EP3865312B1 - Verfahren zur herstellung eines sicherheitselements - Google Patents

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EP3865312B1
EP3865312B1 EP20157388.8A EP20157388A EP3865312B1 EP 3865312 B1 EP3865312 B1 EP 3865312B1 EP 20157388 A EP20157388 A EP 20157388A EP 3865312 B1 EP3865312 B1 EP 3865312B1
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EP
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layer
embossing
motif
lacquer layer
lift
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EP3865312A1 (de
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Stephan Trassl
Sonja Landertshamer
Anita FUCHSBAUER
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Hueck Folien GmbH
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Hueck Folien GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a security element with a security feature, which security feature comprises a first motif having a color-shifting effect and a second motif.
  • first motif and second motif are to be understood as meaning those optically perceptible components from which the optically perceptible form of the security feature, for example the shape of a pattern, is composed.
  • a security feature can be formed, for example, by characters, letters, numbers, lines, symbols, guilloches, lettering, symbols or motifs or combinations of the aforementioned elements, in particular in the form of a pattern.
  • one of the motifs represents a positive of the security feature, while the other motif represents a negative of the security feature. Only through the optical combination of the first motif and the second motif does the viewer receive a security feature with a complete, visually perceptible shape, in particular with optically perceptible contours and outlines.
  • the first motif is generally that optically perceptible component of the security element which defines the contours, lines or line structures and/or outlines or outline lines.
  • the first motif can therefore also be referred to as a contour or contour structure.
  • the second motif is usually that optically perceptible component of the security element which is at least partially flat and whose shape is essentially determined by the first motif.
  • the second motif can therefore also are referred to as surface patterns, surface structures or pattern structures.
  • the circular line would correspond to the first motif, while the area within the circular line and/or the area between the circular line and an outer boundary of the security element would form the second motif.
  • valuable documents refers to banknotes, stocks, bonds, certificates, vouchers, checks, high-quality admission tickets, labels for product security, credit or cash cards.
  • valuable documents can also be viewed as valuable documents, especially if they include security paper.
  • security features are generally provided, such as a security thread or a watermark that is at least partially incorporated into the paper .
  • further security features can be formed by security elements, for example window films, security threads, security tapes or security strips, which are glued or laminated onto the document of value or integrated into the document of value.
  • Such security elements usually include a polymer or polymer compositions as the carrier substrate or base material.
  • security elements typically have optically variable security features such as holograms or certain color-shifting effects to ensure better protection against counterfeiting.
  • optically variable security elements is that the security features on these security elements cannot be imitated by simply copying them with copiers, since the effects of an optically variable security feature are lost through copying or even only appear black.
  • a method for producing a security element with color change properties in which a thin-film element is formed by means of a structured spacer layer which is arranged between an absorber layer and a reflection layer.
  • This structured spacer layer is produced either by a printing process or by filling a pre-embossed relief structure. Accordingly, the structured spacer layer defines a pattern arrangement which has a color shift effect.
  • a manufacturing process for a security element comprising a carrier and an embossing lacquer layer with a first and a second relief structure is known. Disclosed are the process steps of printing the first and second relief structures with a printing layer and printing a soluble wash ink, with the areas of the first and second relief structures remaining free. Subsequently, the full-surface application of a colored thin-film element and the subsequent washing out of the washing color is disclosed, so that the thin-film element remains on the first and second relief structures.
  • carrier films are preferably used as carrier substrates.
  • the carrier substrates can be, for example, PI (polyimide), PP (polypropylene), MOPP (monoaxially stretched polypropylene), PE (polyethylene), PPS (polyphenylene sulfide), PEEK (polyetheretherketone), PEK (polyetherketone), PEI (polyetherimide) , PSU (polysulfone), PAEK (polyaryl ether ketone), LCP (liquid crystal polymers), PEN (polyethylene naphthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PET (polyethylene terephthalate), PA (polyamide), PC (polycarbonate), COC (cyclo-olefin copolymers), POM (polyoxymethylene), ABS ( Acrylonitrile butadiene styrene), PVC (polyvinyl chloride), PTFE (polytetrafluoride), PE (
  • a basic structure for the production of the security element comprises, on the one hand, the carrier substrate and, on the other hand, the lift-off embossing lacquer layer, which is applied either directly to the carrier substrate or to an intermediate layer arrangement which is applied to the carrier substrate and comprises one or more intermediate layers.
  • lift-off capable lacquers refer to lacquers that can be removed from the underlying layer structure in a subsequent step using a lift-off process or a lift-off process, whereby directly Further layers applied to a lift-off-capable paint layer are removed together with the lift-off-capable paint layer.
  • lift-off capable lacquers refer to lacquers that can be removed from the underlying layer structure in a subsequent step using a lift-off process or a lift-off process, whereby directly Further layers applied to a lift-off-capable paint layer are removed together with the lift-off-capable paint layer.
  • a victim layer In this context one also speaks of a victim layer.
  • An embossing lacquer layer is generally referred to as a deformable lacquer layer, preferably a UV-curable lacquer layer or a thermoplastic lacquer layer, which enables the embossing lacquer layer to be partially removed during so-called residue-free embossing, which is described in detail below.
  • a lift-off embossing lacquer layer is applied, which on the one hand has the properties of an embossing lacquer layer and, on the other hand, is also designed to be lift-off capable.
  • Suitable lift-off embossing varnishes are varnishes based on acrylates with polar residual groups and/or surface-active additives and photoinitiators.
  • Acrylates with polar residual groups are, for example, 4-acrylooylmorpholine (ACMO), ethoxy-ethoxy-ethyl acrylate (Miramer M170/M100/M150/170), (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxalate-4yl)methyl- acrylate (MEDOL-10) 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, caprolactone acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate or Ebercryl P115 (reactive tertiary amine).
  • the acrylate monomer can be selected from the group comprising isobornyl acrylate (IBOA) and isobornyl methacrylate (IBOMA), which are sold, for example, under the name Sipomer® by
  • Surface-active additives include, for example, TEGO TWIN 4100 (siloxane-based Gemini surfactant), TEGO RAD2200N (siloxane polyether acrylate), Flouwet AC 600 (polyfluorohexylethyl acrylate), Visocoat 8F (1H,1H,5H-octafluoropentyl acrylate), Fombin MD40 ( Perfluoroether urethane acrylate) or PolyFox 3510 (perfluoroether urethane methacrylate) in question.
  • TEGO TWIN 4100 siloxane-based Gemini surfactant
  • TEGO RAD2200N siloxane polyether acrylate
  • Flouwet AC 600 polyfluorohexylethyl acrylate
  • Visocoat 8F (1H,1H,5H-octafluoropentyl acrylate
  • Fombin MD40 Perfluoroether urethane acryl
  • Suitable photoinitiators are, for example, Genocure LTM, Irgacure 819, Irgacure 184, Darocure 1173, KL200 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanone) or combinations thereof.
  • the first motif in the finished security element can be easily defined and produced in a particularly high resolution, as described in detail below.
  • the layer lying below the embossing lacquer layer is removed, is also referred to as residue-free embossing.
  • Partial removal by embossing the first motif is to be understood in the context of the invention as meaning that the lift-off embossing lacquer layer in the form of the first motif is in an embossing direction from a first interface of the embossing lacquer layer almost to a second one, immediately below the embossing lacquer layer lying layer adjacent, interface of the embossing lacquer layer is removed.
  • the lift-off embossing lacquer layer has a recess in the form of the first motif, which essentially extends over the entire extent of the embossing lacquer layer in the embossing direction.
  • Such a (residue-free) embossing process can be achieved through the interaction of penetration depth and design of the embossing tool or embossing structure, with the parameters being chosen so that the layer located below the embossing lacquer layer in the embossing direction, for example the carrier substrate or another layer of lacquer, is not or at least not significantly damaged, while the embossing lacquer layer is removed as completely as possible.
  • the lift-off embossing lacquer layer remains in the form of the second motif.
  • the remaining lift-off-capable embossing lacquer layer in the form of the second motif subsequently serves as a sacrificial layer, so that the subsequently applied layers of the thin-film element, on the one hand, on the lift-off-capable embossing lacquer layer in the form of the second motif and, on the other hand, in the area of the embossing in the form of first motif on the immediately below the Lift-off capable embossing lacquer layer lying layer, in particular on the carrier substrate or on another lacquer layer, are applied.
  • the lift-off embossing lacquer layer remaining after embossing functions as a structured sacrificial layer or mask layer for the thin-film element.
  • an absorber layer, a reflection layer and a dielectric spacer layer arranged between the absorber layer and the reflection layer are applied in a manner known per se, preferably over the entire surface in the area of the security feature.
  • a metallic layer can be used as the absorber layer, which can be, for example, a pure metal layer or a layer containing metallic clusters.
  • the absorber layer preferably comprises at least one metal from the group consisting of aluminum, gold, palladium, platinum, chromium, silver, copper, nickel, tantalum, tin or their alloys, for example gold/palladium, copper/nickel, copper/aluminum or chromium.
  • dielectric materials with a refractive index less than or equal to 1.65 come into consideration, for example aluminum oxide (Al 2 O 3 ), metal fluorides, for example magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), silicon oxide (SiO x ). , silicon dioxide (SiO 2 ), cerium fluoride (CeF 3 ), sodium aluminum fluorides (e.g.
  • Na 3 AlF 6 or Na 3 Al 3 F 14 Na 3 AlF 6 or Na 3 Al 3 F 14 ), neodymium fluoride (NdF 3 ), lanthanum fluoride (LaF 3 ), samarium fluoride (SmF 3 ) , barium fluoride (BaF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), lithium fluoride (LiF), low-refractive index organic monomers and/or low-refractive index organic polymers.
  • Na 3 AlF 6 or Na 3 Al 3 F 14 neodymium fluoride
  • LaF 3 lanthanum fluoride
  • SmF 3 samarium fluoride
  • barium fluoride BaF 2
  • calcium fluoride CaF 2
  • lithium fluoride (LiF) low-refractive index organic monomers and/or low-refractive index organic polymers.
  • the previously mentioned materials can be vapor deposited or, especially when it comes to monomers and polymers, printed on
  • Dielectric materials with a refractive index greater than 1.65 are also suitable for the dielectric spacer layer of the thin-film element, for example zinc sulfide (ZnS), zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO 2 ), carbon (C), indium oxide (In 2 O 3 ).
  • ZnS zinc sulfide
  • ZnO zinc oxide
  • TiO 2 titanium dioxide
  • C carbon
  • In 2 O 3 indium oxide
  • a metallic layer can be used as the reflection layer, which preferably comprises at least one metal selected from the group consisting of aluminum, gold, chromium, silver, copper, tin, platinum, nickel and their alloys, for example nickel/chrome or copper/aluminum. It is also conceivable that the reflection layer contains a semiconductor, such as silicon. Finally, it is also conceivable that the reflection layer is produced by applying a printing ink with metallic pigments, preferably made of a metal from the group mentioned above.
  • the reflection layer is applied over the entire surface or in part by known methods, such as spraying, vapor deposition, sputtering, or, for example, as printing ink by known printing methods (gravure, flexo, screen, digital printing), by painting, roller application methods, slot nozzles, dipping (rolldip or . dip coating) or curtain coating processes and the like are applied.
  • known methods such as spraying, vapor deposition, sputtering, or, for example, as printing ink by known printing methods (gravure, flexo, screen, digital printing), by painting, roller application methods, slot nozzles, dipping (rolldip or . dip coating) or curtain coating processes and the like are applied.
  • a layer with a high refractive index which is also referred to as an HRI [High Refractive Index] layer, can also be used as a reflection layer.
  • HRI layers include dielectric materials with a refractive index of greater than or equal to 1.65, such as zinc sulfide (ZnS), zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO 2 ), carbon (C), indium oxide (In 2 O 3 ), indium -Tin oxide (ITO), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), cerium oxide (CeO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), iron oxides such as iron (II, III) oxide ( Fe 3 O 4 ) and iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ), hafnium nitride (HfN), hafnium carbide (HfC), hafnium oxide (HfO 2 ), lanthanum oxide (La 2 O 3
  • ZnS
  • the embossing lacquer layer is removed, for example using polar solvents and/or additives selected from dilute acids, dilute alkalis, water containing surfactants, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone (MEK) or acetone.
  • polar solvents and/or additives selected from dilute acids, dilute alkalis, water containing surfactants, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone (MEK) or acetone.
  • PMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • MEK methyl ethyl ketone
  • the first motif is embossed into the embossing lacquer layer in such a way that the lift-off embossing lacquer layer is removed in an embossing direction down to a layer lying directly below the embossing lacquer layer and thus the lift-off embossing lacquer layer remains in the form of the second motif after embossing.
  • Layers of the thin-film element are applied partially, namely in the area of the embossing in the form of the first motif, to the layer located immediately below the embossing lacquer layer and partially, namely where the embossing lacquer layer remains in the form of the second motif after the embossing, is applied to the layer structure, so that After the lift-off embossing lacquer layer has been removed - together with the sections of the thin-film element applied thereon - the thin-film element remains in the form of the first motif on the layer located immediately below the embossing lacquer layer.
  • a security feature with a color-shifting effect can be produced in a simple manner, which has a particularly high resolution in relation to the first motif, in particular in relation to the contours, lines or line structures and / or outlines or outline lines of the security feature, because particularly small contour thicknesses are possible for the first motif.
  • the contour thickness of the first motif can be smaller than 100 ⁇ m, preferably smaller than 50 ⁇ m, in particular smaller than 10 ⁇ m.
  • security features can preferably be produced whose contours, lines or line structures and/or outlines or outline lines (i.e. their first motif) have the particularly small contour thickness mentioned above, but still - due to the thin-film element - produce a color-shifting effect in the viewer .
  • Contour thickness is understood to mean the normal distance between two flanks of the first motif, which correlates with the corresponding thickness of the embossing structure of the embossing tool.
  • residue-free embossing can be used to create particularly extremely fine lines or line structures, contours and/or outlines or outline lines as a first motif with a color-shifting effect, so that the optically perceptible shape of the security feature formed by the first and second motifs can be resolved significantly higher than with conventional ones Application method, wherein the security feature simultaneously produces an effect in the viewer that is visually distinguishable from the color shift effect in the form of the second motif, in particular in the form of the surface pattern, the surface structure or the pattern structure.
  • the so-called residue-free embossing enables the precise simultaneous production or definition of the first and second motif, with the embossed lift-off embossing lacquer layer acting as a sacrificial layer and defining the shape of the second motif in the finished security element.
  • the method according to the invention can also be used to produce security elements whose security features have at least partially resolved first motifs in the diffractive area, in particular lines or line structures, contours and / or outlines or outline lines, and at the same time produce a color shift effect due to the thin-film element.
  • diffractive gratings with an additional color-shifting effect can thus be produced, which produce a combination of diffractive effects and color-shifting effects. Dissolved in the diffractive area or triggering a diffractive effect on the viewer is understood to mean that the corresponding structure size is smaller than 2.5 ⁇ m or that the contour thickness is smaller than 2.5 ⁇ m.
  • a see-through effect in the form of the second motif is created. If the layer structure is designed in such a way that the second motif on the security element is perceived by the viewer as a see-through effect, in other words is perceived as essentially transparent or transparent, different optical effects can be caused to the viewer depending on the viewing direction. Such a see-through effect can generally be created in that all layers of the layer structure of the security element are essentially transparent after the lift-off embossing lacquer layer has been removed in the area of the second motif. “Substantially transparent” means that there is a transmittance of > 80%, either based on each individual layer or all layers together.
  • Such a see-through effect can also be achieved, for example, in that the security feature has a color-shifting thin-film structure in the form of the second motif, the color-shifting thin-film structure consisting of an absorber layer and a dielectric spacer layer.
  • the color-shifting thin-film structure is designed in such a way that the color-shifting effect can only be perceived or detected by machine and not with the naked eye, in order to create a see-through effect for the viewer, since the color-shifting thin-film structure is perceived by the human eye as essentially transparent.
  • a security element with a security feature which includes a thin-film element in the form of the first motif and a color-shifting thin-film structure in the form of the second motif, the second motif being perceived by the viewer as a see-through effect despite the color-shifting thin-film structure, also through Modification or adaptation of the method steps described above can be produced.
  • the first motif is at least partially resolved in the diffractive region or is designed as a diffractive grating
  • the first motif can be perceived as a color shift effect when viewed from the side of the absorber layer, while when viewed from the side of the Reflection layer made of only the diffractive grid is optically effective.
  • the lift-off embossing lacquer layer is hardened after the first motif has been embossed.
  • the embossing lacquer layer consists of a UV-curable lacquer or a thermoplastic lacquer.
  • the hardening can be, for example, hardening by means of UV irradiation or by means of thermal hardening processes.
  • the lift-off embossing lacquer layer is applied directly to the carrier substrate.
  • the effect in the form of the second motif can be achieved by designing the carrier substrate in that the carrier substrate is essentially transparent or transparent, so that the second motif can be seen as a see-through effect.
  • This variant generally makes sense if the carrier substrate remains on the security element when the security element is attached to a document of value. If the carrier substrate is removed when attaching the security element to a document of value, as is usually the case with so-called transfer elements, the structure described above leads to a see-through effect in the form of the second motif in the protected document of value.
  • a base lacquer layer is applied, preferably to the carrier substrate.
  • the base coat layer applied over the entire surface, preferably in the area of the security feature can be used to create additional coatings Refraction effects are generated or the base coat layer serves, in the case of a security element designed as a transfer element, as a carrier layer or base layer for the further layer structure, in particular for metallic intermediate layers.
  • the security element is designed as a transfer element
  • the base coat layer can also be designed to enable the carrier substrate to be detached from the thin-film element or from the part of the security element comprising the thin-film element.
  • Such a property can be achieved, for example, in that the adhesion between the base coat layer and the carrier substrate is lower than between the base coat layer and the layer opposite the carrier substrate, preferably the absorber layer.
  • a further embodiment variant of the method according to the invention provides that a diffractive structure is impressed into the base coat layer. This is usually a further embossing step that is independent of the embossing of the first motif.
  • the base lacquer layer is preferably designed as a preferably UV-curable or thermoplastic embossed lacquer layer.
  • thermoplastic lacquer which is then stabilized or hardened, is used as the embossing lacquer layer, it is preferably a thermoplastic lacquer based on methyl methacrylate (MMA) or ethyl cellulose or cycloolefin copolymer.
  • Modifiers can be added to the respective base polymer to adjust the required thermoplastic properties or to adjust the subsequent stabilization.
  • suitable modifiers include, for example, additives for setting the desired glass transition temperature, i.e. the temperature range in which the lacquer is in a thermoplastic state, or modifiers for achieving permanent hardening of the embossed lacquer layer.
  • the components are in a solvent, for example in aqueous solvents, water, alcohols, ethyl acetate, methyl ethyl ketone or the like Mixtures, dissolved.
  • Nitrocellulose is preferably added to a thermoplastic lacquer for an embossed lacquer layer based on MMA to increase the glass transition temperature.
  • Polyethylene waxes are preferably added to a thermoplastic lacquer for an embossed lacquer layer based on cycloolefin copolymers.
  • Crosslinkers are preferably added to a thermoplastic lacquer based on ethyl cellulose to adjust the hardenability.
  • the concentration of the base polymer in the applied embossing lacquer layer is generally between 4% and 50%, depending on the type of base polymer selected, on the desired properties of the embossing lacquer layer and on the type and concentration of the modifiers.
  • a UV-curable lacquer is used as the embossing lacquer layer, it is preferably a lacquer system based on a polyester, an epoxy, an acrylate or polyurethane system that contains one or more photoinitiators.
  • the photoinitiator(s) can be used to set the hardening at a defined wavelength or in a defined wavelength range, whereby the degree of hardening can optionally also be varied. It is also conceivable that a water-thinnable UV-curable varnish, preferably based on polyester, is used.
  • Diffractive surface structures can be designed, for example, as diffraction structures, surface reliefs, diffraction gratings, holograms or Kinegrams® .
  • phase modulations occur which can generate interference patterns due to different optical path lengths of the partial beams that pass through the diffractive surface structure.
  • further anti-counterfeiting measures can be taken.
  • a top lacquer layer is applied, preferably over the entire area in the area of the security feature, the refractive indices of the top lacquer layer and the base lacquer layer being selected so that no optically perceptible effect can be seen at an interface between the top lacquer layer and the base lacquer layer.
  • the optical effect generated by the diffractive surface structure in the area of the second motif, in particular the surface pattern can be extinguished by appropriate choice of the top coat layer, so that the diffractive surface structure is in shape with the color-shifting effect of the thin-film element of the first motif is superimposed.
  • top coat can also be used to stabilize the layer structure in between, regardless of the choice of refractive indices. It can be advantageous if the top coat coats the thin-film element in the form of the first motif. “Coating” is understood to mean that the top coat layer not only covers the surface of the thin-film element in the form of the first motif or the base coat layer or the carrier substrate, but also that a film of the top coat layer covers the flanks of the thin-film element.
  • a further reflection layer and / or a color layer is applied to create an optical effect in the form of the second motif.
  • a reflection effect in the form of the second motif is created for the viewer when the security element is viewed from the direction of the carrier substrate.
  • the color layer the second motif is perceived by the viewer in the color of the color layer when viewed from the direction of the carrier substrate. It is advantageous if the reflection layer forms the top layer of the thin-film element (i.e.
  • the thin-film element has been applied to the carrier substrate in the order of absorber layer, spacer layer, reflection layer), since in this case the further reflection layer or the color layer is applied over the entire area in the area of the security feature can be done without negatively affecting the color shift effect, which can be seen when viewed from the direction of the carrier substrate.
  • a base coat layer is provided with a diffractive surface structure and a further reflection layer is provided, the reflection effect and the diffractive effect can overlap.
  • a further embodiment variant of the method according to the invention provides that after the lift-off embossing lacquer layer has been removed, an adhesive layer is applied to the security element, the security element can be attached to a value document substrate of a value document by means of the adhesive layer.
  • the adhesive layer which can be designed, for example, as a hot-melt adhesive layer, the security element can be connected in a simple manner by applying or attaching it to the value document substrate of a value document.
  • the adhesive layer can, for example, be applied directly to the reflection layer of the thin-film element.
  • the one or more intermediate layers between the adhesive layer and the reflection layer, Interlayer arrangement is applied.
  • Possible intermediate layers are, for example, further lacquer layers, in particular protective lacquer layers or primer layers, further reflection layers, color layers or combinations thereof.
  • the carrier substrate is designed to be removable, in particular from the thin-film element or from the part of the security element comprising the thin-film element, so that the carrier substrate can be removed from the security element after the connection to the valuable document substrate has been established.
  • the color-shifting effect is created when the absorber layer is the first layer of the thin-film element in the line of sight that the viewer perceives.
  • a further reflection layer or a color layer can be arranged, for example, either between the lift-off embossing lacquer layer and the carrier substrate or on the side of the carrier substrate opposite the embossing lacquer layer in order to produce an optical effect in the form of the second motif.
  • the embossing of the second motif into the embossing lacquer layer is carried out by means of an embossing tool, which embossing tool is designed such that that a contour thickness of the first motif is less than 50 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, in particular less than 2.5 ⁇ m.
  • an embossing tool which embossing tool is designed such that that a contour thickness of the first motif is less than 50 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, in particular less than 2.5 ⁇ m.
  • the first motif can be embossed into the embossing lacquer layer in a simple manner, whereby the first motif also has a contour thickness that is smaller than 50 ⁇ m, preferably smaller than 10 ⁇ m.
  • the embossed structure acts as a positive of the first motif and the contour thicknesses approximately correspond to each other. It can preferably be provided that the contour thickness is between 10 ⁇ m and 50 ⁇ m or that the contour thickness is less than 10 ⁇ m.
  • the contour thickness is less than 2.5 ⁇ m in order to produce a color-shifting diffractive structure.
  • such a design of the embossing tool or the security element allows the production of extraordinarily fine lines or line structures, contours and/or outlines or outline lines as a second motif, so that the optically perceptible shape of the security feature formed by the first and second motifs has a significantly higher resolution than with conventional application methods.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a valuable document 15, which is provided with a security element 10 according to the invention.
  • the security element 10 is firmly connected to the valuable document 15, preferably the security element 10 is embedded in the valuable document 15 or applied or laminated onto the valuable document 15 or a valuable document substrate 6 of the valuable document 15.
  • the security element 10 has a security feature 16, which is composed of a first motif 11 and a second motif 12.
  • the visually perceptible shape of the security feature 16 is formed by the interaction of the first motif 11 and the second motif 12.
  • the first motif 11 usually forms the contours, outlines or outline lines or generally the lines or line structures of the security feature 16, while the second motif 12 fills at least the areas defined by the first motif 11 and thus functions as a surface pattern, surface structure or pattern structure.
  • the shape of the security feature 16 can be formed, for example, by characters, letters, numbers, lines, symbols, guilloches, lettering, symbols or motifs or combinations of the aforementioned elements, in particular in the form of a pattern.
  • the first motif 11 defines the outline lines or the contour of a capital of a column.
  • the second motif 12 includes both the areas within the contour defined by the first motif 11 and the area between the contour defined by the first motif 11 and a rectangular outer boundary of the security feature 16.
  • the first motif 11 of a security element 10 is designed in such a way that a color shift effect is created for the viewer.
  • the security feature 16 includes a thin-film element 9 (see, for example, Fig. 2g ) in the form of the first motif 11.
  • the structure and manufacturing steps of the security element 10, in particular the security feature 16, will be discussed in detail below.
  • the color-shifting effect is generated by the thin-film element 9 in the form of the first motif 11 when the security feature 16 is tilted, the areas encompassed by the second motif 12 remain visually distinguishable.
  • the optical effect that makes the second motif 12 optically distinguishable from the first motif 11 depends on the layer structure selected, as will be shown below using different exemplary embodiments.
  • FIGS. 2a to 2g show different stages of the manufacturing process of a first exemplary embodiment Security element 10, with the cutting position symbolically indicated by line II in Fig. 1 is marked.
  • the layer thicknesses shown are not shown to scale but are only used for illustration.
  • Figure 2a shows a sectional view of an area of the security element 10, on which the security feature 16 is applied.
  • the security element 10 comprises a carrier substrate 1 as a base structure before the layers for the security feature 16 are applied, preferably in the form of a substantially transparent carrier film.
  • a lift-off embossing lacquer layer 2 is applied to the carrier substrate 1 over the entire area in the area of the security element 16 (see Fig. 2b ).
  • FIG. 2c to 2e The process of so-called residue-free embossing is shown schematically: An embossing tool 13 with an embossing structure 13a is pressed onto the lift-off embossing lacquer layer 2 in an embossing direction 17, which usually runs normal to the carrier substrate 1 (see Fig. 2d ).
  • the embossed structure 13a corresponds to the positive of the first motif 11, with the embossed structure 13a and the first motif 11 having essentially the same contour thickness 14.
  • the parameters of the embossing process are selected in such a way that only the lift-off embossing lacquer layer 2 is partially removed by the embossing structure 13a over essentially the entire extent of the embossing lacquer layer 2 in the embossing direction 17 - this is referred to as so-called residue-free embossing.
  • the first motif 11 is embossed into the embossing lacquer layer 2 in such a way that the embossing lacquer layer 2 is removed in an embossing direction 17 down to a layer lying directly below the embossing lacquer layer 2, in the present case up to the carrier substrate 1.
  • the second motif 12 is formed by the (unembossed) part of the embossing lacquer layer 2 remaining after the embossing process, subsequently as a sacrificial layer 2a (in the form of the second motif 12), the first motif 11 is defined and defined by the impression 2b in the form of the first motif 11 in the lift-off embossing lacquer layer 2.
  • the shape of the first motif 11 is defined by a structured recess in the embossing lacquer layer 2, i.e.
  • FIG. 2c A contour thickness 14 of the embossed structure 13a is shown schematically, which represents the normal distance between two opposite flanks of the embossed structure 13a.
  • the contour thickness 14 is at least partially less than 50 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m.
  • the first motif 11 with a contour thickness 14 which is at least in sections smaller than 50 ⁇ m, preferably smaller than 10 ⁇ m, can be produced by means of the method according to the invention by embossing the embossed structure 13a into the embossed lacquer layer 2 (see Fig. 2e ).
  • a particularly high resolution of the security feature 16 can thus be achieved, which would not be possible to produce a thin-film element 9 using a conventional application process.
  • the contour thickness 14 of the first motif 11 corresponds to the normal distance between two flanks, preferably an embossed groove, the impression 2b.
  • the part of the embossing lacquer layer 2 remaining after the embossing can be hardened in a further step, preferably using UV radiation or using a thermal process.
  • the impression 2b in the form of the first motif 11 is defined by the partial removal of the embossing lacquer layer 2 in order to determine the shape of a subsequently applied thin-film element 9, while the remaining sections of the embossing lacquer layer 2 in the form of the second motif 11 are subsequently used as a sacrificial layer 2a (also known as a mask layer) act to determine in which areas no color shift effect should be created.
  • a sacrificial layer 2a also known as a mask layer
  • the three layers of the thin-film element 9 are applied one after the other, with the application again taking place over the entire area in the area of the security feature 16.
  • An absorber layer 3 is applied as the first layer.
  • the absorber layer 3 is designed as a metallic layer.
  • the optical density [OD] of the absorber layer 3 is usually in the range between 0.1 and 0.9, preferably between 0.3 and 0.6.
  • a dielectric spacer layer 20 which preferably has dielectric properties, is applied to the absorber layer 3.
  • a preferably UV-curable and/or transparent lacquer layer can be used as the spacer layer 20 (also called spacer layer or spacer layer) or can be dielectric materials.
  • the thickness of the dielectric spacer layer 20 is also between 50 and 800 nm, preferably between 100 and 700 nm, particularly preferably between 150 and 600 nm. The thickness is advantageously selected so that it has an optimum in the wavelength range of 400 - 700 nm 2 - 6 QWOT [Quarter Wave Optical Thickness].
  • a reflection layer 4 is applied to the dielectric spacer layer 20 as the third layer.
  • the reflection layer 4 in the present exemplary embodiment is a metallic layer.
  • the optical density [OD] of the reflection view 4 is in the usual way, provided it is a metallic layer, in the range between 1 and 3, preferably between 1.5 and 2.5.
  • the lift-off process is, for example, a treatment with a polar solvent or an aqueous solution containing additives selected from dilute acids, dilute alkalis, water containing surfactants, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone (MEK) or acetone, whereby the type of additive depends on the properties of the lift-off embossing lacquer layer used.
  • a polar solvent or an aqueous solution containing additives selected from dilute acids, dilute alkalis, water containing surfactants, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone (MEK) or acetone
  • Figure 2g Shows accordingly Figure 2g the security element 10 after removing the sacrificial layer 2a (also called washing out), with only the thin-film element 9 in the form of the first motif 11 remaining on the carrier substrate 1.
  • the security element 10 is viewed from a first viewing direction 19, in which the layers of the security element 10 are perceived in the order of carrier substrate 1, absorber layer 3, dielectric spacer layer 20 and reflection layer 4, and the carrier substrate 1 is essentially transparent, this creates Thin-film element 9 in the form of the first motif 11 creates a color-shifting effect on the viewer, while the second motif 12 creates a see-through effect, i.e. the viewer can see through the second motif 12.
  • Figure 2h shows an alternative exemplary embodiment in which all the steps described above are carried out analogously, only the layers of the thin-film element 9 are applied in the reverse order. Accordingly, the reflection layer 4 is applied first, then the dielectric spacer layer 20 and finally the absorber layer 3. If the security element 10 is viewed from a second viewing direction 20 opposite the first viewing direction 19, in which the layers of the security element 10 are perceived in the order of absorber layer 3, dielectric spacer layer 20, reflection layer 4 and carrier substrate 1, the thin-film element 9 is produced in shape of the first motif 11 a color-shifting effect on the viewer. In the present exemplary embodiment, the second motif 12 is perceived as a see-through effect - regardless of the viewing direction - provided that the carrier substrate 1 is essentially transparent.
  • a second exemplary embodiment of the security element 10 is shown, with only the differences from the first exemplary embodiment being discussed. While in the first exemplary embodiment the lift-off embossing lacquer layer 2 is applied directly to the carrier substrate 1, in the second exemplary embodiment a base lacquer layer 8 is applied to the carrier substrate 1, preferably at least in the area of the security feature 16 over the entire surface. In the present exemplary embodiment, the base lacquer layer 8 is a UV-curable or thermoplastic embossed lacquer layer.
  • Figure 3a shows the security element 10 after, on the one hand, the base coat layer 8 has been applied and, on the other hand, a diffractive surface structure 5 has been embossed into the base coat layer 8.
  • the diffractive surface structure 5 can be a diffraction grating or a subwavelength structure, which can generate additional interference patterns for the viewer.
  • the diffractive surface structure 5 is produced using a first embossing tool and cured either using UV radiation or using thermal processes before further application of layers.
  • Figure 3c finally shows the security element 10 of the second exemplary embodiment after the lift-off step, with the sacrificial layer 2a and the parts of the thin-film element 9 located thereon having been removed.
  • the color-shifting effect of the thin-film element 9 in the form of the first motif 11 is enhanced by the diffractive surface structure 5, while the second motif 12 appears as a see-through effect with superimposed diffractive effects (for example, additional holograms can be visible in the second motif 12).
  • FIG. 4 A third exemplary embodiment is shown, which represents a further development of the second exemplary embodiment.
  • a top lacquer layer 21 is applied to the security element 10.
  • the topcoat layer 21 encases the thin-film element 9 in the form of the first motif 11, so that the flanks of the thin-film element 9 are also covered by the topcoat layer 21 in order to protect the thin-film element 9, for example, from mechanical damage.
  • the refractive indices of the top coat layer 21 and the base coat layer 8 are selected so that no optically perceptible effect can be seen at an interface between the top coat layer 21 and the base coat layer 8, so that the optical effect of the diffractive surface structure 5 in the area of the second motif 12 is extinguished.
  • the second motif 12 is perceptible exclusively as a see-through effect, while the first motif 11 is perceptible as a diffractively enhanced color shift effect.
  • FIG. 5 A fourth exemplary embodiment is shown, which also represents a further development of the second exemplary embodiment.
  • a further reflection layer 18, preferably in the form of a metallic layer is applied instead of the top coat layer 21, a further reflection layer 18, preferably in the form of a metallic layer, is applied.
  • the second motif 12 can be seen as a diffractively enhanced reflection effect.
  • a further reflection layer 18 can also be applied to a base coat layer 8 without a diffractive surface structure 5 or to a security element 10 without a base coat layer 8 in order to produce a reflection effect in the form of the second motif 12.
  • the layer structure of which can correspond to each of the exemplary embodiments described here it is possible for the contour thickness 14 of the first motif 11 to be smaller than 2.5 ⁇ m at least in sections, preferably in more than 50% of the first motif 11 . Due to the extremely fine contour thickness 14, the first motif 11 produces not only a color shift effect but also a diffractive optical effect, with the two optical effects superimposed as seen from the direction of the absorber layer 3. Such precise production of a thin-film element 9 is not possible using application methods known from the prior art.
  • FIG. 6 a fifth exemplary embodiment of the security element 10, wherein the security element 10 is designed as a transfer element and is applied to a value document substrate 6.
  • a security element 10 in the present case it has an adhesive layer 7, for example a hot-melt adhesive layer, which forms the boundary layer of the security element 10 opposite the carrier substrate 1.
  • the adhesive layer 7 in the present exemplary embodiment is applied directly to the reflection layer 4.
  • the layer structure as shown, can be connected to the value document substrate 6 of a value document 15.
  • the carrier substrate 1 required for the production of the security element 10 is no longer required after the security element 10 designed as a transfer element has been applied, the carrier substrate 1 is designed to be detachable from the security element 10, so that the carrier substrate 1 can be removed after being connected to the value document substrate 6, as symbolic in Fig. 5 shown.
  • a base coat layer 8 for example a UV-curable lacquer layer, is again arranged between the carrier substrate 1 and the absorber layer 3, the base coat layer 8 adhering better to the absorber layer 3 than to the carrier substrate 1.
  • the base coat layer 8 can serve to protect the absorber layer 3 from, in particular mechanical, damage after the security element 10 has been applied to the valuable document substrate 6.
  • the adhesive layer 7 is covered by a removable protective film.
  • the exemplary embodiments described above can also each be designed as a transfer element or that a transfer element is also conceivable without the provision of a base coat layer 8 or with one or more additional intermediate layers between the adhesive layer 7 and the thin-film element 9.

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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit einem Sicherheitsmerkmal, welches Sicherheitsmerkmal ein einen Farbkippeffekt aufweisendes erstes Motiv und ein zweites Motiv umfasst.
  • Unter den Begriffen erstes Motiv und zweites Motiv sind dabei jene optisch wahrnehmbaren Komponenten zu verstehen, aus welchen sich die optisch wahrnehmbare Form des Sicherheitsmerkmals, beispielsweise die Form eines Musters, zusammensetzt. Ein solches Sicherheitsmerkmal kann beispielsweise durch Zeichen, Buchstaben, Ziffern, Linien, Symbole, Guillochen, Schriftzüge, Symbole oder Motive oder Kombinationen der vorgenannten Elemente, insbesondere in Form eines Musters, gebildet werden. In anderen Worten stellt eines der Motive ein Positiv des Sicherheitsmerkmals dar, während das andere Motiv ein Negativ des Sicherheitsmerkmals darstellt. Erst durch optische Kombination von erstem Motiv und zweitem Motiv ergibt sich für den Betrachter ein Sicherheitsmerkmal mit einer vollständigen optisch wahrnehmbaren Form, insbesondere mit optisch wahrnehmbaren Konturen und Umrissen.
  • Im Kontext der vorliegenden Erfindung handelt es sich in der Regel bei dem ersten Motiv um jene optisch wahrnehmbare Komponente des Sicherheitselements, welche die Konturen, Linien bzw. Linienstrukturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien definiert. Das erste Motiv kann daher auch als Kontur oder Konturstruktur bezeichnet werden. Entsprechend handelt es sich im Kontext der Erfindung beim zweiten Motiv in der Regel um jene optisch wahrnehmbare Komponente des Sicherheitselements, welche zumindest abschnittsweise flächig ausgebildet ist und dessen Form im Wesentlichen durch das erste Motiv festgelegt ist. Das zweite Motiv kann daher auch als Flächenmuster, Flächenstruktur oder Musterstruktur bezeichnet werden.
  • Handelt es sich entsprechend beim Sicherheitsmerkmal beispielsweise um einen Kreis, so entspräche die Kreislinie dem ersten Motiv, während die Fläche innerhalb der Kreislinie und/oder die Fläche zwischen Kreislinie und einer äußeren Begrenzung des Sicherheitselements das zweite Motiv ausbilden.
    • STAND DER TECHNIK
  • In der Regel werden unter dem Begriff Wertdokumente Banknoten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten, Etikette zur Produktsicherung, Kredit oder Geldkarten verstanden. Als Wertdokumente können jedoch auch andere fälschungsgefährdete Dokumente, wie Pässe, Ausweiskarten oder sonstige Ausweisdokumente angesehen werden, insbesondere wenn diese ein Sicherheitspapier umfassen.
  • Um Wertdokumente, insbesondere Banknoten, welche üblicherweise aus Wertdokumentsubstraten wie Papiersubstraten, Polymersubstraten oder Kombinationen aus Papier- und Polymersusbtraten gefertigt sind, möglichst fälschungssicher zu machen, sind in der Regel unterschiedliche Sicherheitsmerkmale, wie beispielsweise ein zumindest teilweise in das Papier eingearbeiteter Sicherheitsfaden oder ein Wasserzeichen vorgesehen. Zusätzlich können weitere Sicherheitsmerkmale durch Sicherheitselemente, beispielsweise Fensterfolien, Sicherheitsfäden, Sicherheitsbänder oder Sicherheitsstreifen, welche auf das Wertdokument aufgeklebt oder auflaminiert werden bzw. in das Wertdokument integriert werden, gebildet werden.
  • Solche Sicherheitselemente umfassen üblicherweise als Trägersubstrat bzw. Basismaterial ein Polymer oder Polymerzusammensetzungen. Typischerweise weisen Sicherheitselemente optisch variable Sicherheitsmerkmale wie Hologramme oder bestimmte Farbkippeffekte auf, um so eine bessere Fälschungssicherheit zu gewährleisten. Der besondere Vorteil von optisch variablen Sicherheitselementen ist, dass die Sicherheitsmerkmale auf diesen Sicherheitselementen nicht durch bloßes Kopieren mit Kopiergeräten nachgeahmt werden können, da Effekte eines optisch variablen Sicherheitsmerkmals durch das Kopieren verloren gehen oder sogar nur schwarz erscheinen.
  • Beispielsweise ist aus der WO 2015/117765 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit Farbänderungseigenschaften bekannt, in welchem ein Dünnschichtelement mittels einer strukturierten Abstandsschicht, welche zwischen einer Absorberschicht und einer Reflexionsschicht angeordnet ist, gebildet wird. Diese strukturierte Abstandsschicht wird entweder durch ein Druckverfahren hergestellt oder aber durch Auffüllen einer vorgeprägten Reliefstruktur. Entsprechend wird durch die strukturierte Abstandsschicht eine Musteranordnung definiert, welche einen Farbkippeffekt aufweist.
  • Ein Nachteil des Stands der Technik kann darin gesehen werden, dass das vorgeschlagene Verfahren einerseits eine große Anzahl an Verfahrensschritten erfordert und andererseits die Auflösung von erstem und zweitem Motiv durch die gewählten Auftragsverfahren begrenzt ist. Letzteres begründet sich dadurch, dass Druckverfahren ab einer gewissen Konturstärke der Motive, insbesondere des ersten Motivs, keine zufriedenstellende Reproduzierbarkeit mehr erlauben.
  • Aus der WO 2017/028950 A1 ist ein Herstellungsverfahren für ein Sicherheitselement umfassend einen Träger und eine Prägelackschicht mit einer ersten und einer zweiten Reliefstruktur bekannt. Offenbart werden die Verfahrensschritte des Bedruckens der ersten und zweiten Reliefstruktur mit einer Druckschicht sowie das Aufdrucken einer löslichen Waschfarbe, wobei die Bereiche der ersten und zweiten Reliefstruktur freibleiben. Anschließend ist das vollflächige Aufbringen eines farbigen Dünnschichtelements und das anschließende Auswaschen der Waschfarbe offenbart, sodass das Dünnschichtelement auf der ersten und der zweiten Reliefstruktur zurückbleibt.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements vorzuschlagen, welches einerseits eine vereinfachte Herstellung erlaubt und andererseits die Herstellung von einen partiellen Farbkippeffekt erzeugenden Sicherheitsmerkmalen mit sehr hoher Auflösung ermöglicht, insbesondere die Herstellung eines Sicherheitselements mit hochaufgelöstem Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
  • Als Trägersubstrate kommen vorzugsweise flexible Kunststofffolien, auch Trägerfolien genannt, zum Einsatz. Dabei kann es sich bei den Trägersubstraten beispielsweise um PI (Polyimid), PP (Polypropylen), MOPP (monoaxial verstrecktes Polypropylen), PE (Polyethylen), PPS (Polyphenylensulfid), PEEK (Polyetheretherketon), PEK (Polyetherketon), PEI (Polyetherimid), PSU (Polysulfon), PAEK (Polyaryletherketon), LCP (Flüssigkristallpolymere - liquid crystal polymers), PEN (Polyethylennaphthalat), PBT (Polybutylenterephtalat), PET (Polyethylenterephthalat), PA (Polyamid), PC (Polycarbonat), COC (Cyclo-Olefin-Copolymere), POM (Polyoxymethylen), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid), PTFE (Polytetrafluorethen), ETFE (Ethylentetrafluorethylen), PFA (Tetrafluorethylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), MFA (Tetrafluor-methylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), PVF (Polyvinylfluorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), und EFEP (Ethylen-Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Fluorterpolymer) handeln. Die Dicke des Trägersubstrats kann dabei zwischen 5 µm und 700 µm, bevorzugt zwischen 5 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 5 µm und 50 µm, liegen.
  • Ein Grundaufbau für die Herstellung des Sicherheitselements umfasst einerseits das Trägersubstrat und andererseits die lift-off fähige Prägelackschicht, welche entweder direkt auf dem Trägersubstrat oder auf einer auf dem Trägersubstrat aufgebrachten, eine oder mehrere Zwischenschichten umfassende, Zwischenschichtanordnung aufgebracht wird.
  • Als "lift-off fähige Lacke" werden dabei auf dem Gebiet der Herstellung von Sicherheitselemente solche Lacke bezeichnet, die in einem nachfolgenden Schritt durch einen lift-off Vorgang bzw. ein lift-off Verfahren von dem darunter liegenden Schichtaufbau entfernt werden können, wobei direkt auf einer lift-off fähigen Lackschicht aufgebrachte weitere Schichten gemeinsam mit der lift-off fähigen Lackschicht entfernt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Opferschicht.
  • Als Prägelackschicht wird in der Regel eine verformbare Lackschicht, vorzugsweise eine UV-härtbare Lackschicht oder eine thermoplastische Lackschicht, bezeichnet, welche ermöglicht, dass die Prägelackschicht beim sogenannten residuumfreien Prägen, welches in der Folge im Detail beschrieben wird, partiell entfernt werden kann.
  • In der vorliegenden Erfindung wird entsprechend eine lift-off fähige Prägelackschicht aufgetragen, welche einerseits die Eigenschaften einer Prägelackschicht aufweist und andererseits auch lift-off fähig ausgebildet ist.
  • Als lift-off fähige Prägelacke eignen sich Lacke auf Basis von Acrylaten mit polaren Restgruppen und/oder grenzflächenaktiven Additiven und Photoinitiatoren. Acrylate mit polaren Restgruppen sind beispielsweise 4-Acrylooylmorpholin (ACMO), Ethoxy-ethoxy-ethyl-acrylat(Miramer M170/M100/M150/170), (2-Ethyl-2-methyl-1,3-dioxalate-4yl)methyl-acrylat (MEDOL-10) 4-Hydroxybutylacrylat, 2-Hydroxyethyacrylat, Caprolactonacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat oder Ebercryl P115 (reaktives tertiäres Amin). Das Acrylatmonomer kann ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Isobornylacrylat (IBOA) und Isobornylmethacrylat (IBOMA), welche beispielsweise unter der Bezeichnung Sipomer® von Solvay vertrieben werden.
  • Als grenzflächenaktive Additive kommen beispielsweise TEGO TWIN 4100 (siloxanbasiertes Gemini Tensid), TEGO RAD2200N (Siloxan-Polyether-Acrylat), Flouwet AC 600 (Polyfluorhexylethyl-acrylat), Visocoat 8F (1H,1H,5H-Octafluorpentyl-acrylat), Fombin MD40 (Perfluorether-urethan-acrylat) oder PolyFox 3510 (Perfluorether-urethan-methacrylat)in Frage. Geeignete Photoinitiatoren sind beispielsweise Genocure LTM, Irgacure 819, Irgacure 184, Darocure 1173, KL200 (2-hydroxy-2-methyl-1 -phenyl-propanon) oder deren Kombinationen.
  • Durch Bereitstellen eines entsprechenden Prägewerkzeuges, insbesondere durch Bereitstellen einer der Form des ersten Motivs entsprechenden Prägestruktur, kann in einfacher Art und Weise das erste Motiv beim fertiggestellten Sicherheitselement, wie in der Folge im Detail beschrieben, in einer besonders hohen Auflösung definiert und hergestellt werden.
  • Der Schritt des Einprägens des ersten Motivs in die lift-off fähige Prägelackschicht, sodass die lift-off fähige Prägelackschicht in einer Prägerichtung bis zu der unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht liegenden Schicht entfernt wird, wird auch als residuumfreies Prägen bezeichnet.
  • Partielles Entfernen durch Einprägen des ersten Motivs ist dabei im Kontext der Erfindung so zu verstehen, dass die lift-off fähige Prägelackschicht in Form des ersten Motivs in einer Prägerichtung von einer ersten Grenzfläche der Prägelackschicht nahezu bis zu einer zweiten, an die unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht liegende Schicht angrenzende, Grenzfläche der Prägelackschicht entfernt wird. In anderen Worten weist die lift-off fähige Prägelackschicht nach dem Prägevorgang eine Ausnehmung in Form des ersten Motivs auf, die sich in Prägerichtung im Wesentlichen über die gesamte Ausdehnung der Prägelackschicht erstreckt. Ein solcher (residuumfreier) Prägevorgang kann durch das Zusammenspiel von Eindringtiefe und Gestaltung des Prägewerkzeugs bzw. der Prägestruktur erreicht werden, wobei die Parameter so gewählt werden, dass die in Prägerichtung unterhalb der Prägelackschicht befindliche Schicht, beispielsweise das Trägersubstrat oder eine weitere Lackschicht, nicht oder zumindest nicht wesentlich beschädigt wird, während die Prägelackschicht möglichst vollständig entfernt wird. Es versteht sich dabei von selbst, dass auch bei einer entsprechenden Prägung aufgrund der Fertigungstoleranzen Streifen oder Reste der lift-off fähigen Prägelackschicht im Bereich der Prägung in Form des ersten Motivs verbleiben können, die jedoch im Vergleich zum zweiten Motiv vernachlässigbar sind und keine relevanten optisch wahrnehmbaren Effekte hervorrufen.
  • Nach dem Prägevorgang verbleibt also, durch die Herstellung der Einprägung in Form des ersten Motivs, die lift-off fähige Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs. Die verbleibende lift-off fähige Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs dient in weiterer Folge als Opferschicht, sodass die in weiterer Folge aufgebrachten Schichten des Dünnschichtelements einerseits auf der lift-off fähigen Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs und andererseits im Bereich der Einprägung in Form des ersten Motivs auf der unmittelbar unterhalb der lift-off fähigen Prägelackschicht liegenden Schicht, insbesondere auf dem Trägersubstrat oder auf einer weiteren Lackschicht, aufgebracht werden. Mit anderen Worten fungiert die nach dem Prägen verbleibende lift-off fähige Prägelackschicht als strukturierte Opferschicht bzw. Maskenschicht für das Dünnschichtelement.
  • Für das Herstellen des den Farbkippeffekt erzeugenden Dünnschichtelements werden in an sich bekannter Art und Weise eine Absorberschicht, eine Reflexionsschicht sowie eine zwischen Absorberschicht und Reflexionsschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht, im Bereich des Sicherheitsmerkmals vorzugsweise vollflächig, aufgebracht. Ob dabei die Absorberschicht oder die Reflexionsschicht
  • Als Absorberschicht kann eine metallische Schicht eingesetzt werden, wobei es sich beispielsweise um eine reine Metallschicht handeln kann oder um eine metallische Cluster enthaltende Schicht. Vorzugsweise umfasst die Absorberschicht zumindest ein Metall der Gruppe bestehend aus Aluminium, Gold, Palladium, Platin, Chrom, Silber, Kupfer, Nickel, Tantal, Zinn oder deren Legierungen, beispielsweise Gold/Palladium, Kupfer/Nickel, Kupfer/Aluminium oder Chrom.
  • Für die dielektrische Abstandsschicht des Dünnschichtelements kommen dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex kleiner oder gleich 1,65 in Frage, z.B. Aluminiumoxid (Al2O3), Metallfluoride, beispielsweise Magnesiumfluorid (MgF2), Aluminiumfluorid (AlF3), Siliziumoxid (SiOx), Siliziumdioxid (SiO2),Cerfluorid (CeF3), Natrium-Aluminium-Fluoride (z.B. Na3AlF6 oder Na3Al3F14), Neodymfluorid (NdF3), Lanthanfluorid (LaF3), Samariumfluorid (SmF3), Bariumfluorid (BaF2), Calciumfluorid (CaF2), Lithiumfluorid (LiF), niedrigbrechende organische Monomere und/oder niedrigbrechende organische Polymere. Die zuvor erwähnten Materialien können dabei aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden.
  • Für die dielektrische Abstandsschicht des Dünnschichtelements kommen aber auch dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex größer 1,65 in Frage, z.B. Zinksulfid (ZnS), Zinkoxid (ZnO), Titandioxid (TiO2), Kohlenstoff (C), Indiumoxid (In2O3), Indium-Zinn-Oxid (ITO), Tantalpentoxid (Ta2O5), Ceroxid (CeO2), Yttriumoxid (Y2O3), Europiumoxid (Eu2O3), Eisenoxide wie zum Beispiel Eisen(II,III)oxid (Fe3O4) und Eisen(III)oxid (Fe2O3), Hafniumnitrid (HfN), Hafniumcarbid (HfC), Hafniumoxid (HfO2), Lanthanoxid (La2O3), Magnesiumoxid (MgO), Neodymoxid (Nd2O3), Praseodymoxid (Pr6O11), Samariumoxid (Sm2O3), Antimontrioxid (Sb2O3), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziummonoxid (SiO), Selentrioxid (Se2O3), Zinnoxid (SnO2), Wolframtrioxid (WO3), hochbrechende organische Monomere und/oder hochbrechende organische Polymere. Die zuvor erwähnten Materialien können dabei aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden.
  • Als Reflexionsschicht kann eine metallische Schicht eingesetzt werden, welche vorzugsweise zumindest ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Gold, Chrom, Silber, Kupfer, Zinn, Platin, Nickel und deren Legierungen umfasst, beispielsweise Nickel/Chrom oder Kupfer/Aluminium. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Reflexionsschicht einen Halbleiter, wie etwa Silicium, enthält. Schließlich ist es auch denkbar dass die Reflexionsschicht durch Auftragen einer Druckfarbe mit metallischen Pigmenten, vorzugweise aus einem Metall aus der zuvor erwähnten Gruppe, hergestellt wird. Die Reflexionsschicht wird vollflächig oder partiell durch bekannte Verfahren, wie Sprühen, Bedampfen, Sputtern, oder beispielsweise als Druckfarbe durch bekannte Druckverfahren (Tief-, Flexo-, Sieb-, Digitaldruck), durch Lackieren, Walzenauftragsverfahren, Schlitzdüsen-, Tauch-(rolldip bzw. dip coating) oder Vorhangauftragsverfahren (curtain coating) und dergleichen aufgebracht.
  • Als Reflexionsschicht kann auch eine Schicht mit einem hohen Brechungsindex verwendet, welche auch als HRI [High Refractive Index] Schicht bezeichnet wird. Für solche als HRI Schichten ausgebildete Reflexionsschichten kommen dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1,65 in Frage, wie z.B Zinksulfid (ZnS), Zinkoxid (ZnO), Titandioxid (TiO2), Kohlenstoff (C), Indiumoxid (In2O3), Indium-Zinn-Oxid (ITO), Tantalpentoxid (Ta2O5), Ceroxid (CeO2), Yttriumoxid (Y2O3), Europiumoxid (Eu2O3), Eisenoxide wie zum Beispiel Eisen (II, III) oxid (Fe3O4) and Eisen (III) oxid (Fe2O3), Hafniumnitrid (HfN), Hafniumcarbid (HfC), Hafniumoxid (HfO2), Lanthanoxid (La2O3), Magnesiumoxid (MgO), Neodymoxid (Nd2O3), Praseodymoxid (Pr6O11), Samariumoxid (Sm2O3), Antimontrioxid (Sb2O3), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziummonoxid (SiO), Selentrioxid (Se2O3), Zinnoxid (SnO2), Wolframtrioxid (WO3), hochbrechende organische Monomere und/oder hochbrechende organische Polymere. Zur Herstellung von als HRI Schicht ausgebildeten Reflexionsschichten können die zuvor erwähnten Materialien entweder aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden.
  • Beim nachfolgenden Schritt des Entfernens der verbliebenen bzw. geprägten lift-off fähigen Prägelackschicht wird die Prägelackschicht abgelöst, beispielsweise unter Einsatz von polaren Lösungsmitteln und/oder von Zusätzen ausgewählt aus verdünnten Säuren, verdünnten Laugen, Tenside enthaltendem Wasser, Propylenglycol-monomethyletheracetat (PGMEA), N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Methylethylketon (MEK) oder Aceton. Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom Auswaschen der lift-off fähigen Prägelackschicht. Bevorzugt wird die Entfernung der verbliebenen bzw. geprägten lift-off fähigen Prägelackschicht durch entsprechende Wahl und/oder Modifikation der spezifischen Löslichkeit der Prägelackschicht erreicht.
  • Einerseits wird das erste Motiv derart in die Prägelackschicht eingeprägt, dass die lift-off fähige Prägelackschicht in einer Prägerichtung bis zu einer unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht liegenden Schicht entfernt wird und somit die lift-off fähige Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs nach dem Einprägen zurückbleibt. Andererseits werden die Schichten des Dünnschichtelements partiell, nämlich im Bereich der Einprägung in Form des ersten Motivs, auf die unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht befindliche Schicht aufgebracht und partiell, nämlich dort wo die Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs nach dem Einprägen zurückgeblieben ist, auf den Schichtaufbau aufgetragen, sodass nach der Entfernung der lift-off fähigen Prägelackschicht - nebst den darauf aufgebrachten Abschnitten des Dünnschichtelements - das Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs auf der unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht befindlichen Schicht zurückbleibt. Dadurch lässt sich somit erfindungsgemäß in einfacher Art und Weise ein Sicherheitsmerkmal mit Farbkippeffekt herstellen, das eine besonders hohe Auflösung in Bezug auf das erste Motiv aufweist, insbesondere in Bezug auf die Konturen, Linien bzw. Linienstrukturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien des Sicherheitsmerkmals, da besonders geringe Konturstärken für das erste Motiv möglich sind. Vorzugsweise kann die Konturstärke des ersten Motivs kleiner als 100 µm, bevorzugt kleiner als 50 µm, insbesondere kleiner als 10 µm, sein.
  • Mit anderen Worten lassen sich somit vorzugsweise Sicherheitsmerkmale herstellen, deren Konturen, Linien bzw. Linienstrukturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien (sprich deren erstes Motiv) die zuvor erwähnte besonders kleine Konturstärke aufweisen, jedoch trotzdem - aufgrund des Dünnschichtelements - einen Farbkippeffekt beim Betrachter erzeugen.
  • Unter Konturstärke wird dabei der Normalabstand zwischen zwei Flanken des ersten Motivs verstanden, was mit der entsprechenden Stärke der Prägestruktur des Prägewerkzeugs korreliert. Vereinfacht gesagt lassen sich durch die sogenannte residuumfreie Prägung insbesondere außerordentlich feine Linien bzw. Linienstrukturen, Konturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien als erstes Motiv mit Farbkippeffekt erzeugen, sodass die durch erstes und zweites Motiv gebildete optisch wahrnehmbare Form des Sicherheitsmerkmals wesentlich höher aufgelöst werden kann als mit herkömmlichen Auftragsverfahren, wobei das Sicherheitsmerkmal gleichzeitig einen vom Farbkippeffekt optisch unterscheidbaren Effekt in Form des zweiten Motivs, insbesondere in Form des Flächenmusters, der Flächenstruktur bzw. der Musterstruktur, beim Betrachter erzeugt.
  • Die sogenannte residuumfreie Prägung ermöglicht die präzise gleichzeitige Herstellung bzw. Definition von erstem und zweitem Motiv, wobei die geprägte lift-off fähige Prägelackschicht als Opferschicht fungiert und die Form des zweiten Motivs im fertigen Sicherheitselement definiert.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich auch Sicherheitselemente herstellen, deren Sicherheitsmerkmale zumindest abschnittsweise im diffraktiven Bereich aufgelöste erste Motive, insbesondere Linien bzw. Linienstrukturen, Konturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien, aufweisen und gleichzeitig aufgrund des Dünnschichtelements einen Farbkippeffekt erzeugen. Insbesondere können somit diffraktive Gitter mit einem zusätzlichen Farbkippeffekt hergestellt werden, die eine Kombination aus diffraktiven Effekten und Farbkippeffekten erzeugen. Unter im diffraktiven Bereich aufgelöst bzw. einen diffraktiven Effekt beim Betrachter auslösend wird dabei verstanden, dass die entsprechende Strukturgröße kleiner ist als 2,5 µm bzw. dass die Konturstärke kleiner ist als 2,5 µm.
  • Es soll dabei nicht unerwähnt bleiben, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht noch weitere Schichten, beispielsweise zusätzliche Lackschichten, wie Schutzlackschichten und/oder Primerschichten, aufgebracht werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht ein Durchsichtseffekt in Form des zweiten Motivs erzeugt wird. Wenn der Schichtaufbau so ausgeführt ist, dass das zweite Motiv am Sicherheitselement vom Betrachter als Durchsichtseffekt wahrgenommen wird, sprich in anderen Worten als im Wesentlichen transparent bzw. durchsichtig wahrgenommen wird, so können in Abhängigkeit der Betrachtungsrichtung unterschiedliche optische Effekte beim Betrachter hervorgerufen werden. Ein solcher Durchsichtseffekt kann in der Regel dadurch erzeugt werden, dass alle Schichten des Schichtaufbaus des Sicherheitselements nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht im Bereich des zweiten Motivs im Wesentlichen transparent ausgebildet sind. Unter "im Wesentlichen transparent" ist dabei zu verstehen, dass ein Transmissionsgrad von > 80%, entweder bezogen auf jede einzelne Schicht oder alle Schichten gemeinsam, vorliegt.
  • Ein solcher Durchsichtseffekt kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass das Sicherheitsmerkmal einen farbkippender Dünnschichtaufbau in Form des zweiten Motivs aufweist, wobei der farbkippende Dünnschichtaufbau aus einer Absorberschicht und einer dielektrischen Abstandsschicht besteht. Dabei ist der farbkippende Dünnschichtaufbau derart ausgelegt, dass der Farbkippeffekt nur maschinell und nicht mit bloßem Auge wahrnehmbar bzw. erfassbar ist, um beim Betrachter einen Durchsichtseffekt zu erzeugen, da der farbkippende Dünnschichtaufbau vom menschlichen Auge als im Wesentlichen transparent wahrgenommen wird.
  • Es versteht sich dabei von selbst, dass ein Sicherheitselement mit einem Sicherheitsmerkmal, welches ein Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs und einen farbkippenden Dünnschichtaufbau in Form des zweiten Motivs umfasst, wobei das zweite Motiv trotz des farbkippenden Dünnschichtaufbaus vom Betrachter als Durchsichtseffekt wahrgenommen wird, auch durch Abwandlung bzw. Anpassung der eingangs beschriebenen Verfahrensschritte herstellbar ist.
  • Vorzugsweise kann, wenn das erste Motiv zumindest abschnittsweise im diffraktiven Bereich aufgelöst ist bzw. als diffraktives Gitter ausgebildet ist, bei Betrachtung von der Seite der Absorberschicht das erste Motiv als Farbkippeffekt wahrgenommen werden während bei Betrachtung von Seite der Reflexionsschicht aus nur das diffraktive Gitter optisch wirksam ist.
  • Um der lift-off fähigen Prägelackschicht nach dem Einprägen des ersten Motivs die notwendige Festigkeit und Stabilität zu verleihen, ist in einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die lift-off fähige Prägelackschicht nach dem Einprägen des ersten Motivs ausgehärtet wird. Eine solche Härtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Prägelackschicht aus einem UV-härtbaren Lack oder einem thermoplastischen Lack besteht. Es kann sich dabei bei der Härtung beispielsweise um eine Härtung mittels einer UV-Bestrahlung oder mittels thermischer Härtungsverfahren handeln.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die lift-off fähige Prägelackschicht unmittelbar auf das Trägersubstrat aufgebracht wird. In dieser Ausführungsvariante kann der optisch vom Farbkippeffekt unterscheidbare Effekt in Form des zweiten Motivs durch die Gestaltung des Trägersubstrats erreicht werden, indem das Trägersubstrat im Wesentlichen transparent bzw. durchsichtig ausgebildet ist, sodass das zweite Motiv als Durchsichtseffekt erkennbar ist. Diese Variante ist in der Regel dann sinnvoll, wenn das Trägersubstrat beim Anbringen des Sicherheitselements an einem Wertdokument auf dem Sicherheitselement verbleibt. Wenn das Trägersubstrat beim Anbringen des Sicherheitselements an einem Wertdokument entfernt wird, wie es in der Regel bei sogenannten Transferelementen der Fall ist, so führt der zuvor beschriebene Aufbau zu einem Durchsichtseffekt in Form des zweiten Motivs im geschützten Wertdokument.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Aufbringen der lift-off fähigen Prägelackschicht eine Grundlackschicht, vorzugsweise auf das Trägersubstrat, aufgebracht wird. Beispielsweise können durch die, vorzugsweise im Bereich des Sicherheitsmerkmals vollflächig aufgetragene, Grundlackschicht weitere Brechungseffekte erzeugt werden oder die Grundlackschicht dient, im Falle eines als Transferelement ausgebildeten Sicherheitselements, als Trägerschicht bzw. Grundschicht für den weiteren Schichtaufbau, insbesondere für metallische Zwischenschichten. Die Grundlackschicht kann, wenn das Sicherheitselement als Transferelement ausgebildet ist, auch dazu ausgebildet sein, um ein Ablösen des Trägersubstrats vom Dünnschichtelement bzw. vom das Dünnschichtelement umfassenden Teil des Sicherheitselements zu ermöglichen. Eine derartige Eigenschaft kann etwa dadurch erreicht werden, dass die Haftung zwischen der Grundlackschicht und dem Trägersubstrat geringer ist als zwischen der Grundlackschicht und der dem Trägersubstrat gegenüberliegenden Schicht, vorzugsweise der Absorberschicht.
  • Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine diffraktive Struktur in die Grundlackschicht eingeprägt wird. Es handelt sich dabei in der Regel um einen vom Einprägen des ersten Motivs unabhängigen weiteren Prägeschritt. Vorzugsweise ist in diesem Anwendungsfall die Grundlackschicht als, vorzugsweise UV-härtbare oder thermoplastische, Prägelackschicht ausgebildet.
  • Wird als Prägelackschicht ein thermoplastischer Lack, der anschließend stabilisiert bzw. gehärtet wird, verwendet, so handelt es sich bevorzugt um einen thermoplastischen Lack auf Basis von Methylmetharcylat (MMA) oder Ethylcellulose oder Cycloolefincopolymer. Dem jeweiligen Basispolymer können zur Einstellung der geforderten thermoplastischen Eigenschaften bzw zur Einstellung der anschließenden Stabilisierbarkeit Modifikatoren zugesetzt werden. In Abhängigkeit des Basispolymers kommen als Modifikatoren beispielsweise Additive zur Einstellung der gewünschten Glastemperatur, also jenes Temperaturbereichs, in welchem sich der Lack in thermoplastischem Zustand befindet, oder Modifikatoren zur Erreichung einer dauerhaften Aushärtung der Prägelackschicht in Frage. Vorzugsweise werden die Komponenten in einem Lösungsmittel, beispielsweise in wässrigen Lösungsmitteln, Wasser, Alkoholen, Ethylacetat, Methylethylketon oder deren Mischungen, gelöst. Einem thermoplastischen Lack für eine Prägelackschicht auf Basis von MMA wird vorzugsweise Nitrocellulose zur Erhöhung der Glastemperatur zugesetzt. Einem thermoplastischen Lack für eine Prägelackschicht auf Basis von Cycloolefincopolymeren werden vorzugsweise Polyethylenwachse zugesetzt. Einem thermoplastischen Lack auf Basis von Ethylcellulose werden zur Einstellung der Härtbarkeit vorzugsweise Crosslinker zugesetzt. Die Konzentration des Basispolymers in der aufgetragenen Prägelackschicht beträgt in der Regel in Abhängigkeit von der Art des gewählten Basispolymers, von den gewünschten Eigenschaften der Prägelackschicht und von der Art und Konzentration der Modifikatoren zwischen 4 % und 50 %.
  • Wird als Prägelackschicht ein UV-härtbarer Lack verwendet, so handelt es sich vorzugsweise um ein Lacksystem auf Basis eines Polyester-, eines Epoxy-, eines Acrylat- oder Polyurethansystems, das einen oder mehrere Photoinitiatoren enthält. Durch den oder die Photoinitiator(en) kann die Härtung bei einer definierten Wellenlänge oder in einem definierten Wellenlängenbereich eingestellt werden, wobei gegebenenfalls auch der Grad der Härtung variierbar sein kann. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein wasserverdünnbarer UV-härtbarer Lack, vorzugsweise auf Polyesterbasis, eingesetzt wird.
  • Diffraktive Oberflächenstrukturen können beispielsweise als Beugungsstrukturen, Oberflächenreliefe, Beugungsgitter, Hologramme oder Kinegramme®, ausgebildet sein. Durch das Vorsehen einer derartigen Oberflächenstruktur kommt es aufgrund unterschiedlicher optischer Weglängen der Teilstrahlen, die durch die diffraktive Oberflächenstruktur gelangen, zu Phasenmodulationen, welche Interferenzmuster erzeugen können. Durch Ausnutzung dieses optischen Effekts können weitere Maßnahmen zur Fälschungssicherheit unternommen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht eine Decklackschicht, vorzugsweise im Bereich des Sicherheitsmerkmals vollflächig, aufgebracht wird, wobei die Brechungsindices der Decklackschicht und der Grundlackschicht so gewählt sind, dass an einer Grenzfläche zwischen Decklackschicht und Grundlackschicht kein optisch wahrnehmbarer Effekt erkennbar ist. Insbesondere wenn die Grundlackschicht mit einer diffraktiven Oberflächenstruktur versehen ist, kann durch entsprechende Wahl der Decklackschicht der durch die diffraktive Oberflächenstruktur erzeugte optische Effekt im Bereich des zweiten Motivs, insbesondere des Flächenmusters, ausgelöscht werden, sodass sich die diffraktive Oberflächenstruktur mit dem Farbkippeffekt des Dünnschichtelements in Form des ersten Motivs überlagert.
  • Die Kombination von Grundlackschicht und Decklackschicht kann weiters zur Stabilisierung des dazwischenliegenden Schichtaufbaus verwendet werden, unabhängig von der Wahl der Brechungsindices. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Decklackschicht das Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs ummantelt. Unter "ummanteln" wird dabei verstanden, dass die Decklackschicht nicht nur die Oberfläche des Dünnschichtelements in Form des ersten Motivs bzw. die Grundlackschicht oder das Trägersubstrat bedeckt, sondern dass auch ein Film der Decklackschicht die Flanken des Dünnschichtelements bedeckt.
  • Um ein Sicherheitselement mit einem Dünnschichtelement herzustellen, bei welchem der Farbkippeffekt beim Betrachter erzeugt wird, wenn das Dünnschichtelement aus Richtung des Trägersubstrats betrachtet wird, sieht eine erste Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass zum Aufbringen des Dünnschichtelements folgende Schritte durchgeführt werden:
    • Aufbringen der Absorberschicht;
    • Aufbringen der dielektrischen Abstandsschicht;
    • Aufbringen der Reflexionsschicht.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht eine weitere Reflexionsschicht und/oder eine Farbschicht aufgebracht wird, um einen optischen Effekt in Form des zweiten Motivs zu erzeugen. Durch das Aufbringen der weiteren Reflexionsschicht wird ein Reflexionseffekt in Form des zweiten Motivs beim Betrachter erzeugt, wenn das Sicherheitselement aus Richtung des Trägersubstrat betrachtet wird. Durch das Aufbringen der Farbschicht wird das zweite Motiv vom Betrachter aus Richtung des Trägersubstrats gesehen in der Farbe der Farbschicht wahrgenommen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Reflexionsschicht die oberste Schicht des Dünnschichtelements bildet (also das Dünnschichtelement in der Reihenfolge Absorberschicht, Abstandsschicht, Reflexionsschicht auf das Trägersubstrat aufgebracht worden ist), da in diesem Fall die weitere Reflexionsschicht oder die Farbschicht im Bereich des Sicherheitsmerkmal vollflächig aufgebracht werden kann ohne den Farbkippeffekt, der bei Betrachtung aus Richtung des Trägersubstrats erkennbar ist, negativ zu beeinflussen. Wenn eine Grundlackschicht mit einer diffraktiven Oberflächenstruktur versehen ist und eine weitere Reflexionsschicht vorgesehen ist, können sich Reflexionseffekt und diffraktiver Effekt überlagern.
  • Um das Sicherheitselement als Transferelement auszugestalten, welches in einfacher Art und Weise auf einem Wertdokument aufgebracht werden kann, sieht eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht eine Klebeschicht auf das Sicherheitselement aufgebracht wird, wobei das Sicherheitselement mittels der Klebeschicht an einem Wertdokumentsubstrat eines Wertdokuments anbringbar ist. Mittels der Klebeschicht, welche beispielsweise als Heißklebeschicht ausgebildet sein kann, kann das Sicherheitselement in einfacher Art und Weise durch Aufbringen oder Anbringen mit dem Wertdokumentsubstrat eines Wertdokuments verbunden werden. Die Klebeschicht kann dabei beispielsweise direkt auf die Reflexionsschicht des Dünnschichtelements aufgebracht werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die zwischen Klebeschicht und Reflexionsschicht eine, eine oder mehrere Zwischenschichten umfassende, Zwischenschichtanordnung aufgebracht wird. Als Zwischenschichten kommen dabei beispielsweise weitere Lackschichten, insbesondere Schutzlackschichten oder Primerschichten, weitere Reflexionsschichten, Farbschichten oder Kombinationen daraus in Frage.
  • Bevorzugt ist das Trägersubstrat, insbesondere vom Dünnschichtelement bzw. vom das Dünnschichtelement umfassenden Teil des Sicherheitselements, ablösbar ausgebildet, sodass das Trägersubstrat nach der Herstellung der Verbindung mit dem Wertdokumentsubstrat vom Sicherheitselement entfernt werden kann.
  • Um ein Sicherheitselement mit einem Dünnschichtelement herzustellen, bei welchem der Farbkippeffekt beim Betrachter erzeugt wird, wenn das Dünnschichtelement nicht durch das Trägersubstrats betrachtet wird, sondern der Betrachter das Dünnschichtelement ohne Zwischenlage des Trägersubstrats betrachtet, sieht eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass zum Aufbringen des Dünnschichtelements folgende Schritte durchgeführt werden:
    • Aufbringen der Reflexionsschicht;
    • Aufbringen der dielektrischen Abstandsschicht;
    • Aufbringen der Absorberschicht.
  • Der farbkippende Effekt wird dann erzeugt, wenn die Absorberschicht die in Sichtlinie erste Schicht des Dünnschichtelements ist, die der Betrachter wahrnimmt.
  • In dieser Ausführungsform kann eine weitere Reflexionsschicht oder eine Farbschicht beispielsweise entweder zwischen der lift-off fähigen Prägelackschicht und dem Trägersubstrat oder auf der der Prägelackschicht gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrats angeordnet sein, um einen optischen Effekt in Form des zweiten Motivs zu erzeugen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Einprägen des zweiten Motivs in die Prägelackschicht mittels eines Prägewerkzeuges durchgeführt wird, welches Prägewerkzeug derart ausgelegt ist, dass eine Konturstärke des ersten Motivs kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 2,5 µm, ist. Mittels eines derartigen Verfahrens ist eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements herstellbar, in welcher eine Konturstärke des ersten Motivs kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 2,5 µm, ist.
  • Durch Bereitstellen eines Prägewerkzeugs, welches eine Prägestruktur aufweist, dessen Konturstärke kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 2,5 µm, ist, kann in einfacher Art und Weise das erste Motiv in die Prägelackschicht eingeprägt werden, wobei das erste Motiv ebenfalls eine Konturstärke aufweist, die kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, ist. Dies deshalb, weil die Prägestruktur als Positiv des ersten Motivs fungiert und die Konturstärken einander annähernd entsprechen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Konturstärke zwischen 10 µm und 50 µm liegt oder dass die Konturstärke kleiner als 10 µm ist. Es ist sogar denkbar, dass die Konturstärke kleiner als 2,5 µm ist, um eine farbkippende diffraktive Struktur herzustellen. Eine derartige Ausgestaltung des Prägewerkzeugs respektive des Sicherheitselements erlaubt vereinfacht gesagt die Herstellung von außerordentlich feinen Linien bzw. Linienstrukturen, Konturen und/oder Umrissen bzw. Umrisslinien als zweites Motiv, sodass die durch erstes und zweites Motiv gebildete optisch wahrnehmbare Form des Sicherheitsmerkmals wesentlich höher aufgelöst werden kann als mit herkömmlichen Auftragsverfahren.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    ein Wertdokument mit einem ein Sicherheitsmerkmal aufweisenden Sicherheitselement;
    Fig. 2a bis 2g
    schematische Schnittdarstellungen der einzelnen Schritte eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements;
    Fig. 2h
    eine schematische Schnittdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels;
    Fig. 3a bis 3c
    schematische Schnittdarstellungen von ausgewählten Schritten des Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements;
    Fig. 4
    eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements;
    Fig. 5
    eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements;
    Fig. 6
    eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements, welches auf einem Wertdokumentsubstrat eines Wertdokuments aufgebracht ist.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wertdokuments 15, welches mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 10 versehen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Sicherheitselement 10 fest mit dem Wertdokument 15 verbunden, vorzugsweise ist das Sicherheitselement 10 in das Wertdokument 15 eingebettet oder auf das Wertdokument 15 bzw. ein Wertdokumentsubstrat 6 des Wertdokuments 15 aufgebracht bzw. auflaminiert.
  • Das Sicherheitselement 10 weist ein Sicherheitsmerkmal 16 auf, welches sich aus einem ersten Motiv 11 und einem zweiten Motiv 12 zusammensetzt. Die optisch wahrnehmbare Form des Sicherheitsmerkmals 16 wird durch das Zusammenspiel von erstem Motiv 11 und zweitem Motiv 12 ausgebildet. Dabei bildet das erste Motiv 11 in der Regel die Konturen, Umrisse bzw. Umrisslinien oder allgemein die Linien bzw. Linienstrukturen des Sicherheitsmerkmals 16, während das zweite Motiv 12 zumindest die vom ersten Motiv 11 definierten Flächen ausfüllt und somit als Flächenmuster, Flächenstruktur oder Musterstruktur fungiert.
  • Die Form des Sicherheitsmerkmals 16 kann beispielsweise durch Zeichen, Buchstaben, Ziffern, Linien, Symbole, Guillochen, Schriftzüge, Symbole oder Motive oder Kombinationen der vorgenannten Elemente, insbesondere in Form eines Musters, gebildet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel definiert das erste Motiv 11 die Umrisslinien bzw. die Kontur eines Kapitells einer Säule. Das zweite Motiv 12 umfasst dabei im vorliegenden Beispiel sowohl die Flächen innerhalb der vom ersten Motiv 11 definierten Kontur als auch die Fläche zwischen der durch das erste Motiv 11 definierten Kontur und einer rechteckigen äußeren Begrenzung des Sicherheitsmerkmals 16.
  • Das erste Motiv 11 eines erfindungsgegenständlichen Sicherheitselements 10 ist dabei derart ausgebildet, dass beim Betrachter ein Farbkippeffekt erzeugt wird. Um diesen Farbkippeffekt zu erzeugen, umfasst das Sicherheitsmerkmal 16 ein Dünnschichtelement 9 (siehe bspw. Fig. 2g) in Form des ersten Motivs 11. In der Folge wird detailliert auf den Aufbau bzw. auf die Herstellungsschritte des Sicherheitselements 10, insbesondere des Sicherheitsmerkmals 16, eingegangen.
  • Während beim Betrachter beim Verkippen des Sicherheitsmerkmals 16 der Farbkippeffekt durch das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11 erzeugt wird, bleiben die vom zweiten Motiv 12 umfassten Flächen optisch unterscheidbar erkennbar. Durch welchen optischen Effekt das zweite Motiv 12 vom ersten Motiv 11 optisch unterscheidbar gemacht wird, hängt vom gewählten Schichtaufbau ab, wie in der Folge an Hand von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gezeigt wird.
  • Die Figuren 2a bis 2g zeigen verschiedene Stufen des Herstellungsverfahrens eines ersten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements 10, wobei die Schnittposition symbolisch durch die Linie I-I in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Die gezeigten Schichtdicken sind dabei der Einfachheit halber nicht maßstäblich wiedergegeben sondern dienen lediglich der Illustration.
  • Figur 2a zeigt eine Schnittansicht eines Bereichs des Sicherheitselements 10, auf welchem das Sicherheitsmerkmal 16 aufgebracht wird. Dabei umfasst das Sicherheitselement 10 als Basisstruktur vor dem Aufbringen der Schichten für das Sicherheitsmerkmal 16 ein Trägersubstrat 1, vorzugsweise in Form einer im Wesentlichen transparenten Trägerfolie. Auf das Trägersubstrat 1 wird in einem ersten Schritt im vorliegenden Ausführungsbeispiel vollflächig im Bereich des Sicherheitselements 16 eine lift-off fähige Prägelackschicht 2 aufgebracht (siehe Fig. 2b).
  • In den Figuren 2c bis 2e ist schematisch der Vorgang des sogenannten residuumfreien Prägens dargestellt: Ein Prägewerkzeug 13 mit einer Prägestruktur 13a wird in einer Prägerichtung 17, welche in der Regel normal zum Trägersubstrat 1 verläuft, auf die lift-off fähige Prägelackschicht 2 aufgepresst (siehe Fig. 2d). Die Prägestruktur 13a entspricht dabei dem Positiv ersten Motivs 11, wobei Prägestruktur 13a und erstes Motiv 11 im Wesentlichen dieselbe Konturstärke 14 aufweisen. Die Parameter des Prägeverfahrens sind dabei derart gewählt, dass durch die Prägestruktur 13a lediglich die lift-off fähige Prägelackschicht 2 über im Wesentlichen die gesamte Erstreckung der Prägelackschicht 2 in der Prägerichtung 17 partiell entfernt wird - man spricht hierbei vom sogenannten residuumfreien Prägen. Mit anderen Worten wird das erste Motiv 11 derart in die Prägelackschicht 2 eingeprägt, dass die Prägelackschicht 2 in einer Prägerichtung 17 bis zu einer unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht 2 liegenden Schicht, im vorliegenden Fall bis zum Trägersubstrat 1, entfernt wird. Entsprechend wird das zweite Motiv 12 durch den nach dem Prägevorgang verbleibenden (nicht geprägten) Teil der Prägelackschicht 2, in der Folge als Opferschicht 2a (in Form des zweiten Motivs 12) bezeichnet, definiert und wird das erste Motiv 11 durch die Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11 in der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 definiert. Vereinfacht ausgedrückt wird die Form des ersten Motivs 11 durch eine strukturierte Ausnehmung in der Prägelackschicht 2, sprich durch die Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11, definiert, welche sich von einer dem Trägersubstrat 1 zugewandten Begrenzungsfläche der Prägelackschicht 2 bis zu einer dem Trägersubstrat 2 abgewandten Begrenzungsfläche der Prägelackschicht 2 erstreckt. Es versteht sich dabei von selbst, dass auch bei einer sogenannten residuumfreien Prägung aufgrund der Fertigungstoleranzen Streifen oder Reste der Prägelackschicht 2 im Bereich des ersten Motivs 11 verbleiben können, deren Abmessungen jedoch im Vergleich zum zweiten Motiv 12 vernachlässigbar sind und keine relevanten optisch wahrnehmbaren Effekte hervorrufen.
  • In Figur 2c ist schematisch eine Konturstärke 14 der Prägestruktur 13a eingezeichnet, welche den Normalabstand zwischen zwei einander abgewandten Flanken der Prägestruktur 13a darstellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Konturstärke 14 zumindest abschnittsweise weniger als 50 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm. Entsprechend lässt sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das Einprägen der Prägestruktur 13a in die Prägelackschicht 2 das erste Motiv 11 mit einer Konturstärke 14, die zumindest abschnittsweise kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, ist, herstellen (siehe Fig. 2e). Somit kann eine besonders hohe Auflösung des Sicherheitsmerkmals 16 erreicht werden, welche mittels eines herkömmlichen Auftragsverfahrens für ein Dünnschichtelement 9 nicht herstellbar wäre. Die Konturstärke 14 des ersten Motivs 11 entspricht dabei dem Normalabstand zwischen zwei Flanken, vorzugsweise einer eingeprägten Rille, der Einprägung 2b. Nach dem sogenannten residuumfreien Prägen kann in einem weiteren Schritt der nach dem Einprägen verbleibende Teil der Prägelackschicht 2, vorzugsweise mittels UV-Strahlung oder mit einem thermischen Verfahren, ausgehärtet werden. Mit anderen Worten wird die Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11 durch das partielle Entfernen der Prägelackschicht 2 definiert, um die Form eines nachfolgend aufgetragenen Dünnschichtelements 9 festzulegen, während die verbleibenden Abschnitte der Prägelackschicht 2 in Form des zweiten Motivs 11 in weiterer Folge als Opferschicht 2a (auch als Maskenschicht bezeichnet) fungieren, um festzulegen, in welchen Bereichen kein Farbkippeffekt erzeugt werden soll.
  • Nach dem Schritt des Einprägens werden nacheinander die drei Schichten des Dünnschichtelements 9 aufgebracht, wobei der Auftrag wiederum im Bereich des Sicherheitsmerkmals 16 vollflächig erfolgt.
  • Als erste Schicht wird eine Absorberschicht 3 aufgebracht. Die Absorberschicht 3 ist im vorliegenden Fall als metallische Schicht ausgebildet. Die optische Dichte [OD] der Absorberschicht 3 liegt üblicher Weise im Bereich von zwischen 0,1 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,6.
  • Als zweite Schicht wird auf die Absorberschicht 3 eine, vorzugsweise dielektrische Eigenschaften aufweisende, dielektrische Abstandsschicht 20 aufgebracht. Als Abstandsschicht 20 (auch Abstandsschicht oder Distanzschicht genannt) kann eine, vorzugsweise UV-härtbare und/oder transparente, Lackschicht eingesetzt werden oder können dielektrische Materialien werden. Ebenfalls Die Dicke der dielektrischen Abstandsschicht 20 liegt zwischen 50 und 800 nm, bevorzugt zwischen 100 und 700 nm, besonders bevorzugt zwischen 150 und 600 nm. Die Dicke ist dabei vorteilhafter Weise so ausgewählt, dass sie im Wellenlängenbereich von 400 - 700 nm ein Optimum von 2 - 6 QWOT [Quarter Wave Optical Thickness] aufweist.
  • Als dritte Schicht wird eine Reflexionsschicht 4 auf die dielektrische Abstandsschicht 20 aufgebracht. Bei der Reflexionsschicht 4 handelt es sich beim gegenständlichen Ausführungsbeispiel um eine metallische Schicht. Die optische Dichte [OD] der Reflexionssicht 4 liegt üblicher Weise, sofern es sich um eine metallische Schicht handelt, im Bereich von zwischen 1 und 3, bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5.
  • In Figur 2f ist nun das Sicherheitselement 10 nach dem Aufbringen der Schichten des Dünnschichtelements 9 abgebildet. Im Bereich der Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11 ist das Dünnschichtelement 9 direkt auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht, während das Dünnschichtelement im Bereich der Opferschicht 2a in Form des zweiten Motivs 12, sprich dort wo nach dem Prägevorgang noch Teile der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 auf dem Trägersubstrat 1 verblieben sind, eben auf die Opferschicht 2a aufgebracht ist.
  • Bei der nachfolgenden Durchführung eines Lif-off Verfahrens werden die Opferschicht 2a sowie die auf der Opferschicht 2a befindlichen Teile des Dünnschichtelements 9 vom Trägersubstrat 1 entfernt. Als lift-off Verfahren kommt beispielsweise eine Behandlung mit einem polaren Lösungsmittel oder einer wässrigen Lösung enthaltend Zusätze ausgewählt aus verdünnten Säuren, verdünnten Laugen, Tenside enthaltendem Wasser, Propylenglycol-monomethyletheracetat (PGMEA), N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Methylethylketon (MEK) oder Aceton, in Frage, wobei die Art des Zusatzes von den Eigenschaften der verwendeten lift-off fähigen Prägelackschicht abhängig ist.
  • Entsprechend zeigt Figur 2g das Sicherheitselement 10 nach dem Entfernen der Opferschicht 2a (auch Auswaschen genannt), wobei nur mehr das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11 auf dem Trägersubstrat 1 verbleibt. Wenn das Sicherheitselement 10 aus einer ersten Betrachtungsrichtung 19, in welcher die Schichten des Sicherheitselements 10 in der Reihenfolge Trägersubstrat 1, Absorberschicht 3, dielektrische Abstandsschicht 20 und Reflexionsschicht 4 wahrgenommen werden, betrachtet wird und das Trägersubstrat 1 im Wesentlichen transparent ausgebildet ist, so erzeugt das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11 einen Farbkippeffekt beim Betrachter während das zweite Motiv 12 einen Durchsichtseffekt erzeugt, sprich der Betrachter durch das zweite Motiv 12 durchsehen kann.
  • Figur 2h zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, in welchem alle zuvor beschriebenen Schritte analog durchgeführt werden, lediglich die Schichten des Dünnschichtelements 9 in umgekehrter Reihenfolge aufgebracht werden. Entsprechend wird zuerst die Reflexionsschicht 4, danach die dielektrische Abstandsschicht 20 und abschließend die Absorberschicht 3 aufgebracht. Wenn das Sicherheitselement 10 aus einer der ersten Betrachtungsrichtung 19 entgegengesetzten zweiten Betrachtungsrichtung 20, in welcher die Schichten des Sicherheitselements 10 in der Reihenfolge Absorberschicht 3, dielektrische Abstandsschicht 20, Reflexionsschicht 4 und Trägersubstrat 1 wahrgenommen werden, betrachtet wird, so erzeugt das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11 einen Farbkippeffekt beim Betrachter. Das zweite Motiv 12 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel - unabhängig von der Betrachtungsrichtung - als Durchsichtseffekt wahrgenommen, sofern das Trägersubstrat 1 im Wesentlichen transparent ausgebildet ist.
  • In den Figuren 3a bis 3c ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements 10 dargestellt, wobei lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen wird. Während im ersten Ausführungsbeispiel die lift-off fähige Prägelackschicht 2 unmittelbar auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht wird, wird im zweiten Ausführungsbeispiel eine Grundlackschicht 8, vorzugsweise zumindest im Bereich des Sicherheitsmerkmals 16 vollflächig, auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht. Bei der Grundlackschicht 8 handelt es sich dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine UV-härtbare oder thermoplastische Prägelackschicht.
  • Figur 3a zeigt das Sicherheitselement 10 nachdem einerseits die Grundlackschicht 8 aufgebracht wurde und andererseits eine diffraktive Oberflächenstruktur 5 in die Grundlackschicht 8 eingeprägt wurde. Beispielsweise kann es sich bei der diffraktiven Oberflächenstruktur 5 um ein Beugungsgitter oder eine Subwellenlängenstruktur handeln, welche zusätzliche Interferenzmuster beim Betrachter erzeugen können. In der Regel wird die diffraktive Oberflächenstruktur 5 mittels eines ersten Prägewerkzeuges hergestellt und vor dem weiteren Auftrag von Schichten entweder mittels UV-Strahlung oder mittels thermischer Verfahren ausgehärtet.
  • In Figur 3b ist nunmehr das Sicherheitselement 10 des zweiten Ausführungsbeispiels nach dem Aufbringen der Prägelackschicht 2, dem Prägen der Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11 und dem Aufbringen der Schichten des Dünnschichtelements 9 abgebildet, wobei die Opferschicht 2a noch nicht entfernt wurde. Gegebenenfalls erfolgt nach dem Prägeschritt noch ein zusätzlicher Reinigungsschritt, um in der diffraktiven Oberflächenstruktur 5 verbliebene Reste der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 in der Einprägung 2b zu entfernen, bevor die Schichten des Dünnschichtelements 9 aufgebracht werden.
  • Figur 3c zeigt abschließend das Sicherheitselement 10 des zweiten Ausführungsbeispiels nach dem lift-off Schritt, wobei die Opferschicht 2a und die darauf befindlichen Teile des Dünnschichtelements 9 entfernt wurden. Der farbkippende Effekt des Dünnschichtelements 9 in Form des ersten Motivs 11 wird dabei durch die diffraktive Oberflächenstruktur 5 verstärkt, während das zweite Motiv 12 als Durchsichtseffekt mit überlagerten diffraktiven Effekten erscheint (beispielsweise können zusätzlich Hologramme im zweiten Motiv 12 sichtbar sein).
  • In Figur 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches eine Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt. Dabei wird nach dem in Fig. 3c dargestellten Schritt des Entfernens der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 eine Decklackschicht 21 auf das Sicherheitselement 10 aufgebracht. Die Decklackschicht 21 ummantelt dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11, sodass auch die Flanken des Dünnschichtelements 9 von der Decklackschicht 21 umhüllt sind, um das Dünnschichtelement 9 beispielsweise vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Brechungsindices der Decklackschicht 21 und der Grundlackschicht 8 so gewählt sind, dass an einer Grenzfläche zwischen Decklackschicht 21 und Grundlackschicht 8 kein optisch wahrnehmbarer Effekt erkennbar ist, sodass der optische Effekt der diffraktiven Oberflächenstruktur 5 im Bereich des zweiten Motivs 12 ausgelöscht wird. Mit anderen Worten ist das zweite Motiv 12 ausschließlich als Durchsichtseffekt wahrnehmbar, während das erste Motiv 11 als diffraktiv verstärkter Farbkippeffekt wahrnehmbar ist. Darüberhinaus ist es dadurch auch möglich, größere hologrammartige Strukturen der diffraktiven Oberflächenstruktur 5 teilweise, nämlich selektiv in Form des zweiten Motivs 12, auszulöschen. Es versteht sich dabei von selbst, dass Ummantelung und Auslöschung auch separat voneinander vorgesehen sein können.
  • Es versteht sich dabei von selbst, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auch mit dem im Zusammenhang mit Fig. 2h beschriebenen Schichtaufbau versehen sein können.
  • In Figur 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches ebenfalls eine Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt. Dabei wird im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel statt der Decklackschicht 21 eine weitere Reflexionsschicht 18, vorzugsweise in Form einer metallischen Schicht, aufgebracht. Entsprechend wird das zweite Motiv 12 als diffraktiv verstärkter Reflexionseffekt erkennbar. Es versteht sich dabei von selbst, dass eine weitere Reflexionsschicht 18 auch auf eine Grundlackschicht 8 ohne diffraktive Oberflächenstruktur 5 bzw. auf ein Sicherheitselement 10 ohne Grundlackschicht 8 aufgebracht werden kann, um einen Refexionseffekt in Form des zweiten Motivs 12 zu erzeugen.
  • Durch die zuvor beschriebene Herstellung des Sicherheitsmerkmals 16 mit einem ersten Motiv 11, das mittels dem Einprägen und dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 eine besonders geringe Konturstärke 14 aufweist, wird es in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, dessen Schichtaufbau jedem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen kann, ermöglicht, dass die Konturstärke 14 des ersten Motivs 11 zumindest abschnittsweise, vorzugsweise bei mehr als 50% des ersten Motivs 11, kleiner ist als 2,5 µm. Durch die extrem feine Konturstärke 14 erzeugt das erste Motiv 11 dabei nicht nur einen Farbkippeffekt sondern auch einen diffraktiven optischen Effekt hervor, wobei sich die beiden optischen Effekte, aus Richtung der Absorberschicht 3 gesehen, überlagern. Eine derart präzise Herstellung eines Dünnschichtelements 9 ist mit aus dem Stand der Technik bekannten Auftragsverfahren nicht möglich.
  • Schließlich zeigt Figur 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements 10, wobei das Sicherheitselement 10 als Transferelement ausgebildet ist und auf einem Wertdokumentsubstrat 6 aufgebracht ist. Um ein Sicherheitselement 10 als Transferelement auszubilden, weist dieses im vorliegenden Fall eine Klebeschicht 7, beispielsweise eine Heißklebeschicht, auf, welche die dem Trägersubstrat 1 gegenüberliegende Grenzschicht des Sicherheitselements 10 ausbildet. Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, ist die Klebeschicht 7 im vorliegenden Ausführungsbeispiel direkt auf die Reflexionsschicht 4 aufgebracht. Mittels der Klebeschicht 7 kann der Schichtaufbau, wie dargestellt, mit dem Wertdokumentsubstrat 6 eines Wertdokuments 15 verbunden werden.
  • Da das für die Herstellung des Sicherheitselements 10 notwendige Trägersubstrat 1 nach dem Aufbringen des als Transferelement ausgebildeten Sicherheitselements 10 nicht mehr erforderlich ist, ist das Trägersubstrat 1 vom Sicherheitselement 10 ablösbar ausgebildet, sodass das Trägersubstrat 1 nach der Verbindung mit dem Wertdokumentsubstrat 6 abgezogen werden kann, wie symbolisch in Fig. 5 dargestellt.
  • Um die Abziehbarkeit des Trägersubstrats 1 zu verbessern, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel wiederum eine Grundlackschicht 8, beispielsweise eine UV-härtbare Lackschicht, zwischen Trägersubstrat 1 und Absorberschicht 3 angeordnet, wobei die Grundlackschicht 8 besser an der Absorberschicht 3 haftet als am Trägersubstrat 1. Somit fungiert die Grundlackschicht 8 als haftreduzierende Schicht im Hinblick auf das Trägersubstrat 1. Weiters kann die Grundlackschicht 8 dazu dienen, die Absorberschicht 3 nach dem Aufbringen des Sicherheitselements 10 auf dem Wertdokumentsubstrat 6 vor, insbesondere mechanischen, Beschädigungen zu schützen.
  • Für den Transport eines als Transferelement ausgebildeten Sicherheitselements 10 kann vorgesehen sein, dass die Klebeschicht 7 durch eine abziehbare Schutzfolie abgedeckt ist.
  • Es soll dabei nicht unerwähnt bleiben, dass auch die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele jeweils als Transferelement ausgebildet sein können bzw. ein Transferelement auch ohne das Vorsehen einer Grundlackschicht 8 bzw. mit einer oder mehreren zusätzlichen Zwischenschichten zwischen Klebeschicht 7 und Dünnschichtelement 9 denkbar ist.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Trägersubstrat
    2
    lift-off fähige Prägelackschicht
    2a Opferschicht
    2b Einprägung
    3
    Absorberschicht
    4
    Reflexionsschicht
    5
    diffraktive Oberflächenstruktur
    6
    Wertdokumentsubstrat
    7
    Klebeschicht
    8
    Grundlackschicht
    9
    Dünnschichtelement
    10
    Sicherheitselement
    11
    erstes Motiv
    12
    zweites Motiv
    13
    Prägewerkzeug
    13a Prägestruktur
    14
    Konturstärke
    15
    Wertdokument
    16
    Sicherheitsmerkmal
    17
    Prägerichtung
    18
    weitere Reflexionsschicht
    19
    Betrachtungsrichtung
    20
    dielektrische Abstandsschicht
    21
    Decklackschicht
    22
    zweite Betrachtungsrichtung

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (10) mit einem Sicherheitsmerkmal (16), welches Sicherheitsmerkmal (16) ein einen Farbkippeffekt erzeugendes erstes Motiv (11) und ein zweites Motiv (12) umfasst, umfassend die folgenden Schritte:
    - Bereitstellen eines Trägersubstrats (1);
    - Aufbringen einer lift-off fähigen Prägelackschicht (2);
    - Herstellen des zweiten Motivs (12) durch partielles Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) in Form des ersten Motivs (11) indem das erste Motiv (11) derart in die lift-off fähige Prägelackschicht (2) eingeprägt wird, dass die lift-off fähige Prägelackschicht (2) in einer Prägerichtung (17) bis zu einer unmittelbar unterhalb der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) liegenden Schicht (1,8) entfernt wird;
    - Aufbringen eines den Farbkippeffekt erzeugenden Dünnschichtelements (9) umfassend eine Absorberschicht (3), eine dielektrische Abstandsschicht (20) und eine Reflexionsschicht (4);
    - Entfernen der verbliebenen lift-off fähigen Prägelackschicht (2) mittels eines lift-off Verfahrens, sodass jene auf der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) in Form des zweiten Motivs (12) aufgebrachten Bereiche des Dünnschichtelements (9), gemeinsam mit der lift-off fähigen Prägelackschicht (2), entfernt werden, während das Dünnschichtelement (9) in Form des ersten Motivs (11) auf der unmittelbar unterhalb der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) liegenden Schicht (1,8) verbleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) ein Durchsichtseffekt in Form des zweiten Motivs (12) erzeugt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lift-off fähige Prägelackschicht (2) nach der Prägung ausgehärtet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lift-off fähige Prägelackschicht (2) unmittelbar auf das Trägersubstrat (1) aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) eine Grundlackschicht (8) aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine diffraktive Struktur (5) in die Grundlackschicht (8) eingeprägt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) eine Decklackschicht (21) aufgebracht wird, wobei die Brechungsindices der Decklackschicht (21) und der Grundlackschicht (8) so gewählt sind, dass an einer Grenzfläche zwischen Decklackschicht (21) und Grundlackschicht (8) kein optisch wahrnehmbarer Effekt erkennbar ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen des Dünnschichtelements (9) folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:
    - Aufbringen der Absorberschicht (3);
    - Aufbringen der dielektrischen Abstandsschicht (20);
    - Aufbringen der Reflexionsschicht (4).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) eine weitere Reflexionsschicht (18) und/oder eine Farbschicht aufgebracht wird, um einen optischen Effekt in Form des zweiten Motivs (12) zu erzeugen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der Prägelackschicht (2) eine Klebeschicht (7) auf das Sicherheitselement (10) aufgebracht wird, wobei das Sicherheitselement (10) mittels der Klebeschicht (7) an einem Wertdokumentsubstrat (6) eines Wertdokuments (15) anbringbar ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen des Dünnschichtelements (9) folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:
    - Aufbringen der Reflexionsschicht (4);
    - Aufbringen der dielektrischen Abstandsschicht (20);
    - Aufbringen der Absorberschicht (3).
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einprägen des ersten Motivs (11) in die lift-off fähige Prägelackschicht (2) mittels eines Prägewerkzeuges (13) durchgeführt wird, welches Prägewerkzeug (13) derart ausgelegt ist, dass eine Konturstärke (14) des ersten Motivs (11) kleiner ist als 50 µm.
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