EP4065382A1 - Effektpigment, herstellungsverfahren, wertdokument und druckfarbe - Google Patents

Effektpigment, herstellungsverfahren, wertdokument und druckfarbe

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Publication number
EP4065382A1
EP4065382A1 EP20815715.6A EP20815715A EP4065382A1 EP 4065382 A1 EP4065382 A1 EP 4065382A1 EP 20815715 A EP20815715 A EP 20815715A EP 4065382 A1 EP4065382 A1 EP 4065382A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
magnetic
platelet
effect pigment
area
Prior art date
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Pending
Application number
EP20815715.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Rahm
Manfred Heim
Raphael DEHMEL
Winfried HOFFMÜLLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH filed Critical Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Publication of EP4065382A1 publication Critical patent/EP4065382A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C09C2200/00—Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/24—Interference pigments comprising a metallic reflector or absorber layer, which is not adjacent to the core

Definitions

  • the invention relates to a platelet-shaped magnetic effect pigment for use in a printing ink, comprising a layer structure with a magnetic layer and an optical functional layer, the magnetic layer being based on magnetic particles fixed within a solid matrix with a uniform preferred magnetic direction deviating from the platelet plane.
  • the invention further relates to a method for producing the platelet-shaped magnetic effect pigment, a printing ink containing the effect pigments and a document of value printed with the effect pigments.
  • Data carriers such as value or identity documents, or other objects of value such as branded articles, are often provided with security elements that allow the authenticity of the data carrier to be checked and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • Security elements with viewing angle-dependent effects play a special role in ensuring authenticity, as these cannot be reproduced even with the most modern copiers.
  • the security elements are equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression from different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or a different graphic motif depending on the viewing angle.
  • Thin-film systems which generate a viewing angle-dependent color impression for the observer by means of interference are known in the prior art. This optical effect can serve as an optically variable security element.
  • a large-area thin-film system can be different techniques.
  • the size of the resulting flakes or platelets can be up to a few micrometers laterally, but the size is usually in a range from 2 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the vertical structure of a platelet is determined by the requirements placed on the interference layers and is usually as thin as possible, e.g. in a range from 200 nm to 800 nm.
  • Such platelets come, for example, in optically variable colors (so-called OVI® color ) is used, which is used to provide a security element.
  • the pigment platelets thus have a magnetic moment.
  • Magnetically orientable effect pigments are commercially available, for example, under the trade name OVMI® from SICPA (the abbreviation OVMI stands for the term "optically variable magnetic ink").
  • the pigments typically have a platelet-like structure and are in the form of a layer composite, which often contains two layers of optical effect layers and a magnetic layer embedded in between.
  • metallic-reflective layers as well as color-shifting layer systems, e.g. with an absorber / dielectric / reflector structure, come into question.
  • the embedded magnetic layer is usually not visible, but is necessary for aligning the pigments.
  • the pigments are incorporated into a transparent binder .
  • the binder is then cured, for example by means of UV radiation, in order to fix the orientation of the pigments.
  • the direction of magnetization of the pigments as a result of the shape anisotropy preferably runs along the direction of the largest dimension of the pigments, the magnetic moment of the particles is oriented perpendicular to the normal vector of the thin layers. If a magnetic field with a field strength with the symbol "H" is applied, the pigments are aligned so that their magnetic moments are as parallel as possible to the field vector.
  • the magnetic pigments can rotate about axes parallel to their magnetization, which are arranged perpendicular to the normal vector of the thin layers.
  • the orientation of the pigments is essentially uniform in one direction, while it is essentially randomly distributed in another direction. This leads to a widening of the spruce reflection and to a reduced brilliance and sharpness of the optically variable effect.
  • the object of the present invention is to provide magnetic effect pigments which enable more extensive control of the spatial alignment in order to achieve a more attractive optical effect in this way.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment for use in a printing ink comprising a layer structure with a magnetic layer and at least one optical functional layer, the magnetic layer on magnetic particles fixed within a solid matrix with a largely uniform, from the platelet plane deviating magnetic preferred direction is based.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to paragraph 1 wherein the largely uniform magnetic preferred direction of the magnetic particles fixed within the solid matrix is essentially perpendicular to the platelet plane of the effect pigment.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to paragraph 1 or 2 the magnetic particles having a size of less than 1000 nm, preferably less than 500 nm, more preferably less than 200 nm and particularly preferably less than 100 nm.
  • platelet-shaped magnetic effect pigment according to one of paragraphs 1 to 3, wherein the magnetic particles have a uniaxial magnetic anisotropy, preferably a uniaxial magnetic crystal anisotropy or a uniaxial magnetic shape anisotropy. 5.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to any one of paragraphs 1 to 5, the magnetic particles each being obtainable by means of the glancing angle deposition (GLAD) technique or the oblique angle deposition (OAD) technique Needles based.
  • GLAD glancing angle deposition
  • OAD oblique angle deposition
  • platelet-shaped magnetic effect pigment according to one of paragraphs 1 to 6, wherein the optical functional layer is a metallic layer, a color layer obtainable by printing, an interference layer structure based on a reflective layer, a dielectric layer and an absorbent layer, or a combination tion of two or more of the elements mentioned above is, for example, a layer of ink that is available in printing technology and arranged above a metallic layer.
  • the optical functional layer is a metallic layer, a color layer obtainable by printing, an interference layer structure based on a reflective layer, a dielectric layer and an absorbent layer, or a combination tion of two or more of the elements mentioned above is, for example, a layer of ink that is available in printing technology and arranged above a metallic layer.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to one of paragraphs 1 to 6, the effect pigment having a sandwich-like layer structure and the magnetic layer as a central layer both on the front and on the back, each with an optical functional layer is provided, with the two opti- see functional layers independently of one another from a reflective metallic layer, a color layer available for printing, an interference layer structure based on a reflective layer, a dielectric layer and an absorbent layer or a combination of two or more of the above-mentioned elements, e.g. one above one reflective metallic layer on ordered ink layer available for printing.
  • the effect pigment having an asymmetrical layer structure with two differing optical functional layers, preferably two differing optical functional layers, each one on a reflective layer, one dielectric layer and one absorbent layer-based interference layer structure and differ in particular with regard to the material or the layer thickness of the dielectric layer and the effect pigment has the following layer sequence: absorbent layer - dielectric layer - reflective layer - magnetic layer - reflective layer - dielectric layer - absorbent layer.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to paragraph 10, wherein the effect pigment has a symmetrical layer structure, the magnetic layer as the central layer being provided with an optical functional layer each on both the front and the rear, both of which optical functional layers are each an interference layer structure based on a reflective layer, a dielectric layer and an absorbent layer and the effect pigment has the following layer sequence: absorbent layer - dielectric layer - reflective layer - magnetic layer - reflective layer - dielectric layer - absorbent layer.
  • platelet-shaped magnetic effect pigment according to paragraph 7, wherein the optical functional layer is an interference layer structure based on a reflective layer, a dielectric layer and an absorbent layer and the effect pigment has the following layer sequence: absorbent layer - dielectric layer - reflective Layer - dielectric layer - absorbing layer - magnetic layer.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to paragraph 9, the effect pigment having an asymmetrical layer structure, the magnetic layer being provided on the front with an interference layer structure based on a reflective layer, a dielectric layer and an absorbing layer, and the magnetic layer Layer on the back is provided with a reflective metallic layer, so that the effect pigment has the following layer sequence: absorbent layer - dielectric layer - reflective layer - magnetic layer - reflective metallic layer.
  • a method for producing a flake-form magnetic effect pigment comprising a) the provision of a liquid medium with randomly aligned magnetic particles moving therein; b) aligning the Magnehschen particles by means of an external magnetic field; c) the hardening of the liquid medium surrounding the magnetic particles to form a solid matrix, so that a magnetic layer is obtained which has the magnetic preferred direction fixed within the solid matrix with a largely uniform, deviating from the plane of the magnetic layer ; d) the production of a layer structure having the magnetic layer and at least one optical functional layer; and e) comminuting the layer structure obtained in step d) to give individual platelet-shaped magnetic effect pigments.
  • a method for producing a document of value comprising
  • the printing of the document of value substrate with a first platelet-shaped magnetic effect pigments according to one of paragraphs 1 to 13 contain the first printing ink in a first area;
  • Document of value according to Paragraph 18 the document of value being a bank note or an identification document.
  • Printing ink comprises a binder, preferably a UV curing binder, an electron beam curing binder or a thermosetting binder.
  • the flake-form magnetic effect pigment according to the invention comprises a layer structure with a magnetic layer and at least one optical functional layer, the magnetic layer being based on magnetic particles fixed within a solid matrix with a largely uniform preferred magnetic direction deviating from the platelet plane.
  • a preferred magnetic direction deviating from the plate adjacent to the plate the phrase “a preferred magnetic direction deviating from the perpendicular to the normal vector of the plate” is also used herein.
  • the formulation “largely uniform preferred direction” of the magnetic particles is to be understood to mean that the individual magnetic particles of the effect pigment do not necessarily all point in exactly the same direction must, but if necessary, the individual magnetic particles distributed around a mean value or average (in particular narrowly) can be oriented on the average along exactly one direction.
  • the magnetic particles are in particular less than 1000 nm in size, preferably less than 500 nm, more preferably less than 200 nm and especially preferably less than 100 nm.
  • the largely uniform magnetic preferred direction of the magnetic particles fixed within the solid matrix is preferably aligned essentially perpendicular to the platelet plane ne of the effect pigment. It is preferred that the largely uniform preferred magnetic direction of the magnetic particles fixed within the solid matrix is a uniaxial magnetic anisotropy, particularly preferably a uniaxial magnetic crystal anisotropy or a uniaxial magnetic shape anisotropy.
  • the magnetic particles are in particular ferromagnetic particles or ferrimagnetic particles.
  • the magnetic particles can, for example, be selected from the group consisting of BaFei 2 0i 9 or barrium ferrite, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn or bismanol, a-Fe2C> 3 or hematite and (in particular tetragonal) Nd2Fei4B.
  • the concept of the invention is based on the use of an initially liquid medium surrounding the magnetic particles, which can be specifically solidified, for example, by UV radiation, electron beam hardening (EBC) or heat to enclose embedded magnetic particles in a stationary manner, so that a further spatial alignment of the embedded particles can be avoided.
  • EBC electron beam hardening
  • a liquid medium with magnetic particles embedded therein is first provided.
  • the magnetic particles are randomly distributed within the liquid medium and have a random spatial orientation.
  • an external magnetic field is applied, the direction of the field lines corresponding to the direction of magnetization sought for the magnetic particles.
  • the magnetic particles are still mobile within the liquid medium.
  • the magnetic particles can consequently be aligned, for example, by an external magnetic field and during or shortly afterwards be frozen to a certain extent by solidifying the medium surrounding the magnetic particles, so that the position and the relative orientation or alignment of the magnetic particles relative to the surrounding medium can no longer be changed.
  • the preferred uniaxial anisotropy ensures that the direction of magnetization is maintained even if the external magnetic field is switched off or removed.
  • the external magnetic field is applied essentially perpendicular to the layer of the liquid medium containing the magnetic particles. In this magnetic field, the magnetic particles are aligned in such a way that the axis of the slight magnetization (also called the "easy axis" in the technical literature) is oriented perpendicular to the layer surface.
  • the hardening of the liquid medium can for example by UV radiation if the medium surrounding the magnetic particles contains UV-curing substances.
  • the hardening of the liquid medium can alternatively take place by supplying heat, which leads to the drying of the liquid medium.
  • the axis of easy magnetization (or "easy axis") of the resulting magnetic layer runs perpendicular to the plane of the layer.
  • Electron beam hardening (EBC) can also be used instead of UV curing.
  • the resulting magnetic layer can be provided with any desired magnetization direction on the basis of the method described above by applying the external magnetic field, as long as the magnetic particles are still movable, relative to the layer plane in the direction of the desired magnetization.
  • the axis of easy magnetization corresponds exactly to the direction in which the external magnetic field was applied during or before "freezing".
  • the direction relative to the layer can be freely selected can be selected, a perpendicular magnetization or a magnetization lying in the plane of the slice are special cases.
  • needles which are obtainable by means of the glancing angle deposition (GLAD) technique or the oblique angle deposition (OAD) technique can be used as magnetic particles.
  • GLAD glancing angle deposition
  • OAD oblique angle deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the angles at which the gas particles impinge on the substrate to be vaporized are broadly distributed by an average value of about 90 °, because in this way the highest possible proportion of condensation on the substrate is achieved.
  • a narrow angle of incidence distribution is chosen Mean value sometimes deviates very clearly from the perpendicular angle of incidence and can even run approximately parallel to the substrate plane.
  • the magnetic layer obtained according to the production methods described above can be combined on one side with an optical functional layer in order to produce an optically variable magnetic layer structure in this way.
  • the magnetic layer can be combined on both sides with an optical functional layer in each case in order to produce an optically variable magnetic layer structure in this way.
  • a preferred layer structure is a symmetrical layer structure with, for example, the layer sequence absorbing layer - dielectric layer - reflective layer - magnetic layer - reflective layer - dielectric Layer - absorbent layer.
  • this layer structure there is a color-shifting coating based on an absorber / dielectric / reflector thin-layer system on both sides with respect to the central magnetic layer.
  • the individual layers can be vapor-deposited, for example, in a vacuum or applied by so-called sputtering.
  • Another preferred layer structure has the layer sequence absorbing layer - dielectric layer - reflective layer - dielectric layer - absorbing layer - magnetic layer.
  • the presence of the magnetic layer influences the reflectivity or the degree of reflection of the layer structure on one side. This influence is small if the magnetic particles are sufficiently small, for example a size of less than 500 nm, preferably less than 200 nm and particularly preferably less than 100 nm, and if the particles only occupy a small proportion of the layer volume and if that Binder is essentially transparent.
  • color layers available for printing preferably translucent color layers, and / or purely reflective layers or metallic layers can also be used as an optical functional layer.
  • an asymmetrical layer structure can also be used. Since, according to the invention, the magnetic moment is particularly perpendicular to the layer plane, the visibility of the upper side and the lower side can be controlled in areas by means of external magnetic fields.
  • flat Chen-shaped magnetic effect pigments are used which have a fixed magnetic north side and south side, but differ from one another with regard to the optical functional layer of these two sides.
  • optically variable magnetic effect pigments can be used which simultaneously have different color-changing effects on the top and bottom and whose magnetic moment is firmly defined relative to the top and bottom: north pole on the upper side with the first color-changing effect and south pole on the Bottom with the second color-changing effect.
  • the magnetic layer of the invention-like external effect pigment can be combined, for example, on one or both sides with an optical functional layer, the optical functional layer having a metallic layer, in particular a reflective metallic layer, and a translucent or translucent colored layer .
  • a metallic layer arranged between the magnetic layer and the colored layer.
  • the magnetic layer of the effect pigment according to the invention can be combined, for example, on one or both sides with an optical functional layer (each), the optical functional layer being an electrical layer, e.g. S1O 2 , and a metallic layer, in particular a reflective metallic layer, e.g. Al , having.
  • an optical functional layer an electrical layer, e.g. S1O 2
  • a metallic layer in particular a reflective metallic layer, e.g. Al
  • a combine! - On of S1O 2 and Al can also be achieved without a further absorbing layer and without a further color layer, for example golden shades.
  • the binder of the magnetic layer does not have an optically smooth surface after curing, so that the reflectivity of subsequent layers is impaired.
  • This can be counteracted by not applying the other layers directly to the magnetic layer, but first producing them on a different substrate, e.g. a film such as a polyethylene terephthalate (PET) film.
  • a flexible adhesive layer can be applied to the magnetic layer and its rough surface can be leveled before the further layers are laminated or applied to the magnetic layer.
  • the “other” substrate mentioned above can be removed from the structure obtained (so-called transfer lamination).
  • the lack of a visually smooth surface on the magnetic layer can be remedied by applying a leveling, smoothing intermediate layer, e.g. a suitable intermediate lacquer.
  • a leveling, smoothing intermediate layer e.g. a suitable intermediate lacquer.
  • the magnetic particles are mixed in a laminating lacquer and the two color-shifting layer systems are brought together with the laminating lacquer obtained.
  • the particles are still mobile and can be aligned in an externally applied magnetic field. This is followed by the hardening of the laminating lacquer, which results in a permanent bond between the color-changing layer systems and at the same time leads to an immobilization of the homogeneously oriented magnetic particles.
  • a layer structure is first created above a carrier substrate, for example a carrier film such as a polyethylene terephthalate (PET) film, the layer structure having at least the magnetic layer and an optical functional layer.
  • the layer structure is then detached from the carrier substrate and, if necessary, comminuted, for example by means of grinding, until particles with an adequate size distribution are obtained.
  • a further layer between the carrier substrate and the layer structure which can be removed in a controlled or selective manner, for example by dissolving in a suitable solvent. Since then, the effect pigments obtained can be mixed with a UV-curing binder to form a (screen) printing ink.
  • the effect pigments are, in particular, two-dimensional, optically variable pigments and preferably have a magnetic moment that is oriented perpendicular to the plane of the effect pigment, corresponding to the perpendicular orientation of the individual magnetic particles located within the solid matrix of the magnetic layer.
  • a magnetic direction of an entire pigment it is sufficient if the individual magnetic particles of this pigment are oriented on the average along this direction. It is not necessary that the magnetic moments of all magnetic particles point in exactly the same direction.
  • an external magnetic field is expediently applied and the ink is cured, e.g. by UV Radiation or the effect of heat, so that the effect pigments are immovable.
  • the invention further relates to a method for producing a document of value, comprising
  • the magnetic effect pigments according to the invention align themselves in an externally applied magnetic field in such a way that the resulting security feature has a more brilliant effect and the light reflections look smoother because less light enters deviating directions is scattered.
  • This optical effect is particularly advantageous in the case of a magnetization running perpendicular to the plane of the effect pigment.
  • a preferred method for producing a document of value comprises:
  • Another preferred method for producing a document of value comprises:
  • the distinctive jump in the appearance borders on the area which refers to the different optically variable properties of the areas with the different effect pigment types is a noticeable and advantageous security feature.
  • FIG. 1 shows a magnetic particle suitable for producing the platelet-shaped magnetic effect pigment according to the invention
  • FIG. 2 shows a liquid medium temporarily present in the course of the production of the magnetic layer of the effect pigment according to the invention, with randomly oriented magnetic particles moving therein;
  • FIG. 3 shows an example of a magnetic layer of an effect pigment according to the invention with magnetic particles aligned by means of an external magnetic field
  • FIG. 4 shows an example of a layer structure (section) from which platelet-shaped magnetic effect pigments according to the invention can be obtained by means of comminution;
  • FIG. 5 shows an example of a flake-form magnetic effect pigment according to the invention
  • FIG. 6 shows a conventional platelet-shaped magnetic effect pigment according to the prior art, the magnetic moment of which is perpendicular to the normal vector of the thin layers.
  • FIG. 6 shows a conventional flake-form magnetic effect pigment 9 according to the prior art, the magnetic moment of which runs perpendicular to the normal vector of the thin layers.
  • Such effect pigments 9 are commercially available under the trade name OVMI® from SICPA, have a platelet-shaped structure and are in the form of a layer composite, the two layers of optical effect layers, for example each a color-shifting layer system with absorber / dielectric / reflector structure, and includes a magnetic layer embedded therebetween.
  • the optical effect layers each represent a colored area.
  • the side areas of the pigment 9 are more or less uncolored.
  • the magnetization of the magnetic pigment 9 is denoted by the symbol "m".
  • FIG. 5 shows an example of a platelet-shaped magnetic effect pigment 8 according to the invention, the magnetic moment "m” of which is oriented perpendicular to the platelet plane. If a magnetic field with a field strength with the symbol "H” is applied, the pigments 8 are oriented so that their magnetization is as parallel as possible to the field vector.
  • the platelets can rotate about an axis which is arranged parallel to their magnetic moment without changing their potential energy in the magnetic field.
  • the rotation in the case of the pigments 8 according to the invention has no significant influence on the reflective properties of the pigments 8. The reflective properties can consequently be better controlled.
  • the flake-form magnetic effect pigment 8 shown in FIG. 5, has a sandwich-like layer structure with a special magnetic layer as a central layer, which is provided with an optical functional layer on both the front and the rear.
  • the two optical functional layers are identical in the present example and are each layered by an interference structure with a reflective layer (for example an Al layer), one dielectric layer (for example a SiCh layer) and an absorbing layer (for example a Cr layer).
  • the effect pigment 8 thus has a symmetrical layer structure with the layer sequence: absorbent layer - dielectric layer - reflective layer - magnetic layer - reflective layer - dielectric layer - absorbent layer.
  • magnetic particles 1 with a size of 100 nm are first provided, which in the example are based on a-Fe2C> 3 (hematite).
  • the magnetic moment of the particle is indicated in FIG. 1 by an arrow.
  • the magnetic particles 1 are introduced into a liquid, UV-curing medium 2 as a surrounding medium (see FIG. 2). In this way, a layer based on a liquid medium with a large number of randomly oriented magnetic particles 1 is initially obtained.
  • FIG. 3 shows the magnetic particles 1 aligned largely uniformly in the liquid medium 2 by means of the external magnetic field.
  • the liquid medium 2 is then cured by means of UV radiation, ie the magnetic particles 1 are fixed in their spatial alignment in this way.
  • the magnetic layer 3 obtained consisting of a solid matrix with embedded and spatially fixed magnetic pigments, is provided, according to FIG . 4 '), a dielectric layer 5 (or 5') and an absorbing layer 6 (or 6 ').
  • FIG. 4 shows a section of the layer structure 7 obtained in this way, from which the flake-form magnetic effect pigments 8 according to the invention can be obtained by means of comminution.
  • the hardening of the liquid medium 2 does not necessarily have to take place by means of UV hardening, but, alternatively, hardening by means of electron beams (EBC) would also be possible.
  • EBC electron beams
  • Electron beam hardening can be of interest, especially in the case of heavily pigmented layers or when the magnet-bearing layer is used as a laminating adhesive, because the UV transparency of the structure is not important here.
  • the magnetic alignment has such a great force that the alignment can also take place in a matrix that is so highly viscous that the alignment of the individual magnetic particles no longer changes significantly without active external influence. Therefore the matrix could even be a 100% system of a laminating adhesive.
  • a cationic laminating adhesive system for example, the exposure, then the joining of the substrates and immediately afterwards the alignment of the magnetic particles could take place.
  • Radically curing systems can be crosslinked e.g. by UV or EBC.
  • UV curing generally requires a suitable photo initiator, which should advantageously be chosen so that the UV radiation that can penetrate the layer sufficiently can also stimulate the photoinitiator.
  • Typical type I initiators are e.g. the BAPO (bisacylphosphine oxide) types, e.g. Omnirad 819, the aminoketones (e.g. Omnirad 369, 379).
  • Typical type II initiators are ITX and the benzophenones. As a rule, these still require coinitiators, such as tertiary amines.
  • Radically curing systems usually consist of acrylic acid esters (on the one hand the prepolymers, on the other hand the reactive diluents). Manufacturers such as Allnex, Arkema, BASF and Miwon offer numerous representatives of both product groups. In order to increase the reactivity, thiols, for example, can still be used. Stabilizers may also be required.
  • a suitable formulation is based on the following composition (the percentages are to be understood in percentages by weight (% by weight)): CN111 (epoxidised soya bean oil acrylate) 35% DPGDA (reacti who thinner) 15%
  • Ebl30 reactive thinner, Allnex
  • TMP EO
  • 9TA reactive thinner
  • magnetic pigment 10% dispersing additive 1% Ebecryl 116 (amine synergist) 6% Omnirad 2100 (photoinitiator, IGM) 2% Esacure KIP160 (photoinitiator, IGM) 3%
  • the above formulation could e.g. be used for a UV varnish with magnetic pigment.
  • softer raw materials with better adhesion to metals are advantageous.
  • acidic adhesion promoters for adhesion to metals it may be possible to do without the amine synergist.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein plättchenförmiges magnetisches Effektpigment zur Verwendung in einer Druckfarbe, umfassend einen Schichtaufbau mit einer magnetischen Schicht und mindestens einer optischen Funktionsschicht, wobei die magnetische Schicht auf innerhalb einer festen Matrix fixierten magnetischen Partikeln mit einer weitgehend einheitlichen, von der Plättchenebene abweichenden magnetischen Vorzugsrichtung basiert.

Description

Effektpigment, Herstellungsverfahren, Wertdokument und Druckfarbe
Die Erfindung betrifft ein plättchenförmiges magnetisches Effektpigment zur Verwendung in einer Druckfarbe, umfassend einen Schichtaufbau mit einer magnetischen Schicht und einer optischen Funktionsschicht, wobei die mag netische Schicht auf innerhalb einer festen Matrix fixierten magnetischen Partikeln mit einer einheitlichen, von der Plättchenebene abweichenden magnetischen Vorzugsrichtung basiert. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen des plättchenförmigen magnetischen Effekt- pigments, eine die Effektpigmente enthaltende Druckfarbe und ein mit den Effektpigmenten bedrucktes Wertdokument.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertge genstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicher- heitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitsele mente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit mo dernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheit- selemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unter schiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrach tungswinkel einen anderen Färb- oder Helligkeitseindruck und/ oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
Dünnschichtsysteme, die beim Betrachter mittels Interferenz einen betrach tungswinkelabhängigen Farbeindruck erzeugen, sind im Stand der Technik bekannt. Dieser optische Effekt kann als ein optisch variables Sicherheit selement dienen. Ein großflächiges Dünnschichtsystem kann mittels ver- schiedener Techniken zerkleinert werden. Die Größe der entstehenden Flo cken bzw. Plättchen kann lateral bis zu wenige Mikrometer betragen, die Größe bewegt sich jedoch zumeist in einem Bereich von 2gm bis IOOmth. Der vertikale Aufbau eines Plättchens ist durch die Anforderungen an die Inter ferenzschichten gegeben und ist in der Regel so dünn wie möglich, z.B. in einem Bereich von 200 nm bis 800 nm. Solche Plättchen kommen z.B. in op tisch variabler Farbe (sogenannte OVI®-Farbe) zum Einsatz, die zur Bereit stellung eines Sicherheitselements dient.
Weiterhin bekannt ist die Möglichkeit, die einen Farbeindruck erzeugenden Dünnschichtsysteme auf ein ferromagnetisches Material aufzubringen. Somit besitzen die Pigmentplättchen ein magnetisches Moment. Magnetisch orien tierbare Effektpigmente sind z.B. kommerziell unter dem Handelsnamen OVMI® der Firma SICPA erhältlich (die Abkürzung OVMI steht für den Be griff „optically variable magnetic ink"). Die Pigmente besitzen typischer weise einen plättchenförmigen Aufbau und liegen in Form eines Schichtver bunds vor, der häufig zwei Lagen optischer Effektschichten und eine dazwi schen eingebettete magnetische Schicht beinhaltet. Mit Bezug auf die opti schen Effektschichten kommen metallisch-spiegelnde Schichten ebenso wie farbschiebende Schichtsysteme, z.B. mit einem Absor ber/ Dielektrikum/ Reflektor- Aufbau, infrage. Die eingebettete Magnet schicht ist in der Regel nicht sichtbar, ist aber zur Ausrichtung der Pigmente erforderlich. hn Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, solche ein magnetisches Mo ment besitzenden Farbpigmente für das Bereitstellen optisch variabler Si cherheitselemente einzusetzen. Hierzu werden die Pigmente in ein transpa rentes Bindemittel eingebracht. Mittels eines externen Magnetfelds kann die Ausrichtung der Pigmente unmittelbar nach dem Druck auf einen Bedruck- Stoff beeinflusst werden. Anschließend wird das Bindemittel z.B. mittels UV- Bestrahlung ausgehärtet, um die Ausrichtungen der Pigmente zu fixieren. Durch ein geschicktes Einstellen des räumlichen Verlaufs der Pigmentaus richtungen ist es möglich, das bedruckte Substrat mit optischen Bewegungs effekten auszustatten. Da die Magnetisierungsrichtung der Pigmente infolge der Formanisotropie vorzugsweise entlang der Richtung der größten Ab messung der Pigmente verläuft, ist das magnetische Moment der Partikel senkrecht zum Normalenvektor der Dünnschichten ausgerichtet. Wird ein Magnetfeld mit einer Feldstärke mit dem Formelzeichen „H" angelegt, wer den die Pigmente so ausgerichtet, dass ihre magnetischen Momente mög lichst parallel zum Feldvektor liegen.
Als Konsequenz können die Magnetpigmente um Achsen parallel zu ihrer Magnetisierung, die senkrecht zum Normalenvektor der Dünnschichten an geordnet sind, rotieren. Bei der im Stand der Technik bekannten Verwen dung der Magnetpigmente kann man davon ausgehen, dass die Ausrichtung der Pigmente in einer Richtung im Wesentlichen einheitlich ist, während sie in einer anderen Richtung im Wesentlichen zufalls verteilt ist. Dies führt zu einer Aufweitung der Fichtreflexion und zu einer verringerten Brillanz und Schärfe des optisch variablen Effektes.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen magnetischer Effektpigmente, die eine weitreichendere Kontrolle der räumlichen Ausrich tung ermöglichen, um auf diese Weise zu einem attraktiveren optischen Ef fekt zu gelangen.
Diese Aufgabe wird auf Grundlage der in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
1. (Erster Aspekt der Erfindung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment zur Verwendung in einer Druckfarbe, umfassend einen Schichtaufbau mit einer magnetischen Schicht und mindestens einer optischen Funktions schicht, wobei die magnetische Schicht auf innerhalb einer festen Matrix fi xierten magnetischen Partikeln mit einer weitgehend einheitlichen, von der Plättchenebene abweichenden magnetischen Vorzugsrichtung basiert.
2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 1, wobei die weitgehend einheitliche magnetische Vor zugsrichtung der innerhalb der festen Matrix fixierten magnetischen Partikel im Wesentlichen senkrecht zur Plättchenebene des Effektpigments ausge richtet ist.
3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 1 oder 2, wobei die magnetischen Partikel eine Größe von weniger als 1000 nm, bevorzugt weniger als 500 nm, weiter bevorzugt weni ger als 200 nm und insbesondere bevorzugt weniger als 100 nm aufweisen.
4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 3, wobei die magnetischen Partikel eine uniaxiale magnetische Anisotropie aufweisen, vorzugsweise eine uniaxiale magnetische Kristallanisotropie oder eine uniaxiale magnetische Formaniso tropie. 5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 4, wobei das Material der magnetischen Partikel von der Gruppe bestehend aus BaFei20i9, FePt, CoCrPt, CoPt, Bi Mn, a-Fe2C>3 und Nd2Fei4B gewählt ist und die magnetischen Partikel insbesondere eine uni- axiale magnetische Kristallanisotropie aufweisen, oder wobei das Material der magnetischen Partikel von der Gruppe bestehend aus Eisen, Cobalt, Ni ckel und einer Eegierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist und die magnetischen Partikel insbesondere eine uni- axiale magnetische Formanisotropie aufweisen.
6. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 5, wobei die magnetischen Partikel je weils auf mittels der Glancing-Angle-Deposition(GLAD)-Technik oder der Oblique- Angle-Deposition(OAD)-Technik erhältlichen Nadeln basieren.
7. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 6, wobei die optische Funktionsschicht eine metallische Schicht, eine drucktechnisch erhältliche Farbschicht, ein auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absor bierenden Schicht basierender Interferenzschichtaufbau oder eine Kombina tion zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente ist, z.B. eine oberhalb einer metallischen Schicht angeordnete drucktechnisch erhältliche Farbschicht.
8. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 6, wobei das Effektpigment einen Sand wich-artigen Schichtaufbau aufweist und die magnetische Schicht als eine zentrale Schicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite mit jeweils einer optischen Funktionsschicht versehen ist, wobei die beiden opti- sehen Funktionsschichten unabhängig voneinander von einer reflektieren den metallischen Schicht, einer drucktechnisch erhältlichen Farbschicht, ei nem auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierenden Interferenzschichtaufbau oder einer Kombination zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente ge wählt sind, z.B. eine oberhalb einer reflektierenden metallischen Schicht an geordnete drucktechnisch erhältliche Farbschicht.
9. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 8, wobei das Effektpigment einen asymmetrischen Schichtaufbau mit zwei voneinander abweichenden optischen Funktions schichten aufweist, vorzugsweise zwei voneinander abweichenden opti schen Funktionsschichten, die jeweils ein auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierender Interferenzschichtaufbau sind und insbesondere hinsichtlich des Materials oder der Schichtdicke der dielektrischen Schicht voneinander abweichen und das Effektpigment die folgende Schichtenfolge aufweist: absorbierende Schicht - dielektrische Schicht - reflektierende Schicht - magnetische Schicht - reflektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht.
10. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 8, wobei das Effektpigment einen symmetrischen Schicht aufbau mit zwei identischen optischen Funktionsschichten aufweist.
11. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 10, wobei das Effektpigment einen symmetrischen Schichtaufbau aufweist, wobei die magnetische Schicht als zentrale Schicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite mit jeweils einer opti schen Funktionsschicht versehen ist, wobei die beiden optischen Funktions- schichten jeweils ein auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierender Interferenzschichtauf bau sind und das Effektpigment die folgende Schichtenfolge aufweist: ab sorbierende Schicht - dielektrische Schicht - reflektierende Schicht - magne tische Schicht - reflektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht.
12. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 7, wobei die optische Funktionsschicht ein auf einer re flektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierender Interferenzschichtaufbau ist und das Effektpigment die folgende Schichtenfolge aufweist: absorbierende Schicht - dielektrische Schicht - reflektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht - magnetische Schicht.
13. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 9, wobei das Effektpigment einen asymmetrischen Schichtaufbau aufweist, wobei die magnetische Schicht auf der Vorderseite mit einem auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierenden Interferenzschichtaufbau versehen ist und die magnetische Schicht auf der Rückseite mit einer reflektierenden metallischen Schicht versehen ist, sodass das Effektpigment die folgende Schichtenfolge aufweist: absorbierende Schicht - dielektrische Schicht - re flektierende Schicht - magnetische Schicht - reflektierende metallische Schicht.
14. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen eines plätt chenförmigen magnetischen Effektpigments nach einem der Absätze 1 bis 13, umfassend a) das Bereitstellen eines flüssigen Mediums mit darin beweglichen, zufällig ausgerichteten magnehschen ParÜkeln; b) das Ausrichten der magnehschen Partikel mittels eines externen Magnet felds; c) das Aushärten des die magnehschen Partikel umgebenden flüssigen Me diums zu einer festen Matrix, sodass eine magnetische Schicht erhalten wird, die innerhalb der festen Matrix fixierte magnehsche Partikel mit einer weit gehend einheitlichen, von der Ebene der magnehschen Schicht abweichen den magnehschen Vorzugs richtung aufweist; d) das Erzeugen eines die magnehsche Schicht und mindestens eine optische Funktionsschicht aufweisenden Schichtaufbaus; und e) das Zerkleinern des im Schritt d) erhaltenen Schichtaufbaus zu einzelnen plättchenförmigen magnehschen Effektpigmenten.
15. (Dritter Aspekt der Erßndung) Verfahren zum Herstellen eines Wertdo kuments, umfassend
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer plättchenförmige magnehsche Effektpigmente nach einem der Absätze 1 bis 13 enthaltenden ersten Druckfarbe in einem ersten Bereich;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnehschen Effektpigmente in der im ersten Bereich aufgedruckten ersten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds;
- das Aushärten der im ersten Bereich aufgedruckten ersten Druckfarbe.
16. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 15, umfassend
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer erste plättchenförmi ge magnehsche Effektpigmente nach einem der Absätze 1 bis 13 enthalten den ersten Druckfarbe in einem ersten Bereich; - das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer zweite plättchenför mige magnetische Effektpigmente nach einem der Absätze 1 bis 13 enthal tenden zweiten Druckfarbe in einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich, wobei die zweiten Effektpigmente sich visuell von den ers ten Effektpigmenten unterscheiden;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente in der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich aufgedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds;
- das Aushärten der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich auf gedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe.
17. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 15, umfassend
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer plättchenförmige magnetische Effektpigmente nach einem der Absätze 1 bis 13 enthaltenden ersten Druckfarbe in einem ersten Bereich;
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer konventionelle, plätt chenförmige magnetische Effektpigmente enthaltenden zweiten Druckfarbe in einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich, wobei die konventionellen, plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente eine ent lang der Plättchenebene verlaufende magnetische Vorzugsrichtung aufwei sen;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente in der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich aufgedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds;
- das Aushärten der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich auf gedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe, sodass die beiden Bereiche in folge der unterschiedlichen Ausrichtung der beiden Effektpigment- Arten ein deutlich voneinander unterscheidbares Erscheinungsbild aufweisen. 18. (Vierter Aspekt der Erfindung) Wertdokument, erhältlich durch das Ver fahren nach einem der Absätze 15 bis 17.
19. (Bevorzugte Ausgestaltung) Wertdokument nach Absatz 18, wobei das Wertdokument eine Banknote oder ein Ausweisdokument ist.
20. (Fünfter Aspekt der Erfindung) Druckfarbe, umfassend plättchenförmige magnetische Effektpigmente nach einem der Absätze 1 bis 13. 21. (Bevorzugte Ausgestaltung) Druckfarbe nach Absatz 20, wobei die
Druckfarbe ein Bindemittel, bevorzugt ein UV-härtendes Bindemittel, ein mittels Elektronenstrahlen härtendes Bindemittel oder ein wärmehärtendes Bindemittel, umfasst.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Das erfindungsgemäße plättchenförmige magnetische Effektpigment um fasst einen Schichtaufbau mit einer magnetischen Schicht und zumindest einer optischen Funktionsschicht, wobei die magnetische Schicht auf inner halb einer festen Matrix fixierten magnetischen Partikeln mit einer weitge hend einheitlichen, von der Plättchenebene abweichenden magnetischen Vorzugsrichtung basiert. Anstelle der Formulierung „eine von der Plättche nebene abweichende magnetische Vorzugsrichtung" wird hierin auch die Formulierung „eine von der Senkrechten zum Normalenvektor des Plätt chens abweichende magnetische Vorzugsrichtung" verwendet. Die Formu lierung „weitgehend einheitliche Vorzugsrichtung" der magnetischen Parti kel ist so zu verstehen, dass die einzelnen magnetischen Partikel des Effekt pigments nicht unbedingt allesamt in genau die gleiche Richtung weisen müssen, sondern gegebenenfalls können die einzelnen, um einen Mittelwert bzw. Durchschnitt (insbesondere eng) verteilten magnetischen Partikel im Durchschnitt entlang genau einer Richtung orientiert sein. Die magnetischen Partikel besitzen insbesondere eine Größe von weniger als 1000 nm, bevor zugt weniger als 500 nm, weiter bevorzugt weniger als 200 nm und insbe sondere bevorzugt weniger als 100 nm. Die weitgehend einheitliche magne tische Vorzugsrichtung der innerhalb der festen Matrix fixierten magneti schen Partikel ist vorzugweise im Wesentlichen senkrecht zur Plättchenebe ne des Effektpigments ausgerichtet. Es wird bevorzugt, dass die weitgehend einheitliche magnetische Vorzugsrichtung der innerhalb der festen Matrix fixierten magnetischen Partikel eine uniaxiale magnetische Anisotropie, ins besondere bevorzugt eine uniaxiale magnetische Kristallanisotropie oder eine uniaxiale magnetische Formanisotropie ist. Die magnetischen Partikel sind insbesondere ferromagnetische Partikel oder ferrimagnetische Partikel. Die magnetischen Partikel können z.B. von der Gruppe bestehend aus Ba- Fei20i9 bzw. Barriumferrit, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn bzw. Bismanol, a- Fe2C>3 bzw. Hämatit und (insbesondere tetragonalem) Nd2Fei4B gewählt sein.
Die Erzeugung plättchenförmiger magnetischer Effektpigmente mit einem senkrecht zur Plättchenebene stehenden magnetischen Moment erfordert die Herstellung einer dünnen Schicht mit einem magnetischen Moment, das dauerhaft senkrecht zur Schichtebene steht. Eine solche Herstellung stellt eine große technische Herausforderung dar, insbesondere wenn angesichts des Arbeitsschutzes auf giftige Stoffe wie etwa giftige Übergangsmetalle verzichtet werden soll. Mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfah rens lassen sich auf vorteilhafte Weise magnetische Schichten mit insbeson dere einem senkrecht zur Schichtebene stehenden magnetischen Moment erzeugen, von denen ausgehend vorteilhafte plättchenförmige magnetische Effektpigmente mit insbesondere einem senkrecht zur Plättchenebene ste- henden magnetischen Moment gewonnen werden können. Der Erfindungs gedanke basiert auf der Verwendung eines zunächst flüssigen, die magneti schen Partikel umgebenden Mediums, das z.B. durch UV-Strahlung, durch Elektronenstrahlhärten (ESH) oder mittels Wärme gezielt verfestigt werden kann hn festen Aggregatzustand ist das Medium in der Lage, die darin ein gebetteten magnetischen Partikel ortsfest zu umschließen, sodass eine weite re räumliche Ausrichtung der eingebetteten Partikel vermieden werden kann hn Zuge der Herstellung wird zunächst ein flüssiges Medium mit da rin eingebetteten magnetischen Partikeln bereitgestellt. Die magnetischen Partikel liegen innerhalb des flüssigen Mediums zufällig verteilt und mit zufälliger räumlicher Orientierung vor. In einem darauffolgenden Schritt erfolgt das Anlegen eines externen Magnetfelds, wobei die Richtung der Feldlinien der bei den magnetischen Partikeln angestrebten Magnetisie rungsrichtung entspricht. Innerhalb des flüssigen Mediums sind die magne tischen Partikel noch beweglich. Sie können folglich z.B. durch ein externes Magnetfeld ausgerichtet werden und währenddessen oder kurz danach durch Verfestigen des die magnetischen Partikel umschließenden Mediums gewissermaßen eingefroren werden, sodass die Position und die relative Orientierung bzw. Ausrichtung der magnetischen Partikel relativ zu dem umgebenden Medium nicht mehr veränderbar sind. Die bevorzugte uniaxia- le Anisotropie sorgt dafür, dass die Magnetisierungsrichtung auch dann er halten bleibt, wenn das externe Magnetfeld abgeschaltet bzw. entfernt wird. Um die bevorzugte senkrechte Magnetisierung zu erzielen, wird das externe Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zur Schicht des die magnetischen Partikel enthaltenden flüssigen Mediums angelegt. In diesem Magnetfeld werden die magnetischen Partikel so ausgerichtet, dass die Achse der leich ten Magnetisierung (in der Fachliteratur auch „leichte Achse" genannt) senk recht zur Schichtoberfläche orientiert wird. Das Aushärten des flüssigen Me diums (oben auch als „Einfrieren" bezeichnet) kann z.B. durch UV-Strahlung erfolgen, sofern das die magnetischen Partikel umschließende Medium UV- härtende Substanzen enthält. Das Aushärten des flüssigen Mediums kann alternativ durch die Zufuhr von Wärme erfolgen, was zur Trocknung des flüssigen Mediums führt. Nach der Immobilisierung der magnetischen Par tikel verläuft die Achse der leichten Magnetisierung (bzw. „leichte Achse") der entstandenen magnetischen Schicht senkrecht zur Schichtebene. Anstelle des UV-Härtens ist auch das Elektronenstrahlhärten (ESH) anwendbar.
Selbstverständlich kann die resultierende magnetische Schicht auf Grundla ge der vorstehend beschriebenen Methode mit jeder beliebigen Magnetisie rungsrichtung bereitgestellt werden, indem das externe Magnetfeld, solange die magnetischen Partikel noch beweglich sind, relativ zur Schichtebene in der Richtung der gewünschten Magnetisierung angelegt wird. Nach dem Aushärten des flüssigen Mediums mit dem damit verbundenen Immobilisie ren der magnetischen Partikel entspricht die Achse der leichten Magnetisie rung genau der Richtung, in der das externe Magnetfeld während bzw. vor dem „Einfrieren" angelegt war. Prinzipiell kann die Richtung relativ zur Schicht frei gewählt werden, eine senkrechte Magnetisierung oder eine in der Schichtebene liegende Magnetisierung sind dabei spezielle Fälle.
Als magnetische Partikel können gemäß einer Variante Nadeln eingesetzt werden, die mittels der Glancing-Angle-Deposition(GLAD)-Technik oder der Oblique- Angle-Deposition(OAD)-Technik erhältlich sind. Hierbei han delt es sich um Untervarianten der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD). In der Regel sind bei PVD-Prozessen die Winkel, unter denen die Gasteilchen auf das zu bedampfende Substrat auftreffen, breit um einen Mit telwert von etwa 90° verteilt, weil man auf diese Weise einen möglichst ho hen Anteil an Kondensation auf dem Substrat erzielt. Im Falle der GLAD- oder der OAD-Technik wählt man eine enge Einfallswinkelverteilung, deren Mittelwert mitunter sehr deutlich vom senkrechten Einfallswinkel abweicht und sogar annähernd parallel zur Substratebene verlaufen kann. Es hat sich gezeigt, dass in diesen Konfigurationen oft spezielle Morphologien des Kon densats resultieren. Es bilden sich gewissermaßen Wälder, die aus nadelför migen Strukturen bestehen, wobei die nadelförmigen Strukturen nahezu pa rallel angeordnet sind, hohe Aspektverhältnisse aufweisen und allesamt in einem bestimmten Winkel zur Substratoberfläche stehen. Wenn ein ferro- oder ein ferrimagnetisches Material auf diese Weise verdampft wird, so wird die Magnetisierungsrichtung bedingt durch die Formanisotropie parallel zur längsten Ausdehnungsrichtung der Nadelstrukturen sein. Somit kann ein magnetischer Film erzeugt werden, dessen Magnetisierungsrichtung in ei nem festen Winkel zur Substratebene steht. Dieser Winkel kann durch die Bedampfungsparameter beeinflusst werden und kann z.B. auch nahezu senkrecht zur Substratebene verlaufen. Durch ein Ablösen der erhaltenen, aus Nadeln bestehenden Schicht vom Substrat und ein nachfolgendes Zer mahlen bzw. Zerkleinern in einzelne Nadeln resultieren nadelförmige mag netische Partikel mit uniaxialer Anisotropie, die aus der Streufeldenergiemi nimierung resultiert (Formanisotropie).
Die gemäß den oben beschriebenen Herstellungsmethoden erhaltene magne tische Schicht kann einseitig mit einer optischen Funktionsschicht kombiniert werden, um auf diese Weise einen optisch variablen magnetischen Schicht aufbau zu erzeugen. Alternativ kann die magnetische Schicht beidseitig mit jeweils einer optischen Funktionsschicht kombiniert werden, um auf diese Weise einen optisch variablen magnetischen Schichtaufbau zu erzeugen.
Ein bevorzugter Schichtaufbau ist ein symmetrischer Schichtaufbau mit z.B. der Schichtenfolge absorbierende Schicht - dielektrische Schicht - reflektie rende Schicht - magnetische Schicht - reflektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht. Bei diesem Schichtaufbau liegt mit Bezug auf die zentrale magnetische Schicht auf beiden Seiten jeweils eine farbkip- pende Beschichtung auf Basis eines Absorber/ Dielektrikum/ Reflektor- Dünnschichtsystems vor. Die einzelnen Schichten können z.B. im Vakuum aufgedampft oder durch sogenanntes Sputtern aufgebracht werden.
Ein weiterer bevorzugter Schichtaufbau besitzt die Schichtenfolge absorbie rende Schicht - dielektrische Schicht - reflektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht - magnetische Schicht. Bei diesem Schicht aufbau wird einseitig durch das Vorhandensein der magnetischen Schicht die Reflektivität bzw. der Reflexionsgrad des Schichtaufbaus beeinflusst. Dieser Einfluss ist gering, wenn die magnetischen Partikel ausreichend klein sind, z.B. eine Größe von weniger als 500 nm, bevorzugt weniger als 200 nm und insbesondere bevorzugt weniger als 100 nm aufweisen, und wenn die Partikel lediglich einen geringen Anteil des Schichtvolumens einnehmen und wenn das Bindemittel im Wesentlichen transparent ist.
Anstelle einer Interferenzbeschichtung bzw. eines farbkippenden Dünn schichtsystems können darüber hinaus drucktechnisch erhältliche Farb- schichten, bevorzugt transluzente Farbschichten, und/ oder reine reflektie rende Schichten bzw. metallische Schichten als eine optische Funktions schicht herangezogen werden.
Anstelle eines symmetrischen Schichtaufbaus, bei dem der Farbeindruck un abhängig von der Betrachtungsseite ist, kann des Weiteren ein asymmetri scher Schichtaufbau verwendet werden. Da erfindungsgemäß das magneti sche Moment insbesondere senkrecht zur Schichtebene steht, können die Sichtbarkeiten der Oberseite und der Unterseite mittels externer Magnetfel der bereichsweise gesteuert werden. Anders ausgedrückt, es können plätt- chenförmige magnetische Effektpigmente eingesetzt werden, die eine feste magnetische Nordseite und Südseite aufweisen, sich aber mit Bezug auf die optische Funktionsschicht dieser beiden Seiten voneinander unterscheiden. Beispielsweise können optisch variable magnetische Effektpigmente einge setzt werden, die zugleich unterschiedliche farbkippende Effekte an der Oberseite und an der Unterseite aufweisen und deren magnetisches Moment relativ zur Oberseite und Unterseite fest definiert ist: Nordpol an der Ober seite mit dem ersten farbkippenden Effekt und Südpol an der Unterseite mit dem zweiten farbkippenden Effekt. Druckt man diese Pigmente auf ein transparentes (Wertdokument-)Substrat und richtet sie mit einem externen Magnetfeld vor der Aushärtung des Bindemittels der Druckfarbe aus, so sieht der Betrachter von einer Seite immer die Oberseite der Pigmente mit dem ersten farbkippenden Effekt und von der anderen Seite die Unterseite der Pigmente mit dem zweiten farbkippenden Effekt, der sich vom ersten farbkippenden Effekt unterscheidet.
Des Weiteren kann die magnetische Schicht des erfindungs gern äßen Effekt pigments z.B. einseitig oder beidseitig mit (jeweils) einer optischen Funkti onsschicht kombiniert werden, wobei die optische Funktionsschicht eine me tallische Schicht, insbesondere eine reflektierende metallische Schicht, und eine lasierende bzw. transluzente Farbschicht aufweist. Mittels einer zwi schen der magnetischen Schicht und der Farbschicht angeordneten metalli schen Schicht sind ansprechende optische Effekte erzielbar.
Weiterhin kann die magnetische Schicht des erfindungsgemäßen Effektpig ments z.B. einseitig oder beidseitig mit (jeweils) einer optischen Funktions schicht kombiniert werden, wobei die optische Funktionsschicht eine die lektrische Schicht, z.B. S1O2, und eine metallische Schicht, insbesondere eine reflektierende metallische Schicht, z.B. Al, aufweist. Mittels einer Kombinat!- on von S1O2 und Al lassen sich auch ohne eine weitere absorbierende Schicht und ohne eine weitere Farbschicht z.B. goldene Farbtöne erzielen.
Mit Bezug auf die weiter oben beschriebene Herstellungsmethode für die magnetische Schicht besteht die Gefahr, dass das Bindemittel der Magnet schicht (bzw. die Matrix) nach dem Aushärten keine optisch glatte Oberflä che aufweist, sodass die Reflektivität nachfolgender Schichten beeinträchtigt wird. Dem kann entgegengewirkt werden, indem die weiteren Schichten nicht direkt auf der magnetischen Schicht aufgebracht werden, sondern zu nächst auf einem anderen Substrat, z.B. eine Folie wie etwa eine Polyethylen- terephthalat(PET)-Folie, hergestellt werden. In einem weiteren Schritt kann eine flexible Kleberschicht auf die magnetische Schicht aufgebracht werden und deren raue Oberfläche dabei einebnen, bevor die weiteren Schichten auf die magnetische Schicht kaschiert bzw. aufgebracht werden. In einem optio nalen Schritt kann das vorstehend erwähnte „andere" Substrat vom erhalte nen Aufbau entfernt werden (sogenannte Transferkaschierung).
Alternativ lässt sich der Mangel an optisch glatter Oberfläche bei der magne tischen Schicht dadurch beheben, dass eine einebnende, glättende Zwischen schicht, z.B. ein geeigneter Zwischenlack, aufgebracht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform für das Erhalten einer magneti schen Schicht werden die magnetischen Partikel in einen Kaschierlack ge mischt und die beiden farbkippenden Schichtsysteme mit dem erhaltenen Kaschierlack zusammengeführt. In dieser zeitlichen Phase sind die Partikel noch beweglich und können in einem von außen angelegten Magnetfeld ausgerichtet werden. Anschließend erfolgt das Härten des Kaschierlacks, was zu einer dauerhaften Verbindung der farbkippenden Schichtsysteme und zugleich zu einer Immobilisierung der homogen orientierten magneti schen Partikel führt.
Bezüglich der Herstellung der erfindungs gern äßen Pigmente bestehen ver schiedene Möglichkeiten. Allen Methoden ist gemeinsam, dass zunächst oberhalb eines Trägersubstrats, z.B. eine Trägerfolie wie etwa eine Polyethy- lenterephthalat(PET)-Folie, ein Schichtaufbau erzeugt wird, wobei der Schichtaufbau zumindest die magnetische Schicht und eine optische Funkti onsschicht aufweist. Anschließend wird der Schichtaufbau vom Trägersub strat abgelöst und gegebenenfalls zerkleinert, z.B. mittels Zermahlen, bis Par tikel mit einer adäquaten Größenverteilung erhalten werden. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, zwischen dem Trägersubstrat und dem Schichtauf bau eine weitere Schicht anzuordnen, die kontrolliert bzw. selektiv entfernt werden kann, z.B. durch Auflösen in einem geeigneten Fösungsmittel. Da nach können die erhaltenen Effektpigmente mit einem UV-härtenden Bin demittel zu einer (Sieb-)Druckfarbe vermischt werden. Die Effektpigmente sind insbesondere flächige optisch-variable Pigmente und besitzen vorzugs weise ein magnetisches Moment, das senkrecht zur Effektpigmentebene ori entiert ist, in Entsprechung zu der senkrechten Orientierung der einzelnen magnetischen Partikel, die sich innerhalb der festen Matrix der magnetischen Schicht befinden. Um eine magnetische Vorzugsrichtung eines gesamten Pigments zu erhalten, ist es ausreichend, wenn die einzelnen magnetischen Partikel dieses Pigments im Durchschnitt entlang dieser Richtung orientiert sind. Es ist nicht erforderlich, dass die magnetischen Momente aller magneti schen Partikel in genau die gleiche Richtung weisen. Im Schritt des druck technischen Aufbringens der Farbe auf einen Bedruckstoff wie etwa ein Si cherheitspapier oder ein Wertdokumentsubstrat wird zweckmäßigerweise ein externes Magnetfeld angelegt und die Farbe ausgehärtet, z.B. durch UV- Strahlung oder durch Wärmeeinwirkung, sodass die Effektpigmente unbe weglich werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Wert dokuments, umfassend
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer erfindungsgemäße, plättchenförmige magnetische Effektpigmente enthaltenden ersten Druck farbe in einem ersten Bereich;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente in der im ersten Bereich aufgedruckten ersten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds;
- das Aushärten der im ersten Bereich aufgedruckten ersten Druckfarbe.
Verglichen mit den Effektpigmenten gemäß dem Stand der Technik mit einer in der Ebene des Effektpigments verlaufenden Magnetisierung richten sich die erfindungsgemäßen magnetischen Effektpigmente in einem extern ange legten Magnetfeld so aus, dass das daraus resultierende Sicherheitsmerkmal brillanter wirkt und die Lichtreflexe glatter aussehen, weil weniger Licht in abweichende Richtungen gestreut wird. Dieser optische Effekt ist bei einer senkrecht zur Effektpigmentebene verlaufenden Magnetisierung besonders vorteilhaft.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments umfasst:
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer erfindungsgemäße erste plättchenförmige magnetische Effektpigmente enthaltenden ersten Druckfarbe in einem ersten Bereich;
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer erfindungsgemäße zweite plättchenförmige magnetische Effektpigmente enthaltenden zweiten Druckfarbe in einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich, wobei die zweiten Effektpigmente sich visuell von den ersten Effektpigmen ten unterscheiden;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente in der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich aufgedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds;
- das Aushärten der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich auf gedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments umfasst:
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer die erfindungsgemä ßen, plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente enthaltenden ersten Druckfarbe in einem ersten Bereich;
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer konventionelle, plätt chenförmige magnetische Effektpigmente enthaltenden zweiten Druckfarbe in einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich, wobei die konventionellen, plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente eine ent lang der Plättchenebene verlaufende magnetische Vorzugsrichtung aufwei sen;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente in der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich aufgedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds;
- das Aushärten der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich aufge druckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe, sodass die beiden Bereiche infolge der unterschiedlichen Ausrichtung der beiden Effektpigment- Arten ein deut lich voneinander unterscheidbares Erscheinungsbild aufweisen.
Der markante Sprung im Erscheinungsbild an den Bereichs grenzen, der auf die unterschiedlichen optisch-variablen Eigenschaften der Bereiche mit den verschiedenen Effektpigment-Typen zurückgeht, stellt ein auffälliges und vorteilhaftes Sicherheitsmerkmal dar.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematisch stark vereinfachten Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die An schaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:
Figur 1 ein für das Erzeugen des erfindungsgemäßen plättchenförmi gen magnetischen Effektpigments geeignetes magnetisches Partikel;
Figur 2 ein im Zuge des Erzeugens der magnetischen Schicht des erfin dungsgemäßen Effektpigments vorübergehend vorliegendes flüssiges Medi um mit darin beweglichen, zufällig ausgerichteten magnetischen Partikeln;
Figur 3 ein Beispiel für eine magnetische Schicht eines erfindungsge mäßen Effektpigments mit mittels eines externen Magnetfelds ausgerichteten magnetischen Partikeln;
Figur 4 ein Beispiel eines Schichtaufbaus (Ausschnitt), von dem ausge hend mittels Zerkleinern erfindungsgemäße plättchenförmige magnetische Effektpigmente erhältlich sind;
Figur 5 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen plättchenförmigen mag netischen Effektpigments; und Figur 6 ein konventionelles plättchenförmiges magnetisches Effekt pigment gemäß dem Stand der Technik, dessen magnetisches Moment senk recht zum Normalenvektor der Dünnschichten verläuft.
Die Figur 6 zeigt ein konventionelles plättchenförmiges magnetisches Ef fektpigment 9 gemäß dem Stand der Technik, dessen magnetisches Moment senkrecht zum Normalenvektor der Dünnschichten verläuft. Solche Effekt pigmente 9 sind kommerziell unter dem Handelsnamen OVMI® der Firma SICPA erhältlich, besitzen einen plättchenförmigen Aufbau und liegen in Form eines Schichtverbunds vor, der zwei Lagen optischer Effektschichten, z.B. jeweils ein farbschiebendes Schichtsystem mit Absor ber/ Dielektrikum/ Reflektor- Aufbau, und eine dazwischen eingebettete magnetische Schicht beinhaltet. Die optischen Effektschichten stellen jeweils eine Farbfläche dar. Die Seitenflächen des Pigments 9 sind mehr oder weni ger unfarbig. Die Magnetisierung des Magnetpigments 9 wird mit dem Formelzeichen „m" bezeichnet. Wird ein Magnetfeld mit einer Feldstärke mit dem Formelzeichen „H" angelegt, werden die Pigmente 9 so ausgerich tet, dass ihre Magnetisierung möglichst parallel zum Feldvektor liegt (siehe Figur 6). Als Konsequenz können die Magnetpigmente 9 um Achsen parallel zu ihrer Magnetisierung „m" rotieren. Die Verwendung solcher Magnetpig mente 9 z.B. beim Bedrucken eines Wertdokuments führt somit zu einer in einer Richtung im Wesentlichen einheitlichen Ausrichtung der Pigmente 9, während die Ausrichtung der Pigmente 9 in einer anderen Richtung im We- sentlichen zufallsverteilt ist. Beim Betrachten eines auf diese Weise erhalte nen Wertdokuments zeigt somit nicht immer eine Farbfläche des Pigments 9 nach oben in die Richtung des Betrachters. Dies führt zu einer Aufweitung der Lichtreflexion und zu einer verringerten Brillanz und Schärfe des optisch variablen Effekts. Die Figur 5 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen plättchenförmigen magnetischen Effektpigments 8, dessen magnetisches Moment „ m " senk recht zur Plättchenebene ausgerichtet ist. Wird ein Magnetfeld mit einer Feldstärke mit dem Formelzeichen „H" angelegt, werden die Pigmente 8 so ausgerichtet, dass ihre Magnetisierung möglichst parallel zum Feldvektor liegt. Genau wie bei den im Stand der Technik bekannten magnetischen Ef fektpigmenten 9 verbleibt ein Freiheitsgrad: die Plättchen können um eine Achse rotieren, die parallel zu ihrem magnetischen Moment angeordnet ist, ohne ihre potentielle Energie im Magnetfeld zu verändern. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten Magnetpigmenten 9 hat die Rotation im Falle der erfindungsgemäßen Pigmente 8 aber keinen wesentlichen Ein fluss auf die Reflexionseigenschaften der Pigmente 8. Die Reflexionseigen schaften können folglich besser kontrolliert werden. Im Falle der im Stand der Technik bekannten Magnetpigmente 9 sieht der Betrachter eine Vielzahl kleiner Pigmente mit einer jeweils im Wesentlichen zufälligen Helligkeit. Die auf diese Weise erhaltenen Sicherheitselemente haben folglich eine granuläre bzw. eine sozusagen „verrauschte" optische Textur. Demgegenüber können mittels der erfindungs gern äßen Pigmente 8 homogen glänzende Flächen er- zeugt werden. Auf diese Weise lassen sich z.B. sogenannte Mikrospiegel- Wölbeffekte erzielen.
Das erfindungsgemäße, in der Figur 5 gezeigte plättchenförmige magneti sche Effektpigment 8 besitzt einen Sandwich-artigen Schichtaufbau mit einer speziellen magnetischen Schicht als eine zentrale Schicht, die sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite mit jeweils einer optischen Funktions schicht versehen ist. Die beiden optischen Funktionsschichten sind im vor liegenden Beispiel identisch und werden jeweils durch einen Interferenz schichtaufbau mit einer reflektierenden Schicht (z.B. eine Al-Schicht), einer dielektrischen Schicht (z.B. eine SiCh-Schicht) und einer absorbierenden Schicht (z.B. eine Cr-Schicht) gebildet. Das Effektpigment 8 hat also einen symmetrischen Schichtaufbau mit der Schichtenfolge: absorbierende Schicht - dielektrische Schicht - reflektierende Schicht - magnetische Schicht - re flektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht.
Anhand der Figuren 1 bis 4 wird nachfolgend das Erzeugen des erfindungs gemäßen plättchenförmigen magnetischen Effektpigments 8 gemäß der Fi gur 5 beschrieben. Die Figuren 1 bis 3 veranschaulichen dabei insbesondere die Herstellung der magnetischen Schicht.
Gemäß der Figur 1 werden zunächst magnetische Partikel 1 mit einer Größe von 100 nm bereitgestellt, die im Beispiel auf a-Fe2C>3 (Hämatit) beruhen.
Das magnetische Moment des Partikels wird in der Figur 1 mit einem Pfeil bezeichnet.
Die magnetischen Partikel 1 werden in einem darauffolgenden Schritt in ein flüssiges, UV-härtendes Medium 2 als ein umgebendes Medium eingebracht (siehe Figur 2). Auf diese Weise erhält man zunächst eine auf einem flüssi gen Medium basierende Schicht mit einer Vielzahl an zufällig ausgerichteten magnetischen Partikeln 1.
Anschließend erfolgt das Anlegen eines externen Magnetfelds, wobei die Richtung der Feldlinien der angestrebten Magnetisierungsrichtung ent spricht. Die Figur 3 zeigt die mittels des externen Magnetfelds weitgehend einheitlich im flüssigen Medium 2 ausgerichteten magnetischen Partikel 1. Das flüssige Medium 2 wird daraufhin mittels UV-Strahlung ausgehärtet, d.h. die magnetischen Partikel 1 werden auf diese Weise in ihrer räumlichen Ausrichtung fixiert.
Die erhaltene, aus einer festen Matrix mit darin eingebetteten und räumlich fixierten magnetischen Pigmenten bestehende magnetische Schicht 3 wird gemäß der Figur 4 sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite mit tels Aufdampfen mit jeweils einem farbkippenden Interferenzschichtaufbau versehen, der eine reflektierende Schicht 4 (bzw. 4'), eine dielektrische Schicht 5 (bzw. 5') und eine absorbierende Schicht 6 (bzw. 6') aufweist. Die Figur 4 zeigt einen Ausschnitt des auf diese Weise erhaltenen Schichtaufbaus 7, von dem ausgehend mittels Zerkleinern die erfindungsgemäßen, plätt chenförmigen magnetischen Effektpigmente 8 erhältlich sind.
Weitere Anmerkungen:
Grundsätzlich muss das Aushärten des flüssigen Mediums 2 (siehe Figur 3) nicht zwangsläufig mittels UV-Härten erfolgen, sondern alternativ wäre auch ein Härten mittels Elektronenstrahlen (ESH) möglich. Gerade im Be reich stark pigmentierter Schichten oder beim Einsatz der magnettragenden Schicht als Kaschierkleber kann das Elektronenstrahlhärten interessant sein, weil es hierbei nicht auf die UV-Transparenz des Aufbaus ankommt. Die magnetische Ausrichtung besitzt eine so große Kraft, dass die Ausrichtung auch in einer Matrix stattfinden kann, die so hochviskos ist, dass sich ohne aktive äußere Einwirkung die Ausrichtung des einzelnen magnetischen Par- tikels nicht mehr wesentlich ändert. Deshalb könnte die Matrix sogar ein 100% -System eines Kaschierklebers sein. Beim Einsatz eines kationischen Kaschierklebersystems könnte z.B. zunächst die Belichtung, dann das Zusammenführen der Substrate und unmittelbar danach die Ausrichtung der Magnetpartikel erfolgen.
Bei radikalisch-härtenden Systemen kann die Ausrichtung der Partikel z.B. entweder kurz vor der Härtung oder während der Härtung erfolgen, weil hier die Vernetzungsreaktion in der Regel so schnell erfolgt, dass später kei ne Ausrichtung mehr möglich ist. Radikalisch-härtende Systeme können z.B. durch UV oder ESH vernetzt werden.
Die UV-Härtung benötigt in der Regel einen geeigneten Photo initiator, der mit Vorteil so zu wählen ist, dass die UV-Strahlung, die die Schicht ausrei chend durchdringen kann, auch den Photoinitiator anregen kann. Es existiert eine große Anzahl von geeigneten Photoinitiatoren. Typische Typ-I- Initiatoren sind z.B. die BAPO (Bisacylphosphinoxid)-Typen, z.B. Omnirad 819, die Aminoketone (z.B. Omnirad 369, 379). Typische Typ-II-Initiatoren sind ITX und die Benzophenone. Diese benötigen in der Regel noch Coinitia- toren, wie z.B. tertiäre Amine.
Radikalisch-härtende Systeme bestehen weiterhin meist aus Acrylsäu reestern (einerseits die Präpolymere, andererseits die Reaktiwerdünner). Hersteller, wie z.B. die Firmen Allnex, Arkema, BASF, Miwon, bieten von beiden Produktgruppen zahlreiche Vertreter an. Um die Reaktivität zu erhö hen, können weiterhin z.B. Thiole eingesetzt werden. Zusätzlich können Sta bilisatoren erforderlich sein.
Eine geeignete Formulierung basiert auf der folgenden Zusammensetzung (die Prozentangaben sind in Gewichtsprozent (Gew.-%) zu verstehen): CN111 (epoxidised soya bean oil acrylate) 35 % DPGDA (Reakti wer dünner) 15 %
Ebl30 (Reaktivverdünner, Allnex) 15 % TMP(EO)9TA (Reaktivverdünner) 13 % Magnetpigment 10 % Dispergieradditiv 1% Ebecryl 116 (Aminsynergist) 6 % Omnirad 2100 (Photoinitiator, IGM) 2% Esacure KIP160 (Photoinitiator, IGM) 3 %
Die obige Formulierung könnte z.B. für einen UV-Lack mit Magnetpigment angewendet werden. Insbesondere für Kaschier kleber sind mit Vorteil wei chere Rohstoffe mit besserer Haftung auf Metallen sinnvoll. Beim Einsatz saurer Haftvermittler für die Haftung auf Metallen kann man unter Umständen auf den Aminsynergisten verzichten.

Claims

P a te n t a n s p r ü c h e
1. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment zur Verwendung in einer Druckfarbe, umfassend einen Schichtaufbau mit einer magnetischen Schicht und mindestens einer optischen Funktionsschicht, wobei die magnetische Schicht auf innerhalb einer festen Matrix fixierten magnetischen Partikeln mit einer weitgehend einheitlichen, von der Plättchenebene abweichenden magnetischen Vorzugsrichtung basiert.
2. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 1, wobei die weitgehend einheitliche magnetische Vorzugsrichtung der innerhalb der festen Matrix fixierten magnetischen Partikel im Wesentlichen senkrecht zur Plättchenebene des Effektpigments ausgerichtet ist.
3. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 1 oder 2, wobei die magnetischen Partikel eine Größe von weniger als 1000 nm, be vorzugt weniger als 500 nm, weiter bevorzugt weniger als 200 nm und ins besondere bevorzugt weniger als 100 nm aufweisen.
4. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die magnetischen Partikel eine uniaxiale magnetische Aniso tropie aufweisen, vorzugsweise eine uniaxiale magnetische Kristallanisotro pie oder eine uniaxiale magnetische Formanisotropie.
5. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 4, wobei das Material der magnetischen Partikel von der Gruppe bestehend aus Ba- Fei20i9, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn, a-Fe203 und Nd2Fei4B gewählt ist und die magnetischen Partikel insbesondere eine uniaxiale magnetische Kristallan isotropie aufweisen, oder wobei das Material der magnetischen Partikel von der Gruppe bestehend aus Eisen, Cobalt, Nickel und einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist und die magnetischen Partikel insbesondere eine uniaxiale magnetische Formaniso tropie aufweisen.
6. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die magnetischen Partikel jeweils auf mittels der Glancing- Angle-Deposition(GLAD)-Technik oder der Oblique- Angle- Deposition(OAD)-Technik erhältlichen Nadeln basieren.
7. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die optische Funktionsschicht eine metallische Schicht, eine drucktechnisch erhältliche Farbschicht, ein auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierender Interferenzschichtaufbau oder eine Kombination zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente ist, z.B. eine oberhalb einer metallischen Schicht angeordnete drucktechnisch erhältliche Farbschicht.
8. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Effektpigment einen Sandwich-artigen Schichtaufbau aufweist und die magnetische Schicht als eine zentrale Schicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite mit jeweils einer optischen Funk tionsschicht versehen ist, wobei die beiden optischen Funktionsschichten unabhängig voneinander von einer reflektierenden metallischen Schicht, ei ner drucktechnisch erhältlichen Farbschicht, einem auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basie renden Interferenzschichtaufbau oder einer Kombination zweier oder meh- rerer der vorstehend genannten Elemente gewählt sind, z.B. eine oberhalb einer reflektierenden metallischen Schicht angeordnete drucktechnisch er hältliche Farbschicht.
9. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 8, wobei das Effektpigment einen asymmetrischen Schichtaufbau mit zwei voneinan der abweichenden optischen Funktionsschichten aufweist, vorzugsweise zwei voneinander abweichenden optischen Funktionsschichten, die jeweils ein auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierender Interferenzschichtaufbau sind und ins besondere hinsichtlich des Materials oder der Schichtdicke der dielektrischen Schicht voneinander abweichen und das Effektpigment die folgende Schich tenfolge aufweist: absorbierende Schicht - dielektrische Schicht - reflektie rende Schicht - magnetische Schicht - reflektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht.
10. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 8, wobei das Effektpigment einen symmetrischen Schichtaufbau mit zwei identischen optischen Funktionsschichten aufweist.
11. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 10, wobei das Effektpigment einen symmetrischen Schichtaufbau aufweist, wobei die magnetische Schicht als zentrale Schicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite mit jeweils einer optischen Funktionsschicht versehen ist, wobei die beiden optischen Funktionsschichten jeweils ein auf einer reflek tierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierender Interferenzschichtaufbau sind und das Effektpigment die folgende Schichtenfolge aufweist: absorbierende Schicht - dielektrische Schicht - reflektierende Schicht - magnetische Schicht - reflektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht.
12. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 7, wobei die optische Funktionsschicht ein auf einer reflektierenden Schicht, einer die lektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basierender Interfe renzschichtaufbau ist und das Effektpigment die folgende Schichtenfolge aufweist: absorbierende Schicht - dielektrische Schicht - reflektierende Schicht - dielektrische Schicht - absorbierende Schicht - magnetische Schicht.
13. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 9, wobei das Effektpigment einen asymmetrischen Schichtaufbau aufweist, wobei die magnetische Schicht auf der Vorderseite mit einem auf einer reflektierenden Schicht, einer dielektrischen Schicht und einer absorbierenden Schicht basie renden Interferenzschichtaufbau versehen ist und die magnetische Schicht auf der Rückseite mit einer reflektierenden metallischen Schicht versehen ist, sodass das Effektpigment die folgende Schichtenfolge aufweist: absorbieren de Schicht - dielektrische Schicht - reflektierende Schicht - magnetische Schicht - reflektierende metallische Schicht.
14. Verfahren zum Herstellen eines plättchenförmigen magnetischen Effekt pigments nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend a) das Bereitstellen eines flüssigen Mediums mit darin beweglichen, zufällig ausgerichteten magnetischen Partikeln; b) das Ausrichten der magnetischen Partikel mittels eines externen Magnet felds; c) das Aushärten des die magnetischen Partikel umgebenden flüssigen Me diums zu einer festen Matrix, sodass eine magnetische Schicht erhalten wird, die innerhalb der festen Matrix fixierte magnetische Partikel mit einer weit gehend einheitlichen, von der Ebene der magnetischen Schicht abweichen den magnetischen Vorzugs richtung aufweist; d) das Erzeugen eines die magnetische Schicht und mindestens eine optische Funktionsschicht aufweisenden Schichtaufbaus; und e) das Zerkleinern des im Schritt d) erhaltenen Schichtaufbaus zu einzelnen plättchenförmigen magnetischen Effektpigmenten.
15. Verfahren zum Herstellen eines Wertdokuments, umfassend
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer plättchenförmige magnetische Effektpigmente nach einem der Ansprüche 1 bis 13 enthalten den ersten Druckfarbe in einem ersten Bereich;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente in der im ersten Bereich aufgedruckten ersten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds;
- das Aushärten der im ersten Bereich aufgedruckten ersten Druckfarbe.
16. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer erste plättchenförmi ge magnetische Effektpigmente nach einem der Ansprüche 1 bis 13 enthal tenden ersten Druckfarbe in einem ersten Bereich;
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer zweite plättchenför mige magnetische Effektpigmente nach einem der Ansprüche 1 bis 13 enthal tenden zweiten Druckfarbe in einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich, wobei die zweiten Effektpigmente sich visuell von den ers ten Effektpigmenten unterscheiden;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente in der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich aufgedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds; - das Aushärten der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich auf gedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe.
17. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer plättchenförmige magnetische Effektpigmente nach einem der Ansprüche 1 bis 13 enthalten den ersten Druckfarbe in einem ersten Bereich;
- das Bedrucken des Wertdokumentsubstrats mit einer konventionelle, plätt chenförmige magnetische Effektpigmente enthaltenden zweiten Druckfarbe in einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich, wobei die konventionellen, plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente eine ent lang der Plättchenebene verlaufende magnetische Vorzugsrichtung aufwei sen;
- das Ausrichten der plättchenförmigen magnetischen Effektpigmente in der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich aufgedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe mittels eines externen Magnetfelds;
- das Aushärten der jeweils im ersten Bereich und im zweiten Bereich auf gedruckten ersten bzw. zweiten Druckfarbe, sodass die beiden Bereiche in folge der unterschiedlichen Ausrichtung der beiden Effektpigment- Arten ein deutlich voneinander unterscheidbares Erscheinungsbild aufweisen.
18. Wertdokument, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprü che 15 bis 17.
19. Wertdokument nach Anspruch 18, wobei das Wertdokument eine Bank note oder ein Ausweisdokument ist.
20. Druckfarbe, umfassend plättchenförmige magnetische Effektpigmente nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
21. Druckfarbe nach Anspruch 20, wobei die Druckfarbe ein Bindemittel, bevorzugt ein UV-härtendes Bindemittel, ein mittels Elektronenstrahlen här tendes Bindemittel oder ein wärmehärtendes Bindemittel, umfasst.
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