WO2007115648A1 - Sicherheitselement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2007115648A1
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Winfried HOFFMÜLLER
Theodor Burchard
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Giesecke & Devrient Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a security element for security papers, value documents and the like having a diffraction structure which has an embossed relief structure and a covering layer which increases the visibility of the diffraction effect of the embossed relief structure.
  • the invention also relates to a security paper and a value document with such a security element and to a method for producing such security elements.
  • Holograms, holographic grids and other hologram-like diffraction patterns are widely used to authenticate credit cards, value documents, product packaging and the like.
  • Such diffraction-optical structures for security elements are described, for example, in the document EP 0 330 733 A1.
  • holograms and hologram-type diffraction structures have increasingly been used not only as security features but also purely decoratively in safety-critical applications, so that the observers' attention to holograms used as security features is waning.
  • the characteristic visual effect is often no longer perceived by the observers as a security feature, but merely as a design variant.
  • conventional embossing holograms have no special protection against counterfeiting.
  • the invention has for its object to provide a generic security element that avoids the disadvantages of the prior art and in particular has a high anti-counterfeiting security.
  • a method for producing such a security element is to be specified. This object is achieved by the security element and the manufacturing method having the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the relief structure is formed on the basis of a cholesteric liquid-crystalline material and that the cover layer contains a reflective and / or a high-index layer.
  • This design combines a prominent holographic effect with a striking and highly visible color-shift effect.
  • the relief structure is formed from a cholesteric liquid-crystalline polymer material.
  • the layer thickness of the embossed relief structure in this variant is preferably between about 1.5 ⁇ m and about 4 ⁇ m.
  • the liquid-crystalline material of the relief structure is present in the form of pigments which are embedded in a binder matrix.
  • the binder expediently has thermoplastic properties.
  • the preferred layer thicknesses are therefore greater values in the range of about 3 microns to about 10 microns.
  • the liquid-crystalline material is in crosslinked form. This can be done, for example, by the Use of a UV-crosslinking liquid crystal system can be achieved, as described in more detail below.
  • a UV-crosslinking liquid crystal system can be achieved, as described in more detail below.
  • Such liquid crystal systems can be advantageously formed by combining a nematic liquid crystal system with a twisting device.
  • suitable UV-crosslinking liquid crystal systems are free-radically curing liquid crystal systems in which the UV crosslinkability is achieved via reactive double bonds, such as acrylate groups.
  • the overall system is formulated so that buildup on the stamping tool can be avoided.
  • the choice of the binder is decisive for the structural stability of an embossment.
  • the binder is preferably thermoplastic.
  • PMMA thermoplastic binder PMMA into consideration.
  • a UV-crosslinking system can be used as a binder.
  • suitable UV-crosslinking systems are polyester acrylates, polyurethane acrylates, polyether acrylates and epoxy acrylates in conjunction with a suitable reactive diluent.
  • the liquid-crystal pigments are preferably formed by crosslinked liquid crystals which are temperature-stable.
  • the cover layer contains an at least partially present, reflective metal layer, which may have recesses in the form of patterns, characters or codes.
  • a high refractive index layer is advantageously arranged above the reflective layer. Both in cases where the high-index layer is combined with a reflective layer, as well as in cases where the cover layer contains only one high-index layer, it can be formed, for example, from ZnS or TiO 2 .
  • the liquid-crystalline material of the relief structure is preferably applied to a carrier film designed for aligning liquid crystals.
  • the carrier foil may also be provided with an alignment layer for alignment of liquid crystals.
  • a smooth PET film of good surface quality can advantageously be used as the carrier film.
  • the carrier film may also comprise a plurality of partial layers, for example an above-mentioned alignment layer.
  • an alignment layer for example, a layer of a linear photopolymer, a finely structured layer or a trained by exerting shear forces layer is possible.
  • a suitable finely structured layer can be produced for example by embossing, etching or scoring.
  • the security element may include an absorbing background area for viewing the diffraction effect and the color shift effect.
  • the background region is formed in particular by a dark, for example black, printing layer and may also contain other security features, such as magnetic or electrically conductive feature substances.
  • the security element may also contain one or more further layers of liquid-crystalline material.
  • the diffraction structures form a matt structure and thus a matte, preferably silvery matte finish. pearance.
  • the relief structures of the diffraction structures in this case contain an electromagnetic radiation-influencing grid pattern which is characterized by the parameters orientation, curvature, spacing and profiling and for which at least one of these parameters varies randomly over the area of the grid area, ie is subject to a statistical distribution.
  • the described security element may in particular be a security strip, a security thread, a label or a transfer element for application to a security paper, value document and the like.
  • the invention also encompasses a security paper for the production of security documents, such as banknotes, identity cards or the like, which is equipped with a security element described above, as well as a value document equipped with a security element described above, such as a banknote.
  • the invention further includes a method for producing a security element of the type described, in which
  • a layer based on a cholesteric liquid-crystalline material is applied to a carrier film
  • the applied layer is embossed to a relief structure of a desired diffraction structure
  • the embossed layer is provided with a visibility-enhancing cover layer containing a reflective and / or a high refractive index layer.
  • the layer is printed in step a) on the basis of the cholesteric liquid-crystalline material, wherein the printing method is selected according to the requirements of the paint system used.
  • the layer applied in step a) can be precured in the manner described in more detail below.
  • the applied layer in the embossing in step b) is suitably radiation-cured at least to the extent that the embossed structures do not flow during the subsequent process steps.
  • the curing during embossing is carried out in particular by applying the applied layer with UV radiation or electron radiation. This application can be carried out through the carrier film or through the embossing tool.
  • the embossed layer is advantageously cured, in particular by exposure to UV radiation or electron radiation.
  • this step forms the main cure, as described in more detail below.
  • the embossed layer is provided in step c) first at least partially with a reflective metal layer.
  • the metal layer can also be produced in this step with recesses in the form of patterns, characters or codes, for which purpose, for example, the washing method known from the document WO 99/13157 A1 can be used.
  • a high-index layer is advantageously applied in step c).
  • the high-index layer is vapor-deposited by a vacuum vapor method.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with an embedded security thread and a glued transfer element
  • Fig. 2 shows schematically the layer structure of a security element according to the invention in cross section
  • FIG. 3 shows a cross section through a transfer element according to the invention prior to application to a target substrate
  • FIG. 4 shows a cross section through a transfer element according to a further exemplary embodiment of the invention after application to a target substrate.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a banknote 10, which is provided with two security elements 12 and 16 according to embodiments of the invention.
  • the first security element represents a security thread 12 which at certain window areas 14 on the surface of the banknote 10, while being embedded in the intervening areas inside the banknote 10.
  • the second security element is formed by a glued transfer element 16 of any shape.
  • FIG. 2 schematically shows the layer structure of a security element 20 according to the invention in cross-section, with only the elements of the layer structure required for explaining the functional principle being shown.
  • a lacquer layer 24 made of a cholesteric liquid crystal material which exhibits the desired color-shift effect is printed on a plastic carrier foil 22.
  • a printing process it is possible to use all processes known to the person skilled in the art and tailored to the requirements of the coating system used.
  • the orientation of the liquid-crystalline material is preferably carried out directly over the carrier film. However, it is also possible to provide alignment layers on the carrier film which align the liquid crystals approximately by the application of shear forces or by electrostatic means.
  • the liquid-crystal lacquer layer 24 can first be pre-cured.
  • the lacquer can contain, for example, two photoinitiators which can be activated at different UV wavelengths.
  • the first photoinitiator may be UV activatable while the second photoinitiator is activated by electron beam irradiation. In both designs, the first photoinitiator is used for the pre-cure, which can be carried out, for example, to the gel point of the paint.
  • the desired relief pattern 26 is embossed into the pre-cured or non-pre-cured lacquer layer 24. If the lacquer layer is not pre-cured, it is hardened during the embossing either through the carrier foil 22 or through the embossing tool with radiation to the extent that a flow of the structures is excluded in the context of the process.
  • the curing can be done by UV radiation or by electron beam.
  • the embossing tool may be made of a UV transparent material, such as quartz or a suitable polymer, to allow the lacquer layer to be exposed by the embossing tool.
  • a transparent plastic film is used as a carrier film, UV curing can also take place through the film.
  • PET films starting from the visible spectral range, are transparent down to about 310 nm.
  • commercially available UV sources can be used.
  • the lacquer layer 24 is cured in order to ensure tack-free and mechanical stability.
  • tack "free” means that the lacquer layer is essentially tack-free in the sense of a substantially non-sticky surface, so that under a certain weight load stacked, coated film pieces can subsequently be separated from one another again without damage
  • the activation of the first and second photoinitiator can be effected by different UV wavelengths, or by UV radiation (first photoinitiator) and electron radiation (second photoinitiator).
  • a metal layer 28 with recesses 30 in the form of patterns, characters or codes is produced on the cured liquid-crystal lacquer layer 24.
  • a negative-type metal layer can be produced, for example, by means of the demetallization process described in the document WO 99/13157 A1.
  • the desired patterns, characters or codes are printed on the cured lacquer layer 24 with a high pigment ink. Due to the high pigment content, the ink forms a porous, sublime color after drying.
  • the printed lacquer layer is then provided with a thin metal layer which, in the area of the paint application, only partially covers the color body because of its large surface area and the porous structure.
  • the paint application and the overlying metal layer can then be removed by washing with a A suitable solvent can be removed, so that in the metal layer in the originally printed areas recesses 30 are generated.
  • the hologram formed by the relief pattern 26 is now clearly visible and combined with a slight color-shift effect resulting from the liquid crystals of the cholesteric liquid crystal material.
  • a highly refractive ZnS layer 32 is vapor-deposited over its entire area onto the previously obtained layer sequence.
  • the large difference ⁇ n (nzns - ⁇ LC) of the refractive indices of ZnS layer 32, nzns, and liquid crystal layer 24, nu: enhances both the holographic effect in the demetallized areas 30 and the color effect of the color-shift effect.
  • the absorbent background may be a separate object held behind the security element.
  • a dark, in particular black imprint can be provided elsewhere on the banknote, over which a security element present in a window area of the banknote can be laid by bending the banknote.
  • the absorbing background may be formed by a background area integrated into the security element itself, as described now with reference to FIGS. 3 and 4.
  • a resist layer 44 of a cholesteric liquid crystal material having a desired color-shift effect was printed on a support film 42 and a desired relief pattern 46 in FIG the lacquer layer 44 embossed.
  • a high-index ZnS layer 48 was then vapor-deposited over the whole area and the resulting layer sequence was coated with a black printing ink 50 or a black magnetic ink.
  • the layer sequence 40 When used as a security element, the layer sequence 40 is applied via a heat sealing system (primer / heat sealing lacquer) or a laminating adhesive, e.g. transferred to banknote paper or abutfadenended and the carrier film 42 replaced. Also in the embodiment of FIG. 3 in which a metal layer has been dispensed with, both the hologram contained in the relief pattern 46 and the color-shift effect of the liquid crystals of the resist layer 44 appear before the dark due to the refractive index jump between ZnS layer 48 and liquid crystal resist layer 44 Background of black ink 50 brilliant in appearance.
  • the embossing may or may not be associated with UV curing.
  • UV-curable cholesteric liquid-crystal mixtures can, as mentioned above, also be suitably precured, so that although hot-stamping is still possible, bleeding of the structure formed is precluded.
  • the UV-curable cholesteric liquid-crystal mixtures can also be printed from a solvent, in particular ethers, ketones or aromatics, and crosslinked after thermal solvent drying by radiation (UV or electron beam).
  • effect lacquers 62 may also be used in which the cholesteric liquid crystal material is present in the form of pigments 66 embedded in a binder matrix 64.
  • the binder 64 preferably behaves thermoplastic during embossing.
  • the pigments 66 may even be substantially larger in size than the embossed structure, as long as they are only transparent. Namely, the holographic effect does not depend on the size of the pigments, but rather arises from the embossing of the (thermoplastic) binder and the cover layer, which, viewed from the viewer's perspective, contains a high-index and / or a metallic layer.
  • the cover layer consists only of a high refractive index ZnS layer 68.
  • a black print layer 70 is also provided as a background layer in this exemplary embodiment.
  • the illustration of FIG. 4 shows the layer sequence of the security element 60 after the transfer to a target substrate, in the exemplary embodiment a banknote paper 72.
  • the layer sequence was applied to the banknote paper 72 by means of a laminating adhesive 74 and for the preparation of the security element required carrier film using a release or release layer, such as a wax layer detached.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (20) für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und dergleichen mit einer Beugungsstruktur, die eine geprägte Reliefstruktur (24, 26) und eine die Sichtbarkeit des Beugungseffekts der geprägten Reliefstruktur (24, 26) erhöhende Deckschicht (28, 32) aufweist. Nach der Erfindung ist die Reliefstruktur (24, 26) auf Basis eines cholesterischen flüssigkristallinen Materials (24) gebildet und die Deckschicht (28, 32) enthält eine reflektierende (28) und/ oder eine hochbrechende Schicht (32).

Description

Sicherheitselement und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wert- dokumente und dergleichen mit einer Beugungsstruktur, die eine geprägte Reliefstruktur und eine die Sichtbarkeit des Beugungseffekts der geprägten Reliefstruktur erhöhende Deckschicht aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Sicherheitspapier und ein Wertdokument mit einem solchen Sicherheitselement sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Sicherheitselemente.
Hologramme, holographische Gitterbilder und andere hologrammähnliche Beugungsstrukturen werden vielfach zur Echtheitsabsicherung von Kreditkarten, Wertdokumenten, Produktverpackungen und dergleichen eingesetzt. Solche beugungsoptische Strukturen für Sicherheitselemente sind beispiels- weise in der Druckschrift EP 0 330 733 Al beschrieben.
Seit einigen letzten Jahren werden Hologramme und hologrammartige Beugungsstrukturen allerdings in zunehmendem Maße nicht nur als Sicherheitsmerkmale, sondern auch rein dekorativ in sicherheitstechnisch unkriti- sehen Anwendungen eingesetzt, so dass die Aufmerksamkeit der Betrachter für als Sicherheitsmerkmale verwendete Hologramme nachlässt. Der charakteristische visuelle Effekt wird von den Betrachtern vielfach nicht mehr als Sicherheitsmerkmal, sondern lediglich als Designvariante wahrgenommen. Über den holographischen Effekt hinaus weisen herkömmliche Prägeholo- gramme keine besondere Fälschungssicherheit auf.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sicherheitselement anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und das insbesondere eine hohe Fälschungssicherheit aufweist. Darüber hinaus soll ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Sicherheitselements angegeben werden. Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement und das Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass die Reliefstruktur auf Basis eines cholesterischen flüssigkristallinen Materials gebildet ist und dass die Deckschicht eine reflektierende und/ oder eine hochbrechende Schicht enthält. Durch diese Gestaltung wird ein deutlich hervortretender holographischer Effekt mit einem auffälligen und gut sichtbaren Farbkippeffekt kombiniert.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante ist die Reliefstruktur aus einem cholesterischen flüssigkristallinen Polymermaterial gebildet. Die Schichtdicke der geprägten Reliefstruktur beträgt bei dieser Variante bevorzugt zwi- sehen etwa 1,5 μm und etwa 4 μm.
Nach einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante liegt das flüssigkristalline Material der Reliefstruktur in Form von Pigmenten vor, die in eine Bindemittelmatrix eingebettet sind. Das Bindemittel weist dabei zweckmäßig thermoplastische Eigenschaften auf. Bei dieser Gestaltung kann die Abmessung der Pigmente, sofern sie ausreichend transparent sind, die Modulationshöhe der Reliefstruktur deutlich übersteigen, da der Beugungseffekt durch die Zusammenwirkung des geprägten Bindemittels mit der reflektierenden oder hochbrechenden Deckschicht entsteht. In dieser Variante liegen die bevorzugten Schichtdicken daher bei größeren Werten im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 10 μm.
Aus Gründen der Strukturstabilität ist bevorzugt, dass das flüssigkristalline Material in vernetzter Form vorliegt. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines UV-vernetzenden Flüssigkristallsystems erreicht werden, wie weiter unten genauer beschrieben. Solche Flüssigkristallsysteme können mit Vorteil durch Kombination eines nematischen Flüssigkristallsystems mit einem Verdriller ausgebildet sein. Beispiele für geeignete UV-vernetzende Flüssigkristallsysteme sind radikalisch härtende Flüssigkristallsysteme, bei denen die UV-Vernetzbarkeit über reaktive Doppelbindungen, wie etwa Ac- rylatgruppen, erreicht wird. Zweckmäßig ist das Gesamtsystem dabei so formuliert, dass Anhaftungen am Prägewerkzeug vermieden werden.
Im Fall, dass das flüssigkristalline Material in Form eingebetteter Pigmente in einer Bindemittelmatrix vorliegt, ist vor allem die Wahl des Bindemittels entscheidend für die Strukturstabilität einer Prägung. Wie erwähnt, ist das Bindemittel dazu vorzugsweise thermoplastisch. Beispielsweise kommt als thermoplastisches Bindemittel PMMA in Betracht. Dieses kann mit Vorteil in einem Lösungsmittel gelöst und nach Einbringen der Pigmente aus flüssig- kristallinem Material verdruckt, physikalisch getrocknet und anschließend geprägt werden. Alternativ kann auch ein UV-vernetzendes System als Bindemittel eingesetzt werden. Beispiele für geeignete UV-vernetzende Systeme sind Polyesteracrylate, Polyurethanacrylate, Polyetheracrylate und Epoxid- acrylate in Verbindung mit einem geeigneten Reaktiwerdünner. Auch bei dieser Variante sind die Flüssigkristallpigmente vorzugsweise durch vernetzte Flüssigkristalle gebildet, die temperaturstabil sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Deckschicht eine zumindest bereichsweise vorliegende, reflektierende Metallschicht, die Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweisen kann. In der Deckschicht ist mit Vorteil über der reflektierenden Schicht eine hochbrechende Schicht angeordnet. Sowohl in Fällen, in denen die hochbrechende Schicht mit einer reflektierenden Schicht kombiniert ist, als auch in Fällen, in denen die Deckschicht nur eine hochbrechende Schicht enthält, kann diese beispielsweise aus ZnS oder TiO2 gebildet sein.
Das flüssigkristalline Material der Reliefstruktur ist bevorzugt auf einer für die Ausrichtung von Flüssigkristallen ausgelegten Trägerfolie aufgebracht. Alternativ kann die Trägerfolie auch mit einer Ausrichtungs- bzw. Align- mentschicht für die Ausrichtung von Flüssigkristallen versehen sein. Beispielsweise kann mit Vorteil eine glatte PET-Folie guter Oberflächenqualität als Trägerfolie eingesetzt werden. Die Trägerfolie kann auch mehrere Teil- schichten umfassen, beispielsweise eine oben genannte Alignmentschicht. Als Alignmentschicht kommt beispielsweise eine Schicht aus einem linearen Photopolymer, eine fein strukturierte Schicht oder eine durch Ausübung von Scherkräften ausgerichtete Schicht infrage. Eine geeignete fein strukturierte Schicht kann beispielsweise durch Prägen, Ätzen oder Einritzen hergestellt werden.
Zur weiteren Erhöhung der Brillanz der Farbeffekte kann das Sicherheitselement einen absorbierenden Hintergrundbereich für die Betrachtung des Beugungseffekts und des Farbkippeffekts enthalten. Der Hintergrundbereich ist insbesondere durch eine dunkle, beispielsweise schwarze Druckschicht gebildet und kann auch weitere Sicherheitsmerkmale, wie etwa magnetische oder elektrisch leitfähige Merkmalsstoffe, enthalten.
Zur Verstärkung des Farbkippeffekts oder zur Erzeugung weiterer Effekte, wie z. B. Polarisationseffekte, kann das Sicherheitselement auch eine oder mehrere weitere Schichten aus flüssigkristallinem Material enthalten.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung bilden die Beugungsstrukturen eine Mattstruktur und damit ein mattes, vorzugsweise silbrig mattes Er- scheinungsbild. Die Reliefstrukturen der Beugungsstrukturen enthalten hierbei ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster, das durch die Parameter Orientierung, Krümmung, Beabstandung und Profilierung charakterisiert ist und für das zumindest einer dieser Parameter über der Fläche des Gitterbereiches zufällig variiert, d.h. einer statistischen Verteilung unterliegt.
Das beschriebene Sicherheitselement kann insbesondere ein Sicherheitsstreifen, ein Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement zum Aufbrin- gen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument und dergleichen sein.
Die Erfindung umfasst auch ein Sicherheitspapier für die Herstellung von Sicherheitsdokumenten, wie Banknoten, Ausweiskarten oder dergleichen, das mit einem oben beschriebenen Sicherheitselement ausgestattet ist, sowie ein mit einem oben beschriebenen Sicherheitselement ausgestattetes Wertdokument, wie etwa eine Banknote.
Die Erfindung enthält ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements der beschriebenen Art, bei dem
a) auf eine Trägerfolie eine Schicht auf Basis eines cholesterischen flüssigkristallinen Materials aufgebracht wird,
b) die aufgebrachte Schicht zu einer Reliefstruktur einer gewünschten Beugungsstruktur geprägt wird, und
c) die geprägte Schicht mit einer Sichtbarkeitserhöhenden Deckschicht versehen wird, die eine reflektierende und/ oder eine hochbrechende Schicht enthält. Bei einer bevorzugten Verfahrensführung wird in Schritt a) die Schicht auf Basis des cholesterischen flüssigkristallinen Materials aufgedruckt, wobei das Druckverfahren nach den Anforderungen des verwendeten Lacksystems ausgewählt wird.
Vor der Prägung in Schritt b) kann die in Schritt a) aufgebrachte Schicht in der weiter unten genauer beschriebenen Weise vorgehärtet werden.
Insbesondere, wenn keine Vorhärtung erfolgt, wird die aufgebrachte Schicht bei der Prägung in Schritt b) zweckmäßig zumindest soweit strahlungsgehärtet, dass die geprägten Strukturen bei den nachfolgenden Verfahrensschritten nicht verfließen. Die Härtung während der Prägung erfolgt dabei insbesondere durch Beaufschlagen der aufgebrachten Schicht mit UV- Strahlung oder Elektronenstrahlung. Diese Beaufschlagung kann durch die Trägerfolie hindurch, oder auch durch das Prägewerkzeug hindurch erfolgen.
Vor dem Aufbringen der Deckschicht in Schritt c) wird die geprägte Schicht mit Vorteil ausgehärtet, insbesondere durch Beaufschlagung mit UV- Strahlung oder Elektronenstrahlung. Bei einer vorgehärteten Schicht bildet dieser Schritt die Haupthärtung, wie weiter unten genauer beschrieben.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird die geprägte Schicht in Schritt c) zunächst zumindest bereichsweise mit einer reflektierenden Metallschicht versehen. Die Metallschicht kann in diesem Schritt auch mit Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen erzeugt werden, wozu beispielsweise das aus der Druckschrift WO 99/13157 Al bekannte Waschverfahren eingesetzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich zur reflektierenden Metallschicht wird in Schritt c) mit Vorteil eine hochbrechende Schicht aufgebracht. Insbesondere wird die hochbrechende Schicht durch ein Vakuumdampfverfahren aufgedampft.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem eingebetteten Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Transferelement,
Fig. 2 schematisch den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements im Querschnitt, und
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Transferele- ment vor dem Aufbringen auf ein Zielsubstrat, und
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Transferelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach dem Aufbringen auf ein Zielsubstrat.
Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit zwei Sicherheitselementen 12 und 16 nach Ausführungsbeispielen der Erfindung versehen ist. Das erste Sicherheitselement stellt einen Sicherheitsfaden 12 dar, der an bestimmten Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervortritt, während er in den dazwischen liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 10 eingebettet ist. Das zweite Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Transferelement 16 beliebiger Form gebildet.
Bei beiden Sicherheitselementen ist ein auffälliger Farbkippeffekt mit einem deutlich sichtbaren Hologrammeffekt kombiniert. Um diese besonders fälschungssichere Effektkombination zu verwirklichen, werden die Sicherheitselemente 12 bzw. 16 in der mit Bezug auf die Fig. 2 bis 4 näher erläuterten Weise hergestellt.
Fig. 2 zeigt schematisch den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements 20 im Querschnitt, wobei nur die für die Erläuterung des Funktionsprinzips erforderlichen Elemente des Schichtaufbaus dargestellt sind.
Zur Herstellung des Sicherheitselements 20 wird zunächst eine Lackschicht 24 aus einem cholesterischen Flüssigkristallmaterial, das den gewünschten Farbkippeffekt zeigt, auf eine Kunststoff-Trägerfolie 22 aufgedruckt. Als Druckverfahren können alle dem Fachmann bekannten und auf die Erfordernisse des verwendeten Lacksystems abgestimmten Verfahren eingesetzt werden.
Die Ausrichtung des flüssigkristallinen Materials erfolgt vorzugsweise direkt über die Trägerfolie. Es können jedoch auch Alignmentschichten auf der Trägerfolie vorgesehen sein, die die Flüssigkristalle etwa durch die Ausübung von Scherkräften oder auf elektrostatischem Weg ausrichten. Wird ein UV-vernetzbares Lacksystem verwendet, kann die Flüssigkristall - Lackschicht 24 zunächst vorgehärtet werden. Dazu kann der Lack beispielsweise zwei Photoinitiatoren enthalten, die bei unterschiedlichen UV- Wellenlängen aktivierbar sind. Auch kann der erste Photoinitiator UV- aktivierbar sein, während der zweite Photoinitiator durch Elektronenbestrahlung aktiviert wird. Bei beiden Gestaltungen dient der erste Photoinitiator der Vorhärtung, die beispielsweise bis zum Gelpunkt des Lacks durchgeführt werden kann.
Anschließend wird das gewünschte Reliefmuster 26 in die vorgehärtete oder nicht vorgehärtete Lackschicht 24 geprägt. Ist die Lackschicht nicht vorgehärtet, wird sie während der Prägung entweder durch die Trägerfolie 22 oder durch das Prägewerkzeug hindurch mit Strahlung soweit gehärtet, dass ein Verfließen der Strukturen im Rahmen des Prozesses ausgeschlossen ist. Die Härtung kann dabei durch UV-Strahlung oder mittels Elektronenstrahl erfolgen.
Im Fall der UV-Härtung während der Prägung kann das Prägewerkzeug aus einem UV-transparentem Material, wie etwa Quarz oder einem geeigneten Polymer, bestehen, um die Beaufschlagung der Lackschicht durch das Prägewerkzeug hindurch zu ermöglichen. Wird eine transparente Kunststofffolie als Trägerfolie verwendet, kann die UV-Härtung auch durch die Folie hindurch erfolgen. Beispielsweise sind PET-Folien, vom sichtbaren Spektralbereich ausgehend, bis herab zu etwa 310 ran transparent. Zur Härtung durch die Trägerfolie hindurch können daher handelsübliche UV-Quellen eingesetzt werden.
Nach der Lösung aus dem Prägewerkzeug wird die Lackschicht 24 ausgehärtet, um Tackfreiheit und mechanische Stabilität sicherzustellen. „Tack- frei" bedeutet dabei, dass die Lackschicht im Wesentlichen klebefrei im Sinne einer im Wesentlichen nicht klebrigen Oberfläche ist, so dass sich unter einer bestimmten Gewichtsbelastung aufeinander gestapelte, beschichtete Folienstücke nachfolgend ohne Beschädigung wieder voneinander trennen lassen. Bei vorgehärteten Lackschichten ist diese zweite Härtung die
„Haupthärtung", die durch Anregung des zweiten Photoinitiators ausgelöst wird. Wie erwähnt, kann die Aktivierung von erstem und zweitem Photoinitiator durch verschiedene UV- Wellenlängen erfolgen, oder auch durch UV- Strahlung (erster Photoinitiator) und Elektronenstrahlung (zweiter Photoini- tiator).
Als besonders vorteilhaft hat sich die Vernetzung der Flüssigkristallpolymere bei der Härtung herausgestellt, die der Lackschicht 24 die nachfolgend erforderliche Strukturbeständigkeit verleiht.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf der ausgehärteten Flüssigkristall-Lackschicht 24 eine Metallschicht 28 mit Aussparungen 30 in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen erzeugt. Beim Sicherheitsdruck sind diese Aussparungen 30 oft in Form einer Negativschrift gestaltet. Eine derar- tige Metallschicht mit Negativschrift kann beispielsweise mithilfe des in der Druckschrift WO 99/13157 Al beschriebenen Demetallisierungsverfahrens erzeugt werden. Dazu werden die gewünschten Muster, Zeichen oder Codierungen auf die ausgehärtete Lackschicht 24 mit einer Druckfarbe mit hohem Pigmentanteil gedruckt. Aufgrund des hohen Pigmentanteils bildet die Druckfarbe nach dem Trocknen einen porigen, erhabenen Farbauftrag. Die bedruckte Lackschicht wird dann mit einer dünnen Metallschicht versehen, die im Bereich des Farbauftrags den Farbkörper wegen seiner großen Oberfläche und der porösen Struktur nur teilweise abdeckt. Der Farbauftrag und die darüber liegende Metallschicht können dann durch Auswaschen mit ei- nem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden, so dass in der Metallschicht in den ursprünglich bedruckten Bereichen Aussparungen 30 erzeugt werden.
In diesem Herstellungsstadium ist das durch das Reliefmuster 26 gebildete Hologramm nun deutlich zu erkennen und mit einem schwachen Farbkipp- effekt kombiniert, der von den Flüssigkristallen des cholesterischen Flüssigkristallmaterials herrührt. Um die Brillanz der beiden optisch variablen Effekte zu erhöhen, wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine hochbre- chende ZnS-Schicht 32 vollflächig auf die bisher erhaltene Schichtenfolge aufgedampft. Durch den großen Unterschied Δn = (nzns - ΠLC) der Brechungsindizes von ZnS-Schicht 32, nzns, und Flüssigkristallschicht 24, nu:, wird sowohl der holographische Effekt in den demetallisierten Bereichen 30 als auch die Farbwirkung des Farbkippeffekts verstärkt.
Insbesondere vor einem dunklen, absorbierenden Hintergrund erscheint das Farbwechselspiel der Flüssigkristalle besonders brillant. Als absorbierender Hintergrund kann ein separater, hinter das Sicherheitselement gehaltener Gegenstand dienen. Beispielsweise kann an anderer Stelle der Banknote ein dunkler, insbesondere schwarzer Aufdruck vorgesehen sein, über den ein in einem Fensterbereich der Banknote vorliegendes Sicherheitselement durch Biegen der Banknote gelegt werden kann. Alternativ kann der absorbierende Hintergrund durch einen in das Sicherheitselement selbst integrierten Hintergrundbereich gebildet sein, wie nunmehr mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 beschrieben.
Bei dem Transferelement 40 der Fig. 3 wurde eine Lackschicht 44 eines cholesterischen Flüssigkristallmaterials mit einem gewünschten Farbkippeffekt auf eine Trägerfolie 42 aufgedruckt und ein gewünschtes Reliefmuster 46 in die Lackschicht 44 geprägt. Auf die geprägte Lackschicht 44 wurde anschließend vollflächig eine hochbrechende ZnS-Schicht 48 aufgedampft und die erhaltene Schichtenfolge mit einer schwarzen Druckfarbe 50 oder einer schwarzen Magnetfarbe beschichtet.
Beim Einsatz als Sicherheitselement wird die Schichtenfolge 40 über ein Heißsiegelsystem (Primer/ Heißsiegellack) oder einen Kaschierkleber z.B. auf Banknotenpapier oder einen Sicherheitsfadenaufbau übertragen und die Trägerfolie 42 abgelöst. Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3, bei dem auf eine Metallschicht verzichtet wurde, treten sowohl das im Reliefmuster 46 enthaltene Hologramm als auch der Farbkippeffekt der Flüssigkristalle der Lackschicht 44 durch den Brechungsindexsprung zwischen ZnS- Schicht 48 und Flüssigkristall-Lackschicht 44 vor dem dunklen Hintergrund der schwarzen Druckfarbe 50 brillant in Erscheinung.
Die Prägung kann, muss jedoch nicht mit einer UV-Härtung verbunden sein. UV-härtbare cholesterische Flüssigkristallmischungen können, wie oben erwähnt, auch geeignet vorgehärtet werden, so dass eine Heißprägung zwar noch möglich, ein Verlaufen der gebildeten Struktur jedoch ausgeschlossen ist. Die UV-härtbaren cholesterischen Flüssigkristallmischungen können auch aus einem Lösungsmittel, insbesondere Ether, Ketone oder Aromaten, aufgedruckt und nach einer thermischen Lösungsmitteltrocknung durch Strahlung (UV oder Elektronenstrahl) vernetzt werden.
Mit Bezug auf Fig. 4 können anstelle von Lackschichten aus Flüssigkristallpolymeren auch Effektlacke 62 verwendet werden, bei denen das cholesterische Flüssigkristallmaterial in Form von in eine Bindemittelmatrix 64 eingebetteten Pigmenten 66 vorliegt. Bei dieser Gestaltung verhält sich das Bindemittel 64 bei der Prägung vorzugsweise thermoplastisch. Die Pigmente 66 können in ihren Abmessungen sogar wesentlich größer sein als die Prägestruktur, solange sie nur transparent sind. Der holographische Effekt hängt nämlich nicht von der Größe der Pigmente ab, sondern entsteht durch die Prägung des (thermoplastischen) Bindemittels und die - vom Be- trachter aus gesehen - dahinter angeordnete Deckschicht, die eine hochbrechende und/ oder eine metallische Schicht enthält. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 besteht die Deckschicht lediglich aus einer hochbrechenden ZnS- Schicht 68. Zur weiteren Erhöhung der Brillanz ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine schwarze Druckschicht 70 als Hintergrundschicht vorge- sehen.
Im Gegensatz zur Darstellung der Fig. 3 zeigt die Darstellung der Fig. 4 die Schichtenfolge des Sicherheitselements 60 nach dem erfolgten Transfer auf ein Zielsubstrat, im Ausführungsbeispiel ein Banknotenpapier 72. Die Schichtenfolge wurde dazu mittels eines Kaschierklebers 74 auf das Banknotenpapier 72 aufgebracht und die für die Herstellung des Sicherheitselements benötigte Trägerfolie unter Verwendung einer Trenn- bzw. Releaseschicht, beispielsweise einer Wachsschicht, abgelöst.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sicherheitselement für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und der- gleichen mit einer Beugungsstruktur, die eine geprägte Reliefstruktur und eine die Sichtbarkeit des Beugungseffekts der geprägten Reliefstruktur erhöhende Deckschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefstruktur auf Basis eines cholesterischen flüssigkristallinen Materials gebildet ist und dass die Deckschicht eine reflektierende und/ oder eine hochbrechende Schicht enthält.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relief struktur aus einem cholesterischen flüssigkristallinen Polymermaterial gebildet ist.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geprägte Reliefstruktur eine Schichtdicke zwischen etwa 1,5 μm und etwa 4 μm aufweist.
4. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material der Reliefstruktur in Form von in eine Bindemittelmatrix eingebetteten Pigmenten vorliegt.
5. Sicherheitselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel thermoplastische Eigenschaften aufweist.
6. Sicherheitselement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geprägte Reliefstruktur eine Schichtdicke zwischen etwa 3 μm und etwa 10 μm aufweist.
7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material in vernetzter Form vorliegt.
8. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht eine zumindest bereichsweise vorliegende, reflektierende Metallschicht enthält.
9. Sicherheitselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierungen aufweist.
10. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Deckschicht über der reflektierenden Schicht eine hochbrechende Schicht angeordnet ist.
11. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht eine hochbrechende Schicht aus ZnS oder TiOi enthält.
12. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material der Reliefstruktur auf einer für die Ausrichtung von Flüssigkristallen ausgelegten Trägerfolie aufgebracht ist.
13. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkristalline Material der Reliefstruktur auf einer Trägerfolie aufgebracht ist, die mit einer Alignmentschicht für die Ausrichtung von Flüssigkristallen versehen ist.
14. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement einen absorbierenden Hintergrundbereich für die Betrachtung des Beugungseffekts und des Farb- kippeffekts enthält.
15. Sicherheitselement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergrundbereich durch eine dunkle, insbesondere schwarze Druckschicht gebildet ist.
16. Sicherheitselement nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergrundbereich ein weiteres Sicherheitsmerkmal enthält, insbesondere einen magnetischen oder elektrisch leitfähigen Merkmalsstoff.
17. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement eine oder mehrere weitere Schichten aus flüssigkristallinem Material enthält.
18. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsstrei- f en, ein Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen ist.
19. Sicherheitspapier für die Herstellung von Sicherheitsdokumenten, wie Banknoten, Ausweiskarten oder dergleichen, das mit einem Sicherheits- element nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgestattet ist.
20. Wertdokument, wie Banknote, Scheck, Urkunde, Ausweiskarte oder dergleichen, das mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgestattet ist.
21. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem
a) auf eine Trägerfolie eine Schicht auf Basis eines cholesterischen flüssigkristallinen Materials aufgebracht wird,
b) die aufgebrachte Schicht zu einer Reliefstruktur einer gewünschten Beugungsstruktur geprägt wird, und
c) die geprägte Schicht mit einer Sichtbarkeitserhöhenden Deckschicht versehen wird, die eine reflektierende und/ oder eine hochbrechende Schicht enthält.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht auf Basis des cholesterischen flüssigkristallinen Materials in Schritt a) aufgedruckt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt a) aufgebrachte Schicht vor der Prägung in Schritt b) vorgehär- tet wird.
24. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachte Schicht bei der Prägung in Schritt b) zumindest soweit gehärtet wird, insbesondere durch Beaufschlagung mit UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung, dass die geprägten Strukturen bei den nachfolgenden Verfahrensschritten nicht verfließen.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung in Schritt b) durch die Trägerfolie hindurch erfolgt.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung in Schritt b) durch das Prägewerkzeug hindurch erfolgt.
27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die geprägte Schicht vor dem Aufbringen der Deckschicht in Schritt c) ausgehärtet wird, insbesondere durch Beaufschlagung mit UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung.
28. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die geprägte Schicht in Schritt c) zunächst zumindest bereichsweise mit einer reflektierenden Metallschicht versehen wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht mit Aussparungen in Form von Mustern, Zeichen oder Codierun- gen erzeugt wird.
30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) eine hochbrechende Schicht aufgebracht wird, insbesondere durch ein Vakuumdampfverfahren aufgedampft wird.
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