AT507647B1 - Transparentes sicherheitselement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement aufweisend ein Trägersubstrat, bestehend aus jeweils mindestens einer ersten Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine transparente Schicht mit hohem Brechungsindex (HRI-Schicht) ist.

Description

österreichisches Patentamt AT 507 647 B1 2011-06-15

Beschreibung

TRANSPARENTES SICHERHEITSELEMENT

[0001] Die Erfindung betrifft transparente Sicherheitselemente, die einen Farbkippeffekt, bewirkt durch metallische Cluster, die über eine definierte transparente Schicht von einer Schicht mit hohem Brechungsindex getrennt sind, aufweisen.

[0002] Aus WO 02/18155 ist ein Verfahren zur fälschungssicheren Markierung von Gegenständen bekannt, wobei der Gegenstand mit einer Markierung bestehend aus einer elektromagnetische Wellen reflektierenden ersten Schicht auf die eine für elektromagnetische Wellen durchlässige inerte Schicht mit einer definierten Dicke aufgebracht wird, worauf auf diese inerte Schicht eine aus metallischen Clustern gebildete dritte Schicht folgt, versehen wird.

[0003] Aus EP 1 716 007 A ist ein fälschungssicheres Sicherheitselement bestehend aus jeweils mindestens einer elektromagnetische Wellen reflektierenden Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, wobei eine oder mehrere der Schichten zusätzlich zu ihrer Funktion im Farbkippeffekt-Setup weitere Sicherheitsfunktionen erfüllen, bekannt.

[0004] Dabei wird jeweils durch Aufbringung von Clusterschichten, in Kombination mit einer polymeren Abstandschicht und einer metallischen Reflexionsschicht, ein Farbkippeffekt erzeugt.

[0005] Nachteil dabei ist, dass weitere Elemente oder Sicherheitselemente, wie beispielsweise Fluoreszenzen, Texte, Mikrotexte, Bilder und dergleichen unterhalb der metallischen Reflexionsschicht nicht mehr erkennbar sind.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist daher ein Sicherheitselement bereitzustellen, das einen Farbkippeffekt aufweist, der auch ohne metallische Reflexionsschicht erkennbar ist und außerdem das darunter liegende Element oder Sicherheitselement, beispielsweise ein Foto, ein Text, ein Mikrotext oder ein fluoreszierendes Merkmal erkennbar ist.

[0007] Gegenstand der Erfindung ist daher ein Sicherheitselement aufweisend ein Trägersubstrat, bestehend aus jeweils mindestens einer ersten Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine transparente Schicht mit hohem Brechungsindex (HRI-Schicht) ist.

[0008] Als Trägersubstrat kommen vorzugsweise transparente flexible Kunststofffolien, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC in Frage. Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5 - 700 pm, bevorzugt 5 -200 gm, besonders bevorzugt 5 - 50 pm auf.

[0009] Auf das Trägersubstrat wird eine transparente Schicht mit hohem Brechungsindex aufgebracht. Diese Schicht kann vollflächig oder partiell, aufgebracht werden.

[0010] Diese Schicht weist einen Brechungsindex auf, der höher ist, als der Brechungsindex der Abstandsschicht, vorzugsweise einen Brechungsindex von > 2.0 auf und wird auch als HRI-Schicht (high refractive index - Schicht) bezeichnet.

[0011] Dabei kommen beispielsweise im Vakuum aufgedampfte, oder gedruckte oder lackierte transparente Materialien, wie beispielsweise Metalloxide oder Metallsulfide, beispielsweise Ti-Oxide, Ta-Oxide, Si-Oxide oder ZnS in Frage.

[0012] Zur partiellen Aufbringung eignet sich besonders ein Verfahren unter Verwendung eines löslichen Farbauftrags zur Herstellung der partiellen HRI-Schicht. Dabei wird in einem ersten Schritt auf dem Trägersubstrat ein in einem Lösungsmittel löslicher Farbauftrag aufgebracht, in einem zweiten Schritt diese Schicht gegebenenfalls mittels eines Inline-Plasma-, Corona- oder Flammprozesses behandelt und in einem dritten Schritt eine Schicht des zu strukturierenden Materials in einem Vakuumaufdampfverfahren oder durch Drucken oder durch Lackieren aufgebracht, worauf in einem vierten Schritt der Farbauftrag mittels eines Lösungsmittels, gegebe- 1/4 österreichisches Patentamt AT 507 647 B1 2011-06-15 nenfalls kombiniert mit einer mechanischen Einwirkung, entfernt wird.

[0013] Der lösliche Farbauftrag erfolgt partiell, die Aufbringung der HRI-Schicht kann vollflächig oder partiell erfolgen.

[0014] Die Dicke der HRI-Schicht beträgt vorzugsweise etwa 30-100 nm, wobei aber auch höhere bzw. geringere Schichtdicken möglich sind.

[0015] In einer besonderen Ausführungsform kann die partielle transparente Schicht durch eine nicht-transparente Schicht, z.B. durch eine Metallschicht, die vollflächig oder partiell, entweder genau oder partiell deckungsgleich oder versetzt zu der HRI-Schicht aufgebracht ist, ergänzt werden.

[0016] Die darauf folgende polymere Abstandschicht bzw. die polymeren Abstandsschichten können ebenfalls vollflächig oder partiell aufgebracht werden. Die polymeren Schichten bestehen beispielsweise aus konventionell oder strahlungshärtenden, insbesondere UV-härtenden, Färb- oder Lacksystemen auf Basis von Nitrocellulose, Epoxy-, Polyester-, Kolophonium-, Acry-lat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat-, Urethan- oder PS-Copolymersystemen.

[0017] Diese polymere Schicht dient im Wesentlichen als transparente Abstandsschicht, kann aber je nach Zusammensetzung in einem bestimmten Spektralbereich absorbierend und/oder fluoreszierend bzw. phosphoreszierend sein. Gegebenenfalls kann diese Eigenschaft auch durch Beimengung eines geeigneten Chromophors verstärkt werden. Durch die Auswahl verschiedener Chromophore kann ein geeigneter Spektralbereich ausgewählt werden. Dadurch kann neben dem Kippeffekt auch die polymere Schicht zusätzlich maschinenlesbar gestaltet werden. So kann beispielsweise im blauen Spektralbereich (im Bereich von etwa 400 nm) ein gelber AZO-Farbstoff, beispielsweise Anilide, Rodural, Eosin, eingesetzt werden. Der Farbstoff ändert darüber hinaus des Spektrum des Sicherheitsmerkmals in charakteristischer Weise.

[0018] Bei Einsatz eines Fluorophors mit Anregung außerhalb des sichtbaren Bereichs (z. B. im UV) und Abstrahlung im sichtbaren Bereich, lässt sich bei Wahl einer geeigneten Konzentration sogar eine Markierung mit Farbwechsel bei Beleuchtung generieren. Optimalerweise weist dabei der Schichtaufbau bei dem anvisierten Beobachtungswinkel ein Spektrum mit hoher Absorption im Wellenlängenbereich der Emission des Fluorophors auf.

[0019] In einer besonderen Ausführungsform weist die polymere Abstandsschicht Bereiche unterschiedlicher Dicke auf. Durch definierte Variation der Dicke (Gradient, definierte Stufen, definierte Strukturen) der polymeren Abstandsschicht wird eine Kombination unterschiedlicher Farbkippeffekte in einem fertigen Sicherheitselement erzeugt (Mehrfarbenkippeffekt).

[0020] Die Dicke der Schicht kann dabei in einem weiten Bereich gezielt variiert werden, beispielsweise in einem Bereich von 10 nm bis 3 pm.

[0021] Bei einer Abstandsschichtdicke über ca. 1,5 pm ergibt der Schichtaufbau keine für das menschliche Auge mehr erkennbare Farbe. Das liegt daran, dass das Spektrum mit zunehmender Schichtdicke immer komplexer wird (Multipeak) und nicht mehr aufgelöst werden kann. Für Lesegeräte ist das Spektrum aber weiterhin gut messbar und sogar hoch charakteristisch, wobei die maximal zu vermessende Abstandsschichtdicke vom Auflösungsvermögen des jeweiligen Gerätes abhängt. Dies stellt eine Möglichkeit dar, eine unscheinbare aber maschinenlesbare Markierung zu erzeugen.

[0022] Ferner kann bei der Aufbringung der polymeren Abstandsschicht ein bestimmter definierter Schichtdickenverlauf, entweder in einem Aufbringungsschritt oder durch Aufbringung mehrerer Schichten, die wiederum je nach gewünschtem Schichtdickenverlauf vollflächig bzw. partiell sein kann, eingestellt werden.

[0023] Der Schichtdickenverlauf kann auch in Form eines Stufenaufbaus ausgeführt sein, wobei auf eine Basisschicht unterschiedliche Dicken einer weiteren polymeren Schicht partiell aufgebracht werden.

[0024] Ferner ist es möglich mehrere Schichten aus unterschiedlichen Polymeren, beispiels- 2/4 österreichisches Patentamt AT 507 647 B1 2011-06-15 weise Polymeren mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufzubringen.

[0025] In einer besonderen Ausführungsform kann mindestens eine Schicht der polymeren Abstandsschicht optisch aktive Strukturen, beispielsweise Beugungsgitter, Beugungsstrukturen, Hologramme und dergleichen aufweisen, die in die polymere Abstandsschicht, vorzugsweise vor der vollständigen Aushärtung geprägt werden können. Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise aus EP -A 1352732 A oder aus EP -A 1310381 bekannt.

[0026] Üblicherweise weist die polymere Abstandsschicht einen Brechungsindex von ca. 1,3 bis 1,7 auf, jedenfalls aber einen niedrigeren Brechungsindex als die aufgebrachte HRI - Schicht.

[0027] Anschließend wird eine Schicht aus metallischen Clustern aufgebracht. Die metallischen Cluster können beispielsweise aus Aluminium, Gold, Palladium, Platin, Chrom, Silber, Kupfer, Nickel, Tantal, Zinn und dergleichen oder deren Legierungen, wie beispielsweise Au/Pd, Cu/Ni oder Cr/Ni bestehen. Vorzugsweise können auch Clustermaterialien aufgebracht werden, beispielsweise halbleitende Elemente der III. bis VI. Haupt- bzw. der II. Nebengruppe, deren Plas-monenanregung extern (z.B. über Röntgen- oder lonenstrahlung oder elektromagnetische Wechselwirkungen) triggerbar ist. Dadurch wird bei Betrachtung mit einem geeigneten Lesegerät eine Änderung im Farbspektrum (z.B. Intensitätsänderung) bzw. ein Blinken des Farbkippef-fekts sichtbar.

[0028] Die Clusterschicht kann auch zusätzliche Eigenschaften, beispielsweise elektrisch leitfähige, magnetische oder fluoreszierende Eigenschaften aufweisen. So weist beispielsweise eine Clusterschicht aus Ni, Cr/Ni, Fe bzw. Core-Shell-Strukturen mit diesen Materialien bzw. Mischungen dieser Materialien mit den oben erwähnten Clustermaterialien derartige zusätzliche Merkmale auf.

[0029] Diese Clusterschicht kann auf bekannte Weise durch Sputtern (beispielsweise lo-nenstrahl oder Magnetron) oder Verdampfen (thermisch, mittels Elektronenstrahl, aus einer Lösung) oder durch Adsorption aufgebracht werden.

[0030] Die Clusterschicht kann vollflächig oder partiell aufgebracht werden.

[0031] Aufgrund der transparenten HRI - Schicht ändert sich auch die Farbe winkelabhängig, sodass ein auf beiden Seiten sichtbarer Farbkippeffekt entsteht, dessen Farbänderungen auf der Vorder- und Rückseite des Aufbaus unterschiedlich sein können.

[0032] In analoger Weise kann auch ein inverser Setup mit einer Clusterschicht (Aufbringen der Clusterschicht auf das Trägersubstrat, anschließendes Aufbringen der polymeren Abstandsschicht und der HRI-Schicht) hergestellt werden, wobei die Eigenschaften der einzelnen Schichten der vorangehenden Beschreibung entsprechen.

[0033] Der Schichtaufbau kann anschließend gegebenenfalls ein oder beidseitig mit einer Haftvermittlerschicht und einer Klebebeschichtung zur Aufbringung auf ein Substrat versehen werden.

[0034] Als Klebeschichtung kommen dabei Heiß- oder Kaltsiegelkleber oder Selbstklebebe-schichtungen in Frage.

[0035] Gegebenfalls kann der beschriebene Schichtaufbau auch gegen ein weiteres Trägersubstrat kaschiert werden.

[0036] Das Sicherheitselement kann beispielsweise auf ein Substrat aufgebracht werden, das Elemente oder Sicherheitselemente, beispielsweise ein Foto, einen Text, ein fluoreszierendes Merkmal, Graphiken, Bilder, Symbole und dergleichen aufweist.

[0037] An der Grenzfläche zwischen Abstandsschicht und HRI-Schicht wird nur ein Teil des einfallenden Lichts reflektiert und erzeugt durch Interferenzeffekte einen Farbkippeffekt. Der Anteil des Lichts, der durch die HRI-Schicht transmittiert wird, gelangt zu dem Substrat, auf das das Sicherheitselement aufgebracht ist und durch den Mehrschichtaufbau wieder zum Betrachter zurück. Dadurch bleiben Elemente oder Sicherheitselemente, die auf dem Substrat vorhanden sind, für den Betrachter sichtbar. 3/4