EP3609717B1

EP3609717B1 - Sicherheitselement mit farbigem merkmalsbereich

Info

Publication number: EP3609717B1
Application number: EP18720512.5A
Authority: EP
Inventors: Patrick Renner
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2038-04-09
Also published as: WO2018188784A1; DE102017003603A1; EP3609717A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern, welches einen farbigen Merkmalsbereich aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselements sowie einen entsprechend ausgestatteten Datenträger.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. In diesem Zusammenhang ist bekannt, ein metallisches Erscheinungsbild durch Aufdrucken von Effektdruckfarben zu erzeugen, die plättchenförmige Metallpigmente enthalten. Durch das Einfärben des Bindemittels metallpigmentierter Effektdruckfarben kann auch ein metallisches und zugleich farbiges Erscheinungsbild erhalten werden.
DE 10 2014 018 204 A1 verwendet plättchenförmige Metallpigmente, die sich als Reflexionsschicht an eine Reliefstruktur anpassen. In einem Beispiel liegen die Metallpigmente zunächst gemischt mit einem Farbstoff vor, wobei der Farbstoff eine Schicht über der Reflexionsschicht ausbildet. EP 2 538 247 A2 zeigt ein mehrfarbiges Farbkipp-Sicherheitselement mit Absorber-Dielektrikum-Absorber-Aufbau, wobei das Dielektrikum in lokal unterschiedlicher Dicke aufgedampft wird und eine Absorberschicht eine Mikrostruktur aufweist. DE 10 2015 010 744 A1 zeigt den Oberbegriff von Anspruch 1.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit einem attraktiven visuellen Erscheinungsbild anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung enthält ein Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern einen farbigen Merkmalsbereich mit unterschiedlichen Farben. Dabei ist vorgesehen, dass

der Merkmalsbereich zumindest zwei Teilbereiche mit Reliefstrukturen unterschiedlicher Oberflächengeometrie aufweist;
der Merkmalsbereich mit einer farbgebenden Druckfarbe versehen ist, die ein Farbmittel und eine Vielzahl plättchenförmiger Effektpigmente aufweist; und
die plättchenförmigen Effektpigmente in den zwei Teilbereichen durch die unterschiedliche Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen + unterschiedlich ausgerichtet und zumindest in einem der zwei Teilbereiche von der Oberfläche der Reliefstruktur beabstandet sind oder + unterschiedlich von der Oberfläche der Reliefstruktur beabstandet sind
und die Druckfarbe dadurch in den beiden Teilbereichen unterschiedliche Farbeindrücke erzeugt.

Die beiden genannten Teilbereiche und gegebenenfalls weitere Teilbereiche des Merkmalsbereichs sind mit Vorteil in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen ausgebildet.
Durch die unterschiedliche Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen können bereits die beiden Teilbereiche selbst bei Betrachtung unterschiedliche optische Erscheinungsbilder erzeugen. Beispielsweise sind die Reliefstrukturen in einem ersten Teilbereich in Form holographischer Strukturen, in einem zweiten Teilbereich in Form kleiner Mikrospiegel ausgebildet und erzeugen im ersten Teilbereich eine holographische Darstellung und im zweiten Teilbereich ein dreidimensional vorgewölbt erscheinendes achromatisches Bild. Diese, auf der Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen beruhenden unterschiedlichen optischen Erscheinungsbilder sind bei der vorliegenden Erfindung mit perfekt gepasserten unterschiedlichen Farbeindrücken in den beiden Teilbereichen kombiniert.
Der Begriff "Farbe" wird in der vorliegenden Beschreibung als übergeordneter Begriff für die verschiedenen Farbeigenschaften, nämlich den Buntton, die Sättigung und die Helligkeit eines Farbeindrucks verwendet. Teilweise werden dabei auch die Begriffe Farbton und Farbintensität verwendet. Farbe meint dabei insbesondere Buntfarbe, also eine Farbe, die nicht schwarz, weiß oder grau ist oder ein rein metallisches Erscheinungsbild hat.
Die unterschiedlichen Farbeindrücke entstehen insbesondere bei Betrachtung des Merkmalbereichs von unten (von der Reliefstruktur her). Die Druckfarbe ist auf der Oberfläche der Reliefstruktur angeordnet (oben). Die Betrachtung erfolgt somit von der Unterseite der Reliefstruktur her (bzw. durch die Reliefstruktur hindurch).
Der unterschiedliche Farbeindruck in den beiden Teilbereichen kann insbesondere in einer unterschiedlichen Farbintensität desselben Farbtons bestehen, beispielsweise in einem schwach rötlichen Erscheinungsbild einerseits und einem intensiv rotem Erscheinungsbild andererseits bestehen.
Die Reliefstrukturen weisen Erhebungen und Vertiefungen auf, wobei eine Erhebung zusammen mit den angrenzenden Vertiefungen oft als ein Strukturelement der Reliefstrukturen bezeichnet wird. Die Strukturelemente können beispielsweise durch kleine Mikrospiegel, Mikrolinsen, kleine Prismen oder drei-, vier- oder mehrseitige Pyramiden gebildet sein. Die Strukturelemente weisen typischerweise zwei oder mehr Flanken auf, die eben oder gekrümmt ausgebildet sein können. Die laterale Abmessung eines Strukturelements wird als Strukturbreite, die vertikale Abmessung als Strukturtiefe bezeichnet.
Die plättchenförmigen Effektpigmente, die Farbmittel, und die Reliefstruktur sind so aufeinander abgestimmt, dass die unterschiedlichen Farbeindrücke erzeugt werden. Der Abstand und/oder die Orientierung der Effektpigmente wird in den Teilbereichen durch die Reliefstruktur vorgegeben. Die Effektpigmente liegen - in allen Teilbereichen - auf der Reliefstruktur auf, insbesondere flächig oder stellenweise auf.
Besonders bevorzugt wird der Farbeindruck in dem ersten der beiden Teilbereiche (stärker) von den Effektpigmenten und in dem zweiten der beiden Teilbereiche (stärker) von dem Farbmittel bestimmt.
Sind die Effektpigmente unterschiedlich von der Oberfläche der Reliefstruktur beabstandet, ist entsprechend unterschiedlich viel Farbmittel zwischen den Effektpigmenten und der Oberfläche der Reliefstruktur angeordnet. Der mittlere Abstand zwischen der Oberfläche und dem Effektpigment bestimmt den für das Farbmittel verfügbaren Raum. Der Abstand kann eingestellt werden (bewusst gesteuert) durch Auswahl der Größe des Effektpigmente sowie der Form und/oder Größe der Strukturelemente der Reliefstruktur.
In einer Ausgestaltung sind in den beiden Teilbereichen, dem ersten und dem zweiten Teilbereich, entsprechend unterschiedliche erste und zweite Mengen Farbmittel zwischen den Effektpigmenten und der Reliefstruktur angeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegen die Effektpigmente in dem ersten Teilbereich (im Wesentlichen) plan auf der Oberfläche des Reliefs auf. Im zweiten Teilbereich sind die Effektpigmente beanstandet von der Oberfläche angeordnet. Im ersten Teilbereich sind die Effektpigmente somit abstandsfrei angeordnet. Folglich liegt im ersten Teilbereich kein Farbmittel zwischen der Reliefoberfläche und dem Effektpigment. Im zweiten Teilbereich liegen die Effektpigmente nur stellenweise auf der Oberfläche der Reliefstruktur auf. Das Effektpigment ist also im zweiten Teilbereich von der Oberfläche in einem Abstand, der insbesondere ein mittlerer Abstand, beispielsweise bezogen auf das Effektpigment, angeordnet.
Es können mehr als zwei Teilbereiche vorgesehen sein, beispielsweise ein erster Teilbereich mit abstandfrei angeordneten Effektpigmenten, ein zweiter und dritter Teilbereich mit unterschiedlich weit vom Relief beabstandeten Effektpigmenten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Reliefstrukturen in den beiden Teilbereichen durch Strukturelemente einer ersten bzw. zweiten Strukturbreite gebildet, wobei das Verhältnis der größeren zur kleineren Strukturbreite größer als 1,5, bevorzugt größer als 2,0 besonders bevorzugt größer als 4,0, und ganz besonders bevorzugt größer als 8,0 ist. Auf der anderen Seite ist das Verhältnis der größeren zur kleineren Strukturbreite mit Vorteil nicht zu groß und zweckmäßig kleiner als 50, insbesondere kleiner als 25.
Alternativ oder zusätzlich ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Reliefstrukturen in den beiden Teilbereichen durch Strukturelemente einer ersten bzw. zweiten Strukturtiefe gebildet sind und das Verhältnis der größeren zur kleineren Strukturtiefe größer als 1,2, bevorzugt größer als 1,5, besonders bevorzugt größer als 2,0 ist.
Mit besonderem Vorteil weisen die Reliefstrukturen im ersten Teilbereich eine kleinere Strukturbreite und gleichzeitig eine größere Strukturtiefe auf als die Reliefstrukturen im zweiten Teilbereich.
Die Reliefstruktur ist vorteilhaft in zumindest einem Teilbereich durch eine feine Reliefstruktur, vorteilhaft eine diffraktive Reliefstruktur, insbesondere eine Hologrammstruktur gebildet. Weiter ist die Reliefstruktur mit Vorteil in zumindest einem Teilbereich durch eine mittlere oder grobe Reliefstruktur, insbesondere eine Mikrospiegelstruktur, eine Mikrolinsenstruktur oder eine Mikrokavitätenstruktur gebildet.
Feine Reliefstrukturen bestehen dabei aus Strukturelementen mit einer typische Strukturbreite von etwa 1 µm und einer Strukturtiefe, die abhängig von der gewünschten Intensität des Farbtons oberhalb von 200 nm, insbesondere zwischen 200 nm und 1500 nm liegt. Beispiele feiner Reliefstrukturen sind holgraphische Strukturen. Mittlere Reliefstrukturen bestehen aus Strukturelementen mit einer typischen Strukturbreite von etwa 10 µm und einer Strukturtiefe von bis zu 10 µm. Beispiele mittlerer Reliefstrukturen sind Mikrospiegelstrukturen. Grobe Reliefstrukturen bestehen aus Strukturelementen mit einer typischen Strukturbreite von etwa 15 bis 30 µm, insbesondere von 20 bis 25 µm, und einer Strukturtiefe von bis zu 10 µm. Beispiele grober Reliefstrukturen sind Mikrolinsenstrukturen. Bei den mittleren und groben Reliefstrukturen sind die Strukturgeometrie, die Strukturbreite und die Brillanz der Pigmente von besonders hoher Bedeutung, während bei den feinen Reliefstrukturen die Farbintensität besonders stark durch die Strukturtiefe eingestellt werden kann.
Die plättchenförmigen Effektpigmente weisen vorteilhaft ein Verhältnis des größten zum kleinsten Durchmesser (Durchmesser-zu-Dickenverhältnis) auf, das mehr als 5:1, bevorzugt mehr als 10:1, und besonders bevorzugt mehr als 50:1 oder sogar mehr als 100:1 beträgt.
Der größte Durchmesser der plättchenförmigen Effektpigmente liegt bevorzugt zwischen 5 µm und 20 µm, vorzugsweise zwischen 8 µm und 12 µm. Plättchen mit einem größten Durchmesser von etwa 10 µm weisen eine hohe Reflektivität auf, kleinere Plättchen erscheinen wegen der zunehmenden Lichtstreuung weniger metallisch, was einen in der Regel eher unerwünschten Einfluss auf die Farbgebung der Druckfarbe hat. Als plättchenförmige Effektpigmente kommen beispielsweise die in den Druckschriften EP 1 689 586 B1 , WO 2010/069823 A1 und WO 2013/090983 A1 beschriebenen Partikel und Pigmente in Frage.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die plättchenförmigen Effektpigmente einen größten Durchmesser aufweisen, der in derselben Größenordnung liegt wie größte Flankenbreite der Strukturelemente mit der größeren Strukturbreite, und der mindestens doppelt so groß ist wie die Strukturbreite der Strukturelemente mit der kleineren Strukturbreite. Die Flanken der Strukturelemente mit der größeren Strukturbreite sind dabei mit besonderem Vorteil eben ausgebildet, so dass sich die plättchenförmigen Effektpigmente beim Aufdrucken gut auf diesen Flanken ablegen können. Die Flanken der schmäleren Strukturelemente können auch gekrümmt oder unregelmäßig ausgebildet sein, wie es typischerweise bei einer holographischen Struktur der Fall ist.
Die plättchenförmigen Effektpigmente weisen in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen größten Durchmesser auf, der zwischen der kleineren und der größeren der Strukturbreiten der Strukturelemente der beiden Teilbereiche liegt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die plättchenförmigen Effektpigmente Metallpigmente. In diesem Fall bildet die farbgebende Druckfarbe eine farbige Metallisierung der Reliefstrukturen, wobei der farbige, metallische Farbeindruck sich in den beiden Teilbereichen unterscheidet. Mit Vorteil zeigt ein Teilbereich ein schwach farbiges, überwiegend metallisch wirkendes Erscheinungsbild, während der andere Teilbereich mit einer intensiv farbigen Metallicfarbe in Erscheinung tritt.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist die Reliefstruktur vorgesehen, um ein optisches Erscheinungsbild (Hologramm, Kippbild, Bild mit Bewegungseffekt, Bild mit Wölbeffekt ...) zu bewirken, wenn sie eine Reflexionsschicht aufweist. Solche Reliefstrukturen sind in hinreichender Vielzahl für unterschiedlichste Effekte bekannt. In einem Teilbereich mit abstandsfrei angeordneten Metallpigmenten bilden die Metallpigmente die Reflexionsschicht für die Reliefstruktur. In einem Teilbereich mit beabstandet angeordneten Metallpigmenten tritt das optische Erscheinungsbild nicht auf.
Die Metallpigmente zeigen vorteilhaft ein möglichst gutes non-leafing. Sie bewegen sich also in der Druckfarbe nicht nach oben. Die Metallpigmente setzen sich vielmehr nach dem Aufbringen der Druckfarbe auf der Oberfläche der Reliefstruktur ab.
Als plättchenförmige Metallpigmente kommen beispielsweise PVD-Aluminiumpigmente, PVD-Messingpigmente, PVD-Kupferpigmente, Aluminiumflakes oder plättchenförmige Nanopartikel in Betracht.
Bei einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung sind die plättchenförmigen Effektpigmente Farbpigmente.
In allen Gestaltungen können die plättchenförmigen Effektpigmente sowohl einschichtig als auch mehrschichtig ausgebildet sein und beispielsweise aus einem Träger mit einer Farb- oder Metallschicht oder einem Mehrschichtinterferenzaufbau bestehen.
Das Farbmittel der farbgebenden Druckfarbe ist vorzugsweise transparent oder transluzent und kann durch Farbpigmente oder einen Farbstoff gebildet sein.
Für die Druckfarbe sind Systeme mit einem hohen Lösemittel- bzw. Wasseranteil bevorzugt. Auch ein hohes Pigment/Festkörper-Verhältnis ist von Vorteil (hoher oder sehr hoher Anteil von Pigment am Gesamtfestkörper). Einsetzbare Lösemittelformulierungen basieren auf Nitrocellulose oder Polyvinylbutyral als Hauptkomponenten, während wässrige Systeme beispielsweise auf Acrylaten und/oder Polyurethanen basieren. Der Kontrast und die Farbintensität kann insbesondere auch durch den Anteil an Farbmittel, insbesondere an farbgebenden Pigmenten in der Druckfarbe eingestellt werden.
Die Reliefstrukturen sind zweckmäßig in einer transparenten Schicht ausgebildet, um die Betrachtung des Sicherheitselements von der Seite der Reliefstruktur her zu ermöglichen. Die transparente Schicht kann beispielsweise durch eine transparenten Prägelackschicht, insbesondere eine UV-härtende Prägelackschicht, eine thermoplastische Schicht, oder eine transparente Folie, beispielsweise eine thermoplastische Folie gebildet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Merkmalsbereich zumindest einen weiteren Teilbereich mit unterschiedlicher Oberflächengeometrie aufweist und die plättchenförmigen Effektpigmente in dem zumindest einen weiteren Teilbereich durch die unterschiedliche Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen unterschiedlich ausgerichtet und/oder beabstandet sind, und die Druckfarbe dadurch einen von den beiden Teilbereichen unterschiedlichen Farbeindruck erzeugt
Beispielsweise können Teilbereiche mit feinen, mittleren und groben Reliefstrukturen vorgesehen sein und/ oder Teilbereiche mit unterschiedlichen Strukturtiefen. Insbesondere bei feinen Reliefstrukturen kann durch die Strukturtiefe die Farbintensität festgelegt werden.
Die Ausrichtung der Effektpigmente kann in beiden Teilbereichen einheitlich sein, beispielsweise jeweils parallel zur Hauptfläche jedoch mit unterschiedlichen Abständen. Die Effektpigmente können aber auch in einem Teilbereich ausgerichtet sein und in dem anderen Teilbereich unausgerichtet sein, also z.b. mit zufällig verteilter Ausrichtung vorliegen. Der Abstand der Effektpigmente kann sogar in beiden Teilbereichen gleich sein und die Ausrichtung unterschiedlich. Kombinationen mit mehr als zwei - derartigen ersten und/ oder zweiten - Teilbereichen sind vorgesehen.
Das Sicherheitselement kann auch weitere Funktionsschichten, Schutzlackschichten und weitere Echtheitsmerkmale aufweisen und kann in Teilbereichen mit Aussparungen versehen sein um eine bereichsweise Durchsicht zu ermöglichen. Aussparungen können insbesondere in der farbgebenden Druckfarbe vorgesehen sein, wobei im Bereich der Aussparung sowohl das Farbmittel als auch die Effektpigmente entfernt sein können, oder auch nur die Effektpigmente entfernt oder modifiziert sein können, während das Farbmittel in der Schicht verbleibt.
Die Erfindung enthält auch einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art. Das Sicherheitselement kann dabei insbesondere in einem Fensterbereich des Datenträgers angeordnet sein, beispielsweise über einer Öffnung oder einem transparenten oder transluzenten Teilbereich des Datenträgers. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln.
Die Erfindung enthält weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der oben beschriebenen Art, bei dem

ein Träger bereitgestellt und mit einer vorzugsweise transparenten Schicht versehen wird,
die Schicht in einem Merkmalsbereich mit zumindest zwei Teilbereichen mit Reliefstrukturen unterschiedlicher Oberflächengeometrie versehen wird,
der Merkmalsbereich mit einer fließfähigen farbgebenden Druckfarbe versehen wird, die ein Farbmittel und eine Vielzahl plättchenförmiger Effektpigmente aufweist, wobei die plättchenförmigen Effektpigmente in den zwei Teilbereichen durch die unterschiedliche Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen
- + unterschiedlich ausgerichtet werden und zumindest in einem der zwei Teilbereiche von der Oberfläche der Reliefstruktur beabstandet sind oder
- + unterschiedlich von der Oberfläche der Reliefstruktur beabstandet sind,
- und die Druckfarbe dadurch in den beiden Teilbereichen unterschiedliche Farbeindrücke erzeugt.

Mit Vorteil werden das Farbmittel und die plättchenförmigen Effektpigmente beim Aufbringen der Druckfarbe auf den Merkmalsbereich in zumindest einem der Teilbereiche räumlich getrennt, insbesondere in vertikaler Richtung getrennt. Das Farbmittel ordnet sich entsprechend dem Abstand zwischen dem Effektpigment und der Reliefstruktur an.
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:

Fig.1: eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement in Form eines breiten Sicherheitsstreifens,
Fig. 2: einen schematischen Querschnitt des Sicherheitsstreifens der Fig. 1 entlang der Linie II-II,
Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel einer Banknote mit einem Fensterbereich, über dem ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement angeordnet ist, und
Fig. 4: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Banknote mit einem über einem Fensterbereich angeordneten Sicherheitselement.

Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten und andere Wertdokumente erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement in Form eines breiten Sicherheitsstreifens versehen ist. Die Erfindung ist allerdings nicht auf Sicherheitsstreifen und Banknoten beschränkt, sondern kann beispielsweise auch bei teilweise eingebetteten Sicherheitsfäden oder bei Folienpatches und Abdeckfolien eingesetzt werden, die über einem opaken Bereich, einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung eines beliebigen Datenträgers angeordnet sind.
Der Sicherheitsstreifen 12 der Fig. 1 zeigt in Aufsicht in einem Merkmalsbereich 14 ein farbiges, metallisches Erscheinungsbild mit bereichsweise unterschiedlichen Farbtönen bzw. Farbintensitäten, wobei die Bereiche unterschiedlicher Farbe registergenau zu den Mustern 16 und Zeichen 18 des Sicherheitsstreifens 12 angeordnet sind. Wie oben erläutert, wird der Begriff "Farbe" als übergeordneter Begriff für die verschiedenen Farbeigenschaften verwendet.
Zurückkommend auf die Darstellung der Fig. 1 sind die Muster 16 dort zur Illustration schematisch als geometrische Formen dargestellt, in der Praxis können die Muster 16 aber natürlich auch komplexere Muster, Zeichen oder Codierungen, beispielsweise architektonische oder technischen Motive, Naturmotive oder Portraits bilden.
Bei Betrachtung in Aufsicht zeigt das Sicherheitselement 12 registergenau gerade in den Bereichen der Muster 16 und der Ziffernfolge 18 ein schwach rötliches und überwiegend metallisch wirkendes Erscheinungsbild, während die umgebenden Hintergrundbereiche 15 mit einer intensiven roten Metallicfarbe in Erscheinung treten.
Der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 12 und das Zustandekommen der zu den Mustern 16 und Zeichen 18 gepasserten unterschiedlichen Farbeindrücke werden nun mit Bezug auf die Fig. 2 näher erläutert, die einen schematischen Querschnitt des Sicherheitselements 12 entlang der Linie II-II der Fig. 1 zeigt. Dabei sind in Fig. 2 nur die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Schichten des Schichtaufbaus gezeigt und eventuelle weitere Schichten, wie etwa Kleberschichten, Schutzlackschichten, weitere Funktionsschichten oder eine Trägerfolie der einfacheren Darstellung halber weggelassen.
Das Sicherheitselement 12 enthält eine transparente Prägelackschicht 20, in der in dem Merkmalsbereich 14 zumindest zwei Teilbereiche 22, 24 mit Reliefstrukturen unterschiedlicher Oberflächengeometrie vorgesehen sind. In einem ersten Teilbereich 22, der den Hintergrundbereich 15 der Fig. 1 bildet, sind die Reliefstrukturen dabei fein und tief ausgebildet, während sie in einem zweiten Teilbereich 24, dessen Umriss das Muster 16 der Fig. 1 bildet, relativ grob und flach ausgebildet sind.
Konkret sind die Reliefstrukturen im ersten, feinen Teilbereich 22 durch Strukturelemente 32 mit einer Strukturbreite von 1 µm und einer Strukturtiefe von 0,8 µm gebildet, während die Reliefstrukturen im zweiten, groben Teilbereich 24 durch Strukturelemente 34 mit einer Strukturbreite von 10 µm und einer Strukturtiefe von 0,5 µm gebildet sind. Das Verhältnis der größeren zur kleineren Strukturbreite beträgt damit $V_{SB} = 10 μ m / 1 μ m = 10,0,$
und das Verhältnis der größeren zur kleineren Strukturtiefe beträgt $V_{ST} = 0,8 μ m / 0,5 μ m = 1,6 .$
Die Reliefstrukturen 32 des ersten Teilbereichs 22 weisen dabei gleichzeitig eine kleinere Strukturbreite (1 µm) und eine größere Strukturtiefe (0,8 µm) auf als die Reliefstrukturen 34 des zweiten Teilbereichs 24.
Auf den Merkmalsbereich 14 mit den beiden Teilbereichen 22, 24 ist eine farbgebende Druckfarbe 40 aufgedruckt, welche neben einem transluzenten roten Farbmittel 42 eine Vielzahl plättchenförmiger Metallpigmente 44 enthält. Die plättchenförmigen Metallpigmente 44 weisen dabei ein hohes Verhältnis von Plättchendurchmesser zu Plättchendicke von 20:1 oder mehr auf. Der Mittelwert des größten Plättchendurchmessers (also der Durchmesser in der Ebene der Plättchen) liegt dabei im Ausführungsbeispiel bei etwa 10 µm, während die Plättchendicke unterhalb von 1 µm, beispielsweise bei 200 nm liegt. Es können jedoch auch wesentlich dünnere Plättchen mit Plättchendicken bis herab zu 5 bis 20 nm mit Vorteil eingesetzt werden.
Die unterschiedlichen Strukturgrößen der Strukturelemente 32, 34 führen in den beiden Teilbereichen 22, 24 zu einer unterschiedlichen Wechselwirkung des roten Farbmittels 42 und der plättchenförmigen Metallpigmente 44 mit der Prägestruktur und insbesondere zu einer unterschiedlichen, gezielten räumlichen Trennung von Farbmittel 42 und Metallpigmenten 44.
Im ersten, feinen Teilbereich 22 fließt das rote Farbmittel 42 nach dem Aufbringen der Druckfarbe 40 in die Vertiefungen 36 der feinen Strukturelemente 32, während die plättchenförmigen Metallpigmente 44 wegen ihrer Größe, die die Strukturbreite der Strukturelemente 32 weit übersteigt, auf den Spitzen der Erhebungen zu liegen kommen (schematisch in der linken Bildhälfte der Fig. 2 dargestellt). Bei der Betrachtung von der Seite der Prägelackschicht 20, also der Unterseite der Darstellung der Fig. 2 her, erzeugt der Teilbereich 22 durch die mit Farbmittel 42 gefüllten Vertiefungen der Strukturelemente 32 und die vom Betrachter 50 aus gesehen unterhalb des Farbmittels 42 liegenden Metallpimente 44 einen intensiven rot wirkendenden Farbeindruck.
Im zweiten, groben Teilbereich 24 ist die Flankenbreite der Strukturelemente 34 von derselben Größenordnung wie die Plättchengröße der Metallpigmente 44, zudem sind die Strukturelemente 34 nur mit einer flachen Neigung ausgebildet. Die Metallpigmentplättchen 44 legen sich daher beim Aufdrucken der Druckfarbe 40 im Teilbereich 24 weitgehend auf den Flanken 38 der breiten Strukturelement 34 ab, während sich das fließfähige Farbmittel 42 im Wesentlichen über den Plättchen-bedeckten Strukturelementen sammelt (schematisch in der rechten Bildhälfte der Fig. 2 dargestellt). Bei der Betrachtung 50 von der Seite der Prägelackschicht 20 her erzeugt der Teilbereich 24 wegen der dominierenden metallischen Reflexion der Metallpigmente 44 somit einen nur schwach rötlichen, überwiegend metallisch wirkenden Farbeindruck.
Da die unterschiedlichen Farbeindrücke der Teilbereiche 22, 24 unmittelbar auf die Wechselwirkung zwischen den charakteristischen Eigenschaften der Metallpigmente 44 bzw. des Farbmittels 42 einerseits und der Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen andererseits zurückgeht, sind die unterschiedlichen Farbeindrücke automatisch perfekt zu den durch die Strukturelemente 32, 34 gebildeten Bereiche gepassert. Beispielsweise können die Muster 16 und Zeichen 18 durch Mikrospiegelanordnungen gebildet sein, in denen die einzelnen Mikrospiegel 34 eine Abmessung von etwa 10 µm aufweisen, während der Hintergrundbereich 15 durch feine, holographische Strukturen 32 mit Strukturbreiten in der Größenordnung von 1 µm gebildet ist.
Anstelle von Metallpigmenten 44 können in der Druckfarbe grundsätzlich auch andere plättchenförmige Effektpigmente, beispielsweise plättchenförmige Farbpigmente vorgesehen sein.
Bei einer Betrachtung von der anderen Seite, also der Oberseite der Darstellung der Fig. 2 her, würde sich ein Bild ergeben, dass nur bzw. zumindest teilweise ein Negativbild darstellt.
Das Sicherheitselement 12 der Figuren 1 und 2 kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass eine Trägerfolie mit der transparenten Prägelackschicht 20 beschichtet und die gewünschte Reliefstruktur mit den Strukturelementen 32, 34 in die Prägelackschicht 20 eingeprägt wird. Dann wird eine fließfähige farbgebende Druckfarbe 40 mit dem roten Farbmittel 42 und den plättchenförmigen Metallpigmenten 44 auf die geprägte Reliefstruktur aufgedruckt, wobei sich das Farbmittel 42 und die Metallpigmente 44 wie oben beschrieben entsprechend der lokalen Oberflächengeometrie der Teilbereiche 22, 24 räumlich voneinander trennen.
Anschließend wird das Sicherheitselement 12 typischerweise weiteren Bearbeitungsschritten unterworfen, in denen etwa Aussparungen in der Druckschicht 40 erzeugt werden und/ oder weitere Funktions-, Schutz- oder Klebeschichten aufgebracht werden. Das fertige Sicherheitselement kann auf einen Datenträger wie etwa die in Fig. 1 gezeigte Banknote aufgeklebt oder auch teilweise in einen Datenträger eingebettet werden. Dabei ist im Ausführungsbeispiel zu beachten, dass die Aufbringung bzw. Einbringung so erfolgt, dass das fertige Sicherheitselement 12 auf Betrachtung von der Seite der Prägelackschicht, also der Unterseite der Darstellung der Fig. 2 ausgerichtet ist.
Die Trägerfolie, auf der der Schichtaufbau des Sicherheitselements bei der Herstellung aufgebaut wird, kann nach dem Übertragen auf ein Zielsubstrat auch wieder abgezogen werden.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Banknote 60 mit einem Fensterbereich 62, über dem ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement 64 angeordnet ist. Das Sicherheitselement 64 ist grundsätzlich wie das Sicherheitselement 12 der Fig. 2 aufgebaut, enthält aber zusätzlich Durchsichtsbereiche 66, die durch Aussparungen in der Farbschicht 40 gebildet sind. Konkret enthält das Sicherheitselement 64 eine transparente Prägelackschicht 20, die in einem Merkmalsbereich zwei Teilbereiche 22, 24 mit Reliefstrukturen unterschiedlicher Oberflächengeometrie aufweist. Auf der Prägelackschicht 20 ist eine Druckschicht 40 vorgesehen, die neben einem transluzenten, beispielsweise roten Farbmittel, auch eine Vielzahl plättchenförmiger Metallpigmente enthält. Wie weiter oben bereits beschrieben entsteht durch die Wechselwirkung zwischen den Metallpigmenten und dem Farbmittel einerseits und der Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen andererseits im ersten Teilbereich 22 ein intensiv rot-metallischer Farbeindruck und im zweiten Teilbereich 24 ein schwach rötlicher, stark metallisch wirkender Farbeindruck.
Die Farbschicht 40 des Sicherheitselements 64 ist zusätzlich mit musterförmigen Aussparungen 66 versehen. In den ausgesparten Bereichen 66 ist das Sicherheitselement 64 transparent, so dass im Durchlicht das von den Aussparungen gebildete Muster sichtbar wird. Die Aussparungen 66 können beispielsweise drucktechnisch durch nur bereichsweises Aufdrucken der Farbschicht 40 erzeugt werden, oder auch durch lokale Laserbeaufschlagung einer zunächst vollflächig aufgebrachten Druckschicht.
Ein weiteres, komplexeres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Banknote 70 in einem Fensterbereich 72 mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 74 versehen. Das Sicherheitselement 74 ist grundsätzlich wie das Sicherheitselement 64 der Fig. 3 aufgebaut, enthält aber zusätzlich eine zweite Prägelackschicht 80 und eine zweite Druckschicht 82 mit Aussparungen 84.
Genauer enthält das Sicherheitselement 74 eine erste transparente Prägelackschicht 20, die in einem Merkmalsbereich zwei Teilbereiche 22, 24 mit Reliefstrukturen unterschiedlicher Oberflächengeometrie aufweist. Auf der ersten Prägelackschicht 20 ist eine erste Druckschicht 40 vorgesehen, die neben einem transluzenten, beispielsweise roten Farbmittel, auch eine Vielzahl plättchenförmiger Metallpigmente enthält. Durch die Wechselwirkung zwischen den Metallpigmenten und dem Farbmittel einerseits und der Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen andererseits entstehen ein intensiv rot-metallischer Farbeindruck im Teilbereich 22 und ein schwach rötlicher, stark metallisch wirkender Farbeindruck im Teilbereich 24. Der rote bzw. rötliche Farbeindruck ist in den Aussparungen 84 der zweiten Druckschicht 82 sichtbar.
Weiter enthält das Sicherheitselement 74 eine zweite transparente Prägelackschicht 80, die in einem Merkmalsbereich zwei Teilbereiche 86, 88 mit Reliefstrukturen unterschiedlicher Oberflächengeometrie aufweist. Auf der zweiten Prägelackschicht 80 ist eine zweite Druckschicht 82 vorgesehen, die neben einem transluzenten, beispielsweise blauen Farbmittel, auch eine Vielzahl plättchenförmiger Metallpigmente enthält. Durch die Wechselwirkung zwischen den Metallpigmenten und dem Farbmittel einerseits und der Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen der Teilbereiche 86, 88 andererseits entstehen ein intensiv blau-metallischer Farbeindruck im Teilbereich 86 und ein schwach bläulicher, stark metallisch wirkender Farbeindruck im Teilbereich 88.
Die zweite Druckschicht 82 des Sicherheitselements 74 ist mit musterförmigen Aussparungen 84 versehen. Im Bereich der Aussparungen 84 ist der intensiv-rote bzw. schwach rötliche Farbeindruck der Schichten 20, 40 sichtbar. Die Bereiche, in denen die Aussparungen 84 über den Aussparungen 66 der ersten Farbschicht 40 liegen, bilden Durchsichtsbereiche, in denen das Sicherheitselement 74 vollständig transparent ist.

Bezugszeichenliste

10: Banknote
12: Sicherheitsstreifen
14: Merkmalsbereich
15: Hintergrundbereiche
16: Muster
18: Zeichen
20: Prägelackschicht
22,24: Teilbereiche
32,34: Strukturelemente
36: Vertiefungen
38: Flanken
40: Druckfarbe
42: Farbmittel
44: plättchenförmige Metallpigmente
50: Betrachter
60: Banknote
62: Fensterbereich
64: Sicherheitselement
66: Aussparungen
70: Banknote
72: Fensterbereich
74: Sicherheitselement
80: zweite Prägelackschicht
82: zweite Druckschicht
84: Aussparungen
86,88: Teilbereiche

Claims

Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern, mit einem farbigen Merkmalsbereich mit unterschiedlichen Farben, bei dem
- der Merkmalsbereich (14) zumindest zwei Teilbereiche (22, 24) mit Reliefstrukturen unterschiedlicher Oberflächengeometrie aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Merkmalsbereich mit einer farbgebenden Druckfarbe (40) versehen ist, die ein Farbmittel (42) und eine Vielzahl plättchenförmiger Effektpigmente (44) aufweist, und

- die plättchenförmigen Effektpigmente (44) in den zwei Teilbereichen (22, 24) durch die unterschiedliche Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen
+ unterschiedlich ausgerichtet sind und zumindest in einem der zwei Teilbereiche von der Oberfläche der Reliefstruktur beabstandet sind, oder

+ unterschiedlich von der Oberfläche der Reliefstruktur beabstandet sind, und

die Druckfarbe (40) dadurch in den beiden Teilbereichen (22, 24) unterschiedliche Farbeindrücke erzeugt.
Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Reliefstrukturen in den Teilbereichen (22, 24) durch Strukturelemente (32, 34) einer ersten bzw. zweiten Strukturbreite gebildet sind und das Verhältnis der größeren zur kleineren Strukturbreite größer als 1,5, bevorzugt größer als 2,0 besonders bevorzugt größer als 4,0 ist.
Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Reliefstrukturen in den Teilbereichen (22, 24) durch Strukturelemente (32, 34) einer ersten bzw. zweiten Strukturtiefe gebildet sind und das Verhältnis der größeren zur kleineren Strukturtiefe größer als 1,2, bevorzugt größer als 1,5, besonders bevorzugt größer als 2,0 ist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Reliefstrukturen im ersten Teilbereich (22) eine kleinere Strukturbreite und gleichzeitig eine größere Strukturtiefe aufweisen als die Reliefstrukturen im zweiten Teilbereich (24).
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Reliefstruktur in zumindest einem Teilbereich (22, 24) durch eine diffraktiven Reliefstruktur, insbesondere eine Hologrammstruktur, eine Mikrospiegelstruktur, eine Mikrolinsenstruktur oder eine Mikrokavitätenstruktur gebildet ist.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass in dem ersten der beiden Teilbereiche (22) die Effektpigmente (44) in einem ersten Abstand von der Oberfläche der Reliefstruktur angeordnet sind, und in dem zweiten der beiden Teilbereiche (24) die Effektpigmente (44) abstandsfrei oder in einem zweiten Abstand von der Oberfläche der Reliefstruktur angeordnet sind.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass in dem ersten der beiden Teilbereiche (24) die Effektpigmente mit einer ersten Orientierung ausgerichtet sind, und in dem zweiten der beiden Teilbereiche (22) die Effektpigmente unausgerichtet oder in einer zweiten Orientierung ausgerichtet sind, wobei die Effektpigmente in dem ersten und/oder dem zweiten Teilbereich in einem Abstand von der Oberfläche der Reliefstruktur angeordnet sind.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass die unterschiedlichen Farbeindrücke zumindest auch von unterschiedlichen Farbmittelmengen bestimmt sind, die zwischen den Effektpigmenten (44) und der Reliefstruktur angeordnet sind.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass die plättchenförmigen Effektpigmente (44) ein Verhältnis des größten zum kleinsten Durchmesser (Durchmesser-zu-Dickenverhältnis) aufweisen, das mehr als 5:1, bevorzugt mehr als 10:1 beträgt und besonders bevorzugt mehr als 50:1 oder sogar mehr als 100:1 beträgt; und/ oder
der größte Durchmesser der plättchenförmigen Effektpigmente (44) zwischen 5 µm und 20 µm, vorzugsweise zwischen 8 µm und 12 µm liegt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet dass die plättchenförmigen Effektpigmente (44) einen größten Durchmesser aufweisen, der in derselben Größenordnung liegt wie die Breite der Flanken der Strukturelemente (34) mit der größeren Strukturbreite und der mindestens doppelt so groß ist wie die Breite der Flanken der Strukturelemente (32) mit der kleineren Strukturbreite.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet dass die plättchenförmigen Effektpigmente (44) einen größten Durchmesser aufweisen, der zwischen der kleineren und der größeren der Strukturbreiten der Strukturelemente (32, 34) der beiden Teilbereiche (22, 24) liegt.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet dass
die plättchenförmigen Effektpigmente (44) Metallpigmente oder Farbpigmente sind; und/ oder
die Reliefstrukturen in einer transparenten Schicht, insbesondere einer transparenten Prägelackschicht (20) ausgebildet sind.
Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet dass der Merkmalsbereich zumindest einen weiteren Teilbereich mit unterschiedlicher Oberflächengeometrie aufweist und die plättchenförmigen Effektpigmente (44) in dem zumindest einen weiteren Teilbereich durch die unterschiedliche Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen weiter unterschiedlich beabstandet und/ oder ausgerichtet sind, und die Druckfarbe dadurch einen von den beiden Teilbereichen (22, 24) unterschiedlichen Farbeindruck erzeugt.
Datenträger mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13.
Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem
- ein Träger bereitgestellt und mit einer vorzugsweise transparenten Schicht versehen wird,

- die Schicht in einem Merkmalsbereich mit zumindest zwei Teilbereichen (22, 24) mit Reliefstrukturen unterschiedlicher Oberflächengeometrie versehen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Merkmalsbereich mit einer fließfähigen farbgebenden Druckfarbe (40) versehen wird, die ein Farbmittel (42) und eine Vielzahl plättchenförmiger Effektpigmente (44) aufweist, wobei die plättchenförmigen Effektpigmente (44) in den zwei Teilbereichen (22,24) durch die unterschiedliche Oberflächengeometrie der Reliefstrukturen
+ unterschiedlich ausgerichtet werden und zumindest in einem der zwei Teilbereiche von der Oberfläche der Reliefstruktur beabstandet sind, oder

+ unterschiedlich beabstandet von der Oberfläche der Reliefstruktur angeordnet werden, und

die Druckfarbe (40) dadurch in den beiden Teilbereichen (22,24) unterschiedliche Farbeindrücke erzeugt.