WO2008067887A2 - Optisch variables sicherheitselement - Google Patents

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WO2008067887A2 PCT/EP2007/009701 EP2007009701W WO2008067887A2 WO 2008067887 A2 WO2008067887 A2 WO 2008067887A2 EP 2007009701 W EP2007009701 W EP 2007009701W WO 2008067887 A2 WO2008067887 A2 WO 2008067887A2
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Dieter Heinz
Ute Honeit
Burkhard Krietsch
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Merck Patent Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an optically variable security element, which can be used as a visible element for securing objects against forgery, a method for producing such a security element and its use.
  • Security products such as banknotes, checks, credit cards, shares, passports, identity documents, driving licenses, tickets, tokens and the like have been equipped for many years with various security elements that are to make it difficult to counterfeit these products.
  • Colored security elements are often used to create the open visible security features.
  • optically variable security features established. These change their visual appearance with changing illumination and / or viewing angle. Examples include holograms or security features that change their color and / or their brightness impression angle dependent.
  • optically variable security features are obtained by depositing multiple layers each having different refractive indices on suitable substrate surfaces, or by incorporating optically variable pigments into suitable carrier materials or by coating compositions containing optically variable pigments on substrate surfaces.
  • optically variable pigments which can be used in coating compositions for the production of counterfeit-proof optically variable color effects.
  • These pigments consist of several, predominantly metallic layers with different refractive indices and are produced in a complicated and costly evaporation process. Due to their metal core, however, they are only available opaque. A common use with optically invisible security features has not been described.
  • WO 96/39307 describes a pair of optically variable devices which comprise optically variable structures arranged next to one another on a substrate which have the same color at a certain exposure angle but different colors at all other exposure angles.
  • a security paper which is provided on different surface areas with an application of paint, which contains different iridescent pigments in the different areas, wherein the paint application is virtually invisible in direct supervision, the paint on the different surface areas, however View under at least one oblique viewing angle has a different color.
  • the iridescent pigments used are preferably TiO 2 -coated mica flakes, in which different colors can be produced by means of a different layer thickness of the TiO 2 layer.
  • US Pat. No. 5,009,486 describes a security feature which comprises on a substrate a shaped coating and a larger-area coating adjacent thereto, wherein the shaped coating comprises at least one transparent optical interference layer and wherein the coatings have a color difference when viewed from a specific angle different reflection or transmission of light through the different coatings comes about.
  • the formed transparent optical interference layer is prepared by evaporation of suitable materials by suitable masks, laser ablation of already deposited layers, laser-activated CVD or similar complicated processes. These methods are cumbersome, expensive, and do not include options for correcting color adjustment during the manufacturing process. Moreover, they do not allow additional, invisible features to be incorporated into the coating.
  • the object of the present invention was therefore to provide an optically variable security element which comprises at least two mutually distinguishable subareas which can be clearly recognized at any chosen illumination and / or viewing angle from the so-called "man from the street", small-area patterns allows good visibility, the possibility of integration of non-visible features allowed in the sub-areas, can be obtained by a simple and inexpensive manufacturing process and is versatile.
  • Another object of the invention was to provide a method for producing such a security element.
  • the object of the invention was to show the use of said security feature.
  • an optically variable security element which comprises a substrate having on at least one surface a coating consisting of at least two mutually distinguishable, simultaneously detectable with the eye, adjacent colored faces, wherein the faces inorganic platelet-shaped effect pigments or in situ polymerized and / or crosslinked mesogenic materials and at least one of the sub-surfaces depending on the illumination and / or viewing angle different colors, and wherein the colors of at least two of the sub-areas under each illumination and / or viewing angle from each other are.
  • the object of the invention is achieved by a method for producing a security element in which at least two different coating compositions are applied to at least one surface of a substrate such that a coating is formed from at least two mutually distinguishable adjacent faces, wherein the coating compositions contain inorganic platelet-like effect pigments or in situ polymerizable and / or crosslinkable mesogenic materials which are selected such that at least one of the partial surfaces of the coating has different colors depending on the illumination and / or viewing angle and the colors of at least two of the partial surfaces under each illumination - and / or viewing angles are different from each other, and the coating is optionally solidified.
  • the object of the invention is achieved by the use of the described security element for securing objects against counterfeiting.
  • Another object of the present invention are banknotes, checks, credit cards, shares, passports, identity documents, driver's licenses, entrance tickets, tokens, ID cards, tickets, stamps, packaging materials, seals, labels or objects to be protected, which with said security element against counterfeiting are hedged.
  • Optically variable security elements in the sense of the present invention are those which leave a different visually perceptible color impression at least on one of their partial surfaces under different illumination and / or viewing angles. This is also called a color flop. These security elements show non-copyable color and gloss impressions, which are clearly visible to the naked eye.
  • the security elements preferably have at least two and at most four, but in particular two, different under at least two different illumination or viewing angles
  • Illumination or viewing angle two or three different illumination or viewing angles on three optically clear distinguishable discrete colors.
  • this feature makes it easier for the viewer to recognize the security element as such and, at the same time, makes it more difficult to copy the feature since color flop effects can not be copied and reproduced in the commercially available color copiers.
  • Security elements which have a color gradient when tilted over different illumination and / or viewing angles can likewise be used, since even such diffuse color changes are easily detectable by the human eye.
  • the security element according to the invention comprises a substrate which comprises a paper, a cardboard, a polymeric material, a textile material metallic material, leather, wood or a composite material of at least two of these materials.
  • the composite material may consist of at least two materials of the same or different type, ie, for example, polymeric materials with one another or one or more polymeric materials with one or more paper materials may form a composite material.
  • Preferred are all common types of papers, in particular security papers, preferably security papers with basis weights up to 200 g / m 2 , polymeric materials such as polymer films and composite materials thereof, for example the usual plastic cards used for security purposes.
  • the substrate for the security element according to the invention can be transparent, semitransparent or opaque to visible light.
  • the substrates have at least one surface, which in turn has a coating which consists of at least two mutually distinguishable, adjacent colored partial surfaces.
  • adjacent in the sense of the invention means that at least two of the subareas have such a small distance from one another that they can be detected simultaneously with the eye or possibly a reading device in focus, wherein both subareas preferably have at least one common boundary line or by a common interface with each other are connected.
  • the faces are thus either immediately adjacent to each other, ie they share at least one boundary line, or are delimited from each other by an interface that does not significantly affect the visual impression.
  • This may be, for example, a border or another color-neutral surface.
  • This interface need not contain platelet-shaped effect pigments nor liquid-crystalline compounds, but may for example be a conventional coating containing absorbing dyes. It is important that the partial surfaces are arranged so close together that they can be simultaneously in the focus of the observer when checking the security element. It goes without saying that the above information is a human eye, namely the eye of a color-conscious person.
  • Colored partial areas are those which have a colored color, but not white, gray or black areas, with the exception that with nematic mesogenic compounds coated faces also only the color of the substrate preferably reflective in this case, which silvery, golden or otherwise metallic shine, may have.
  • At least two of the patches contain platelet-shaped effect pigments or in situ crosslinked and / or polymerized mesogenic compounds.
  • the security element according to the invention is constructed so that these sub-areas under each illumination and / or viewing angle from each other have different colors.
  • the aforementioned color-capable person, who takes the security element under constant lighting conditions in view, should be regarded as a standard for the visual optical evaluation of the security element according to the invention. The observation should usually be possible without aids. Simple magnifying devices such as glasses, magnifying glasses and the like are not considered as aids, i. their use is considered as normal condition.
  • the human eye is highly sensitive and therefore able to recognize a larger color space than can be generated by current methods, such as printing.
  • color differences are already recognized in small gradations.
  • a color-able person can already recognize slight gradual gradations of brightness of the same hue, but this peculiarity of the human color sensibility is not relevant here, but rather “different colors” are to be regarded as those of the untrained observer, that is called “Man from the street” can be clearly seen as “different” after a brief examination.
  • Complementary colors are the colors that directly oppose the primary colors in the color wheel. In the red-green-blue color wheel (RGB color wheel), these are red / turquoise, green / purple and blue / yellow. The same applies to the mixed colors.
  • the different colors of the partial surfaces in the present security element have a strong color contrast or, as preferred, represent complementary colors to each other.
  • illumination and viewing angle every angle between 0 ° (direct supervision) and 90 ° (as far as possible oblique view) comes into consideration. Both the illumination and the viewing angle can be varied. However, it is advisable to vary at the same other angle either the illumination or the viewing angle. The observer can easily achieve this by, for example, inclining the security element toward him, away from him or laterally, or bringing him into different relative positions to a fixed light source. It is also possible to change the relative position of the light source, but this usually entails a greater outlay.
  • the illumination or viewing angle is not measured under the practical conditions of the "man on the road” check, so it is irrelevant whether it is Angle with integer or decimal degrees. It is important that the viewer can detect both partial surfaces under the same condition simultaneously with the eye, if possible in the focus of the visual field. At least one of the partial surfaces has different colors depending on the illumination and / or viewing angle. As previously described, such a behavior is called a color flop. As described above, these may be different discrete colors at different angles, but also a continuous color gradient with changing illumination and / or viewing angle.
  • Part surface thus has a so-called optically variable behavior.
  • This subarea exhibits different colors when viewed at different angles, while an adjacent subarea satisfying the requirements described above, in the simplest case, always has the same color at different viewing angles, but always different from the respective color of the optically variable subarea.
  • At least two partial surfaces of the coating have different colors at different illumination and / or viewing angles, i. a color flop, up.
  • the security element according to the invention is constructed so that in each case two adjacent partial surfaces of the coating have different colors under different illumination and / or viewing angles.
  • these are directly adjacent side surfaces, which have at least one common boundary line.
  • Such a common boundary line also has such arrangements of partial surfaces in which one of the partial surfaces optically forms the background for a smaller partial area enclosed therein forms.
  • the appearance of three partial surfaces, of which the first and the third under a certain illumination and / or viewing angle respectively the same color, the second, intermediate partial surface but one to the two adjacent partial surfaces respectively has different color.
  • a preferred embodiment of the present invention consists in that, at a first illumination and / or viewing angle, the first partial area has a first color, and at a second, different illumination and / or viewing angle has a second color, while the second partial area is below the second first viewing angle said second color and at the second viewing angle having said first color.
  • the color behavior of the two partial surfaces is thus opposite to each other.
  • the security element is particularly visible if the colors used have a high color contrast.
  • the color contrast can be used to create impressive color effects without confusing the viewer.
  • Examples of such colors are a red / gold color flop for the first face and a gold / red color flop for the second face as well as the combination of gold / green with green / gold, blue / green with green / blue and so on ,
  • At least two partial surfaces of the coating are selected such that, at a first illumination and / or viewing angle, the first partial surface has a color that corresponds to the complementary color of the second partial surface, and a second, different illumination and Viewing angle or the first and second sub-areas each having a color corresponding to the complementary color of the color, these areas each having the first viewing angle.
  • one of the partial surfaces can have a yellow color at a certain viewing angle, while a second partial surface has a blue color at this viewing angle. Under a second, different from the first viewing angle
  • Viewing angle then has the first partial area of a blue color, while the second partial area has a yellow color.
  • This example can be repeated with green / purple, red / turquoise or the mixed colors in the color wheel. Since complementary colors, as previously mentioned, each have the greatest possible color contrast to each other and the human eye perceives color contrasts particularly well, this color combination is particularly suitable for attracting high attention even with small-scale security elements or patterns with small area units and thus well-looking and to be recognizable.
  • the advantage for the production of the individual surfaces is that the pigments or mesogenic compounds used are those used for the preparation Achieving the optically variable color effects are used, only have to be coordinated so that the respective color is clearly visible.
  • the red and gold tones for a gold / red color flop on one face and a red / gold color flop on the other face need not be identical, since both reds or both gold tones will never be seen at the same time. This offers the manufacturer a wider range of options for selecting suitable pigments or mesogenic materials and possible color combinations, without neglecting the safety aspect.
  • the partial surfaces in the previously described embodiments are preferably adjacent to one another, in particular immediately adjacent to one another in at least one common borderline. Since the number of partial surfaces of the security element according to the invention is limited only by economic considerations or space requirements to be met, it is readily possible to obtain security elements according to the present invention, for example, alternately recurring the same or an opposite color effect or different optically variable effects on the same colored background demonstrate. This results in broad, clearly visible design options.
  • the platelet-shaped effect pigments or liquid-crystalline compounds used it may be appropriate to enhance the color impression which can be achieved by targeted selection or pre-coating of the substrate over the entire coated partial area or a part thereof. This can be done in the context of the invention by a wholly or partially black, gray or otherwise dark color of the substrate below the coating forming the partial surfaces.
  • this color of the substrate can be an intrinsic one, ie, the substrate can per se have a dark and thus at least partially absorbing coloring, or the substrate is provided with a corresponding precoating.
  • This can, as usual, consist of absorbing dyes or color pigments in a suitable binder with optionally further additives.
  • dark colors are to be understood as meaning all customary dark shades which have a strongly absorbing effect, that is to say different dark red, dark blue, dark green, dark violet and dark brown shades, etc. The latter not only influence the good visibility of the security element according to the invention but by their own color and the color position of the applied thereon faces, if they contain at least partially transparent platelet-shaped effect pigments or transparent polymerized or crosslinked liquid-crystalline materials.
  • black and gray substrates only enhance the color impression that can be produced directly with the materials contained in the sub-areas on it.
  • An enhancement of the color impression which is produced by the flake-form effect pigments or mesogenic materials used in the coating, can also be achieved by the deliberate admixture of black, gray or dark-colored colorants directly in the coating.
  • Such colorants may consist of organic or inorganic pigments or soluble dyes. In the case of inorganic pigments, it may also be platelet-shaped effect pigments.
  • nematic liquid-crystalline materials are used as the polymerizable and / or crosslinkable mesogenic material for the coating of a partial surface
  • a completely or partially reflecting substrate instead of an absorbing substrate.
  • an intrinsically reflective substrate can be used, or one of the substrates mentioned is wholly or partially provided with a reflective precoating. Suitable reflective substrates are described in more detail below.
  • Inorganic platelet-shaped effect pigments in the context of the invention are platelet-shaped pearlescent pigments, predominantly transparent or semitransparent interference pigments and metallic effect pigments, or mixtures of two or more of these pigments. These platelet-shaped pigments are composed of one or more layers of possibly different materials.
  • Pearlescent pigments consist of transparent platelets with high
  • interference pigments Refractive index and show in parallel orientation by multiple reflection a characteristic pearlescence.
  • pearlescent pigments which additionally show interference colors, are referred to as interference pigments.
  • classic pearlescent pigments such as TiO 2 platelets, basic lead carbonate or BiOCl pigments are in principle suitable as inorganic platelet effect pigments according to the invention preferably interference pigments or metallic effect pigments are used which on an inorganic platelet-shaped support at least one coating of a metal, metal oxide , Metal oxide hydrate or mixtures thereof, a mixed metal oxide, metal suboxide, metal oxynitride, metal fluoride, BiOCl or a polymer.
  • the metallic effect pigments preferably have at least one metal layer.
  • the inorganic platelet-shaped support preferably consists of natural or synthetic mica, kaolin, talc or another layer silicate, of glass, SiO 2 , a borosilicate, graphite platelets, of Al 2 O 3 , another metal oxide such as Fe 2 O 3 or TiO 2 , or metal flakes, such as aluminum, titanium, bronze, silver, copper, gold, steel or various metal alloys. Particular preference is given to supports of mica, glass, graphite, SiO 2 , TiO 2 and Al 2 O 3 or mixtures thereof.
  • the size of these platelet-shaped supports is not critical per se. As a rule, they have a thickness of between 0.01 and 5 ⁇ m, in particular between 0.05 and 4.5 ⁇ m.
  • the extension in the length or width is usually between 1 and 250 ⁇ m, preferably between 2 and 200 ⁇ m and in particular between 2 and 100 ⁇ m. They usually have an aspect ratio (diameter to particle thickness ratio) of 2: 1 to 25000: 1, and more preferably from 3: 1 to 2000: 1.
  • a coating applied to the support consists of metals, metal oxides, metal oxide hydrates or mixtures thereof, metal mixed oxides, metal suboxides or metal fluorides and in particular of colorless or colored metal oxides selected from TiO 2 , titanium suboxides, titanium oxynitrides, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , SnO 2 , Sb 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , B 2 O 3 , Cr 2 O 3 , ZnO, CuO, NiO or mixtures thereof or the associated hydrates.
  • Coatings of metals are preferably of aluminum, titanium, chromium, iron, nickel, silver, zinc, molybdenum, tantalum, tungsten, palladium, copper, gold, platinum or alloys containing them.
  • Coatings of metal oxides which contain metals for example coatings containing metallic iron, preferably mixed with FeO and / or F 3 O 4 , are also particularly suitable.
  • the metal fluoride used is preferably MgF 2 .
  • monolayer effect pigments i. used with a layer of one of the above materials coated platelet-shaped support materials, more preferably, however, multilayer effect pigments.
  • These have on a platelet-shaped, preferably non-metallic carrier several layers, which preferably consist of the aforementioned materials and have different refractive indices in such a way that in each case at least two layers of different refractive index are alternately on the carrier, wherein the refractive indices in the individual Differentiate layers by at least 0.1 and preferably by at least 0.3.
  • the layers located on the support can be both almost transparent as well as colored or semitransparent. It is particularly preferred when pigments are used in which the layer (s) on the platelet-shaped carrier material largely completely encase it.
  • the flake-form effect pigments described above may be present in the coating in the security element according to the present invention singly or in admixture.
  • the platelet-shaped effect pigments are preferably transparent or semitransparent, ie they transmit at least 10% of the incident light.
  • Such flaky effect pigments are preferably used because their transparency in a security product comprising a security element according to the present invention contributes to a wide variety of possible background or background colors, as already mentioned above.
  • a flake-form effect pigment which has at least one metal layer or a layer containing metallic parts.
  • the aforementioned, metallic iron-containing pigments are used here.
  • other metal layers containing pigments, especially those with metallic carrier plates, are suitable.
  • Such pigments are generally almost opaque to incident light and thus have a very high hiding power.
  • angle-dependent color changes that can be generated thereby (color flop) are therefore easily visible without the need to use a black or dark-colored substrate.
  • platelet-shaped effect pigments are used, the different visually perceptible color under different lighting and / or viewing angles. and / or leave a brightness impression, that is to say have a color flop, or, in other words, are optically variable.
  • the angle-dependent different color impression results from angle-dependent different interference colors of the pigments, which optionally interact with optionally also resulting absorption colors of these pigments.
  • the optically variable platelet-shaped effect pigments preferably have at least two and at most at least two different illumination or viewing angles four, but preferably under two different illumination or viewing angles, two or three different illumination or viewing angles, three optically clearly distinguishable discrete colors.
  • the discrete hues and no intermediate stages are present, that is, a clear change from one color to another color is recognizable when the security element containing the optically variable pigments is tilted off.
  • optically variable platelet-shaped effect pigments can be used, which when tilted over different
  • Illumination and / or viewing angle have a color gradient.
  • the optical properties of the platelet-shaped effect pigments thus determine the optical properties of the coating of the partial surfaces containing them. Since not all of the partial surfaces must have an angle-dependent color behavior, the coating of the partial surfaces may also contain exclusively platelet-shaped effect pigments which are not optically variable in the sense described above but which, for example, have a high color strength, satin effects, glitter effects and the like. It goes without saying that such additional effect pigments can also be contained in the coating of the partial surfaces designated as optically variable in a mixture with the optically variable effect pigments.
  • the platelet-shaped effect pigments used according to the invention are present in the coating in the security element in an oriented form, i. they are aligned almost parallel to the substrate of the security element.
  • alignment is already effected essentially by means of the customary methods used for applying the security element, for example customary printing or coating methods.
  • platelet-shaped effect pigments it is possible to use, for example, the commercially available interference pigments which are known under the names Iriodin®, Colorstream®, Xirallic®, Lustrepak®, Colorcrypt®, Colorcode® and Securalic® from Merck KGaA, Mearlin® from Mearl, metallic effect pigments from Eckhard and goniochromic (optically variable) effect pigments such as Variochrom® from the company BASF, Chromafflair® from Flex Products Inc., as well as other similar commercially available pigments.
  • this list is to be considered as illustrative and not restrictive.
  • platelet-shaped effect pigments with further additives into precursors in the form of, for example, pigment mixtures, masterbatches, pastes, pastes, granules, pellets and the like, and to use the latter for the production of, for example, printing inks or other coating compositions, which can in particular result in processing-related facilitations ,
  • the in-situ polymerized and / or crosslinked mesogenic material is a material obtained by in situ polymerization and / or crosslinking of polymerizable or crosslinkable mesogenic materials.
  • Such materials are nematic, smectic or chiral nematic (cholesteric) materials. Preference is given to using nematic or cholesteric materials which each produce different optical effects in the security element according to the invention.
  • Coatings can be obtained, which, when applied to an absorbent substrate, can lead to angle-dependent color changes of the applied layer. Therefore, the in situ polymerisable and / or crosslinkable cholesteric mesogenic materials which are used according to the invention, coated partial surfaces alone by the use of these materials have angle-dependent variable (optically variable) color effects. On the other hand, with nematic liquid-crystalline materials, in front of a reflective background, it is possible to produce coatings which themselves are colorless and thus have the color of the respective substrate visually detectable.
  • suitable dyestuffs, color pigments, effect pigments or the like are added to the nematic mesogenic materials used according to the invention or if they are applied to a colored reflective substrate, they show a uniform coloring when the security element is viewed without auxiliary means.
  • the partial surfaces of the security element according to the invention coated with nematic mesogenic materials are to have angle-dependent colors, it is necessary that they be applied to an angle-dependent color-exhibiting (optically variable) reflective substrate or that the coating composition contains optically variable platelet-shaped effect pigments.
  • the optically variable substrate may be, for example, a substrate precoated with optically variable platelet-shaped effect pigments.
  • the partial surfaces coated in this way have a hidden security feature, which can only be detected with a linear polarizer, and optionally a visually detectable color or optically variable (open) security feature.
  • the cholesteric polymerizable mesogenic materials according to the present invention are therefore preferably applied on the coating surface containing them on a black, gray or dark-colored substrate, which also has to be only partially dark in color.
  • the nematic polymerisable mesogenic materials are preferably applied to an at least partially reflective substrate in the coating of the subarea.
  • the reflective substrate may be metallic or metallized substrates, preferably having one or more metal layers. Such substrates may also be surfaces of holograms, kinegrams or hot stamping foils. Suitable metallic or metallized substrates are, for example those with layers of Al 1 Cu, Ni, Ag, Cr or alloys such as Pt-Rh or Ni-Cr. However, the reflective layers on the substrate may also be formed by applying a coating containing reflective pigments. Particularly suitable reflective pigments are metal pigments of aluminum, gold or titanium, or even the previously described platelet-shaped effect pigments, which may also have highly reflective properties. This applies in particular to the aforementioned metallic effect pigments.
  • reflective pigments When such reflective pigments are added directly to the polymerizable nematic mesogenic material in the coating composition, they also form a reflective background in the coating without the need for a separate reflective coating on the substrate.
  • in situ polymerisable or crosslinkable mesogenic materials are to be understood as those mesogenic materials which can be polymerized or crosslinked directly on a substrate.
  • the substrate can be both the substrate of the present security element and an auxiliary substrate on which a film consisting essentially of mesogenic material and optionally suitable additives is cured, which subsequently with or without the auxiliary substrate in the form of a film the substrate of the security element according to the invention is applied.
  • the latter is preferably done by means of an adhesive layer or in the form of a hot-melt adhesive film.
  • the auxiliary substrate is preferably a polymeric substrate, a metallized polymeric substrate, a metallic substrate, a common transfer element, which is usually composed of multiple layers of suitable materials such as polymer layers, paper layers, metal layers, adhesive layers, release layers, etc., or the like.
  • the mesogenic material for the coating composition is preferably an in situ polymerizable or crosslinkable material, which polymerizes and / or cross-links during or after the evaporation of a solvent and is present in the (in situ) polymerized and / or crosslinked form in the security element according to the present invention. It preferably contains at least one polymerisable mesogenic compound which has a polymerisable functional group and at least one further polymerisable mesogenic compound which has two or more polymerisable functional groups.
  • mesogenic compounds or materials are to be understood as meaning those which have one or more rod-shaped, board-shaped or disk-shaped mesogenic groups, ie those which are capable of inducing liquid-crystalline behavior. Such compounds may but need not necessarily have liquid crystalline phases themselves. It is also possible that they show a liquid-crystalline behavior only when mixed with other compounds or after polymerization.
  • the polymerizable material contains polymerizable mesogenic compounds having two or more polymerizable functional groups (di- or multireactive or di- or multifunctional compounds)
  • a three-dimensional network is formed during the polymerization which is self-supporting and has high mechanical and thermal stability as well has a low temperature dependence of its physical and optical properties.
  • the glass transition temperature which is important for mechanical stability, can be adjusted in a simple manner via the concentration of the multifunctional mesogenic compounds.
  • the polymerizable mesogenic mono-, di- or multifunctional compounds can be prepared by generally known methods. Such methods are described for example in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Thieme-Verlag, Stuttgart. Typical examples are given in WO 93/22397; EP 0 261 712; DE 19504224; DE 4,408,171 and DE 4405316. However, the compounds described therein are merely illustrative and are not to be construed as limiting.
  • Examples of particularly suitable monoreactive polymerizable mesogenic compounds are shown in the following list of compounds. These serve to illustrate the invention and in no way to limit it.
  • P denotes a polymerizable group, preferably an acryl, methacryl, vinyl, vinyloxy, propenyl, ether, epoxy or styryl group
  • x and y independently of one another denote 1 to 12
  • A denotes 1, 4-phenylene, which is optionally mono-, di- or tri-substituted by L 1 , or means 1,4-cyclohexylene
  • v is 0 or 1
  • Z 0 is -COO-, -OCO-, -CH 2 CH 2 - or a single bond
  • Y means a polar group
  • Ter means a terpenoid residue such as menthyl
  • Chol means a cholesteric group
  • R 0 means a non-polar alkyl or alkoxy group
  • L 1 and L 2 each independently represent H, F, Cl 1 CN or an optionally halogenated alkyl, alkoxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl or alkoxy
  • polar group in this context means a group which consists of F, Cl, CN, NO 2 , OH, OCH 3 , OCN, SCN, an optionally fluorinated carbonyl or carboxyl group having up to 4 C atoms or a mono- , oligo- or polyfluorinated alkyl or alkoxy group having 1 to 4 C atoms is selected.
  • nonpolar group means an alkyl group having 1 or more, preferably 1 to 12 C atoms or an alkoxy group having 2 or more, preferably 2 to 12 C atoms.
  • CLC cholesteric liquid crystalline materials
  • they preferably include nematic or smectic Host material and one or more chiral dopants that induce the helical twist of the host material.
  • These chiral dopants may or may not be polymerizable. Although these may be mesogenic and also liquid-crystalline compounds, the dopants need not necessarily be liquid-crystalline.
  • chiral dopants having a high twisting power HTP
  • chiral dopants having a high twisting power are, for example, the compounds sold under the name S 1011, R 811 or CB 15 by Merck KGaA, Darmstadt.
  • E and F independently of one another have one of the meanings of A as previously described, v represents 0 or 1, Z 0 represents -COO-, -OCO-, -CH 2 CH 2 - or a single bond, and R represents alkyl, alkoxy , Carbonyl or carbonyloxy with 1 to 12 C atoms.
  • the compounds of the formula IM are described in WO 98/00428, while the synthesis of the compounds of the formula IV is disclosed in GB 2,328,207.
  • Polymerizable chiral compounds are preferably selected from the compounds of formulas Ik to Ip and Mc to Me. It is likewise possible to select compounds of the formulas Ia to II, where R 0 or Y has a chiral C atom.
  • the amount of chiral dopants in the mesogenic material is preferably less than 15% by weight, in particular less than 10% by weight, particularly preferably less than 5% by weight, based on the total weight of the mesogenic material (without solvent).
  • the polymerization of the polymerizable mesogenic material takes place by the action of heat or photochemically active radiation on the polymerizable material.
  • Photochemically effective radiation is understood to mean the influence of light, for example UV light, IR light or visible light, the influence of X-ray radiation or gamma radiation or the irradiation with high-energy particles, for example ions or electrons.
  • the polymerization is carried out by means of UV irradiation.
  • a radiation source for this purpose a single UV lamp or a set of UV lamps can be used.
  • the curing time can be reduced by a high light intensity.
  • Another source of photochemically active radiation may also be lasers, for example UV lasers, IR lasers or visible lasers.
  • the polymerization is carried out in the presence of a polymerization initiator which absorbs at the wavelength of the photochemically active radiation.
  • a polymerization initiator which absorbs at the wavelength of the photochemically active radiation.
  • a photoinitiator may be used which, under the influence of ultraviolet radiation, decomposes to form free ions or radicals which initiate the polymerization reaction.
  • a radical photoinitiator used in the polymerization of polymerizable mesogenic vinyl and epoxide groups.
  • a cationic photoinitiator is preferably used. It is also possible to use a polymerization initiator which decomposes upon exposure to heat to form free radicals or ions which initiate the polymerization.
  • the commercially available Irgacure 651®, Irgacure 184®, Darocur 1173® or Darocur 4205® (from Ciba Geigy AG) agents may, for example, be used as the photoinitiator for the free radical polymerization, while in the cationic photopolymerization, the commercially available initiator is preferably used with the Designation UVI 6974 ® (Union Carbide) can be used.
  • the polymerizable liquid-crystalline material preferably contains 0.01 to 10% by weight, in particular 0.05 to 5% by weight, and particularly preferably 0.1 to 3% by weight, of a polymerization initiator. UV photoinitiators are preferred, especially radical UV photoinitiators.
  • the curing time depends, among other things, on the reactivity of the polymerizable mesogenic material, the thickness of the applied layer, the nature of the photoinitiator and the strength of the UV lamp.
  • Curing time is preferably not longer than 10 minutes, especially not longer than 5 minutes, and more preferably shorter than 2 minutes.
  • short curing times of 3 minutes or shorter preferably 1 minute or shorter and more preferably 30 seconds or shorter are preferred.
  • the polymerizable mesogenic material may additionally comprise one or more suitable components, such as, for example, catalysts, sensitizers, stabilizers, inhibitors, co-reacting monomers, surface-active substances, lubricants, wetting agents, dispersants, water repellents, adhesives, flow improvers, defoamers, degassing agents, thinners, reactive thinners, auxiliaries, dyes or pigments, for example also the platelet-shaped effect pigments described above.
  • suitable components such as, for example, catalysts, sensitizers, stabilizers, inhibitors, co-reacting monomers, surface-active substances, lubricants, wetting agents, dispersants, water repellents, adhesives, flow improvers, defoamers, degassing agents, thinners, reactive thinners, auxiliaries, dyes or pigments, for example also the platelet-shaped effect pigments described above.
  • stabilizers all compounds can be used, which are known in the art for this purpose. These compounds are commercially
  • chain transfer agents may also be added to modify the physical properties of the resulting polymer film.
  • monofunctional thiol compounds such as dodecanethiol or multifunctional thiol compounds such.
  • trimethylolpropane tri-3-mercaptopropionate is added as a chain transfer agent, the length of the free polymer chains and / or the length of the polymer chains between two crosslinks can be controlled.
  • the amount of the chain transfer agent is increased, the length of the polymer chains in the resulting polymer film decreases.
  • di- or multifunctional polymerizable mesogenic compounds it is also possible to add up to 20% by weight of non-mesogenic compounds having two or more polymerisable functional groups.
  • difunctional non-mesogenic monomers are alkyl diacrylates or alkyl dimethacrylates having alkyl groups of 1 to 20C
  • non-mesogenic monomers having more than two polymerizable groups are trimethylolpropane trimethacrylate or pentaerythritol tetraacrylate.
  • the polymerizable material contains up to 70% by weight, preferably 3 to 50% by weight, of a non-mesogenic compound having a polymerizable functional group.
  • Typical representatives of monofunctional non-mesogenic monomers are alkyl acrylates or alkyl methacrylates.
  • the polymerization is preferably carried out in the liquid-crystalline phase of the polymerizable material. For this reason, it is preferable to use polymerizable mesogenic compounds or mixtures of low melting points and broad liquid crystal phase.
  • the use of such materials allows the lowering of the polymerization temperature, which simplifies the polymerization process and is particularly advantageous for continuous production.
  • the selection of a suitable polymerization temperature depends largely on the clearing point of the polymerizable material and on the softening point of the substrate.
  • the polymerization temperature is at least 30 degrees below the clearing temperature of the polymerizable mesogenic material. Polymerization temperatures below 120 0 C are preferred, in particular temperatures below 90 0 C and particularly preferably polymerization temperatures of 60 0 C or below.
  • the partial surfaces of the coating of the security element according to the invention are in the form of a dried or otherwise cured coating composition.
  • the coating composition contains inorganic flaky effect pigments, it may be present in the form of a dried and optionally cured coating (polymeric film) containing an organic binder or in the form of a polymeric film containing the effect pigments on the substrate.
  • the coating composition contains in situ polymerized or crosslinked mesogenic compounds, it is likewise present on the substrate in the form of a polymeric film or a polymeric film, depending on the layer thickness of the coating. Since this layer, as already mentioned above, also on an auxiliary substrate, such as a hot stamping foil, can not be located directly on the substrate of the security element, but may for example be connected via an adhesive layer with this.
  • At least one of the partial surfaces of the coating has yet another security feature.
  • the other detectable security features are optical, machine or haptic detectable security features.
  • optically detectable security features are those that are visually perceptible with little or no tools, but are different from the optical, in particular optically variable, color and / or brightness impression of the security element according to the invention. However, it is not excluded that such optically detectable
  • Security features are also machine-evaluable and thus can be detected by machine.
  • This is additional visible information such as printed characters, symbols or microtexts, but in particular the additional optically detectable security feature is a laser marking.
  • the latter can be obtained by the coating of at least one partial surface containing a material suitable for the laser marking and being described with a laser beam.
  • Laser-sensitive materials which produce laser-writability of the coating are, for example, various fillers, inorganic pigments including electrically conductive pigments and / or effect pigments such as, for example, interference pigments or pearlescent pigments, as have already been described above. These can therefore both give the coatings of the partial surfaces of the security element according to the invention a characteristic coloring and also generate the laser-markability of the surface.
  • Particularly suitable fillers and inorganic pigments are particulate SiO 2 and TiO 2 as well as sheet silicates such as muscovite mica or other mica such as phlogopite and biotite, synthetic mica, talc and talc Glass scales proved. Suitable effect pigments have already been described extensively in advance. Suitable electrically conductive pigments are described below.
  • Other suitable laser-sensitive pigments are the oxides, hydroxides, sulfides, sulfates and phosphates of metals, such as. As copper, bismuth, tin, zinc, silver, antimony, manganese, iron, nickel or chromium, which are often inorganic color pigments.
  • the security elements on the laser-sensitive coating are marked with high-energy radiation in the wavelength range from 157 to 10600 nm, in particular in the range from 300 to 10600 nm.
  • Applicable here for example, known from the prior art CO 2 laser (10600 nm), Nd: YAG laser (1064 or 532 nm) or pulsed UV laser (excimer laser). Particular preference is given to using Nd: YAG lasers and CO 2 lasers.
  • the energy densities of the lasers used are generally in the range from 0.3 mJ / cm 2 to 50 mJ / cm 2 , preferably in the range from 0.3 mJ / cm 2 to 10 mJ / cm 2 .
  • Suitable machine-detectable security features are those whose luminescent, magnetic, electrically conductive, thermoelectric or piezoelectric properties can be detected by means of conventional technologies and devices.
  • the coating of at least one partial surface of the security element according to the invention additionally contains at least one material with luminescent, magnetic, electrically conductive, thermoelectric or piezoelectric properties, which may be particulate.
  • These materials may be present individually or in combination of two or more in the coating of one or more partial surfaces of the security element according to the invention.
  • Luminescent compounds are understood to be substances which, by excitation in the visible wavelength range, in the IR or in the UV wavelength range of the light, by electron beams or by X-rays, are a machine-measurable and possibly visible one Emit radiation. These also include substances which emit radiation by excitation in the electromagnetic field, the so-called electroluminescent substances, which possibly additionally luminesce by excitation in the UV or IR wavelength range. In this case, neither the irradiated nor the emitted light must be visible. Upon irradiation of UV light (ultraviolet light), fluorescent or phosphorescent substances and the so-called upconverters which emit visible radiation upon irradiation of IR light (infrared light) are preferred.
  • Suitable for this purpose are all known particulate and soluble substances having the abovementioned properties which can be incorporated into the abovementioned coatings without substantially impairing the optical effect of the platelet-shaped effect pigments or of the in situ polymerized or crosslinked mesogenic materials.
  • the particulate substances are present in a suitable particle size, ie with an average particle size of about 0.001 to about 35 .mu.m, preferably from 0.005 to 20 .mu.m and particularly preferably from 0.01 to 1 .mu.m before.
  • particulate substances need not necessarily be present in pure form but may also comprise microencapsulated particles as well as doped or coated carrier materials impregnated with luminescent substances.
  • luminescent substances besides all types of organic luminescent substances, the following compounds can be mentioned here: Ag-doped zinc sulfide ZnS: Ag, zinc silicate, SiC, ZnS,
  • ZnS, CdS which are activated with Cu or Mn, ZnS / CdS: Ag; ZnS: Cu, Al;
  • MgSiO 3 Mn; ZnO: Zn; Gd 2 O 2 STb; Y 2 O 2 STb; La 2 O 2 STb; BaFChEu; LaOBrTb; Mg-tungstate; (Zn, Be) silicate: Mn; Cd Borat: Mn; [Ca 10 (PO 4 ) 6 F,
  • At least one of the partial surfaces of the security element according to the invention additionally contains at least one particulate substance having electroluminescent properties, and preferably also a transparent electrically conductive pigment.
  • the substances having electroluminescent properties are generally particulate materials which contain inorganic compounds of the group II and VI of the periodic system, for example ZnS or CdS, which are doped or activated with metals such as Cu, Mn or Ag.
  • particulate luminescent substances based on predominantly with Mn, Sr or rare earth activated silicates, aluminates, phosphates, tungstates, germanates, borates, etc., in particular substances based on Zn 2 SiO 4 : Mn or particulate organic polymers or mixtures of the aforementioned compounds are used.
  • These substances emit after excitation in an alternating electric field, a visible radiation.
  • the emission of visible light takes place solely or predominantly by the excitation in an alternating electric field and to a lesser extent also by excitation in the ultraviolet or infrared spectral range.
  • the particles are present in the form of microencapsulated compounds.
  • materials for the enveloping layer in particular polymers or even various metal oxides are well suited. These protect the electroluminescent substances from various environmental influences, for example from the wet components of a printing ink, which can cause decomposition of the electroluminescent substances in the long-term effect.
  • the aging resistance of the electroluminescent substances can be increased or their light emission can be modified by filter layers.
  • the particle size of the particles is selected to suit the type of coating chosen. Since printing processes, in particular gravure printing processes, are also to be used, the average particle sizes are preferably in the range from about 0.2 to about 100 ⁇ m, preferably from 1 to 50 ⁇ m and particularly preferably from 2 to 30 ⁇ m.
  • UV filter layers In order to ensure, if necessary, that no excitation of the luminescence takes place in the ultraviolet spectral range, it is additionally possible for UV filter layers to be applied to the surface of the electroluminescent particles.
  • the particulate electroluminescent substances may be used singly or in admixture of two or more different substances. If different substances are used, it is advantageous if they emit radiation of different colors.
  • Substances with electrically conductive properties are usually particulate and consist of or contain electrically conductive substances.
  • transparent electrically conductive pigments those pigments are used which have at least one transparent electrically conductive layer. Preference is given to using those pigments which have at least one transparent electrically conductive layer on a substrate which is selected from the group consisting of TiO 2 , synthetic or natural mica, other phyllosilicates, glass, SiO 2 and / or Al 2 O 3 .
  • the substrates mentioned are platelet-shaped.
  • the use of pigments is also suitable, which have at least one transparent electrically conductive layer on a non-platelet-shaped substrate made of the abovementioned materials.
  • Transparent pigments consisting of an electrically conductive material are also suitable. It is particularly advantageous if the electrically conductive pigments have gently rounded shapes without corners, sharp edges or protruding tips, both in cross-section and in the longitudinal axis.
  • the use of the non-platelet-shaped pigments is limited only by the application properties in the security element according to the invention.
  • the electrically conductive layer or the electrically conductive material of the transparent electrically conductive pigments comprises one or more conductive doped metal oxides, such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide or titanium oxide, which with gallium, aluminum, indium, thallium, germanium, tin, phosphorus , Arsenic, antimony, selenium, tellurium and / or fluorine.
  • conductive doped metal oxides such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide or titanium oxide, which with gallium, aluminum, indium, thallium, germanium, tin, phosphorus , Arsenic, antimony, selenium, tellurium and / or fluorine.
  • the above-mentioned transparent conductive pigments may have one or more further layers above and / or below the conductive layer. These layers can Metal oxides, metal oxide hydrates, metal suboxides, metal fluorides, metal nitrides, metal oxynitrides or mixtures of these materials.
  • the color pigments of the pigments can be adapted to the requirements of the users, in particular if the additional layers are located below the conductive layer.
  • the conductivity can be tailored to the requirements of the application.
  • a mica coated with at least one electrically conductive metal oxide layer is used.
  • a mica pigment coated with a layer of antimony-doped tin oxide is used.
  • Pigments of this type are commercially available and are offered for example by Merck KGaA.
  • electrically conductive particulate materials from other manufacturers are also suitable, in particular also the graphite or soot particles customarily used for such purposes, if no transparent electrically conductive materials are required.
  • the electrically conductive particulate materials generally have average particle sizes of from 0.001 to about 35 .mu.m, preferably from 0.005 to 20 .mu.m and more preferably from 0.10 to 10 ⁇ m. In this case, a narrow particle size distribution is preferred.
  • the electrically conductive pigment used for this purpose should preferably have sufficiently high transparency and simultaneously high electrical conductivity.
  • the particle diameter of the pigment is in a range of 1 to 500 ⁇ m, preferably 2 to 100 ⁇ m, and more preferably 5 to 70 ⁇ m. A narrow particle size distribution is preferred.
  • the aspect ratio i. the ratio of diameter to thickness of the pigments in the case of platelet-shaped conductive pigments is at least 2: 1, but preferably at least 10: 1 and particularly preferably at least 100: 1.
  • the number-weighted mean grain area F 50 is greater than or equal to 150 microns 2 , in particular greater than or equal to 200 microns 2 .
  • the number-weighted proportion of pigments having a particle size of less than 80 ⁇ m 2 is less than or equal to 33%, and preferably less than 25%, based on the transparent conductive pigments.
  • the number-weighted proportion of pigments having a grain area of less than 40 ⁇ m 2 is less than or equal to 15%, and preferably less than or equal to 10%, based on the transparent conductive pigments.
  • the reduction of the fines leads to a reduction of the light scattering and thus the haze in the security element according to the invention.
  • Grain area is the value for the size of the main area of the platelets, namely the area with the longest axis.
  • control of the fine fraction for example, by measuring under the microscope and counting the measured particles. This can be carried out visually, possibly simplified by comparing the samples against counted standards or automatically with the aid of a video camera and a suitable automatic image analysis software.
  • Such automatic evaluation systems for particle size analysis are known to the person skilled in the art and are commercially available. For a statistically verified grain size analysis at least 1000 and preferably 2000 particles or more should be measured.
  • the transparent electrically conductive pigment can be used individually or as a mixture of two or more different pigments in the security element according to the invention.
  • the diversity can consist both in the use of pigments of different materials, with different shapes and / or with different colors. Only the optical transparency of the material should be guaranteed.
  • Pigments are present since the presence of the latter causes an increase in the electroluminescence intensity in the former and thus generates machine readability.
  • substances with magnetic properties are usually particulate.
  • all particles which consist of magnetizable materials or contain magnetizable materials as core, coating or doping are suitable for this purpose.
  • magnetizable materials in this case all known materials such as magnetizable Metals, magnetizable metal alloys or metal oxides and oxide hydrates; such as ⁇ -Fe 2 ⁇ 3 or FeOOH can be used.
  • Their mean particle size is generally in the range of about 0.01 to about 35 microns, preferably from 0.03 to 30 microns and more preferably from 0.04 to 20 microns.
  • the magnetic properties of the particles should be so strong that they can be machine-determined.
  • Their shape is not essential, in particular also needle-shaped magnetic particles can be used.
  • the pigments already mentioned above which have at least one metallic iron-containing layer on a transparent platelet-shaped support.
  • these pigments are also optically variable because of the further layers still remaining and the layer thicknesses matched to each other. change their color with changing illumination and / or viewing angle.
  • the coating of the at least one partial surface of the security element according to the invention by the addition of a single pigment both optically variable and magnetizable configured, which is for the safety aspect of the feature of particular importance.
  • the size ratios of these pigments, as well as other platelet-shaped magnetizable pigments generally move in the ranges already described for the support materials of the platelet-shaped effect pigments.
  • thermoelectric and piezoelectric materials are also possible to incorporate thermoelectric and piezoelectric materials into the coating of the partial surfaces of the security element according to the invention.
  • thermoelectric materials while substances with high electrical, but low thermal conductivity are used, such as nanostructures of heavy elements such as cesium bismuth tellurides, lead tellurides, lead selenium selenides, bismuth tellurides, antimony tellurides, etc.
  • quartz particles are preferably used, which in deformation a generate electrical voltage or cause a voltage when creating an electrical voltage. These materials have average particle sizes of about 0.001 to about 35 microns.
  • the machine-readable components mentioned here can be present individually or in a mixture with one another in the partial surfaces of the security element according to the present invention.
  • the security element by a suitable combination of identical or different machine-readable components with a coding which allows an identification of encrypted information, for example on the manufacturer, the product nature, and the like.
  • a coding which allows an identification of encrypted information, for example on the manufacturer, the product nature, and the like.
  • forms of coding are already known per se and include, for example, differently colored luminescent particles in defined relation to one another, which can clearly identify a specific product or even a specific batch of a product.
  • the concentration of the machine readable components in the security element coating is largely determined by the degree of machine detectability.
  • the machine-readable constituents are present in an amount of from 0.01 to 12% by weight, preferably in an amount of from 0.05 to 10% by weight and more preferably from 0.1 to less than 5% by weight, in each case on the total weight of the coating, in this before.
  • the security element in addition to the optically variable coloration of at least one of the subareas, has a machine-detectable component in one or more of the subareas and can also be printed with another optically detectable security feature, such as a microtext, printed characters or symbols or a laser marking.
  • security elements are available which are optically variable and may additionally contain both a further optically detectable security feature and a machine-detectable security feature.
  • the additional optically detectable component leads to a further visible effect, which can be reliably detected by the inexperienced viewer without further aids.
  • the machine-detectable components or another security level is obtained, which is detectable only by the expert assessors with the aid of special equipment. This combination significantly increases the security against counterfeiting of security elements.
  • Haptic detectable security features are those that can be detected by the human sense of touch. This does not exclude that they can also be detected mechanically by means of suitable equipment. Haptically detectable security features are the incorporation of suitable materials into the coating, uneven coating thicknesses of the coating or subsequent mechanical treatment of the coating, for example using temperature and pressure (Debossed), available. In this way, high-low structures can be obtained in the coating.
  • the coating when it is in the form of a polymeric film, it can be provided with a high-low structure by methods such as compression, embossing, stamping and other similar processes.
  • the high-low structure is only present on the surface of the polymeric layer, the optionally present optically variable color impression of the polymeric film is not completely lost.
  • the surface of the present in the form of a polymeric film coating is partially or fully heated until a certain flowability of the upper layer is reached (partial melt). Temperatures of about 50 ° C. to about 220 ° C. are generally sufficient for this purpose.
  • the polymeric film is provided at pressures of about 100 bar to about 600 bar with a high-low structure and then allowed to cool.
  • the pre-created high-low structure manifests.
  • the person skilled in the art is quite capable here of making a suitable choice from the generally customary methods and process conditions.
  • the polymeric films described above can also be provided with high-low structures by means of suitable tools.
  • Such coatings, which in addition to the optionally present optically variable coloring also have a high-low structure, can thus be used without problems for the production of security elements according to the invention which are optically variable and at the same time have a haptically detectable security feature, since embossings, regardless of their shape and depth, usually via the human sense of touch can be detected. This does not rule out that these high-low structures can also be detected by machine.
  • the coating in the form of a polymeric film or a polymeric film is usually provided with a high-low structure only when the security element according to the invention is already in or on a product to be protected is present, for example, to prevent the high-low structure is damaged in the incorporation of the security element in the product to be protected.
  • the high-low structure can also be applied in advance to the coating if this is transferred later to the partial surface of the security element.
  • the coating for the security element according to the invention may also contain further inorganic or organic colorants on one or more of the partial surfaces. Color pigments or soluble dyes included. These can serve for the desired fine adjustment of the color properties of the partial surfaces.
  • inorganic colorants e.g. all customary transparent and opaque white, colored and black pigments, such as, for example, berlin blue, bismuth vanadate, goethite, magnetite, hematite, chromium oxide, chromium hydroxide, cobalt aluminate, ultramarine, chromium-iron mixed oxides, spinels such as Thenard blue, cadmium sulphides and selenide, Chromat-pigments or carbon black are suitable, while as organic colorants in particular quinacridones, benzimidazoles, copper phthalocyanine, azo pigments, perinones, anthanthrones, other phthalocyanines, anthraquinones, indigo, thioindigo and their derivatives, or Carmine are mentioned. In general, it is possible to use all organic or inorganic colorants which are customary in particular in the printing sector.
  • titanium dioxide and zinc oxide are given by way of example only.
  • the particle size of the inorganic and organic color pigments is not limited, but must be adapted to the requirements of the application of the coating of the security element, for example, if this is done by means of a printing process. Also when incorporated into polymers Foils are to be noted the appropriate characteristics regarding the size of the particles.
  • the present invention also provides a method for producing a security element, wherein at least one
  • the coating compositions contain inorganic platelet-shaped effect pigments or in situ polymerizable and / or crosslinkable mesogenic materials, which are selected such that at least one of the partial surfaces of the coating has different colors as a function of illumination and / or viewing angle and the colors of at least two of the partial surfaces are different from each other under each illumination and / or viewing angle, and the coating is optionally solidified.
  • two coating compositions contain mutually different inorganic platelet-shaped effect pigments or polymerizable and / or crosslinkable mesogenic materials which have different color and / or brightness impressions as a function of the illumination and / or viewing angle, and thus two or more partial areas the coating applied, wherein the colors of at least two of the partial surfaces are different from each other under each illumination and / or viewing angle.
  • three or more coating compositions contain mutually different platelet-shaped effect pigments or polymerisable and / or crosslinkable mesogenic materials which, depending on the illumination and / or viewing angles have different color and / or brightness impressions, and thus three or more sub-areas of the coating are applied, the colors of three or more of the sub-areas being different from each other at each illumination and / or viewing angle.
  • This embodiment thus permits the design of a security element according to the invention in such a way that at least three different-colored partial areas can be recognized simultaneously under any possible illumination and / or viewing angle,
  • At least two immediately adjacent partial surfaces are applied, the colors of which are different from one another at each illumination and / or viewing angle.
  • strong color contrasts and spectacular play of colors at different angles are particularly visible even on smaller surface units.
  • the coating compositions are preferably applied in the form of a paint, a printing ink, an in situ polymerizable and / or crosslinkable mesogenic composition or a polymeric film on the surface of the substrate.
  • Printing inks are usually applied to the surface of the substrate by means of the usual printing methods.
  • printing inks may contain the customary further additives.
  • These usually consist of one or more suitable organic binders which are optionally supplemented by solvents, adhesion promoters, dispersing aids, drying accelerators, photoinitiators and the like, which are generally used in printing inks. It goes without saying that the binders and additives are adapted to the printing method used and that the printing ink has an appropriate viscosity.
  • Suitable printing methods in principle are all printing processes known and customary in the production of security products, such as offset printing, letterpress printing, offset coating, flexographic printing, screen printing, sublimation printing, gravure printing, in particular gravure printing and intaglio printing, the so-called overprint varnish
  • the screen printing is used.
  • paints are usually applied are, for example, doctoring, brushing, stamping, casting methods, painting methods, flow methods, roll or screen application methods or application by means of an air brush.
  • suitable application methods with which paints are usually applied are, for example, doctoring, brushing, stamping, casting methods, painting methods, flow methods, roll or screen application methods or application by means of an air brush.
  • colors contain similar additives such as printing inks.
  • the coating of the partial surfaces of the security element according to the invention can also take place in the form of a polymeric film.
  • a polymeric film This may be, for example, a laminated or glued foil laminated on the surface of the substrate or a foil coextruded in advance with other polymer foils.
  • rigid sheets of polymeric materials are suitable, which are connected to the surface or other, optionally information-bearing layers in a conventional manner, for example by gluing.
  • the thickness of the polymeric film or polymeric film, the polymeric material, the flexibility of the layer, or the nature of the connection of that layer to the surface of the security element or other intervening layers is not limitative as long as at least the sparkleness of the layer (or angle dependent Color play) and the possibly existing additional security features in this layer can be clearly recognized and evaluated.
  • the polymeric film or sheet containing inorganic flake-form effect pigments is transparent. Therefore, transparent polymers are preferably used. This applies, for example, to polycarbonate, polystyrene, polyvinyl chloride and their copolymers and graft polymers, polyvinylidene chloride and fluoride, polyamides, polyolefins, polyacrylic and vinyl esters, thermoplastic polyurethanes, cellulose esters and the like. They can be used individually or in suitable mixtures.
  • the polymeric layer may additionally contain customary auxiliaries and additives such as fillers, UV stabilizers, inhibitors, flame retardants, lubricants, plasticizers, solvents, dispersants and additional dyes or organic and / or inorganic color pigments.
  • customary auxiliaries and additives such as fillers, UV stabilizers, inhibitors, flame retardants, lubricants, plasticizers, solvents, dispersants and additional dyes or organic and / or inorganic color pigments.
  • the polymeric films are preferably prepared by various suitable methods, such as film casting, spin coating, extrusion, calendering or compression molding, but especially by extrusion processes or by a blown film process.
  • the various starting materials are mixed together and processed in suitable, generally known systems to polymer layers in the form of films of different thickness or thin plates.
  • the platelet-shaped effect pigments present in the polymer composition and possibly also other platelet-shaped pigments which are still present are aligned on the surfaces of the tools and are therefore oriented in the resulting polymer layers substantially parallel to the surfaces of the polymer layer. Stretching and pulling operations during film blowing or as subordinate steps to extruding further reinforce this orientation of the pigments. During the subsequent cooling, this orientation is fixed.
  • the coating in the form of a polymeric film or a polymeric film can also consist to a considerable extent of in situ polymerized and / or crosslinked mesogenic materials.
  • the coating composition which contains in situ polymerizable and / or crosslinkable mesogenic materials and optionally other auxiliaries and additives, with a suitable viscosity on the surface of the Substrate applied and solidified there by drying and / or crosslinking / polymerization.
  • Suitable ingredients for the coating composition have been previously described.
  • the substrate on the surface provided with the coating is colored completely or partially black, gray or otherwise dark-colored or completely or partially reflective beneath the coating , or wholly or partially provided with a black, gray or otherwise dark colored layer or a reflective coating before it is coated with the coating composition.
  • the surface of the substrate below the coating depending on the ingredients selected in the coating, partially black, gray or dark-colored and partially reflective is formed. Details have already been described in advance.
  • At least one of the partial surfaces of the coating of the security element according to the invention has a defined shape. It can be a symbol, a stripe, a geometric shape, a fancy sign, a lettering, an alphanumeric character, the
  • the shape of these faces is not limited, except by the technical possibilities of the types of coatings used.
  • at least one of the partial surfaces has a defined shape and at least one further partial surface forms a background for the mold.
  • the background surface may in turn also have its own shape, which is different from the first shape or identical to the first shape and differs only in size from the first shape.
  • a letter or lettering or a number on a surrounding rectangular, square or round surface called, both faces are equipped according to claim 1.
  • optically variable security element is preferably in the form of a label, sticker, transfer element, security strip, imprint, a film, a window or similar embodiments. According to its shape or structure, it may cover the surface of an object to be protected over the entire surface or partially or be incorporated into such an object.
  • the security element according to the invention is preferably used to secure objects against counterfeiting, even though it may well be included in the artistic design of the corresponding subject matter because of its color design and thus can meet design requirements.
  • the items to be secured are conventional security items from the high-security area and the medium security area, such as banknotes, checks, credit cards, shares, passports, identification documents, driving licenses, stamps, seals and labels, but also packaging materials or everyday objects, such as clothing, shoes, household articles, or packaging for perfumes, pharmaceuticals, cigarettes or delicacies.
  • this list is exemplary and not to be understood as limiting. Basically, the applicability of the security element according to the invention is limited only by economic considerations.
  • the security element according to the invention provides a means of safeguarding objects against counterfeiting, which ensures good visual recognition at different illumination and / or viewing angles even for the inexperienced user, can be used on small area units, optionally the additional integration of various other security features allowed and therefore very variable in different levels of security can be used, at the same time cost over a very simple process, preferably a standard printing process, can be produced and is difficult to fake. Furthermore, the security element according to the invention can be used on almost all objects that are to be protected against counterfeiting and can also be made visually appealing. This makes it possible to respond very flexibly to the different needs of product protection.
  • the security element according to the invention can be used on the object to be protected together with further security features known from the prior art.
  • Example 1a The screen printing ink obtained in Example 1a is printed on vellum paper by means of a rectangular stencil and a screen size 77T on a manual screen printing machine (type ATMA, ESC, Bad Salzuflen) and allowed to dry. Subsequently, the screen printing ink obtained in Example 1b is also printed on the vellum paper via a rectangular stencil adjacent to the first imprint with the same hand screen printing machine and allowed to dry.
  • a manual screen printing machine type ATMA, ESC, Bad Salzuflen
  • a security element is obtained from two rectangular, immediately adjacent subareas which, when viewed almost perpendicularly (steep viewing angle), exhibit a golden color on a partial surface (1a) of a red and of the adjoining partial surface (1b). If the printed paper is slowly tipped to a flat viewing angle, this color position is initially maintained until a sudden color change takes place in such a way that on the first partial area (1a) a golden color and on the second partial area (1b) a red color is perceptible ,
  • the screen printing ink obtained in Example 2a is printed on vellum paper by means of a round stencil and a screen size 77T on a manual screen printing machine (type ATMA, ESC, Bad Salzuflen) and allowed to dry. Subsequently, the screen printing ink obtained in Example 2b is printed on the paper via an annular template having a recess in the center of the circular template in such a way that the first imprint (2a) is encircled by the second imprint (2b).
  • a manual screen printing machine type ATMA, ESC, Bad Salzuflen
  • a round security element which has a central area (2a) which, when viewed almost perpendicularly, shows a red color in the glancing angle (steep viewing angle) and a golden color on the annularly adjacent area (2b). If the printed paper is slowly tipped to a flat viewing angle, this color position is initially maintained until a sudden color change takes place in such a way that on the first partial surface (2a) a golden color and on the second partial surface (2b) a red color is perceptible ,
  • Example 3 Under UV light, the inner circular partial surface shows a green fluorescence, while on the outer annular partial surface a red fluorescence can be perceived.
  • Example 3 a)
  • Example 3a and 3b The screen printing inks obtained in Example 3a and 3b are printed on vellum paper over stencils according to Example 2 and allowed to dry.
  • a round security element is obtained which has a central area (3a) which, when viewed almost perpendicularly, exhibits a violet color in the glancing angle (steep viewing angle) and a green area on the annularly adjacent surface (3b). If the printed paper is slowly tipped to a shallow viewing angle, the mentioned remains Color setting initially obtained until a sudden color change takes place in such a way that on the first part surface (3a) a violet and on the second part surface (3b) a green color is perceptible.
  • the inner circular partial surface shows a green fluorescence, while on the outer annular partial surface a red fluorescence can be perceived.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Gegenständen gegen Fälschung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselementes sowie dessen Verwendung.

Description

Optisch variables Sicherheitselement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement, welches als sichtbares Element zur Absicherung von Gegenständen gegen Fälschung einsetzbar ist, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselementes sowie dessen Verwendung.
Sicherheitserzeugnisse wie Banknoten, Schecks, Kreditkarten, Aktien, Pässe, Ausweisdokumente, Führerscheine, Eintrittskarten, Wertmarken und dergleichen werden seit vielen Jahren mit verschiedenen Sicherheitselementen ausgerüstet, die die Fälschung dieser Produkte erschweren sollen.
Für Sicherheitserzeugnisse, die einem breiten Publikum zugänglich sind, werden dabei häufig mehrere verschiedene sichtbare (offene) Sicherheitselemente eingesetzt, die in der Regel ohne oder nur mit geringen Hilfsmitteln vom so genannten „Mann von der Straße" erkennbar sind. Vorzugsweise werden Sicherheitserzeugnisse jedoch mit verschiedenen Sicherheitselementen ausgestattet, die unterschiedlichen Sicherheitsstufen angehören. Dabei ist es von großem Vorteil, wenn ein und dasselbe Sicherheitselement gleichzeitig mehreren Sicherheitsstufen angehört beziehungsweise mehrere verschiedene detektierbare Sicherheitsmerkmale aufweist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Sicherheitselement mehrere voneinander verschiedene optisch wahrnehmbare Sicherheitsmerkmale oder ein optisch wahrnehmbares und mindestens ein weiteres, nur mit Hilfsmitteln wahrnehmbares Sicherheitsmerkmal aufweist. Im letztgenannten Falle handelt es sich dabei um eine Kombination aus einem offenen und einem verdeckten Sicherheitsmerkmal. Besonders erstrebenswert ist es, wenn ein solches, mehrere Sicherheitsmerkmale aufweisendes Sicherheitselement in einem einfachen, vorzugsweise einzigen, Verfahrensschritt erzeugt werden kann.
Zur Erzeugung der offenen sichtbaren Sicherheitsmerkmale werden häufig farbige Sicherheitselemente eingesetzt. In den letzten Jahren haben sich beispielsweise die so genannten optisch variablen Sicherheitsmerkmale etabliert. Diese ändern mit wechselndem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel ihr optisches Erscheinungsbild. Beispiele hierfür sind Hologramme oder auch Sicherheitsmerkmale, die ihre Farbe und/oder ihren Helligkeitseindruck winkelabhängig verändern.
Im allgemeinen werden optisch variable Sicherheitsmerkmale durch das Abscheiden von Mehrfachschichten, die jeweils unterschiedliche Brechzahlen aufweisen, auf geeigneten Substratflächen, oder durch das Ein- arbeiten von optisch variablen Pigmenten in geeignete Trägermaterialien bzw. durch das Aufbringen von optisch variable Pigmente enthaltenden Beschichtungszusammensetzungen auf Substratflächen erhalten.
Beispielsweise sind aus der US-A-4434 010 optisch variable Pigmente bekannt, welche in Beschichtungszusammensetzungen zur Erzeugung von fälschungssicheren optisch variablen Farbeffekten eingesetzt werden können. Diese Pigmente bestehen aus mehreren, überwiegend metallischen Schichten mit unterschiedlichen Brechzahlen und werden in einem aufwändigen und kostspieligen Verdampfungsverfahren erzeugt. Auf Grund ihres Metallkerns sind sie jedoch nur opak erhältlich. Eine gemeinsame Verwendung mit optisch nicht sichtbaren Sicherheitsmerkmalen ist nicht beschrieben worden.
Solche Pigmente werden auch eingesetzt, um mehrere optisch variable Strukturen nebeneinander in Sicherheitselementen zu erzeugen. So wird beispielsweise in der WO 96/39307 eine paarige optisch variable Vorrichtung beschrieben, welche auf einem Substrat nebeneinander angeordnete optisch variable Strukturen umfasst, die unter einem bestimmten Belichtungswinkel dieselbe Farbe, unter allen anderen Belichtungswinkeln jedoch unter- schiedliche Farben aufweisen. Obwohl es einerseits im Unklaren bleibt, was genau unter „einem bestimmten Belichtungswinkel" zu verstehen ist und das menschliche Auge für die Bestimmung „derselben Farbe" als kaum geeignet erscheint, erweist es sich andererseits auch außerdem als außerordentlich schwierig, zwei verschiedene Pigmente, Interferenzschichtfolgen oder ähnliches zur Verfügung zu stellen, die nebeneinander für das hochsensible menschliche Auge unter einem einzigen bestimmten Winkel den Eindruck „derselben Farbe" vermitteln, unter allen anderen Winkeln jedoch verschiedene Farben aufweisen. Diese Schwierigkeit trägt zwar zur Fälschungssicherheit der so erzeugten Sicherheitselemente bei, sorgt aber auch dafür, dass die Auswahl an verwendbaren Materialien für den Hersteller, insbesondere hinsichtlich der Farbstellung, sehr eingeschränkt ist und dass teilweise mit hohem Aufwand Anpassungsleistungen erfolgen müssen, um bei der paarigen Vorrichtung den Zustand „derselben Farbe" auch nur annähernd erzeugen zu können. Der Einsatz solcher Sicherheitselemente in Massenartikeln, wie sie insbesondere auch Banknoten darstellen, ist daher zu kostenaufwändig, zu kompliziert und nicht variabel genug.
Aus der EP 490 825 B1 ist ein Sicherheitspapier bekannt, welches auf verschiedenen Oberflächenbereichen mit einem Farbauftrag versehen ist, der in den verschiedenen Bereichen unterschiedliche irisierende Pigmente enthält, wobei der Farbauftrag bei direkter Aufsicht praktisch nicht sichtbar ist, der Farbauftrag auf den verschiedenen Oberflächenbereichen jedoch bei Ansicht unter mindestens einem schrägen Betrachtungswinkel eine unterschiedliche Farbe aufweist. Als irisierende Pigmente werden vorzugsweise mit TiO2 beschichtete Glimmerplättchen verwendet, bei denen verschiedene Farben mittels einer unterschiedlichen Schichtdicke der Tiθ2-Schicht erzeugt werden können. Der zusätzliche Einsatz von verdeckten Sicherheits- merkmalen in dem Farbauftrag ist nicht beschrieben worden.
Werden die unterschiedlichen Farbaufträge aus EP 490 825 B1 als Sicherheitsmerkmal genutzt, kann jedoch die Tatsache, dass sie bei direkter Aufsicht praktisch nicht sichtbar sind, auch nachteilig sein. Ein solches Sicherheitsmerkmal fällt der begutachtenden Person erst nach mehrmaligem Betrachten des Sicherheitspapieres unter verschiedenen Winkeln ins Auge. Ist der Farbeffekt dazu noch relativ schwach ausgeprägt, wie es bei den beschriebenen Pigmenten zu erwarten ist, müssen vergleichsweise große Flächen mit den verschiedenen Farbaufträgen versehen werden, damit diese als Sicherheitsmerkmal überhaupt wahrgenommen werden. Dadurch sind kompliziertere Muster mit kleineren Flächen praktisch nicht verwendbar und der „Mann von der Straße" kann das Sicherheitsmerkmal nicht immer ohne weiteres erkennen.
In der US 5,009,486 wird ein Sicherheitsmerkmal beschrieben, welches auf einem Substrat eine geformte Beschichtung sowie eine daran angrenzende großflächigere Beschichtung umfasst, wobei die geformte Beschichtung wenigstens eine transparente optische Interferenzschicht umfasst und wobei die Beschichtungen bei Betrachtung aus einem bestimmten Winkel eine Farbdifferenz aufweisen, die durch unterschiedliche Reflexion oder Transmission des Lichtes durch die verschiedenen Beschichtungen zustande kommt.
Die geformte transparente optische Interferenzschicht wird durch Verdampfung geeigneter Materialien durch geeignete Masken, durch Laserablation bereits aufgedampfter Schichten, Laser-aktivierte CVD oder ähnlich komplizierte Verfahren hergestellt. Diese Verfahren sind aufwändig, teuer und beinhalten keine Möglichkeiten zur Korrektur der Farbeinstellung während des Herstellungsverfahrens. Außerdem erlauben sie nicht, dass zusätzliche, nicht sichtbare Merkmale in die Beschichtung mit eingearbeitet werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein optisch variables Sicherheitselement zur Verfügung zu stellen, welches mindestens zwei voneinander unterscheidbare Teilflächen umfasst, bei jedem gewählten Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel vom so genannten „Mann von der Straße" gut erkennbar ist, kleinflächige Musterungen bei guter Sichtbarkeit zulässt, die Möglichkeit der Integration von nicht sichtbaren Merkmalen in die Teilflächen erlaubt, mittels eines einfachen und kostengünstigen Herstellverfahrens erhalten werden kann und vielseitig einsetzbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselementes zur Verfügung zu stellen.
Des Weiteren bestand die Aufgabe der Erfindung darin, die Verwendung des genannten Sicherheitsmerkmales aufzuzeigen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein optisch variables Sicherheitselement gelöst, welches ein Substrat umfasst, das auf mindestens einer Oberfläche eine Beschichtung aufweist, die aus mindestens zwei voneinander unterscheidbaren, gleichzeitig mit dem Auge erfassbaren, einander benachbarten farbigen Teilflächen besteht, wobei die Teilflächen anorganische plättchenförmige Effektpigmente oder in situ polymerisierte und/oder vernetzte mesogene Materialien enthalten und mindestens eine der Teilflächen in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel verschiedene Farben aufweist, und wobei die Farben von mindestens zwei der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind.
Des weiteren wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselementes gelöst, bei dem auf mindestens einer Oberfläche eines Substrates mindestens zwei verschiedene Beschichtungs- zusammensetzungen so aufgebracht werden, dass eine Beschichtung aus mindestens zwei voneinander unterscheidbaren benachbarten Teilflächen gebildet wird, wobei die Beschichtungszusammensetzungen anorganische plättchenförmige Effektpigmente oder in situ polymerisierbare und/oder vernetzbare mesogene Materialien enthalten, welche so ausgewählt werden, dass mindestens eine der Teilflächen der Beschichtung in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel verschiedene Farben aufweist und die Farben von mindestens zwei der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind, und die Beschichtung gegebenenfalls verfestigt wird. Zusätzlich wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch die Verwendung des beschriebenen Sicherheitselementes zur Absicherung von Gegenständen gegen Fälschung.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Banknoten, Schecks, Kreditkarten, Aktien, Pässe, Ausweisdokumente, Führerscheine, Eintrittskarten, Wertmarken, ID-Karten, Fahrscheine, Briefmarken, Verpackungsmaterialien, Siegel, Etiketten oder zu schützende Gebrauchsgegenstände, welche mit dem genannten Sicherheitselement gegen Fälschung abgesichert sind.
Optisch variable Sicherheitselemente im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche, die zumindest auf einer ihrer Teilflächen unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen visuell wahrnehmbaren Farbeindruck hinterlassen. Dieser wird auch als Farbflop bezeichnet. Diese Sicherheitselemente zeigen nicht kopierbare Färb- und Glanzeindrücke, welche mit dem bloßen Auge gut wahrnehmbar sind. Vorzugsweise weisen die Sicherheitselemente unter mindestens zwei verschiedenen Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln mindestens zwei und höchstens vier, insbesondere aber unter zwei verschiedenen
Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln zwei oder unter drei verschiedenen Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln drei optisch klar unterscheidbare diskrete Farben auf. Diese Eigenschaft erleichtert dem Betrachter einerseits das Erkennen des Sicherheitselementes als solches und erschwert gleichzeitig die Kopierbarkeit des Merkmales, da in den handelsüblichen Farbkopierern Farbflopeffekte nicht kopiert und reproduziert werden können.
Sicherheitselemente, die beim Abkippen über verschiedene Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel einen Farbverlauf aufweisen, können ebenfalls eingesetzt werden, da auch solche diffusen Farbänderungen vom menschlichen Auge gut erfaßbar sind.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement weist ein Substrat auf, welches ein Papier, ein Karton, ein polymeres Material, ein Textilmaterial, ein metallisches Material, Leder, Holz oder ein Verbundmaterial aus wenigstens zwei dieser Materialien ist. Dabei kann das Verbundmaterial aus wenigstens zwei Materialien gleicher oder verschiedener Art bestehen, d.h. es können beispielsweise polymere Materialien untereinander oder ein oder mehrere polymere Materialien mit einem oder mehreren papiernen Materialien ein Verbundmaterial bilden. Bevorzugt sind alle gebräuchlichen Arten von Papieren, insbesondere Sicherheitspapiere, vorzugsweise Sicherheitspapiere mit Flächengewichten bis zu 200 g/m2, polymere Materialien wie Polymerfolien und Verbundmaterialien aus diesen, beispielsweise die üblichen für Sicherheitszwecke eingesetzten Plastikkarten.
Das Substrat für das erfindungsgemäße Sicherheitselement kann für sichtbares Licht transparent, semitransparent oder opak sein.
Die Substrate weisen mindestens eine Oberfläche auf, welche ihrerseits eine Beschichtung aufweist, die aus mindestens zwei voneinander unterscheidbaren, benachbarten farbigen Teilflächen besteht.
Dabei bedeutet benachbart im Sinne der Erfindung, dass mindestens zwei der Teilflächen einen so geringen Abstand voneinander aufweisen, dass sie gleichzeitig mit dem Auge oder gegebenenfalls einem Lesegerät im Focus erfassbar sind, wobei beide Teilflächen vorzugsweise mindestens eine gemeinsame Grenzlinie aufweisen oder durch eine gemeinsame Grenzfläche miteinander verbunden sind. Die Teilflächen liegen also entweder unmittelbar nebeneinander, d.h. sie teilen wenigstens eine Grenzlinie, oder sind durch eine Grenzfläche voneinander abgegrenzt, die den optischen Eindruck nicht wesentlich beeinträchtigt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Umrandung oder eine andere farblich neutrale Fläche handeln. Diese Grenzfläche muss weder plättchenförmige Effektpigmente noch flüssigkristalline Verbindungen enthalten, sondern kann beispielsweise eine übliche, absorbierende Farbstoffe enthaltende Beschichtung darstellen. Wichtig ist, dass die Teilflächen so dicht beieinander angeordnet sind, dass sie sich bei der Überprüfung des Sicherheitselementes gleichzeitig im Focus des Betrachters befinden können. Es ist selbstverständlich, dass es sich bei den obigen Angaben um ein menschliches Auge, und zwar um das Auge einer farbtüchtigen Person handelt.
Als farbige Teilflächen werden solche bezeichnet, die eine bunte Farbe aufweisen, nicht jedoch weiße, graue oder schwarze Flächen, mit der Ausnahme, dass mit nematischen mesogenen Verbindungen beschichtete Teilflächen auch lediglich die Farbe des in diesem Falle vorzugsweise reflektierenden Substrates, welches silbrig, goldig oder anderweitig metallisch glänzen kann, aufweisen können.
Mindestens zwei der Teilflächen enthalten plättchenförmige Effektpigmente oder in situ vernetzte und/oder polymerisierte mesogene Verbindungen.
Dabei ist das erfindungsgemäße Sicherheitselement so aufgebaut, dass diese Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschiedene Farben aufweisen. Die bereits genannte farbtüchtige Person, die das Sicherheitselement bei gleich bleibenden Beleuchtungsbedingungen in Augenschein nimmt, soll als Maßstab für die sichtbare optische Bewertung des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes angesehen werden. Die Beobachtung soll in der Regel ohne Hilfsmittel erfolgen können. Einfache Vergrößerungseinrichtungen wie Brille, Lupe und dergleichen werden dabei nicht als Hilfsmittel angesehen, d.h. deren Verwendung wird als Normalbedingung betrachtet.
Das menschliche Auge ist hochsensibel und daher in der Lage, einen größeren Farbraum zu erkennen, als er mit gegenwärtigen Verfahren, beispielsweise Druckverfahren, erzeugt werden kann. Insbesondere Farbunterschiede werden bereits in geringen Abstufungen erkannt. Als „verschiedene Farben" kann daher eine farbtüchtige Person bereits geringfügige graduelle Helligkeitsabstufungen desselben Farbtones erkennen. Auf diese Besonderheit des menschlichen Farbempfindens kommt es jedoch hier nicht an. Vielmehr sollen als „verschiedene Farben" solche angesehen werden, die der ungeschulte Betrachter, also der so genannte „Mann von der Straße" bei kurzer Betrachtung eindeutig als „verschieden" erkennen kann. Das ist immer dann der Fall, wenn unterschiedliche Farbtöne erkannt werden, beispielsweise orange, rot oder purpur, wenn deutliche Helligkeitsunterschiede festgestellt werden können, beispielsweise ein heller Orangeton gegenüber einem gesättigten Kupferton, aber besonders dann, wenn ein hoher Farbkontrast zu verzeichnen ist, beispielsweise zwischen purpur und gelb.
Der höchste Farbkontrast ist gegeben, wenn Komplementärfarben gleichzeitig nebeneinander wahrgenommen werden, da das menschliche Auge Farbkontraste überhöht wiedergibt. Komplementärfarben sind die Farben, die den Grundfarben im Farbkreis direkt gegenüberstehen. Im Rot- Grün-Blau-Farbkreis (RGB-Farbkreis) sind das rot/türkis, grün/purpur und blau/gelb. Gleiches trifft auf die Mischfarben zu.
Wegen der besseren Erkennbarkeit ist es daher bevorzugt, wenn die verschiedenen Farben der Teilflächen im vorliegenden Sicherheitselement einen starken Farbkontrast aufweisen oder, ebenso bevorzugt, Komplementärfarben zueinander darstellen.
Als Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel kommt jeder Winkel zwischen 0°(direkte Aufsicht) und 90°(weitestmögliche Schrägsicht) in Betracht. Sowohl der Beleuchtungs- als auch der Betrachtungswinkel kann variiert werden. Es bietet sich jedoch an, bei gleich bleibendem anderen Winkel entweder den Beleuchtungs- oder den Betrachtungswinkel zu variieren. Der Betrachter kann dies leicht erreichen, indem er beispielsweise das Sicherheitselement zu sich hin, von sich weg oder auch seitlich neigt oder in verschiedene relative Positionen zu einer fest stehenden Lichtquelle bringt. Es ist auch möglich, die relative Position der Lichtquelle zu ändern, was jedoch in der Regel einen größeren Aufwand mit sich bringt.
Es ergibt sich von selbst, dass der Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkel unter den praktischen Bedingungen der Überprüfung durch den „Mann von der Straße" nicht gemessen wird. Es ist deshalb unerheblich, ob es sich um Winkel mit ganzzahligen oder dezimalen Winkelgraden handelt. Wichtig ist, dass der Betrachter beide Teilflächen unter derselben Bedingung gleichzeitig mit dem Auge erfassen kann, und zwar möglichst im Focus des Gesichtsfeldes. Mindestens eine der Teilflächen weist in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel verschiedene Farben auf. Wie bereits vorab beschrieben, wird ein solches Verhalten als Farbflop bezeichnet. Dabei kann es sich, wie oben beschrieben, um verschiedene diskrete Farben unter verschiedenen Winkeln, aber auch um einen kontinuierlichen Farbverlauf bei wechselndem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel handeln. Die
Teilfläche weist also ein so genanntes optisch variables Verhalten auf. Diese Teilfläche zeigt bei Betrachtung unter verschiedenen Winkeln verschiedene Farben, während eine benachbart liegende Teilfläche, die den oben beschriebenen Anforderungen genügt, im einfachsten Falle unter verschiedenen Betrachtungswinkeln stets dieselbe Farbe aufweist, die jedoch immer verschieden ist von der jeweiligen Farbe der optisch variablen Teilfläche.
Vorzugsweise weisen jedoch mindestens zwei Teilflächen der Beschichtung unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln verschiedene Farben, d.h. einen Farbflop, auf.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der alle Teilflächen der Beschichtung unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln verschiedene Farben aufweisen.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße Sicherheitselement so aufgebaut, dass jeweils zwei benachbarte Teilflächen der Beschichtung unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln verschiedene Farben aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um unmittelbar nebeneinander befindliche Teilflächen, die wenigstens eine gemeinsame Grenzlinie aufweisen. Eine solche gemeinsame Grenzlinie weisen auch solche Anordnungen von Teilflächen auf, bei denen eine der Teilflächen optisch den Hintergrund für eine darin eingeschlossene kleinere Teilfläche bildet. Hier ergibt sich bei der Betrachtung einer Längsachse des Sicherheitselementes das Erscheinungsbild von drei Teilflächen, von denen die erste und die dritte unter einem bestimmten Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel jeweils dieselbe Farbe, die zweite, dazwischen liegende Teilfläche jedoch eine zu den beiden angrenzenden Teilflächen jeweils verschiedene Farbe aufweist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass unter einem ersten Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel die erste Teilfläche eine erste Farbe, und unter einem zweiten, davon verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel eine zweite Farbe aufweist, während die zweite Teilfläche unter dem ersten Betrachtungswinkel die genannte zweite Farbe und unter dem zweiten Betrachtungswinkel die genannte erste Farbe aufweist. Das Farbverhalten der beiden Teilflächen ist also gegenläufig zueinander. Das Sicherheitselement ist besonders gut sichtbar, wenn die dabei verwendeten Farben einen hohen Farbkontrast aufweisen.
Weist das gesamte Sicherheitselement insgesamt nur zwei verschiedene Farbtöne auf, lassen sich durch den Farbkontrast eindrucksvolle Farbspiele erzeugen, ohne dass der Betrachter verwirrt wird.
Beispiele für solche Farbstellungen sind ein Rot/Gold- Farbflop für die erste Teilfläche und ein Gold/Rot-Farbflop für die zweite Teilfläche genauso wie auch die Kombination von Gold/Grün mit Grün/Gold, Blau/Grün mit Grün/Blau und so weiter.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform werden wenigstens zwei Teilflächen der Beschichtung so ausgewählt, dass unter einem ersten Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel die erste Teilfläche eine Farbe aufweist, die der Komplementärfarbe der zweiten Teilfläche entspricht, und unter einem zweiten, davon verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel die ersten und zweiten Teilflächen jeweils eine Farbe aufweisen, die der Komplementärfarbe der Farbe entspricht, die diese Flächen jeweils unter dem ersten Betrachtungswinkel aufweisen. Beispielsweise kann also eine der Teilflächen unter einem bestimmten Betrachtungswinkel eine gelbe Farbe aufweisen, während eine zweite Teilfläche unter diesem Betrachtungswinkel eine blaue Farbe aufweist. Unter einem zweiten, vom ersten Betrachtungswinkel verschiedenen
Betrachtungswinkel weist dann die erste Teilfläche eine blaue Farbe auf, während die zweite Teilfläche eine gelbe Farbe aufweist. Dieses Beispiel lässt sich mit grün/purpur, rot/türkis oder den Mischfarben im Farbkreis wiederholen. Da Komplementärfarben, wie vorab bereits erwähnt, jeweils den größtmöglichen Farbkontrast zueinander aufweisen und das menschliche Auge Farbkontraste besonders gut wahrnimmt, ist diese Farbzusammenstellung insbesondere dazu geeignet, auch bei kleinflächigen Sicherheitselementen oder Mustern mit kleinen Flächeneinheiten eine hohe Aufmerksamkeit zu erregen und damit gut sieht- und erkennbar zu sein.
Sowohl bei den Teilflächen, die Komplementärfarben zueinander aufweisen, als auch bei den anderen Teilflächen mit hohem Kontrast, die ein gegenläufiges Farbverhalten unter verschiedenen Winkeln zeigen, ergibt sich für die Herstellung der einzelnen Flächen der Vorteil, dass die eingesetzten Pigmente oder mesogenen Verbindungen, die zur Erzielung der optisch variablen Farbeffekte eingesetzt werden, nur so aufeinander abgestimmt sein müssen, das der jeweilige Farbton deutlich erkennbar ist. Beispielsweise müssen die Rot- und Goldtöne bei einem Gold/Rot-Farbflop auf der einen Teilfläche und einem Rot/Gold-Farbflop auf der anderen Teilfläche nicht identisch sein, da nie beide Rottöne oder beide Goldtöne gleichzeitig erkennbar sind. Dadurch werden dem Hersteller breitere Möglichkeiten bei der Auswahl geeigneter Pigmente oder mesogener Materialien und möglicher Farbstellungen geboten, ohne den Sicherheitsaspekt zu vernachlässigen.
Da Farbkontraste unmittelbar nebeneinander besonders gut zur Geltung kommen, sind die Teilflächen in den vorab beschriebenen Ausführungsformen vorzugsweise einander benachbart, insbesondere einander unmittelbar benachbart bei mindestens einer gemeinsamen Grenzlinie. Da die Anzahl der Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes nur durch ökonomische Erwägungen oder einzuhaltende Platzerfordernisse limitiert wird, ist es ohne weiteres möglich, Sicherheitselemente gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, welche beispielsweise abwechselnd wiederkehrend den gleichen oder einen gegenläufigen Farbeffekt oder verschiedene optisch variable Effekte auf gleichfarbigem Untergrund zeigen. Dadurch ergeben sich breite, gut sichtbare Gestaltungsmöglichkeiten.
Abhängig vom Deckvermögen der eingesetzten plättchenförmigen Effektpigmente oder flüssigkristallinen Verbindungen kann es angebracht sein, den durch diese erzielbaren Farbeindruck durch gezielte Auswahl oder Vorab- beschichtung des Substrates auf der gesamten beschichteten Teilfläche oder einem Teil davon zu verstärken. Dies kann im Rahmen der Erfindung durch eine gänzlich oder teilweise schwarze, graue oder anderweitig dunkle Farbigkeit des Substrates unterhalb der die Teilflächen bildenden Beschichtung geschehen.
Wie bereits erwähnt, kann diese Farbigkeit des Substrates eine intrinsische sein, das Substrat kann also per se eine dunkle und damit zumindest teilabsorbierend wirkende Färbung aufweisen, oder das Substrat wird mit einer entsprechenden Vorbeschichtung versehen. Diese kann wie gewöhnlich aus absorbierenden Farbstoffen oder Farbpigmenten in einem geeigneten Bindemittel mit gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen bestehen. Unter dunkler Farbigkeit sollen im Sinne der Erfindung alle gebräuchlichen dunklen Farbtöne verstanden werden, die eine stark absorbierende Wirkung aufweisen, also verschiedene Dunkelrot-, Dunkelblau-, Dunkelgrün-, Dunkelviolett- und Dunkelbrauntöne, etc. Letztere beeinflussen nicht nur die gute Sichtbarkeit des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes, sondern durch ihre Eigenfarbe auch die Farbstellung der darauf aufgebrachten Teilflächen, sofern diese zumindest teiltransparente plättchenförmige Effektpigmente oder transparente polymerisierte oder vernetzte flüssigkristalline Materialien enthalten. Schwarze und graue Substrate verstärken dagegen nur den Farbeindruck, der unmittelbar mit den in den darauf befindlichen Teilflächen enthaltenen Materialien erzeugt werden kann. Eine Verstärkung des Farbeindrucks, der durch die in der Beschichtung verwendeten plättchenförmigen Effektpigmente oder mesogene Materialien erzeugt wird, kann auch durch die gezielte Zumischung von schwarzen, grauen oder dunkelfarbigen Farbmitteln direkt in der Beschichtung erfolgen. Solche Farbmittel können aus organischen oder anorganischen Pigmenten oder löslichen Farbstoffen bestehen. In Falle von anorganischen Pigmenten kann es sich ebenfalls um plättchenförmige Effektpigmente handeln.
Insbesondere beim Einsatz nematischer flüssigkristalliner Materialien als polymerisierbares und/oder vernetzbares mesogenes Material für die Beschichtung einer Teilfläche kann es vorteilhaft sein, statt eines absorbierenden Substrates ein ganz oder teilweise reflektierendes Substrat einzusetzen. Auch hier kann ein intrinsisch reflektierendes Substrat eingesetzt werden, oder eines der genannten Substrate wird ganz oder teilweise mit einer reflektierenden Vorbeschichtung versehen. Geeignete reflektierende Substrate sind weiter unten genauer beschrieben.
Hier besteht ebenfalls die Möglichkeit, ein reflektierendes Substrat durch den Zusatz reflektierender plättchenförmiger Pigmente direkt in der Beschichtung zu ergänzen oder zu ersetzen.
Anorganische plättchenförmige Effektpigmente im Sinne der Erfindung sind plättchenförmige Perlglanzpigmente, überwiegend transparente oder semitransparente Interferenzpigmente sowie Metalleffektpigmente, oder Gemische aus zwei oder mehreren dieser Pigmente. Diese plättchenförmigen Pigmente sind aus einer oder mehreren Schichten aus gegebenenfalls unterschiedlichen Materialien aufgebaut.
Perlglanzpigmente bestehen aus transparenten Plättchen mit hoher
Brechzahl und zeigen bei paralleler Orientierung durch Mehrfachreflexion einen charakteristischen Perlglanz. Solche Perlglanzpigmente, die zusätzlich auch Interferenzfarben zeigen, werden als Interferenzpigmente bezeichnet. Obwohl natürlich auch klassische Perlglanzpigmente wie TiO2-Plättchen, basisches Bleicarbonat oder BiOCI- Pigmente prinzipiell geeignet sind, werden als anorganische plättchenförmige Effektpigmente im Sinne der Erfindung vorzugsweise Interferenzpigmente oder Metalleffektpigmente eingesetzt, welche auf einem anorganischen plättchenförmigen Träger mindestens eine Beschichtung aus einem Metall, Metalloxid, Metalloxidhydrat oder deren Gemischen, einem Metallmischoxid, Metallsuboxid, Metalloxinitrid, Metallfluorid, BiOCI oder einem Polymer aufweisen. Die Metalleffektpigmente weisen bevorzugt mindestens eine Metallschicht auf.
Der anorganische plättchenförmige Träger besteht vorzugsweise aus natürlichem oder synthetischem Glimmer, Kaolin, Talk oder einem anderen Schichtsilikat, aus Glas, SiO2, einem Borsilikat, Graphitplättchen, aus AI2O3, einem anderen Metalloxid wie beispielsweise Fe2O3 oder TiO2, oder aus Metallplättchen, wie beispielsweise aus Aluminium, Titan, Bronze, Silber, Kupfer, Gold, Stahl oder diversen Metalllegierungen. Besonders bevorzugt sind Träger aus Glimmer, Glas, Graphit, SiO2, TiO2 und AI2O3 oder deren Gemischen.
Die Größe dieser plättchenförmigen Träger ist an sich nicht kritisch. Sie weisen in der Regel eine Dicke zwischen 0,01 und 5 μm, insbesondere zwischen 0,05 und 4,5 μm auf. Die Ausdehnung in der Länge bzw. Breite beträgt üblicherweise zwischen 1 und 250 μm, vorzugsweise zwischen 2 und 200 μm und insbesondere zwischen 2 und 100 μm. Sie besitzen in der Regel ein Aspektverhältnis (Verhältnis Durchmesser zu Teilchendicke) von 2:1 bis 25000:1 , und insbesondere von 3:1 bis 2000:1.
Bevorzugt besteht eine auf dem Träger aufgebrachte Beschichtung aus Metallen, Metalloxiden, Metalloxidhydraten oder deren Gemischen, Metallmischoxiden, Metallsuboxiden oder Metallfluoriden und insbesondere aus farblosen oder farbigen Metalloxiden, ausgewählt aus TiO2, Titansuboxiden, Titanoxinitriden, Fe2O3, Fe3O4, SnO2, Sb2O3, SiO2, AI2O3, ZrO2, B2O3, Cr2O3, ZnO, CuO, NiO oder deren Gemischen bzw. den dazugehörigen Hydraten.
Beschichtungen aus Metallen sind vorzugsweise aus Aluminium, Titan, Chrom, Eisen, Nickel, Silber, Zink, Molybdän, Tantal, Wolfram, Palladium, Kupfer, Gold, Platin oder diese enthaltenden Legierungen.
Besonders gut geeignet sind auch Beschichtungen aus Metalloxiden, in denen Metalle enthalten sind, beispielsweise Beschichtungen, die metallisches Eisen, vorzugsweise im Gemisch mit FeO und/oder F3O4, enthalten. Als Metallfluorid wird bevorzugt MgF2 eingesetzt.
Als anorganische plättchenförmige Effektpigmente werden einschichtige Effektpigmente, d.h. mit einer Schicht aus einem der obigen Materialien beschichtete plättchenförmige Trägermaterialien, besonders bevorzugt jedoch mehrschichtige Effektpigmente eingesetzt. Diese weisen auf einem plättchenförmigen, vorzugsweise nichtmetallischen Träger mehrere Schichten auf, welche vorzugsweise aus den vorab genannten Materialien bestehen und verschiedene Brechzahlen in der Art aufweisen, dass sich jeweils mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Brechzahl abwechselnd auf dem Träger befinden, wobei sich die Brechzahlen in den einzelnen Schichten um wenigstens 0,1 und bevorzugt um wenigstens 0,3 unterscheiden. Dabei können die auf dem Träger befindlichen Schichten sowohl nahezu transparent als auch farbig oder semitransparent sein. Es ist besonders bevorzugt, wenn Pigmente eingesetzt werden, bei denen die Schicht(en) auf dem plättchenförmigen Trägermaterial dieses weitestgehend vollständig umhüllen.
Die vorab beschriebenen plättchenförmigen Effektpigmente können in der Beschichtung im Sicherheitselement gemäß der vorliegenden Erfindung einzeln oder im Gemisch vorhanden sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die plättchenförmigen Effektpigmente vorzugsweise transparent oder semitransparent, d.h. sie transmittieren mindestens 10% des einfallenden Lichtes. Solche plättchenförmigen Effektpigmente werden bevorzugt verwendet, da ihre Transparenz in einem Sicherheitserzeugnis, welches ein Sicherheitselement gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, zu einer großen Vielfalt an möglichen Hinter- oder Untergrundfarben beiträgt, wie bereits vorab erwähnt wurde.
In einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es jedoch von Vorteil, wenn ein plättchenförmiges Effektpigment eingesetzt wird, das wenigstens eine Metallschicht oder eine metallische Anteile enthaltende Schicht, aufweist. Bevorzugt werden hier die vorab erwähnten, metallisches Eisen enthaltenden Pigmente eingesetzt. Allerdings sind auch andere Metallschichten enthaltende Pigmente, insbesondere auch solche mit metallischen Trägerplättchen, geeignet. Solche Pigmente sind in der Regel für einfallendes Licht nahezu opak und weisen damit ein sehr hohes Deckvermögen auf. Gegebenenfalls damit erzeugbare winkelabhängige Farbveränderungen (Farbflop) sind deshalb gut sichtbar, ohne dass ein schwarzes oder dunkelfarbiges Substrat eingesetzt werden muss.
Wenn die unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln erhaltenen verschiedenen Farben von einer oder mehreren der Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes durch die plättchenförmigen Effektpigmente erzielt werden sollen, werden plättchenförmige Effektpigmente eingesetzt, die unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen visuell wahrnehmbaren Farb- und/oder Helligkeitseindruck hinterlassen, also einen Farbflop aufweisen, oder, anders ausgedrückt, optisch variabel sind. Dabei resultiert der winkelabhängig verschiedene Farbeindruck aus winkelabhängig verschiedenen Interferenzfarben der Pigmente, die optional mit gegebenenfalls auch resultierenden Absorptionsfarben dieser Pigmente zusammenwirken.
Dabei weisen die optisch variablen plättchenförmigen Effektpigmente im Sinne der Erfindung bevorzugt unter mindestens zwei verschiedenen Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln mindestens zwei und höchstens vier, vorzugsweise aber unter zwei verschiedenen Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln zwei oder unter drei verschiedenen Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkeln drei optisch klar unterscheidbare diskrete Farben auf. Vorzugsweise liegen jeweils nur die diskreten Farbtöne und keine Zwischenstufen vor, das heißt, ein klarer Wechsel von einer Farbe zu einer anderen Farbe ist beim Abkippen des Sicherheitselementes, welches die optisch variablen Pigmente enthält, erkennbar.
Selbstverständlich sind jedoch auch optisch variable plättchenförmige Effektpigmente einsetzbar, die beim Abkippen über verschiedene
Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel einen Farbverlauf aufweisen.
Die optischen Eigenschaften der plättchenförmigen Effektpigmente bestimmen damit die optischen Eigenschaften der sie enthaltenden Beschichtung der Teilflächen. Da nicht alle der Teilflächen ein winkelabhängiges Farbverhalten aufweisen müssen, kann die Beschichtung der Teilflächen auch ausschließlich plättchenförmige Effektpigmente enthalten, die nicht im oben beschriebenen Sinne optisch variabel sind, sondern die beispielsweise eine hohe Farbstärke, Satineffekte, Glitzereffekte und dergleichen mehr aufweisen. Es versteht sich von selbst, dass auch in der Beschichtung der als optisch variabel bezeichneten Teilflächen solche weiteren Effektpigmente im Gemisch mit den optisch variablen Effektpigmenten enthalten sein können.
Um ihre volle optische Wirkung entfalten zu können, ist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäß eingesetzten plättchenförmigen Effektpigmente in der Beschichtung im Sicherheitselement in orientierter Form vorliegen, d.h. sie sind nahezu parallel zum Substrat des Sicherheitselementes ausgerichtet. Eine solche Ausrichtung erfolgt in der Regel bereits im wesentlichen mittels der üblichen angewandten Verfahren zur Aufbringung des Sicherheitselementes, wie beispielsweise üblichen Druck- oder Beschichtungsverfahren.
Als plättchenförmige Effektpigmente können beispielsweise die im Handel erhältlichen Interferenzpigmente, welche unter den Bezeichnungen Iriodin®, Colorstream®, Xirallic®, Lustrepak®, Colorcrypt®, Colorcode® und Securalic® von der Firma Merck KGaA angeboten werden, Mearlin® der Firma Mearl, Metalleffektpigmente der Firma Eckhard sowie goniochroma- tische (optisch variable) Effektpigmente wie beispielsweise Variochrom® der Firma BASF, Chromafflair® der Firma Flex Products Inc., sowie andere gleichartige kommerziell erhältliche Pigmente eingesetzt werden. Diese Aufzählung ist jedoch lediglich als beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen.
Es ist außerdem möglich, die plättchenförmigen Effektpigmente mit weiteren Zusätzen in Vorprodukte in Form von beispielsweise Pigmentmischungen, Masterbatches, Pasten, Anteigungen, Granulaten, Pellets und dergleichen einzuarbeiten und letztere zur Herstellung von beispielsweise Druckfarben oder anderen Beschichtungszusammensetzungen zu nutzen, was insbesondere verarbeitungstechnische Erleichterungen bewirken kann.
Das in situ polymerisierte und/oder vernetzte mesogene Material ist ein Material, welches durch in situ Polymerisation und/oder Vernetzung von polymerisierbaren oder vernetzbaren mesogenen Materialien erhalten wird. Solche Materialien sind nematische, smektische oder chiral nematische (cholesterische) Materialien. Bevorzugt werden nematische oder cholesterische Materialien eingesetzt, die jeweils unterschiedliche optische Wirkungen in dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement hervorufen.
Es ist bekannt, dass mit cholesterischen flüssigkristallinen Materialien
Beschichtungen erhalten werden können, die, wenn sie auf einen absorbierenden Untergrund aufgebracht werden, zu winkelabhängigen Farbveränderungen der aufgebrachten Schicht führen können. Daher können die mit in situ polymerisierbaren und/oder vernetzbaren cholesterischen mesogenen Materialien, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, beschichteten Teilflächen allein durch den Einsatz dieser Materialien winkelabhängig variable (optisch variable) Farbeffekte aufweisen. Mit nematischen flüssigkristallinen Materialien lassen sich dagegen, vor einem reflektierenden Hintergrund, Beschichtungen erzeugen, die selbst farblos sind und damit visuell erfassbar die Farbe des jeweiligen Untergrundes aufweisen. Werden den erfindungsgemäß eingesetzten nematischen mesogenen Materialien dagegen geeignete Farbstoffe, Farbpigmente, Effektpigmente oder dergleichen zugegeben oder werden sie auf einem farbigen reflektierenden Untergrund aufgebracht, zeigen sie bei der Betrachtung des Sicherheitselementes ohne Hilfsmittel eine einheitliche Farbgebung. Sollen die mit nematischen mesogenen Materialien beschichteten Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes winkelabhängige Farben aufweisen, ist es notwendig, dass sie auf ein winkelabhängige Farben aufweisendes (optisch variables) reflektierendes Substrat aufgebracht werden oder dass die Beschichtungszusammen- setzung optisch variable plättchenförmige Effektpigmente enthält. Bei dem optisch variablen Substrat kann es sich beispielsweise um ein mit optisch variablen plätchenförmigen Effektpigmenten vorbeschichtetes Substrat handeln. Die so beschichteten Teilflächen weisen ein verstecktes, nur mit einem linearen Polarisator erfassbares, Sicherheitsmerkmal, sowie gegebenenfalls ein visuell erfassbares farbiges oder optisch variables (offenes) Sicherheitsmerkmal auf.
Die cholesterischen polymerisierbaren mesogenen Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung werden daher auf der sie enthaltenden Teilfläche der Beschichtung vorzugsweise auf einem schwarz, grau oder dunkelfarbigen Substrat aufgebracht, welches auch lediglich nur teilweise dunkelfarbig sein muss. Dagegen werden die nematischen polymerisierbaren mesogenen Materialien vorzugsweise auf einem, zumindest teilweise, reflektierenden Substrat in der Beschichtung der Teilfläche aufgebracht.
Bei dem reflektierenden Substrat kann es sich um metallische oder metallisierte Substrate handeln, die vorzugsweise eine oder mehrere Metallschichten aufweisen. Solche Substate können auch Oberflächen von Hologrammen, Kinegrammen oder von Heißprägefolien darstellen. Geeignete metallische oder metallisierte Substrate sind beispielsweise solche mit Schichten aus Al1 Cu, Ni, Ag, Cr oder Legierungen wie Pt-Rh oder Ni-Cr. Die reflektierenden Schichten auf dem Substrat können jedoch auch durch Aufbringen einer reflektierende Pigmente enthaltenden Beschichtung erzeugt werden. Besonders geeignete reflektierende Pigmente sind dabei Metallpigmente aus Aluminium, Gold oder Titan, oder aber auch die vorab bereits beschriebenen plättchenförmigen Effektpigmente, die ebenfalls stark reflektierende Eigenschaften aufweisen können. Dies trifft insbesondere auf die genannten Metalleffektpigmente zu.
Werden solche reflektierenden Pigmente dem polymerisierbaren nemati- sehen mesogenen Material direkt in der Beschichtungszusammensetzung zugefügt, bilden diese ebenfalls einen reflektierenden Hintergrund in der Beschichtung, ohne dass das Substrat gesondert reflektierend ausgestattet werden muss.
Unter in situ polymerisierbaren oder vemetzbaren mesogenen Materialien im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche mesogenen Materialien zu verstehen, die direkt auf einem Substrat polymerisiert oder vernetzt werden können. Dabei kann es sich bei dem Substrat sowohl um das Substrat des vorliegenden Sicherheitselements als auch um ein Hilfssubstrat handeln, auf welchem ein im wesentlichen aus mesogenem Material sowie gegebenenfalls geeigneten Zusatzstoffen bestehender Film ausgehärtet wird, der anschließend mit oder ohne das Hilfssubstrat in Form eines Films auf das Substrat des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes aufgebracht wird. Letzteres geschieht vorzugsweise mittels einer Klebeschicht oder in Form einer Heißklebefolie.
Bei dem Hilfssubstrat handelt es sich vorzugsweise um ein polymeres Substrat, ein metallisiertes polymeres Substrat, ein metallisches Substrat, ein übliches Transferelement, welches meist aus mehreren Schichten geeigneter Materialien wie Polymerschichten, Papierschichten, Metallschichten, Klebeschichten, Antihaftschichten etc. aufgebaut ist, oder dergleichen.
Das mesogene Material für die Beschichtungszusammensetzung ist vorzugsweise ein in situ polymerisierbares oder vernetzbares Material, welches während oder nach der Verdampfung eines Lösemittels polymerisiert und/oder vernetzt und in der (in situ) polymerisierten und/oder vernetzten Form im Sicherheitselement gemäß der vorliegenden Erfindung vorliegt. Es enthält vorzugsweise mindestens eine polymerisierbare mesogene Verbindung, welche eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist, sowie mindestens eine weitere polymerisierbare mesogene Verbindung, welche zwei oder mehrere polymerisierbare funktionelle Gruppen aufweist.
Unter mesogenen Verbindungen oder Materialien im Sinne der Erfindung sind solche zu verstehen, die eine oder mehrere stäbchenförmige, brettförmige oder scheibchenförmige mesogene Gruppen aufweisen, also solche, die ein flüssigkristallines Verhalten induzieren können. Solche Verbindungen können, aber müssen nicht notwendigerweise selbst flüssigkristalline Phasen aufweisen. Es ist ebenso möglich, dass sie erst im Gemisch mit anderen Verbindungen oder nach der Polymerisation ein flüssigkristallines Verhalten zeigen.
Wenn das polymerisierbare Material polymerisierbare mesogene Verbindungen enthält, welche zwei oder mehrere polymerisierbare funktionelle Gruppen aufweisen (di- oder multireaktive oder di- oder multifunktionelle Verbindungen), wird während der Polymerisation ein dreidimensionales Netzwerk gebildet, welches selbsttragend ist und eine hohe mechanische und thermische Stabilität sowie eine geringe Temperaturabhängigkeit seiner physikalischen und optischen Eigenschaften aufweist. Beispielsweise kann die für die mechanische Stabilität wichtige Glasübergangstemperatur auf einfache Weise über die Konzentration der multifunktionellen mesogenen Verbindungen eingestellt werden.
Die polymerisierbaren mesogenen mono-, di- oder multifunktionellen Verbindungen können nach allgemein bekannten Methoden hergestellt werden. Solche Methoden sind beispielsweise in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart, beschrieben. Typische Beispiele werden in WO 93/22397; EP 0 261 712; DE 19504224; DE 4408171 und DE 4405316 offenbart. Die dort beschriebenen Verbindungen dienen jedoch lediglich zur Veranschaulichung und sollen nicht als beschränkend angesehen werden.
Beispiele für besonders geeignete monoreaktive polymerisierbare mesogene Verbindungen sind in der folgenden Aufzählung von Verbindungen dargestellt. Diese dienen zur Veranschaulichung der Erfindung und keinesfalls zu ihrer Beschränkung.
Figure imgf000024_0001
P-(CH2)P-/ V-CH=CH -COO / VP FT°
(Ih)
Figure imgf000025_0001
Beispiele für besonders geeignete direaktive polymerisierbare mesogene Verbindungen sind in der folgenden Aufzählung dargestellt, die jedoch ebenso nicht als beschränkend anzusehen ist.
P(CH2)P // V- COO
Figure imgf000025_0002
Figure imgf000025_0003
(IIb)
Figure imgf000025_0004
(iic) P(CH2)XO4 h- CH=CHCOO f 0
0 1 '0OCCH=CH -(v / O(CH2)yP
(Hd)
Figure imgf000026_0001
(He)
In den oben angegebenen Formeln bedeutet P eine polymerisierbare Gruppe, vorzugsweise eine Acryl-, Methacryl-, Vinyl-, Vinyloxy-, Propenyl-, Ether-, Epoxy- oder Styrylgruppe, x und y bedeuten unabhängig voneinander 1 bis 12, A bedeutet 1 ,4-Phenylen, welches optional durch L1 mono-, di- oder trisubstituiert ist, oder bedeutet 1 ,4-Cyclohexylen, v bedeutet 0 or 1 , Z0 bedeutet -COO-, -OCO-, -CH2CH2- oder eine Einfachbindung, Y bedeutet eine polare Gruppe, Ter bedeutet einen Terpenoidrest, wie z.B. Menthyl, Chol bedeutet eine cholesterische Gruppe, R0 bedeutet eine unpolare Alkyl- oder Alkoxygruppe, und L1 und L2 bedeuten jeweils unabhängig voneinander H, F, Cl1 CN oder eine optional halogenierte Alkyl-, Alkoxy-, Alkylcarbonyl-, Alkoxycarbonyl- oder Alkoxycarbonyloxy-Gruppe mit 1 bis 7 C Atomen.
Der Ausdruck "polare Gruppe" bedeutet in diesem Zusammenhang eine Gruppe, welche aus F, Cl, CN, NO2, OH, OCH3, OCN, SCN, einer optional fluorierten Carbonyl- oder Carboxylgruppe mit bis zu 4 C Atomen oder einer mono-, oligo- oder polyfluorierten Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 4 C Atomen ausgewählt ist. Der Ausdruck „unpolare Gruppe" bedeutet eine Alkyl- gruppe mit 1 oder mehreren, vorzugsweise 1 bis 12 C Atomen oder eine Alkoxygruppe mit 2 oder mehreren, vorzugsweise 2 bis 12 C Atomen.
Wenn cholesterische flüssigkristalline Materialien (CLC) verwendet werden, umfassen diese vorzugsweise ein nematisches oder smektisches Wirtsmaterial sowie einen oder mehrere chirale Dotierstoffe, die die helikale Verdrillung des Wirtsmaterials induzieren. Diese chiralen Dotierstoffe können polymerisierbar sein oder auch nicht. Es kann sich dabei zwar um mesogene und auch um flüssigkristalline Verbindungen handeln, jedoch müssen die Dotierstoffe nicht notwendigerweise flüssigkristallin sein.
Besonders bevorzugt sind chirale Dotierstoffe mit einem hohen Ver- drillungsvermögen (helical twisting power - HTP)1 insbesondere wie die in den Formeln I und IIa bis Mk in WO 98/00428 offenbarten Verbindungen. Weitere typischerweise verwendete chirale Dotierstoffe sind beispielsweise die unter der Bezeichnung S 1011, R 811 oder CB 15 von der Merck KGaA, Darmstadt, angebotenen Verbindungen.
Besonders bevorzugt sind chirale Dotierstoffe der folgenden Formeln,
Figure imgf000027_0001
Figure imgf000027_0002
einschließlich der (R1S), (S1R), (R1R) and (S1S) Enantiomeren, die nicht aufgeführt sind.
Hierin weisen E und F unabhängig voneinander eine der Bedeutungen von A wie vorab beschrieben auf, v bedeutet 0 oder 1 , Z0 bedeutet -COO-, -OCO-, - CH2CH2- oder eine Einfachbindung, und R bedeutet Alkyl, Alkoxy, Carbonyl or Carbonyloxy mit 1 bis 12 C Atomen. Die Verbindungen der Formel IM sind in der WO 98/00428 beschrieben, während die Synthese der Verbindungen der Formel IV in GB 2,328,207 offenbart ist.
Polymerisierbare chirale Verbindungen werden vorzugsweise aus den Verbindungen der Formeln Ik bis Ip sowie Mc bis Me ausgewählt. Ebenso ist es möglich, Verbindungen der Formeln Ia bis Ii auszuwählen, wobei R0 oder Y ein chirales C Atom aufweisen.
Die Menge der chiralen Dotierstoffe im mesogenen Material beträgt bevorzugt weniger als 15 Gew. %, insbesondere weniger als 10 Gew. %, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew. % , bezogen auf das Gesamtgewicht des mesogenen Materials (ohne Lösemittel).
Die Polymerisation des polymerisierbaren mesogenen Materials findet durch die Einwirkung von Wärme oder photochemisch wirksamer Strahlung auf das polymerisierbare Material statt. Unter photochemisch wirksamer Strahlung wird der Einfluss von Licht, beispielsweise UV-Licht, IR-Licht oder sichtbarem Licht, der Einfluss von Röntgen- oder Gammastrahlung oder die Bestrahlung mit energiereichen Partikeln, beispielsweise Ionen oder Elektronen, verstanden. Vorzugsweise wird die Polymerisation mittels UV-Bestrahlung durchgeführt. Als Strahlungsquelle kann hierfür eine einzige UV-Lampe oder auch ein Set aus UV-Lampen verwendet werden. Die Aushärtezeit kann durch eine hohe Lichtstärke reduziert werden. Eine weitere Quelle für eine photochemisch wirksame Strahlung können auch Laser sein, beispielsweise UV-Laser, IR-Laser oder sichtbare Laser.
Die Polymerisation wird in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators durchgeführt, welcher bei der Wellenlänge der photochemisch wirksamen Strahlung absorbiert. Wird beispielsweise mittels Einfluss von UV-Licht polymerisiert, kann ein Photoinitiator verwendet werden, welcher bei Einfluss von UV-Strahlung unter Bildung von freien Ionen oder Radikalen zersetzt wird, die die Polymerisationsreaktion starten. Werden polymerisierbare Mesogene mit Acrylat- oder Methacrylatgruppen polymerisiert, wird vorzugsweise ein radikalischer Photoinitiator verwendet. Bei der Polymerisation von polymerisierbaren mesogenen Vinyl- und Epoxidgruppen wird dagegen vorzugsweise ein kationischer Photoinitiator verwendet. Ebenso ist es möglich, einen Polymerisationsinitiator zu verwenden, welcher sich bei Wärmeeinwirkung unter Bildung von freien Radikalen oder Ionen, die die Polymerisation starten, zersetzt.
Als Photoinitiator für die radikalische Polymerisation können beispielsweise die im Handel erhältlichen Mittel Irgacure 651 ®, Irgacure 184 ®, Darocur 1173 ® oder Darocur 4205 ® (von Ciba Geigy AG) verwendet werden, während bei der kationischen Photopolymerisation bevorzugt der im Handel erhältliche Initiator mit der Bezeichnung UVI 6974 ® (Union Carbide) verwendet werden kann. Das polymerisierbare flüssigkristalline Material enthält vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew. %, insbesondere 0,05 bis 5 Gew. %, und besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew. % eines Polymerisations Initiators. UV-Photoinitiatoren sind bevorzugt, insbesondere radikalische UV- Photoinitiatoren.
Die Aushärtungszeit ist unter anderem von der Reaktivität des polymerisierbaren mesogenen Materials, der Dicke der aufgebrachten Schicht, der Art des Photoinitiators und der Stärke der UV-Lampe abhängig. Die
Aushärtezeit beträgt vorzugsweise nicht länger als 10 Minuten, insbesondere nicht länger als 5 Minuten und besonders bevorzugt kürzer als 2 Minuten. Für eine kontinuierliche Herstellung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements sind kurze Aushärtezeiten von 3 Minuten oder kürzer, vorzugsweise 1 Minute oder kürzer und besonders bevorzugt von 30 Sekunden oder kürzer bevorzugt.
Das polymerisierbare mesogene Material kann zusätzlich noch eine oder mehrere geeignete Komponenten umfassen, wie beispielsweise Katalysatoren, Sensibilisatoren, Stabilisatoren, Inhibitoren, Co-reagierende Monomere, oberflächenaktive Substanzen, Schmiermittel, Netzmittel, Dispersionsmittel, Hydrophobiermittel, Klebemittel, Fließverbesserer, Entschäumer, Entgasungsmittel, Verdünner, reaktive Verdünner, Hilfsstoffe, Farbstoffe oder Pigmente, beispielsweise auch die vorab beschriebenen plättchenförmigen Effektpigmente. Um eine unerwünschte spontane Polymerisation des polymerisierbaren Materials, beispielsweise während der Lagerung, zu verhindern, ist die Zugabe von Stabilisatoren bevorzugt. Als Stabilisatoren können dabei alle Verbindungen eingesetzt werden, die dem Fachmann für diesen Zweck bekannt sind. Diese Verbindungen sind kommerziell in breiter Auswahl erhältlich. Typische Beispiele für Stabilisatoren sind 4-Ethoxyphenol oder Butylhydroxytoluol (BHT).
Andere Additive, beispielsweise Kettenübertragungsreagentien, können ebenfalls zugegeben werden, um die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Polymerfilms zu modifizieren. Werden beispielsweise monofunktionelle Thiolverbindungen wie Dodekanthiol oder multifunktionelle Thiolverbindungen wie z. B. Trimethylolpropan-tri-3-mercaptopropionat als Kettenübertragungsreagens zugegeben, kann die Länge der freien Polymerketten und/oder die Länge der Polymerketten zwischen zwei Vernetzungsstellen kontrolliert werden. Wird die Menge des Kettenübertragungsreagens erhöht, verringert sich die Länge der Polymerketten im erhaltenen Polymerfilm.
Um den Vernetzungsgrad der Polymere zu erhöhen, können alternativ oder zusätzlich zu den di- oder multifunktionellen polymerisierbaren mesogenen Verbindungen auch bis zu 20 Gew. % nichtmesogener Verbindungen mit zwei oder mehreren polymerisierbaren funktionellen Gruppen zugegeben werden. Typische Beispiele für difunktionelle nichtmesogene Monomere sind Alkyldiacrylate oder Alkyldimethacrylate mit Alkylgruppen mit 1 bis 20 C
Atomen. Typische Beispiele für nichtmesogene Monomere mit mehr als zwei polymerisierbaren Gruppen sind Trimethylolpropantrimethacrylat oder Pentaerythritoltetraacrylat.
In einer anderen Ausführungsform enthält das polymerisierbare Material bis zu 70 Gew. %, vorzugsweise 3 bis 50 Gew. % einer nichtmesogenen Verbindung mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe. Typische Vertreter für monofunktionelle nichtmesogene Monomere sind Alkylacrylate oder Alkylmethacrylate. Um die optischen Eigenschaften des erhaltenen polymeren Films einzustellen ist es auch möglich, dass bis zu 20 Gew. % einer nicht- polymerisierbaren flüssigkristallinen Verbindung zugegeben werden.
Die Polymerisation wird vorzugsweise in der flüssigkristallinen Phase des polymerisierbaren Materials ausgeführt. Aus diesem Grunde werden vorzugsweise polymerisierbare mesogene Verbindungen oder Gemische mit niedrigen Schmelzpunkten und breiter Flüssigkristallphase verwendet. Die Verwendung solcher Materialien gestattet die Absenkung der Polymerisationstemperatur, was den Polymerisationsprozess vereinfacht und für eine kontinuierliche Produktion von besonderem Vorteil ist. Die Auswahl einer geeigneten Polymerisationstemperatur hängt dabei weitestgehend vom Klärpunkt des polymerisierbaren Materials sowie vom Erweichungs- punkt des Substrates ab. Vorzugsweise liegt die Polymerisationstemperatur mindestens 30 Grad unter der Klärtemperatur des polymerisierbaren mesogenen Materials. Polymerisationstemperaturen unter 120 0C sind bevorzugt, insbesondere Temperaturen unter 90 0C und besonders bevorzugt Polymerisationstemperaturen von 60 0C oder darunter.
Die Teilflächen der Beschichtung des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes liegen in Form einer getrockneten oder anderweitig gehärteten Beschichtungszusammensetzung vor.
Enthält die Beschichtungszusammensetzung anorganische plättchenförmige Effektpigmente, kann sie in Form einer ein organisches Bindemittel enthaltenden getrockneten und gegebenenfalls gehärteten Beschichtung (polymerer Film) oder in Form einer die Effektpigmente enthaltenden polymeren Folie auf dem Substrat vorliegen.
Enthält die Beschichtungszusammensetzung in situ polymerisierte oder vernetzte mesogene Verbindungen, liegt sie ebenfalls, je nach Schichtdicke der Beschichtung, in Form eines polymeren Films oder einer polymeren Folie auf dem Substrat vor. Da sich diese Schicht, wie vorab bereits erwähnt, auch auf einem Hilfssubstrat, beispielsweise einer Heißprägefolie, befinden kann, muss sie sich nicht unmittelbar auf dem Substrat des Sicherheitselementes befinden, sondern kann zum Beispiel über eine Klebeschicht mit diesem verbunden sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist mindestens eine der Teilflächen der Beschichtung noch ein weiteres Sicherheitsmerkmal auf. Bei den weiteren detektierbaren Sicherheitsmerkmalen handelt es sich um optisch, maschinell oder haptisch detektierbare Sicherheitsmerkmale.
Weitere optisch detektierbare Sicherheitsmerkmale sind solche, die ohne oder nur mir geringen Hilfsmitteln visuell wahrnehmbar sind, aber verschieden sind vom optischen, insbesondere optisch variablen, Farb- und/oder Helligkeitseindruck des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass solche optisch detektierbaren
Sicherheitsmerkmale ebenfalls maschinell auswertbar und damit maschinell detektierbar sind. Es handelt es sich dabei um zusätzliche sichtbare Informationen wie aufgedruckte Zeichen, Symbole oder Mikrotexte, insbesondere ist das zusätzliche optisch detektierbare Sicherheitsmerkmal aber eine Lasermarkierung. Letztere kann erhalten werden, indem die Beschichtung wenigstens einer Teilfläche ein für die Lasermarkierung geeignetes Material enthält und mit einem Laserstrahl beschrieben wird. Lasersensitive Materialien, die eine Laserbeschreibbarkeit der Beschichtung erzeugen, sind beispielsweise verschiedene Füllstoffe, anorganische Pigmente einschließlich elektrisch leitfähiger Pigmente und/oder Effektpigmente wie beispielsweise Interferenzpigmente bzw. Perlglanzpigmente, wie sie oben bereits beschrieben wurden. Diese können den Beschichtungen der Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes daher sowohl eine charakteristische Farbgebung verleihen als auch die Lasermarkier- barkeit der Fläche generieren.
Als besonders geeignet haben sich als Füllstoffe und anorganische Pigmente partikuläres Siθ2 und TiÜ2 sowie Schichtsilikate wie Muskovit-Glimmer oder andere Glimmer wie Phlogopit und Biotit, synthetischer Glimmer, Talk- und Glasschuppen erwiesen. Geeignete Effektpigmente wurden bereits vorab ausführlich beschrieben. Geeignete elektrisch leitfähige Pigmente werden nachfolgend beschrieben. Weitere geeignete lasersensitive Pigmente sind die Oxide, Hydroxide, Sulfide, Sulfate und Phosphate von Metallen, wie z. B. Kupfer, Bismut, Zinn, Zink, Silber, Antimon, Mangan, Eisen, Nickel oder Chrom, welche oft anorganische Farbpigmente darstellen.
Zur Erzeugung der Lasermarkierung werden die Sicherheitselemente auf der lasersensitiven Beschichtung mit energiereicher Strahlung im Wellenlängen- bereich von 157 bis 10600 nm, insbesondere im Bereich von 300 bis 10600 nm markiert. Einsetzbar sind hier beispielsweise die aus dem Stand der Technik bekannten CO2-Laser (10600 nm), Nd:YAG-Laser (1064 bzw. 532 nm) oder gepulste UV-Laser (Excimer-Laser). Besonders bevorzugt werden Nd:YAG-Laser und CO2-Laser eingesetzt. Die Energiedichten der eingesetzten Laser liegen im allgemeinen im Bereich von 0,3 mJ/cm2 bis 50 mJ/cm2, vorzugsweise im Bereich von 0,3 mJ/cm2 bis 10mJ/cm2.
Als maschinell detektierbare Sicherheitsmerkmale kommen solche in Frage, deren lumineszierende, magnetische, elektrisch leitfähige, thermoelektrische oder piezoelektrische Eigenschaften mittels üblicher Technologien und Geräte feststellbar sind. Dazu enthält die Beschichtung mindestens einer Teilfläche des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes zusätzlich wenigstens ein Material mit lumineszierenden, magnetischen, elektrisch leitfähigen, thermoelektrischen oder piezoelektrischen Eigenschaften, welches partikulär sein kann.
Diese Materialien können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehreren in der Beschichtung einer oder mehrerer Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes vorliegen.
Unter lumineszierenden Verbindungen werden solche Substanzen verstanden, die durch Anregung im sichtbaren Wellenlängenbereich, im IR- oder im UV-Wellenlängenbereich des Lichtes, durch Elektronenstrahlen oder durch Röntgenstrahlen eine maschinell messbare und ggf. sichtbare Strahlung emittieren. Dazu gehören auch solche Substanzen, welche durch Anregung im elektromagnetischen Feld Strahlung emittieren, die so genannten elektrolumineszierenden Substanzen, welche ggf. zusätzlich durch Anregung im im UV- oder IR-Wellenlängenbereich lumineszieren. Dabei muss weder das eingestrahlte noch das emittierte Licht sichtbar sein. Bevorzugt sind bei Einstrahlung von UV-Licht (ultraviolettes Licht) fluoreszierende oder phosphoreszierende Stoffe sowie die so genannten Upconverter, die bei Einstrahlung von IR-Licht (Infrarotlicht) eine sichtbare Strahlung emittieren. Hierfür geeignet sind alle bekannten partikulären und löslichen Substanzen mit den oben genannten Eigenschaften, die in die genannten Beschichtungen eingebracht werden können, ohne die optische Wirkung der plättchenförmigen Effektpigmente oder der in situ polymerisierten oder vernetzten mesogenen Materialien wesentlich zu beeinträchtigen. Die partikulären Substanzen liegen dabei in einer geeigneten Partikelgröße, also mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 0,001 bis etwa 35 μm, vorzugsweise von 0,005 bis 20 μm und besonders bevorzugt von 0,01 bis 1 μm, vor.
Diese partikulären Substanzen müssen nicht notwendigerweise in reiner Form vorliegen, sondern können ebenso mikroverkapselte Partikel sowie mit lumineszierenden Stoffen getränkte, dotierte oder beschichtete Trägermaterialien umfassen.
Als Beispiele für lumineszierende Substanzen können neben jeder Art von organischen lumineszierenden Substanzen hier die folgenden Verbindungen genannt werden: mit Ag dotiertes Zinksulfid ZnS:Ag, Zinksilikat, SiC, ZnS,
ZnS, CdS, welche mit Cu oder Mn aktiviert sind, ZnS/CdS:Ag; ZnS:Cu, AI;
Y2O2S:Eu; Y2O3:Eu; YVO4:Eu; Zn2SiO4:Mn; CaWO4; (Zn,Mg)F2:Mn;
MgSiO3:Mn; ZnO:Zn; Gd2O2STb; Y2O2STb; La2O2STb; BaFChEu; LaOBrTb; Mg-Wolframat; (Zn,Be)-Silikat:Mn; Cd-Borat:Mn; [Ca10(PO4)6F,
CI:Sb, Mn]; (SrMg)2P2O7: Eu; Sr2P2O7:Sn; Sr4AI14O25^u; Y2SiO5:Ce, Tb;
Y(P,V)O4:Eu; BaMg2AI10O27:Eu oder MgAI11O19Oe1Tb. Zur Erzeugung von elektrolumineszierenden Eigenschaften enthält mindestens eine der Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes zusätzlich mindestens eine partikelförmige Substanz mit elektrolumineszierenden Eigenschaften sowie vorzugsweise ebenfalls ein transparentes elektrisch leitfähiges Pigment.
Bei den Substanzen mit elektrolumineszierenden Eigenschaften handelt sich in der Regel um partikuläre Materialien, welche anorganische Verbindungen der Gruppe Il und VI des Periodensystems, beispielsweise ZnS oder CdS, die mit Metallen wie Cu, Mn oder Ag dotiert oder aktiviert sind, enthalten. Ebenso können partikuläre lumineszierende Substanzen auf der Basis von überwiegend mit Mn, Sr oder mit seltenen Erden aktivierten Silikaten, Aluminaten, Phosphaten, Wolframaten, Germanaten, Boraten etc., insbesondere Substanzen auf der Basis von Zn2SiO4:Mn oder auch partikuläre organische Polymere oder Gemische aus den vorgenannten Verbindungen eingesetzt werden.
Diese Substanzen emittieren nach Anregung in einem elektrischen Wechselfeld eine sichtbare Strahlung. Vorzugsweise erfolgt die Emission sichtbaren Lichtes allein oder überwiegend durch die Anregung in einem elektrischen Wechselfeld und in geringerem Maße auch durch Anregung im ultravioletten oder infraroten Spektralbereich.
Vorteilhafterweise liegen die Partikel in Form von mikroverkapselten Verbin- düngen vor. Als Materialien für die umhüllende Schicht sind insbesondere Polymere oder auch verschiedene Metalloxide gut geeignet. Diese schützen die elektrolumineszierenden Substanzen vor verschiedenen Umgebungseinflüssen, beispielsweise vor den nassen Komponenten einer Druckfarbe, welche in der Langzeitwirkung eine Zersetzung der elektrolumineszierenden Substanzen bewirken können. Außerdem kann die Alterungsbeständigkeit der elektrolumineszierenden Substanzen erhöht oder ihre Lichtemission durch Filterschichten modifiziert werden. Die Teilchengröße der Partikel ist so ausgewählt, dass sie für die gewählte Beschichtungsart geeignet ist. Da auch Druckverfahren, insbesondere auch Tiefdruckverfahren angewendet werden sollen, liegen die mittleren Teilchengrößen bevorzugt im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 100 μm, vorzugsweise von 1 bis 50 μm und besonders bevorzugt von 2 bis 30 μm.
Um bei Bedarf sicher zu stellen, dass keine Anregung der Lumineszenz im ultravioletten Spektralbereich erfolgt, können zusätzlich noch UV- Filterschichten auf der Oberfläche der elektrolumineszierenden Partikel aufgebracht sein.
Es ist auch möglich, die partikulären elektrolumineszierenden Substanzen mit anorganischen oder organischen Farbstoffen zu versetzen, so dass sich die Reflexionsbanden bzw. Absorptionsbanden dieser Substanzen verschieben. Damit ist es möglich, die Palette der zur Verfügung stehenden Farbtöne für die Lichtemission wesentlich zu erweitern, da die ursprünglich verwendbaren Grundmaterialien nur eine geringe Anzahl an Farbtönen emittieren. Außerdem kann auf diese Weise mit demselben elektrolumineszierenden Material eine verschiedenfarbige Elektrolumineszenz in verschie- denen Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes erzielt werden.
Die partikulären elektrolumineszierenden Substanzen können einzeln oder im Gemisch aus zwei oder mehreren verschiedenen Substanzen eingesetzt werden. Werden verschiedene Substanzen eingesetzt, ist es von Vorteil, wenn diese eine Strahlung von unterschiedlicher Farbigkeit emittieren.
Substanzen mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften liegen in der Regel partikulär vor und bestehen aus elektrisch leitfähigen Substanzen oder enthalten diese.
Bevorzugt werden Pigmente eingesetzt, welche mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht aufweisen. Für viele Einsatzbereiche, insbesondere bei der Kombination elektrisch leitfähiger Pigmente mit anderen Additiven zur Erzeugung zusätzlicher Sicherheitsmerkmale, ist es vorteilhaft, wenn transparente elektrisch leitfähige Pigmente eingesetzt werden.
Als transparente elektrisch leitfähige Pigmente werden solche Pigmente eingesetzt, die mindestens eine transparente elektrisch leitfähige Schicht aufweisen. Bevorzugt werden solche Pigmente verwendet, die auf einem Substrat, welches aus der Gruppe bestehend aus TiO2, synthetischem oder natürlichem Glimmer, anderen Schichtsilikaten, Glas, SiO2 und/oder AI2O3 ausgewählt ist, mindestens eine transparente elektrisch leitfähige Schicht aufweisen.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die genannten Substrate plättchen- förmig sind. Prinzipiell ist jedoch auch der Einsatz von Pigmenten geeignet, welche auf einem nicht plättchenförmigen Substrat aus den oben genannten Materialien mindestens eine transparente elektrisch leitfähige Schicht aufweisen. Transparente Pigmente, welche aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, sind ebenfalls geeignet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die elektrisch leitfähigen Pigmente sowohl im Querschnitt als auch in der Längsachse sanft abgerundete Formen ohne Ecken, scharfe Kanten oder herausragende Spitzen aufweisen. Der Einsatz der nicht plättchenförmigen Pigmente wird lediglich durch die Applikationseigenschaften im erfindungsgemäßen Sicherheitselement beschränkt.
In der Regel umfasst die elektrisch leitfähige Schicht oder das elektrisch leitfähige Material der transparenten elektrisch leitfähigen Pigmente ein oder mehrere leitfähige dotierte Metalloxide, wie beispielsweise Zinnoxid, Zinkoxid, Indiumoxid oder Titanoxid, welche mit Gallium, Aluminium, Indium, Thallium, Germanium, Zinn, Phosphor, Arsen, Antimon, Selen, Tellur und/oder Fluor dotiert sind.
Die oben genannten transparenten leitfähigen Pigmente können, sofern ein Substrat vorhanden ist, oberhalb und/oder unterhalb der leitfähigen Schicht eine oder mehrere weitere Schichten aufweisen. Diese Schichten können Metalloxide, Metalloxidhydrate, Metallsuboxide, Metallfluoride, Metallnitride, Metalloxynitride oder Mischungen dieser Materialien enthalten.
Durch die Aufbringung dieser zusätzlichen Schichten können die Farbeigen- Schäften der Pigmente den Anforderungen der Anwender angepasst werden, insbesondere wenn sich die zusätzlichen Schichten unterhalb der leitfähigen Schicht befinden. Durch die Aufbringung von zusätzlichen Schichten oberhalb der leitfähigen Schicht lässt sich die Leitfähigkeit den Erfordernissen der Anwendung gezielt anpassen.
Es wurde festgestellt, dass es beispielsweise durchaus vorteilhaft ist, wenn sich oberhalb der leitfähigen Schicht eine dielektrische Schicht befindet, welche beim gegenseitigen Berühren von leitfähigen Pigmenten im erfindungsgemäßen Sicherheitselement eine direkte Berührung der leitfähigen Schichten verhindert.
Als besonders bevorzugtes Material für ein transparentes elektrisch leitfähiges Pigment wird ein mit mindestens einer elektrisch leitfähigen Metalloxidschicht beschichteter Glimmer eingesetzt. Besonders bevorzugt ist hier ein Glimmerpigment, welches mit einer Schicht aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid beschichtet ist, ein Glimmerpigment, welches mit einer Titanoxidschicht, einer Siliziumoxidschicht und mit einer mit Antimon dotierten Zinnoxidschicht beschichtet ist oder ein Glimmerpigment, welches mit einer mit Antimon dotierten Zinnoxidschicht und einer weiteren Metalloxidschicht, insbesondere einer Titanoxidschicht, beschichtet ist.
Pigmente dieser Art sind im Handel erhältlich und werden beispielsweise von der Merck KGaA angeboten. Es sind jedoch auch elektrisch leitfähige partikuläre Materialien anderer Hersteller geeignet, insbesondere auch die üblicherweise für solche Zwecke verwendeten Graphit- oder Rußpartikel, wenn keine transparenten elektrisch leitfähigen Materialien erforderlich sind. Die elektrisch leitfähigen partikulären Materialien weisen in der Regel mittlere Partikelgrößen von 0,001 bis etwa 35 μm, vorzugsweise von 0,005 bis 20 μm und besonders bevorzugt von 0,10 bis 10 μm auf. Dabei ist eine enge Teilchengrößenverteilung bevorzugt.
Sollen elektrolumineszierende Eigenschaften im erfindungsgemäßen Sicher- heitselement vorhanden sein, sollte das zu diesem Zwecke vorzugsweise zusätzlich zum elektrolumineszierenden Material eingesetzte elektrisch leitfähige Pigment bevorzugt eine ausreichend hohe Transparenz bei gleichzeitig hoher elektrischer Leitfähigkeit aufweisen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, dass der Teilchendurchmesser des Pigmentes in einem Bereich von 1 bis 500 μm, vorzugsweise von 2 bis 100 μm und besonders bevorzugt von 5 bis 70 μm liegt. Eine enge Teilchengrößenverteilung ist bevorzugt.
Das Aspektverhältnis, d.h. das Verhältnis von Durchmesser zu Dicke der Pigmente, bei plättchenförmigen leitfähigen Pigmenten beträgt mindestens 2:1 , vorzugsweise jedoch mindestens 10:1 und besonders bevorzugt mindestens 100:1.
Als besonders transparent bei hoher Leitfähigkeit haben sich elektrisch leitfähige plättchenförmige Pigmente der oben beschriebenen Zusammensetzung erwiesen, deren anzahlgewichtete mittlere Kornfläche F50 größer oder gleich 150 μm2, insbesondere größer oder gleich 200 μm2 ist. Diese weisen noch vorteilhaftere Eigenschaften auf, wenn der anzahlgewichtete Anteil an Pigmenten mit einer Kornfläche von weniger als 80 μm2 kleiner oder gleich 33 %, und bevorzugt weniger als 25 %, bezogen auf die transparenten leitfähigen Pigmente, beträgt. Eine noch bessere Transparenz wird jedoch erhalten, wenn der anzahlgewichtete Anteil an Pigmenten mit einer Kornfläche von weniger als 40 μm2 kleiner oder gleich 15 %, und vorzugsweise kleiner oder gleich 10 %, bezogen auf die transparenten leitfähigen Pigmente, beträgt. Die Verringerung der Feinanteile führt zu einer Verringerung der Lichtstreuung und damit der Trübung im erfindungsgemäßen Sicherheitselement. Unter Kornfläche wird der Wert für die Größe der Hauptfläche der Plättchen, nämlich die Fläche mit der längsten Achse, verstanden.
Die Kontrolle des Feinanteils erfolgt beispielsweise durch Ausmessen unter dem Mikroskop und Auszählen der vermessenen Teilchen. Dies kann visuell durchgeführt werden, ggf. vereinfacht durch Vergleiche der Proben gegen ausgezählte Standards oder automatisch mit Hilfe einer Videokamera und einer geeigneten automatischen Bildauswertungssoftware. Derartige automatische Auswertesysteme für die Korngrößenanalyse sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich. Für eine statistisch gesicherte Korngrößenanalyse sollten wenigstens 1000 und vorzugsweise 2000 Partikel oder mehr vermessen werden.
Das transparente elektrisch leitfähige Pigment kann in erfindungsgemäßen Sicherheitselement einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehreren verschiedenen Pigmenten eingesetzt werden. Dabei kann die Verschiedenartigkeit sowohl im Einsatz von Pigmenten aus verschiedenen Materialien, mit unterschiedlichen Formen und/oder mit unterschiedlicher Farbigkeit bestehen. Lediglich die optische Transparenz des Materials sollte gewährleistet sein.
Zur Erzielung einer guten Maschinenlesbarkeit mit ausreichend hoher Elektrolumineszenzintensität ist es wesentlich, dass im Sicherheitselement der vorliegenden Erfindung sowohl Substanzen mit elektrolumineszierenden Eigenschaften als auch vorzugsweise transparente elektrisch leitfähige
Pigmente vorhanden sind, da die Anwesenheit der letzteren eine Erhöhung der Elektrolumineszenzintensität bei den ersteren bewirkt und so eine maschinelle Lesbarkeit generiert.
Auch Substanzen mit magnetischen Eigenschaften liegen in der Regel partikulär vor. Prinzipiell sind hierfür alle Partikel geeignet, welche aus magnetisierbaren Materialien bestehen oder magnetisierbare Materialien als Kern, Beschichtung oder Dotierung enthalten. Als magnetisierbare Materialien können hierbei alle bekannten Materialien wie magnetisierbare Metalle, magnetisierbare Metalllegierungen oder Metalloxide und -oxidhy- drate; wie beispielsweise γ-Fe2θ3 oder FeOOH, eingesetzt werden. Deren mittlere Partikelgröße liegt in der Regel im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 35 μm, vorzugsweise von 0,03 bis 30 μm und besonders bevorzugt von 0,04 bis 20 μm. Selbstverständlich sollten die magnetischen Eigenschaften der Partikel so stark sein, dass sie sich maschinell bestimmen lassen können. Ihre Form ist dabei nicht wesentlich, insbesondere können auch nadeiförmige Magnetpartikel eingesetzt werden.
Besonders vorteilhaft lassen sich hier als Substanzen mit magnetischen
Eigenschaften auch die bereits vorab erwähnten Pigmente einsetzen, die auf einem transparenten plättchenförmigen Träger mindestens eine metallisches Eisen enthaltende Schicht aufweisen. Im günstigsten Falle sind diese Pigmente wegen der weiteren noch enthaltenden Schichten und der untereinander abgestimmten Schichtdicken auch optisch variabel, d.h. ändern ihre Farbe mit wechselndem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel. Auf diese Weise kann die Beschichtung der mindestens einen Teilfläche des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes durch den Zusatz eines einzigen Pigmentes sowohl optisch variabel als auch magnetisierbar ausgestaltet werden, was für den Sicherheitsaspekt des Merkmals von besonderer Bedeutung ist. Die Größenverhältnisse dieser Pigmente wie auch anderer plättchenfömniger magnetisierbarer Pigmente bewegen sich im allgemeinen in den Bereichen, wie sie bereits zuvor für die Trägermaterialien der plättchenförmigen Effektpigmente beschrieben wurden.
Als maschinenlesbare Materialien lassen sich auch thermoelektrische und piezoelektrische Materialien in die Beschichtung der Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes einarbeiten. Als thermoelektrische Materialien werden dabei Substanzen mit hoher elektrischer, aber niedriger thermischer Leitfähigkeit eingesetzt, beispielsweise Nanostrukturen aus schweren Elementen wie Cäsium-Bismut-Telluride, Bleitelluride, Bleitellurselenide, Bismuttelluride, Antimontelluride etc. Als piezoelektrisches Material werden vorzugsweise Quarzpartikel eingesetzt, welche bei Deformation eine elektrische Spannung erzeugen bzw. beim Anlegen einer elektrischen Spannung eine Deformation hervorrufen. Diese Materialien weisen mittlere Partikelgrößen von etwa 0,001 bis etwa 35 μm auf.
Die hier genannten maschinenlesbaren Bestandteile können in den Teilflächen des Sicherheitselementes gemäß der vorliegenden Erfindung einzeln oder im Gemisch untereinander vorliegen.
In diesem Falle erscheint es zweckmäßig, das Sicherheitselement durch geeignete Kombination von gleichen oder verschiedenen maschinenlesbaren Bestandteilen mit einer Codierung zu versehen, welche eine Identifizierung verschlüsselter Informationen, beispielsweise über den Hersteller, die Produktbeschaffenheit, und dergleichen mehr ermöglicht. Solche Formen der Codierung sind an sich bereits bekannt und umfassen beispielsweise verschiedenfarbige lumineszierende Partikel in definiertem Verhältnis zueinander, welche ein bestimmtes Produkt oder sogar eine bestimmte Charge eines Produktes eindeutig kennzeichnen können.
Bedingt durch die verschiedenen Arten der maschinenlesbaren Bestandteile und deren Auffindbarkeit mit verschiedenen Detektionsgeräten, aber auch durch die große Anzahl an verschiedenen Substanzen innerhalb einer Art ergeben sich damit nahezu unzählige Variationsmöglichkeiten, einem bestimmten Sicherheitselement genau eine bestimmte Codierung zuzuordnen, welche sich nur maschinell detektieren lässt und damit eine hohe Fälschungssicherheit aufweist.
Die Konzentration der maschinenlesbaren Bestandteile in der Beschichtung des Sicherheitselementes wird weitestgehend durch den Grad ihrer maschinellen Detektierbarkeit bestimmt. Im allgemeinen liegen die maschinenlesbaren Bestandteile in einer Menge von 0,01 bis 12 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 0,05 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,1 bis kleiner 5 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung, in dieser vor. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Sicherheitselement neben der optisch variablen Farbgebung mindestens einer der Teilflächen einen maschinell detektierbaren Bestandteil in einer oder mehreren der Teilflächen auf und kann außerdem noch mit einem weiteren optisch erfassbaren Sicherheitsmerkmal, beispielsweise einem Mikrotext, aufgedruckten Zeichen oder Symbolen oder einer Lasermarkierung, versehen sein. Damit sind Sicherheitselemente erhältlich, die optisch variabel sind und zusätzlich sowohl ein weiteres optisch detektierbares Sicherheitsmerkmal als auch ein maschinell detektierbares Sicherheitsmerkmal enthalten können.
Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Sicherheitselement gleichzeitig mit zwei verschiedenen Sicherheitsstufen, nämlich einer offenen und einer verdeckten, zu versehen.
Zusätzlich zu einer optisch variablen Farbgebung mindestens einer der Teilflächen und dem Farbvergleich der Teilflächen untereinander bei verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln führt dabei der zusätzliche optisch detektierbare Bestandteil zu einem weiteren sichtbaren Effekt, welcher vom ungeübten Betrachter ohne weitere Hilfsmittel sicher erkannt werden kann. Dagegen wird mit dem oder den maschinell detektierbaren Bestandteilen eine weitere Sicherheitsstufe erhalten, welche nur vom kundigen Begutachter unter Zuhilfenahme von Spezialgeräten nachweisbar ist. Diese Kombination erhöht die Fälschungssicherheit von Sicherheitselementen beträchtlich.
Haptisch detektierbare Sicherheitsmerkmale sind solche, die über den menschlichen Tastsinn erfaßbar sind. Das schließt nicht aus, dass sie mittels geeigneter Geräte auch maschinell erfasst werden können. Haptisch detektierbare Sicherheitsmerkmale sind über die Einlagerung geeigneter Materialien in die Beschichtung, über ungleiche Schichtdicken der Be- schichtung oder über eine nachträgliche mechanische Behandlung der Beschichtung, beispielsweise unter Anwendung von Temperatur und Druck (Prägung), erhältlich. Auf diese Weise können Hoch-Tief-Strukturen in der Beschichtung erhalten werden.
Insbesondere wenn die Beschichtung in Form einer polymeren Folie vorliegt, kann sie durch Verfahren wie Pressen, Prägen, Stempeln sowie andere gleichartige Verfahren mit einer Hoch-Tief-Struktur versehen werden. Solange die Hoch-Tief-Struktur nur an der Oberfläche der polymeren Schicht vorliegt, geht auch beispielsweise der gegebenenfalls vorhandene optisch variable Farbeindruck der polymeren Folie nicht gänzlich verloren. Zu diesem Zwecke wird die Oberfläche der in Form einer polymeren Folie vorliegenden Beschichtung teilweise oder vollflächig erwärmt, bis eine gewisse Fließfähigkeit der oberen Schicht erreicht ist (Teilschmelze). Dazu sind im allgemeinen Temperaturen von etwa 500C bis etwa 2200C ausreichend. Durch Einsatz geeigneter umformender Werkzeuge wird die polymere Folie bei Drücken von etwa 100 bar bis etwa 600 bar mit einer Hoch-Tief-Struktur versehen und anschließend abkühlen gelassen. Während des Abkühlens manifestiert sich die vorab erzeugte Hoch-Tief-Struktur. Der Fachmann ist hier durchaus in der Lage, aus den allgemein üblichen Verfahren und Verfahrensbedingungen eine geeignete Auswahl zu treffen. Auch die vorab beschriebenen polymeren Filme lassen sich mit Hilfe geeigneter Werkzeuge mit Hoch-Tief-Srukturen versehen. Solche Beschichtungen, welche neben der gegebenenfalls vorhandenen optisch variablen Farbgebung auch eine Hoch-Tief-Struktur aufweisen, lassen sich damit problemlos zur Herstellung von erfindungsgemäßen Sicherheitselementen verwenden, die optisch variabel sind und gleichzeitig ein haptisch detektierbares Sicherheitsmerkmal aufweisen, da Prägungen, unabhängig von deren Form und Tiefe, in der Regel über den menschlichen Tastsinn erfaßt werden können. Dies schließt nicht aus, dass diese Hoch- Tief-Strukturen auch maschinell detektiert werden können.
Es ist selbstverständlich, dass die Beschichtung in Form eines polymeren Films oder einer polymeren Folie aus praktischen Gründen meist erst dann mit einer Hoch-Tief-Struktur versehen wird, wenn das erfindungsgemäße Sicherheitselement bereits in oder auf einem zu schützenden Produkt vorliegt, um beispielsweise zu verhindern, dass die Hoch-Tief-Struktur bei der Einarbeitung des Sicherheitselementes in das zu schützende Produkt beschädigt wird. Werden geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen, kann die Hoch-Tief-Struktur jedoch auch bereits vorab auf der Beschichtung aufgebracht werden, wenn diese erst später auf die Teilfläche des Sicherheitselementes übertragen wird.
Neben den genannten, als zusätzliche Sicherheitsmerkmale geeigneten Substanzen kann die Beschichtung für das erfindungsgemäße Sicherheits- element auf einer oder mehreren der Teilflächen auch weitere anorganische oder organische Farbmittel, d.h. Farbpigmente oder lösliche Farbstoffe, enthalten. Diese können zur gewünschten Feineinstellung der Farbeigenschaften der Teilflächen dienen.
Als anorganische Farbmittel sind z.B. alle gebräuchlichen transparenten und deckenden Weiß-, Bunt- und Schwarzpigmente, wie beispielsweise Berliner Blau, Bismutvanadat, Goethit, Magnetit, Hämatit, Chromoxid, Chromhydroxid, Cobaltaluminat, Ultramarin, Chrom-Eisen-Mischoxide, Spinelle wie Thenards Blau, Cadmiumsulfide und -selenide, Chromat-Pigmente oder Ruß geeignet, während als organische Farbmittel insbesondere Chinacridone, Benzimidazole, Kupferphthalocyanin, Azopigmente, Perinone, Anthanthrone, weitere Phthalocyanine, Anthrachinone, Indigo, Thioindigo und deren Derivate, oder Karminrot zu nennen sind. Generell können sämtliche, insbesondere im Druckbereich gebräuchlichen, organischen oder anorganischen Farbmittel eingesetzt werden.
Zur Abschirmung gegen ultraviolette Strahlung können auch Pigmente eingesetzt werden, welche UV-Licht absorbieren. Von diesen seien Titandioxid und Zinkoxid nur beispielhaft genannt.
Die Partikelgröße der anorganischen und organischen Farbpigmente ist nicht limitiert, muss jedoch an die Erfordernisse der Applikation der Beschichtung des Sicherheitselementes angepasst werden, beispielsweise wenn diese mittels eines Druckverfahrens erfolgt. Auch bei der Einbringung in polymere Folien sind die entsprechenden Besonderheiten hinsichtlich der Größe der Partikel zu beachten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselementes, wobei auf mindestens einer
Oberfläche eines Substrates mindestens zwei verschiedene Beschichtungs- zusammensetzungen so aufgebracht werden, dass eine Beschichtung aus mindestens zwei voneinander unterscheidbaren benachbarten Teilflächen gebildet wird, wobei die Beschichtungszusammensetzungen anorganische plättchenförmige Effektpigmente oder in situ polymerisierbare und/oder vernetzbare mesogene Materialien enthalten, welche so ausgewählt werden, dass mindestens eine der Teilflächen der Beschichtung in Abhängigkeit von Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel verschiedene Farben aufweist und die Farben von mindestens zwei der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind, und die Beschichtung gegebenenfalls verfestigt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten zwei Beschichtungszusammensetzungen jeweils voneinander verschiedene anorganische plättchenförmige Effektpigmente oder polymerisierbare und/oder vernetzbare mesogene Materialien, die in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel unterschiedliche Färb- und/oder Helligkeitseindrücke aufweisen, und damit werden zwei oder mehrere Teilflächen der Beschichtung aufgebracht, wobei die Farben von mindestens zwei der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind. Das heißt, dass mindestens zwei der Teilflächen ein optsch variables Verhalten aufweisen und unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschiedenen Farben aufweisen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten drei oder mehr Beschichtungszusammensetzungen jeweils voneinander verschiedene plättchenförmige Effektpigmente oder polymerisierbare und/oder vernetzbare mesogene Materialien, die in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel unterschiedliche Färb- und/oder Helligkeitseindrücke aufweisen, und damit werden drei oder mehr Teilflächen der Beschichtung aufgebracht, wobei die Farben von drei oder mehr der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind. Diese Ausführungsform gestattet damit die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselementes in der Art, dass unter jedem möglichen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel mindestens drei verschiedenfarbige Teilflächen gleichzeitig erkennbar sind,
Vorzugsweise werden mindestens zwei unmittelbar benachbarte Teilflächen aufgebracht, deren Farben unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind. Dadurch sind starke Farbkontraste und eindrucksvolle Farbspiele unter verschiedenen Winkeln auch auf kleineren Flächeneinheiten besonders gut sichtbar.
Die Beschichtungszusammensetzungen werden vorzugsweise in Form einer Farbe, einer Druckfarbe, einer in situ polymerisierbaren und/oder vernetzbaren mesogenen Zusammensetzung oder einer polymeren Folie auf der Oberfläche des Substrates aufgebracht.
Druckfarben werden üblicherweise mittels der gängigen Druckverfahren auf der Oberfläche des Substrates appliziert.
Neben den genannten anorganischen plättchenförmigen Effektpigmenten und gegebenenfalls einem oder mehreren der anderen genannten partikulären Materialien können Druckfarben die üblichen weiteren Zusatzstoffe enthalten. Diese bestehen in der Regel aus einem oder mehreren geeigneten organischen Bindemitteln, die optional durch Lösemittel, Haftvermittler, Dispergierhilfen, Trocknungsbeschleuniger, Fotoinitiatoren und dergleichen, die in Druckfarben allgemein gebräuchlich sind, ergänzt werden. Es ist dabei selbstverständlich, dass die Bindemittel und Zusatzstoffe an das verwendete Druckverfahren angepasst werden und dass die Druckfarbe eine angemessene Viskosität aufweist. Als Druckverfahren prinzipiell geeignet sind alle in der Herstellung von Sicherheitserzeugnissen bekannten und gebräuchlichen Druckverfahren, wie beispielsweise Offsetdruck, Lettersetdruck, Offset-coating, Flexodruck, Siebdruck, Thermosublimationsdruck, Tiefdruck, insbesondere Rastertiefdruck und Stichtiefdruck, das so genannte Overprint Varnish
Verfahren, sowie alle berührungslosen Druckverfahren. Besonders bevorzugt wird der Siebdruck verwendet.
Andere geeignete Auftragsverfahren, mit denen gewöhnlich Farben aufgebracht werden, sind beispielsweise Rakeln, Streichen, Stempeln, Gießverfahren, Lackierverfahren, Fließverfahren, Walzen- oder Rasterantragsverfahren oder Auftrag mittels Luftbürste. Dabei enthalten Farben, abhängig vom verwendeten Verfahren, ähnliche Zusatzstoffe wie Druckfarben.
Die Beschichtung der Teilflächen des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes kann auch in Form einer polymeren Folie erfolgen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine auf der Oberfläche des Substrates aufkaschierte, laminierte oder geklebte Folie oder um eine vorab mit anderen Polymerfolien coextrudierte Folie handeln. Auch starre Platten aus polymeren Materialien sind geeignet, welche mit der Oberfläche oder mit anderen, gegebenenfalls informationstragenden Schichten auf herkömmliche Weise, beispielsweise durch Kleben, verbunden sind.
Die Dicke des polymeren Films oder der polymeren Folie, das polymere Material, die Flexibilität der Schicht oder die Art der Verbindung dieser Schicht mit der Oberfläche des Sicherheitselementes oder anderen dazwischen liegenden Schichten ist nicht limitierend, solange mindestens die Farbigkeit der Schicht (ggf. das winkelabhängige Farbspiel) und die eventuell vorhandenen weiteren Sicherheitsmerkmale in dieser Schicht eindeutig erkannt und bewertet werden können.
Vorzugsweise ist der polymere Film oder die polymere Folie, der (die) anorganische plättchenförmige Effektpigmente enthält, jedoch transparent. Daher werden bevorzugt transparente Polymere eingesetzt. Dies trifft beispielsweise auf Polycarbonat, Polystyrol, Polyvinylchlorid sowie deren Misch- und Pfropfpolymerisate, Polyvinylidenchlorid und -fluorid, Polyamide, Polyolefine, Polyacryl- und -vinylester, thermoplastische Polyurethane, Celluloseester und dergleichen zu. Sie können einzeln oder in geeigneten Gemischen eingesetzt werden.
Außerdem kann die polymere Schicht zusätzlich gebräuchliche Hilfs- und Zusatzstoffe wie Füllstoffe, UV-Stabilisatoren, Inhibitoren, Flammschutz- mittel, Gleitmittel, Weichmacher, Lösemittel, Dispergiermittel und zusätzliche Farbstoffe bzw. organische und/oder anorganische Farbpigmente enthalten.
Die polymeren Folien werden vorzugsweise durch verschiedene geeignete Verfahren wie Filmgießen, Schleudern, Extrusionsverfahren, Kalandrierung oder Pressverfahren, aber insbesondere durch Extrusionsverfahren oder über ein Folienblasverfahren hergestellt. Dazu werden die verschiedenen Ausgangsstoffe miteinander gemischt und in geeigneten, allgemein bekannten Anlagen zu Polymerschichten in Form von Folien verschiedener Stärke oder dünnen Platten verarbeitet. Dabei werden die in der Polymermasse enthaltenen plättchenförmigen Effektpigmente und ggf. auch weitere noch vorhandene plättchenförmige Pigmente an den Oberflächen der Werkzeuge ausgerichtet und sind daher in den entstehenden polymeren Schichten im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der polymeren Schicht orientiert. Streck- und Zugvorgänge beim Folienblasen oder als dem Extrudieren nachgeordnete Arbeitsschritte verstärken diese Orientierung der Pigmente zusätzlich. Bei der nachfolgenden Abkühlung wird diese Orientierung fixiert.
Die Beschichtung in Form eines polymeren Films oder einer polymeren Folie kann jedoch auch zu einem beträchtlichen Anteil aus in situ polymerisierten und/oder vernetzten mesogenen Materialien bestehen. In diesem Falle wird die Beschichtungszusammensetzung, die in situ polymerisierbare und/oder vernetzbare mesogenen Materialien sowie gegebenenfalls weitere Hilfs- und Zusatzstoffe enthält, mit einer geeigneten Viskosität auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht und dort durch Trocknung und/oder Vernetzung/Polymerisation verfestigt.
Geeignete Inhaltsstoffe für die Beschichtungszusammensetzung sind vorab bereits beschrieben worden.
Als Auftragsverfahren kommen die bereits oben beschriebenen verschiedenen bekannten Druck- und Auftragsverfahren in Frage, zusätzlich jedoch auch Druckverfahren, die für Grobpartikel-haltige Beschichtungszusammen- Setzungen nicht besonders gut geeignet sind, wie Intagliodruck oder Tintenstrahldruck.
Je nach den in der Beschichtungszusammensetzung verwendeten Materialien zur Erzeugung der Farbeigenschaften bzw. winkelabhängigen Farbwechseleigenschaften ist das Substrat auf der Oberfläche, die mit der Beschichtung versehen wird, unterhalb der Beschichtung ganz oder teilweise schwarz, grau oder anderweitig dunkelfarbig gefärbt bzw. ganz oder teilweise reflektierend ausgebildet, oder ganz oder teilweise mit einer schwarzen, grauen oder anderweitig dunkelfarbigen Schicht bzw. einer reflektierenden Beschichtung versehen, bevor es mit der Beschichtungszusammensetzung beschichtet wird. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, dass die Oberfläche des Substrates unterhalb der Beschichtung, abhängig von den in der Beschichtung gewählten Inhaltsstoffen, teilweise schwarz, grau oder dunkelfarbig und teilweise reflektierend ausgebildet ist. Details hierzu wurden vorab bereits beschrieben.
Vorzugsweise weist wenigstens eine der Teilflächen der Beschichtung des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes eine definierte Form auf. Dabei kann es sich um ein Symbol, einen Streifen, eine geometrische Form, ein Phantasiezeichen, einen Schriftzug, ein alphanumerisches Zeichen, die
Darstellung eines Objektes oder um Teile von diesen handeln. Grundsätzlich ist die Form dieser Teilflächen nicht beschränkt, es sei denn durch die technischen Möglichkeiten der verwendeten Beschichtungsarten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens eine der Teilflächen eine definierte Form auf und wenigstens eine weitere Teilfläche bildet einen Hintergrund für die Form. Dabei kann die Hintergrundfläche ihrerseits ebenfalls eine eigene Form aufweisen, die von der ersten Form verschieden ist oder mit der ersten Form identisch ist und sich lediglich in der Größe von der ersten Form unterscheidet. Zur Verdeutlichung sei hier beispielsweise ein Buchstabe oder Schriftzug oder eine Ziffer auf einer sie umgebenden rechteckigen, quadratischen oder runden Fläche genannt, wobei beide Teilflächen gemäß Anspruch 1 ausgestattet sind.
Das optisch variable Sicherheitselement gemäß der vorliegenden Erfindung liegt vorzugsweise in Form eines Etiketts, Aufklebers, Transferelementes, Sicherheitsstreifens, Aufdruckes, einer Folie, eines Fensters oder vergleichbaren Ausgestaltungen vor. Entsprechend seiner Form oder seines Aufbaus kann es die Oberfläche eines zu schützenden Objektes vollflächig oder teilweise bedecken oder in ein solches Objekt eingearbeitet sein.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement wird bevorzugt zur Absicherung von Gegenständen gegen Fälschung verwendet, auch wenn es wegen seiner farblichen Gestaltung durchaus ebenfalls in das künstlerische Design des entsprechenden Gegenstandes einbezogen werden und damit auch gestalterischen Anforderungen genügen kann.
Als zu sichernde Gegenstände kommen übliche Sicherheitsartikel aus dem Hochsicherheitsbereich und dem mittleren Sicherheitsbereich, wie Banknoten, Schecks, Kreditkarten, Aktien, Pässe, Ausweisdokumente, Führerscheine, Briefmarken, Siegel und Etiketten, aber auch Verpackungsmaterialien oder Gebrauchsgegenstände, wie etwa Bekleidung, Schuhe, Haushaltsartikel, oder Verpackungen für Parfüms, Pharmazeutika, Zigaretten oder Delikatessen in Betracht. Diese Aufzählung ist jedoch beispielhaft und nicht als limitierend zu verstehen. Grundsätzlich ist die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Sicherheitselementes lediglich durch wirtschaftliche Erwägungen limitiert. Mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement steht ein Mittel zur Absicherung von Gegenständen gegen Fälschung bereit, welches eine gute visuelle Erkennbarkeit bei verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln auch für den ungeübten Benutzer gewährleistet, auf kleinen Flächeneinheiten eingesetzt werden kann, wahlweise die zusätzliche Integration von verschiedenen weiteren Sicherheitsmerkmalen erlaubt und deshalb sehr variabel in verschiedenen Sicherheitstufen einsetzbar ist, gleichzeitig kostengünstig über ein sehr einfaches Verfahren, vorzugsweise ein übliches Druckverfahren, hergestellt werden kann und schwer zu fälschen ist. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Sicherheitselement auf nahezu allen Gegenständen verwendbar, die gegen Fälschung abgesichert werden sollen und kann auch optisch ansprechend gestaltet werden. Dadurch kann sehr flexibel auf unterschiedliche Bedürfnisse der Produktabsicherung reagiert werden.
Es ist jedoch selbstverständlich, dass das erfindungsgemäße Sicherheitselement auf dem zu schützenden Gegenstand gemeinsam mit weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Sicherheitsmerkmalen verwendbar ist.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen erläutert werden, welche die Erfindung beschreiben, aber nicht beschränken sollen.
Beispiel 1 : a)
10 g eines plättchenförmigen Sicherheitspigmentes mit einem Farbflop der Interferenzfarbe von Rot nach Gold (mehrlagiges Pigment auf Glimmerbasis; Farbstellung der resultierenden Beschichtung, steiler Betrachtungswinkel/ flacher Betrachtungswinkel) der Firma Merck KGaA Darmstadt werden mit 90 g Siebdruckbinder MZ-Lack 093 (Fa. Pröll, Weißenburg) gemischt, die Mischung homogenisiert und mit dem Lösemittelgemisch Thinner ZC 521 (Sericol AG, Dagmersellen, CH) auf Druckviskosität eingestellt. b)
10 g eines plättchenförmigen Sicherheitspigmentes mit einem Farbflop von Gold nach Rot (mehrlagiges Pigment auf transparentem dielektrischem Trägermaterial; Farbstellung der resultierenden Beschichtung, steiler Betrachtungswinkel/ flacher Betrachtungswinkel) der Firma Merck KGaA Darmstadt werden mit 90 g Siebdruckbinder MZ-Lack 093 (Fa. Pröll, Weißenburg) gemischt, die Mischung homogenisiert und mit dem Lösemittelgemisch Thinner ZC 521 (Sericol AG, Dagmersellen, CH) auf Druckviskosität eingestellt.
Die in Beispiel 1a erhaltene Siebdruckfarbe wird mittels einer rechteckigen Schablone und einem Sieb der Größe 77T auf einer Handsiebdruckmaschine (Typ ATMA; Fa. ESC, Bad Salzuflen) auf Velin-Papier gedruckt und trocknen gelassen. Anschließend wird die in Beispiel 1b erhaltene Siebdruckfarbe ebenfalls über eine rechteckige Schablone angrenzend an den ersten Aufdruck mit derselben Handsiebdruckmaschine auf das Velin- Papier gedruckt und trocknen gelassen.
Man erhält ein Sicherheitselement aus zwei rechteckigen unmittelbar benachbarten Teilflächen, welches bei nahezu senkrechter Betrachtung (steiler Betrachtungswinkel) im Glanzwinkel auf einer Teilfläche (1a) eine rote und der angrenzenden Teilfläche (1b) eine goldene Farbe zeigt. Wird das bedruckte Papier langsam zu einem flachen Betrachtungswinkel hin abgekippt, bleibt diese Farbstellung zunächst erhalten, bis ein plötzlicher Farbumschlag in der Weise erfolgt, dass auf der ersten Teilfläche (1a) eine goldene und auf der zweiten Teilfläche (1b) eine rote Farbe wahrnehmbar ist.
Beispiel 2: a)
10 g eines plättchenförmigen Sicherheitspigmentes mit einem Farbflop der Interferenzfarbe von Rot nach Gold (mehrlagiges Pigment auf Glimmerbasis; Farbstellung der resultierenden Beschichtung, steiler Betrachtungswinkel/ flacher Betrachtungswinkel) der Firma Merck KGaA Darmstadt und 1 g eines grün fluoreszierenden Pigmentes werden mit 89 g Siebdruckbinder MZ-Lack 093 (Fa. Pröll, Weißenburg) gemischt, die Mischung homogenisiert und mit dem Lösemittelgemisch Thinner ZC 521 (Sericol AG, Dagmersellen, CH) auf Druckviskosität eingestellt.
b) 10 g eines plättchenförmigen Sicherheitspigmentes mit einem Farbflop von Gold nach Rot (mehrlagiges Pigment auf transparentem dielektrischem Trägermaterial; Farbstellung der resultierenden Beschichtung, steiler Betrachtungswinkel/ flacher Betrachtungswinkel) der Firma Merck KGaA Darmstadt und 1 g eines rot fluoreszierenden Pigmentes werden mit 89 g Siebdruckbinder MZ-Lack 093 (Fa. Pröll, Weißenburg) gemischt, die
Mischung homogenisiert und mit dem Lösemittelgemisch Thinner ZC 521 (Sericol AG, Dagmersellen, CH) auf Druckviskosität eingestellt.
Die in Beispiel 2a erhaltene Siebdruckfarbe wird mittels einer runden Schablone und einem Sieb der Größe 77T auf einer Handsiebdruckmaschine (Typ ATMA; Fa. ESC, Bad Salzuflen) auf Velin-Papier gedruckt und trocknen gelassen. Anschließend wird die in Beispiel 2b erhaltene Siebdruckfarbe über eine ringförmige Schablone, die mittig eine Aussparung in Größe der runden Schablone aufweist, so auf das Papier aufgedruckt, dass der erste Aufdruck (2a) vom zweiten Aufdruck (2b) ringförmig eingeschlossen wird.
Nach dem Trocknen erhält man ein rundes Sicherheitselement, welches mittig eine Teilfläche (2a) aufweist, die bei nahezu senkrechter Betrachtung im Glanzwinkel (steiler Betrachtungswinkel) eine rote und auf der ringförmig angrenzenden Teilfläche (2b) eine goldene Farbe zeigt. Wird das bedruckte Papier langsam zu einem flachen Betrachtungswinkel hin abgekippt, bleibt diese Farbstellung zunächst erhalten, bis ein plötzlicher Farbumschlag in der Weise erfolgt, dass auf der ersten Teilfläche (2a) eine goldene und auf der zweiten Teilfläche (2b) eine rote Farbe wahrnehmbar ist.
Unter UV-Licht zeigt die innere runde Teilfläche eine grüne Fluoreszenz, während auf der äußeren ringförmigen Teilfläche eine rote Fluoreszenz wahrgenommen werden kann. Beispiel 3: a)
10 g eines Sicherheitspigmentes mit einem Farbflop der Interferenzfarbe von Grün nach Violett (mehrlagiges Pigment auf Basis von SiO2-Plättchen;
Farbstellung der resultierenden Beschichtung, steiler Betrachtungswinkel/flacher Betrachtungswinkel) der Firma Merck KGaA Darmstadt, 5 g eines schwarzen Pigmentes auf Basis von plättchenförmigem Glimmer (Produkt der Merck KGaA Darmstadt) sowie 1 g eines grün fluoreszierenden Pigmentes werden mit 84 g Siebdruckbinder MZ-Lack 093 (Fa. Pröll, Weißenburg) gemischt, die Mischung homogenisiert und mit dem Lösemittelgemisch Thinner 521 (Sericol AG, Dagmersellen, CH) auf Druckviskosität eingestellt.
b)
10 g eines plättchenförmigen Sicherheitspigmentes mit einem Farbflop von Violett nach Grün (mehrlagiges Pigment auf transparentem dielektrischem Trägermaterial; Farbstellung der resultierenden Beschichtung, steiler Betrachtungswinkel/flacher Betrachtungswinkel) der Firma Merck KGaA Darmstadt, 5 g eines schwarzen Pigmentes auf Basis von plättchenförmigem Glimmer (Produkt der Merck KGaA Darmstadt) sowie 1 g eines rot fluoreszierenden Pigmentes werden mit 84 g Siebdruckbinder MZ-Lack 093 (Fa. Pröll, Weißenburg) gemischt, die Mischung homogenisiert und mit dem Lösemittelgemisch Thinner 521 (Sericol AG, Dagmersellen, CH) auf Druckviskosität eingestellt.
Die in Beispiel 3a und 3b erhaltenen Siebdruckfarben werden gemäß Beispiel 2 über Schablonen auf Velin-Papier gedruckt und trocknen gelassen. Man erhält man ein rundes Sicherheitselement, welches mittig eine Teilfläche (3a) aufweist, die bei nahezu senkrechter Betrachtung im Glanzwinkel (steiler Betrachtungswinkel) eine grüne und auf der ringförmig angrenzenden Teilfläche (3b) eine violette Farbe zeigt. Wird das bedruckte Papier langsam zu einem flachen Betrachtungswinkel hin abgekippt, bleibt die genannte Farbstellung zunächst erhalten, bis ein plötzlicher Farbumschlag in der Weise erfolgt, dass auf der ersten Teilfläche (3a) eine violette und auf der zweiten Teilfläche (3b) eine grüne Farbe wahrnehmbar ist.
Unter UV-Licht zeigt die innere runde Teilfläche eine grüne Fluoreszenz, während auf der äußeren ringförmigen Teilfläche eine rote Fluoreszenz wahrgenommen werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Optisch variables Sicherheitselement, umfassend ein Substrat, welches auf mindestens einer Oberfläche eine Beschichtung aufweist, die aus mindestens zwei voneinander unterscheidbaren, gleichzeitig mit dem Auge erfassbaren, einander benachbarten farbigen Teilflächen besteht, wobei die Teilflächen anorganische plättchenförmige Effektpigmente oder in situ polymerisierte und/oder vernetzte mesogene Materialien enthalten und mindestens eine der Teilflächen in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel verschiedene Farben aufweist, und wobei die Farben von mindestens zwei der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind.
2. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Teilflächen der Beschichtung unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln verschiedene Farben aufweisen.
3. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teilflächen der Beschichtung unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln verschiedene Farben aufweisen.
4. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte Teilflächen der Beschichtung unter verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkeln verschiedene Farben aufweisen.
5. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teilflächen der Beschichtung so ausgewählt werden, dass unter einem ersten Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel die erste Teilfläche eine erste Farbe und die zweite Teilfläche eine zweite Farbe aufweist, und unter einem zweiten, davon verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel die ersten Teilfläche die genannte zweite Farbe und die zweite Teilfläche die genannte erste Farbe aufweist.
6. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teilflächen der Beschichtung so ausgewählt werden, dass unter einem ersten Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel die erste Teilfläche eine Farbe aufweist, die der Komplementärfarbe der zweiten Teilfläche entspricht, und unter einem zweiten, davon verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel die ersten und zweiten Teilflächen jeweils eine Farbe aufweisen, die der Komplementärfarbe der Farbe entspricht, die diese Flächen jeweils unter dem ersten Betrachtungswinkel aufweisen.
7. Optisch variables Sicherheitselement gemäß den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Teilfläche einander unmittelbar benachbart sind.
8. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat auf der Oberfläche, die mit der Beschichtung versehen ist, unterhalb der Beschichtung ganz oder teilweise schwarz, grau oder anderweitig dunkelfarbig ist.
9. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat auf der Oberfläche, die mit der Beschichtung versehen ist, unterhalb der Beschichtung ganz oder teilweise reflektierend ausgebildet ist.
10. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Teilflächen der Beschichtung eine definierte Form aufweist.
11. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Form um ein Symbol, einen Streifen, eine geometrische Form, ein Phantasiezeichen, einen Schriftzug, ein alphanumerisches Zeichen, die Darstellung eines
Objektes oder um Teile von diesen handelt.
12. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Teilflächen eine Form aufweist und wenigstens eine weitere Teilfläche einen
Hintergrund für die Form bildet.
13. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat transparent, semitransparent oder opak ist.
14. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Papier, ein polymeres Material, ein Textilmaterial, ein metallisches Material, Holz oder ein Verbundmaterial aus wenigstens zwei gleichen oder verschiedenen
Arten dieser Materialien ist.
15. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das plättchenförmige Effektpigment ein Perlglanzpigment, ein überwiegend transparentes oder semitransparentes Interferenzpigment, ein Metalleffektpigment oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Pigmente ist.
16. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das plättchenförmige Effektpigment einen anorganischen plättchen- förmigen Träger mit mindestens einer Beschichtung aus einem Metall, Metalloxid, Metalloxidhydrat oder deren Gemischen, einem Metallmischoxid, -suboxid, -oxinitrid, Metallfluorid, BiOCI oder einem Polymer umfasst.
17. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das plättchenförmige Effektpigment in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel unterschiedliche Farben und/oder Helligkeitswerte aufweist.
18. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das plättchenförmige Effektpigment in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel unterschiedliche Interferenzfarben aufweist.
19. Optisch variables Sicherheitselement gemäß mindestens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der plättchenförmige Träger natürlicher oder synthetischer Glimmer, Kaolin, Talk, ein anderes Schichtsilikat, Siθ2, Glas, ein Borsilikat, Graphit, AI2O3, ein anderes Metalloxid oder ein Metall ist.
20. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das in situ polymerisierte und/oder vernetzte mesogene Material ein cholesterisches, smektisches oder nematisches Material ist, welches auf dem Substrat oder einem Hilfssubstrat unter Ausbildung der Beschichtung polymerisiert und/oder vernetzt wird.
21. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichent, dass das in situ polymerisierte und/oder vernetzte mesogene Material vor der Polymerisation und/oder Vernetzung mindestens eine polymerisierbare mesogene Verbindung enthält, welche eine polymerisierbare funktionelle Gruppe aufweist, sowie mindestens eine polymerisierbare mesogene Verbindung enthält, welche zwei oder mehrere polymerisierbare funktionelle Gruppen aufweist.
22. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die
Beschichtung in Form eines polymeren Films oder einer polymeren Folie vorliegt.
23. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Teilflächen der Beschichtung zusätzlich mit einem weiteren Sicherheitsmerkmal versehen ist.
24. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichent, dass das weitere Sicherheitsmerkmal ein optisch, maschinell oder haptisch detektierbares Sicherheitsmerkmal ist.
25. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem weiteren Sicherheits- merkmal um ein Zeichen, ein Symbol, einen Mikrotext, eine Lasermarkierung, ein lumineszierendes, magnetisches, elektrisch leitfähiges, thermoelektrisches oder piezoelektrisches Merkmal oder um eine Hoch-Tief-Struktur handelt.
26. Optisch variables Sicherheitselement gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem lumineszierenden Sicherheitsmerkmal um ein elektrolumineszierendes Merkmal oder um ein Merkmal handelt, bei dem eine mit Infrarotlicht bestrahlte Substanz im sichtbaren Wellenlängenbereich luminesziert (Upconverter).
27. Optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form eines Etiketts, Aufklebers, Transferelements, Sicherheitsstreifens, Aufdruckes, Fensters oder in Form einer Folie vorliegt.
28. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselementes gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 27, wobei auf mindestens einer Oberfläche eines Substrates mindestens zwei verschiedene Beschichtungszusammensetzungen so aufgebracht werden, dass eine Beschichtung aus mindestens zwei voneinander unterscheidbaren benachbarten Teilflächen gebildet wird, wobei die Beschichtungszusammensetzungen anorganische plättchenförmige Effektpigmente oder in situ polymerisierbare und/oder vernetzbare mesogene Materialien enthalten, welche so ausgewählt werden, dass mindestens eine der Teilflächen der Beschichtung in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel verschiedene Farben aufweist und die Farben von mindestens zwei der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind, und die Beschichtung gegebenenfalls verfestigt wird.
29. Verfahren gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Beschichtungszusammensetzungen jeweils voneinander verschie- dene anorganische plättchenförmige Effektpigmente oder polymerisierbare und/oder vernetzbare mesogene Materialien enthalten, die in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel unterschiedliche Färb- und/oder Helligkeitseindrücke aufweisen, und damit zwei oder mehrere Teilflächen der Beschichtung aufgebracht werden, wobei die Farben von mindestens zwei der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind.
30. Verfahren gemäß Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr Beschichtungszusammensetzungen jeweils voneinander verschiedene plättchenförmige Effektpigmente oder polymerisierbare und/oder vernetzbare mesogene Materialien enthalten, die in Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel unterschiedliche Färb- und/oder Helligkeits- eindrücke aufweisen, und damit drei oder mehr Teilflächen der Beschichtung aufgebracht werden, wobei die Farben von drei oder mehreren der Teilflächen unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind.
31.Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei einander unmittelbar benachbarte Teilflächen aufgebracht werden, deren Farben unter jedem Beleuchtungs- und/oder Betrachtungswinkel voneinander verschieden sind.
32. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzun- gen in Form einer Farbe, einer Druckfarbe, einer polymerisierbaren und/oder vernetzbaren mesogenen Zusammensetzung oder einer polymeren Folie aufgebracht werden.
33. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat auf der Oberfläche, die mit der Beschichtung versehen wird, unterhalb der Beschichtung ganz oder teilweise schwarz, grau oder anderweitig dunkelfarbig gefärbt ist oder ganz oder teilweise mit einer schwarzen, grauen oder anderweitig dunkelfarbigen Schicht versehen wird, bevor es mit der Beschichtungszusammensetzung beschichtet wird.
34. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat auf der Oberfläche, die mit der Beschichtung versehen wird, unterhalb der Beschichtung ganz oder teilweise reflektierend ausgebildet ist oder ganz oder teilweise mit einer reflektierenden Beschichtung versehen wird, bevor es mit der
Beschichtungszusammensetzung beschichtet wird.
35. Verwendung eines optisch variablen Sicherheitselementes gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 27 zur Absicherung von Gegenständen gegen Fälschung.
36. Verwendung gemäß Anspruch 35, wobei es sich bei den Gegenständen um Banknoten, Schecks, Kreditkarten, Aktien, Pässe, Ausweisdokumente, Führerscheine, Eintrittskarten, Wertmarken, ID- Karten, Fahrscheine, Briefmarken, Verpackungsmaterialien, Siegel, Etiketten oder zu schützende Gebrauchsgegenstände handelt.
37. Banknoten, Schecks, Kreditkarten, Aktien, Pässe, Ausweisdokumente, Führerscheine, Eintrittskarten, Wertmarken, ID-Karten, Fahrscheine, Briefmarken, Verpackungsmaterialien, Siegel, Etiketten oder zu schützende Gebrauchsgegenstände, umfassend ein optisch variables Sicherheitselement gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
27.
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