WO2021204427A1 - Effektpigment, druckfarbe, sicherheitselement und datenträger - Google Patents

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WO2021204427A1
WO2021204427A1 PCT/EP2021/025132 EP2021025132W WO2021204427A1 WO 2021204427 A1 WO2021204427 A1 WO 2021204427A1 EP 2021025132 W EP2021025132 W EP 2021025132W WO 2021204427 A1 WO2021204427 A1 WO 2021204427A1
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magnetic
effect pigment
platelet
layer
color
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PCT/EP2021/025132
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Winfried HOFFMÜLLER
Manfred Heim
Michael Rahm
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Giesecke+Devrient Currency Technology Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a platelet-shaped magnetic effect pigment.
  • the invention further relates to a printing ink comprising the effect pigment according to the invention, a security element obtainable by printing with the printing ink, and a data carrier provided with the security element.
  • Data carriers such as value or identity documents, or other objects of value such as branded items, are often provided with security elements for protection that allow the authenticity of the data carrier to be checked and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • Security elements with viewing angle-dependent effects play a special role in securing authenticity, as these cannot be reproduced even with the most modern copiers.
  • the security elements are equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression from different viewing angles and, for example, depending on the viewing angle, show a different color or brightness impression and / or a different graphic motif.
  • Thin-film systems which generate a viewing angle-dependent color impression for the observer by means of interference are known in the prior art.
  • This optical effect can serve as an optically variable security element.
  • a large-area thin-film system can be crushed using various techniques.
  • the size of the resulting flakes or platelets can be up to a few micrometers laterally, but the size is usually in a range from 2 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the vertical structure of a plate is due to the requirements on the inter- reference layers and is usually as thin as possible, for example in a range from 200 nm to 800 nm.
  • Such platelets are used, for example, in optically variable color (so-called OVI® color), which is used to provide a security element.
  • Magnetically orientable effect pigments are, for example, commercially available under the trade name OVMI® from SICPA (the abbreviation OVMI stands for the term "optically variable magnehc ink").
  • OVMI stands for the term "optically variable magnehc ink”
  • the pigments typically have a platelet-like structure and are in the form of a layered composite, which often contains two layers of optical effect layers and a magnetic layer embedded in between.
  • metallic-reflective layers as well as color-shifting layer systems, e.g. with an absorber / dielectric / reflector structure, come into question.
  • the embedded magnetic layer is usually not visible, but is necessary for aligning the pigments.
  • Magnetically orientable effect pigments are described, for example, in US 7258900, US 7047883 and US 7517578.
  • the object of the present invention is to provide an effect pigment suitable for use in a printing ink, by means of which a more attractive optical effect can be made possible. Further objects of the invention relate to the provision of a printing ink comprising the effect pigment, a security element obtainable by printing with the printing ink and a data carrier provided with the security element.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment for use in a printing ink, the effect pigment having a layer structure with a magnetic layer and a color-shifting liquid crystal layer.
  • platelet-shaped magnetic effect pigment according to paragraph 1, the layer structure of the effect pigment also having a metallic, reflective layer in addition to the magnetic layer and the color-shifting liquid crystal layer, the magnetic see layer is arranged between the color-shifting liquid crystal layer and the metallic, reflective layer.
  • platelet-shaped magnetic effect pigment according to one of paragraphs 1 to 4, wherein the magnetic layer is based on a material selected from the group consisting of nickel, cobalt, iron, gadolinium, terbium, dysprosium, erbium, neodymium , Aluminum, boron, chromium, manganese, an alloy of one or more of the above-mentioned elements and an oxide of one or more of the above-mentioned elements is selected.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to any one of paragraphs 1 to 5, wherein the magnetic layer is based on a material that is composed of a cobalt / nickel alloy, an Fe / Si alloy, an Fe / Ni alloy , an Fe / Co alloy and an Fe / Ni / Mo alloy is selected, or the magnetic layer is based on a material selected from the group consisting of SmCos, NdCos, Sm2Coi7, NcTFe B, Sr6Fe2C> 3, TbFe2, Al-Ni-Co and a combination of one or more of the aforementioned substances is selected, or the magnetic layer is based on a material selected from the group consisting of spinel ferrites of the type FesCh, NiFe2C> 4, MnFe2C> 4, CoFe2C> 4 and grenades of the type YIG or GdIG is selected.
  • the magnetic layer is based on a material that is composed of a cobalt / nickel alloy, an Fe /
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to paragraph 7 or 8 the magnetic layer being based on a rare earth metal and preferably based on neodymium-iron-boron or samarium-cobalt.
  • platelet-shaped magnetic effect pigment according to one of paragraphs 7 to 9, the magnetic layer being applied to a Co / Cr alloy or a layer structure based on the configuration NiFe / TiCr / CoCr-TaPt Al / NiP substrate.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to paragraph 11, the material of the magnetic particles being selected from the group consisting of BaFei 2 0i9, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn, a-Fe2C> 3 and Nd2Fei4B.
  • the material of the magnetic particles from the group consisting of nickel, cobalt, iron, gadolinium, terbium, dysprosium, Erbium, neodymium, aluminum, boron, chromium, manganese, an alloy of one or more of the above-mentioned elements and an oxide of one or more of the above-mentioned elements is selected.
  • Platelet-shaped magnetic effect pigment according to one of paragraphs 11 to 13, the magnetic particles each being based on the glancing angle deposition (GLAD) technique, the oblique angle deposition (OAD) technique , lithographic methods or a precipitation reaction available needles are based.
  • GLAD glancing angle deposition
  • OAD oblique angle deposition
  • Document of value or an object of value obtainable by the printing technology cal application of the printing ink according to one of paragraphs 17 or 18 on egg NEN printing material.
  • 20. Security element according to paragraph 19, wherein the printing material is a value document substrate, preferably a paper substrate, a polymer substrate, a paper / polymer composite substrate or a paper-like substrate.
  • 21. Security element according to paragraph 19 or 20, whereby the viewer when looking at the security element can perceive a viewing angle-dependent optical effect based on the pigments aligned in an external magnetic field and fixed in the hardened binder.
  • Security element according to one of paragraphs 19 to 21 the pigments being present along the security element in areas in the form of patterns, characters or a code.
  • Data carrier according to Paragraph 23, the data carrier being a bank note or another document of value, a passport, a certificate, payment card or an identity card.
  • the flake-form magnetic effect pigment according to the invention which can be applied to a value document substrate by means of conventional printing techniques, has a layer structure with a magnetic layer and a color-shifting liquid crystal layer.
  • the effect pigment has a magnetic moment oriented essentially perpendicular to the plane of the platelets.
  • Such effect pigments can be uniformly aligned in an external magnetic field with respect to the layer on top (ie facing the viewer).
  • the magnetic effect pigments can be aligned in the external magnetic field in such a way that the color-shifting liquid crystal layer of each effect pigment points upwards (ie in the direction of the viewer).
  • the effect pigment contains a layer structure with a color-shifting liquid crystal layer, followed by a magnetic layer, followed by a metallic, reflective layer.
  • the metallic, reflective layer is based, for example, on aluminum, chromium, silver, gold or copper and is obtained in particular by vapor deposition.
  • the metallic, reflective layer can be obtained by printing technology by means of metallic printing pigments.
  • the effect pigment comprises a layer structure with a magnetic layer arranged between two color-shifting liquid crystal layers.
  • color-shifting liquid-crystal layers are cholesteric liquid-crystalline materials.
  • Color-shifting liquid crystal layers are known from GB 2386584 A, for example.
  • a method for producing a crosslinked, polymeric liquid crystal layer based on orien oriented liquid crystals, which has a viewing angle-dependent color change effect, is also described in WO 2008/138512 A2.
  • Polymeric liquid-crystalline layers can be produced, for example, by printing technology or by coating processes or lamination processes. With regard to the easy recognizability of the color shift effect, it is advantageous that the magnetic layer is sufficiently dark. Many magnetic materials are inherently dark in color.
  • the effect pigment according to the invention which has a magnetic moment, can be used for providing optically variable security elements.
  • the effect pigments are incorporated into a transparent binder.
  • An external magnetic field can be used to align the effect pigments immediately after printing a substrate can be influenced.
  • the binder is then cured, for example by means of UV radiation, in order to fix the alignment of the effect pigments.
  • the flake-form magnetic effect pigment according to the invention preferably contains a layer structure with a magnetic layer arranged between two color-shifting liquid crystal layers.
  • the two color-shifting liquid crystal layers can be identical color-shifting liquid crystal layers.
  • the two color-shifting liquid crystal layers are different color-shifting liquid crystal layers which lead to a different color-shifting effect.
  • one of the two color-shifting liquid-crystal layers, optionally also both color-shifting liquid-crystal layers can be in the form of a cholesteric liquid-crystal layer, which is combined with a further liquid-crystal layer based on nematic liquid crystals.
  • the further liquid crystal layer based on nematic liquid crystals is in particular a “lambda / 2 layer.
  • the effect pigment according to the invention is such that the magnetic moment of the individual effect pigment particles is oriented perpendicular to the normal vector of the thin layers, ie perpendicular to the normal vector of the platelet plane. If a magnetic field with a field strength with the symbol "H” is the effect pigments are aligned in such a way that their magnetic moments are as parallel as possible to the field vector (see FIG. 1). As a consequence, the effect pigments can rotate about axes parallel to their magnetization with the symbol "m", which are arranged perpendicular to the normal vector of the thin layers. The orientation of the effect pigments is thus essentially uniform in one direction, while in another Direction is essentially randomly distributed.
  • pigments with a symmetrical structure are preferably used, ie the optical effect of the layers located above the magnetic layer and the optical effect of the layers located below the magnetic layer is essentially the same.
  • the magnetic layer is preferably based on a material selected from the group consisting of nickel, cobalt, iron, gadolinium, terbium, dysprosium, erbium, neodymium, aluminum, boron, chromium, manganese , an alloy of one or more of the above-mentioned elements and an oxide of one or more of the above-mentioned elements is selected.
  • the magnetic layer is based on a material selected from a cobalt / nickel alloy, an Fe / Si alloy, an Fe / Ni alloy, an Fe / Co alloy and an Fe / Ni / Mo alloy is, or on a material selected from the group consisting of SmCos, NdCos, Sm2Coi7, Nd2Fei4B, Sr6Fe203, TbFe2, Al-Ni-Co and a combination on one or more of the aforementioned substances is selected, or on a material which is selected from the group consisting of spinel ferrites of the type FesQi, NiFe2C> 4, MnFe2C> 4, CoFe2C> 4 and garnets of the type YIG or GdIG.
  • a material selected from a cobalt / nickel alloy, an Fe / Si alloy, an Fe / Ni alloy, an Fe / Co alloy and an Fe / Ni / Mo alloy is, or on a material selected from the group consisting of SmCo
  • the effect pigment according to the invention according to a second preferred embodiment is such that the effect pigment has a magnetic moment oriented essentially perpendicular to the plane of the platelets. Similar to the effect pigments according to the invention according to the first preferred embodiment described above, the effect pigments according to the invention according to the second preferred embodiment can orient themselves in a static external magnetic field such that their magnetic moments are essentially parallel to the magnetic field lines. Exactly as with the effect pigments according to the invention according to the first preferred embodiment, one degree of freedom remains: the effect pigment platelets can rotate about an axis which is arranged parallel to their magnetic moment without changing their potential energy in the magnetic field.
  • the rotation in the case of the effect pigments according to the invention according to the second preferred embodiment has no significant influence on the reflective properties of the effect pigments (see FIG. 4).
  • the reflective properties can consequently be better controlled.
  • the viewer sees a large number of small pigments, each with an essentially random brightness. The security obtained in this way As a result, heat elements have a granular or, so to speak, “noisy” optical texture.
  • the effect pigments according to the invention according to the second preferred embodiment can be used to produce homogeneously glossy surfaces.
  • the magnetic layer is preferably based on a ferromagnetic or ferrimagnetic material with a high coercive field strength.
  • the magnetic layer is based on a rare earth metal, preferably neodymium-iron-boron or samarium-cobalt.
  • the magnetic layer is based on the production of a hard disk or hard disk (ie a magnetic storage medium of computer technology) known in the art, in which thin layers are magnetized perpendicular to the layer plane (“perpendicular recording”).
  • a hard disk or hard disk ie a magnetic storage medium of computer technology
  • thin layers are magnetized perpendicular to the layer plane (“perpendicular recording”).
  • materials that can be used include Co / Cr alloys or layer structures based on the Ni-Fe / TiCr / CoCr-TaPt configuration, applied to an Al / NiP substrate, which can be produced, for example, by sputtering.
  • the magnetic layer can preferably be based on magnetic particles fixed within a solid matrix with a largely uniform preferred magnetic direction oriented essentially perpendicular to the platelet plane of the effect pigment.
  • the material of the magnetic particles can preferably be from the group consisting of BaFei20i9, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn, a-Fe 2 C> 3 and Nd 2 Fei 4 B be chosen.
  • an initially liquid medium surrounding the magnetic particles which can be specifically solidified, for example, by UV radiation, electron beam hardening (EBC) or heat. In the solid aggregate state, the medium is able to close the embedded magnetic particles in a stationary manner, so that further spatial alignment of the embedded particles can be avoided.
  • a liquid medium with embedded magnetic particles is first made available.
  • the magnetic particles are randomly distributed within the liquid medium and have a random spatial orientation.
  • an external magnetic field is applied, the direction of the field lines corresponding to the direction of magnetization sought for the magnetic particles.
  • the magnetic particles are still mobile within the liquid medium. They can consequently be aligned, for example, by an external magnetic field and during this or shortly afterwards by solidifying the medium enclosing the magnetic particles, so to speak, so that the position and the relative orientation or alignment of the magnetic particles relative to the surrounding medium are no longer are changeable.
  • the preferred uniaxial anisotropy ensures that the direction of magnetization is retained even if the external magnetic field is switched off or removed.
  • the external magnetic field is applied essentially perpendicular to the layer of the liquid medium containing the magnetic particles.
  • the magnetic particles are aligned in such a way that the axis of easy magnetization (also called “easy axis” in technical literature) is oriented perpendicular to the layer surface by UV radiation, provided that it surrounds the magnetic particles Medium contains UV-curing substances.
  • the curing of the liquid medium can alternatively take place by supplying heat, which leads to the drying of the liquid medium, in particular due to the loss of solvent or water (physical drying), which leads to an increase in viscosity and thus immobilization of the magnetic particles.
  • the axis of easy magnetization (or "easy axis") of the resulting magnetic layer runs perpendicular to the plane of the layer.
  • EBC electron beam curing
  • the basis of the method described above can be provided with any desired magnetization direction by applying the external magnetic field, as long as the magnetic particles are still mobile, relative to the layer plane in the direction of the desired magnetization of the magnetic particles, the axis of easy magnetization corresponds exactly to the direction in which the external magnetic field was applied during or before "freezing".
  • the direction relative to the slice can be freely selected; perpendicular magnetization or magnetization lying in the plane of the slice are special cases.
  • needles which are obtainable by means of the glancing angle deposition (GLAD) technique or the oblique angle deposition (OAD) technique can be used as magnetic particles.
  • GLAD glancing angle deposition
  • OAD oblique angle deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the angles at which the gas particles impinge on the substrate to be vaporized are widely distributed around an average value of about 90 °, because in this way the highest possible proportion of condensation is achieved on the substrate.
  • a narrow angle of incidence distribution is chosen, the mean value of which is sometimes deviates very clearly from the perpendicular angle of incidence and can even run approximately parallel to the substrate plane.
  • needle-shaped magnetic particles with uniaxial anisotropy resulting from the stray energy minimization result.
  • Elongated magnetic particles with a uniaxial magnetic anisotropy corresponding to their shape can also be produced by other methods, for example by precipitation reactions or by various lithographic processes.
  • Needle-shaped magnetic particles and “columnar magnetic particles” represent special variants, each of which falls under the generic term "elongated magnetic particles”.
  • Elongated magnetic particles generally have a uniaxial anisotropy with a slight magnetic direction in the longitudinal direction of the particles, and this is generally independent of the magnetic material from which the elongated particles are made.
  • Magnetic materials can, for example, be selected from the group consisting of nickel, cobalt, iron, gadolinium, Terbium, dysprosium, erbium, neodymium, aluminum, boron, chromium, manganese, an alloy of one or more of the aforementioned elements and an oxide of one or more of the aforementioned elements.
  • the magnetic layer can preferably be in the form of a columnar nanostructure with individual magnetic columns, which can be obtained in particular by means of the glancing angle deposition (GLAD) technique or the oblique angle deposition (OAD) technique.
  • GLAD glancing angle deposition
  • OAD oblique angle deposition
  • the magnetic columns preferably have a size of less than 1000 nm, more preferably less than 500 nm, and particularly preferably less than 200 nm.
  • the size of the magnetic columns is an average size and relates to the length of the column from one end to to the opposite end.
  • the largely uniform magnetic preferred direction of the magnetic columns is preferably oriented essentially perpendicular to the platelet plane of the effect pigment.
  • the uniform preferred magnetic direction of the magnetic columns in the columnar nanostructure is due to a uniaxial magnetic anisotropy, the shape anisotropy.
  • the underlying magnetic material is in particular a ferromagnetic or ferrimagnetic material.
  • the underlying magnetic material can, for example, be selected from the group consisting of BaFei 2 0i 9 or barrium ferrite, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn or bismanol, ⁇ -Fe2C> 3 or hematite and (in particular tetragonally) Nd2Fei4B.
  • particles with uniaxial anisotropy can be produced from all magnetic materials if these particles are elongated or needle-shaped.
  • the reason for this is the shape anisotropy, which results from the minimization of the stray field energy. If, on the other hand, the magnetic cal material is more spherical or cube-shaped, the anisotropy resulting from the shape is zero or very small. However, if the material is in crystalline form, it can form a magnetic crystal have tall anisotropy. In principle, both types of magnetic anisotropy are appropriate.
  • the special case of the columnar nanostructure is available in particular by means of the glancing angle deposition (GLAD) technique or the oblique angle deposition (OAD) technique. These are sub-variants of physical vapor deposition (PVD).
  • the angles at which the gas particles impinge on the substrate to be vaporized are widely distributed around an average value of about 90 °, because in this way the highest possible proportion of condensation is achieved on the substrate.
  • a narrow angle of incidence distribution is selected, the mean value of which deviates very significantly from the perpendicular angle of incidence and can even run approximately parallel to the plane of the substrate. It has been shown that these configurations often result in special condensate morphologies.
  • forests are formed that consist of needle-shaped structures, the needle-shaped structures being arranged almost parallel, having high aspect ratios and all of them being at a certain angle to the substrate surface.
  • a magnetic film can be produced whose direction of magnetization is at a fixed angle to the substrate plane. This angle can be influenced by the vapor deposition parameters and can, for example, also run almost perpendicular to the substrate plane.
  • the magnetic columns of the columnar nanostructure are preferably oriented so that the axis of easy magnetization (also called "easy axis" in technical literature) is oriented perpendicular to the layer surface or layer plane.
  • the present invention further relates to a printing ink containing the effect pigments according to the invention.
  • the printing ink preferably comprises a binder, in particular a UV-curing binder or a thermosetting binder.
  • the present invention further relates to a security element for securing a document of value or an object of value which can be obtained by printing the printing ink containing the effect pigments according to the invention on a printing material.
  • the printing material is in particular a value document substrate, preferably a paper substrate, a polymer substrate, a paper / polymer composite substrate or a paper-like substrate. It is preferred that when looking at the security element, the viewer can perceive an optical effect which is dependent on the viewing angle and which is based on the pigments aligned in an external magnetic field and fixed in the hardened binder.
  • the effect pigments can be present in areas along the security element in the form of patterns, characters or a coding.
  • the present invention further relates to a data carrier with the security element described above.
  • the data carrier is in particular a bank note or another document of value, a passport, a certificate, payment card or an identity card.
  • FIGS. 1 to 3 show an exemplary embodiment for an effect pigment according to the invention in accordance with the first preferred embodiment
  • FIGS. 4 to 7 show an exemplary embodiment for an effect pigment according to the invention in accordance with the second preferred embodiment
  • FIGS. 8 to 11 show a further exemplary embodiment for an effect pigment according to the invention in accordance with the second preferred embodiment.
  • FIG. 1 shows a flake-form magnetic effect pigment 1 according to the invention with a layer structure in which a magnetic layer, in the present case an Fe layer, is arranged between two color-changing liquid crystal layers.
  • the effect pigment 1 has a magnetic moment "m" which is aligned along the platelet plane, ie perpendicular to the normal vector of the platelet plane.
  • Such an effect pigment 1 can be used to provide an optically variable security element By means of an external magnetic field, the alignment of the effect pigments 1 can be carried out immediately after printing on a substrate. printed matter can be influenced.
  • the binder is then cured, for example by means of UV radiation, in order to fix the orientations of the effect pigments 1.
  • the binder is then cured, for example by means of UV radiation, in order to fix the orientations of the effect pigments 1.
  • the spatial course of the pigment alignments it is possible to provide the printed substrate with optical movement effects. If a magnetic field with a field strength with the symbol "H” is applied, the effect pigments 1 are aligned so that their magnetic moments "m” are as parallel as possible to the field vector "H". As a consequence, the effect pigments 1 can have axes parallel to them Magnetization "m", which are arranged perpendicular to the normal vector of the thin films, rotate.
  • the alignment of the effect pigments 1 is thus essentially uniform in the direction of the field vector “H”, while they are distributed essentially randomly in the directions perpendicular to the direction of the field vector “FD often referred to as "color surface") of an effect pigment 1 upwards in the direction of the viewer. This leads to a certain expansion of the spruce reflection and to a somewhat reduced brilliance and sharpness of the optically variable effect.
  • a layer structure 2 can first be produced which has a magnetic layer 3, in the present case an Fe layer, arranged between two color-shifting liquid crystal layers 4 and 5, respectively.
  • a layer structure 2 can expediently first be produced above a carrier substrate, for example a carrier film, which is not shown in FIG.
  • the layer structure 2 is then detached from the carrier substrate and, if necessary, comminuted, for example by means of grinding, until individual effect pigments 6 with an adequate size distribution are obtained (see FIG. 3).
  • the effect pigments 6 are mixed with a UV-curing binder to form a screen printing ink.
  • an external magnetic field is expediently applied and the ink is cured, for example by UV radiation or by the action of heat, so that the effect pigments 6 become immobile.
  • FIG. 4 shows a flake-form magnetic effect pigment 7 according to the invention with a layer structure in which a special magnetic layer (see below) is arranged between two color-changing liquid crystal layers.
  • the effect pigment 7 has a magnetic moment "m" which is oriented perpendicular to the platelet plane, ie in the direction of the normal vector of the platelet plane.
  • the effect pigments 7 according to the invention can align themselves in a static external magnetic field with the symbol “H” in such a way that their magnetic moments “m” are essentially parallel to the magnetic field lines
  • the effect pigments 7 can rotate about an axis which is arranged parallel to their magnetic moment "m” without their potential energy in the magnetic field to change.
  • the th preferred embodiment has no significant influence on the reflective properties of the effect pigments 7.
  • the reflective properties can consequently be better controlled.
  • the security elements obtained in this way consequently have a granular or, so to speak, “noisy” optical texture.
  • the inventive effect pigments 7 according to the second preferred embodiment homogeneously glossy surfaces can be produced .
  • magnetic particles 8 with a size of 100 nm are first provided, which in the example are based on ⁇ -Fe2C> 3 (hematite).
  • the magnetic moment of a particle 8 is denoted by an arrow in FIG.
  • the magnetic particles 8 are introduced into a liquid, UV-curing medium 9 as a surrounding medium (see FIG. 5). In this way, a layer based on a liquid medium with a large number of randomly aligned magnetic particles 8 is initially obtained.
  • FIG. 6 shows the magnetic particles 8 aligned largely uniformly in the liquid medium 9 by means of the external magnetic field.
  • the liquid medium 9 is then cured by means of UV radiation, ie the magnetic particles 8 are fixed in their spatial alignment in this way.
  • the magnetic layer 9 obtained consisting of a solid matrix with embedded and spatially fixed magnetic pigments 8, is provided with two color-shifting liquid crystal layers 11 and 12, respectively, according to FIG.
  • FIG. 6 shows a section of the layer structure 10 obtained in this way, starting from which platelet-shaped magnetic effect pigments 13 according to the invention according to the second preferred embodiment can be obtained by means of comminution.
  • the hardening of the liquid medium 9 does not necessarily have to take place by means of UV hardening, but, alternatively, hardening by means of electron beams (EBC) would also be possible.
  • EBC electron beams
  • Electron beam hardening can be of interest, especially in the case of heavily pigmented layers or when the magnet-bearing layer is used as a laminating adhesive, because the UV transparency of the structure is not important here.
  • the magnetic alignment has such a great force that the alignment can also take place in a matrix that is so highly viscous that the alignment of the individual magnetic particles no longer changes significantly without active external influence. Therefore, the matrix could even be a 100% coating adhesive system.
  • the alignment of the magnetic particles could take place.
  • the alignment of the particles can take place, for example, either shortly before curing or during curing, because here the crosslinking reaction usually takes place so quickly that later alignment is no longer possible.
  • Radically curing systems can be crosslinked, for example, by UV or EBC.
  • UV curing generally requires a suitable photoinitiator, which should advantageously be selected so that the UV radiation that can penetrate the layer sufficiently can also excite the photoinitiator.
  • a suitable photoinitiator which should advantageously be selected so that the UV radiation that can penetrate the layer sufficiently can also excite the photoinitiator.
  • Initiators are e.g. the BAPO (bisacylphosphine oxide) types, e.g. Omnirad 819, the aminoketones (e.g. Omnirad 369, 379).
  • BAPO bisacylphosphine oxide
  • Typical type II initiators are ITX and the benzophenones. As a rule, these still require coinitiators, such as tertiary amines.
  • Radical-curing systems usually consist of acrylic acid esters (on the one hand the prepolymers, on the other hand the reaction who are thinner). Manufacturers such as Allnex, Arkema, BASF and Miwon offer numerous representatives of both product groups. In order to increase the reactivity, thiols, for example, can still be used. Stabilizers may also be required.
  • a suitable formulation is based on the following composition (the percentages are to be understood in percentages by weight (% by weight)):
  • the above formulation could e.g. be used for a UV varnish with magnetic pigment.
  • softer raw materials with better adhesion to metals are advantageous.
  • a polyester film for example a polyethylene terephthalate (PET) film
  • PET polyethylene terephthalate
  • Providing the PET film with a suitable liquid crystal layer which can be obtained, for example, from a melt or from a solvent-containing solution, with subsequent physical drying, i.e. evaporation of the solvent, if necessary; in this way a precursor for providing a first liquid crystalline layer is obtained; if necessary, a corona treatment or a plasma pretreatment of the liquid-crystalline layer can take place in order to improve the subsequent adhesion to the magnetic layer;
  • a further polyester film for example a polyethylene terephthalate (PET) film
  • PET polyethylene terephthalate
  • Providing the PET film with a suitable liquid crystal layer which can be obtained, for example, from a melt or from a solvent-containing solution. this is followed by physical drying, ie evaporation of the solvent, takes place; in this way a precursor for providing a second liquid crystalline layer is obtained; if necessary, a corona treatment or a plasma pretreatment of the liquid-crystalline layer can be carried out in order to improve the subsequent adhesion to the magnetic layer;
  • the laminating adhesive having magnetic pigments and possibly black dyes or black colored pigments;
  • the laminating adhesive can be a physically drying laminating adhesive or a laminating adhesive which is UV-crosslinking or can be crosslinked by means of electron beams; the magnetic pigments are then aligned in an external magnetic field; in the aligning step or after the aligning step, the laminating adhesive is crosslinked, e.g. by means of heat or by means of UV radiation or electron beam curing;
  • FIG. 8 shows a columnar nanostructure of magnetic material produced above a substrate 14 by means of glancing angle deposition (GLAD), the columns 15 being oriented perpendicular to the substrate plane.
  • Iron for example, is used as a magnetic material.
  • the columnar nanostructure shown in FIG. 8 is provided after detachment from the substrate as a magnetic layer 16 for producing the effect pigments 20 according to the invention (see FIG. 9).
  • the arrows 17 shown in FIG. 9 each illustrate the magnetic moment of the individual magnetic columns within the nanostructure.
  • the magnetic layer 16 obtained is provided, according to FIG. 10, with two color-changing liquid crystal layers 18 and 19, both on the front side and on the rear side.
  • FIG. 10 shows a section of the layer structure obtained in this way, starting from which platelet-shaped magnetic effect pigments 20 according to the invention according to the second preferred embodiment can be obtained by means of crushing.
  • the columnar nanostructure of the magnetic material can be obtained instead of the glancing angle deposition (GLAD) technique using the ob lique angle deposition (OAD) technique.
  • GLAD glancing angle deposition
  • OAD ob lique angle deposition
  • a further exemplary embodiment, not illustrated in the figures, of an effect pigment according to the invention in accordance with the second preferred embodiment is described below.
  • the platelet-shaped magnetic effect pigment has a layer structure in which a special magnetic layer based on neodymium-iron-boron or samarium-cobalt is arranged between two color-changing liquid crystal layers.
  • the platelet-shaped magnetic effect pigment contains a layer structure in which a special magnetic layer is arranged between two color-changing liquid crystal layers.
  • the special magnetic layer is based on Co / Cr alloys or on layer structures based on the configuration NiFe / TiCr / CoCr-TaPt, applied to an Al / NiP substrate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein plättchenförmiges magnetisches Effektpigment zur Verwendung in einer Druckfarbe, wobei das Effektpigment einen Schicht- aufbau mit einer magnetischen Schicht und einer farbkippenden Flüssigkristallschicht aufweist.

Description

Effektpigment, Druckfarbe, Sicherheitselement und Datenträger
Die Erfindung betrifft ein plättchenförmiges magnetisches Effektpigment. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine das erfindungsgemäße Effektpig- ment umfassende Druckfarbe, ein durch Bedrucken mit der Druckfarbe er hältliches Sicherheitselement und einen mit dem Sicherheitselement verse henen Datenträger.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertge- genstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicher heitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitsele mente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit mo- dernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheit selemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unter schiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrach tungswinkel einen anderen Färb- oder Helligkeitseindruck und/ oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
Dünnschichtsysteme, die beim Betrachter mittels Interferenz einen betrach tungswinkelabhängigen Farbeindruck erzeugen, sind im Stand der Technik bekannt. Dieser optische Effekt kann als ein optisch variables Sicherheit- selement dienen. Ein großflächiges Dünnschichtsystem kann mittels ver schiedener Techniken zerkleinert werden. Die Größe der entstehenden Flo cken bzw. Plättchen kann lateral bis zu wenige Mikrometer betragen, die Größe bewegt sich jedoch zumeist in einem Bereich von 2gm bis IOOmth. Der vertikale Aufbau eines Plättchens ist durch die Anforderungen an die Inter- ferenzschichten gegeben und ist in der Regel so dünn wie möglich, z.B. in einem Bereich von 200 nm bis 800 nm. Solche Plättchen kommen z.B. in op tisch variabler Farbe (sogenannte OVI®-Farbe) zum Einsatz, die zur Bereit stellung eines Sicherheitselements dient. Effektpigmente mit Farbkippeffekt, die einen Reflektor/ Abstandsschicht/ Absorber-Aufbau aufweisen, sind z.B. in den Schriften US 6236510, US 5570847 und US 5279657 beschrieben.
Weiterhin bekannt ist die Möglichkeit, die einen Farbeindruck erzeugenden Dünnschichtsysteme auf ein ferromagnetisches Material aufzubringen. Somit besitzen die Pigmentplättchen ein magnetisches Moment. MagneÜsch orien tierbare Effektpigmente sind z.B. kommerziell unter dem Handelsnamen OVMI® der Firma SICPA erhältlich (die Abkürzung OVMI steht für den Be griff „optically variable magnehc ink"). Die Pigmente besitzen typischer weise einen plättchenförmigen Aufbau und liegen in Form eines Schichtver bunds vor, der häufig zwei Lagen ophscher Effektschichten und eine dazwi schen eingebettete magnetische Schicht beinhaltet. Mit Bezug auf die opti schen Effektschichten kommen metallisch-spiegelnde Schichten ebenso wie farbschiebende Schichtsysteme, z.B. mit einem Absor ber/ Dielektrikum/ Reflektor-Aufbau, infrage. Die eingebettete Magnet schicht ist in der Regel nicht sichtbar, ist aber zur Ausrichtung der Pigmente erforderlich. Magnetisch orienherbare Effektpigmente sind z.B. in den Schrif ten US 7258900, US 7047883 und US 7517578 beschrieben.
Im Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, solche Farbpigmente, die ein magnetisches Moment besitzen, für das Bereitstellen ophsch variabler Si cherheitselemente einzusetzen, siehe z.B. die EP 2325266 Bl. Hierzu werden die Pigmente in ein transparentes Bindemittel eingebracht. Mittels eines ex ternen Magnetfelds kann die Ausrichtung der Pigmente unmittelbar nach dem Druck auf einen Bedruckstoff beeinflusst werden. Anschließend wird das Bindemittel z.B. mittels UV-Bestrahlung ausgehärtet, um die Ausrich tungen der Pigmente zu fixieren. Durch ein geschicktes Einstellen des räum lichen Verlaufs der Pigmentausrichtungen ist es möglich, das bedruckte Sub strat mit optischen Bewegungseffekten auszustatten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines zur Ver wendung in einer Druckfarbe geeigneten Effektpigments, durch das ein at traktiverer optischer Effekt ermöglicht werden kann. Weitere Aufgaben der Erfindung betreffen das Bereitstellen einer das Effektpigment umfassenden Druckfarbe, eines durch Bedrucken mit der Druckfarbe erhältlichen Sicher heitselements und eines mit dem Sicherheitselement versehenen Datenträ gers.
Diese Aufgaben wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen definier- ten Merkmalskombinationen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
1. (Erster Aspekt der Erfindung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment zur Verwendung in einer Druckfarbe, wobei das Effektpigment einen Schichtaufbau mit einer magnetischen Schicht und einer farbkippenden Flüssigkristallschicht aufweist.
2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 1, wobei der Schichtaufbau des Effektpigments zusätzlich zu der magnetischen Schicht und der farbkippenden Flüssigkristallschicht noch eine metallische, reflektierende Schicht aufweist, wobei die magneti- sehe Schicht zwischen der farbkippenden Flüssigkristallschicht und der me tallischen, reflektierenden Schicht angeordnet ist.
3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 1, wobei der Schichtaufbau des Effektpigments zusätzlich zu der magnetischen Schicht und der farbkippenden Flüssigkristallschicht noch eine weitere farbkippende Flüssigkristallschicht aufweist, wobei die magnetische Schicht zwischen den zwei farbkippenden Flüssigkristallschich ten angeordnet ist.
4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 3, wobei das magnetische Moment des Effektpigments senkrecht zum Normalenvektor der Plättchenebene ausge richtet ist.
5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 4, wobei die magnetische Schicht auf ei nem Material basiert, das von der Gruppe bestehend aus Nickel, Cobalt, Ei sen, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Erbium, Neodym, Aluminium, Bor, Chrom, Mangan, einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend ge nannten Elemente und einem Oxid eines oder mehrerer der vorstehend ge nannten Elemente gewählt ist.
6. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 5, wobei die magnetische Schicht auf ei nem Material basiert, das von einer Cobalt/ Nickel-Legierung, einer Fe/Si- Legierung, einer Fe/Ni-Legierung, einer Fe/ Co-Legierung und einer Fe/Ni/Mo-Legierung gewählt ist, oder die magnetische Schicht auf einem Material basiert, das von der Gruppe bestehend aus SmCos, NdCos, Sm2Coi7, NcTFe B, Sr6Fe2C>3, TbFe2, Al-Ni-Co und einer Kombination eines oder meh rerer der vorstehend genannten Stoffe gewählt ist, oder die magnetische Schicht auf einem Material basiert, das von der Gruppe bestehend aus Spi- nell-Ferriten des Typs FesCh, NiFe2C>4, MnFe2C>4, CoFe2C>4 und Granaten des Typs YIG oder GdIG gewählt ist.
7. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 3, wobei das Effektpigment ein im We sentlichen senkrecht zur Plättchenebene ausgerichtetes magnetisches Mo ment aufweist.
8. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 7, wobei die magnetische Schicht auf einem ferromagneti schen oder ferrimagnetischen Material mit einer hohen Koerzitivfeldstärke basiert.
9. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 7 oder 8, wobei die magnetische Schicht auf einem Selten erdmetall basiert und bevorzugt auf Neodym-Eisen-Bor oder auf Samarium- Cobalt basiert.
10. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 7 bis 9, wobei die magnetische Schicht auf ei ner Co/Cr-Legierung oder auf einem Schichtaufbau auf Basis der Konfigura tion NiFe/TiCr/ CoCr-TaPt, aufgebracht auf einem Al/NiP-Substrat, basiert.
11. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 7, wobei die magnetische Schicht auf innerhalb einer fes ten Matrix fixierten magnetischen Partikeln mit einer weitgehend einheitli- chen, im Wesentlichen senkrecht zur Plättchenebene des Effektpigments aus gerichteten magnetischen Vorzugsrichtung basiert.
12. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 11, wobei das Material der magnetischen Partikel von der Gruppe bestehend aus BaFei20i9, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn, a-Fe2C>3 und Nd2Fei4B gewählt ist.
13. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach Absatz 11, wobei die magnetischen Partikel eine Formanisotropie aufweisen, insbesondere langgestreckte Partikel sind, und das Material der magnetischen Partikel von der Gruppe bestehend aus Nickel, Cobalt, Eisen, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Erbium, Neodym, Aluminium, Bor, Chrom, Mangan, einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend ge nannten Elemente und einem Oxid eines oder mehrerer der vorstehend ge nannten Elemente gewählt ist.
14. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 11 bis 13, wobei die magnetischen Partikel je weils auf mittels der Glancing-Angle-Deposition(GLAD)-Technik, der Obli que- Angle-Deposition(OAD)-Technik, lithographischer Methoden oder einer Fällungsreaktion erhältlichen Nadeln basieren.
15. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 7 bis 14, wobei die magnetische Schicht auf einem magnetischen Material mit einer säulenförmigen Nanostruktur basiert und die magnetischen Säulen jeweils eine weitgehend einheitliche, im We sentlichen senkrecht zur Plättchenebene des Effektpigments ausgerichtete magnetische Vorzugsrichtung aufweisen. 16. (Bevorzugte Ausgestaltung) Plättchenförmiges magnetisches Effektpig ment nach einem der Absätze 1 bis 15, wobei die magnetische Schicht eine schwarze Farbe aufweist, die insbesondere auf schwarzem magnetischem Material beruht und/ oder auf durch zusätzlich beigefügte schwarze Pig mente oder Farbstoffe beruht.
17. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Druckfarbe, umfassend plättchenförmige magnetische Effektpigmente nach einem der Absätze 1 bis 16.
18. (Bevorzugte Ausgestaltung) Druckfarbe nach Absatz 17, wobei die Druckfarbe ein Bindemittel, bevorzugt ein UV-härtendes Bindemittel oder ein wärmehärtendes Bindemittel, umfasst. 19. (Dritter Aspekt der Erfindung) Sicherheitselement zur Absicherung eines
Wertdokuments oder eines Wertgegenstands, erhältlich durch drucktechni sches Aufbringen der Druckfarbe nach einem der Absätze 17 oder 18 auf ei nen Bedruckstoff. 20. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach Absatz 19, wobei der Bedruckstoff ein Wertdokumentsubstrat, vorzugsweise ein Papiersub- strat, ein Polymersubstrat, ein Papier/ Polymer-Verbundsubstrat oder ein papierähnliches Substrat, ist. 21. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach Absatz 19 oder 20, wobei für den Betrachter beim Betrachten des Sicherheitselements ein be trachtungswinkelabhängiger optischer Effekt wahrnehmbar ist, der auf den in einem externen Magnetfeld ausgerichteten und im gehärteten Bindemittel fixierten Pigmenten basiert. 22. (Bevorzugte Ausgestaltung) Sicherheitselement nach einem der Absätze 19 bis 21, wobei die Pigmente entlang des Sicherheitselements bereichsweise in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegen.
23. (Vierter Aspekt der Erfindung) Datenträger mit einem Sicherheitselement nach einem der Absätze 19 bis 22.
24. (Bevorzugte Ausgestaltung) Datenträger nach Absatz 23, wobei der Da- tenträger eine Banknote oder ein anderes Wertdokument, ein Pass, eine Ur kunde, Bezahlkarte oder eine Ausweiskarte ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Das erfindungsgemäße, mittels konventioneller Drucktechniken auf ein Wertdokumentsubstrat aufbringbare plättchenförmige magnetische Effekt pigment weist einen Schichtaufbau mit einer magnetischen Schicht und einer farbkippenden Flüssigkristallschicht auf. Im Falle eines Schichtaufbaus mit einer magnetischen Schicht und lediglich einer farbkippenden Flüssigkris tallschicht wird bevorzugt, dass das Effektpigment ein im Wesentlichen senkrecht zur Plättchenebene ausgerichtetes magnetisches Moment aufweist. Solche Effektpigmente lassen sich in einem externen Magnetfeld mit Bezug auf die oben liegende (d.h. dem Betrachter zugewandte) Schicht einheitlich ausrichten. Beispielsweise kann die Ausrichtung der magnetischen Effekt pigmente im externen Magnetfeld so erfolgen, dass bei jedem Effektpigment die farbkippende Flüssigkristallschicht nach oben (d.h. in die Richtung des Betrachters) weist. Gemäß einer bevorzugten Variante beinhaltet das Effekt pigment einen Schichtaufbau mit einer farbkippenden Flüssigkristallschicht, gefolgt von einer magnetischen Schicht, gefolgt von einer metallischen, re flektierenden Schicht. Die metallische, reflektierende Schicht basiert z.B. auf Aluminium, Chrom, Silber, Gold oder Kupfer und wird insbesondere durch Aufdampfen erhalten. Alternativ kann die metallische, reflektierende Schicht drucktechnisch mittels metallischer Druckpigmente erhalten werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Effekt pigment einen Schichtaufbau mit einer zwischen zwei farbkippenden Flüs sigkristallschichten angeordneten magnetischen Schicht.
Als farbkippende Flüssigkristallschichten kommen insbesondere cholesteri- sche flüssigkristalline Materialien in Betracht. Farbkippende Flüssigkristall schichten sind z.B. aus der GB 2386584 A bekannt. Ein Verfahren zur Her stellung einer vernetzten, polymeren Flüssigkristallschicht auf Basis orien tierter Flüssigkristalle, die einen blickwinkelabhängigen Farbwechseleffekt aufweist, ist weiterhin in der WO 2008/138512 A2 beschrieben. Polymere flüssigkristalline Schichten können z.B. drucktechnisch oder durch Beschich tungsverfahren oder Faminierverfahren erzeugt werden. Mit Bezug auf die leichte Erkennbarkeit des Farbkippeffekts ist es von Vorteil, dass die magne tische Schicht ausreichend dunkel ist. Zahlreiche magnetische Materialien weisen inhärent eine dunkle Farbe auf. Zur Erzielung einer verbesserten Er kennbarkeit des Farbkippeffekts ist es weiterhin von Vorteil, die dunkle Far be der magnetischen Schicht durch Zugabe von dunklen, insbesondere schwarzen, Pigmenten oder Farbstoffen zu verstärken, z.B. durch Zugabe von Ruß-Pigmenten. Das erfindungsgemäße, ein magnetisches Moment be sitzende Effektpigment kann für das Bereitstellen optisch variabler Sicher heitselemente eingesetzt werden. Hierzu werden die Effektpigmente in ein transparentes Bindemittel eingebracht. Mittels eines externen Magnetfelds kann die Ausrichtung der Effektpigmente unmittelbar nach dem Druck auf einen Bedruckstoff beeinflusst werden. Anschließend wird das Bindemittel z.B. mittels UV-Bestrahlung ausgehärtet, um die Ausrichtungen der Effekt pigmente zu fixieren. Durch ein geschicktes Einstellen des räumlichen Ver laufs der Effektpigmentausrichtungen ist es möglich, das bedruckte Substrat mit optischen Bewegungseffekten auszustatten.
Wie bereits erwähnt, beinhaltet das erfindungsgemäße plättchenförmige magnetische Effektpigment vorzugsweise einen Schichtaufbau mit einer zwischen zwei farbkippenden Flüssigkristallschichten angeordneten magne tischen Schicht. Bei den beiden farbkippenden Flüssigkristallschichten kann es sich gemäß einer Variante um identische farbkippende Flüssigkristall schichten handeln. Gemäß einer weiteren Variante handelt es sich bei den beiden farbkippenden Flüssigkristallschichten um verschiedene farbkippen de Flüssigkristallschichten, die zu einem unterschiedlichen Farbkippeffekt führen. Des Weiteren kann gemäß einer weiteren Variante eine der beiden farbkippenden Flüssigkristallschichten, wahlweise auch beide farbkippende Flüssigkristallschichten, in Form einer cholesterischen Flüssigkristallschicht vorliegen, die mit einer weiteren Flüssigkristallschicht auf Basis nematischer Flüssigkristalle kombiniert ist. Die weitere Flüssigkristallschicht auf Basis nematischer Flüssigkristalle ist insbesondere eine „lambda/2 -Schicht.
Beschreibung des erfindungsgemäßen Effektpigments gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform:
Das erfindungsgemäße Effektpigment gemäß einer ersten bevorzugten Aus führungsform ist so beschaffen, dass das magnetische Moment der einzelnen Effektpigment-Partikel senkrecht zum Normalenvektor der Dünnschichten, d.h. senkrecht zum Normalenvektor der Plättchenebene, ausgerichtet ist. Wird ein Magnetfeld mit einer Feldstärke mit dem Formelzeichen „H" ange- legt, werden die Effektpigmente so ausgerichtet, dass ihre magnetischen Momente möglichst parallel zum Feldvektor liegen (siehe Figur 1). Als Kon sequenz können die Effektpigmente um Achsen parallel zu ihrer Magnetisie rung mit dem Formelzeichen „m", die senkrecht zum Normalenvektor der Dünnschichten angeordnet sind, rotieren. Die Ausrichtung der Effektpig mente ist somit in einer Richtung im Wesentlichen einheitlich, während sie in einer anderen Richtung im Wesentlichen zufalls verteilt ist. Folglich zeigt nicht immer eine Farbfläche des Pigments nach oben in die Richtung des Be trachters. Dies führt zu einer gewissen Aufweitung der Fichtreflexion und zu einer etwas verringerten Brillanz und Schärfe des optisch variablen Effekts. Wenn die Magnetisierung in der Plättchenebene liegt, werden bevorzugt Pigmente mit symmetrischem Aufbau verwendet, d.h. die optische Wirkung der über der Magnetschicht befindlichen Schichten und die optische Wir kung der unter der Magnetschicht befindlichen Schichten ist im Wesentli chen gleich.
Mit Bezug auf die erfindungsgemäßen Effektpigmente gemäß der ersten be vorzugten Ausführungsform basiert die magnetische Schicht vorzugsweise auf einem Material, das von der Gruppe bestehend aus Nickel, Cobalt, Eisen, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Erbium, Neodym, Aluminium, Bor, Chrom, Mangan, einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend ge nannten Elemente und einem Oxid eines oder mehrerer der vorstehend ge nannten Elemente gewählt ist.
Weiter im Besonderen basiert die magnetische Schicht auf einem Material, das von einer Cobalt/ Nickel-Legierung, einer Fe/Si-Legierung, einer Fe/Ni- Legierung, einer Fe/ Co-Legierung und einer Fe/Ni/Mo-Legierung gewählt ist, oder auf einem Material, das von der Gruppe bestehend aus SmCos, NdCos, Sm2Coi7, Nd2Fei4B, Sr6Fe203, TbFe2, Al-Ni-Co und einer Kombinati- on eines oder mehrerer der vorstehend genannten Stoffe gewählt ist, oder auf einem Material, das von der Gruppe bestehend aus Spinell-Ferriten des Typs FesQi, NiFe2C>4, MnFe2C>4, CoFe2C>4 und Granaten des Typs YIG oder GdIG gewählt ist.
Beschreibung des erfindungsgemäßen Effektpigments gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform:
Das erfindungsgemäße Effektpigment gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist so beschaffen, dass das Effektpigment ein im Wesentli chen senkrecht zur Plättchenebene ausgerichtetes magnetisches Moment aufweist. Ähnlich wie bei den erfindungsgemäßen Effektpigmenten gemäß der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform können sich die erfindungsgemäßen Effektpigmente gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform in einem statischen externen Magnetfeld so ausrichten, dass ihre magnetischen Momente im Wesentlichen parallel zu den Magnet feldlinien stehen. Genau wie bei den erfindungsgemäßen Effektpigmenten gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform verbleibt ein Freiheitsgrad: die Effektpigment-Plättchen können um eine Achse rotieren, die parallel zu ihrem magnetischen Moment angeordnet ist, ohne ihre potentielle Energie im Magnetfeld zu verändern. Im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Ef fektpigmenten gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform hat die Ro tation im Falle der erfindungsgemäßen Effektpigmente gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform aber keinen wesentlichen Einfluss auf die Reflexionseigenschaften der Effektpigmente (siehe Figur 4). Die Reflexions eigenschaften können folglich besser kontrolliert werden. Im Falle der erfin dungsgemäßen Effektpigmente gemäß der ersten bevorzugten Ausführungs form sieht der Betrachter eine Vielzahl kleiner Pigmente mit einer jeweils im Wesentlichen zufälligen Helligkeit. Die auf diese Weise erhaltenen Sicher- heitselemente haben folglich eine granuläre bzw. eine sozusagen „verrausch te" optische Textur. Demgegenüber können mittels der erfindungsgemäßen Effektpigmente gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform homogen glänzende Flächen erzeugt werden. Auf diese Weise lassen sich z.B. soge nannte Mikro spiegel-Wölbeffekte erzielen.
Mit Bezug auf die erfindungsgemäßen Effektpigmente gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform basiert die magnetische Schicht vorzugswei se auf einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material mit einer hohen Koerzitivfeldstärke.
Weiter im Besonderen basiert die magnetische Schicht auf einem Seltenerd metall, bevorzugt auf Neodym-Eisen-Bor oder auf Samarium-Cobalt.
Weiter im Besonderen basiert die magnetische Schicht auf der im Stand der Technik bekannten Herstellung einer Festplatte bzw. Hard Disk (d.h. ein magnetisches Speichermedium der Computertechnik), bei der dünne Schich ten senkrecht zur Schichtebene magnetisiert werden („perpendicular record- ing"). Beispiele für verwendbare Materialien sind unter anderem Co/ Cr- Legierungen oder Schichtaufbauten auf Basis der Konfiguration Ni- Fe/TiCr/ CoCr-TaPt, aufgebracht auf einem Al/NiP-Substrat. Die Herstel lung kann z.B. durch Sputtern erfolgen.
Weiter im Besonderen kann die magnetische Schicht vorzugsweise auf in nerhalb einer festen Matrix fixierten magnetischen Partikeln mit einer weit gehend einheitlichen, im Wesentlichen senkrecht zur Plättchenebene des Ef fektpigments ausgerichteten magnetischen Vorzugsrichtung basieren. Das Material der magnetischen Partikel kann vorzugsweise von der Gruppe be stehend aus BaFei20i9, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn, a-Fe2C>3 und Nd2Fei4B ge- wählt werden. Von zentraler Bedeutung ist die Verwendung eines zunächst flüssigen, die magnetischen Partikel umgebenden Mediums, das z.B. durch UV-Strahlung, durch Elektronenstrahlhärten (ESH) oder mittels Wärme ge zielt verfestigt werden kann. Im festen Aggregatzustand ist das Medium in der Lage, die darin eingebetteten magnetischen Partikel ortsfest zu um schließen, sodass eine weitere räumliche Ausrichtung der eingebetteten Par tikel vermieden werden kann. Im Zuge der Herstellung wird zunächst ein flüssiges Medium mit darin eingebetteten magnetischen Partikeln bereitge stellt. Die magnetischen Partikel liegen innerhalb des flüssigen Mediums zufällig verteilt und mit zufälliger räumlicher Orientierung vor. In einem darauffolgenden Schritt erfolgt das Anlegen eines externen Magnetfelds, wobei die Richtung der Feldlinien der bei den magnetischen Partikeln ange strebten Magnetisierungsrichtung entspricht. Innerhalb des flüssigen Medi ums sind die magnetischen Partikel noch beweglich. Sie können folglich z.B. durch ein externes Magnetfeld ausgerichtet werden und währenddessen o- der kurz danach durch Verfestigen des die magnetischen Partikel umschlie ßenden Mediums gewissermaßen eingefroren werden, sodass die Position und die relative Orientierung bzw. Ausrichtung der magnetischen Partikel relativ zu dem umgebenden Medium nicht mehr veränderbar sind. Die be vorzugte uniaxiale Anisotropie sorgt dafür, dass die Magnetisierungsrich tung auch dann erhalten bleibt, wenn das externe Magnetfeld abgeschaltet bzw. entfernt wird. Um die bevorzugte senkrechte Magnetisierung zu erzie len, wird das externe Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zur Schicht des die magnetischen Partikel enthaltenden flüssigen Mediums angelegt. In die sem Magnetfeld werden die magnetischen Partikel so ausgerichtet, dass die Achse der leichten Magnetisierung (in der Fachliteratur auch „leichte Achse" genannt) senkrecht zur Schichtoberfläche orientiert wird. Das Aushärten des flüssigen Mediums (oben auch als „Einfrieren" bezeichnet) kann z.B. durch UV-Strahlung erfolgen, sofern das die magnetischen Partikel umschließende Medium UV-härtende Substanzen enthält. Das Aushärten des flüssigen Me diums kann alternativ durch die Zufuhr von Wärme erfolgen, was zur Trocknung des flüssigen Mediums führt, insbesondere durch Verlust von Lösungsmittel oder Wasser (physikalische Trocknung), was zu einer Erhö hung der Viskosität und damit Immobilisierung der magnetischen Partikel führt. Nach der Immobilisierung der magnetischen Partikel verläuft die Ach se der leichten Magnetisierung (bzw. „leichte Achse") der entstandenen magnetischen Schicht senkrecht zur Schichtebene. Anstelle des UV-Härtens ist auch das Elektronenstrahlhärten (ESH) anwendbar. Selbstverständlich kann die resultierende magnetische Schicht auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Methode mit jeder beliebigen Magnetisierungsrichtung be reitgestellt werden, indem das externe Magnetfeld, solange die magneti schen Partikel noch beweglich sind, relativ zur Schichtebene in der Richtung der gewünschten Magnetisierung angelegt wird. Nach dem Aushärten des flüssigen Mediums mit dem damit verbundenen Immobilisieren der magne tischen Partikel entspricht die Achse der leichten Magnetisierung genau der Richtung, in der das externe Magnetfeld während bzw. vor dem „Einfrieren" angelegt war. Prinzipiell kann die Richtung relativ zur Schicht frei gewählt werden, eine senkrechte Magnetisierung oder eine in der Schichtebene lie gende Magnetisierung sind dabei spezielle Fälle. Als magnetische Partikel können gemäß einer Variante Nadeln eingesetzt werden, die mittels der Glancing-Angle-Deposition(GLAD)-Technik oder der Oblique- Angle- Deposition(OAD)-Technik erhältlich sind. Hierbei handelt es sich um Unter varianten der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD). In der Regel sind bei PVD-Prozessen die Winkel, unter denen die Gasteilchen auf das zu bedampfende Substrat auftreffen, breit um einen Mittelwert von etwa 90° verteilt, weil man auf diese Weise einen möglichst hohen Anteil an Konden sation auf dem Substrat erzielt. Im Falle der GLAD- oder der OAD-Technik wählt man eine enge Einfallswinkelverteilung, deren Mittelwert mitunter sehr deutlich vom senkrechten Einfallswinkel abweicht und sogar annä hernd parallel zur Substratebene verlaufen kann. Es hat sich gezeigt, dass in diesen Konfigurationen oft spezielle Morphologien des Kondensats resultie ren. Es bilden sich gewissermaßen Wälder, die aus nadelförmigen Struktu ren bestehen, wobei die nadelförmigen Strukturen nahezu parallel angeord net sind, hohe Aspektverhältnisse aufweisen und allesamt in einem be stimmten Winkel zur Substratoberfläche stehen. Wenn ein ferro- oder ein ferrimagnetisches Material auf diese Weise verdampft wird, so wird die Magnetisierungsrichtung bedingt durch die Formanisotropie parallel zur längsten Ausdehnungsrichtung der Nadelstrukturen sein. Somit kann ein magnetischer Film erzeugt werden, dessen Magnetisierungsrichtung in ei nem festen Winkel zur Substratebene steht. Dieser Winkel kann durch die Bedampfungsparameter beeinflusst werden und kann z.B. auch nahezu senkrecht zur Substratebene verlaufen. Durch ein Ablösen der erhaltenen, aus Nadeln bestehenden Schicht vom Substrat und ein nachfolgendes Zer mahlen bzw. Zerkleinern in einzelne Nadeln resultieren nadelförmige mag netische Partikel mit uniaxialer Anisotropie, die aus der Streufeldenergiemi nimierung resultiert (Formanisotropie). Langgestreckte magnetische Partikel mit einer ihrer Formgebung entsprechenden uniaxialen magnetischen Aniso tropie können auch mit anderen Verfahren hergestellt werden, z.B. durch Fällungsreaktionen oder durch verschiedene lithographische Prozesse. „Na delförmige magnetische Partikel" sowie „säulenförmige magnetische Parti kel" stellen besondere Varianten dar, die jeweils unter den Oberbegriff „langgestreckte magnetische Partikel" fallen. Langgestreckte magnetische Partikel weisen in der Regel eine uniaxiale Anisotropie mit leichter magneti scher Richtung in Teilchenlängsrichtung auf, und dies in der Regel unab hängig von dem magnetischen Material, aus dem die langgestreckten Teil chen bestehen. Magnetische Materialien können beispielsweise gewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Cobalt, Eisen, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Erbium, Neodym, Aluminium, Bor, Chrom, Mangan, einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente und einem Oxid eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente.
Weiter im Besonderen kann die magnetische Schicht vorzugsweise in Form einer säulenförmigen Nanostruktur mit einzelnen magnetischen Säulen vor liegen, die insbesondere mittels der Glancing-Angle-Deposition(GLAD)- Technik oder der Oblique- Angle-Deposition(OAD)-Technik erhältlich ist.
Die magnetischen Säulen besitzen vorzugsweise eine Größe von weniger als 1000 nm, weiter bevorzugt weniger als 500 nm, und insbesondere bevorzugt weniger als 200 nm. Die Größe der magnetischen Säulen ist dabei eine durchschnittliche Größe und bezieht sich auf die Länge der Säule von einem Ende bis zum gegenüber liegenden Ende. Die weitgehend einheitliche mag netische Vorzugsrichtung der magnetischen Säulen ist vorzugweise im We sentlichen senkrecht zur Plättchenebene des Effektpigments ausgerichtet.
Die einheitliche magnetische Vorzugsrichtung der magnetischen Säulen in der säulenförmigen Nanostruktur ist auf eine uniaxiale magnetische Aniso tropie, die Formanisotropie, zurückzuführen. Das zugrunde liegende mag netische Material ist insbesondere ein ferromagnetisches oder ferrimagneti- sches Material. Das zugrunde liegende magnetische Material kann z.B. von der Gruppe bestehend aus BaFei20i9 bzw. Barriumferrit, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn bzw. Bismanol, a-Fe2C>3 bzw. Hämatit und (insbesondere tetragona- lem) Nd2Fei4B gewählt sein. Grundsätzlich sind aus allen magnetischen Ma terialien Partikel mit uniaxialer Anisotropie herstellbar, wenn diese Partikel langgestreckt oder nadelförmig sind. Ursache dafür ist die Formanisotropie, die aus der Minimierung der Streufeldenergie resultiert. Wenn das magneti sche Material hingegen eher kugel- oder würfelförmig vorliegt, ist die aus der Form resultierende Anisotropie gleich Null oder sehr klein. Liegt das Material jedoch in kristalliner Form vor, so kann sie eine magnetische Kris- tallanisotropie aufweisen. Prinzipiell sind beide Arten magnetischer Aniso tropie zweckmäßig. Der Spezialfall der säulenförmigen Nanostruktur ist ins besondere mittels der Glancing-Angle-Deposition(GLAD)-Technik oder der Oblique-Angle-Deposition(OAD)-Technik erhältlich. Hierbei handelt es sich um Untervarianten der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD). In der Regel sind bei PVD-Prozessen die Winkel, unter denen die Gasteilchen auf das zu bedampfende Substrat auftreffen, breit um einen Mittelwert von etwa 90° verteilt, weil man auf diese Weise einen möglichst hohen Anteil an Kon densation auf dem Substrat erzielt. Im Falle der GLAD- oder der OAD- Technik wählt man eine enge Einfallswinkelverteilung, deren Mittelwert mitunter sehr deutlich vom senkrechten Einfallswinkel abweicht und sogar annähernd parallel zur Substratebene verlaufen kann. Es hat sich gezeigt, dass in diesen Konfigurationen oft spezielle Morphologien des Kondensats resultieren. Es bilden sich gewissermaßen Wälder, die aus nadelförmigen Strukturen bestehen, wobei die nadelförmigen Strukturen nahezu parallel angeordnet sind, hohe Aspektverhältnisse aufweisen und allesamt in einem bestimmten Winkel zur Substratoberfläche stehen. Wenn ein ferro- oder ein ferrimagnetisches Material auf diese Weise verdampft wird, so wird die Magnetisierungsrichtung bedingt durch die Formanisotropie parallel zur längsten Ausdehnungsrichtung der Nadelstrukturen sein. Somit kann ein magnetischer Film erzeugt werden, dessen Magnetisierungsrichtung in ei nem festen Winkel zur Substratebene steht. Dieser Winkel kann durch die Bedampfungsparameter beeinflusst werden und kann z.B. auch nahezu senkrecht zur Substratebene verlaufen. Innerhalb der magnetischen Schicht sind die magnetischen Säulen der säulenförmigen Nanostruktur vorzugs weise so ausgerichtet, dass die Achse der leichten Magnetisierung (in der Fachliteratur auch „leichte Achse" genannt) senkrecht zur Schichtoberfläche bzw. Schichtebene orientiert wird. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine die erfindungsgemäßen Effektpigmente enthaltende Druckfarbe. Die Druckfarbe umfasst vorzugs weise ein Bindemittel, insbesondere ein UV-härtendes Bindemittel oder ein wärmehärtendes Bindemittel.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Sicherheitselement zur Ab sicherung eines Wertdokuments oder eines Wertgegenstands, das durch drucktechnisches Aufbringen der die erfindungsgemäßen Effektpigmente enthaltenden Druckfarbe auf einen Bedruckstoff erhältlich ist. Der Bedruck stoff ist insbesondere ein Wertdokumentsubstrat, vorzugsweise ein Pa piersubstrat, ein Polymersubstrat, ein Papier/ Polymer-Verbundsubstrat o- der ein papierähnliches Substrat. Es wird bevorzugt, dass für den Betrachter beim Betrachten des Sicherheitselements ein betrachtungswinkelabhängiger optischer Effekt wahrnehmbar ist, der auf den in einem externen Magnetfeld ausgerichteten und im gehärteten Bindemittel fixierten Pigmenten basiert. Weiter im Besonderen können die Effektpigmente entlang des Sicherheit selements bereichsweise in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codie rung vorliegen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Datenträger mit dem vo rangehend beschriebenen Sicherheitselement. Der Datenträger ist insbeson dere eine Banknote oder ein anderes Wertdokument, ein Pass, eine Urkunde, Bezahlkarte oder eine Ausweiskarte.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nach folgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß- stabs- und proportions getreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die An schaulichkeit zu erhöhen. Es zeigen:
Figuren 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Ef fektpigment gemäß der ersten bevorzugten Aus führungsform;
Figuren 4 bis 7 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Ef fektpigment gemäß der zweiten bevorzugten Aus führungsform;
Figuren 8 bis 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsge mäßes Effektpigment gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
In Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 wird nachfolgend ein Ausführungs beispiel für ein erfindungsgemäßes Effektpigment gemäß der ersten bevor zugten Ausführungsform beschrieben. Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes plättchenförmiges magnetisches Effektpigment 1 mit einem Schichtaufbau, bei dem zwischen zwei farbkip- penden Flüssigkristallschichten eine magnetische Schicht, im vorliegenden Fall eine Fe-Schicht, angeordnet ist. Das Effektpigment 1 hat ein magneti sches Moment „m", das entlang der Plättchenebene, d.h. senkrecht zum Normalenvektor der Plättchenebene, ausgerichtet ist. Ein solches Effektpig ment 1 kann für das Bereitstellen eines optisch variablen Sicherheitselements eingesetzt werden. Hierzu werden Effektpigmente 1 in ein transparentes Bindemittel eingebracht. Mittels eines externen Magnetfelds kann die Aus richtung der Effektpigmente 1 unmittelbar nach dem Druck auf einen Be- druckstoff beeinflusst werden. Anschließend wird das Bindemittel z.B. mit tels UV-Bestrahlung ausgehärtet, um die Ausrichtungen der Effektpigmente 1 zu fixieren. Durch ein geschicktes Einstellen des räumlichen Verlaufs der Pigmentausrichtungen ist es möglich, das bedruckte Substrat mit optischen Bewegungseffekten auszustatten. Wird ein Magnetfeld mit einer Feldstärke mit dem Formelzeichen „H" angelegt, werden die Effektpigmente 1 so aus gerichtet, dass ihre magnetischen Momente „m" möglichst parallel zum Feld vektor „H" liegen. Als Konsequenz können die Effektpigmente 1 um Achsen parallel zu ihrer Magnetisierung „m", die senkrecht zum Normalen vektor der Dünnschichten angeordnet sind, rotieren. Die Ausrichtung der Effektpigmente 1 ist somit in der Richtung des Feldvektors „H" im Wesentli chen einheitlich, während sie in den senkrecht zur Richtung des Feldvektors „FD stehenden Richtungen im Wesentlichen zufalls verteilt sind. Folglich zeigt nicht immer eine farbkippende Flüssigkristallschicht (hierin auch ein fach als „Farbfläche" bezeichnet) eines Effektpigments 1 nach oben in die Richtung des Betrachters. Dies führt zu einer gewissen Aufweitung der Fichtreflexion und zu einer etwas verringerten Brillanz und Schärfe des op tisch variablen Effektes.
Mit Bezug auf die Herstellung des Effektpigments 1 bestehen verschiedene Möglichkeiten. Gemäß der Figur 2 kann zunächst ein Schichtaufbau 2 er zeugt werden, der eine zwischen zwei farbkippende Flüssigkristallschichten 4 bzw. 5 angeordnete magnetische Schicht 3, im vorliegenden Fall eine Fe- Schicht, aufweist. Ein solcher Schichtaufbau 2 kann zweckmäßigerweise zu nächst oberhalb eines Trägersubstrats, z.B. eine Trägerfolie, erzeugt werden, die in der Figur 2 nicht gezeigt ist. Anschließend wird der Schichtaufbau 2 vom Trägersubstrat abgelöst und gegebenenfalls zerkleinert, z.B. mittels Zermahlen, bis einzelne Effektpigmente 6 mit einer adäquaten Größenvertei lung erhalten werden (siehe Figur 3). Danach können die erhaltenen Effekt- pigmente 6 mit einem UV-härtenden Bindemittel zu einer Siebdruckfarbe vermischt werden. Im Schritt des drucktechnischen Aufbringens der Farbe auf einen Bedruckstoff wird zweckmäßigerweise ein externes Magnetfeld angelegt und die Farbe ausgehärtet, z.B. durch UV-Strahlung oder durch Wärmeeinwirkung, sodass die Effektpigmente 6 unbeweglich werden.
In Verbindung mit den Figuren 4 bis 7 wird nachfolgend ein Ausführungs beispiel für ein erfindungsgemäßes Effektpigment gemäß der zweiten be vorzugten Ausführungsform beschrieben.
Die Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes plättchenförmiges magnetisches Effektpigment 7 mit einem Schichtaufbau, bei dem zwischen zwei farbkip- penden Flüssigkristallschichten eine besondere magnetische Schicht (siehe unten) angeordnet ist. Das Effektpigment 7 hat ein magnetisches Moment „m", das senkrecht zur Plättchenebene, d.h. in der Richtung des Normalen vektors der Plättchenebene, ausgerichtet ist. Ähnlich wie bei den oben in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Effektpigmenten 1, 6 ge mäß der ersten bevorzugten Ausführungsform können sich die erfindungs gemäßen Effektpigmente 7 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungs form in einem statischen externen Magnetfeld mit dem Formelzeichen „H" so ausrichten, dass ihre magnetischen Momente „m" im Wesentlichen paral lel zu den Magnetfeldlinien stehen. Genau wie bei den in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Effektpigmenten 1, 6 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform verbleibt ein Freiheitsgrad: die Effektpig mente 7 können um eine Achse rotieren, die parallel zu ihrem magnetischen Moment „m" angeordnet ist, ohne ihre potentielle Energie im Magnetfeld zu verändern. Im Gegensatz zu den in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 be schriebenen Effektpigmenten 1, 6 gemäß der ersten bevorzugten Ausfüh rungsform hat die Rotation im Falle der Effektpigmente 7 gemäß der zwei- ten bevorzugten Ausführungsform aber keinen wesentlichen Einfluss auf die Reflexionseigenschaften der Effektpigmente 7. Die Reflexionseigenschaften können folglich besser kontrolliert werden. Im Falle der in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Effektpigmenten 1, 6 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform sieht der Betrachter eine Vielzahl kleiner Ef fektpigmente mit einer jeweils im Wesentlichen zufälligen Helligkeit. Die auf diese Weise erhaltenen Sicherheitselemente haben folglich eine granuläre bzw. eine sozusagen „verrauschte" optische Textur. Demgegenüber können mittels der erfindungsgemäßen Effektpigmente 7 gemäß der zweiten bevor zugten Ausführungsform homogen glänzende Flächen erzeugt werden. Auf diese Weise lassen sich z.B. sogenannte Mikrospiegel-Wölbeffekte erzielen.
Mit Bezug auf die Herstellung des Effektpigments 7 gemäß der zweiten be vorzugten Ausführungsform bestehen verschiedene Möglichkeiten. Gemäß der Figur 5 werden zunächst magnetische Partikel 8 mit einer Größe von 100 nm bereitgestellt, die im Beispiel auf a-Fe2C>3 (Hämatit) beruhen. Das magne tische Moment eines Partikels 8 wird in der Figur 5 mit einem Pfeil bezeich net. Die magnetischen Partikel 8 werden in einem darauffolgenden Schritt in ein flüssiges, UV-härtendes Medium 9 als ein umgebendes Medium einge bracht (siehe Figur 5). Auf diese Weise erhält man zunächst eine auf einem flüssigen Medium basierende Schicht mit einer Vielzahl an zufällig ausge richteten magnetischen Partikeln 8.
Anschließend erfolgt das Anlegen eines externen Magnetfelds, wobei die Richtung der Feldlinien der angestrebten Magnetisierungsrichtung ent spricht. Die Figur 6 zeigt die mittels des externen Magnetfelds weitgehend einheitlich im flüssigen Medium 9 ausgerichteten magnetischen Partikel 8. Das flüssige Medium 9 wird daraufhin mittels UV-Strahlung ausgehärtet, d.h. die magnetischen Partikel 8 werden auf diese Weise in ihrer räumlichen Ausrichtung fixiert.
Die erhaltene, aus einer festen Matrix mit darin eingebetteten und räumlich fixierten magnetischen Pigmenten 8 bestehende magnetische Schicht 9 wird gemäß der Figur 6 sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite mit zwei farbkippenden Flüssigkristallschichten 11 bzw. 12 versehen. Die Figur 6 zeigt einen Ausschnitt des auf diese Weise erhaltenen Schichtaufbaus 10, von dem ausgehend mittels Zerkleinern erfindungsgemäße, plättchenförmige magnetische Effektpigmente 13 gemäß der zweiten bevorzugten Ausfüh rungsform erhältlich sind.
Grundsätzlich muss das Aushärten des flüssigen Mediums 9 (siehe Figur 6) nicht zwangsläufig mittels UV-Härten erfolgen, sondern alternativ wäre auch ein Härten mittels Elektronenstrahlen (ESH) möglich. Gerade im Be reich stark pigmentierter Schichten oder beim Einsatz der magnettragenden Schicht als Kaschierkleber kann das Elektronenstrahlhärten interessant sein, weil es hierbei nicht auf die UV-Transparenz des Aufbaus ankommt. Die magnetische Ausrichtung besitzt eine so große Kraft, dass die Ausrichtung auch in einer Matrix stattfinden kann, die so hochviskos ist, dass sich ohne aktive äußere Einwirkung die Ausrichtung des einzelnen magnetischen Par- tikels nicht mehr wesentlich ändert. Deshalb könnte die Matrix sogar ein 100% -System eines Ka schier klebers sein.
Beim Einsatz eines kationischen Kaschierklebersystems könnte z.B. zunächst die Belichtung, dann das Zusammenführen der Substrate und unmittelbar danach die Ausrichtung der Magnetpartikel erfolgen. Bei radikalisch-härtenden Systemen kann die Ausrichtung der Partikel z.B. entweder kurz vor der Härtung oder während der Härtung erfolgen, weil hier die Vernetzungsreaktion in der Regel so schnell erfolgt, dass später kei ne Ausrichtung mehr möglich ist. Radikalisch-härtende Systeme können z.B. durch UV oder ESH vernetzt werden.
Die UV-Härtung benötigt in der Regel einen geeigneten Photoinitiator, der mit Vorteil so zu wählen ist, dass die UV-Strahlung, die die Schicht ausrei chend durchdringen kann, auch den Photoinitiator anregen kann. Es existiert eine große Anzahl von geeigneten Photoinitiatoren. Typische Typ-I-
Initiatoren sind z.B. die BAPO (Bisacylphosphinoxid)-Typen, z.B. Omnirad 819, die Aminoketone (z.B. Omnirad 369, 379). Typische Typ-II-Initiatoren sind ITX und die Benzophenone. Diese benötigen in der Regel noch Coinitia- toren, wie z.B. tertiäre Amine.
Radikalisch-härtende Systeme bestehen weiterhin meist aus Acrylsäu reestern (einerseits die Präpolymere, andererseits die Reakti wer dünner). Hersteller, wie z.B. die Firmen Allnex, Arkema, BASF, Miwon, bieten von beiden Produktgruppen zahlreiche Vertreter an. Um die Reaktivität zu erhö- hen, können weiterhin z.B. Thiole eingesetzt werden. Zusätzlich können Sta bilisatoren erforderlich sein.
Eine geeignete Formulierung basiert auf der folgenden Zusammensetzung (die Prozentangaben sind in Gewichtsprozent (Gew.-%) zu verstehen):
CN111 (epoxidised soya bean oil acrylate) 35 % DPGDA (Reaktivverdünner) 15 %
Ebl30 (Reaktivverdünner, Allnex) 15 % TMP(EO)9TA (Reaktiwerdünner) 13 % Magnetpigment 10 %
Dispergieradditiv 1 %
Ebecryl 116 (Aminsynergist) 6 %
Omnirad 2100 (Photoinitiator, IGM) 2 % Esacure KIP160 (Photoinitiator, IGM) 3 %
Die obige Formulierung könnte z.B. für einen UV-Lack mit Magnetpigment angewendet werden. Insbesondere für Kaschier kleber sind mit Vorteil wei chere Rohstoffe mit besserer Haftung auf Metallen sinnvoll.
Beim Einsatz saurer Haftvermittler für die Haftung auf Metallen muss man unter Umständen auf den Aminsynergisten verzichten.
Nachfolgend wird ein Beispiel für ein bevorzugtes Herstellungsverfahren beschrieben:
- Bereitstellen einer Polyesterfolie, z.B. eine Polyethylenterephtha- lat(PET)-Folie; Versehen der PET-Folie mit einer geeigneten Flüssig kristallschicht, die z.B. aus einer Schmelze oder aus einer Lösungsmit- tel-enthaltenden Lösung gewonnen werden kann, wobei ggf. darauf- folgend ein physikalisches Trocknen, d.h. Verdampfen des Lösungs mittels, erfolgt; auf diese Weise wird ein Vorläufer für das Bereitstel len einer ersten flüssigkristallinen Schicht erzielt; ggf. kann eine Corona-Behandlung oder eine Plasmavorbehandlung der flüssigkris tallinen Schicht erfolgen, um die spätere Haftung an der magneti- sehen Schicht zu verbessern;
- Bereitstellen einer weiteren Polyesterfolie, z.B. eine Polyethylen- terephthalat(PET)-Folie; Versehen der PET-Folie mit einer geeigneten Flüssigkristallschicht, die z.B. aus einer Schmelze oder aus einer Lö- sungsmittel-enthaltenden Lösung gewonnen werden kann, wobei ggf. darauffolgend ein physikalisches Trocknen, d.h. Verdampfen des Lö sungsmittels, erfolgt; auf diese Weise wird ein Vorläufer für das Be reitstellen einer zweiten flüssigkristallinen Schicht erzielt; ggf. kann eine Corona-Behandlung oder eine Plasmavorbehandlung der flüs sigkristallinen Schicht erfolgen, um die spätere Haftung an der mag netischen Schicht zu verbessern;
- Verbinden der beiden oben beschriebenen flüssigkristallinen Schich ten mittels eines Kaschierklebers, wobei der Kaschierkleber magneti sche Pigmente und ggf. schwarze Farbstoffe oder schwarze Farbpig mente aufweist; der Kaschierkleber kann ein physikalisch trocknender Kaschierkleber sein oder ein UV-vernetzender oder mittels Elektro nenstrahlen vernetzbarer Kaschierkleber sein; anschließend erfolgt das Ausrichten der magnetischen Pigmente in einem externen Mag netfeld; im Schritt des Ausrichtens oder nach dem Schritt des Ausrich tens erfolgt das Vernetzen des Kaschier klebers, z.B. mittels Wärme oder mittels UV-Strahlung oder Elektronenstrahlhärten;
- das Entfernen der beiden PET-Folien (die noch an den flüssigkristalli nen Schichten haften) mittels Trennwicklung;
- das Zerkleinern der gewonnenen Schicht zu einzelnen Effektpigmen ten.
In Verbindung mit den Figuren 8 bis 11 wird nachfolgend ein weiteres Aus führungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Effektpigment 20 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Die Figur 8 zeigt eine oberhalb eines Substrats 14 mittels Glancing Angle Deposition (GLAD) erzeugte säulenförmige Nanostruktur aus magneti schem Material, wobei die Säulen 15 senkrecht zur Substratebene orientiert sind. Als magnetisches Material wird z.B. Eisen verwendet. Die in der Figur 8 gezeigte säulenförmige Nanostruktur wird nach dem Ab lösen vom Substrat als eine magnetische Schicht 16 für die Erzeugung der erfindungsgemäßen Effektpigmente 20 bereitgestellt (siehe Figur 9). Die in der Figur 9 gezeigten Pfeile 17 veranschaulichen jeweils das magnetische Moment der einzelnen magnetischen Säulen innerhalb der Nanostruktur.
Die erhaltene magnetische Schicht 16 wird gemäß der Figur 10 sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite mit zwei farbkippenden Flüssig- kristallschichten 18 bzw. 19 versehen. Die Figur 10 zeigt einen Ausschnitt des auf diese Weise erhaltenen Schichtaufbaus, von dem ausgehend mittels Zer kleinern erfindungsgemäße, plättchenförmige magnetische Effektpigmente 20 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform erhältlich sind. Des Weiteren kann gemäß einer weiteren Abwandlung zu dem obigen Aus führungsbeispiel die säulenförmige Nanostruktur des magnetischen Materi als anstelle der Glancing-Angle-Deposition(GLAD)-Technik mittels der Ob lique- Angle-Deposition(OAD)-Technik erhalten werden. Nachfolgend wird noch ein weiteres, in den Figuren nicht veranschaulichtes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Effektpigment gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Das plättchenförmige magnetische Effektpigment beinhaltet einen Schichtaufbau, bei dem zwi schen zwei farbkippenden Flüssigkristallschichten eine spezielle, auf Neo- dym-Eisen-Bor oder Samarium-Cobalt beruhende magnetische Schicht an geordnet ist.
Nachfolgend wird noch ein weiteres, in den Figuren nicht veranschaulichtes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Effektpigment gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Das plättchenförmige magnetische Effektpigment beinhaltet einen Schichtaufbau, bei dem zwi schen zwei farbkippenden Flüssigkristallschichten eine spezielle magneti sche Schicht angeordnet ist. Die spezielle magnetische Schicht beruht auf Co/ Cr-Legierungen oder auf Schichtaufbauten auf Basis der Konfiguration NiFe/TiCr/ CoCr-TaPt, aufgebracht auf einem Al/NiP-Substrat.

Claims

P a te nt a n s p r ü c h e
1. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment zur Verwendung in einer Druckfarbe, wobei das Effektpigment einen Schichtaufbau mit einer magne tischen Schicht und einer farbkippenden Flüssigkristallschicht aufweist.
2. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 1, wobei der Schichtaufbau des Effektpigments zusätzlich zu der magnetischen Schicht und der farbkippenden Flüssigkristallschicht noch eine metallische, reflektierende Schicht aufweist, wobei die magnetische Schicht zwischen der farbkippenden Flüssigkristallschicht und der metallischen, reflektierenden Schicht angeordnet ist.
3. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 1, wobei der Schichtaufbau des Effektpigments zusätzlich zu der magnetischen Schicht und der farbkippenden Flüssigkristallschicht noch eine weitere farb- kippende Flüssigkristallschicht aufweist, wobei die magnetische Schicht zwischen den zwei farbkippenden Flüssigkristallschichten angeordnet ist.
4. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das magnetische Moment des Effektpigments senkrecht zum Normalenvektor der Plättchenebene ausgerichtet ist.
5. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die magnetische Schicht auf einem Material basiert, das von der Gruppe bestehend aus Nickel, Cobalt, Eisen, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Erbium, Neodym, Aluminium, Bor, Chrom, Mangan, einer Le gierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente und einem Oxid eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist.
6. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die magnetische Schicht auf einem Material basiert, das von einer Cobalt/ Nickel-Legierung, einer Fe/Si-Legierung, einer Fe/Ni- Legierung, einer Fe/ Co-Legierung und einer Fe/Ni/Mo-Legierung gewählt ist, oder die magnetische Schicht auf einem Material basiert, das von der Gruppe bestehend aus SmCos, NdCos, Sm2Coi7, Nd2Fei4B, Sr6Fe2C>3, TbFe2, Al-Ni-Co und einer Kombination eines oder mehrerer der vorstehend ge nannten Stoffe gewählt ist, oder die magnetische Schicht auf einem Material basiert, das von der Gruppe bestehend aus Spinell-Ferriten des Typs FesCh, NiFe2C>4, MnFe2C>4, CoFe2C>4 und Granaten des Typs YIG oder GdIG gewählt ist.
7. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Effektpigment ein im Wesentlichen senkrecht zur Plätt chenebene ausgerichtetes magnetisches Moment aufweist.
8. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 7, wobei die magnetische Schicht auf einem ferromagnetischen oder ferrimagneti- sehen Material mit einer hohen Koerzitivfeldstärke basiert.
9. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 7 oder 8, wobei die magnetische Schicht auf einem Seltenerdmetall basiert und bevor zugt auf Neodym-Eisen-Bor oder auf Samarium-Cobalt basiert.
10. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprü che 7 bis 9, wobei die magnetische Schicht auf einer Co/Cr-Legierung oder auf einem Schichtaufbau auf Basis der Konfiguration NiFe/TiCr/ CoCr-TaPt, aufgebracht auf einem Al/NiP-Substrat, basiert.
11. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 7, wobei die magnetische Schicht auf innerhalb einer festen Matrix fixierten magneti schen Partikeln mit einer weitgehend einheitlichen, im Wesentlichen senk- recht zur Plättchenebene des Effektpigments ausgerichteten magnetischen Vorzugsrichtung basiert.
12. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 11, wobei das Material der magnetischen Partikel von der Gruppe bestehend aus Ba- Fei20i9, FePt, CoCrPt, CoPt, BiMn, a-Fe2C>3 und Nd2Fei4B gewählt ist.
13. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach Anspruch 11, wobei die magnetischen Partikel eine Formanisotropie aufweisen, insbesondere langgestreckte Partikel sind, und das Material der magnetischen Partikel von der Gruppe bestehend aus Nickel, Cobalt, Eisen, Gadolinium, Terbium,
Dysprosium, Erbium, Neodym, Aluminium, Bor, Chrom, Mangan, einer Le gierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente und einem Oxid eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist.
14. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprü che 11 bis 13, wobei die magnetischen Partikel jeweils auf mittels der Glan- cing-Angle-Deposition(GLAD)-Technik, der Oblique- Angle- Deposition(OAD)-Technik, lithographischer Methoden oder einer Fällungs reaktion erhältlichen Nadeln basieren.
15. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprü che 7 bis 14, wobei die magnetische Schicht auf einem magnetischen Material mit einer säulenförmigen Nanostruktur basiert und die magnetischen Säulen jeweils eine weitgehend einheitliche, im Wesentlichen senkrecht zur Plätt- chenebene des Effektpigments ausgerichtete magnetische Vorzugsrichtung aufweisen.
16. Plättchenförmiges magnetisches Effektpigment nach einem der Ansprü che 1 bis 15, wobei die magnetische Schicht eine schwarze Farbe aufweist, die insbesondere auf schwarzem magnetischem Material beruht und/ oder auf durch zusätzlich beigefügte schwarze Pigmente oder Farbstoffe beruht.
17. Druckfarbe, umfassend plättchenförmige magnetische Effektpigmente nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
18. Druckfarbe nach Anspruch 17, wobei die Druckfarbe ein Bindemittel, bevorzugt ein UV-härtendes Bindemittel oder ein wärmehärtendes Binde mittel, umfasst.
19. Sicherheitselement zur Absicherung eines Wertdokuments oder eines Wertgegenstands, erhältlich durch drucktechnisches Aufbringen der Druck farbe nach einem der Ansprüche 17 oder 18 auf einen Bedruckstoff.
20. Sicherheitselement nach Anspruch 19, wobei der Bedruckstoff ein Wert dokumentsubstrat, vorzugsweise ein Papiersubstrat, ein Polymersubstrat, ein Papier/ Polymer-Verbundsubstrat oder ein papierähnliches Substrat, ist.
21. Sicherheitselement nach Anspruch 19 oder 20, wobei für den Betrachter beim Betrachten des Sicherheitselements ein betrachtungswinkelabhängiger optischer Effekt wahrnehmbar ist, der auf den in einem externen Magnetfeld ausgerichteten und im gehärteten Bindemittel fixierten Pigmenten basiert.
22. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Pig mente entlang des Sicherheitselements bereichsweise in Form von Mustern, Zeichen oder einer Codierung vorliegen.
23. Datenträger mit einem Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 19 bis 22.
24. Datenträger nach Anspruch 23, wobei der Datenträger eine Banknote o- der ein anderes Wertdokument, ein Pass, eine Urkunde, Bezahlkarte oder eine Ausweiskarte ist.
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