EP3302997B1 - Verfahren zum herstellen eines sicherheitselements, daraus erhältliches sicherheitselement, sicherheitspapier und wertdokument - Google Patents

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EP3302997B1
EP3302997B1 EP16730682.8A EP16730682A EP3302997B1 EP 3302997 B1 EP3302997 B1 EP 3302997B1 EP 16730682 A EP16730682 A EP 16730682A EP 3302997 B1 EP3302997 B1 EP 3302997B1
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EP
European Patent Office
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coating
regions
metallization
security element
forming
Prior art date
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EP16730682.8A
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Winfried HOFFMÜLLER
Theodor Burchard
Maik Rudolf Johann Scherer
Ralf Liebler
Michael Rahm
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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    • B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
    • B42D25/373—Metallic materials

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a security element for a security paper or a valuable item, in particular a value document.
  • the invention further relates to a security element obtainable by the method and to a security paper or value document provided therewith.
  • Security elements with in transmitted light, and possibly also in reflected light, visually recognizable characters are known.
  • the characters may have any shapes, such as numbers, letters, patterns, geometric or figurative representations, etc., and are generally referred to as "negative writing" regardless of their shape.
  • the security elements are e.g. prepared by providing a transparent substrate with a coating, generally a metallic coating (or metallization), which is then removed at certain points again. If you hold the security element against the light, the areas with metallic or other coating appear dark. The areas where the coating has been removed, however, appear bright or at least significantly lighter than the coated areas, depending on the transparency of the substrate. The more transparent, i. the more translucent a substrate is, the more pronounced is the contrast between coated and non-coated areas. For very transparent substrates, the negative writing is clearly visible not only in transmitted light but also in incident light.
  • metallic coatings are formed substantially over the entire surface.
  • the provision of recesses within the metallic coating can in the simplest case by the insertion a diaphragm or a shielding during the sputtering process done. This measure only leads to coarse-structured metallizations.
  • optically appealing security elements require fine structuring.
  • Finely structured metallizations can be provided, for example, by etching processes. In this case, the metal to be structured is applied in a first step over the entire surface of the substrate and coated in a second step in certain subject areas with a suitable resist. In a third step, the removal (or chemical conversion) of the metal in the areas not protected by resist is effected by means of an etching medium.
  • the resist can also be applied over the entire surface and selectively changed by exposure in such a way that certain areas of the resist are selectively removed and the metallization arranged below can be etched accordingly.
  • the use of photoresist coatings in the security element production is for example from EP 2 049 345 B1 known.
  • the fine structuring of a metallization can moreover take place by means of a so-called washing process.
  • a washing process in which a carrier film printed with a high pigment content in the form of characters, coated with a thin cover layer (eg aluminum) and then the ink is removed together with the cover layer above it by washing with a liquid to coating-free Create areas in the form of the characters.
  • the WO 92/11142 (equivalent to EP 0 516 790 ) or their German priority application DE 4 041 025 discloses heat-activatable inks, for example, wax-containing emulsions. at Heating soften these emulsions and thereby reduce the adhesion to the carrier film, so that in these poorly adhering areas, supported by mechanical treatment, such. As ultrasound, brushing or rubbing, both the softened ink and the overlying layers can be removed.
  • activatable inks with foaming additives such as are customary in the production of foams disclosed. These blowing agents split gas under the action of heat and produce foam structures. As a result, the volume of the ink increases, whereby the adhesion to the carrier film is reduced and the layers lying above the ink are arched outward, so that they offer a good point of attack for a mechanical removal.
  • the WO 97/23357 makes reference EP 0 516 790 and further discloses activatable inks which are activated by treatment with a suitable solvent, ie, washed out.
  • the present invention has for its object to overcome the disadvantages of the prior art.
  • a coating is initially applied to a film, which forms numerous cracks during drying. These cracks form a dense, coherent network. Upon subsequent vapor deposition of a material, the material is deposited both on (i.e., above) the coating and in the cracks. When removing the coating, e.g. Washing with suitable solvents also removes the material deposited above the coating. All that remains is the vapor-deposited material present in the crack lines.
  • the crack-forming coating used is preferably a dispersion, more preferably a colloidal dispersion.
  • dispersions of SiO 2 nanoparticles or of acrylic resin nanoparticles, as described on page 2090 in document D2 are particularly suitable.
  • the crack-forming coating may be based on a polymer in solution. The polymer solution is applied to the substrate, for example by means of printing, so that a thin polymer film is produced. The thin polymer film cracks during drying.
  • the crack formation depends on the choice of the raw materials and the choice of the substrate, the thickness of the crack-forming coating and the drying parameters.
  • the line thicknesses achievable at the end of the production process are e.g. in the case of silver in the range of 1 .mu.m to 50 .mu.m, the lines are usually so fine that they are recognizable as lines only when using a magnifying glass.
  • the human eye does not dissolve the individual lines, but one recognizes a difference both in the reflected light (or reflection) and in the transmitted light (or transmission) compared to the untreated or bare foil. Since the fine lines form an irregular, continuous network, unwanted diffraction effects do not occur.
  • the reflectance and the light transmittance, respectively can be adjusted appropriately.
  • the electrical conductivity can be regulated.
  • the security element according to the invention in terms of the essential higher chemical resistance pronouncedly advantageous.
  • the metal is in the "normal” layer thickness, while a conventional semitransparent metallization is very thin and therefore susceptible to corrosion, especially in the case of Al and Cu.
  • the metallization according to the invention in the form of a dense, coherent network shows an electrical conductivity and an optical transmission, which is comparable to a full-surface ITO layer.
  • the fine metallic lines can be advantageously used to provide a "transparent" hologram and other security elements based on embossed structures, with electrical conductivity.
  • the fine metallic lines can be used in combination with conventional embossing lacquers, customary primer compositions and customary heat sealing lacquers, and act as a reflector.
  • the fine metallic lines can also be used in combination with transparent holograms that rely on a refractive index jump between the embossing lacquer and the coating following the embossing lacquer.
  • a substrate in particular transparent
  • an embossing lacquer layer which is provided with a (hologram) embossing.
  • the embossing lacquer layer is coated over its entire area with the crack-forming coating.
  • the crack-forming coating is then dried. This forms fine cracks.
  • Metal is vapor-deposited on the substrate treated in this way (alternatively, the metal can also be applied wet-chemically).
  • the metal is deposited both above the cracked coating, as well as in the cracks.
  • the cracked coating is then removed, along with the metal deposited above the coating. The removal can be carried out, for example, by washing with a suitable solvent ("alternative 1").
  • the removal may be by means of a separately provided adhesive layered device, the device being fixed by means of the adhesive layer to the removed, cracked coating of the security element substrate and, after being fixed, with the torn coating of the security element Substrate is removed ("Alternative 2").
  • the security element provided with the embossing lacquer layer and the metallic mesh structure is optionally overcoated with a conventional primer composition or with a layer whose refractive index deviates significantly from the refractive index of the embossing lacquer layer.
  • An overcoating with a metal that has a different color than the metal of the metallic network structure could also take place. The viewer would see a mixed color in this case.
  • the process for removing the cracked coating according to the above "Alternative 1" is advantageously carried out by dissolution with a suitable solvent.
  • the choice of solvent is advantageously carried out in coordination with the coating.
  • the following solvents can be used: methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, acetone, Methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methylene chloride, chloroform, toluene, xylene, methanol, ethanol, 2-propanol.
  • acetals or mixtures of the abovementioned solvents can be used.
  • a detachment of the crack-forming coating by infiltration can take place.
  • mixtures of solvents and water, optionally with surfactants, possibly with defoamers and other additives are used.
  • the separation or dissolution of the cracked coating can also be supported by spray nozzles or mechanically by brushing, rolling or by felts.
  • the method for removing the cracked coating according to the above "Alternative 2" is the peeling in the form of a kind of lamination and separation winding.
  • a second, separate substrate for example a film
  • a coating which is adhesive under the laminating conditions (or adhesive conditions) By the term “large area” is meant that the extent is at least as large as the area of the crack-forming layer to be removed.
  • the layer thickness of the adhesive coating is after a possibly occurring physical drying, for example, 0.4 microns to 4 microns.
  • the material lying on the crack-forming coating combines with the adhesive coating.
  • the crack-forming coating serves as a spacer to the film and the material deposited directly on the film (ie, metal). Depending on the choice of crack-forming coating occurs in the subsequent separation winding either to peel off the metal from the crack-forming coating or to completely peel off the crack-forming coating.
  • On the adhesively coated film ie the second, separate substrate
  • the film can be further processed if necessary.
  • the foil is metallic with very high reflection (eg higher than 85%), but not electrically conductive. It is therefore preferred to further process the film of the security element which originally carried the crack-forming coating.
  • a wash color is printed as a motif in a first step.
  • further motif elements are printed, eg lines within areas that are not covered with wash ink (the sequence can also be reversed, ie first applying the crack-forming lacquer and then applying the wash color).
  • the metallizing step for example by vapor deposition of metal.
  • a security element having the following ranges: first areas which form a "true" negative writing (ie recesses or areas without any metal), without electrical conductivity; second, metallic regions with electrical conductivity; third regions, which form a negative writing or a transparent region with electrical conductivity, generated by a metallic network structure.
  • the fine, Metallic lines of the third areas can serve as an optical, recognizable with the magnifying glass security feature.
  • the tear-forming coating is printed as a motif on a (in particular transparent) substrate, such as a foil, which may optionally have an embossing lacquer layer or embossed structures, in a first step. Thereafter, the surface coating with a metal, e.g. by vapor deposition. The crack-forming coating is then removed to obtain a security element having the following ranges: first regions each formed by a bare (i.e., continuous) metal layer; second areas, each formed by a metallic mesh structure with fine, metallic lines. Using a resist varnish, the first and / or second areas can be printed. In a subsequent etching process, removal or conversion of the non-resist-coated metal occurs.
  • a security element having the following ranges is obtained: first areas forming a "true" negative writing (i.e., recesses or areas without any metal) without electrical conductivity; second, metallic regions with electrical conductivity; third regions, which form a negative writing or a transparent region with electrical conductivity, generated by a metallic network structure.
  • the fine, metallic lines of the third areas can serve as an optical, with the magnifying glass recognizable security feature.
  • an embossing lacquer layer which is provided with a (hologram) embossment is applied to a (in particular transparent) substrate, such as a film is.
  • the embossing lacquer layer is coated over its entire area with the crack-forming coating.
  • the crack-forming coating is then dried. This forms fine cracks. Without targeted external action, the crack formation occurs at random.
  • Crack formation can be controlled by appropriate means such that crack formation preferably occurs in desired regions of the crack-forming layer. This can be done, for example, by a suitable structuring of the substrate, for example the embossing lacquer layer.
  • the metallization of the security element according to the invention can be based on a single metal.
  • a metal e.g. Aluminum, silver, copper, nickel, iron, chromium, cobalt, gold, titanium, tin, zinc or an alloy of one or more of the foregoing elements (e.g., an iron-silicon alloy).
  • the metallization may be based on a multilayer metallization, e.g. is obtainable by successive vapor deposition.
  • An advantageous multilayer metallization is e.g. a Cr layer followed by an Al layer. The adhesion of the Al layer to the layer structure is improved by the Cr layer.
  • the electrical conductivity of the metallization according to the invention in the form of a dense, coherent network can be improved by an additional coating with an electrically conductive polymer.
  • the electrically conductive polymer is, for example, an electrically conductive thiophene-based polymer such as poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT or PEDT).
  • PEDOT or PEDT poly-3,4-ethylenedioxythiophene
  • inorganic, transparent and conductive layers for example metal oxides such as titanium dioxide, indium tin oxide or fluorine-tin oxide, can be applied. These additional layers can also serve to modify the electrical properties of the metallization according to the invention, such as the work function, in a controlled manner.
  • metal is deposited within the cracks of the cracked coating, metal may also be deposited above the cracked coating.
  • the cracked coating is then removed, along with any metal deposited above the coating.
  • the step of removing may e.g. by washing with a suitable solvent ("Alternative 1").
  • the removal step may be accomplished by means of a separately provided adhesive layer device, the device being affixed to the tear-resistant coating of the security element substrate to be removed by the adhesive layer, and after being fixed together with the cracked coating is subtracted from the security element substrate ("alternative 2").
  • the carrier substrate can be provided in certain areas with a crack-forming coating.
  • the carrier substrate can additionally be provided with a transparent lacquer in certain regions (which are arranged, in particular, outside the regions of the tear-forming coating) which forms no cracks.
  • the transparent, conductive metallization obtained in the production process according to the invention in the form of a dense, coherent network can be subsequently removed by means of laser radiation in certain areas (so-called laser demetallization).
  • laser demetallization a laser demetallization
  • the opaque or continuous, conductive metallization obtained in the manufacturing method according to the invention can be subsequently removed by laser radiation in certain areas. In this way structuring of the opaque, conductive metallization is possible, i. vacancies or demetallized areas can be provided.
  • FIG. 1 shows a document of value 1, in the present example a banknote with the denomination "50".
  • the banknote 1 is provided on the front with a strip-shaped security element 2.
  • the security element 2 has embossed structures 3, such as hologram embossing.
  • FIG. 2 shows the in the FIG. 1 with the letter "A" designated area of the security element 2 in magnification.
  • FIG. 3 shows the security element 2 of FIG. 2 in cross-sectional view along the line A-A '.
  • the security element 2 comprises a transparent carrier substrate 4, for example a film based on polyethylene terephthalate or another plastic.
  • the carrier substrate 4 is provided with an embossing lacquer layer 5.
  • embossing lacquer layer 5 has an embossed structure, such as a hologram embossing.
  • the embossing lacquer layer 5 is provided over its entire surface with a transparent, conductive metallization 6 in the form of a dense, coherent network.
  • FIG. 4 illustrates the individual manufacturing steps for obtaining a transparent, conductive metallization in the form of a dense, coherent network.
  • the carrier substrate 4 (which in the FIG. 3 embossing lacquer layer 5 has been omitted for the sake of simplicity) is provided in a first step with a crack-forming coating 7.
  • the crack-forming coating 7 is based, for example, on dispersions of SiO 2 nanoparticles or of acrylic resin nanoparticles.
  • the application of the crack-forming coating 7 is preferably carried out by printing technology, for example by gravure printing, flexographic printing or by means of an inkjet process.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense, coherent network.
  • the metallization 9 is in the FIG. 4 shown schematically in the form of individual black dots.
  • the metallization 9 is deposited on the one hand above the cracked coating 7 and on the other hand is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • the cracked coating 7 is removed, including the metallization 9 present above the coating 7.
  • On the carrier substrate 4 remains a transparent, conductive metallization 10 in the form of a dense, coherent network.
  • FIG. 5 shows the transparent, conductive metallization 10 in the form of a dense, coherent network schematically in plan view in an enlarged view.
  • FIGS. 6 to 8 illustrate the manufacture of a security element according to the second preferred embodiment described above.
  • a carrier substrate 4 is provided with an embossing lacquer layer 5.
  • the embossing lacquer layer 5 is printed with wash ink 11 in the form of a motif. Subsequently, 7 further motif elements are printed using a crack-forming lacquer.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense, coherent network.
  • the step of metallizing for example by vapor deposition of metal 9.
  • the metallization 9 is reflected on the one hand above the cracked coating 7 and above the wash paint 11 and, on the other hand, is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • the fine, metallic lines of the third regions 14 can serve as optical security feature recognizable by the magnifying glass.
  • FIGS. 9 to 13 illustrate the manufacture of a security element according to the third preferred embodiment described above.
  • a carrier substrate 4 is provided with an embossing lacquer layer 5.
  • the embossing lacquer layer 5 is printed with a tear-forming coating 7 in the form of a motif.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense, coherent network.
  • the step of metallizing for example by vapor deposition of metal 9.
  • the metallization 9 is on the one hand above the cracked coating. 7 and above the embossing lacquer layer 5, and on the other hand, it is deposited inside the cracks 8 of the coating 7.
  • the fine, metallic lines of the third regions 14 can serve as optical security feature recognizable by the magnifying glass.
  • the resulting security element structure can be additionally leveled with a protective lacquer 18.
  • the formation of individual cracks 8 can be controlled by appropriate measures.
  • the formation of cracks in desired regions preferably occurs.
  • FIGS. 15 to 18 illustrate the preparation of a security element, wherein the removal of the cracked coating is not carried out by means of a solvent, but by a detachment in the form of a kind of lamination and separation winding (see the "alternative 2" described above).
  • a carrier substrate 4 (which may be provided with an embossing lacquer layer, not shown) is printed with a tear-forming coating 7 in the form of a motif.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense, coherent network.
  • the metallization 9 is deposited on the one hand above the cracked coating 7 and above the carrier substrate 4 and on the other hand is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • FIG. 16 Now is the bonding of the in the FIG. 15 shown security element precursor with a separate device 19, which has a provided with an adhesive coating 21 substrate 20 (eg, a film).
  • an adhesive coating 21 substrate 20 eg, a film
  • the metal provided on the cracked coating 7 combines with the adhesive coating 21.
  • the coating 7 provided with cracks serves as a spacer for the carrier substrate 4 and the metal deposited directly on the carrier substrate 4.
  • Figures 19-21 show a variant to that in the FIGS. 15, 16 and 18 shown manufacturing method, wherein additionally a transparent lacquer is used.
  • a carrier substrate 4 (which may be provided with an embossing lacquer layer, not shown) is printed with a tear-forming coating 7 in the form of a motif.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense, coherent network.
  • the carrier substrate 4 (which may be provided with an embossing lacquer layer, not shown) is provided with areas 22 of a transparent lacquer.
  • the transparent paint 22 forms no cracks.
  • the metallizing for example by vapor deposition of metal 9.
  • the metallization 9 beats on the one hand above the cracked coating 7, above the transparent varnish 22 and above the carrier substrate 4 and on the other hand is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • FIG. 20 Now is the bonding of the in the FIG. 19 shown security element precursor with a separate device 19, which has a provided with an adhesive coating 21 substrate 20 (eg, a film).
  • an adhesive coating 21 substrate 20 eg, a film.
  • the coating 7 provided on the cracks and the metal lying on the transparent lacquer 22 combine with the adhesive coating 21.
  • the metal is peeled off from the cracked coating 7 and from the transparent varnish 22 (see FIG FIG. 21 ).
  • the security element obtained in this way has no metallization in the region 22 of the transparent lacquer.
  • the transparent paint 22 can be chosen with respect to its objective nature so that it comes in the separation winding either for stripping the metal from the transparent paint 22 (see FIG. 21 ) or to completely peel off the transparent varnish 22 (similar to that in FIG FIG. 17 shown).

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein Wertdokument. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nach dem Verfahren erhältliches Sicherheitselement und ein mit demselben versehenes Sicherheitspapier oder Wertdokument.
  • Sicherheitselemente mit im Durchlicht, und gegebenenfalls auch im Auflicht, visuell erkennbaren Zeichen sind bekannt. Die Zeichen können beliebige Formen haben, wie Zahlen, Buchstaben, Muster, geometrische oder figürliche Darstellungen etc., und werden allgemein unabhängig von ihrer Form als "Negativschrift" bezeichnet. Die Sicherheitselemente werden z.B. hergestellt, indem ein transparentes Substrat mit einer Beschichtung, im Allgemeinen einer metallischen Beschichtung (bzw. Metallisierung), versehen wird, die dann an bestimmten Stellen wieder entfernt wird. Hält man das Sicherheitselement gegen das Licht, erscheinen die Bereiche mit metallischer oder sonstiger Beschichtung dunkel. Die Bereiche, an denen die Beschichtung entfernt wurde, erscheinen dagegen hell oder zumindest deutlich heller als die beschichteten Bereiche, je nach Transparenz des Substrats. Je transparenter, d.h. je lichtdurchlässiger, ein Substrat ist, desto ausgeprägter ist der Kontrast zwischen beschichteten und beschichtungsfreien Bereichen. Bei sehr transparenten Substraten ist die Negativschrift nicht nur im Durchlicht, sondern auch im Auflicht deutlich erkennbar.
  • Bei Bedampfungsprozessen entstehen metallische Beschichtungen im Wesentlichen vollflächig. Die Bereitstellung von Aussparungen innerhalb der metallischen Beschichtung kann im einfachsten Fall durch das Einsetzen einer Blende oder eines Abschirmblechs während des Bedampfungsprozesses erfolgen. Diese Maßnahme führt lediglich zu grobstrukturierten Metallisierungen. Optisch ansprechende Sicherheitselemente erfordern allerdings eine Feinstrukturierung. Feinstrukturierte Metallisierungen können z.B. durch Ätzprozesse bereitgestellt werden. Dabei wird das zu strukturierende Metall in einem ersten Schritt vollflächig auf das Substrat aufgebracht und in einem zweiten Schritt in bestimmten Motivbereichen mit einem geeigneten Resistlack beschichtet. In einem dritten Schritt erfolgt das Entfernen (oder das chemische Umwandeln) des Metalls in den nicht durch Resistlack geschützten Bereichen mittels eines Ätzmediums. Der Resistlack kann auch vollflächig aufgebracht werden und durch Belichten selektiv auf eine solche Weise verändert werden, dass bestimmte Bereiche des Resistlacks selektiv entfernt werden und die unterhalb angeordnete Metallisierung entsprechend geätzt werden kann. Der Einsatz von Photoresistlackschichten bei der Sicherheitselement-Herstellung ist z.B. aus der EP 2 049 345 B1 bekannt.
  • Die Feinstrukturierung einer Metallisierung kann darüber hinaus durch ein sogenanntes Waschverfahren erfolgen. In der WO 99/13157 wird ein Waschverfahren beschrieben, bei dem eine Trägerfolie mit einer Druckfarbe mit hohem Pigmentanteil in Form von Zeichen bedruckt, mit einer dünnen Abdeckschicht (z.B. aus Aluminium) beschichtet und anschließend die Druckfarbe mitsamt der darüber befindlichen Abdeckschicht durch Auswaschen mit einer Flüssigkeit entfernt wird, um beschichtungsfreie Bereiche in Form der Zeichen zu erzeugen.
  • Die WO 92/11142 (entspricht EP 0 516 790 ) bzw. deren deutsche Prioritätsanmeldung DE 4 041 025 offenbart durch Wärmeeinwirkung aktivierbare Druckfarben, beispielsweise wachshaltige Emulsionen. Bei Erwärmung erweichen diese Emulsionen und verringern dadurch die Haftung zur Trägerfolie, so dass in diesen schlecht haftenden Bereichen, unterstützt durch mechanische Behandlung, wie z. B. Ultraschall, Abbürsten oder Abreiben, sowohl die erweichte Druckfarbe als auch die darüber liegenden Schichten entfernt werden können. Außerdem werden als aktivierbare Druckfarben Farben mit aufschäumenden Additiven, wie sie bei der Herstellung von Schaumstoffen üblich sind, offenbart. Diese Treibmittel spalten unter Wärmeeinwirkung Gas ab und erzeugen Schaumstrukturen. Dadurch vergrößert sich das Volumen der Druckfarbe, wodurch die Haftung an der Trägerfolie verringert wird und die über der Druckfarbe liegenden Schichten nach außen gewölbt werden, so dass sie einen guten Angriffspunkt für eine mechanische Entfernung bieten.
  • Die WO 97/23357 nimmt Bezug auf EP 0 516 790 und offenbart darüber hinaus aktivierbare Druckfarben, die durch Behandlung mit einem geeigneten Lösungsmittel aktiviert, d.h. ausgewaschen, werden.
  • Die vorstehend genannten Wege zur Strukturierung einer Metallisierung sind aufwändig und führen häufig zu einer unbefriedigenden Linienstärke. Beim Druck von Resistlacken beispielsweise ist man hinsichtlich der minimalen Linienstärke auf die zur Verfügung stehenden Druckverfahren angewiesen. Linienstärken unterhalb von 50 µm sind schwer zu realisieren. Die gleiche Einschränkung gilt für den Druck von Waschfarben. Feine Linien sind auf Basis der Belichtung von Photoresistlacken erhältlich. Dieser Prozess ist allerdings verhältnismäßig aufwändig und kostspielig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
    • Zusammenfassung der Erfindung
    1. 1. (Erster Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein Wertdokument, umfassend die folgenden Schritte:
      • a) das Bereitstellen eines transparenten Trägersubstrats;
      • b) das Bereitstellen einer eine Prägestruktur aufweisenden Prägelackschicht auf dem Trägersubstrat;
      • d) das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf die Prägelackschicht und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet;
      • e) das Aufbringen einer Metallisierung auf das im Schritt d) erhaltene Trägersubstrat, wobei Metall innerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung, ggf. auch oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung, deponiert wird;
      • f) das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung mit gegebenenfalls auf der Beschichtung vorliegendem Metall, sodass im Bereich der entfernten, mit Rissen versehenen Beschichtung eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes auf der Prägelackschicht verbleibt.

      Die im Schritt b) eingesetzte Prägelackschicht kann insbesondere auf einem thermoplastischen Lack oder einem UV-Lack basieren. Die Prägestruktur ist insbesondere eine Hologramm-Struktur.
      Das Aufbringen der Riss-bildenden Beschichtung im Schritt d) kann z.B. drucktechnisch erfolgen, insbesondere mittels Tiefdruck, Flexodruck oder mittels eines Inkjet-Verfahrens.
      Der Schritt f) des Entfernens der mit Rissen versehenen Beschichtung mit ggf. auf der Beschichtung vorliegendem Metall kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen. Alternativ kann der Schritt des Entfernens mittels einer separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden Vorrichtung erfolgen, wobei die Vorrichtung mittels der klebfähigen Schicht an der zu entfernenden, mit Rissen versehenen Beschichtung des Sicherheitselement-Substrats fixiert und nach dem Fixieren zusammen mit der mit Rissen versehenen Beschichtung vom Sicherheitselement-Substrat abgezogen wird.
    2. 2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1, wobei
      entweder zwischen den Schritten b) und d), oder zwischen den Schritten d) und e), zusätzlich der Schritt c) erfolgt, nämlich das Aufbringen einer Waschfarbe auf der Prägelackschicht in ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen;
      im Schritt d) die Riss-bildende Beschichtung in zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen aufgebracht wird, wobei die zweiten Bereiche unabhängig von den ersten Bereichen gewählt werden, sodass gegebenenfalls mit Waschfarbe versehene erste Bereiche zumindest teilweise mit Riss-bildender Beschichtung beschichtet werden; und
      nach dem Schritt e) des Aufbringens der Metallisierung der Schritt f) so erfolgt, dass die in den ersten Bereichen vorliegende, mit Metall beschichtete Waschfarbe einerseits und die in den zweiten Bereichen vorliegende, gegebenenfalls Metall tragende, mit Rissen versehene Beschichtung andererseits entfernt werden, sodass das erhaltene Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es:
      • in den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen keine Metallisierung aufweist;
      • in den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen außerhalb gegebenenfalls vorhandener erster Bereiche eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aufweist;
      • in den Bereichen, die nicht zu den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereiche und den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen gehören eine opake bzw. kontinuierliche, leitfähige Metallisierung aufweist.

      Unter dem obigen Begriff "opake bzw. kontinuierliche Metallisierung" ist eine vollflächige bzw. durchgängige Metallschicht zu verstehen, die insbesondere eine gleichmäßige Schichtdicke aufweist.
    3. 3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1 oder 2, umfassend zusätzlich:
      • g) das Aufbringen eines Resistlacks oberhalb der erhaltenen Metallisierung in dritten, ein drittes Motiv bildenden Bereichen;
      • h) das Entfernen der Metallisierung, die nicht durch Resistlack geschützt ist, sodass die durch Resistlack geschützten Bereiche in Form eines dritten Motivs auf der Prägelackschicht verbleiben.
    4. 4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 3, umfassend zusätzlich:
      i) das Versehen und Einebnen des im Schritt h) erhaltenen Trägersubstrats mit einem Schutzlack, der den gleichen Brechungsindex wie der Resistlack aufweist.
    5. 5. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Sicherheitselements für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein Wertdokument, erhältlich durch das Verfahren gemäß einem der Absätze 1 bis 4.
    6. 6. (Dritter Aspekt der Erfindung) Sicherheitspapier oder Wertdokument, umfassend das Sicherheitselement nach Absatz 5.
    Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, das auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung bekannte Lift-Off-Verfahren für die Sicherheitselement-Herstellung heranzuziehen. Üblicherweise erfolgt das Strukturieren einer löslichen Beschichtung beim Lift-Off-Verfahren dadurch, dass man die lösliche Beschichtung bereichsweise belichtet und anschließend in einem Entwicklungsschritt strukturiert. In der Literatur wurde vor kurzem eine Methode zur Feinstrukturierung von aufgedampftem Material beschrieben:
  • Gemäß der obigen Literatur wird zunächst auf eine Folie eine Beschichtung aufgebracht, die beim Trocknen zahlreiche Risse ausbildet. Diese Risse bilden ein dichtmaschiges, zusammenhängendes Netz. Beim nachfolgenden Aufdampfen eines Materials wird das Material sowohl auf (d.h. oberhalb) der Beschichtung, als auch in den Rissen deponiert. Beim Entfernen der Beschichtung, z.B. durch Waschen mit geeigneten Lösungsmitteln, wird auch das oberhalb der Beschichtung aufgedampfte Material entfernt. Übrig bleibt lediglich das in den Riss-Linien vorhandene, aufgedampfte Material.
  • Das obige Verfahren wird in der Literatur D1 und D2 im Zusammenhang mit der Herstellung von elektrischen Heizelementen und transparenten Elektroden für Solarzellen beschrieben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die in der Literatur D1 und D2 beschriebene Herstellung eines dichtmaschigen, zusammenhängenden metallischen Netzes auf das Gebiet der Sicherheitselement-Herstellung übertragen.
  • Erfindungsgemäß wird als Riss-bildende Beschichtung bevorzugt eine Dispersion, weiter bevorzugt eine kolloidale Dispersion eingesetzt. Insbesondere geeignet sind z.B. Dispersionen aus SiO2-Nanopartikeln oder aus Acrylharz-Nanopartikeln, wie sie auf Seite 2090 im Dokument D2 beschrieben werden. Darüber hinaus kann die Riss-bildende Beschichtung auf einem in Lösung vorliegenden Polymer basieren. Die Polymer-Lösung wird auf das Substrat aufgebracht, z.B. mittels Aufdrucken, sodass ein dünner Polymerfilm erzeugt wird. Der dünne Polymerfilm bildet während des Trocknens Risse aus.
  • Die Riss-Bildung ist abhängig von der Wahl der Rohstoffe und der Wahl des Substrats, der Schichtdicke der Riss-bildenden Beschichtung und von den Trocknungsparametern. Dabei liegen die am Ende des Herstellungsverfahrens erzielbaren Linienstärken z.B. im Falle von Silber im Bereich von 1 µm bis 50 µm, wobei die Linien in der Regel so fein sind, dass sie erst beim Einsatz einer Lupe als Linien erkennbar sind. In der Fläche löst das menschliche Auge die einzelnen Linien nicht auf, man erkennt aber sowohl im Auflicht (bzw. Reflexion), als auch im Durchlicht (bzw. Transmission) einen Unterschied gegenüber der unbehandelten bzw. bloßen Folie. Da die feinen Linien ein unregelmäßiges, zusammenhängendes Netz bilden, treten unerwünschte Beugungseffekte nicht auf. Durch Variation der Insel-Größe und der Riss-Breite kann das Reflexionsvermögen bzw. die Licht-Durchlässigkeit in geeigneter Weise eingestellt werden. Darüber hinaus kann die elektrische Leitfähigkeit reguliert werden.
  • Verglichen mit einer konventionellen, vollflächigen und sehr dünnen Metallschicht (nachfolgend auch "semitransparente Metallisierung" genannt), die eine konstante optische Reflexion und Transmission aufweist, ist das erfindungsgemäße Sicherheitselement im Hinblick auf die wesentlich höhere chemische Beständigkeit ausgesprochen vorteilhaft. In den Metall-Linien liegt das Metall in der "normalen" Schichtdicke vor, während eine konventionelle semitransparente Metallisierung sehr dünn und damit korrosionsanfällig ist, insbesondere im Falle von Al und Cu.
  • Die erfindungsgemäße Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes zeigt eine elektrische Leitfähigkeit sowie eine optische Transmission, die mit einer vollflächigen ITO-Schicht vergleichbar ist. Die feinen metallischen Linien können mit Vorteil eingesetzt werden, um ein "transparentes" Hologramm und weitere Sicherheitselemente, die auf Prägestrukturen basieren, mit elektrischer Leitfähigkeit auszustatten. Dabei können die feinen metallischen Linien in Kombination mit üblichen Prägelacken, üblichen Primer-Zusammensetzungen und üblichen Heißsiegellacken eingesetzt werden und dabei als Reflektor fungieren. Die feinen metallischen Linien können darüber hinaus in Kombination mit transparenten Hologrammen eingesetzt werden, die darauf beruhen, dass ein Brechungsindex-Sprung zwischen dem Prägelack und der dem Prägelack folgenden Beschichtung besteht.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung eines Sicherheitselements wird eine auf einem (insbesondere transparenten) Substrat, wie etwa eine Folie, eine Prägelackschicht aufgebracht, die mit einer (Hologramm-)Prägung versehen ist. Die Prägelackschicht wird vollflächig mit der Riss-bildenden Beschichtung beschichtet. Die Riss-bildende Beschichtung wird danach getrocknet. Dabei bilden sich feine Risse. Auf das auf diese Weise behandelte Substrat wird Metall aufgedampft (alternativ kann das Metall auch nasschemisch aufgebracht werden). Das Metall wird dabei sowohl oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung, als auch in den Rissen deponiert. Die mit Rissen versehene Beschichtung wird danach entfernt, zusammen mit dem oberhalb der Beschichtung deponierten Metall. Das Entfernen kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen ("Alternative 1"). Alternativ kann das Entfernen mittels einer separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden Vorrichtung erfolgen, wobei die Vorrichtung mittels der klebfähigen Schicht an der zu entfernenden, mit Rissen versehenen Beschichtung des Sicherheitselement-Substrats fixiert und nach dem Fixieren zusammen mit der mit Rissen versehenen Beschichtung vom Sicherheitselement-Substrat abgezogen wird ("Alternative 2"). Nach dem Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung wird das mit der Prägelackschicht und der metallischen Netzstruktur versehene Sicherheitselement gegebenenfalls mit einer üblichen Primer-Zusammensetzung oder mit einer Schicht, deren Brechungsindex deutlich von dem Brechungsindex der Prägelackschicht abweicht, überbeschichtet. Auch eine Überbeschichtung mit einem Metall, das eine andere Farbe als das Metall der metallischen Netzstruktur aufweist, könnte erfolgen. Der Betrachter würde in diesem Fall eine Mischfarbe sehen. Im Zuge der weiteren Verarbeitung des Sicherheitselements können weitere Primer-Schichten und/oder Heißsiegellack-Schichten eingesetzt werden. Auch weitere optische Effekte, z.B. Fluoreszenz, sind durch ein Aufbringen zusätzlicher Effektschichten problemlos möglich, da der eingesetzte Reflektor, d.h. die metallische Netzstruktur, nur teilflächig vorliegt.
  • Das Verfahren zum Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung gemäß der obigen "Alternative 1" erfolgt mit Vorteil mittels Auflösen mit einem geeigneten Lösungsmittel. Die Wahl des Lösungsmittels erfolgt zweckmäßigerweise in Abstimmung auf die Beschichtung. Typischerweise können die folgenden Lösungsmittel verwendet werden: Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Methylenchlorid, Chloroform, Toluol, Xylol, Methanol, Ethanol, 2-Propanol. Weiterhin können Acetale oder Gemische der vorstehend genannten Lösungsmittel verwendet werden. Alternativ kann auch ein Ablösen der Riss-bildenden Beschichtung durch Unterwanderung erfolgen. In diesem Fall können neben den genannten Lösungsmitteln auch wässrige Lösungen, Mischungen von Lösungsmitteln und Wasser, ggf. mit Tensiden, ggf. mit Entschäumern und sonstigen Additiven zum Einsatz kommen. Die Ablösung bzw. Auflösung der mit Rissen versehenen Beschichtung kann auch durch Spritzdüsen oder auch mechanisch durch Bürsten, Walzen oder durch Filze unterstützt werden.
  • Das Verfahren zum Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung gemäß der obigen "Alternative 2" ist das Ablösen in Form einer Art Kaschierung (bzw. Verklebung) und Trennwicklung. Dabei wird ein zweites, separates Substrat, z.B. eine Folie, großflächig mit einer unter den Kaschierbedingungen (bzw. Klebbedingungen) klebfähigen Beschichtung beschichtet. Mit dem Begriff "großflächig" ist gemeint, dass die Ausdehnung mindestens so groß wie die Fläche der abzulösenden Riss-bildenden Schicht ist. Die Schichtdicke der klebfähigen Beschichtung beträgt nach einer ggf. stattfindenden physikalischen Trocknung z.B. 0,4 µm bis 4 µm. Dabei verbindet sich das auf der Riss-bildenden Beschichtung liegende Material (d.h. das Metall) mit der klebfähigen Beschichtung. Die Riss-bildende Beschichtung dient als Abstandhalter zur Folie und dem direkt auf der Folie deponierten Material (d.h. Metall). Je nach Wahl der Riss-bildenden Beschichtung kommt es bei der anschließenden Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls von der Riss-bildenden Beschichtung oder zum vollständigen Abziehen der Riss-bildenden Beschichtung. Auf der klebfähig beschichteten Folie (d.h. das zweite, separate Substrat) befindet sich nach der Trennwicklung zumindest das Negativbild des Metalls. Die Folie kann bei Bedarf weiterverarbeitet werden. Die Folie ist metallisch mit sehr hoher Reflexion (z.B. höher als 85%), aber nicht elektrisch leitfähig. Es wird daher bevorzugt, die Folie des Sicherheitselements weiterzuverarbeiten, die ursprünglich die Riss-bildende Beschichtung getragen hat.
  • Eine Kombination des vorstehend erwähnten Herstellungsverfahrens gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform mit den im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung einer Negativschrift (z.B. die weiter oben erwähnten Waschverfahren oder Ätz-Verfahren mittels Resistlacken) ist problemlos möglich, siehe die nachfolgend beschriebene zweite und dritte bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung eines Sicherheitselements.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird auf einem (insbesondere transparenten) Substrat, wie etwa eine Folie, das optional eine Prägelackschicht oder Prägestrukturen aufweisen kann, in einem ersten Schritt eine Waschfarbe als Motiv gedruckt. Anschließend werden mithilfe des Riss-bildenden Lackes weitere Motivelemente gedruckt, z.B. Linien innerhalb von Bereichen, die nicht mit Waschfarbe abgedeckt sind (die Reihenfolge kann auch umgekehrt werden, d.h. zunächst erfolgt das Aufbringen des Riss-bildenden Lackes und anschließend das Aufbringen der Waschfarbe). Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall. Nach dem Entfernen der Waschfarbe und der Riss-bildenden Beschichtung erhält man ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen: erste Bereiche, die eine "echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit; zweite, metallische Bereiche mit elektrischer Leitfähigkeit; dritte Bereiche, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische Netzstruktur. Die feinen, metallischen Linien der dritten Bereiche können als optisches, mit der Lupe erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen.
  • Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird auf einem (insbesondere transparenten) Substrat, wie etwa eine Folie, das optional eine Prägelackschicht oder Prägestrukturen aufweisen kann, in einem ersten Schritt als Motiv die Riss-bildende Beschichtung gedruckt. Danach erfolgt das flächige Beschichten mit einem Metall, z.B. durch Aufdampfen. Die Riss-bildende Beschichtung wird danach entfernt, sodass man ein Sicherheitselement mit den folgenden Bereichen erhält: erste Bereiche, die jeweils durch eine bloße (d.h. kontinuierliche) Metallschicht gebildet sind; zweite Bereiche, die jeweils durch eine metallische Netzstruktur mit feinen, metallischen Linien gebildet sind. Mithilfe eines Resistlackes können die ersten und/oder zweiten Bereiche bedruckt werden. In einem nachfolgenden Ätzprozess erfolgt das Entfernen oder Umwandeln des nicht mit Resistlack geschützten Metalls. Auch gemäß diesem Herstellungsverfahren erhält man ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen: erste Bereiche, die eine "echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit; zweite, metallische Bereiche mit elektrischer Leitfähigkeit; dritte Bereiche, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische Netzstruktur. Die feinen, metallischen Linien der dritten Bereiche können als optisches, mit der Lupe erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen.
  • Nach dem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (siehe z.B. die obige, erste bevorzugte Ausführungsform) wird auf einem (insbesondere transparenten) Substrat, wie etwa eine Folie, eine Prägelackschicht aufgebracht, die mit einer (Hologramm-)Prägung versehen ist. Die Prägelackschicht wird vollflächig mit der Riss-bildenden Beschichtung beschichtet. Die Riss-bildende Beschichtung wird danach getrocknet. Dabei bilden sich feine Risse. Ohne gezielte äußere Einwirkung erfolgt die Riss-Bildung zufällig. Die Riss-Bildung kann durch geeignete Maßnahmen gesteuert werden, sodass die Riss-Bildung in gewünschten Bereichen der Riss-bildenden Schicht bevorzugt eintritt. Dies kann z.B. durch eine geeignete Strukturierung des Untergrundes, z.B. der Prägelackschicht, erfolgen. Dazu zählt der Einsatz von Prägestrukturen, der Einsatz von Prägestrukturen in Verbindung mit Additiven im Prägelack, die einen Einfluss auf die Oberflächenenergie haben.
    • Grundsätzliche Anmerkungen:
  • Die Metallisierung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements kann auf einem einzelnen Metall beruhen. Als Metall eignet sich z.B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel, Eisen, Chrom, Cobalt, Gold, Titan, Zinn, Zink oder eine Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente (z.B. eine Eisen-Silizium-Legierung). Darüber hinaus kann die Metallisierung auf einer mehrschichtigen Metallisierung basieren, die z.B. durch sukzessives Aufdampfen erhältlich ist. Eine vorteilhafte mehrschichtige Metallisierung ist z.B. eine Cr-Schicht, gefolgt von einer Al-Schicht. Die Haftung der Al-Schicht auf dem Schichtaufbau wird durch die Cr-Schicht verbessert.
  • Des Weiteren kann die elektrische Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes durch ein zusätzliches Beschichten mit einem elektrisch leitfähigen Polymer verbessert werden. Als elektrisch leitfähiges Polymer eignet sich z.B. ein elektrisch leitfähiges Polymer auf Thiophenbasis wie etwa Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT bzw. PEDT). Alternativ können anorganische, transparente und leitfähige Schichten, z.B. Metalloxide wie Titandioxid, Indiumzinnoxid oder Fluor-Zinnoxid, aufgebracht werden. Diese zusätzlichen Schichten können auch dazu dienen, die elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Metallisierung, wie die Austrittsarbeit, kontrolliert zu modifizieren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird Metall innerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung deponiert, ggf. wird Metall auch oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung deponiert. Die mit Rissen versehene Beschichtung wird danach entfernt, zusammen mit dem ggf. oberhalb der Beschichtung deponierten Metall. Der Schritt des Entfernens kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen ("Alternative 1"). Alternativ kann der Schritt des Entfernens mittels einer separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden Vorrichtung erfolgen, wobei die Vorrichtung mittels der klebfähigen Schicht an der zu entfernenden, mit Rissen versehenen Beschichtung des Sicherheitselement-Substrats fixiert und nach dem Fixieren zusammen mit der mit Rissen versehenen Beschichtung vom Sicherheitselement-Substrat abgezogen wird ("Alternative 2").
  • Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann das Trägersubstrat in bestimmten Bereichen mit einer Riss-bildenden Beschichtung versehen werden. Das Trägersubstrat kann darüber hinaus in bestimmten Bereichen (die insbesondere außerhalb der Bereiche der Riss-bildenden Beschichtung angeordnet sind) zusätzlich mit einem transparenten Lack versehen werden, der keine Risse ausbildet. Nach dem Schritt des Aufbringens einer Metallisierung erfolgt der Schritt des Entfernens der Metallisierung, die sich oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung einerseits, und oberhalb des transparenten Lacks andererseits befindet. Dieser Schritt wird mittels der vorangehend beschriebenen, separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden Vorrichtung durchgeführt (siehe die obige "Alternative 2"). Auf diese Weise kann ein Sicherheitselement erzeugt werden, das im Bereich des transparenten Lacks keinerlei Metallisierung aufweist.
  • Die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erhaltene transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes kann nachträglich mittels Laserstrahlung in bestimmten Bereichen entfernt werden (sogenannte Laser-Demetallisierung). Auf diese Weise ist eine Strukturierung der transparenten, leitfähigen Metallisierung möglich, d.h. es können Leerstellen bzw. demetallisierte Bereiche bereitgestellt werden. Ebenso kann die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erhaltene opake bzw. kontinuierliche, leitfähige Metallisierung nachträglich mittels Laserstrahlung in bestimmten Bereichen entfernt werden. Auf diese Weise ist eine Strukturierung der opaken bzw. kontinuierlichen, leitfähigen Metallisierung möglich, d.h. es können Leerstellen bzw. demetallisierte Bereiche bereitgestellt werden.
  • Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Wertdokument mit einem streifenförmigen Sicherheitselement gemäß der vorliegenden Erfindung;
    Figur 2
    das Sicherheitselement der Figur 1 in Vergrößerung in Draufsicht;
    Figur 3
    das Sicherheitselement der Figur 2 in Querschnittansicht;
    Figur 4
    die einzelnen Herstellungsschritte für das Erhalten einer transparenten, leitfähigen Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes;
    Figur 5
    eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes schematisch in Aufsicht in vergrößerter Darstellung;
    Figuren 6-8
    die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
    Figuren 9-13
    die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform;
    Figur 14
    ein Beispiel für die gezielte Steuerung der Riss-Bildung;
    Figuren 15-18
    die Herstellung eines Sicherheitselements, wobei die Ablösung der mit Rissen versehenen Beschichtung durch Trennwicklung erfolgt;
    Figuren 19-21
    eine Variante zu dem in den Figuren 15, 16 und 18 gezeigten Herstellungsverfahren, wobei zusätzlich ein transparenter Lack eingesetzt wird.
  • Figur 1 zeigt ein Wertdokument 1, im vorliegenden Beispiel eine Banknote mit der Denomination "50". Die Banknote 1 ist auf der Vorderseite mit einem streifenförmigen Sicherheitselement 2 versehen. Das Sicherheitselement 2 weist Prägestrukturen 3 auf, wie z.B. Hologrammprägungen.
  • Figur 2 zeigt den in der Figur 1 mit dem Buchstaben" A" bezeichneten Bereich des Sicherheitselements 2 in Vergrößerung.
  • Figur 3 zeigt das Sicherheitselement 2 der Figur 2 in Querschnittansicht entlang der Linie A-A'. Das Sicherheitselement 2 umfasst ein transparentes Trägersubstrat 4, z.B. eine auf Polyethylenterephthalat oder einem anderen Kunststoff basierende Folie. Das Trägersubstrat 4 ist mit einer Prägelackschicht 5 versehen. Im Bereich 3 weist die Prägelackschicht 5 eine Prägestruktur, wie z.B. eine Hologrammprägung, auf. Die Prägelackschicht 5 ist an ihrer Oberseite vollflächig mit einer transparenten, leitfähigen Metallisierung 6 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes versehen.
  • Figur 4 veranschaulicht die einzelnen Herstellungsschritte für das Erhalten einer transparenten, leitfähigen Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes. Das Trägersubstrat 4 (die in der Figur 3 gezeigte Prägelackschicht 5 wurde der Einfachheit halber weggelassen) wird in einem ersten Schritt mit einer Riss-bildenden Beschichtung 7 versehen. Die Riss-bildende Beschichtung 7 basiert z.B. auf Dispersionen aus SiO2-Nanopartikeln oder aus Acrylharz-Nanopartikeln. Das Aufbringen der Riss-bildenden Beschichtung 7 erfolgt bevorzugt drucktechnisch, z.B. mittels Tiefdruck, Flexodruck oder mittels eines Inkjet-Verfahrens. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus. In einem zweiten Schritt erfolgt das Aufbringen einer Metallisierung 9. Die Metallisierung 9 wird in der Figur 4 schematisch in der Form einzelner schwarzer Punkte dargestellt. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden. In einem dritten Schritt erfolgt das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 inklusive der oberhalb der Beschichtung 7 vorhandenen Metallisierung 9. Auf dem Trägersubstrat 4 verbleibt eine transparente, leitfähige Metallisierung 10 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes.
  • Figur 5 zeigt die transparente, leitfähige Metallisierung 10 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes schematisch in Aufsicht in vergrößerter Darstellung.
  • Figuren 6 bis 8 veranschaulichen die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform.
  • Gemäß der Figur 6 wird ein Trägersubstrat 4 mit einer Prägelackschicht 5 versehen. Die Prägelackschicht 5 wird mit Waschfarbe 11 in Form eines Motivs bedruckt. Anschließend werden mithilfe eines Riss-bildenden Lackes 7 weitere Motivelemente gedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus.
  • Danach erfolgt gemäß der Figur 7 der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und oberhalb der Waschfarbe 11 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden.
  • Figur 8 zeigt das erhaltene Sicherheitselement nach dem Entfernen der Waschfarbe 11 und der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 mit einem geeigneten Lösungsmittel. Man erhält ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen:
    • erste Bereiche 12, die eine "echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit;
    • zweite, metallische Bereiche 13 mit elektrischer Leitfähigkeit;
    • dritte Bereiche 14, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische Netzstruktur.
  • Die feinen, metallischen Linien der dritten Bereiche 14 können als optisches, mit der Lupe erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen.
  • Figuren 9 bis 13 veranschaulichen die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß der oben beschriebenen dritten bevorzugten Ausführungsform.
  • Gemäß der Figur 9 wird ein Trägersubstrat 4 mit einer Prägelackschicht 5 versehen. Die Prägelackschicht 5 wird mit Riss-bildender Beschichtung 7 in Form eines Motivs bedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus. Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und oberhalb der Prägelackschicht 5 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden.
  • Figur 10 zeigt das erhaltene Sicherheitselement nach dem Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 mit einem geeigneten Lösungsmittel. Man erhält ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen:
    • erste Bereiche 15, die jeweils durch eine bloße (d.h. kontinuierliche) Metallschicht gebildet sind;
    • zweite Bereiche 16, die jeweils durch eine metallische Netzstruktur mit feinen, metallischen Linien gebildet sind.
  • Danach erfolgt gemäß der Figur 11 das Bedrucken mit Resistlack 17 in bestimmten Motiv-Bereichen.
  • In einem nachfolgenden Ätzprozess wird das nicht mit Resistlack geschützte Metall 9 entfernt oder umgewandelt (siehe Figur 12). Auch gemäß diesem Herstellungsverfahren erhält man ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen:
    • erste Bereiche 12, die eine "echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit;
    • zweite, metallische Bereiche 13 mit elektrischer Leitfähigkeit;
    • dritte Bereiche 14, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische Netzstruktur.
  • Die feinen, metallischen Linien der dritten Bereiche 14 können als optisches, mit der Lupe erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen.
  • Gemäß der Figur 13 kann der erhaltene Sicherheitselement-Aufbau zusätzlich mit einem Schutzlack 18 eingeebnet werden.
  • Gemäß den in den Figuren 4 und 6-13 gezeigten Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements erfolgt die Ausbildung der einzelnen, feinen Risse beim Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung ohne gezielte äußere Einwirkung und somit eher zufällig. Wie die Figur 14 zeigt, kann die Ausbildung einzelner Risse 8 durch geeignete Maßnahmen gesteuert werden. Im Falle einer geeigneten Strukturierung der Prägelackschicht 5 beispielsweise tritt die Riss-Bildung in gewünschten Bereichen bevorzugt ein.
  • Figuren 15 bis 18 veranschaulichen die Herstellung eines Sicherheitselements, wobei das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung nicht mithilfe eines Lösungsmittels, sondern durch ein Ablösen in Form einer Art Kaschierung (bzw. Verklebung) und Trennwicklung erfolgt (siehe die weiter oben beschriebene "Alternative 2").
  • Gemäß der Figur 15 wird ein Trägersubstrat 4 (das mit einer nicht gezeigten Prägelackschicht versehen sein kann) mit Riss-bildender Beschichtung 7 in Form eines Motivs bedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus. Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und oberhalb des Trägersubstrats 4 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden.
  • Gemäß der Figur 16 wird erfolgt nun das Verkleben des in der Figur 15 gezeigten Sicherheitselement-Vorläufers mit einer separaten Vorrichtung 19, die ein mit einer klebfähigen Beschichtung 21 versehenes Substrat 20 (z.B. eine Folie) aufweist. Dabei verbindet sich das auf der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 liegende Metall mit der klebfähigen Beschichtung 21. Die mit Rissen versehene Beschichtung 7 dient als Abstandhalter zum Trägersubstrat 4 und dem direkt auf dem Trägersubstrat 4 deponierten Metall.
  • Je nach Wahl der Riss-bildenden Beschichtung 7 kommt es bei der anschließenden Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls von der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 (siehe Figur 18) oder zum vollständigen Abziehen der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 (siehe Figur 17).
  • Figuren 19-21 zeigen eine Variante zu dem in den Figuren 15, 16 und 18 gezeigten Herstellungsverfahren, wobei zusätzlich ein transparenter Lack eingesetzt wird.
  • Gemäß der Figur 19 wird ein Trägersubstrat 4 (das mit einer nicht gezeigten Prägelackschicht versehen sein kann) mit Riss-bildender Beschichtung 7 in Form eines Motivs bedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus. Zusätzlich wird das Trägersubstrat 4 (das mit einer nicht gezeigten Prägelackschicht versehen sein kann) mit Bereichen 22 aus einem transparenten Lack versehen. Der transparente Lack 22 bildet keine Risse aus. Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7, oberhalb des transparenten Lacks 22 und oberhalb des Trägersubstrats 4 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden.
  • Gemäß der Figur 20 erfolgt nun das Verkleben des in der Figur 19 gezeigten Sicherheitselement-Vorläufers mit einer separaten Vorrichtung 19, die ein mit einer klebfähigen Beschichtung 21 versehenes Substrat 20 (z.B. eine Folie) aufweist. Dabei verbindet sich das auf der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und das auf dem transparenten Lack 22 liegende Metall mit der klebfähigen Beschichtung 21.
  • Bei der anschließenden Trennwicklung kommt es zum Abziehen des Metalls von der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und von dem transparenten Lack 22 (siehe Figur 21). Das auf diese Weise erhaltene Sicherheitselement weist im Bereich 22 des transparenten Lacks keinerlei Metallisierung auf.
  • Selbstverständlich kann der transparente Lack 22 bezüglich seiner gegenständlichen Beschaffenheit so gewählt werden, dass es bei der Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls vom transparenten Lack 22 kommt (siehe Figur 21) oder zum vollständigen Abziehen des transparenten Lacks 22 (ähnlich wie in der Figur 17 gezeigt).

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements (2) für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand (1), insbesondere ein Wertdokument, umfassend die folgenden Schritte:
    a) das Bereitstellen eines transparenten Trägersubstrats (4);
    b) das Bereitstellen einer eine Prägestruktur aufweisenden Prägelackschicht (5) auf dem Trägersubstrat (4);
    d) das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung (7) auf die Prägelackschicht (5) und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung (7), wobei die Beschichtung (7) beim Trocknen zahlreiche Risse (8) in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet;
    e) das Aufbringen einer Metallisierung (9) auf das im Schritt d) erhaltene Trägersubstrat (4), wobei Metall innerhalb der Risse (8) der mit Rissen (8) versehenen Beschichtung (7), gegebenenfalls auch oberhalb der mit Rissen (8) versehenen Beschichtung (7), deponiert wird;
    f) das Entfernen der mit Rissen (8) versehenen Beschichtung (7) mit gegebenenfalls auf der Beschichtung (7) vorliegendem Metall, sodass im Bereich der entfernten, mit Rissen (8) versehenen Beschichtung (7) eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes auf der Prägelackschicht (5) verbleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
    entweder zwischen den Schritten b) und d), oder zwischen den Schritten d) und e), zusätzlich der Schritt c) erfolgt, nämlich das Aufbringen einer Waschfarbe (11) auf der Prägelackschicht (5) in ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen;
    im Schritt d) die Riss-bildende Beschichtung (7) in zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen aufgebracht wird, wobei die zweiten Bereiche unabhängig von den ersten Bereichen gewählt werden, sodass gegebenenfalls mit Waschfarbe (11) versehene erste Bereiche zumindest teilweise mit Riss-bildender Beschichtung (7) beschichtet werden; und
    nach dem Schritt e) des Aufbringens der Metallisierung (9) der Schritt f) so erfolgt, dass die in den ersten Bereichen vorliegende, mit Metall beschichtete Waschfarbe (11) einerseits und die in den zweiten Bereichen vorliegende, gegebenenfalls Metall tragende, mit Rissen (8) versehene Beschichtung (7) andererseits entfernt werden, sodass das erhaltene Trägersubstrat (4) so beschaffen ist, dass es:
    - in den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen keine Metallisierung aufweist;
    - in den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen außerhalb gegebenenfalls vorhandener erster Bereiche eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aufweist;
    - in den Bereichen, die nicht zu den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereiche und den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen gehören eine opake, leitfähige Metallisierung aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend zusätzlich:
    g) das Aufbringen eines Resistlacks (17) oberhalb der erhaltenen Metallisierung in dritten, ein drittes Motiv bildenden Bereichen;
    h) das Entfernen der Metallisierung, die nicht durch Resistlack (17) geschützt ist, sodass die durch Resistlack (17) geschützten Bereiche in Form eines dritten Motivs auf der Prägelackschicht (5) verbleiben.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, umfassend zusätzlich:
    i) das Versehen und Einebnen des im Schritt h) erhaltenen Trägersubstrats (4) mit einem Schutzlack (18), der den gleichen Brechungsindex wie der Resistlack (17) aufweist.
  5. Sicherheitselement (2) für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand (1), insbesondere ein Wertdokument, erhältlich durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Sicherheitselement ein transparentes Trägersubstrat (4) umfasst worauf eine eine Prägestruktur aufweisende Prägelackschicht (5) angeordnet ist und die Prägelackschicht (5) mit einer transparenten, leitfähigen Metallisierung (10) in Form eines unregelmäßigen, dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus feinen Linien einer Linienstärke von maximal 50 µm versehen ist.
  6. Sicherheitspapier oder Wertdokument (1), umfassend das Sicherheitselement (2) nach Anspruch 5.
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