EP4067104B1 - Method of manufacturing an optically variable security element - Google Patents
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- EP4067104B1 EP4067104B1 EP22020007.5A EP22020007A EP4067104B1 EP 4067104 B1 EP4067104 B1 EP 4067104B1 EP 22020007 A EP22020007 A EP 22020007A EP 4067104 B1 EP4067104 B1 EP 4067104B1
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Definitions
- the invention relates to a manufacturing method for an optically variable security element for securing valuables, which contains a carrier and a feature layer with first and second feature areas in which different first and second embossed lacquer layers are present.
- Data carriers such as valuables or identification documents, but also other valuables, such as branded items, are often provided with security elements for security purposes, which allow the authenticity of the data carrier to be checked and which at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
- the security elements can be designed, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a cover film for a banknote with a hole, an applied security strip, a self-supporting transfer element or also in the form of a feature area applied directly to a document of value.
- optically variable security elements which have two relief structures arranged at different heights and each provided with a color coating, which are embossed into suitably colored embossing lacquer layers, see WO 2020/011390 A1 , WO 2020/011391 A1 and WO 2020/011392 A1 .
- the viewer in order to view the lower-lying relief structure, the viewer usually has to look through the embossing lacquer layer of the higher-lying relief structure, so that, depending on the desired optical impression, there can be considerable restrictions on the coloring of the embossing lacquers, in particular the embossing lacquer of the higher-lying embossing lacquer layer.
- WO 2016/173898 A1 describes the preamble of claim 1 or a method in which a first lacquer is applied to a support in first areas and a second lacquer is applied over the entire surface, in the first and second areas. The second lacquer is then removed by etching, exposing the first lacquer in the first areas.
- the invention is based on the object of specifying a method with which generic optically variable security elements with high register accuracy of the different first and second embossed lacquer layers can be produced.
- the invention provides a method for producing a security element, which can be used in particular to secure valuables.
- the security element to be produced contains a feature layer with first and second feature areas in which different first and second embossing lacquer layers are present.
- a layer of a first embossing varnish is applied to a carrier in the first feature areas.
- a layer of a second, different embossing varnish is then applied over the entire surface, so that the second embossing varnish is present in the second feature areas on the carrier.
- the feature layer formed by the two embossing lacquer layers is then partially removed from its free top side. This exposes the first embossing lacquer areas, so that in the first feature areas the first embossing lacquer layer and in the second Feature areas the second embossing lacquer layer lie next to each other in register.
- the embossing structure which produces a first optical effect is advantageously embossed into the first embossing lacquer layer, and the embossing structure which produces a second, different optical effect is embossed into the second embossing lacquer layer.
- a precisely registered arrangement of feature areas refers in particular to an arrangement in which the feature areas abut one another or are arranged at a predetermined, defined small distance from one another.
- a small distance is in particular a distance of a few micrometers or a few tens of micrometers up to 100 ⁇ m and in some applications up to 200 ⁇ m.
- the carrier can remain permanently in the security element or it can represent a production carrier that is removed from the security element again after the security element has been transferred to a target substrate.
- a system If a system has to dry physically, it usually has to be dried before embossing.
- Crosslinking reactions for example through radiation, or slower reactions (e.g. in 2K systems) should generally take place after embossing, as they can make embossing more difficult or even impossible.
- the second embossing varnish is preferably applied in such a way that it is present, at least partially or over the entire surface, in the first feature areas on the areas with, in particular dried or pre-hardened, first embossing varnish.
- the first embossing varnish is preferably dried or pre-cured before removal, in particular before applying the second embossing varnish.
- An actual crosslinking reaction can therefore take place during or after embossing or can only be triggered during or after embossing, in particular by irradiation.
- the first embossing lacquer is applied and preferably dried or pre-cured in a first layer thickness d 1 which is greater than the desired target layer thickness d 0 .
- the second embossing lacquer is applied over the entire surface in a second layer thickness d 2 , which is greater than the desired target layer thickness d 0 and preferably greater than the first layer thickness d 1 .
- the second embossing lacquer layer is then present on the carrier with the second layer thickness d 2 .
- the second embossing lacquer is present at least partially, preferably over the entire surface and/or with a layer thickness of at least or exactly d 2 - d 1 , alternatively only partially.
- the second embossing varnish is preferably dried or pre-cured.
- the feature layer formed by the two embossing lacquer layers is removed mechanically down to the desired target layer thickness d 0 .
- the second embossing varnish is preferably applied in several steps and after each step of application there is a wiping or squeegee step in order to keep the layer thickness of the second embossing varnish on the areas with dried or hardened first embossing varnish low.
- the feature layer formed by the two embossing lacquer layers is removed with a milling machine down to the desired target layer thickness d 0 .
- the two embossing varnishes advantageously have different optical properties, in particular different colors.
- material can be gradually removed from the free top side of the feature layer from increasing depths, and the end point of the mechanical removal can be determined by an analysis of the optical properties, in particular the color of the removal material.
- the end point is preferably determined by checking whether the color of the first embossing varnish also appears in the removal material in addition to the color of the second embossing varnish.
- the first and second embossing varnish are coordinated with one another, so that the second embossing varnish is soluble in a removal medium, while the first embossing varnish is insoluble in the removal medium, at least in the dried or hardened state.
- the second embossing varnish is dried after being applied once or several times and the second embossing varnish is removed with the removal medium until the areas with dried or hardened first embossing varnish are exposed. The removal process is then stopped.
- the second embossing varnish is preferably applied in several steps and after each step of application there is a wiping or squeegee step in order to keep the layer thickness of the second embossing varnish on the areas with dried or hardened first embossing varnish low.
- the second embossing lacquer can in particular contain a colorant or color pigments, the concentration of the colorant or color pigments preferably being reduced as the number of application steps increases. It is also possible to reduce the amount or layer thickness of the embossing varnish applied as the number of application steps increases.
- the second embossing varnish is advantageously applied one or more times until the second embossing varnish in the second feature areas fills the depressions between the areas with dried or hardened first embossing varnish.
- the embossing structure which produces a first optical effect is advantageously embossed into the first embossing lacquer layer, and the embossing structure which produces a second, different optical effect is embossed into the second embossing lacquer layer.
- the embossed structures of the first and second embossed lacquer layers are advantageously essentially at the same height, which means in particular that the average heights of the two embossed structures do not differ by more than the height difference within each embossed structure.
- the embossing lacquer layers are each provided with an embossing structure one after the other in an earlier and a later embossing step.
- the earlier embossing step only one of the two embossing lacquer layers is embossed, and in the later embossing step only the other of the two embossing lacquer layers is embossed, preferably by using a flexible embossing tool, a soft embossing press or a flexible compensation layer in the layer structure of the security element in order to create the later embossing structure only to be transferred into the embossing lacquer layer that has not already been embossed.
- the two embossing varnishes have different solidification properties; it is particularly preferred that the embossing varnishes also have different optical properties.
- Lacquers that harden by physical drying in particular thermoplastic embossing varnishes, can be applied as embossing varnishes. If both the first and the second embossing varnish are each formed by a thermoplastic embossing varnish, they advantageously have different softening temperatures, which are preferably more than 10 ° C, particularly preferably more than 25 ° C, in particular more than 50 ° C differentiate.
- thermoplastics can also be used side by side as embossing varnishes, with a first "thermoplastic” being able to be post-crosslinked by radiation, for example.
- a removal process is used until both thermoplastics are next to each other and have the same height. Both still have comparable melting points and can be minted at the same time.
- the first thermoplastic is crosslinked. This means that it has a higher melting point, which means that its structure is not destroyed in the second embossing step and the second thermoplastic can be embossed.
- a radiation-curing, in particular UV-curing, embossing varnish is applied as an embossing varnish and a thermoplastic embossing varnish is applied as another embossing varnish.
- designs in which both embossing varnishes are formed by UV embossing varnishes can also be considered.
- the embossing varnishes can in particular be applied in different colors, different transparency and/or different luminescence.
- the embossing varnishes are preferably colored with a glaze and are therefore both colored and partially translucent.
- embossing lacquer layers of the first and second feature areas are advantageously arranged next to one another without gaps or overlaps.
- the first and second embossing lacquer layers are provided with a common reflection-increasing coating, in particular a high-refractive index or metallic coating.
- This coating is preferably carried out after embossing the first and second embossing varnish with a respective embossing structure that produces different first and second optical effects.
- the embossed structures of the first and second embossed lacquer layers each advantageously contain structural elements with structural dimensions in the plane that are between 30 ⁇ m and 200 ⁇ m, in particular between 50 ⁇ m and 150 ⁇ m.
- One or both embossed structures advantageously contain, as structural elements, micromirror arrangements with directionally reflecting micromirrors, in particular with non-diffractive mirrors, and preferably with planar mirrors, concave mirrors and/or Fresnel-like mirrors.
- optically variable security element can contain further layers, such as protective, covering or additional functional layers, machine-readable elements, primer layers or heat-sealing lacquer layers, which, however, do not represent the essential elements of the present invention and are therefore not described in more detail.
- the security element to be produced is advantageously a security thread, in particular a window security thread or a pendulum security thread, a tear thread, a security tape, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, document of value or the like.
- thermoplastic varnishes also called thermoplastics
- properties described below although varnishes with different properties can also be used for special applications.
- Typical UV embossing varnish is initially significantly easier to emboss than thermoplastic embossing varnish.
- a liquid embossing varnish can first be applied to a film. This reaches the embossing tool without roller contact. The foil with the embossing varnish is brought into contact with the embossing tool using an presser, whereby the varnish surface takes on the structure of the embossing tool. In a theoretical, arbitrarily slow process, no pressure would be required; the paint would simply flow into the structures and displace the air.
- the embossing process on the machine is not arbitrarily slow, so that when embossing with too little press pressure, the lacquer can no longer completely displace the air in the specified time. If there are certain requirements for speed and freedom from bubbles, a certain embossing pressure is used in practice. If there was no UV curing, the paint would immediately flow again after contact with the embossing tool after the film was removed from the embossing tool. In practice, however, the film has a certain wrap around the embossing tool. If the film with the lacquer comes into contact with the embossing tool through the presser, the film normally no longer spontaneously moves away from the embossing tool.
- Thermoplastic embossing usually works differently than the UV embossing described.
- a thermoplastic is solid at room temperature and therefore not flowable; at elevated temperatures it becomes embossable at a certain temperature. If the temperature is further increased, the lacquer becomes sticky, which limits the useful embossability with a standard embossing tool. However, if necessary, non-stick coated tools can be used.
- embossing thermoplastics for example, the embossing die can be heated, embossed at an elevated temperature and the embossing die can, if necessary, be cooled down slightly before demolding. In a roll-to-roll process, there is usually no cooling before demoulding.
- the film can be heated up with contact to the embossing tool, embossed at the highest temperature and immediately removed from the mold without getting into the sticky area of the thermoplastic. Heating to such a degree that the thermoplastic actually becomes liquid is advantageously avoided.
- the embossing tool is advantageously provided with a non-stick coating.
- a metallization of the unembossed embossing varnish can be provided to avoid adhesion, or it can be ensured that the higher-melting thermoplastic only becomes higher-melting at a later point in time. This can be ensured, for example, using the crosslinkers mentioned elsewhere (e.g. isocyanates) or through radiation crosslinking.
- two thermoplastically embossable UV raw materials can be placed next to each other, with one of these two formulations containing a photoinitiator.
- the second embossing can be made.
- the second "thermoplastic" is left uncrosslinked or it is crosslinked using electron beam curing, since the latter process can be carried out without photoinitiators.
- the second thermoplastic can also contain a photoinitiator that is not activated at the wavelength(s) of the first emitter.
- embossing varnishes that harden or crosslink thermally instead of photochemically.
- some embossing varnishes have a softening temperature T 1 and a curing temperature T 2 > T 1 .
- Such embossing varnishes can be formed, for example, based on acrylates with isocyanates.
- Another procedure involves selective heating of one of the embossing varnishes.
- An area with a selectively excitable substance in the UV/visible/IR or electrical/capacitive/magnetic with alternating field) selectively only leads to heating of the area containing this substance.
- two areas with UV embossing varnish can be provided and processed, in particular embossed, one after the other.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 with an optically variable security element 12 in the form of a glued-on transfer element.
- the invention is not limited to transfer elements and banknotes, but can be used for all types of security elements, for example labels on goods and packaging or for securing documents, ID cards, passports, credit cards, health cards and the like.
- transfer elements such as patches with or without their own carrier layer
- security threads or security strips for example, can also be considered.
- the security element 12 gives the viewer a three-dimensional impression and, for example, at the same time shows a binary color and effect change when the banknote 10 is tilted, in which a first three-dimensional motif in a first color appears from a first viewing direction and a second three-dimensional motif from a second viewing direction Motif appears in a second color.
- embossed lacquer layers expediently also have other different properties, namely in particular different visual properties, such as different colors, transparency and/or luminescence.
- the optically variable effects created by the embossing, on the one hand, and the visual effects created by the additional properties of the embossed lacquer layers, on the other hand can be coordinated with one another in a perfectly registered manner.
- FIG. 2 Shows for illustration Fig. 2 in a schematic representation a security element 20 with a carrier film 22 in the form of a transparent PET film, which is provided with an embossed feature layer 24.
- the feature layer 24 consists of an alternating sequence of feature areas 30, 40 of the desired shape and size (only one of the feature areas is provided with a reference number), which differ from each other both through the different translucent coloring of the applied embossing lacquer layers 32, 42 and through the different The formation of the respective embossed structures 34, 44 differ.
- the embossed structures 34, 44 of the two feature areas 30, 40 lie in a common plane at essentially the same height and are provided with a common reflection-increasing metal coating 26, for example a vapor-deposited aluminum layer.
- the metallized embossed structures are leveled with a lacquer layer 28 and the security element can be glued to the desired target substrate, such as the banknote 10, via an adhesive layer 29. After gluing, the carrier substrate 22 can be removed or remain in the security element as a protective film.
- the security element 20 is designed to be viewed through the translucent embossing lacquer layers 32, 42.
- the viewer 14 looks at the metallized embossed structures 34 in the feature areas 30 through the embossed lacquer layer areas 32, while in the feature areas 40 he looks through the embossed lacquer layer areas 42 at the metallized embossed structures 44.
- the embossing varnish 32 can be colored glazing red and the embossing structures 34 can produce a curved representation of the value number "10" as a motif, while the embossing varnish 42 can be colored glazing green is and the embossed structures 44 produce a curved representation of a coat of arms as a motif.
- the two motifs can also be seen from different viewing directions. How out Fig.
- the feature areas 30, 40 with their different color effects generated by the embossing lacquer layers 32, 42 and their different motifs generated by the embossings 34, 44 are arranged directly next to one another, registered in register, without gaps or overlaps.
- the thermoplastic embossing varnishes 32, 42 are matched to one another in such a way that, in addition to the different colors, they also have different softening temperatures and can therefore be embossed at different temperatures.
- the thermoplastic embossing varnish 42 can already be embossed at a lower temperature T 2
- the thermoplastic embossing varnish 32 can only be embossed at a higher temperature T 1 > T 2 .
- both embossing varnishes 32, 42 are provided with the first embossing structure 34 using a first embossing tool 50, as in Fig. 3(b) illustrated.
- the carrier film with the embossed feature layer is then cooled to the lower temperature T 2 and removed from the mold, and thereby the embossing varnish 32 in the feature areas 30 with the embossed embossed structure 34 is solidified, while the embossing varnish 42 still remains deformable.
- the embossing varnish 42 will therefore partially or completely flow after demoulding and will at best accept the first embossing incompletely, as in Fig. 3(c) indicated by the reference number 34 '.
- Fig. 3(c) Also shown is the second embossing tool 52 for the second embossing step, with which the second embossing structure 44 is embossed into the still deformable embossing lacquer layer 42 of the feature areas 40 at the lower temperature T 2 .
- the embossed structure 34 of the feature areas 30 is already solidified; it is no longer significantly influenced by the second embossing step, in particular due to the measures described in more detail below.
- the carrier film with the double-embossed feature layer is cooled to a temperature T ⁇ T 2 , for example to room temperature, and the embossing lacquer 42 is thereby also solidified in the feature areas 40.
- a feature layer 24 with the desired double embossing 34, 44 registered on the feature areas 30, 40 is obtained, as in Fig. 3(d) shown.
- the feature layer 24 can then be metallized, as in Fig. 2 illustrated, or the intermediate product of Fig. 3(d) can be further processed into a desired security element in another way.
- thermoplastic embossing varnish 32 and a UV embossing varnish 42 are used. Unlike the configurations described below, the design of the Fig. 4 first embossed with the thermoplastic embossing varnish and only then with the UV embossing varnish. Even if a UV embossing varnish is typically easier to emboss than a thermoplastic embossing varnish, when using suitable embossing varnishes and/or under suitable conditions, an embossing sequence as in Fig. 4 are used.
- a carrier film 22 for example a transparent, colorless PET film, is provided and coated in the feature areas 30 with a thermoplastic embossing varnish 32 and in the feature areas 40 with a UV embossing varnish 42, each with a desired different color effect.
- the first embossing structure 34 is embossed with a first embossing tool 50 under embossing conditions in which the thermoplastic embossing varnish 32 can be embossed, as in Fig. 4(b) illustrated.
- the embossing conditions can include, for example, a temperature T 1 of 120 ° C and high embossing pressure.
- the carrier film with the embossed feature layer is then cooled to a lower temperature T 2 ⁇ T 1 and removed from the mold, thereby solidifying the embossing lacquer 32 in the feature areas 30.
- the UV embossing varnish 42 is not embossed under the embossing conditions of the first embossing step, so that after the first embossing step in the feature areas 30 the embossing varnish 32 provided with the embossing structure 34 and in the feature areas 40 the unembossed UV embossing varnish 42 is present, as in Fig. 4(c) shown.
- Fig. 4(c) shown is the second embossing tool 52, with which the second embossing structure 44 is embossed into the UV-curable embossing lacquer layer 42 of the feature areas 40 at the lower temperature T 2 and under UV radiation 54.
- the heat input into the thermoplastic layer 32 can be minimized. Because of the low temperature in the second embossing step and due to the measures described in more detail below, the already solidified embossed structure 34 of the feature areas 30 is not significantly influenced by the second embossing step.
- the embossing varnish 42 has also solidified in the feature areas 40, so that as in Fig. 3 a feature layer 24 with a desired double embossing 34, 44 registered on the feature areas 30, 40 is obtained, as in Fig. 4(d) shown.
- both embossing lacquer layers 32, 42 are already present on the carrier film in the first embossing step.
- One way to ensure that the embossing of the first embossed layer is not destroyed or damaged by the subsequent embossing step is to use a flexible embossing tool for the second embossing.
- Fig. 5 This is based on the design of the Fig. 5 illustrated, in which the feature layer 24 is similar to the example of Fig. 4 on the one hand, feature areas 30 with a thermoplastic embossing varnish 32 and on the other hand, feature areas 40 with a UV embossing varnish 42.
- the structures 34 and 44 to be impressed in each case have structural dimensions L 1 and L 2 of 50 ⁇ m to 150 ⁇ m in the plane.
- the structure height is typically on the order of a few micrometers.
- the UV embossing varnish 42 is provided with the desired second embossing structure 44 and then hardened, as in Fig. 5(a) shown.
- the thermoplastic embossing varnish 32 can also be embossed or it can, as in Fig. 5(a) , remaining without an imprinted structure due to flow.
- the first embossing structure 34 is embossed with the aid of a flexible embossing tool 60, which carries the desired embossing structure 34 on its surface.
- the flexible embossing tool 60 is made, for example, of silicone rubber and is deformed by pressure peaks on a length scale ⁇ of a few micrometers.
- the feature areas 40 with the already hardened UV embossing varnish 42 cause a corresponding deformation 62 of the flexible embossing tool 60 during embossing, so that on the one hand the already hardened embossing varnish areas 42 are not damaged, but on the other hand embossing varnish 32 in the feature areas 30 are embossed with the embossing structure 34 can, as in Fig. 5(b) illustrated.
- transition areas 64 in which the shape of the embossing tool 60 changes significantly, have a dimension of the order of magnitude ⁇ «Li, L 2 , i.e. the transition areas 64 are significantly smaller than the structural dimensions of the embossings 34, 44, a possibly smaller, defective one or even a lack of embossing in the transition areas 64 has no significant influence on the quality of the embossed structures 34 in the feature area 30 as a whole.
- the feature layer 24 is therefore provided with the desired registered double embossing 34, 44 in the feature areas 30, 40, as in Fig. 5(c) shown.
- FIG. 6 Another possibility is with reference to Fig. 6 in the use of a hard embossing tool 70 in conjunction with a soft embossing presser 72 and a suitable carrier film 74 in the security element.
- the in Fig. 6(a) The initial situation presented largely corresponds to the initial situation Fig. 5(a) , that is, on a suitable carrier film 74, described in more detail below, there is a feature layer 24, in which a thermoplastic embossing varnish 32 is applied in feature areas 30 and a UV embossing varnish 42 is applied in feature areas 40.
- the UV embossing varnish 42 was already provided with a desired embossing 44 in a first embossing step.
- the structures 34, 44 to be impressed have structural dimensions L 1 and L 2 in the plane, which are between 50 ⁇ m and 150 ⁇ m.
- a hard embossing tool 70 is used, which can be made of nickel, for example.
- the hard embossing tool 70 is particularly well suited for embossing thermoplastic paint 32, but it is less able to compensate for height differences than the flexible embossing tool 60 for the design Fig. 5 .
- embossing presser 72 In order to ensure that the already embossed and hardened lacquer areas 42 are not deformed or damaged in the second embossing step, it is used that counter pressure is always required for embossing, which is usually applied by an embossing presser 72.
- An embossing presser 72 A special feature of the process is the Fig. 6 a relatively soft embossing presser 72 is used, which consists of an elastomer with a hardness of less than 90 Shore, in particular less than 85 Shore.
- the already hardened UV embossing varnish areas 42 are pressed sufficiently far into the soft embossing press 72 by the hard embossing tool 70 together with the carrier film 74 in order to emboss the thermoplastic embossing varnish 32 without damaging or destroying the UV embossing varnish areas 42 to be able to.
- the feature layer 24 is then provided with the desired registered double embossing 34, 44 in the feature areas 30, 40, as in Fig. 6(c) shown.
- the presser can also have a structured surface be equipped that locally limits deformation of the presser.
- the carrier film 74 it must be sufficiently easy to deform under the embossing conditions of the second embossing step in order to achieve the in Fig. 6(b) to allow illustrated height compensation by the embossing presser 72.
- a very thin carrier film 74 can be used, the thickness of which is preferably less than 23 ⁇ m, in particular less than 19 ⁇ m and particularly preferably between 6 ⁇ m and 15 ⁇ m.
- the carrier film 74 can also be tailored to the embossing conditions in that the glass transition temperature T g of the carrier film is exceeded under the embossing conditions of the second embossing step and the film therefore becomes particularly easy to deform.
- Another way to ensure that the first embossed layer is not destroyed or damaged under the embossing conditions of the later embossed layer is to provide a compensating layer 80 in the layer structure of the security element itself.
- a compensating layer 80 is provided between a carrier film 22 and the feature layer 24, which is at least in the case of Embossing conditions of the second embossing is flexible and preferably has elastic properties. If it is intended that the optical effect of the security element is viewed from the side of the embossing lacquer layers 32, 42 and thus also through the compensating layer, the compensating layer is preferably transparent and designed with a low scattering effect.
- the compensation layer 80 can be formed, for example, from a silicone rubber.
- the feature layer 24 contains a thermoplastic embossing varnish 32 in the feature areas 30 and a UV embossing varnish 42 in the feature areas 40, which has already been provided with a desired embossing 44 in a first embossing step.
- a hard embossing tool 70 can then be used, which is particularly well suited for embossing a thermoplastic lacquer 32.
- the second embossing step of the thermoplastic lacquer 32 takes place at an elevated temperature at which the compensating layer 80 is elastic, so that the already hardened UV embossing lacquer areas 42 are locally pressed into the compensating layer 80 by the hard embossing tool 70. This prevents deformation or damage to the embossed structure 44 and at the same time enables embossing of the embossing lacquer layer 32.
- the layer thickness of the compensating layer 80 should be slightly larger than the height difference to be compensated, which is usually between 2 and 15 ⁇ m for typical embossed microstructures 44.
- the equalizing layer 80 can also advantageously deform in such a way that when the UV embossing lacquer areas 42 are pressed in, the thermoplastic embossing lacquer areas 32 are simultaneously pressed slightly upwards and thereby support the second embossing. Such a deformation can in particular take place while preserving volume.
- the deformation of the elastic compensating layer 80 returns, so that the feature layer 24 produced is provided with the desired registered double embossing 34, 44 in the feature areas 30, 40, as in Fig. 7(c) shown.
- Variants are first described in which the phenomenon of surface energy or surface tension is exploited.
- a coating that has a suitable surface energy.
- additional layers for example a primer layer or a release layer, may be required for later detachment.
- Corona treatment, plasma treatment or flame treatment of the film can also be helpful for sufficient adhesion.
- said carrier 90 is or comprises a suitable carrier film, and has optionally been pretreated accordingly or provided with further layers in order to provide a surface energy suitable for the respective method.
- a carrier 90 is first printed in the feature areas 40 using any method with an embossable, hydrophilic formulation 42 after drying, which has the color or transparency desired in the feature areas 40.
- the formulation is a UV embossing varnish 42, which after printing in the feature areas 40 was embossed with the associated embossing structure 44 and finally hardened by UV crosslinking, as in Fig. 8(a) shown.
- the feature areas 30 are initially uncoated and represent areas with a hydrophobic surface.
- the carrier film provided with the UV embossing varnish is then moistened inline or in a separate process with a dampening solution 92. Only the hydrophilically coated feature areas 40 accept the dampening solution 92, while the hydrophobic feature areas 30 remain dampening agent-free, as in Fig. 8(b) illustrated.
- a second embossing lacquer layer of a thermoplastic embossing lacquer 32 is then applied to the carrier film, for which purpose a printing cylinder 94 is used in the exemplary embodiment, on which the embossing lacquer layer 32 is provided over the entire surface, as in Fig. 8(b) shown.
- the surface of the printing cylinder 94 is equipped with a compressible element 96.
- the compressible element 96 deforms when the embossing lacquer layer 32 is printed on by the pressure peaks generated by the already cured UV lacquer layer 42, as in Fig. 8(c) shown, so that the embossing varnish 32 comes into contact with the carrier 90 in the non-raised feature areas 30 and is transferred there without the already existing embossing structure 44 being damaged.
- the UV embossing varnish 42 of the feature areas 40 is also in contact with the embossing varnish layer 32 during printing, but it is color-repellent due to the previously applied dampening solution 92 and therefore does not accept the embossing varnish 32.
- thermoplastic embossing varnish 32 is only deposited in the feature areas 30 in the printing step, as in Fig. 8(d) shown.
- the already embossed and hardened UV embossing varnish 42 is present in the feature areas 40.
- the intermediate product obtained in this way can then, for example in connection with Figures 5 to 7 described, further processed and the embossing lacquer layer 32 can also be provided with the desired embossing.
- a thermoplastic embossing varnish another UV embossing varnish can also be used, which, since the first embossing varnish is already solidified when the further embossing varnish is printed on, can also have the same solidification properties as the first embossing varnish.
- the initial situation shown essentially corresponds to the initial situation Fig. 8 and shows a carrier 90 in feature areas 40 was coated with a hydrophilic UV embossing varnish 42 after curing.
- the UV embossing varnish 42 was embossed with the desired embossing structure 44 and hardened by UV crosslinking.
- the carrier film coated in this way was then moistened inline or in a separate process with a dampening solution 92, with only the hydrophilically coated feature areas 40 accepting the dampening solution 92, while the uncoated feature areas 30 remain dampening agent-free.
- a second embossing lacquer layer of a thermoplastic embossing lacquer 32 is then provided over the entire surface of a printing cylinder 94.
- a soft presser 98 provides counter pressure for the printing step, but due to its low hardness of less than 90 or less than 85 Shore, it can be locally deformed by pressure peaks. As in Fig.
- the UV embossing varnish areas 42 are also in contact with the embossing varnish layer 32, they are color-repellent due to the applied dampening solution 92 and therefore do not accept the embossing varnish 32.
- the printing step therefore creates a design with unembossed thermoplastic embossing varnish 32 in the feature areas 30 and with embossed, hardened UV embossing varnish 42 in the feature areas 40, which can be further processed as described above.
- a thermoplastic embossing varnish another UV embossing varnish can also be used here, which, as the first embossing varnish, already solidifies when the further embossing varnish is printed on is, can also have the same solidification properties as the first embossing varnish.
- the carrier film 90 must be sufficiently easily deformable under the printing conditions of the second embossing varnish 32 in order to achieve the in Fig. 9(b) to allow illustrated height compensation by the presser 98.
- a very thin carrier film 90 can be used (thickness preferably less than 23 ⁇ m, in particular 19 ⁇ m, in particular thickness between 6 ⁇ m and 15 ⁇ m) and/or a carrier film 90 with a low glass transition temperature can be used, which corresponds to the printing conditions of the second embossing varnish is exceeded, so that such and such foil becomes particularly easy to deform.
- a compensation layer 80 in the layer structure of the security element itself.
- a compensating layer 80 is arranged in the layer structure of the security element to be produced on the carrier film 22, which is flexible at least under the printing conditions of the embossing lacquer layer 32 and preferably has elastic properties.
- the initial situation shown corresponds to the initial situation except for the compensation layer Fig. 9(a) and shows a carrier film 22 with an applied compensation layer 80, for example made of silicone rubber, which was coated in feature areas 40 with a hydrophilic UV embossing varnish 42 after curing.
- the compensation layer can also be provided with a thin cover layer in order to facilitate the subsequent application of the embossing lacquer layers 32, 42 and/or to provide suitable surface energy.
- the UV embossing varnish 42 was embossed with the desired embossing structure 44 and hardened by UV crosslinking.
- the carrier film coated in this way was then moistened inline or in a separate process with a dampening solution 92, with only the hydrophilically coated feature areas 40 accepting the dampening solution 92, while the uncoated feature areas 30 remain dampening agent-free.
- a second embossing lacquer layer of a thermoplastic embossing lacquer 32 is then provided over the entire surface of a printing cylinder 94.
- the compensation layer 80 is elastic under the printing conditions of the thermoplastic varnish 32, so that the already cured UV embossing varnish areas 42 are locally pressed into the compensation layer 80 by the printing cylinder 94. This prevents deformation or damage to the embossing structure 44 and enables problem-free application of the embossing lacquer layer 32 precisely into the spaces 30 between the UV embossing lacquer areas 42.
- the layer thickness of the compensating layer 80 should be slightly larger than the height difference to be compensated for, which is typically between 2 and 15 ⁇ m.
- UV embossing varnish areas 42 are also in contact with the embossing varnish layer 32, they are color-repellent due to the applied dampening solution 92 and therefore do not accept the embossing varnish 32.
- the embossing lacquer layer 42 can be used instead of as in the exemplary embodiments Figures 8 to 10 to be printed in a structured manner, can also be applied in a process of residue-free embossing, as is generally the case in the printed publication EP 3 230 795 B1 is described.
- the surface energies of the carrier, the embossing tool used and the surface tension of the embossing varnish must be coordinated.
- a UV embossing varnish 42 is first applied to the entire surface of the carrier 90.
- a structured embossing tool 100 contains tool areas 102, 104 with different height levels, which correspond in shape and size to the feature areas 30 (protruding tool areas 102) and 40 (recessed tool areas 104), respectively.
- the desired embossing structure 44 of the feature areas 40 is arranged in the recessed tool areas 104, which are further away from the layer 42 to be embossed in the subsequent embossing step.
- the protruding areas 102 reduce the layer thickness of the embossing varnish 42 present there due to their geometry by displacement. It becomes more precise due to the wetting properties of the embossing varnish 42, the splitting coefficient, i.e. the interface energy between carrier 90 and embossing varnish 42 and between embossing varnish 42 and structured embossing tool 100, is negative, so that the embossing varnish 42 retreats from the feature areas 30 below the protruding tool areas 102 into the feature areas 40 below the recessed tool areas 104 .
- the raised tool areas 102 of the embossing tool 100 lead to a local residue-free dewetting of the embossing varnish 42 when approached.
- the embossing varnish 42 collecting in the feature areas 40 is embossed there by the embossing structure 44 arranged in the recessed tool areas 104.
- the carrier film 90 thus contains the desired high-resolution structure with embossed, hardened UV varnish areas 42 and still uncoated feature areas 30 in between, as in Fig. 11(b) shown. Further processing can then be carried out, for example, as in connection with the Figures 8 to 10 already described.
- a layer of a first embossing varnish 32 is first printed onto a carrier 90, which has a particularly low surface energy after it has dried or crosslinked.
- the printed first embossing varnish 32 is embossed and dried or hardened.
- the application of the first embossing varnish 32 is carried out in a structured manner, so that feature areas 30 with this first embossing varnish and still uncoated feature areas 40 are present without embossing varnish. It has proven to be advantageous if approximately half of the total area to be coated is provided with the first embossing lacquer 32.
- a second embossing lacquer formulation 42 which has a low viscosity and a high surface tension, is then applied over the entire surface. This corresponds to the situation in Fig. 12 (a) intermediate step shown.
- the second embossing varnish formulation 42 can be a UV embossing varnish, in particular a water-thinnable formulation, which may have to be physically dried before embossing.
- the second formulation 42 dewets from the first low surface energy embossing lacquer 32, as in Fig. 12(a) indicated by the arrows 110, so that after dewetting the in Fig. 12(b) situation presented arises.
- the application of the second embossing varnish formulation 42 can also be repeated several times, so that material of high surface tension is successively built up in the feature areas 40 until there is a sufficient amount of second embossing varnish 42 for the desired second embossing.
- a first layer of a first thermoplastic embossing varnish 42 with a desired first color is applied to a carrier film 22 in a structured manner and dried.
- the application of the first embossing varnish 42 is carried out in a structured manner in the pattern of the feature areas 40, but with a greater layer thickness d 1 than the layer thickness d 0 actually required at the end, as in Fig. 13(a) shown.
- a second layer of a second thermoplastic embossing varnish 32 with a desired second color is then applied over the entire surface.
- the second embossing lacquer 32 is advantageously applied in a layer thickness d 2 > d 1 , but in principle it is sufficient if the second embossing lacquer is applied in a layer thickness d 2 > d 0 .
- the application of the second embossing varnish 32 can also be carried out in several steps, each combined with wiping or squeegeeing steps, in order to keep the layer thickness of the second embossing varnish 32 on the first applied embossing varnish areas 42 low.
- the resulting structure is removed mechanically down to the desired layer thickness d 0 , for example by milling 120 of the layer areas 122 that protrude beyond the layer thickness d 0. If the milling machine 120 is set to the desired target layer thickness, can In the simplest case, milled up to this target layer thickness, in which both embossing varnishes 32, 42 are exposed in the feature areas 30, 40 arranged exactly next to each other, as in Fig. 13(c) shown.
- a fine adjustment and feedback of the milling step 120 can be carried out with the help of the milling removal, i.e. the material removed from the layer areas 122.
- the milling removal i.e. the material removed from the layer areas 122.
- FIG. 13(b) illustrated is initially shown at When milling only removes a small amount of layer 124, only material from the higher second embossing varnish 32 is removed; only when larger layers are removed is material from the first embossing varnish 42 also removed.
- a desired removal depth can therefore be checked by a spectroscopic examination or, if necessary, simply by checking the color of the milling material. This can ensure that the excess of the second embossing varnish 32, which is present on the first embossing varnish areas 42, is completely removed and the in Fig. 13(c) End position shown is reliably reached.
- a UV embossing varnish 42 of a first color is first applied to a carrier film 22 in a structured manner in feature areas 40.
- the UV embossing varnish 42 is typically embossed and cured with the desired embossing structure 44.
- the feature areas 30 lying between the embossing lacquer areas 42 ideally remain completely uncoated.
- thermoplastic embossing varnish 32 with a second color is then provided, for which a suitable removal medium exists, with which the dried embossing varnish 32 can be removed at a well-defined removal rate, but which does not dissolve the UV embossing varnish 42.
- embossing varnish 32 With this embossing varnish 32, a second layer is applied to the entire surface of the carrier film 22, as in Fig. 14(b) shown.
- the application can be done, for example, using flexographic printing, with the Flexosleeve at high pressure a significant part of the embossing varnish 32 is already pressed into the depressions 130 between the already hardened UV embossing varnish areas 42 and only relatively little ink comes to rest on the embossing varnish areas 42.
- the embossing varnish 32 Immediately after applying the embossing varnish 32, it is still liquid, so that the excess can be wiped or doctored off from the printed film and can therefore be removed in particular from the already hardened embossing varnish areas 42. After physical drying of the embossing varnish 32, the depressions 130 between the already hardened UV embossing varnish areas 42 are partially filled, as in Fig. 14(b) shown. There is also generally a thin toning film 132 made of embossing lacquer material on the embossing lacquer areas 42.
- embossing varnish 32 and the removal of excess material are repeated until the wells 130 are sufficiently filled or even overfilled, as shown in Fig. 14(c) shown.
- the repetition improves the relationship between the degree of filling of the depressions 130 and the undesirable toning 132 of the embossing varnish areas 42.
- thermoplastic embossing varnish 32 is physically dried so that the in Fig. 14(c) situation shown arises.
- a development step is then carried out for the embossing lacquer 32 with the associated removal medium.
- the removal medium can be aqueous, have a defined pH value or be solvent-based. It may be necessary to expose the embossing varnish 32 before removal.
- the removal process is stopped, for example by rinsing with another medium.
- the hardened UV embossing varnish 42 is not removed by the removal medium of the embossing varnish 32, so that exposure occurs with a high degree of selectivity.
- the desired structure with feature areas 40 with the embossed UV embossing lacquer layer 42 of the first color and with intermediate feature areas 30 with the still unembossed thermoplastic embossing lacquer layer 32 of the second color is present on the carrier film 22, as in Fig. 14(d) shown. Further processing can, for example, follow the procedure already described.
- thermoplastic embossing varnish can also be used.
- This can be insoluble in the removal medium of the embossing varnish 32 from the start or it can contain a crosslinking agent which makes it insoluble for the removal medium of the embossing varnish 32, but whose crosslinking reaction has not yet progressed to such an extent at the time of the first embossing that embossing would be prevented .
- a crosslinker can be, for example, an isocyanate, with the use of aliphatic isocyanates resulting in a slower reaction leads if the embossing is to take place with a certain time delay after the application step.
- the application of the first embossing lacquer layer 42 can be carried out in a structured manner by applying a desired motif to the feature areas 40.
- a desired motif to the feature areas 40.
- Advantageous options for this, in particular for high-resolution structuring of a UV embossing lacquer layer, have already been described above. If a thermoplastic embossing lacquer is applied as the first embossing lacquer layer, printing at elevated temperature or from the melt may be necessary for successful fine structuring with sufficient layer thickness.
- a further process step can be provided, with which the embossing lacquer is converted into a stable and/or embossable form.
- This can be, for example, an exposure step or an annealing step.
- a wet chemical treatment in which the embossing varnish is brought into contact with a liquid medium in order to cause hardening or crosslinking, can also be provided.
Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, das einen Träger und eine Merkmalsschicht mit ersten und zweiten Merkmalsbereichen enthält, in denen unterschiedliche erste bzw. zweite Prägelackschichten vorliegen.The invention relates to a manufacturing method for an optically variable security element for securing valuables, which contains a carrier and a feature layer with first and second feature areas in which different first and second embossed lacquer layers are present.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Die Sicherheitselemente können beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens, einer Abdeckfolie für eine Banknote mit Loch, eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens, eines selbsttragenden Transferelements oder auch in Form eines direkt auf ein Wertdokument aufgebrachten Merkmalsbereichs ausgebildet sein.Data carriers, such as valuables or identification documents, but also other valuables, such as branded items, are often provided with security elements for security purposes, which allow the authenticity of the data carrier to be checked and which at the same time serve as protection against unauthorized reproduction. The security elements can be designed, for example, in the form of a security thread embedded in a banknote, a cover film for a banknote with a hole, an applied security strip, a self-supporting transfer element or also in the form of a feature area applied directly to a document of value.
Vor einiger Zeit wurden optisch variable Sicherheitselemente vorgeschlagen, die zwei, in unterschiedlichen Höhenstufen angeordnete und jeweils mit einer Farbbeschichtung versehene Reliefstrukturen aufweisen, die in passend eingefärbte Prägelackschichten eingeprägt sind, siehe
Werden bei der Herstellung solcher Sicherheitselemente mehrere Druckfarben bzw. Prägelackschichten auf ein Substrat aufgebracht, so verhindern unvermeidliche Registerschwankungen in den Druckmaschinen eine exakte Passerung der Schichten in der Ebene auf weniger als etwa 50 µm. Solche Passerschwankungen können dabei sowohl längs als auch quer zu einer bedruckten Bahn auftreten.If several printing inks or embossing varnish layers are applied to a substrate during the production of such security elements, unavoidable register fluctuations in the printing machines prevent the layers from registering precisely in the plane to less than approximately 50 µm. Such registration fluctuations can occur both along and across a printed web.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem gattungsgemäße optisch variable Sicherheitselemente mit hoher Passergenauigkeit der unterschiedlichen ersten und zweiten Prägelackschichten hergestellt werden können.Based on this, the invention is based on the object of specifying a method with which generic optically variable security elements with high register accuracy of the different first and second embossed lacquer layers can be produced.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is solved by the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung stellt zur Lösung der genannten Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements bereit, welches insbesondere der Absicherung von Wertgegenständen dienen kann. Das herzustellende Sicherheitselement enthält eine Merkmalsschicht mit ersten und zweiten Merkmalsbereichen, in denen unterschiedliche erste bzw. zweite Prägelackschichten vorliegen.To solve the stated problem, the invention provides a method for producing a security element, which can be used in particular to secure valuables. The security element to be produced contains a feature layer with first and second feature areas in which different first and second embossing lacquer layers are present.
Bei dem Verfahren wird auf einen Träger in den ersten Merkmalsbereichen eine Schicht eines ersten Prägelacks aufgebracht.In the method, a layer of a first embossing varnish is applied to a carrier in the first feature areas.
Dann wird vollflächig eine Schicht eines zweiten, unterschiedlichen Prägelacks aufgebracht, so dass der zweite Prägelack in den zweiten Merkmalsbereichen auf dem Träger vorliegt. Die durch die beiden Prägelackschichten gebildete Merkmalsschicht wird dann von ihrer freien Oberseite her teilweise abgetragen. Dadurch werden die ersten Prägelackbereiche freigelegt, so dass in den ersten Merkmalsbereichen die erste Prägelackschicht und in den zweiten Merkmalsbereichen die zweite Prägelackschicht passergenau nebeneinander liegen. Bei beiden Verfahrensführungsvarianten wird mit Vorteil in die erste Prägelackschicht die Prägestruktur geprägt, die einen ersten optischen Effekt erzeugt, und wird in die zweite Prägelackschicht die Prägestruktur eingeprägt, die einen zweiten, unterschiedlichen optischen Effekt erzeugt.A layer of a second, different embossing varnish is then applied over the entire surface, so that the second embossing varnish is present in the second feature areas on the carrier. The feature layer formed by the two embossing lacquer layers is then partially removed from its free top side. This exposes the first embossing lacquer areas, so that in the first feature areas the first embossing lacquer layer and in the second Feature areas the second embossing lacquer layer lie next to each other in register. In both process variants, the embossing structure which produces a first optical effect is advantageously embossed into the first embossing lacquer layer, and the embossing structure which produces a second, different optical effect is embossed into the second embossing lacquer layer.
Eine passergenaue Anordnung von Merkmalsbereichen bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine Anordnung, bei der die Merkmalsbereiche aneinander anstoßen oder in einem vorbestimmten, definierten geringen Abstand voneinander angeordnet sind. Ein geringer Abstand ist insbesondere ein Abstand von einigen Mikrometern oder einigen zehn Mikrometern bis hin zu 100 µm und in einigen Anwendungen bis zu 200 µm.In the context of the present description, a precisely registered arrangement of feature areas refers in particular to an arrangement in which the feature areas abut one another or are arranged at a predetermined, defined small distance from one another. A small distance is in particular a distance of a few micrometers or a few tens of micrometers up to 100 µm and in some applications up to 200 µm.
Der Träger kann dauerhaft in dem Sicherheitselement verbleiben oder er kann einen Produktionsträger darstellen, der nach dem Transfer des Sicherheitselements auf ein Zielsubstrat vom Sicherheitselement wieder abgezogen wird.The carrier can remain permanently in the security element or it can represent a production carrier that is removed from the security element again after the security element has been transferred to a target substrate.
Muss ein System physikalisch trocknen, so muss es in der Regel vor der Prägung getrocknet werden. Vernetzungsreaktionen, beispielsweise durch Strahlung, oder auch langsamer ablaufende Reaktionen (etwa bei 2K-Systemen) sollten in der Regel nach der Prägung ablaufen, da sie die Verprägbarkeit erschweren oder sogar unmöglich machen können.If a system has to dry physically, it usually has to be dried before embossing. Crosslinking reactions, for example through radiation, or slower reactions (e.g. in 2K systems) should generally take place after embossing, as they can make embossing more difficult or even impossible.
Der zweite Prägelacks wird vorzugsweise so aufgebracht, so dass er, mindestens teilsweise oder vollflächig, auch in den ersten Merkmalsbereichen auf den Bereichen mit, insbesondere getrocknetem oder vorgehärtetem, erstem Prägelack vorliegt.The second embossing varnish is preferably applied in such a way that it is present, at least partially or over the entire surface, in the first feature areas on the areas with, in particular dried or pre-hardened, first embossing varnish.
Der erste Prägelack wird bevorzugt vor dem Abtragen, insbesondere vor dem Aufbringen des zweiten Prägelacks, getrocknet oder vorgehärtet. Eine eigentliche Vernetzungsreaktion kann somit bei oder nach einem Prägen stattfinden bzw. erst bei oder nach einem Prägen, insbesondere durch Bestrahlen, ausgelöst werden.The first embossing varnish is preferably dried or pre-cured before removal, in particular before applying the second embossing varnish. An actual crosslinking reaction can therefore take place during or after embossing or can only be triggered during or after embossing, in particular by irradiation.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensführung wird der erste Prägelack in einer ersten Schichtdicke d1 aufgebracht,und vorzugsweise getrocknet oder vorgehärtet, die größer als die gewünschte Zielschichtdicke d0 ist. Der zweite Prägelack wird vollflächig in einer zweiten Schichtdicke d2 aufgebracht, die größer als die gewünschte Zielschichtdicke d0 und vorzugsweise größer als die erste Schichtdicke d1 ist. Zumindest in dem zweiten Merkmalsbereich liegt die zweite Prägelackschicht dann mit der zweiten Schichtdicke d2 auf dem Träger vor. In dem ersten Merkmalsbereich liegt der zweite Prägelack mindestens teilweise vor, bevorzugt vollflächig und/oder mit einer Schichtdicke von zumindest oder genau d2 - d1, lediglich alternativ nur teilweise vor. Der zweite Prägelack wird vorzugsweise getrocknet oder vorgehärtet. Die durch die beiden Prägelackschichten gebildete Merkmalsschicht wird mechanisch bis auf die gewünschte Zielschichtdicke d0 abgetragen.In an advantageous procedure, the first embossing lacquer is applied and preferably dried or pre-cured in a first layer thickness d 1 which is greater than the desired target layer thickness d 0 . The second embossing lacquer is applied over the entire surface in a second layer thickness d 2 , which is greater than the desired target layer thickness d 0 and preferably greater than the first layer thickness d 1 . At least in the second feature area, the second embossing lacquer layer is then present on the carrier with the second layer thickness d 2 . In the first feature area, the second embossing lacquer is present at least partially, preferably over the entire surface and/or with a layer thickness of at least or exactly d 2 - d 1 , alternatively only partially. The second embossing varnish is preferably dried or pre-cured. The feature layer formed by the two embossing lacquer layers is removed mechanically down to the desired target layer thickness d 0 .
Bevorzugt wird der zweite Prägelack dabei in mehreren Schritten aufgebracht und nach jedem Schritt des Aufbringens erfolgt ein Wisch- oder Rakelschritt, um die Schichtdicke des zweiten Prägelacks auf den Bereichen mit getrocknetem oder gehärtetem ersten Prägelack gering zu halten.The second embossing varnish is preferably applied in several steps and after each step of application there is a wiping or squeegee step in order to keep the layer thickness of the second embossing varnish on the areas with dried or hardened first embossing varnish low.
In einer vorteilhaften Variante wird die durch die beiden Prägelackschichten gebildete Merkmalsschicht mit einer Fräse bis auf die gewünschte Zielschichtdicke d0 abgetragen.In an advantageous variant, the feature layer formed by the two embossing lacquer layers is removed with a milling machine down to the desired target layer thickness d 0 .
Mit Vorteil weisen die beiden Prägelacke unterschiedliche optische Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Farbe auf. Dann kann bei der mechanischen Abtragung von der freien Oberseite der Merkmalsschicht schrittweise Material aus zunehmender Tiefe entfernt werden, und der Endpunkt der mechanischen Abtragung kann durch eine Analyse der optischen Eigenschaften, insbesondere der Farbe des Abtragsmaterials bestimmt werden. Vorzugsweise wird der Endpunkt dadurch bestimmt, dass geprüft wird, ob zusätzlich zu der Farbe des zweiten Prägelacks auch die Farbe des ersten Prägelacks im Abtragsmaterial erscheint.The two embossing varnishes advantageously have different optical properties, in particular different colors. Then, during mechanical removal, material can be gradually removed from the free top side of the feature layer from increasing depths, and the end point of the mechanical removal can be determined by an analysis of the optical properties, in particular the color of the removal material. The end point is preferably determined by checking whether the color of the first embossing varnish also appears in the removal material in addition to the color of the second embossing varnish.
Bei einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Verfahrensführung sind der erste und zweite Prägelack aufeinander abgestimmt, so dass der zweite Prägelack in einem Abtragsmedium löslich ist, während der erste Prägelack zumindest in getrocknetem oder gehärtetem Zustand in dem Abtragsmedium unlöslich ist. Der zweite Prägelack wird nach einmaligem oder mehrmaligem Aufbringen getrocknet und der zweite Prägelack wird mit dem Abtragsmedium abgetragen, bis die Bereiche mit getrocknetem oder gehärtetem ersten Prägelack freigelegt sind. Der Abtragsprozess wird dann gestoppt.In another, also advantageous procedure, the first and second embossing varnish are coordinated with one another, so that the second embossing varnish is soluble in a removal medium, while the first embossing varnish is insoluble in the removal medium, at least in the dried or hardened state. The second embossing varnish is dried after being applied once or several times and the second embossing varnish is removed with the removal medium until the areas with dried or hardened first embossing varnish are exposed. The removal process is then stopped.
Vorzugsweise wird der zweite Prägelack bei dieser Verfahrensvariante in mehreren Schritten aufgebracht und nach jedem Schritt des Aufbringens erfolgt ein Wisch- oder Rakelschritt, um die Schichtdicke des zweiten Prägelacks auf den Bereichen mit getrocknetem oder gehärtetem ersten Prägelack gering zu halten. Der zweite Prägelack kann insbesondere ein Farbmittel oder Farbpigmente enthalten, wobei die Konzentration des Farbmittels oder der Farbpigmente vorzugsweise mit zunehmender Zahl an Aufbringungsschritten verringert wird. Es ist auch möglich, die Menge bzw. die Schichtdicke des aufgebrachten Prägelacks mit zunehmender Zahl an Aufbringungsschritten zu verringern.In this process variant, the second embossing varnish is preferably applied in several steps and after each step of application there is a wiping or squeegee step in order to keep the layer thickness of the second embossing varnish on the areas with dried or hardened first embossing varnish low. The second embossing lacquer can in particular contain a colorant or color pigments, the concentration of the colorant or color pigments preferably being reduced as the number of application steps increases. It is also possible to reduce the amount or layer thickness of the embossing varnish applied as the number of application steps increases.
Der zweite Prägelack wird mit Vorteil ein- oder mehrmals aufgebracht, bis der zweite Prägelack in den zweiten Merkmalsbereichen die Vertiefungen zwischen den Bereichen mit getrocknetem oder gehärtetem ersten Prägelack auffüllt.The second embossing varnish is advantageously applied one or more times until the second embossing varnish in the second feature areas fills the depressions between the areas with dried or hardened first embossing varnish.
Bei beiden Verfahrensführungsvarianten wird mit Vorteil in die erste Prägelackschicht die Prägestruktur geprägt, die einen ersten optischen Effekt erzeugt, und wird in die zweite Prägelackschicht die Prägestruktur eingeprägt, die einen zweiten, unterschiedlichen optischen Effekt erzeugt. Die Prägestrukturen der ersten und zweiten Prägelackschicht liegen mit Vorteil im Wesentlichen auf derselben Höhe, was insbesondere bedeutet, dass sich die mittleren Höhen der beiden Prägestrukturen um nicht mehr als die Höhendifferenz innerhalb jeder Prägestruktur unterscheiden.In both process variants, the embossing structure which produces a first optical effect is advantageously embossed into the first embossing lacquer layer, and the embossing structure which produces a second, different optical effect is embossed into the second embossing lacquer layer. The embossed structures of the first and second embossed lacquer layers are advantageously essentially at the same height, which means in particular that the average heights of the two embossed structures do not differ by more than the height difference within each embossed structure.
Zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, dass die Prägelackschichten nacheinander in einem früheren und einem späteren Prägeschritt jeweils mit einer Prägestruktur versehen werden. Dabei wird in dem früheren Prägeschritt nur eine der beiden Prägelackschichten verprägt, und in dem späteren Prägeschritt nur die andere der beiden Prägelackschichten verprägt, vorzugsweise indem ein flexibles Prägewerkzeug, ein weicher Prägepresseur oder eine flexible Ausgleichschicht im Schichtaufbau des Sicherheitselements eingesetzt wird, um die spätere Prägestruktur nur in die nicht bereits verprägte Prägelackschicht zu übertragen.It can expediently be provided that the embossing lacquer layers are each provided with an embossing structure one after the other in an earlier and a later embossing step. In the earlier embossing step, only one of the two embossing lacquer layers is embossed, and in the later embossing step only the other of the two embossing lacquer layers is embossed, preferably by using a flexible embossing tool, a soft embossing press or a flexible compensation layer in the layer structure of the security element in order to create the later embossing structure only to be transferred into the embossing lacquer layer that has not already been embossed.
In beiden Varianten ist bevorzugt, dass die beiden Prägelacke unterschiedliche Verfestigungseigenschaften aufweisen, besonders bevorzugt weisen die Prägelacke zudem unterschiedliche optische Eigenschaften auf.In both variants, it is preferred that the two embossing varnishes have different solidification properties; it is particularly preferred that the embossing varnishes also have different optical properties.
Als Prägelacke können jeweils durch physikalische Trocknung härtende Lacke, insbesondere thermoplastische Prägelacke aufgebracht werden. Sind sowohl der erste als auch der zweite Prägelack jeweils durch einen thermoplastischen Prägelack gebildet, so weisen diese vorteilhaft unterschiedliche Erweichungstemperaturen auf, welche sich vorzugsweise um mehr als 10 °C, besonders vorzugsweise um mehr als 25 °C, insbesondere um mehr als 50 °C unterscheiden.Lacquers that harden by physical drying, in particular thermoplastic embossing varnishes, can be applied as embossing varnishes. If both the first and the second embossing varnish are each formed by a thermoplastic embossing varnish, they advantageously have different softening temperatures, which are preferably more than 10 ° C, particularly preferably more than 25 ° C, in particular more than 50 ° C differentiate.
Als Prägelacke können auch zwei "Thermoplasten" nebeneinander verwendet werden, wobei ein erste "Thermoplast" etwa durch Strahlung nachvernetzt werden kann. Man wendet beispielsweise ein Abtragsverfahren an, bis beide Thermoplasten nebeneinander vorliegen und die gleiche Höhe haben. Noch haben beide vergleichbare Schmelzpunkte und können gleichzeitig geprägt werden. Nach dem Prägeschritt wird der erste Thermoplast vernetzt. Dadurch hat er einen höheren Schmelzpunkt, wodurch seine Struktur bei dem zweiten Prägeschritt nicht zerstört wird, und die Prägung des zweiten Thermoplasten erfolgen kann.Two "thermoplastics" can also be used side by side as embossing varnishes, with a first "thermoplastic" being able to be post-crosslinked by radiation, for example. For example, a removal process is used until both thermoplastics are next to each other and have the same height. Both still have comparable melting points and can be minted at the same time. After the embossing step, the first thermoplastic is crosslinked. This means that it has a higher melting point, which means that its structure is not destroyed in the second embossing step and the second thermoplastic can be embossed.
In ebenfalls vorteilhaften Gestaltungen beider Aspekte ist vorgesehen, dass als ein Prägelack ein strahlungshärtender, insbesondere UV-härtender Prägelack und als ein anderer Prägelack ein thermoplastischer Prägelack aufgebracht werden. Auch Gestaltungen bei denen beiden Prägelacke durch UV-Prägelacke gebildet sind, kommen in Betracht.In likewise advantageous embodiments of both aspects it is provided that a radiation-curing, in particular UV-curing, embossing varnish is applied as an embossing varnish and a thermoplastic embossing varnish is applied as another embossing varnish. Designs in which both embossing varnishes are formed by UV embossing varnishes can also be considered.
Die Prägelacke können insbesondere in unterschiedlicher Farbe, unterschiedlicher Transparenz und/ oder unterschiedlicher Lumineszenz aufgebracht werden. Die Prägelacke sind dabei vorzugsweise lasierend eingefärbt und sind daher sowohl farbig als auch teilweise lichtdurchlässig.The embossing varnishes can in particular be applied in different colors, different transparency and/or different luminescence. The embossing varnishes are preferably colored with a glaze and are therefore both colored and partially translucent.
Die Prägelackschichten der ersten und zweiten Merkmalsbereiche werden vorteilhaft ohne Lücken und Überlappungen nebeneinander angeordnet.The embossing lacquer layers of the first and second feature areas are advantageously arranged next to one another without gaps or overlaps.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die erste und zweite Prägelackschicht mit einer gemeinsamen reflexionserhöhenden Beschichtung, insbesondere einer hochbrechenden oder metallischen Beschichtung versehen. Diese Beschichtung erfolgt vorzugsweise nach einer Prägung des ersten und zweiten Prägelacks mit einer jeweiligen Prägestruktur, die unterschiedliche erste und zweite optische Effekte erzeugt.In an advantageous development of the invention, the first and second embossing lacquer layers are provided with a common reflection-increasing coating, in particular a high-refractive index or metallic coating. This coating is preferably carried out after embossing the first and second embossing varnish with a respective embossing structure that produces different first and second optical effects.
Mit Vorteil enthalten die Prägestrukturen der ersten und zweiten Prägelackschicht jeweils Strukturelemente mit Strukturabmessungen in der Ebene, die zwischen 30 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 50 µm bis 150 µm liegen. Eine oder beide Prägestrukturen enthalten als Strukturelemente vorteilhaft Mikrospiegelanordnungen mit gerichtet reflektierenden Mikrospiegeln, insbesondere mit nicht-diffraktiv wirkenden Spiegeln, und vorzugsweise mit planen Spiegeln, Hohlspiegeln und/oder fresnelartigen Spiegeln.The embossed structures of the first and second embossed lacquer layers each advantageously contain structural elements with structural dimensions in the plane that are between 30 μm and 200 μm, in particular between 50 μm and 150 μm. One or both embossed structures advantageously contain, as structural elements, micromirror arrangements with directionally reflecting micromirrors, in particular with non-diffractive mirrors, and preferably with planar mirrors, concave mirrors and/or Fresnel-like mirrors.
Es versteht sich, dass das optisch variable Sicherheitselement weitere Schichten, wie etwa Schutz-, Abdeck- oder zusätzliche Funktionsschichten, maschinenlesbare Elemente, Primerschichten oder Heißsiegellackschichten enthalten kann, die allerdings nicht die wesentlichen Elemente der vorliegenden Erfindung darstellen und daher nicht näher beschrieben sind. Das herzustellende Sicherheitselement ist mit Vorteil ein Sicherheitsfaden, insbesondere ein Fenstersicherheitsfaden oder ein Pendelsicherheitsfaden, ein Aufreißfaden, ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen.It is understood that the optically variable security element can contain further layers, such as protective, covering or additional functional layers, machine-readable elements, primer layers or heat-sealing lacquer layers, which, however, do not represent the essential elements of the present invention and are therefore not described in more detail. The security element to be produced is advantageously a security thread, in particular a window security thread or a pendulum security thread, a tear thread, a security tape, a security strip, a patch or a label for application to a security paper, document of value or the like.
Typischerweise haben die eingesetzten UV-Prägelacke und thermoplastischen Lacke (auch Thermoplasten genannt) die nachfolgend beschriebenen Eigenschaften, wobei allerdings für besondere Anwendungen auch Lacke mit abweichenden Eigenschaften eingesetzt werden können.Typically, the UV embossing varnishes and thermoplastic varnishes (also called thermoplastics) used have the properties described below, although varnishes with different properties can also be used for special applications.
Typischer UV-Prägelack ist zunächst deutlich leichter prägbar als thermoplastischer Prägelack. Für eine UV-Prägung kann beispielsweise zunächst ein flüssiger Prägelack auf eine Folie aufgetragen werden. Dieser erreicht ohne Walzenkontakt das Prägewerkzeug. Die Folie mit dem Prägelack wird mithilfe eines Presseurs mit dem Prägewerkzeug in Kontakt gebracht, wobei die Lackoberfläche die Struktur des Prägewerkzeugs annimmt. Bei einem theoretischen, beliebig langsamen Prozess wäre kein Druck erforderlich, der Lack würde einfach in die Strukturen fließen und die Luft verdrängen. In der Praxis ist der Prägeprozess an der Maschine allerdings nicht beliebig langsam, so dass beim Prägen mit zu geringem Presseurdruck der Lack in der vorgegebenen Zeit die Luft nicht mehr vollständig verdrängen kann. Bei gewissen Anforderungen an die Geschwindigkeit und Blasenfreiheit wird daher in der Praxis mit einem gewissen Prägedruck gearbeitet. Würde keine UV-Härtung erfolgen, so würde der Lack nach dem Kontakt mit dem Prägewerkzeug nach dem Abziehen der Folie vom Prägewerkzeug sofort wieder verfließen. In der Praxis hat die Folie allerdings eine gewisse Umschlingung um das Prägewerkzeug. Wenn die Folie mit dem Lack durch den Presseur Kontakt zum Prägewerkzeug hat, entfernt sich die Folie normalerweise nicht mehr spontan vom Prägewerkzeug. Nach dem Presseur, im eigentlich drucklosen Bereich sind UV-Strahler angeordnet, die den UV-Lack, während er noch im Kontakt mit dem Prägewerkzeug steht, vernetzen. Erst nach dieser Reaktion wird die Folie vom Prägewerkzeug abgezogen. Der gesamte Prozess verläuft meist kontinuierlich. Bei dem so gehärteten Lack handelt es sich in der Regel um einen Duroplasten.Typical UV embossing varnish is initially significantly easier to emboss than thermoplastic embossing varnish. For UV embossing, for example, a liquid embossing varnish can first be applied to a film. This reaches the embossing tool without roller contact. The foil with the embossing varnish is brought into contact with the embossing tool using an presser, whereby the varnish surface takes on the structure of the embossing tool. In a theoretical, arbitrarily slow process, no pressure would be required; the paint would simply flow into the structures and displace the air. In practice, however, the embossing process on the machine is not arbitrarily slow, so that when embossing with too little press pressure, the lacquer can no longer completely displace the air in the specified time. If there are certain requirements for speed and freedom from bubbles, a certain embossing pressure is used in practice. If there was no UV curing, the paint would immediately flow again after contact with the embossing tool after the film was removed from the embossing tool. In practice, however, the film has a certain wrap around the embossing tool. If the film with the lacquer comes into contact with the embossing tool through the presser, the film normally no longer spontaneously moves away from the embossing tool. After the impression roller, in the actually pressure-free area, there are UV lamps that crosslink the UV varnish while it is still in contact with the embossing tool. Only after this reaction is the film removed from the embossing tool. The entire process is usually continuous. The paint hardened in this way is usually a thermoset.
Eine Thermoplastenprägung verläuft in der Regel anders als die geschilderte UV-Prägung. Ein Thermoplast ist bei Raumtemperatur fest und dementsprechend nicht fließfähig, bei erhöhter Temperatur wird er bei einer bestimmten Temperatur prägbar. Bei weiter erhöhter Temperatur wird der Lack klebrig, wodurch die sinnvolle Prägbarkeit mit einem Standardprägewerkzeug eingeschränkt wird. Gegebenenfalls können allerdings antihaftbeschichtete Werkzeuge zum Einsatz kommen. Bei einer Thermoplastenprägung kann beispielsweise der Prägestempel erhitzt werden, bei erhöhter Temperatur geprägt und der Prägestempel vor der Entformung gegebenenfalls wieder etwas abgekühlt werden. Bei einem Rolle-zu-Rolle Prozess findet in der Regel keine Abkühlung vor der Entformung statt. Dort kann bei der Thermoplastenprägung beispielsweise die Folie gegebenenfalls mit Kontakt zum Prägewerkzeug aufgeheizt und bei höchster Temperatur geprägt und gleich entformt werden, ohne in den klebrigen Bereich des Thermoplasten zu kommen. Eine so hohe Aufheizung, dass der Thermoplast tatsächlich flüssig wird, wird vorteilhaft vermieden.Thermoplastic embossing usually works differently than the UV embossing described. A thermoplastic is solid at room temperature and therefore not flowable; at elevated temperatures it becomes embossable at a certain temperature. If the temperature is further increased, the lacquer becomes sticky, which limits the useful embossability with a standard embossing tool. However, if necessary, non-stick coated tools can be used. When embossing thermoplastics, for example, the embossing die can be heated, embossed at an elevated temperature and the embossing die can, if necessary, be cooled down slightly before demolding. In a roll-to-roll process, there is usually no cooling before demoulding. When embossing thermoplastics, for example, the film can be heated up with contact to the embossing tool, embossed at the highest temperature and immediately removed from the mold without getting into the sticky area of the thermoplastic. Heating to such a degree that the thermoplastic actually becomes liquid is advantageously avoided.
Um Anhaftungen eines niedriger schmelzenden Thermoplasten zu vermeiden, ist vorteilhaft das Prägewerkzeug mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Alternativ kann eine Anhaftungen vermeidende Metallisierung des ungeprägten Prägelacks vorgesehen sein, oder es wird dafür gesorgt, dass der höherschmelzende Thermoplast erst zu einem späteren Zeitpunkt höher schmelzend wird. Dies kann beispielsweise mithilfe der an anderer Stelle genannten Vernetzer (beispielsweise Isocyanate) oder auch durch eine Strahlungsvernetzung sichergestellt werden. Beispielsweise können zwei thermoplastisch prägbare UV-Rohstoffe nebeneinander liegen, wobei eine dieser beiden Formulierungen einen Photoinitiator enthält. Nach der ersten Prägung kann belichtet werden - in diesem Fall ist danach eine Entformung möglich, da der feste Lack die geprägte Struktur auch ohne Kontakt zum Prägewerkzeug erhält. Die den Photoinitiator enthaltende Formulierung steigt dadurch im Schmelzpunkt an und ist bei den vorherigen Prägebedingungen nicht mehr verformbar. Dann kann die zweite Prägung vorgenommen werden. Entweder lässt man den zweiten "Thermoplasten" unvernetzt oder er wird durch Elektronenstrahlhärtung nachvernetzt, da letzterer Prozess ohne Photoinitiatoren vorgenommen werden kann. Alternativ kann der zweite Thermoplast ebenfalls einen Photoinitiator enthalten, der bei der(n) Wellenlänge(n) des ersten Strahlers nicht angesprochen wird.In order to avoid adhesion of a lower melting thermoplastic, the embossing tool is advantageously provided with a non-stick coating. Alternatively, a metallization of the unembossed embossing varnish can be provided to avoid adhesion, or it can be ensured that the higher-melting thermoplastic only becomes higher-melting at a later point in time. This can be ensured, for example, using the crosslinkers mentioned elsewhere (e.g. isocyanates) or through radiation crosslinking. For example, two thermoplastically embossable UV raw materials can be placed next to each other, with one of these two formulations containing a photoinitiator. After the first embossing, exposure can take place - in this case there is a demoulding afterwards possible because the solid varnish maintains the embossed structure even without contact with the embossing tool. The formulation containing the photoinitiator thereby rises in melting point and is no longer deformable under the previous embossing conditions. Then the second embossing can be made. Either the second "thermoplastic" is left uncrosslinked or it is crosslinked using electron beam curing, since the latter process can be carried out without photoinitiators. Alternatively, the second thermoplastic can also contain a photoinitiator that is not activated at the wavelength(s) of the first emitter.
Neben den bereits erwähnten und vorteilhaften Ausbildungen der Prägelacke ist es grundsätzlich auch möglich, Prägelacke zu verwenden, die thermisch anstatt photochemisch aushärten bzw. vernetzen. Beispielsweise haben manche Prägelacke eine Erweichungstemperatur T1 und eine Aushärtungstemperatur T2 > T1. Solche Prägelacke können beispielsweise auf Basis von Acrylaten mit Isocyanaten gebildet sein.In addition to the already mentioned and advantageous embodiments of embossing varnishes, it is also fundamentally possible to use embossing varnishes that harden or crosslink thermally instead of photochemically. For example, some embossing varnishes have a softening temperature T 1 and a curing temperature T 2 > T 1 . Such embossing varnishes can be formed, for example, based on acrylates with isocyanates.
Eine weitere Vorgehensweise besteht in einer selektiven Erwärmung eines der Prägelacke. Dabei führt ein Bereich mit einem selektiv anregbaren Stoff (im UV/Sichtbaren/IR- oder elektrisch/kapazitiv/magnetisch mit Wechselfeld) selektiv nur zur Erwärmung des diesen Stoff enthaltenen Bereichs. Auf diese Weise können beispielsweise auch zwei Bereiche mit UV-Prägelack vorgesehen sein und nacheinander bearbeitet, insbesondere geprägt werden.Another procedure involves selective heating of one of the embossing varnishes. An area with a selectively excitable substance (in the UV/visible/IR or electrical/capacitive/magnetic with alternating field) selectively only leads to heating of the area containing this substance. In this way, for example, two areas with UV embossing varnish can be provided and processed, in particular embossed, one after the other.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, which are not reproduced to scale and proportions in order to increase clarity.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem optisch variablen Sicherheitselement,
- Fig. 2
- in schematischer Darstellung ein Sicherheitselement mit einem Trägersubstrat mit einer geprägten Merkmalsschicht,
- Fig. 3
- in (a) bis (d) vier Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements mit einer Merkmalschicht mit zwei thermoplastischen Prägelacken unterschiedlicher Erweichungstemperatur,
- Fig. 4
- in (a) bis (d) vier Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements mit einer Merkmalschicht aus einem thermoplastischer Prägelacke und einem UV-Prägelack,
- Fig. 5
- in (a) bis (c) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements unter Verwendung eines flexiblen Prägewerkzeugs,
- Fig. 6
- in (a) bis (c) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements unter Verwendung eines harten Prägewerkzeugs in Verbindung mit einem weichen Prägepresseur,
- Fig. 7
- in (a) bis (c) Zwischenschritte bei der Herstellung eines Sicherheitselements, in dessen Schichtaufbau eine flexible Ausgleichsschicht vorgesehen ist,
- Fig. 8
- in (a) bis (d) Zwischenschritte bei der Aufbringung zweier unterschiedlicher Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander,
- Fig. 9
- in (a) bis (c) Zwischenschritte bei einer anderen Variante zur Aufbringung zweier unterschiedlicher Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander,
- Fig. 10
- in (a) bis (c) Zwischenschritte bei einer weiteren Variante zur Aufbringung zweier unterschiedlicher Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander,
- Fig. 11
- in (a) und (b) Zwischenschritte bei der Aufbringung und hochaufgelösten Strukturierung einer UV-Prägelackschicht,
- Fig. 12
- in (a) und (b) Zwischenschritte bei einer weiteren Möglichkeit, zwei unterschiedliche Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander aufzubringen,
- Fig. 13
- in (a) bis (c) Zwischenschritte bei einem Verfahren zur registrierten Aufbringung zwei unterschiedliche Prägelacke mit Hilfe eines mechanischen Schichtabtrags, und
- Fig. 14
- in (a) bis (d) Zwischenschritte bei einem Verfahren zur registrierten Aufbringung zwei unterschiedliche Prägelacke mittels Hilfe eines selektiven Abtragsmediums.
- Fig. 1
- a schematic representation of a banknote with an optically variable security element,
- Fig. 2
- a schematic representation of a security element with a carrier substrate with an embossed feature layer,
- Fig. 3
- in (a) to (d) four intermediate steps in the production of a security element with a feature layer with two thermoplastic embossing varnishes of different softening temperatures,
- Fig. 4
- in (a) to (d) four intermediate steps in the production of a security element with a feature layer made of a thermoplastic embossing varnish and a UV embossing varnish,
- Fig. 5
- in (a) to (c) intermediate steps in the production of a security element using a flexible embossing tool,
- Fig. 6
- in (a) to (c) intermediate steps in the production of a security element using a hard embossing tool in conjunction with a soft embossing presser,
- Fig. 7
- in (a) to (c) intermediate steps in the production of a security element, in the layer structure of which a flexible compensation layer is provided,
- Fig. 8
- in (a) to (d) intermediate steps when applying two different embossing varnishes next to each other in a feature layer without register fluctuations,
- Fig. 9
- in (a) to (c) intermediate steps in another variant for applying two different embossing varnishes next to each other in a feature layer without register fluctuations,
- Fig. 10
- in (a) to (c) intermediate steps in a further variant for applying two different embossing varnishes next to each other in a feature layer without register fluctuations,
- Fig. 11
- in (a) and (b) intermediate steps in the application and high-resolution structuring of a UV embossed lacquer layer,
- Fig. 12
- in (a) and (b) intermediate steps in a further possibility of applying two different embossing varnishes next to each other in a feature layer without register fluctuations,
- Fig. 13
- in (a) to (c) intermediate steps in a process for the registered application of two different embossing varnishes using mechanical layer removal, and
- Fig. 14
- in (a) to (d) intermediate steps in a process for the registered application of two different embossing varnishes using a selective removal medium.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert.
Das Sicherheitselement 12 vermittelt dem Betrachter trotz seiner flachen Ausbildung einen dreidimensionalen Eindruck und zeigt beispielsweise zugleich einen binären Farb- und Effektwechsel beim Kippen der Banknote 10, bei dem aus einer ersten Betrachtungsrichtung ein erstes dreidimensionales Motiv in einer ersten Farbe und aus einer zweiten Betrachtungsrichtung zweites dreidimensionales Motiv in einer zweiten Farbe erscheint.Despite its flat design, the
Solche und zahlreiche andere visuelle Effekte können vorteilhaft mit Sicherheitselementen erzeugt werden, bei denen in einer Ebene des Sicherheitselements zwei oder mehr Prägelackschichten gepassert nebeneinander angeordnet sind, welche gezielt mit verschiedenen, voneinander unabhängigen Prägestrukturen versehen sind. Die Prägelackschichten weisen neben der unterschiedlichen Prägung zweckmäßig auch andere unterschiedliche Eigenschaften auf, nämlich insbesondere unterschiedliche visuelle Eigenschaften, wie etwa unterschiedliche Farbe, Transparenz und/oder Lumineszenz. Auf diese Weise lassen sich die durch die Prägung erzeugten optisch variablen Effekte einerseits und die durch die Zusatzeigenschaften der Prägelackschichten erzeugten visuellen Wirkungen andererseits perfekt gepassert aufeinander abstimmen.Such and numerous other visual effects can advantageously be created with security elements in which two or more embossing lacquer layers are arranged in register next to one another in one plane of the security element, which are specifically provided with different, mutually independent embossing structures. In addition to the different embossing, the embossed lacquer layers expediently also have other different properties, namely in particular different visual properties, such as different colors, transparency and/or luminescence. In this way, the optically variable effects created by the embossing, on the one hand, and the visual effects created by the additional properties of the embossed lacquer layers, on the other hand, can be coordinated with one another in a perfectly registered manner.
Zur Illustration zeigt
Die Prägestrukturen 34, 44 der beiden Merkmalsbereiche 30, 40 liegen in einer gemeinsamen Ebene im Wesentlichen auf gleichem Höhenniveau und sind mit einer gemeinsamen reflexionserhöhende Metallbeschichtung 26, beispielsweise einer aufgedampften Aluminiumschicht versehen. Die metallisierten Prägestrukturen sind im Ausführungsbeispiel mit einer Lackschicht 28 eingeebnet und das Sicherheitselement ist über eine Klebeschicht 29 auf dem gewünschten Zielsubstrat, wie etwa der Banknote 10 aufklebbar. Nach dem Aufkleben kann das Trägersubstrat 22 abgezogen werden oder als Schutzfolie im Sicherheitselement verbleiben.The
Das Sicherheitselement 20 ist auf Betrachtung durch die lasierenden Prägelackschichten 32, 42 hindurch ausgelegt. Dabei blickt der Betrachter 14 In den Merkmalsbereichen 30 durch die Prägelackschichtbereiche 32 auf die metallisierten Prägestrukturen 34, während er in den Merkmalsbereichen 40 durch die Prägelackschichtbereiche 42 auf die metallisierten Prägestrukturen 44 blickt. Beispielsweise kann der Prägelack 32 lasierend rot eingefärbt sein und die Prägestrukturen 34 können als Motiv eine gewölbte Darstellung der Wertzahl "10" erzeugen, während der Prägelack 42 lasierend grün eingefärbt ist und die Prägestrukturen 44 als Motiv eine gewölbte Darstellung eines Wappens erzeugen. Die beiden Motive können auch aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen erkennbar sein. Wie aus
Das Grundprinzip einer vorteilhaften Herstellung der Merkmalschicht 24 beispielsweise des Sicherheitselements 20 wird nun mit Bezug auf die
Zunächst wird mit Bezug auf
Dann werden in einem ersten Prägeschritt, der bei höherer Temperatur T1 durchgeführt wird, mit einem ersten Prägewerkzeug 50 beide Prägelacke 32, 42 mit der ersten Prägestruktur 34 versehen, wie in
Die Trägerfolie mit der geprägten Merkmalsschicht wird dann auf die niedrigere Temperatur T2 abgekühlt und entformt, und dadurch der Prägelack 32 in den Merkmalsbereichen 30 mit der eingeprägten Prägestruktur 34 verfestigt, während der Prägelack 42 noch verformbar bleibt. Der Prägelack 42 wird daher nach der Entformung noch teilweise oder vollständig verfließen und die erste Prägung allenfalls unvollständig annehmen, wie in
In
Nach dem zweiten Prägeschritt wird die Trägerfolie mit der zweifach geprägten Merkmalsschicht auf eine Temperatur T < T2, beispielsweise auf Zimmertemperatur abgekühlt und dadurch auch der Prägelack 42 in den Merkmalsbereichen 40 verfestigt.After the second embossing step, the carrier film with the double-embossed feature layer is cooled to a temperature T <T 2 , for example to room temperature, and the
Auf diese Weise wird eine Merkmalsschicht 24 mit der gewünschten, auf die Merkmalsbereiche 30, 40 gepasserten Doppelprägung 34, 44 erhalten, wie in
Bei der Ausgestaltung der
Mit Bezug auf
Dann wird in einem ersten Prägeschritt mit einem ersten Prägewerkzeug 50 unter Prägebedingungen, bei denen der thermoplastische Prägelack 32 prägbar ist, die erste Prägestruktur 34 eingeprägt, wie in
Danach wird die Trägerfolie mit der geprägten Merkmalsschicht auf eine Temperatur eine niedrigere Temperatur T2 < T1 abgekühlt und entformt und dadurch der Prägelack 32 in den Merkmalsbereichen 30 verfestigt. Die niedrigere Temperatur T2 kann beispielsweise T2 = 30 °C betragen. Der UV-Prägelack 42 wird bei den Prägebedingungen des ersten Prägeschritts nicht verprägt, so dass nach dem ersten Prägeschritt in den Merkmalsbereichen 30 der mit der Prägestruktur 34 versehen Prägelack 32 und in den Merkmalsbereichen 40 der unverprägte UV-Prägelack 42 vorliegt, wie in
Ebenfalls in
Nach dem zweiten Prägeschritt und der UV-Härtung ist auch der Prägelack 42 in den Merkmalsbereichen 40 verfestigt, so dass wie bei
Bei den im Zusammenhang mit den
Eine Möglichkeit sicherzustellen, dass die Prägung der zuerst geprägten Schicht durch den nachfolgenden Prägeschritt nicht zerstört oder beschädigt wird, besteht im Einsatz eines flexiblen Prägewerkzeugs für die zweite Prägung.One way to ensure that the embossing of the first embossed layer is not destroyed or damaged by the subsequent embossing step is to use a flexible embossing tool for the second embossing.
Dies ist anhand der Gestaltung der
Bei der Variante der
Nun wird die erste Prägestruktur 34 mit Hilfe eines flexiblen Prägewerkzeugs 60 eingeprägt, welches an seiner Oberfläche die gewünschte Prägestruktur 34 trägt. Das flexible Prägewerkzeug 60 ist beispielsweise aus Silikonkautschuk gebildet und verformt sich durch Druckspitzen auf einer Längenskala λ von einigen Mikrometern. Die Merkmalsbereiche 40 mit dem bereits gehärteten UV-Prägelack 42 bewirken bei der Prägung eine entsprechende Verformung 62 des flexiblen Prägewerkzeugs 60, so dass einerseits die bereits gehärteten Prägelackbereiche 42 nicht beschädigt werden, andererseits aber Prägelack 32 in den Merkmalsbereichen 30 mit der Prägestruktur 34 geprägt werden kann, wie in
Da die Übergangsbereiche 64, in denen sich die Form des Prägewerkzeugs 60 stark ändert, eine Abmessung der Größenordnung λ « Li, L2 aufweisen, die Übergangsbereiche 64 also deutlich kleiner als die Strukturabmessungen der Prägungen 34, 44 sind, hat eine eventuell geringere, mangelhafte oder sogar fehlende Prägung in den Übergangsbereichen 64 keinen nennenswerten Einfluss auf die Qualität der Prägestrukturen 34 im Merkmalsbereich 30 insgesamt.Since the
Nach dem Abkühlen des thermoplastischen Prägelacks 32 und dem Entformen des flexiblen Prägewerkzeugs 60 ist die Merkmalsschicht 24 daher in den Merkmalsbereichen 30, 40 mit der gewünschten gepasserten Doppelprägung 34, 44 versehen, wie in
Eine andere Möglichkeit besteht mit Bezug auf
Bei dieser Gestaltung entspricht die in
Für die Prägung der Prägestruktur 34 in dem zweiten Prägeschritt wird bei dem Verfahren der
Um dennoch sicherzustellen, dass die bereits geprägten und gehärteten Lackbereiche 42 im zweiten Prägeschritt nicht verformt oder beschädigt werden, wird ausgenutzt, dass für eine Prägung stets ein Gegendruck erforderlich ist, der in der Regel von einem Prägepresseur 72 aufgebracht wird. Als Besonderheit wird bei dem Verfahren der
Wie in
Nach dem Abkühlen und Entformen des thermoplastischen Prägelacks 32 ist die Merkmalsschicht 24 dann in den Merkmalsbereichen 30, 40 mit der gewünschten gepasserten Doppelprägung 34, 44 versehen, wie in
Als Alternative oder als Ergänzung zur Verwendung eines weichen Prägepresseurs 72 kann der Presseur auch mit einer strukturierten Oberfläche ausgestattet werden, die eine Deformation des Presseurs lokal begrenzt. Beispielsweise kann die Oberfläche in unabhängige Waben mit einer charakteristischen Abmessung λc ≈ 25 µm unterteilt sein, so dass beispielsweise bei Strukturabmessungen der Prägestrukturen 34, 44 von L1, L2 = 100 µm zu erwarten ist, dass jeweils mehrere, insbesondere 9 Wabensegmente ihren idealen Prägedruck ausüben können, während die daneben liegenden Segmente stark deformiert werden.As an alternative or as a supplement to using a
Zurückkommend auf die vorteilhaften Eigenschaften der Trägerfolie 74, muss diese unter den Prägebedingungen des zweiten Prägeschritts ausreichend leicht verformbar sein, um den in
Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine sehr dünne Trägerfolie 74 eingesetzt werden, deren Dicke bevorzugt kleiner als 23 µm, insbesondere kleiner als 19 µm ist und besonders bevorzugt zwischen 6 µm und 15 µm liegt. Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerfolie 74 auch dadurch auf die Prägebedingungen abgestimmt sein, dass die Glasübergangstemperatur Tg der Trägerfolie bei den Prägebedingungen des zweiten Prägeschritts überschritten und die Folie daher besonders leicht verformbar wird.For this purpose, for example, a very
Eine weitere Möglichkeit um sicherzustellen, dass die zuerst geprägte Schicht unter den Prägebedingungen der später geprägten Schicht nicht zerstört oder beschädigt wird, besteht im Vorsehen einer Ausgleichsschicht 80 im Schichtaufbau des Sicherheitselements selbst.Another way to ensure that the first embossed layer is not destroyed or damaged under the embossing conditions of the later embossed layer is to provide a compensating
Zur Erläuterung zeigt
Die in
Für die Prägung der Prägestruktur 34 in dem zweiten Prägeschritt kann dann ein hartes Prägewerkzeug 70 eingesetzt werden, das besonders gut für die Prägung eines thermoplastischen Lacks 32 geeignet ist. Mit Bezug auf die Darstellung der
Um ein ausreichendes Eindrücken der UV-Prägelackbereiche 42 zu gestatten, sollte die Schichtdicke der Ausgleichsschicht 80 etwas größer sein als der auszugleichende Höhenunterschied, der bei typischen geprägten Mikrostrukturen 44 in der Regel zwischen 2 bis 15 µm liegt. Die Ausgleichschicht 80 kann sich vorteilhaft auch in solcher Weise verformen, dass beim Eindrücken der UV-Prägelackbereiche 42 gleichzeitig die thermoplastischen Prägelackbereiche 32 etwas nach oben gedrückt werden und die zweite Prägung dadurch unterstützen. Eine solche Verformung kann insbesondere volumenerhaltend erfolgen.In order to allow sufficient indentation of the UV
Nach Abschluss des zweiten Prägeschritts und dem Abkühlen und Entformen des thermoplastischen Prägelacks 32 bildet sich die Verformung der elastischen Ausgleichsschicht 80 zurück, so dass die erzeugte Merkmalsschicht 24 in den Merkmalsbereichen 30, 40 mit der gewünschten gepasserten Doppelprägung 34, 44 versehen ist, wie in
Bei den bisher beschriebenen Gestaltungen wurde von einer Situation ausgegangen, in der in den Merkmalsbereichen 30, 40 bereits gepasserte Prägelackbereiche auf einer Trägerfolie vorliegen. Nachfolgend werden nun einige vorteilhafte Möglichkeiten beschrieben, um zwei oder mehr unterschiedliche Prägelacke in einer Merkmalsschicht ohne Registerschwankungen nebeneinander und damit idealerweise ohne unbeabsichtigte Lücken oder Überlappungen aufzubringen.The designs described so far were based on a situation in which there are already registered embossing lacquer areas on a carrier film in the
Dabei werden zunächst Varianten beschrieben, bei denen das Phänomen der Oberflächenenergie bzw. Oberflächenspannung ausgenutzt wird. Dabei kann es je nach dem Material der verwendeten Trägerfolie notwendig sein, diese zunächst mit einer Beschichtung zu versehen, die eine geeignete Oberflächenenergie besitzt. Zu diesem Zweck können weitere Schichten, beispielsweise eine Primerschicht oder eine Releaseschicht für eine spätere Ablösung erforderlich sein. Für eine ausreichende Haftung kann auch eine Koronabehandlung, eine Plasmabehandlung oder eine Beflammung der Folie hilfreich sein. Bei der nachfolgenden Schilderung wird davon ausgegangen, dass der genannte Träger 90 eine geeignete Trägerfolie ist oder umfasst, und gegebenenfalls entsprechend vorbehandelt oder mit weiteren Schichten versehen wurde, um eine für das jeweilige Verfahren geeignete Oberflächenenergie bereitzustellen.Variants are first described in which the phenomenon of surface energy or surface tension is exploited. Depending on the material of the carrier film used, it may be necessary to first provide it with a coating that has a suitable surface energy. For this purpose, additional layers, for example a primer layer or a release layer, may be required for later detachment. Corona treatment, plasma treatment or flame treatment of the film can also be helpful for sufficient adhesion. The following description assumes that that said
Bei der in
Die mit dem UV-Prägelack versehene Trägerfolie wird dann inline oder in einem separaten Prozess mit einem Feuchtmittel 92 gefeuchtet. Dabei nehmen nur die hydrophil beschichteten Merkmalsbereiche 40 das Feuchtmittel 92 an, während die hydrophoben Merkmalsbereiche 30 feuchtmittelfrei bleiben, wie in
Anschließend wird eine zweite Prägelackschicht eines thermoplastischen Prägelacks 32 auf die Trägerfolie aufgebracht, wozu im Ausführungsbeispiel ein druckender Zylinder 94 eingesetzt wird, auf dem die Prägelackschicht 32 vollflächig bereitgestellt ist, wie in
Das kompressible Element 96 verformt sich beim Aufdrucken der Prägelackschicht 32 durch die von der bereits gehärteten UV-Lackschicht 42 erzeugten Druckspitzen, wie in
Auf diese Weise wird der thermoplastische Prägelack 32 im Aufdruckschritt nur in den Merkmalsbereichen 30 abgelegt, wie in
Bei der Verfahrensvariante der
Die in
Anschließend wird eine zweite Prägelackschicht eines thermoplastischen Prägelacks 32 vollflächig auf einem druckenden Zylinder 94 bereitgestellt. Ein weicher Presseur 98 stellt einen Gegendruck für den Aufdruckschritt bereit, er ist aufgrund seiner geringen Härte von weniger als 90 oder weniger als 85 Shore aber durch Druckspitzen lokal verformbar. Wie in
Die UV-Prägelackbereiche 42 stehen zwar ebenfalls mit der Prägelackschicht 32 in Kontakt, sie sind aber durch das aufgebrachte Feuchtmittel 92 farbabweisend und nehmen den Prägelack 32 daher nicht an. Durch den Aufdruckschritt entsteht daher eine Gestaltung mit ungeprägtem thermoplastischem Prägelack 32 in den Merkmalsbereichen 30 und mit geprägtem, gehärtetem UV-Prägelack 42 in den Merkmalsbereichen 40, welche wie oben beschrieben weiterverarbeitet werden kann. Anstelle eines thermoplastischen Prägelack kann auch hier ein weiterer UV-Prägelack verwendet werden, der, da der erste Prägelack beim Aufdrucken des weiteren Prägelacks bereits verfestigt ist, auch dieselben Verfestigungseigenschaften wie der erste Prägelack aufweisen kann.Although the UV
Bei dieser Variante muss die Trägerfolie 90 unter den Aufdruckbedingungen des zweiten Prägelacks 32 ausreichend leicht verformbar sein, um den in
Eine weitere Möglichkeit besteht im Vorsehen einer Ausgleichsschicht 80 im Schichtaufbau des Sicherheitselements selbst. Mit Bezug auf
Die in
Die so beschichtete Trägerfolie wurde dann inline oder in einem separaten Prozess mit einem Feuchtmittel 92 gefeuchtet, wobei nur die hydrophil beschichteten Merkmalsbereiche 40 das Feuchtmittel 92 annehmen, während die nicht beschichteten Merkmalsbereiche 30 feuchtmittelfrei bleiben.The carrier film coated in this way was then moistened inline or in a separate process with a dampening
Anschließend wird eine zweite Prägelackschicht eines thermoplastischen Prägelacks 32 vollflächig auf einem druckenden Zylinder 94 bereitgestellt. Wie in
Um ein ausreichend weites Eindrücken der UV-Prägelackbereiche 42 zu ermöglichen, sollte die Schichtdicke der Ausgleichsschicht 80 etwas größer sein als der auszugleichende Höhenunterschied, der typischerweise zwischen 2 bis 15 µm liegt.In order to enable the UV
Die UV-Prägelackbereiche 42 stehen zwar ebenfalls mit der Prägelackschicht 32 in Kontakt, sie sind aber durch das aufgebrachte Feuchtmittel 92 farbabweisend und nehmen den Prägelack 32 daher nicht an.Although the UV
Nach Abschluss des Aufdruckschritts bildet sich die Verformung der elastischen Ausgleichsschicht 80 zurück, so dass die in
Soll bei den beschriebenen Gestaltungen eine besonders hochaufgelöste Strukturierung der UV-Prägelackschicht 42 erreicht werden, kann die Prägelackschicht 42, anstatt sie wie in den Ausführungsbeispielen der
Um eine solche hochauflösende rückstandsfreier Prägung erfolgreich durchführen zu können, müssen die Oberflächenenergien des Trägers, des eingesetzten Prägewerkzeugs und die Oberflächenspannung des Prägelacks aufeinander abgestimmt werden.In order to be able to successfully carry out such high-resolution, residue-free embossing, the surface energies of the carrier, the embossing tool used and the surface tension of the embossing varnish must be coordinated.
Mit Bezug auf
Bei der Annäherung des strukturierten Prägewerkzeugs 100 an die vollflächige und noch nicht gehärtete Prägelackschicht 42 verringern die vorstehenden Bereiche 102 aufgrund ihrer Geometrie durch Verdrängung die dort vorhandene Schichtdicke des Prägelacks 42. Genauer wird aufgrund der Benetzungseigenschaften des Prägelacks 42 der Spaltungskoeffizient, also die Grenzflächenenergie zwischen Träger 90 und Prägelack 42 und zwischen Prägelack 42 und strukturiertem Prägewerkzeug 100 negativ, so dass sich der Prägelack 42 aus den Merkmalsbereichen 30 unterhalb der vorstehenden Werkzeugbereiche 102 in die Merkmalsbereiche 40 unterhalb der zurückgesetzten Werkzeugbereiche 104 zurückzieht.When the structured
Diese Tendenz von Benetzung und Entnetzung ist nicht nur oberflächenenergieabhängig, sondern auch schichtdickenabhängig. In den Merkmalsbereichen 30 führen die erhabenen Werkzeugbereiche 102 des Prägewerkzeugs 100 bei der Annäherung somit lokal zu einer rückstandfreien Entnetzung des Prägelacks 42. Der sich in den Merkmalsbereichen 40 sammelnde Prägelack 42 wird dort von der in den zurückgesetzten Werkzeugbereichen 104 angeordneten Prägestruktur 44 verprägt.This tendency of wetting and dewetting is not only dependent on the surface energy, but also dependent on the layer thickness. In the
Nach der Härtung des Prägelacks 42 enthält die Trägerfolie 90 somit die gewünschte hochauflösende Struktur mit verprägten, gehärteten UV-Lackbereichen 42 und dazwischenliegenden noch unbeschichteten Merkmalsbereichen 30, wie in
Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante, die ebenfalls das Phänomen der Oberflächenenergie bzw. Oberflächenspannung nutzt, wird mit Bezug auf
Anschließend wird vollflächig eine zweite Prägelackformulierung 42 aufgebracht, die eine niedrige Viskosität und eine hohe Oberflächenspannung aufweist. Dies entspricht der Situation des in
Aufgrund ihrer niedrigen Viskosität und hohen Oberflächenspannung entnetzt die zweite Formulierung 42 von dem ersten Prägelack 32 niedriger Oberflächenenergie, wie in
Neben der beschriebenen Ausnutzung des Phänomens der Oberflächenenergie und Oberflächenspannung gibt es auch auf einem Schichtabtrag beruhende vorteilhafte Möglichkeiten, zwei oder mehr unterschiedliche Prägelackschichten ohne Registerschwankungen nebeneinander aufzubringen, welche nunmehr im Zusammenhang mit den
Mit Bezug zunächst auf
Dann wird vollflächig eine zweite Schicht aus einem zweiten thermoplastischen Prägelack 32 mit einer gewünschten zweiten Färbung aufgebracht. Wie in
Nach dem Erstarren oder der physikalischen Trocknung des zweiten Prägelacks 32 wird die entstandene Struktur mechanisch bis auf die gewünschte Schichtdicke d0 abgetragen, beispielsweise durch Abfräsen 120 der über die Schichtdicke d0 überstehenden Schichtbereiche 122. Wird die Fräse 120 auf die gewünschte Zielschichtdicke eingestellt, kann im einfachsten Fall bis zu dieser Zielschichtdicke gefräst werden, bei der beide Prägelacke 32, 42 in den Merkmalsbereichen 30, 40 genau nebeneinander angeordnet freiliegen, wie in
Eine Feineinstellung und Rückkopplung des Frässchritts 120 kann mit Hilfe des Fräsabtrags, also des aus den Schichtbereichen 122 entfernten Materials vorgenommen werden. Wie in
Bei der weiteren Gestaltung der
Mit Bezug zunächst auf
Anschließend wird ein thermoplastischer Prägelack 32 mit einer zweiten Farbe bereitgestellt, für den ein passendes Abtragungsmedium existiert, mit dem der getrocknete Prägelack 32 mit einer gut definierten Abtragsrate entfernt werden kann, das aber den UV-Prägelack 42 nicht löst.A
Mit diesem Prägelack 32 wird vollflächig eine zweite Schicht auf die Trägerfolie 22 aufgebracht, wie in
Unmittelbar nach dem Auftragen des Prägelacks 32 ist dieser noch flüssig, so dass der Überschuss von der bedruckten Folie abgewischt oder abgerakelt werden kann und damit insbesondere von den bereits gehärteten Prägelackbereichen 42 entfernt werden kann. Nach einer physikalischen Trocknung des Prägelacks 32 sind die Vertiefungen 130 zwischen den bereits gehärteten UV-Prägelack-Bereichen 42 teilweise gefüllt, wie in
Das Auftragen von Prägelack 32 und das Entfernen von Überschussmaterial werden wiederholt, bis die Vertiefungen 130 ausreichend gefüllt oder sogar überfüllt sind, wie in
Nach der letzten Wiederholung des Aufbringens und Abwischens bzw. Abrakelns wird der thermoplastische Prägelack 32 physikalisch getrocknet, so dass die in
Anschließend wird für den Prägelack 32 ein Entwicklungsschritt mit dem zugehörigen Abtragsmedium vorgenommen. Das Abtragsmedium kann wässrig sein, einen definierten pH-Wert aufweisen oder auch lösungsmittelbasiert sein. Es kann dabei erforderlich sein, den Prägelack 32 vor der Abtragung zu belichten.A development step is then carried out for the
Sobald der Prägelack 32 durch das Abtragsmedium ausreichend abgetragen ist um die Prägelackbereiche 42 freizulegen, wird der Abtragungsprozess gestoppt, beispielsweise durch eine Spülung mit einem weiteren Medium. Der gehärtete UV-Prägelack 42 wird durch das Abtragsmedium des Prägelacks 32 nicht abgetragen, so dass die Freilegung mit einer hohen Selektivität erfolgt.As soon as the embossing
Nach der Beendigung des Abtragsschritts liegt auf der Trägerfolie 22 die gewünschte Struktur mit Merkmalsbereichen 40 mit der geprägten UV-Prägelackschicht 42 der ersten Farbe und mit dazwischenliegenden Merkmalsbereichen 30 mit der noch unverprägten thermoplastischen Prägelackschicht 32 der zweiten Farbe vor, wie in
Anstelle des UV-Prägelacks 42 kann bei der Vorgehensweise der
Die Aufbringung der ersten Prägelackschicht 42 kann durch Aufbringen eines gewünschten Motivs strukturiert auf die Merkmalsbereiche 40 erfolgen. Insbesondere bei UV-Prägelacken ist es allerdings auch möglich, die Prägelackschicht zunächst vollflächig aufzubringen und dann wie gewünscht zu strukturieren. Vorteilhafte Möglichkeiten hierzu, insbesondere zur hochauflösenden Strukturierung einer UV-Prägelackschicht, sind weiter oben bereits geschildert. Wird als erste Prägelackschicht ein thermoplastischer Prägelack aufgebracht, so kann für eine erfolgreiche Feinstrukturierung bei ausreichender Schichtdicke ein Druck bei erhöhter Temperatur oder aus der Schmelze erforderlich sein.The application of the first
Vor und/oder nach der Prägung der ersten Prägelackschicht 42 kann ein weiterer Verfahrensschritt vorgesehen sein, mit dem der Prägelack in eine beständige und/oder prägbare Form überführt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Belichtungsschritt oder einen Temperschritt handeln. Auch eine nasschemische Behandlung, bei der der Prägelack mit einem flüssigen Medium in Kontakt gebracht wird, um eine Härtung bzw. Vernetzung zu bewirken, kann vorgesehen sein.Before and/or after the embossing of the first
- 1010
- BanknoteBanknote
- 1212
- SicherheitselementSecurity element
- 1414
- Betrachterviewer
- 2020
- SicherheitselementSecurity element
- 2222
- TrägerfolieCarrier film
- 2424
- MerkmalsschichtFeature layer
- 3030
- MerkmalsbereicheFeature areas
- 3232
- Prägelackschichtembossed lacquer layer
- 3434
- PrägestrukturenEmbossed structures
- 34'34'
- unvollständig angenommene Prägestrukturenincompletely assumed embossed structures
- 4040
- MerkmalsbereicheFeature areas
- 4242
- Prägelackschichtembossed lacquer layer
- 4444
- PrägestrukturenEmbossed structures
- 50, 5250, 52
- PrägewerkzeugeEmbossing tools
- 6060
- flexibles Prägewerkzeugflexible embossing tool
- 6262
- Verformungdeformation
- 6464
- ÜbergangsbereicheTransition areas
- 7070
- hartes Prägewerkzeughard embossing tool
- 7272
- weicher Prägepresseursoft embossing presser
- 7474
- TrägerfolieCarrier film
- 8080
- AusgleichsschichtCompensating layer
- 9090
- Trägercarrier
- 9292
- FeuchtmittelFountain solution
- 9494
- druckender Zylinderprinting cylinder
- 9696
- kompressibles Elementcompressible element
- 9898
- weicher Presseursoft pressurizer
- 100100
- strukturiertes Prägewerkzeugstructured embossing tool
- 102102
- vorstehende Werkzeugbereicheabove tool areas
- 104104
- zurückgesetzte Werkzeugbereichereset tool areas
- 110110
- EntnetzungDewetting
- 120120
- Fräsemilling machine
- 130130
- Vertiefungendepressions
- 132132
- TonungsfilmToning film
Claims (17)
- Method for producing a security element for securing valuable objects, which contains a feature layer (24) having first and second feature regions (30, 40) in which different first or second embossing varnish layers are present, in the method- a layer of a first embossing varnish (42) being applied to a carrier (22) in the first feature regions (40),- a layer of a second, different embossing varnish (32) being applied over the entire surface, such that the second embossing varnish is present on the carrier (22) in the second feature regions (30), and- the feature layer (24) formed by the two embossing varnish layers being partially removed from its free upper face and the first embossing varnish regions, that is to say the first embossing varnish (42) in the first feature regions (40), are thus exposed such that the first embossing varnish layer in the first feature regions (40) and the second embossing varnish layer in the second feature regions (30) lie next to one another in perfect register, characterized in that- an embossing structure (44) which generates a first optical effect is embossed into the first embossing varnish layer, and an embossing structure (34) which generates a second, different optical effect is embossed into the second embossing varnish layer.
- Method according to claim 1, characterized in that the second embossing varnish is applied such that it is also present in the first feature regions (40) on the regions having the first embossing varnish (42).
- Method according to either claim 1 or claim 2, characterized in that the first embossing varnish is dried or pre-hardened before the second embossing varnish is removed, in particular before it is applied.
- Method according to any of claims 1 to 3, characterized in that- the first embossing varnish (42) is applied and dried or hardened in a first layer thickness (d1) which is greater than the desired target layer thickness (d0),- the second embossing varnish (32) is applied over the entire surface in a second layer thickness (d2) which is greater than the desired target layer thickness (d0) and preferably greater than the first layer thickness (d1),- the second embossing varnish (32) is dried or hardened, and- the feature layer (24) formed by the two embossing varnish layers is mechanically removed up to the desired target layer thickness (d0).
- Method according to claim 4, characterized in that the second embossing varnish (32) is applied in a plurality of steps and, after each application step, a wiping or scraping step is carried out in order to keep the layer thickness of the second embossing varnish (32) small in the regions having the dried or hardened first embossing varnish (42).
- Method according to either claim 4 or claim 5, characterized in that the feature layer (24) formed by the two embossing varnish layers is removed to the desired target layer thickness (d0) using a milling machine (120).
- Method according to at least one of claims 4 to 6, characterized in that the two embossing varnishes (32, 42) have different optical properties, in that, during the mechanical removing of the free upper face of the feature layer (24), material from increasing depths is gradually removed, and in that the end point of the mechanical removing is determined by an analysis of the optical properties, in particular the color of the removed material is preferably determined by checking whether, in addition to the color of the second embossing varnish (32), the color of the first embossing varnish (42) also appears in the removed material.
- Method according to any of claims 1 to 3, characterized in that- the first and second embossing varnishes (32, 42) are matched to one another such that the second embossing varnish (32) is soluble in a removal medium, while the first embossing varnish (42) is insoluble in the removal medium, at least in the dried or hardened state,- the second embossing varnish (32) is dried after a single application or multiple applications, and- the second embossing varnish (32) is removed using the removal medium until the regions having the dried or hardened first embossing varnish (42) are exposed, and the removal process is then stopped.
- Method according to claim 8, characterized in that the second embossing varnish (32) is applied in a plurality of steps and, after each application step, a wiping or scraping step is carried out in order to keep the layer thickness of the second embossing varnish (32) small on the regions having the dried or hardened first embossing varnish (42).
- Method according to claim 9, characterized in that the second embossing varnish (32) contains a colorant or color pigments and the concentration of the colorant or of the color pigments is reduced with an increasing number of application steps.
- Method according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that the second embossing varnish (32) is applied once or multiple times until the second embossing varnish (32) in the second feature regions (30) fills the recesses (130) between the regions having the dried or hardened first embossing vanish (42).
- Method according to claim 1, characterized in that the embossing varnish layers are each provided in succession with an embossing structure (34, 44) in an earlier and a later embossing step, only one of the two embossing varnish layers being embossed in the earlier embossing step, and only the other of the two embossing varnish layers being embossed in the later embossing step, preferably by using a flexible embossing tool (60), a soft embossing roller (72) or a flexible leveling layer (80) in the layer structure of the security element in order to transfer the later embossing structure only into the embossing varnish layer that is not already embossed.
- Method according to any of claims 1 to 12, characterized in that thermoplastic embossing varnishes having different softening temperatures are applied as embossing varnish (32, 42).
- Method according to any of claims 1 to 13, characterized in that a radiation-curing, in particular UV-curing embossing varnish (42) is applied as an embossing varnish and a thermoplastic embossing varnish (32) is applied as a further embossing varnish.
- Method according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that embossing varnishes (32, 42) of different colors, different transparency and/or different luminescence are applied.
- Method according to at least one of claims 1 to 15, characterized in that the embossing varnish layers of the first and second feature regions (30, 40) are arranged next to each other without gaps and overlaps.
- Method according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that the first and second embossing varnish layers are provided with a common reflection-increasing coating (26), in particular a high-refractive or metal coating.
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