EP2886356B1 - Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments und eines Sicherheitselements und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP2886356B1
EP2886356B1 EP14003880.3A EP14003880A EP2886356B1 EP 2886356 B1 EP2886356 B1 EP 2886356B1 EP 14003880 A EP14003880 A EP 14003880A EP 2886356 B1 EP2886356 B1 EP 2886356B1
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EP
European Patent Office
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ink layer
effect pigments
substrate
pigments
embossed structure
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EP2886356A2 (de
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Christoph Mengel
Alexander Bornschlegl
Christian Fuhse
Theodor Burchard
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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Publication date
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Publication of EP2886356A3 publication Critical patent/EP2886356A3/de
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    • B42D25/435—Marking by removal of material using electromagnetic radiation, e.g. laser

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a value document, in particular a banknote, and to a method for producing a security element.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method.
  • Value documents within the meaning of the invention include, among others, banknotes, stocks, bonds, documents, vouchers, checks, air tickets, high-quality admission tickets, labels for product security, credit or debit cards, but also other documents that are prone to counterfeiting, such as passports, identity cards or other identity documents.
  • the embossing of printed layers based on effect pigments is known in securities printing.
  • intaglio printing applied to a value document substrate, already through-hardened, OVI® pigments or similar pigments containing color layers can be blind embossed in a subsequent step.
  • the surface of the value document substrate adapts to the engraved surface of the printing form (in particular a intaglio printing plate) used for the blind embossing.
  • the disadvantage of such a method is, inter alia, that the pigments are almost fixed with respect to their spatial orientation within the printing layer, so that a reorientation of the pigments is only possible to a limited extent.
  • the WO 2012/084169 A1 describes an optically variable element, in particular a security element, with three-dimensional appearing structures (reference number 5 in the therein contained FIG. 2 ) and tactile embossed structures (reference number 4), which are formed by blind embossing of a reflective substrate by means of a (puncture) pressure plate.
  • the structures of the gravure printing plate can be produced in particular by laser engraving.
  • the DE 102010029423 A1 in claim 1 defines a method for producing a structured layer on a sheet material (6) in a processing machine, comprising means (A) for coating the sheet material (6) with a lacquer layer, and subsequently a device (B) deforming the surface of the lacquer layer wherein from one of the sheet material (6) in the conveying direction (3) leading impression cylinder (2) and a further cylinder (1, 30) a press nip (10) is formed, through which the sheet material (6) is guided with the overlying lacquer layer, and wherein the surface of the sheet material (6) opposite a structural layer (7) is arranged, wherein in the press nip (10) the structural layer (7) by means of a force on the lacquer layer coated sheet material (6) is pressed, characterized in that exclusively in the press nip (10) a surface-related force is generated on the sheet material (6) with lacquer layer and the structural layer (7), that, following the press nip (10), the structural layer (7) and on
  • the WO 2012/079674 A1 in claim 1 defines a method for producing three-dimensional patterns in coatings, wherein a flowable coating composition is applied to a substrate to form a first layer and the first layer in a non-solidified state with a tool having a surface with protrusions in contact bringing the protrusions of the tool into recesses in the first layer, removing the tool, and optionally coating the first well-containing layer with a second coating composition to form a second layer, wherein at least one of the coating compositions contains platelet-shaped effect pigments Tool is a printing plate for a high-pressure process, the recesses in the first layer are not deeper than 10 microns and the layer (s) is (are) solidified.
  • the present invention has for its object to provide a method for producing a value document and a security element, which is improved over the manufacturing process known in the art.
  • the security against counterfeiting of the value documents and security elements obtainable by the method should be increased.
  • an apparatus for carrying out the manufacturing process is to be provided.
  • the invention is based on the idea to use the second screen printing of a screen printing machine as embossing instead of as usual as a printing unit.
  • first UV drying device By means of a arranged between the first screen printing unit and the second screen printing unit UV drying device (hereinafter also referred to as “first UV drying device” or as “UV intermediate dryer”), the viscosity of the first screen printing on the (value document) Substrate applied, UV-crosslinkable ink layer controlled specifically on the UV power.
  • the second screen printing unit no printing takes place, but a precise or register-accurate embossing of the ink layer applied by means of the first screen printing unit.
  • a metal embossing plate in particular a nickel embossing plate, instead of a screen printing stencil customary in screen printing.
  • a structured (plastic) film can be used as a stamping tool. The adhesion of paint to the embossing tool can be avoided by a suitable adjustment of the degree of cure of the ink layer when passing through the UV intermediate dryer.
  • UV drying device which is also referred to below as “second UV drying device” or as “UV end drier”
  • the production process according to the invention makes it possible to provide strong embossings (which are also referred to below as “macroscopic structure” or “macroscopic embossing”) within the UV-crosslinkable Color layer, wherein the recesses have a depth in a range of 13 microns to 30 microns.
  • the depressions are in particular in a range of 13 microns to 25 microns, preferably in a range of 15 microns to 25 microns.
  • the ink layer applied to the substrate by means of the screen printing unit preferably has a layer thickness in a range of 13 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the depressions of the macroscopic embossing structure can have a certain depth, which is identical to the layer thickness of the color layer applied to the substrate. In this way, an embossed relief can be produced whose embossing depth extends at least partially down to the level of the substrate.
  • the depressions of the macroscopic embossing structure (or at least one or a part of the depressions) according to a preferred embodiment to a certain depth, which is smaller than the layer thickness of the applied to the substrate ink layer.
  • the macroscopic embossment described above can additionally be superimposed by a fine structure, in particular a mesoscopic or nanoscopic structure (hereinafter referred to as "fine embossing structure").
  • the fine embossing structure superimposed on the macroscopic embossing structure preferably has depressions with a depth in a range of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the fine embossed structure can, for example, form a diffraction structure which spectrally splits the incident electromagnetic radiation.
  • the structured surface of the fine embossed structure may be formed periodically or else stochastically in one or two spatial directions.
  • the macroscopic embossed structure may e.g. have a series of repeating macroscopic pits.
  • a macroscopic embossing structure may comprise planar surface sections at two different height levels, or the macroscopic embossing structure may be formed as a multilevel structure, the multilevel structure preferably comprising planar surface sections at n different height levels, where n is at least 3 and at most 16.
  • the macroscopic embossed structure may e.g. have a series of repeating macroscopic pits such that the macroscopic embossing pattern contains planar surface portions at two different elevation levels, namely at a lower level and at an upper level.
  • the flat surface portions on the lower and / or the upper level may be (completely or partially) provided with a fine embossed structure.
  • the macroscopic embossing structure may or may not necessarily have a series of repeating macroscopic depressions. Also conceivable are macroscopic embossed structures with raised and recessed areas, the raised areas each having a different shape. In addition, the distance between the raised areas may vary. Also, the individual recessed areas may each have a different depth and / or the individual raised areas may each have a different height. Furthermore, it is not absolutely necessary for flat surface sections to be present within the macroscopic embossed structure, but for the macroscopic embossing structure to be formed exclusively from curved or round structural elements, for example.
  • the fine embossed structure can furthermore form a microwriting.
  • mesoscopic structures can be regularly shaped (so-called sawtooth) or irregularly arranged micromirrors.
  • optical effects e.g. vaulted representations, flip-pictures, run-effects, or so-called “rolling-bar” effects (i.e., an effect whereby the viewer perceives moving bars).
  • embossments of microlenses in the UV-crosslinkable ink layer can also be provided.
  • nanoscopic structures e.g. diffractive structures are generated in the UV-crosslinkable ink layer.
  • optically variable security features in the form of diffraction-optically active microstructures or nanostructures is known in the prior art in connection with embossed holograms or other hologram-like diffraction structures (see, for example, the publications EP 0 330 733 A1 or EP 0 064 067 A1 ).
  • the use of (micro) lens systems as a security feature is for example from the publications EP 0 238 043 A2 and DE 36 09 090 A1 in which the impressing of a grid of a plurality of parallel cylindrical lenses is described in the surface of a security thread of a transparent material.
  • the UV-crosslinkable printing ink to be applied to the (value-document) substrate by means of the first screen-pressing mechanism is preferably applied by the kiss-print method.
  • the term "kiss print” here is to be understood as the smallest possible contact between the application form and the substrate to be provided with the ink.
  • the kiss-print method is known in the art with regard to the coating or coloring of printing substrates (see, for example, " Handbuch der Printmedien "by H.
  • the UV-crosslinkable ink layer used in the process according to the invention is based on an effect pigment / binder combination.
  • Interference pigments typically have a thin film structure that includes a reflective layer, a partially transparent layer, and one or more intervening dielectric spacer layers. These are based, for example, on mica, on SiO 2 or on Al 2 O 3 . Such interference layers are referred to as one or more layers according to the number of dielectric layers. Inks with pigments such thin film interference layers, for example, under the name Iriodin ® (single layer) or Colorcrypt ® (multi-layer) marketed by Merck KGaA. Printing inks with multilayered interference-layer pigments are also sold under the name OVI ® by the company SICPA.
  • a subgroup of the interference layer pigments are cholesteric or other liquid crystals which may also be used. These are, for example, as liquid-crystalline silicone polymers before or as pigments in so-called STEP ® Colors ( "Shimmery Twin Effect Protection"). Pigments based on liquid-crystalline polymers are known, for example, from US Pat WO 2008/000755 A1 known.
  • the ink used in the invention can also on the in the WO 2011/064162 A2 Color effect effect pigment compositions described are based.
  • the pigments have a longest dimension of edge length from end-to-end in a range of 15 nm to 1000 nm and are based on a transition metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Zn , Cd, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir and Pt.
  • the transition metal is preferably Ag.
  • the aspect ratio ie the ratio of the longest end-to-end dimension in terms of thickness
  • the ratio of the binder to metal pigment is below 10: 1, especially below 5: 1.
  • the color can be seen in transmission and the color when viewed in reflection (eg, blue in Transmission and silver, gold, bronze, copper or violet in reflection, in addition also violet, magenta, pink, green or brown in transmission and different colors in reflection, which depend on the choice of pigment / binder ratio).
  • Colors with Gold / blue color change between reflection and transmission are, for example, in Examples 1, 2 and 3 in Table 1 of FIG WO 2011/064162 A2 called.
  • Example 4 shows a color with gold / violet color change, Example 5 a color with green-gold / magenta color change, Example 7 a color with violet / green color change and Example 8 a color with silver / opaque color change.
  • the ink used in the invention can also on the in the WO 2005/051675 A2 (See in particular the description on page 11, line 10, to page 12, penultimate paragraph) based metal pigment compositions.
  • the pigments are based on a metal, which is preferably selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, nichrome, gold, silver, platinum and copper.
  • the metal is particularly preferably aluminum, wherein the average particle diameter is preferably in a range of 8 to 15 ⁇ m, more preferably in a range of 9 to 10 ⁇ m, measured with a Coulter LS130 laser diffraction granulometer.
  • Such ink allows the provision of a "silver" mirror layer.
  • the metal pigment compositions (eg, yellow) may be colored.
  • the color layer may also be based on transparent primer UV systems, which may be highly refractive.
  • transparent primer UV systems which may be highly refractive.
  • embossing a transparent UV varnish the same can be overprinted to improve the visibility of the three-dimensional effect with a "metallic" acting, in particular reflective or reflection-enhancing, color.
  • the color used for the overprinting can have (metal) effect pigments.
  • the ink layer can furthermore be based on colored, high-gloss, UV-drying screen printing ink systems, which preferably have a small particle size (preferably ⁇ 2 ⁇ m).
  • the second screen printing unit no printing takes place, but a precise or register-accurate embossing of the ink layer applied by means of the first screen printing unit.
  • a metal embossing plate in particular a nickel embossing plate, as an embossing mold instead of a screen printing stencil customary in screen printing.
  • the stamping mold may e.g. by laser engraving, by using a laserwriter, or by photochemical exposure (e.g., "Nylograv's method"). This is followed by the galvanic production of a work original, which in turn is converted by galvanic molding into a nickel embossing sheet. The nickel embossing sheet is then stretched to the full extent on the sieve mounting rings.
  • embossing strips or structured (plastic) films as embossing tool is possible.
  • the printing is done as in the classic screen printing by the provision of the squeegee.
  • a flexible pressure body can be introduced into the interior of the "sieve". If it is supplied with air or another gas, the embossing shim (i.e., the nickel embossing sheet) can be additionally stabilized from the back side. Dents and bumps can be avoided in this way. For further stabilization stiffening structures can also be applied on the nickel embossing plate on the back.
  • the nickel embossing plate may conveniently additionally cooled from the back, for example by air or heated by means of resistance heating, so that the embossing effects can be additionally influenced.Auch the release or detachment behavior of the ink from the embossing mold can be optimized in this way.
  • the value document substrate which is provided with UV-crosslinkable ink according to the method according to the invention can be in particular a security paper.
  • a security paper is understood to be a value document that can not yet be processed.
  • the term security paper also includes paper-like substrates, for example plastic or polymer substrates, or paper / plastic multilayer substrates, such as a plastic / paper / plastic substrate or a paper / plastic / paper substrate.
  • Under a plastic / paper / plastic substrate is a substrate with a paper center layer to understand, which is provided on both sides with a plastic layer or foil (see the WO 2004/028825 A2 ).
  • a paper / plastic / paper substrate is out of the WO 2006/066431 A1 known.
  • a security element is usually provided with a functional layer having a security feature, for example an optically variable coating. It is particularly useful if the security element is adhered by means of an adhesive, for example by means of a heat seal lacquer, on the valuables or the security paper. Such a security element is eg a patch.
  • the security element is usually provided together with further security elements on a carrier (or carrier substrate) serving, strip-shaped continuous foil and transmitted from there to the surface of a security paper or a valuable item.
  • a strip-shaped endless film is provided as a roll product, that is to say wound up as an endless belt on a roll, wherein the endless film is of course not endless and thus infinitely long, but in particular has a length in the range of kilometers.
  • Machines for applying security elements to the surface of a security paper or a valuable item are commercially available, eg OptiNota H® from König & Bauer AG. Such a device allows the exact fit or register accurate application of security elements in the form of film strips on paper sheets.
  • the method according to the invention is also suitable for providing security documents, in particular banknotes, which are provided with a see-through security feature, such as a see-through window.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a document of value, in the present case a banknote, with a (paper) substrate 1 and according to the invention applied UV-crosslinked, effect pigments containing color layer 2.
  • the color layer 2 has a macroscopic embossing pattern in the form of repeating macroscopic Depressions on.
  • the macroscopic embossing structure contains planar surface sections at two different height levels, ie on a lower level and on an upper level.
  • the macroscopic embossed structure is superimposed by a fine embossed structure in the areas of the planar surface sections formed on the upper level.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of another document of value, in the present case a banknote, with a (paper) substrate 1 and a UV-crosslinked, effect pigments containing color layer 2 applied according to the method of the invention.
  • the color layer 2 has a macroscopic embossing structure in the form of repeating macroscopic depressions.
  • the macroscopic embossing structure contains planar surface sections at two different height levels, ie on a lower level and on an upper level.
  • the macroscopic embossed structure is superimposed by a fine embossed structure in the areas of the flat surface sections formed on the lower level.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a document of value, in the present case a banknote, with a (paper) substrate 1 and according to the invention applied UV-crosslinked, effect pigments containing color layer 2.
  • the color layer 2 has a macroscopic embossing pattern in the form of repeating macroscopic Depressions on.
  • the macroscopic embossing structure contains planar surface sections at two different height levels, ie on a lower level and on an upper level.
  • the macroscopic embossed structure is superimposed by a fine embossed structure in the areas of the planar, on the upper and on the lower level formed surface sections.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a document of value, in the present case a banknote, with a (paper) substrate 1 and a UV-crosslinked, effect pigments containing color layer 2 applied according to the method of the invention FIGS. 1 to 3
  • the ink layer 2 contains the FIG. 4 no macroscopic embossing structure with regularly repeating structural units.
  • the macroscopic embossing pattern includes raised areas, each differing in shape and spaced differently.
  • the macroscopic embossing structure contains planar surface sections at two different height levels, ie on a lower level and on an upper level.
  • the macroscopic embossing structure is partially overlaid by a fine embossed structure in the areas of the planar surface sections formed on the lower level.
  • the fine embossing structure is different from macroscopic depression to macroscopic depression.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a document of value, in this case a banknote, with a (paper) substrate 1 and a UV-crosslinked effect pigments applied according to the method of the invention
  • the color layer 2 has a macroscopic embossed structure with non-repeating macroscopic depressions.
  • the macroscopic embossing structure contains a planar surface section formed only at one height level, in which the macroscopic embossing structure is superimposed by a fine embossing structure.
  • FIG. 6 shows the detail of a top view of a document of value, in the present case a banknote, with a according to the process of the invention applied UV-crosslinked, effect pigments containing color layer.
  • the color layer contains an embossed structure with the recognizable and tactile perceptible characters "A" and "B". The two characters are created by tangible bulges in the color layer.
  • FIG. 7 shows cross-sectional views along in the FIG. 6 shown line AA '(see the left side of FIG. 7 ) and along in the FIG. 6 shown line BB '(see the right side of FIG. 7 ).
  • the tactile curvature corresponds to the dashed line, the fine embossing structure or microstructure always deflects incident light in the region of the character "A” to the right and always in the region of the character "B” to the left. In the case of vertical light, a viewer sees the sign "A" from the right and the sign "B” lights up brightly from the left.
  • the fine embossed structure or microstructure may only be present in regions in the macrostructure, for example in the form of a pattern or a microprint.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, insbesondere eine Banknote, und ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Wertdokumente im Sinne der Erfindung sind unter Anderem Banknoten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, Flugscheine, hochwertige Eintrittskarten, Etiketten zur Produktsicherung, Kredit- oder Geldkarten, aber auch andere fälschungsgefährdete Dokumente, wie Pässe, Ausweiskarten oder sonstige Ausweisdokumente.
  • Das Verprägen von auf Effektpigmenten beruhenden Druckschichten ist im Wertpapierdruck bekannt. So können beispielsweise im Stichtiefdruckverfahren auf ein Wertdokumentsubstrat aufgebrachte, bereits durchgehärtete, OVI®-Pigmente oder ähnliche Pigmente enthaltende Farbschichten in einem nachfolgenden Schritt blind verprägt werden. Durch den hohen Druck passt sich die Oberfläche des Wertdokumentsubstrats an die gravierte Oberfläche der für das Blindverprägen herangezogenen Druckform (insbesondere eine Stichtiefdruckplatte) an. Der Nachteil eines solchen Verfahrens ist unter anderem, dass die Pigmente bezüglich ihrer räumlichen Ausrichtung innerhalb der Druckschicht nahezu fixiert sind, sodass eine Umorientierung der Pigmente nur bedingt möglich ist. Darüber hinaus kann häufig nur mit einer verhältnismäßig groben Auflösung der Stichtiefdruckplatte gearbeitet werden. Der Grund hierfür ist die für Effektpigmente typische mittlere Teilchengröße D50, die ungefähr in einem Bereich von 30 µm bis 40 µm liegt.
  • Kleinere Auflösungen der Stichtiefdruckplatte unterhalb der Teilchengröße des Effektpigments sind weniger sinnvoll, weil die Effektpigmente nur im Falle ihres Aufspaltens der Gravurplattengeometrie folgen können. Darüber hinaus sind für den Schritt des Verprägens von gehärteten Druckschichten ein verhältnismäßig hoher Druck und tiefe Gravuren erforderlich, die gegebenenfalls zu Beschädigungen des Wertdokumentsubstrats (insbesondere Papier) führen können. Weiterhin nachteilig sind die Passerschwankungen im Stichtiefdruck.
  • Die WO 2012/084169 A1 beschreibt ein optisch variables Element, insbesondere ein Sicherheitselement, mit dreidimensional erscheinenden Strukturen (Bezugsnummer 5 in der darin enthaltenen Figur 2) und taktilen Prägestrukturen (Bezugsnummer 4), die durch Blindverprägung eines reflektierenden Untergrundes mittels einer (Stich-) Tief druckplatte gebildet werden. Die Strukturen der (Stich-)Tiefdruckplatte können insbesondere durch Lasergravur erzeugt werden.
  • Die DE 102010029423 A1 definiert im Anspruch 1 ein Verfahren zum Erzeugen einer strukturierten Schicht auf einem Bogenmaterial (6) in einer Verarbeitungsmaschine, umfassend eine Einrichtung (A) zur Beschichtung des Bogenmaterials (6) mit einer Lackschicht, und nachfolgend eine die Oberfläche der Lackschicht verformende Einrichtung (B), wobei aus einem das Bogenmaterial (6) in Förderrichtung (3) führenden Gegendruckzylinder (2) und einem weiteren Zylinder (1, 30) ein Pressspalt (10) gebildet wird, durch den das Bogenmaterial (6) mit der aufliegenden Lackschicht geführt wird, und wobei der Oberfläche des Bogenmaterials (6) gegenüberliegend eine Strukturschicht (7) angeordnet ist, wobei im Pressspalt (10) die Strukturschicht (7) mittels einer Kraft auf das mit der Lackschicht beschichtete Bogenmaterial (6) gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich im Pressspalt (10) eine flächenbezogene Kraft auf das Bogenmaterial (6) mit Lackschicht und die Strukturschicht (7) erzeugt wird, dass im Anschluss an den Pressspalt (10) die Strukturschicht (7) und das auf dem Gegendruckzylinder (2) geführte, mit einer Lackschicht beschichtete Bogenmaterial (6) in einem Umschlingungswinkel (X) synchron auf dem Gegendruckzylinder (2) in Förderrichtung (3) transportiert werden, dass dabei zumindest die Lackschicht einer Strahlung oder Trocknung ausgesetzt wird und dass in Förderrichtung (3) nach dem Umschlingungswinkel (X) in einem Auslaufspalt (11) die Strukturschicht (7) von der Lackschicht getrennt und abgeführt wird und das Bogenmaterial (6) mit der strukturierten Lackschicht auf dem Gegendruckzylinder (2) in Förderrichtung (3) weitergeführt wird.
  • Die WO 2012/079674 A1 definiert im Anspruch 1 ein Verfahren zum Erzeugen von dreidimensionalen Mustern in Beschichtungen, wobei eine fließfähige Beschichtungszusammensetzung unter Bildung einer ersten Schicht auf ein Substrat aufgebracht und die erste Schicht in einem nicht verfestigten Zustand mit einem Werkzeug, welches eine Oberfläche mit Erhebungen aufweist, derart in Kontakt gebracht wird, dass die Erhebungen des Werkzeugs Vertiefungen in der ersten Schicht erzeugen, das Werkzeug entfernt wird, und optional die erste, Vertiefungen enthaltende Schicht mit einer zweiten Beschichtungszusammensetzung unter Bildung einer zweiten Schicht beschichtet wird, wobei mindestens eine der Beschichtungszusammensetzungen plättchenförmige Effektpigmente enthält, das Werkzeug eine Druckform für ein Hochdruckverfahren ist, die Vertiefungen in der ersten Schicht nicht tiefer als 10 µm sind und die Schicht(en) verfestigt wird (werden).
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments und eines Sicherheitselements bereitzustellen, das gegenüber den im Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren verbessert ist. Insbesondere soll die Fälschungssicherheit der durch das Verfahren erhältlichen Wertdokumente und Sicherheitselemente erhöht werden. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
    • Zusammenfassung der Erfindung
    1. 1. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, insbesondere eine Banknote, umfassend
      1. a) das Bereitstellen eines Wertdokumentsubstrats;
      2. b) das Aufbringen einer fließfähigen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht auf das Wertdokumentsubstrat mittels eines ersten Siebdruckwerks;
      3. c) das unvollständige Vernetzen der auf das Wertdokumentsubstrat aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht mittels einer ersten UV-Trocknungseinrichtung, um auf diese Weise die Viskosität der Farbschicht zu erhöhen und diese prägbar zu machen;
      4. d) das in-Kontakt-Bringen der unvollständig vernetzten, auf das Wertdokumentsubstrat aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht mit einem Prägewerkzeug innerhalb eines zweiten Siebdruckwerks, um die Farbschicht auf diese Weise mit einer makroskopischen Prägestruktur zu versehen, wobei die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur eine Tiefe in einem Bereich von 13 µm bis 30 µm aufweisen;
      5. e) das vollständige Vernetzen der auf das Wertdokumentsubstrat aufgebrachten, mit einer Prägestruktur versehenen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht mittels einer zweiten UV-Trocknungseinrichtung.

      Die im Schritt b) auf das Substrat aufgebrachte Farbschicht hat vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 13 µm bis 40 µm. Des Weiteren können die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur (oder zumindest eine oder ein Teil der Vertiefungen) gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine bestimmte Tiefe aufweisen, die mit der Schichtdicke der im Schritt b) auf das Substrat aufgebrachten Farbschicht identisch ist. Auf diese Weise lässt sich ein geprägtes Relief erzeugen, dessen Prägetiefe zumindest teilweise bis auf das Niveau des Wertdokumentsubstrats hinab reicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur (oder zumindest eine oder ein Teil der Vertiefungen) gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine bestimmte Tiefe auf, die kleiner als die Schichtdicke der im Schritt b) auf das Substrat aufgebrachten Farbschicht ist.
    2. 2. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements, umfassend
      1. a) das Bereitstellen eines Foliensubstrats;
      2. b) das Aufbringen einer fließfähigen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht auf das Foliensubstrat mittels eines ersten Siebdruckwerks;
      3. c) das unvollständige Vernetzen der auf das Foliensubstrat aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht mittels einer ersten UV-Trocknungseinrichtung, um auf diese Weise die Viskosität der Farbschicht zu erhöhen und diese prägbar zu machen;
      4. d) das in-Kontakt-Bringen der unvollständig vernetzten, auf das Foliensubstrat aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht mit einem Prägewerkzeug innerhalb eines zweiten Siebdruckwerks, um die Farbschicht auf diese Weise mit einer makroskopischen Prägestruktur zu versehen, wobei die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur eine Tiefe in einem Bereich von 13 µm bis 30 µm aufweisen;
      5. e) das vollständige Vernetzen der auf das Foliensubstrat aufgebrachten, mit einer Prägestruktur versehenen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht mittels einer zweiten UV-Trocknungseinrichtung.

      Die im Schritt b) auf das Substrat aufgebrachte Farbschicht hat vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 13 µm bis 40 µm. Des Weiteren können die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur (oder zumindest eine oder ein Teil der Vertiefungen) gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine bestimmte Tiefe aufweisen, die mit der Schichtdicke der im Schritt b) auf das Substrat aufgebrachten Farbschicht identisch ist. Auf diese Weise lässt sich ein geprägtes Relief erzeugen, dessen Prägetiefe zumindest teilweise bis auf das Niveau des Substrats hinab reicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur (oder zumindest eine oder ein Teil der Vertiefungen) gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine bestimmte Tiefe auf, die kleiner als die Schichtdicke der im Schritt b) auf das Substrat aufgebrachten Farbschicht ist.
    3. 3. Eine bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach Absatz 1 oder 2, wobei die Farbschicht im Schritt d) zusätzlich zur makroskopischen Prägestruktur mit einer die makroskopische Prägestruktur überlagernden feinen Prägestruktur versehen wird und die Vertiefungen der feinen Prägestruktur eine Tiefe in einem Bereich von 0,1 µm bis 10 µm aufweisen.
    4. 4. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 3, wobei das Prägewerkzeug des im Schritt d) eingesetzten zweiten Siebdruckwerks ein Metallprägeblech, insbesondere ein Nickelprägeblech, oder eine strukturierte Kunststofffolie ist.
    5. 5. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 4, wobei die Effektpigmente der im Schritt b) eingesetzten, fließfähigen, UV-vernetzbaren Farbschicht von der Gruppe bestehend aus Perlglanzpigmenten, Metalleffektpigmenten, Interferenzpigmenten, Mehrschichtpigmenten mit transparenten oder transparenten und opaken Schichten, holographischen Pigmenten, BiOCl-Pigmenten und Flüssigkristallpigmenten gewählt sind.
    6. 6. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach Absatz 5, wobei die Effektpigmente auf einem Übergangsmetall beruhen, das von der Gruppe bestehend aus Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt gewählt und die Pigmente von Ende-zu-Ende eine längste Abmessung in einem Bereich von 15 nm bis 1000 nm aufweisen.
    7. 7. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach Absatz 6, wobei die Effektpigmente auf dem Übergangsmetall Ag beruhen und die im Schritt e) erhaltene Farbschicht bei Betrachtung in Transmission die Farbe Blau und bei Betrachtung in Reflexion die Farbe Gold aufweist.
    8. 8. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach Absatz 5, wobei die Effektpigmente auf einem Metall beruhen, das von der Gruppe bestehend aus Aluminium, Edelstahl, Nichrome, Gold, Silber, Platin und Kupfer gewählt ist und der mittlere Teilchendurchmesser, gemessen mit einem Coulter LS130 Laserdiffraktionsgranulometer, in einem Bereich von 8 bis 15 µm liegt.
    9. 9. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach Absatz 8, wobei die Effektpigmente auf Aluminium beruhen und die im Schritt e) erhaltene Farbschicht Betrachtung den Eindruck einer silbernen Spiegelschicht hervorruft.
    10. 10. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 5, wobei die im Schritt b) eingesetzte, fließfähige, UV-vernetzbare Farbschicht eine transparente Farbschicht ist und das Verfahren den zusätzlichen Schritt f) des Überdruckens der transparenten Farbschicht mit einer metallisch wirkenden Farbe aufweist.
    11. 11. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung betrifft das Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 10, wobei die makroskopische Prägestruktur im nach dem Verfahren erhältlichen Erzeugnis taktil wahrnehmbar ist.
    12. 12. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Absätze 1 bis 11, umfassend in der Reihenfolge
      • ein erstes Siebdruckwerk, das angepasst ist, ein Wertdokumentsubstrat insbesondere ein Banknotesubstrat oder ein Foliensubstrat, mit einer fließfähigen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (die insbesondere eine Schichtdicke in einem Bereich von 13 µm bis 40 µm aufweist) zu versehen;
      • eine erste UV-Trocknungseinrichtung, die angepasst ist, die auf das Substrat aufgebrachte UV-vernetzbare, Effektpigmente enthaltende Farbschicht unvollständig zu vernetzen, um auf diese Weise die Viskosität der Farbschicht zu erhöhen und diese prägbar zu machen;
      • ein zweites Siebdruckwerk, das angepasst ist an das in-Kontakt-Bringen der unvollständig vernetzten, auf das Substrat aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht mit einem Prägewerkzeug, um die Farbschicht auf diese Weise mit einer makroskopischen Prägestruktur zu versehen, wobei die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur eine Tiefe in einem Bereich von 13 µm bis 30 µm aufweisen;
      • eine zweite UV-Trocknungseinrichtung, die angepasst ist an das vollständige Vernetzen der auf das Substrat aufgebrachten, mit einer Prägestruktur versehenen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht;
      • optional ein weiteres Druckwerk, das angepasst ist an das Überdrucken der vollständig vernetzten, auf das Substrat aufgebrachten, mit einer Prägestruktur versehenen, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht mit einer metallisch wirkenden Farbe.
    Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das zweite Siebdruckwerk einer Siebdruckmaschine als Prägewerk anstatt wie sonst üblich als Druckwerk zu verwenden.
  • Mittels einer zwischen dem ersten Siebdruckwerk und dem zweiten Siebdruckwerk angeordneten UV-Trocknungseinrichtung (die nachfolgend auch als "erste UV-Trocknungseinrichtung" oder als "UV-Zwischentrockner" bezeichnet wird) lässt sich die Viskosität der durch das erste Siebdruckwerk auf das (Wertdokument-)Substrat aufgebrachten, UV-vernetzbaren Farbschicht gezielt über die UV-Leistung steuern.
  • Im zweiten Siebdruckwerk erfolgt kein Drucken, sondern ein passgenaues bzw. registergenaues Prägen der mittels des ersten Siebdruckwerks aufgebrachten Farbschicht. Es wird bevorzugt, anstelle einer beim Siebdruck üblichen Siebdruckschablone ein Metallprägeblech, insbesondere ein Nickelprägeblech, zu verwenden. Alternativ kann als Prägewerkzeug eine strukturierte (Kunststoff-)Folie verwendet werden. Das Anhaften von Farbe am Prägewerkzeug kann durch eine geeignete Einstellung des Härtungsgrades der Farbschicht beim Durchlaufen des UV-Zwischentrockners vermieden werden.
  • Nach dem Schritt des Prägens erfolgt mittels einer weiteren UV-Trocknungseinrichtung (die nachfolgend auch als "zweite UV-Trocknungseinrichtung" oder als "UV-Endtrockner" bezeichnet wird) die vollständige Härtung der geprägten, UV-vernetzbaren Farbschicht.
  • Mit dem Siebdruckverfahren ist allgemein ein sehr hoher Farbschichtauftrag möglich. Typisch sind etwa 20 bis 100 µm (siehe H. Kipphan, "Handbuch der Printmedien", Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2000, Seite 59). Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglicht die Bereitstellung starker Verprägungen (die nachfolgend auch als "makroskopische Struktur" bzw. "makroskopische Verprägung" bezeichnet werden) innerhalb der UV-vernetzbaren Farbschicht, wobei die Vertiefungen eine Tiefe in einem Bereich von 13 µm bis 30 µm aufweisen. Die Vertiefungen liegen insbesondere in einem Bereich von 13 µm bis 25 µm, bevorzugt in einem Bereich von 15 µm bis 25µm.
  • Die mittels des Siebdruckwerks auf das Substrat aufgebrachte Farbschicht hat vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 13 µm bis 40 µm. Des Weiteren können die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur (oder zumindest eine oder ein Teil der Vertiefungen) gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine bestimmte Tiefe aufweisen, die mit der Schichtdicke der auf das Substrat aufgebrachten Farbschicht identisch ist. Auf diese Weise lässt sich ein geprägtes Relief erzeugen, dessen Prägetiefe zumindest teilweise bis auf das Niveau des Substrats hinab reicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur (oder zumindest eine oder ein Teil der Vertiefungen) gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine bestimmte Tiefe auf, die kleiner als die Schichtdicke der auf das Substrat aufgebrachten Farbschicht ist.
  • Die oben beschriebene makroskopische Verprägung kann zusätzlich von einer Feinstruktur, insbesondere einer mesoskopischen oder nanoskopischen Struktur (nachfolgend "feine Prägestruktur" genannt), überlagert werden. Die die makroskopische Prägestruktur überlagernde feine Prägestruktur weist vorzugsweise Vertiefungen mit einer Tiefe in einem Bereich von 0,1 µm bis 10 µm, weiter bevorzugt 0,5 µm bis 10 µm, auf. Die feine Prägestruktur kann z.B. eine Beugungsstruktur bilden, die die einfallende elektromagnetische Strahlung spektral aufspaltet. Je nach gewünschter Farbwirkung kann die strukturierte Oberfläche der feinen Prägestruktur in einer oder zwei Raumrichtungen periodisch oder auch stochastisch ausgebildet sein.
  • Die makroskopische Prägestruktur kann z.B. eine Folge von sich wiederholenden makroskopischen Vertiefungen aufweisen. Insbesondere kann eine solche makroskopische Prägestruktur ebene Flächenabschnitte auf zwei verschiedenen Höhenstufen enthalten, oder die makroskopische Prägestruktur kann als Multilevelstruktur ausgebildet sein, wobei die Multilevelstruktur bevorzugt ebene Flächenabschnitte auf n verschiedenen Höhenstufen, wobei n mindestens 3 und höchstens 16 beträgt, enthält.
  • Die makroskopische Prägestruktur kann z.B. eine Folge von sich wiederholenden makroskopischen Vertiefungen aufweisen, sodass die makroskopische Prägestruktur ebene Flächenabschnitte auf zwei verschiedenen Höhenstufen, nämlich auf einer unteren Ebene und auf einer oberen Ebene, enthält. Die ebenen Flächenabschnitte auf der unteren und/ oder der oberen Ebene können (vollständig oder zum Teil) mit einer feinen Prägestruktur versehen sein.
  • Die makroskopische Prägestruktur kann, muss aber nicht unbedingt, eine Folge von sich wiederholenden makroskopischen Vertiefungen aufweisen. Denkbar sind auch makroskopische Prägestrukturen mit erhabenen und vertieften Bereichen, wobei die erhabenen Bereiche jeweils eine andere Gestalt aufweisen. Darüber hinaus kann der Abstand zwischen den erhabenen Bereichen variieren. Auch können die einzelnen vertieften Bereiche jeweils eine unterschiedliche Tiefe aufweisen und/ oder die einzelnen erhabenen Bereiche können jeweils eine unterschiedliche Höhe aufweisen. Des Weiteren müssen nicht unbedingt ebene Flächenabschnitte innerhalb der makroskopischen Prägestruktur vorhanden sein, sondern die makroskopische Prägestruktur kann z.B. ausschließlich aus gewölbten bzw. runden Strukturelementen gebildet sein.
  • Mittels der makroskopischen Prägestruktur können insbesondere für den Betrachter erkennbare Zeichen, Bilder, Formen oder Muster gebildet werden.
  • Die feine Prägestruktur kann des Weiteren eine Mikroschrift bilden.
  • Weitere denkbare Kombinationen aus der makroskopischen Prägestruktur und der feinen Prägestruktur sind beispielsweise
    • eine (insbesondere fühlbare) makroskopische Struktur, insbesondere in Form von Zeichen, die vollflächig oder zum Teil mit einem Hologrammgitter überlagert ist;
    • eine (insbesondere fühlbare) makroskopische Struktur, insbesondere in Form von Zeichen, die vollflächig oder zum Teil mit einer Anordnung von Mikrospiegeln überlagert ist; mit Mikrospiegeln lässt sich z.B. ein Helligkeits-Flop (bzw. Helligkeits-Wechsel) in ein makroskopisches, insbesondere fühlbares, Relief integrieren.
  • Mittels mesoskopischer Strukturen können regelmäßig (sogenannte Sägezahngitter) oder unregelmäßig angeordnete Mikrospiegel geprägt werden. Auf diese Weise lassen sich optische Effekte, wie z.B. gewölbt erscheinende Darstellungen, Flip-Bilder, Laufeffekte oder sogenannte "Rolling-Bar"-Effekte (d.h. ein Effekt, bei dem der Betrachter sich bewegende Balken wahrnimmt), verwirklichen. Des Weiteren können auch Prägungen von Mikrolinsen in der UV-vernetzbaren Farbschicht bereitgestellt werden.
  • Mittels nanoskopischer Strukturen können z.B. diffraktive Strukturen in der UV-vernetzbaren Farbschicht erzeugt werden.
  • Die Kombination der oben beschriebenen makroskopischen Verprägung in Verbindung mit der überlagerten mesoskopischen oder nanoskopischen Struktur ermöglicht insbesondere die Erzeugung taktil wahrnehmbarer Druckmuster, die darüber hinaus einen brillant aussehenden, dreidimensional wirkenden optischen Effekt aufweisen.
  • Die Erzeugung optisch variabler Sicherheitsmerkmale in Form von beugungsoptisch wirksamen Mikro- oder Nanostrukturen ist im Stand der Technik im Zusammenhang mit Prägehologrammen oder anderen hologrammähnlichen Beugungsstrukturen bekannt (siehe z.B. die Druckschriften EP 0 330 733 A1 oder EP 0 064 067 A1 ). Der Einsatz von (Mikro-)Linsensystemen als Sicherheitsmerkmal ist beispielsweise aus den Druckschriften EP 0 238 043 A2 und DE 36 09 090 A1 bekannt, worin das Einprägen eines Rasters aus mehreren parallel laufenden Zylinderlinsen in die Oberfläche eines Sicherheitsfadens aus einem transparenten Material beschrieben wird. Die Erzeugung mikroskopischer Strukturen zur Verwendung als Moire-Vergrößerungsanordnung wird in der Druckschrift WO 2006/087138 A1 bzw. in der DE 10 2005 028 162 A1 offenbart. Die Erzeugung optisch variabler Sicherheitsmerkmale in Form von periodischen oder aperiodischen Sägezahngittern wird z.B. in der WO 2011/066991 A2 beschrieben. Optisch variable Sicherheitsmerkmale auf Basis von Mikrohohlspiegelarrays sind z.B. aus der DE 10 2009 035 361 A1 bekannt.
  • Die mittels des ersten Siebdrückwerks auf das (Wertdokument-)Substrat aufzubringende UV-vernetzbare Druckfarbe wird bevorzugt im Kiss-Print-Verfahren aufgetragen. Unter dem Begriff "Kiss-Print" ist hierbei die geringstmögliche Berührung von Auftragsform und dem mit der Farbe zu versehenen Substrat zu verstehen. Das Kiss-Print-Verfahren ist mit Bezug auf das Lackieren bzw. Einfärben von Bedruckstoffen im Stand der Technik bekannt (siehe z.B. "Handbuch der Printmedien" von H. Kipphan, Springer-Verlag, 2000, Seite 409; das Kapitel "Lackübertragung und -auftrag" der Broschüre "Process 4" der Firma KBA, Ausgabe 1, 2007, Seite 46; ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren der Relativposition zweier Druckwerkszylinder zum Auffinden des Kiss-Print-Punktes ist z.B. in der Druckschrift DE 10 2010 000 907 A1 beschrieben). Erfolgt das Aufbringen der UV-vernetzbaren Druckfarbe auf das Substrat im Kiss-Print, d.h. mit niedrigem Presseurdruck, wird die Druckfarbe sogar bei einem mit einer durchgehenden Öffnung bzw. Perforation versehenen Substrat trotz des perforierten Materials nicht auf eventuell vorhandene Gegendruckwalzen übertragen und kann somit die Anlage nicht verunreinigen.
  • Die im erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommende UV-vernetzbare Farbschicht basiert auf einer Effektpigment/Bindemittel-Kombination. Als Effektpigmente können insbesondere plättchenförmige Effektpigmente, weiter im Besonderen Perlglanzpigmente, Metalleffektpigmente, Interferenzpigmente, Mehrschichtpigmente mit transparenten oder transparenten und opaken Schichten, holographische Pigmente, BiOCl-Pigmente (BiOCl = Bismutchloridoxid) oder Flüssigkristallpigmente bzw. LCP-Pigmente (LCP = Liquid Crystal Polymer) gewählt werden.
  • Interferenzpigmente weisen typischerweise einen Dünnschichtaufbau auf, der eine Reflexionsschicht, eine teildurchlässige Schicht und eine oder mehrere dazwischen liegende dielektrische Abstandsschichten umfasst. Diese basieren beispielsweise auf Glimmer, auf SiO2 oder auf Al2O3. Solche Interferenzschichten werden entsprechend der Anzahl von dielektrischen Schichten als ein- oder mehrschichtig bezeichnet. Druckfarben mit Pigmenten solcher Dünnschicht-Interferenzschichten werden beispielsweise unter dem Namen Iriodin® (einschichtig) oder Colorcrypt® (mehrschichtig) von der Firma Merck KGaA vertrieben. Druckfarben mit mehrschichtigen Interferenzschichtpigmenten werden ferner unter dem Namen OVI® von der Firma SICPA vertrieben.
  • Eine Untergruppe der Interferenzschichtpigmente sind cholesterische oder anderweitige Flüssigkristalle, die auch verwendet werden können. Diese liegen beispielsweise als flüssigkristalline Silikonpolymere vor oder auch als Pigmente in so genannten STEP®-Farben ("Shimmery Twin Effect Protection"). Pigmente auf der Basis von flüssigkristallinen Polymeren sind z.B. aus der WO 2008/000755 A1 bekannt.
  • Die erfindungsgemäß verwendete Druckfarbe kann darüber hinaus auf den in der WO 2011/064162 A2 beschriebenen Effektpigment-Zusammensetzungen mit Farbkippeffekt beruhen. Die Pigmente weisen von Ende-zu-Ende eine längste Abmessung ("longest dimension of edge length") in einem Bereich von 15 nm bis 1000 nm auf und beruhen auf einem Übergangsmetall, das von der Gruppe bestehend aus Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt gewählt ist. Das Übergangsmetall ist bevorzugt Ag. Das Aspektverhältnis (d.h. das Verhältnis der längsten Abmessung von Ende-zu-Ende bezogen auf die Dicke) ist mindestens 1,5, insbesondere in einem Bereich von 1,5 bis 300. Das Verhältnis des Bindemittels zu Metallpigment ist unterhalb von 10:1, insbesondere unterhalb 5:1. In Abhängigkeit von der Wahl des Aspektverhältnisses des Pigments, seiner längsten Abmessung von Ende-zu-Ende und der Einstellung des Pigment/Bindemittel-Verhältnisses lässt sich die Farbe bei Betrachtung der Druckschicht in Transmission und die Farbe bei Betrachtung in Reflexion einstellen (z.B. Blau in Transmission und Silber, Gold, Bronze, Kupfer oder Violett in Reflexion; darüber hinaus auch Violett, Magenta, Pink, Grün oder Braun in Transmission und verschiedenen Farben in Reflexion, die von der Wahl des Pigment/Bindemittel-Verhältnisses abhängen). Farben mit Gold/Blau-Farbwechsel zwischen Reflexion und Transmission (anders gesagt, zwischen Auflicht- und Durchlicht-Betrachtung) sind z.B. in den Beispielen 1, 2 und 3 in der Tabelle 1 der WO 2011/064162 A2 genannt. Des Weiteren zeigt Beispiel 4 eine Farbe mit Gold/Violett-Farbwechsel, Beispiel 5 eine Farbe mit Grün-Gold/Magenta-Farbwechsel, Beispiel 7 eine Farbe mit Violett/Grün-Farbwechsel und Beispiel 8 eine Farbe mit Silber/Opak-Farbwechsel.
  • Die erfindungsgemäß verwendete Druckfarbe kann darüber hinaus auf den in der WO 2005/051675 A2 (siehe darin insbesondere die Beschreibung auf Seite 11, Zeile 10, bis Seite 12, vorletzter Absatz) beschriebenen Metallpigment-Zusammensetzungen beruhen. Die Pigmente beruhen auf einem Metall, das vorzugsweise von der Gruppe bestehend aus Aluminium, Edelstahl, Nichrome, Gold, Silber, Platin und Kupfer gewählt ist. Das Metall ist insbesondere bevorzugt Aluminium, wobei der mittlere Teilchendurchmesser bevorzugt in einem Bereich von 8 bis 15 µm, weiter bevorzugt in einem Bereich von 9 bis 10 µm liegt, gemessen mit einem Coulter LS130 Laserdiffraktionsgranulometer. Eine solche Druckfarbe ermöglicht die Bereitstellung einer "silbernen" Spiegelschicht. Darüber hinaus können die Metallpigment-Zusammensetzungen (z.B. gelb) eingefärbt sein.
  • Die Farbschicht kann des Weiteren auf transparenten Primer-UV-Systemen beruhen, die gegebenenfalls hochrefraktiv sind. Im Falle des Verprägens eines transparenten UV-Lacks kann derselbe zur Verbesserung der Sichtbarkeit des dreidimensionalen Effekts mit einer "metallisch" wirkenden, insbesondere reflektierenden oder reflexionserhöhenden, Farbe überdruckt werden. Die für das Überdrucken herangezogene Farbe kann (Metall-)Effektpigmente aufweisen.
  • Die Farbschicht kann weiterhin auf farbigen, hochlasierenden, UVtrocknenden Siebdruckfarbsystemen beruhen, die bevorzugt eine geringe Partikelgröße (bevorzugt < 2 µm) aufweisen.
  • Im zweiten Siebdruckwerk erfolgt kein Drucken, sondern ein passgenaues bzw. registergenaues Prägen der mittels des ersten Siebdruckwerks aufgebrachten Farbschicht. Es wird bevorzugt, anstelle einer beim Siebdruck üblichen Siebdruckschablone ein Metallprägeblech, insbesondere ein Nickelprägeblech, als Prägeform zu verwenden. Die Prägeform kann z.B. mittels Lasergravur, durch Verwendung eines Laserwriters oder durch photochemische Belichtung (z.B. "Nylogravverfahren") hergestellt werden. Anschließend erfolgt die galvanische Herstellung eines Arbeitsoriginals, das wiederum durch galvanische Abformung in ein Nickelprägeblech überführt wird. Das Nickelprägeblech wird dann in vollem Umfang auf die Siebmontageringe gespannt. Alternativ ist auch die Verwendung von Prägestreifen bzw. strukturierten (Kunststoff-)Folien als Prägewerkzeug möglich. Die Druckbeistellung erfolgt wie im klassischen Siebdruck durch die Beistellung der Druckrakel. Es kann darüber hinaus ein flexibler Druckkörper in das Innere des "Siebs" eingebracht werden. Wird dieser mit Luft oder einem anderen Gas beaufschlagt, kann der Prägeshim (d.h. das Nickelprägeblech) zusätzlich von der Rückseite her stabilisiert werden. Dellen und Beulen können auf diese Weise vermieden werden. Zur weiteren Stabilisierung können auch auf dem Nickelprägeblech rückseitig Versteifungsstrukturen aufgebracht werden.
  • Das Nickelprägeblech kann zweckmäßigerweise zusätzlich von der Rückseite her z.B. durch Luft gekühlt oder mittels einer Widerstandsheizung erwärmt werden, sodass die Prägeeffekte zusätzlich beeinflusst werden können.Auch das Release- bzw. Ablöseverhalten der Farbe von der Prägeform kann auf diese Weise optimiert werden.
  • Das Wertdokumentsubstrat, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit UV-vernetzbarer Farbe versehen wird, kann insbesondere ein Sicherheitspapier sein. Unter einem Sicherheitspapier wird die noch nicht umlauffähige Vorstufe zu einem Wertdokument verstanden. Der Begriff Sicherheitspapier schließt im Folgenden auch Papier-ähnliche Substrate, z.B. Kunststoff- bzw. Polymersubstrate, oder Papier/ Kunststoff-Mehrschichtsubstrate, wie etwa ein Kunststoff/ Papier/ Kunststoff-Substrat oder ein Papier/Kunststoff/Papier-Substrat, ein. Unter einem Kunststoff/Papier/Kunststoff-Substrat ist ein Substrat mit einer Papier-Mittellage zu verstehen, die bei beidseitig mit einer Kunststoff-Lage bzw. Folie versehen ist (siehe die WO 2004/028825 A2 ). Ein Papier/ Kunststoff/ Papier-Substrat ist aus der WO 2006/066431 A1 bekannt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur zur Erzeugung von Wertdokumentsubstraten, sondern auch zur Erzeugung von Sicherheitsfolien und Sicherheitselementen. Ein Sicherheitselement ist üblicherweise mit einer ein Sicherheitsmerkmal aufweisenden Funktionsschicht, z.B. eine optisch variable Beschichtung, versehen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Sicherheitselement mittels eines Klebstoffes, z.B. mittels eines Heißsiegellacks, auf den Wertgegenstand oder das Sicherheitspapier aufgeklebt wird. Ein solches Sicherheitselement ist z.B. ein Patch. Das Sicherheitselement wird üblicherweise zusammen mit weiteren Sicherheitselementen auf einer als Träger (bzw. Trägersubstrat) dienenden, streifenförmigen Endlosfolie bereitgestellt und von dort auf die Oberfläche eines Sicherheitspapiers oder eines Wertgegenstandes übertragen. Da die Trägerfolie bei der Applikation des Sicherheitselements auf das Sicherheitspapier oder auf den Wertgegenstand in manchen Fällen von der Oberfläche des Sicherheitselements entfernt wird, wird häufig anstelle des Begriffs Endlosfolie der Begriff (Endlos-)Transferfolie bzw. (Endlos-)Transferband und anstelle des Begriffs Sicherheitselement der Begriff Transferelement verwendet. Eine streifenförmige Endlosfolie wird als Rollenware bereitgestellt, d.h. als sozusagen endloses Band aufgewickelt auf einer Rolle, wobei die Endlosfolie selbstverständlich nicht endlos und damit unendlich lang ist, sondern insbesondere eine Länge im Bereich von Kilometern aufweist. Maschinen für das Aufbringen von Sicherheitselementen auf die Oberfläche eines Sicherheitspapiers oder eines Wertgegenstandes sind kommerziell erhältlich, z.B. OptiNota H® der König&Bauer AG. Eine solche Vorrichtung ermöglicht die passgenaue bzw. registergenaue Aufbringung von Sicherheitselementen in Form von Folienstreifen auf Papierbögen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich weiterhin zur Bereitstellung von Wert- oder Ausweisdokumenten, insbesondere Banknoten, die mit einem Durchsichtssicherheitsmerkmal, wie etwa einem Durchsichtsfenster, versehen sind.
  • Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 bis 5
    jeweils eine schematische Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Wertdokuments oder Sicherheitselements;
    Fig. 6
    eine Draufsicht auf einen Teil eines erfindungsgemäßen Wertdokuments oder Sicherheitselements.
    Fig. 7
    Querschnittansichten der innerhalb der Fig. 6 markierten Bereiche A-A' und B-B'.
  • Figur 1 zeigt eine Querschnittansicht eines Wertdokuments, im vorliegenden Fall eine Banknote, mit einem (Papier-)Substrat 1 und einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten UV-vernetzten, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht 2. Die Farbschicht 2 weist eine makroskopische Prägestruktur in der Form von sich wiederholenden makroskopischen Vertiefungen auf. Die makroskopische Prägestruktur enthält ebene Flächenabschnitte auf zwei verschiedenen Höhenstufen, d.h. auf einer unteren Ebene und auf einer oberen Ebene. Die makroskopische Prägestruktur ist in den Bereichen der ebenen, auf der oberen Ebene gebildeten Flächenabschnitte von einer feinen Prägestruktur überlagert.
  • Figur 2 zeigt eine Querschnittansicht eines weiteren Wertdokuments, im vorliegenden Fall eine Banknote, mit einem (Papier-)Substrat 1 und einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten UV-vernetzten, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht 2. Die Farbschicht 2 weist eine makroskopische Prägestruktur in der Form von sich wiederholenden makroskopischen Vertiefungen auf. Die makroskopische Prägestruktur enthält ebene Flächenabschnitte auf zwei verschiedenen Höhenstufen, d.h. auf einer unteren Ebene und auf einer oberen Ebene. Die makroskopische Prägestruktur ist in den Bereichen der ebenen, auf der unteren Ebene gebildeten Flächenabschnitte von einer feinen Prägestruktur überlagert.
  • Figur 3 zeigt eine Querschnittansicht eines Wertdokuments, im vorliegenden Fall eine Banknote, mit einem (Papier-)Substrat 1 und einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten UV-vernetzten, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht 2. Die Farbschicht 2 weist eine makroskopische Prägestruktur in der Form von sich wiederholenden makroskopischen Vertiefungen auf. Die makroskopische Prägestruktur enthält ebene Flächenabschnitte auf zwei verschiedenen Höhenstufen, d.h. auf einer unteren Ebene und auf einer oberen Ebene. Die makroskopische Prägestruktur ist in den Bereichen der ebenen, auf der oberen und auf der unteren Ebene gebildeten Flächenabschnitte von einer feinen Prägestruktur überlagert.
  • Figur 4 zeigt eine Querschnittansicht eines Wertdokuments, im vorliegenden Fall eine Banknote, mit einem (Papier-)Substrat 1 und einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten UV-vernetzten, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht 2. Anders als in den in Figuren 1 bis 3 gezeigten Beispielen enthält die Farbschicht 2 der Figur 4 keine makroskopische Prägestruktur mit sich regelmäßig wiederholenden Struktureinheiten. Die makroskopische Prägestruktur enthält erhabene Bereiche, die sich jeweils in ihrer Form unterscheiden und unterschiedlich beabstandet sind. Die makroskopische Prägestruktur enthält ebene Flächenabschnitte auf zwei verschiedenen Höhenstufen, d.h. auf einer unteren Ebene und auf einer oberen Ebene. Die makroskopische Prägestruktur ist in den Bereichen der ebenen, auf der unteren Ebene gebildeten Flächenabschnitte zum Teil von einer feinen Prägestruktur überlagert. Die feine Prägestrukur ist von makroskopischer Vertiefung zu makroskopischer Vertiefung unterschiedlich ausgestaltet.
  • Figur 5 zeigt eine Querschnittansicht eines Wertdokuments, im vorliegenden Fall eine Banknote, mit einem (Papier-)Substrat 1 und einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten UV-vernetzten, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht 2. Die Farbschicht 2 weist eine makroskopische Prägestruktur mit sich nicht wiederholenden makroskopischen Vertiefungen auf. Die makroskopische Prägestruktur enthält einen nur auf einer Höhenstufe gebildeten, ebenen Flächenabschnitt, in dem die makroskopische Prägestruktur von einer feinen Prägestruktur überlagert ist.
  • Figur 6 zeigt den Ausschnitt einer Draufsicht auf ein Wertdokument, im vorliegenden Fall eine Banknote, mit einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten UV-vernetzten, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht. Die Farbschicht enthält eine Prägestruktur mit den für den Betrachter erkennbaren und taktil wahrnehmbaren Zeichen "A" und "B". Die beiden Zeichen werden durch fühlbare Wölbungen in der Farbschicht erzeugt.
  • Figur 7 zeigt Querschnittansichten entlang der in der Figur 6 gezeigten Linie A-A' (siehe die linke Seite der Figur 7) und entlang der in der Figur 6 gezeigten Linie B-B' (siehe die rechte Seite der Figur 7). Die fühlbare Wölbung entspricht der gestrichelten Linie, die feine Prägestruktur bzw. Mikrostruktur lenkt einfallendes Licht im Bereich des Zeichens "A" stets nach rechts und im Bereich des Zeichens "B" stets nach links ab. Bei senkrechtem Lichteinfall sieht ein Betrachter von rechts das Zeichen "A" und von links das Zeichen "B" hell aufleuchten.
  • Alternativ zu dem in der Figur 7 gezeigten Beispiel kann die feine Prägestruktur bzw. Mikrostruktur nur bereichsweise in der Makrostruktur vorliegen, z.B. in der Form eines Musters oder einer Mikroschrift.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, insbesondere eine Banknote, umfassend
    a) das Bereitstellen eines Wertdokumentsubstrats (1);
    b) das Aufbringen einer fließfähigen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) auf das Wertdokumentsubstrat (1) mittels eines ersten Siebdruckwerks;
    c) das unvollständige Vernetzen der auf das Wertdokumentsubstrat (1) aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) mittels einer ersten UV-Trocknungseinrichtung, um auf diese Weise die Viskosität der Farbschicht (2) zu erhöhen und diese prägbar zu machen;
    d) das in-Kontakt-Bringen der unvollständig vernetzten, auf das Wertdokumentsubstrat (1) aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) mit einem Prägewerkzeug innerhalb eines zweiten Siebdruckwerks, um die Farbschicht auf diese Weise mit einer makroskopischen Prägestruktur zu versehen, wobei die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur eine Tiefe in einem Bereich von 13 µm bis 30 µm aufweisen;
    e) das vollständige Vernetzen der auf das Wertdokumentsubstrat (1) aufgebrachten, mit einer Prägestruktur versehenen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) mittels einer zweiten UV-Trocknungseinrichtung.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements, umfassend
    a) das Bereitstellen eines Foliensubstrats (1);
    b) das Aufbringen einer fließfähigen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) auf das Foliensubstrat (1) mittels eines ersten Siebdruckwerks;
    c) das unvollständige Vernetzen der auf das Foliensubstrat (1) aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) mittels einer ersten UV-Trocknungseinrichtung, um auf diese Weise die Viskosität der Farbschicht (2) zu erhöhen und diese prägbar zu machen;
    d) das in-Kontakt-Bringen der unvollständig vernetzten, auf das Foliensubstrat (1) aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) mit einem Prägewerkzeug innerhalb eines zweiten Siebdruckwerks, um die Farbschicht (2) auf diese Weise mit einer makroskopischen Prägestruktur zu versehen, wobei die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur eine Tiefe in einem Bereich von 13 µm bis 30 µm aufweisen;
    e) das vollständige Vernetzen der auf das Foliensubstrat aufgebrachten, mit einer Prägestruktur versehenen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) mittels einer zweiten UV-Trocknungseinrichtung.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farbschicht (2) im Schritt d) zusätzlich zur makroskopischen Prägestruktur mit einer die makroskopische Prägestruktur überlagernden feinen Prägestruktur versehen wird und die Vertiefungen der feinen Prägestruktur eine Tiefe in einem Bereich von 0,1 µm bis 10 µm aufweisen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Prägewerkzeug des im Schritt d) eingesetzten zweiten Siebdruckwerks ein Metallprägeblech, insbesondere ein Nickelprägeblech, oder eine strukturierte Kunststofffolie ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Effektpigmente der im Schritt b) eingesetzten, fließfähigen, UV-vernetzbaren Farbschicht (2) von der Gruppe bestehend aus Perlglanzpigmenten, Metalleffektpigmenten, Interferenzpigmenten, Mehrschichtpigmenten mit transparenten oder transparenten und opaken Schichten, holographischen Pigmenten, BiOCl-Pigmenten und Flüssigkristallpigmenten gewählt sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Effektpigmente auf einem Übergangsmetall beruhen, das von der Gruppe bestehend aus Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt gewählt und die Pigmente von Ende-zu-Ende eine längste Abmessung in einem Bereich von 15 nm bis 1000 nm aufweisen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Effektpigmente auf dem Übergangsmetall Ag beruhen und die im Schritt e) erhaltene Farbschicht bei Betrachtung in Transmission die Farbe Blau und bei Betrachtung in Reflexion die Farbe Gold aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Effektpigmente auf einem Metall beruhen, das von der Gruppe bestehend aus Aluminium, Edelstahl, Nichrome, Gold, Silber, Platin und Kupfer gewählt ist und der mittlere Teilchendurchmesser, gemessen mit einem Coulter LS130 Laserdiffraktionsgranulometer, in einem Bereich von 8 bis 15 µm liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Effektpigmente auf Aluminium beruhen und die im Schritt e) erhaltene Farbschicht Betrachtung den Eindruck einer silbernen Spiegelschicht hervorruft.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die im Schritt b) eingesetzte, fließfähige, UV-vernetzbare Farbschicht eine transparente Farbschicht ist und das Verfahren den zusätzlichen Schritt f) des Überdruckens der transparenten Farbschicht mit einer metallisch wirkenden Farbe aufweist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die makroskopische Prägestruktur im nach dem Verfahren erhältlichen Erzeugnis taktil wahrnehmbar ist.
  12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend in der Reihenfolge
    - ein erstes Siebdruckwerk, das angepasst ist, ein Wertdokumentsubstrat (1), insbesondere ein Banknotesubstrat oder ein Foliensubstrat, mit einer fließfähigen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) zu versehen;
    - eine erste UV-Trocknungseinrichtung, die angepasst ist, die auf das Substrat (1) aufgebrachte UV-vernetzbare, Effektpigmente enthaltende Farbschicht (2) unvollständig zu vernetzen, um auf diese Weise die Viskosität der Farbschicht (2) zu erhöhen und diese prägbar zu machen;
    - ein zweites Siebdruckwerk, das angepasst ist an das in-Kontakt-Bringen der unvollständig vernetzten, auf das Substrat (1) aufgebrachten UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) mit einem Prägewerkzeug, um die Farbschicht (2) auf diese Weise mit einer makroskopischen Prägestruktur zu versehen, wobei die Vertiefungen der makroskopischen Prägestruktur eine Tiefe in einem Bereich von 13 µm bis 30 µm aufweisen;
    - eine zweite UV-Trocknungseinrichtung, die angepasst ist an das vollständige Vernetzen der auf das Substrat (1) aufgebrachten, mit einer Prägestruktur versehenen, UV-vernetzbaren, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2);
    - optional ein weiteres Druckwerk, das angepasst ist an das Überdrucken der vollständig vernetzten, auf das Substrat (1) aufgebrachten, mit einer Prägestruktur versehenen, Effektpigmente enthaltenden Farbschicht (2) mit einer metallisch wirkenden Farbe.
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