transparenten Zustand noch 5% der Information 32 sichtbar (Situation von Fig. 4(b)), so kann der Kontrast zwischen dem transparenten' und nicht- transparenten Zustand mit angegeben werden. Werden durch die Laserbeaufschlagung dann 4/5 der beaufschlagten Gebiete 68, also 4% -Punkte bezogen auf die ursprüngliche Information 32 zerstört, so sind im nicht-transparenten Zustand nur noch 1 % der ursprünglichen Information sichtbar (Situation von Fig. 4(c)) und im transparenten Zustand noch 96% der ursprünglichen Information sichtbar (Situation von Fig. 4(d)). Der Kontrast nach der Laserbeaufschlagung hat sich somit auf
Knach = 96%/1% = 96, also fast um einen Faktor 5 erhöht. Diese Kontrasterhöhung fällt bei der Be- trachtung wesentlich stärker ins Gewicht als die leichte Aufhellung der dargestellten Information 32.
Als hochreflektierende Pigmente 60 kommen bei dieser Ausgestaltung beispielsweise oxidische mehrschichtige Interferenzpigmente mit einer magne- tischen Schicht in Betracht, welche die magnetische Ausrichtbarkeit gewährleisten. Die lasermodifizierbare Untergrundschicht 30 kann neben infrarotabsorbierenden Druckfarben beispielsweise auch Metallschichten, etwa aus Aluminium, Kupfer oder Gold, enthalten. Durch das Magnetfeld 62 werden die Pigmente 60 mit Vorteil senkrecht zur Einfallsrichtung der Laserstrah- lung 64 des Markierungslasers ausgerichtet. Bei Laserbeaufschlagung senkrecht auf die Farbschicht 34, wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Pigmente dann parallel zur Farbschichtebene ausrichtet. Erfolgt die Laserbeaufschlagung unter einem gewissen Winkel zur Senkrechten, werden vorzugsweise auch die Pigmente 60 durch das Magnetfeld 62 entsprechend in einem gewissen Winkel zur Farbschichtebene ausgerichtet.
Die Information wird durch die Laserstrahlung 64 in den beaufschlagten Be- reichen 68 in der Praxis meist nicht vollständig zerstört, wie bei der obigen Berechnung des Kontrastverhältnisses bereits berücksichtigt. Die laserindizierte Änderung kann anstatt in einer Zerstörung auch in einer Ausbleichung oder einer anderen Modifikation der beaufschlagten Bereiche bestehen. Die lasermodifizierbare Untergrundschicht 30, die hochreflektierenden Pigmente 60 und die Laserparameter, insbesondere Wellenlänge, Leistungsdichte, Pulsdauer und Einwirkungszeit, werden mit Vorteil so aufeinander abgestimmt, dass eine hohe Modifikation der Untergrundschicht 30 mit einer geringen Beeinflussung des Pigmente 60 einhergeht. Unter Umständen kann dabei eine gewisse Veränderung der Pigmente 60 durch die Laserbeauf - schlagung in Kauf genommen werden.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem durch die magnetfeldinduzierte Transparenzänderung ein Motiv gleichzeitig und passergenau sowohl in die Untergrundschicht 30 als auch in die Farbschicht 34 eingebracht werden kann.
Ausgangspunkt ist ein Sicherheitselement 80 der grundsätzlich in Fig. 2 dargestellten Art, wobei das Sicherheitselement 80 eine lasermodifizierbare Untergrundschicht 30 enthält, beispielsweise eine Untergrundschicht mit infra- rotabsorbierenden Druckfarben, mit Metallschichten, etwa aus Aluminium, Kupfer oder Gold, oder mit irreversiblen thermochromen Farbstoffen, kombiniert mit Infrarotabsorbern. Die Mikrokapseln 36 der mikrokapselbasierten Farbschicht 34 enthalten bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 plättchen- förmige, magnetisch ausrichtbare Pigmente 82, die ebenfalls lasermodifizier- bar ausgebildet sind. Hierfür kommen beispielsweise magnetische, mehrschichtige Interferenzpigmente mit metallischen Schichten in Betracht.
Nun wird ein externes Magnetfeld 84 angelegt, das die Pigmente 82 in einem Teilbereich 86 der Farbschicht parallel zur Ebene der Farbschicht 34 ausrichtet (linke Bildhälfte in Fig. 5(a)) und in einem anderen Teilbereich 88 senkrecht zur Ebene der Farbschicht 34 ausrichtet (rechte Bildhälfte in Fig. 5(a)). Die Teilbereiche 86, 88 bildet dabei ein vorgegebenes Motiv, beispielsweise ein Muster alternierender Streifen 86, 88.
Im ausgerichteten Zustand der Pigmente 82 werden nun die Untergrundschicht 30 und die Farbschicht 34 unter senkrechtem Einfallswinkel mit Laserstrahlung 90 eines Markierungslasers beaufschlagt. In dem Teilbereich 86, in dem die Pigmente 82 parallel zur Farbschichtebene und damit senkrecht zur Richtung der Laserstrahlung 90 stehen, werden durch die Laserstrahlung 90 überwiegend nur die Pigmente 82 modifiziert, wie in der Figur durch die weiße Füllung der modifizierten Pigmente 92 angedeutet, während kaum Laserstrahlung 90 bis zur Untergrundschicht 30 vordringt (linke Bildhälfte in Fig. 5(a)). Die Modifikation der Pigmente kann dabei beispielsweise in einer laserinduzierten Änderung der Farbe, Helligkeit oder des Glanzes bestehen.
In dem Teilbereich 88, in dem die Pigmente 82 senkrecht zur Farbschichtebene und damit parallel zur Laserstrahlung 90 ausgerichtet sind, ist die Farbschicht 34 dagegen transparent, so dass dort die Laserstrahlung 90 die Untergrundschicht 30 erreicht und modifiziert, wie in der Figur durch die enge Schraffur der modifizierten Untergrundschicht 94 angedeutet (rechte Bildhälfte in Fig. 5(a)). Die Modifikation der Untergrundschicht kann dabei beispielsweise in einer laserinduzierten Änderung der Farbe, Helligkeit oder des Glanzes bestehen. Werden bei der Betrachtung des Sicherheitselements 80 nun die Pigmente 82, 92 durch ein externes Magnetfeld 84 parallel zur Farbschichtebene ausgerichtet, wie in Fig. 5(b) gezeigt, so versperren die Pigmente 82, 92 die Sicht auf die Untergrundschicht 30. Der Betrachter blickt daher im Teilbereich 86 auf die modifizierten Pigmente 92 und im Teilbereich 88 auf die unmodifizierten Pigmente 82, so dass das durch die Teilbereiche 86, 88 gebildete Streifenmuster aufgrund des unterschiedlichen Erscheinungsbilds der Pigmente 82, 92 mit einem ersten visuellen Eindruck in Erscheinung tritt. Werden bei der Betrachtung die Pigmente 82, 92 dagegen durch ein externes Magnetfeld 84 senkrecht zur Farbschichtebene ausgerichtet, wie in Fig. 5(c) gezeigt, so geben die Pigmente 82, 92 die Sicht auf die Untergrundschicht 30 frei. Der Betrachter blickt daher im Teilbereich 86 auf die unmodifizierte Untergrundschicht 30 und im Teilbereich 88 auf die modifizierte Untergrund- schicht 94, so dass je nach Ausgestaltung und Modifikation der Untergrundschicht 30 das durch die Teilbereiche 86, 88 gebildete Streifenmuster mit einem zweiten visuellen Eindruck in Erscheinung tritt.
Durch die gleichzeitige Erzeugung der Modifikation der Pigmente 82 und der Untergrundschicht 30 stehen die modifizierten Bereiche von Farbschicht 34 und Untergrundschicht 30 im perfekten Passer.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 wird ein Motiv lediglich in die mik- rokapselbasierte Farbschicht 34 eingebracht. Ausgangspunkt ist ein Sicher- heitselement 100 der grundsätzlich in Fig. 2 dargestellten Art, wobei das Sicherheitselement 100 eine beliebige Untergrundschicht 30 enthält. Auf die Untergrundschicht 30 wird eine mikrokapselbasierte Farbschicht 34 aufgebracht, deren Mikrokapseln plättchenförmige, magnetisch ausrichtbare und lasermodifizierbare Pigmente 82 enthalten, beispielsweise magnetische, mehrschichtige Interferenzpigmente mit metallischen Schichten. Das Bindemittel 102 der Farbschicht 34 enthält bei diesem Ausführungsbeispiel Partikel 104, die für einen Betrachter kaum sichtbar sind, die aber bei der Wellenlänge des Markierungslasers stark streuend oder absorbierend wirken. Die Partikel 104 können für einen Nd:Y AG-Markierungslaser beispielsweise aus Titandioxid oder Eisenoxid gebildet sein.
Zum Einbringen des Motivs in die Farbschicht 34 wird ein externes Magnetfeld 84 angelegt, das die Pigmente 82 der Farbschicht parallel zur Ebene der Farbschicht 34 ausrichtet. Im ausrichteten Zustand der Pigmente 82 wird nun die Farbschicht 34 in einem dem Motiv entsprechenden Teilbereich 106 mit der Laserstrahlung 108 des Nd:YAG-Markierungslasers beaufschlagt. Der Teilbereich 106 kann als Motiv beispielsweise die Denomination„5" der Banknote 10 bilden. Die Laserparameter, insbesondere Leistungsdichte, Pulsdauer und Einwirkzeit, werden dabei so gewählt, dass die Pigmente 82 in der gewünschten Art modifiziert werden (Bezugszeichen 92).
Aufgrund der streuenden oder absorbierenden Wirkung der Partikel 104 wird die Energie der Laserstrahlung 108 in der Farbschicht 34 verteilt, so dass die Laserstrahlung 108 bei der Untergrundschicht 30 nur mehr mit einer nicht für eine sichtbare Veränderung ausreichenden Intensität ankommt.
Werden bei der Betrachtung des Sicherheitselements 100 nun die Pigmente 82, 92 durch ein externes Magnetfeld 84 senkrecht zur Farbschichtebene aus- gerichtet, wie in Fig. 6(b) dargestellt, so geben die Pigmente 82, 92 die Sicht auf die Untergrundschicht 30 frei. Der Betrachter sieht somit eine in der Untergrundschicht 30 gegebenenfalls enthaltene Information, beispielsweise das in der Aufsicht der Fig. 6(c) gezeigte Logo 32. Werden bei der Betrachtung die Pigmente 82, 92 dagegen durch ein externes Magnetfeld 84 parallel zur Farbschichtebene ausgerichtet, wie in Fig. 6(d) dargestellt, so versperren die Pigmente 82, 92 die Sicht auf die Untergrundschicht 30. Der Betrachter blickt daher im Teilbereich 106 auf die modifizierten Pigmente 92 und außerhalb des Teilbereichs 106 auf die unmodifizierten Pigmente 82. Wegen des unterschiedlichen Erscheinungsbilds der Pigmente 82, 92 erscheint nunmehr für den Betrachter das durch den Teilbereich 106 gebildete Motiv in Form der Denomination„5", wie in der Aufsicht der Fig. 6(e) gezeigt.
Anzumerken ist noch, dass die Untergrundschicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf beliebige Substrate, insbesondere auf Papier, Kunststoff oder einem Papier-Kunststoffverbund aufgebracht werden kann.
Bezugszeichenliste
10 Banknote
12 Banknotenpapier
14 Sicherheitselement
16 Untergrundschicht
20 Verifikationseinrichtung
22 Magnetfeldlinien
26, 28 Bereiche
30 Untergrundschicht
32 Information
34 mikrokapselbasierte Farbschicht
36 Mikrokapseln
38 Kapselhülle
40 Trägerflüssigkeit
42 Pigment
50, 52 Erscheinungsbilder
54 Stellen ohne Mikrokapseln 56 Rest der Information
60 hochreflektierende Pigmente
62 externes Magnetfeld
64 Laserstrahlung
66 reflektierte Laserstrahlung 68 zerstörte Bereiche
70, 72 Erscheinungsbilder
80 Sicherheitselement
82 lasermodifizierbare Pigmente
84 externes Magnetfeld 86, 88 Teilbereiche
90 Laserstrahlung
92 modifizierte Pigmente
94 modifizierte UntergrundschichtA
100 Sicherheitselement
102 Bindemittel
104 streuend oder absorbierend wirkende Partikel
106 Teilbereich
108 Laserstrahlung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen Sicherheitselements einer mikrokapselbasierten Farbschicht, bei dem eine Untergrundschicht auf ein Substrat aufgebracht wird eine mikrokapselbasierte Farbschicht auf die Untergrundschicht aufgebracht wird, die in einem Bindemittel eine Vielzahl von Mikrokap- seln enthält, die jeweils eine Kapselhülle, eine in der Kapselhülle eingeschlossene Trägerflüssigkeit und ein magnetisch ausrichtbares, plättchenförmiges Pigment aufweisen, welches in der Mikrokapsel im Wesentlichen frei drehbar und durch ein externes Magnetfeld reversibel ausrichtbar ist, ein externes Magnetfeld angelegt wird, um die drehbaren Pigmente zumindest in einem Teilbereich der Farbschicht in den Mikrokapseln auszurichten, und
L) in dem Teilbereich mit den ausgerichteten Pigmenten durch Laserbeaufschlagung mit einem Markierungslaser zumindest ein Teil der Pigmente und/ oder zumindest ein Teilbereich der Untergrundschicht modifiziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt U) eine lasermodifizierbare Untergrundschicht aufgebracht wird, vorzugsweise eine Untergrundschicht mit infrarotabsorbierenden Druckfarben und/ oder Metallschichten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt L) zumindest ein Teilbereich der Untergrundschicht durch Laserbeaufschlagung modifiziert, insbesondere zerstört oder gebleicht wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt F) eine mikrokapselbasierte Farbschicht aufgebracht wird, deren plättchenförmigen Pigmente für die Wellenlänge des Markierungslasers reflektierend sind und vorzugsweise durch oxidische mehrschichtige Interferenzschichtpigmente gebildet sind.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt F) eine mikrokapselbasierte Farbschicht aufgebracht wird, deren plättchenförmigen Pigmente mit dem Markierungslaser lasermodifizierbar sind und vorzugsweise durch mehrschichtige Interfe- renzpigmente mit metallischen Schichten gebildet sind.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt F) eine mikrokapselbasierte Farbschicht aufgebracht wird, deren Bindemittel Partikel enthält, die bei der Wellenlänge des Markierungslasers streuend oder absorbierend wirken und die vorzugsweise durch Titandioxid- oder Eisenoxid-Partikel gebildet sind.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt M) die Pigmente zumindest in einem Teilbe- reich der Farbschicht senkrecht zur Beaufschlagungsrichtung des Markierungslasers in Schritt L) ausgerichtet werden.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt M) die Pigmente zumindest in einem Teilbe- reich der Farbschicht parallel zur Beaufschlagungsrichtung des Markierungslasers in Schritt L) ausgerichtet werden.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Laserbeaufschlagung in Schritt L) in einem Teilbereich in Form von Muster, Zeichen oder einer Codierung erfolgt.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergrundschicht im Schritt U) in Form einer In- formation, insbesondere eines Muster, Zeichen oder einer Codierung, aufgebracht wird.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbeaufschlagung in Schritt L) mit einem Infra- rot-Laser im Wellenlängenbereich von 0,8 μπι bis 3 μπ\, insbesondere mit einem Nd:Y AG-Laser und/oder einem Nd:YVC»4-Laser erfolgt.
12. Sicherheitsanordnung zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten, Datenträgern und dergleichen mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 herstellbaren Sicherheitselement und mit einem Verifikationselement mit einem Magnetbereich.
13. Sicherheitsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Magnetbereich magnetisches Material in Form von Mustern, Linien, Zeichen oder einer Codierung vorliegt und/ oder dass der Magnetbereich im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Verifikationselements mag- netisiert ist.
14. Datenträger mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 herstellbaren Sicherheitselement, oder mit einer Sicherheitsanordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei im letzteren Fall das Sicherheitselement und das Verifikationselement der Sicherheitsanordnung bevorzugt geometrisch so auf dem Datenträger angeordnet sind, dass das Sicherheitselement durch Biegen oder Falten des Datenträgers über das Verifikationselement bringbar ist.
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