EP3865312A1 - Verfahren zur herstellung eines sicherheitselements - Google Patents

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EP3865312A1
EP3865312A1 EP20157388.8A EP20157388A EP3865312A1 EP 3865312 A1 EP3865312 A1 EP 3865312A1 EP 20157388 A EP20157388 A EP 20157388A EP 3865312 A1 EP3865312 A1 EP 3865312A1
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EP
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layer
motif
embossing
lift
lacquer layer
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EP20157388.8A
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EP3865312C0 (de
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Stephan Trassl
Sonja Landertshamer
Anita FUCHSBAUER
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Hueck Folien GmbH
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Hueck Folien GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a security element with a security feature, which security feature comprises a first motif having a color shift effect and a second motif.
  • first motif and second motif are to be understood as meaning those optically perceptible components from which the optically perceptible form of the security feature, for example the form of a pattern, is composed.
  • a security feature can be formed, for example, by characters, letters, numbers, lines, symbols, guilloches, lettering, symbols or motifs or combinations of the aforementioned elements, in particular in the form of a pattern.
  • one of the motifs represents a positive of the security feature, while the other motif represents a negative of the security feature. Only through the optical combination of the first motif and the second motif does the viewer obtain a security feature with a complete optically perceptible shape, in particular with optically perceptible contours and outlines.
  • the first motif is generally that optically perceptible component of the security element which defines the contours, lines or line structures and / or outlines or outlines.
  • the first motif can therefore also be referred to as a contour or contour structure.
  • the second motif is generally that optically perceptible component of the security element which is at least partially flat and whose shape is essentially determined by the first motif.
  • the second motif can therefore also are referred to as surface pattern, surface structure or pattern structure.
  • the circular line would correspond to the first motif, while the area within the circular line and / or the area between the circular line and an outer boundary of the security element form the second motif.
  • documents of value are understood to mean bank notes, stocks, bonds, certificates, vouchers, checks, high-quality admission tickets, labels for product security, credit or money cards.
  • documents at risk of forgery such as passports, identification cards or other identification documents, can also be regarded as documents of value, in particular if these comprise a security paper.
  • Such security elements usually comprise a polymer or polymer compositions as the carrier substrate or base material.
  • security elements typically have optically variable security features such as holograms or certain color-shift effects, so one to ensure better protection against counterfeiting.
  • optically variable security elements is that the security features on these security elements cannot be imitated by mere copying with copiers, since the effects of an optically variable security feature are lost through copying or even appear black.
  • a method for producing a security element with color change properties in which a thin-film element is formed by means of a structured spacer layer which is arranged between an absorber layer and a reflective layer.
  • This structured spacer layer is produced either by a printing process or by filling in a pre-embossed relief structure.
  • the structured spacer layer defines a pattern arrangement which has a color shift effect.
  • carrier films are preferably used as carrier substrates.
  • the carrier substrates can be, for example, PI (polyimide), PP (polypropylene), MOPP (monoaxially stretched polypropylene), PE (polyethylene), PPS (polyphenylene sulfide), PEEK (polyetheretherketone), PEK (polyetherketone), PEI (polyetherimide) , PSU (polysulfone), PAEK (polyaryletherketone), LCP (liquid crystal polymers), PEN (polyethylene naphthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PET (polyethylene terephthalate), PA (polyamide), PC (polycarbonate), COC (cyclo-olefin copolymers), POM (polyoxymethylene), ABS ( Acrylonitrile-butadiene-styrene), PVC (polyvinyl chloride), PTFE (polytetrafluoro
  • a basic structure for the production of the security element comprises, on the one hand, the carrier substrate and, on the other hand, the lift-off-capable embossing lacquer layer, which is applied either directly to the carrier substrate or to an intermediate layer arrangement comprising one or more intermediate layers and which is applied to the carrier substrate.
  • lift-off-capable lacquers are those lacquers which can be removed from the underlying layer structure in a subsequent step by a lift-off process or a lift-off process, directly Further layers applied to a lift-off-capable paint layer are removed together with the lift-off-capable paint layer.
  • a sacrificial layer In this context, one speaks of a sacrificial layer.
  • a deformable lacquer layer preferably a UV-curable lacquer layer or a thermoplastic lacquer layer, is generally referred to as an embossing lacquer layer, which enables the embossing lacquer layer to be partially removed during so-called residue-free embossing, which is described in detail below.
  • a lift-off-capable embossing lacquer layer is accordingly applied which, on the one hand, has the properties of an embossing lacquer layer and, on the other hand, is also designed to be lift-off-capable.
  • Lacquers based on acrylates with polar residual groups and / or surface-active additives and photoinitiators are suitable as lift-off capable embossing lacquers.
  • Acrylates with polar residual groups are, for example, 4-acrylooylmorpholine (ACMO), ethoxy-ethoxy-ethyl-acrylate (Miramer M170 / M100 / M150 / 170), (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxalate-4yl) methyl acrylate (MEDOL-10) 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, caprolactone acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate or Ebercryl P115 (reactive tertiary amine).
  • the acrylate monomer can be selected from the group comprising isobornyl acrylate (IBOA) and isobornyl methacrylate (IBOMA), which are sold, for example, under the
  • Surface-active additives include, for example, TEGO TWIN 4100 (siloxane-based Gemini Tensid), TEGO RAD2200N (siloxane-polyether-acrylate), Flouwet AC 600 (polyfluorohexylethyl-acrylate), Visocoat 8F (1H, 1H, 5H-octafluoropentyl acrylate), Fombin MD40 ( Perfluoroether urethane acrylate) or PolyFox 3510 (perfluoroether urethane methacrylate).
  • Suitable photoinitiators are, for example, Genocure LTM, Irgacure 819, Irgacure 184, Darocure 1173, KL200 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propanone) or combinations thereof.
  • the first motif in the finished security element can be defined and produced in a particularly high resolution in a simple manner.
  • the layer lying below the embossing lacquer layer is also referred to as residual-free embossing.
  • Partial removal by embossing the first motif is to be understood in the context of the invention as meaning that the lift-off capable embossing lacquer layer in the form of the first motif in an embossing direction from a first interface of the embossing lacquer layer almost to a second, to the one immediately below the embossing lacquer layer lying layer adjacent, interface of the embossing lacquer layer is removed.
  • the lift-off-capable embossing lacquer layer has a recess in the form of the first motif, which in the embossing direction extends essentially over the entire extent of the embossing lacquer layer.
  • Such a (residue-free) embossing process can be achieved through the interaction of the depth of penetration and the design of the embossing tool or the embossing structure, the parameters being selected in such a way that the layer located below the embossing lacquer layer in the embossing direction, for example the carrier substrate or another lacquer layer, is not or is at least not significantly damaged, while the embossing lacquer layer is removed as completely as possible.
  • the lift-off-capable embossing lacquer layer remains in the form of the second motif due to the production of the embossing in the form of the first motif.
  • the remaining lift-off-capable embossing lacquer layer in the form of the second motif subsequently serves as a sacrificial layer, so that the subsequently applied layers of the thin-film element on the one hand on the lift-off-capable embossing lacquer layer in the form of the second motif and on the other hand in the area of the embossing in the form of the first motif on the immediately below the lift-off capable embossing lacquer layer lying layer, in particular on the carrier substrate or on a further lacquer layer.
  • the lift-off-capable embossing lacquer layer remaining after embossing functions as a structured sacrificial layer or mask layer for the thin-film element.
  • an absorber layer, a reflective layer and a dielectric spacer layer arranged between the absorber layer and reflective layer, preferably over the entire area in the area of the security feature, are applied in a manner known per se. Whether it is the absorber layer or the reflective layer
  • a metallic layer can be used as the absorber layer, which can be, for example, a pure metal layer or a layer containing metallic clusters.
  • the absorber layer preferably comprises at least one metal from the group consisting of aluminum, gold, palladium, platinum, chromium, silver, copper, nickel, tantalum, tin or their alloys, for example gold / palladium, copper / nickel, copper / aluminum or chromium.
  • dielectric materials with a refractive index less than or equal to 1.65 are possible, e.g. aluminum oxide (Al 2 O 3 ), metal fluorides, e.g. magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), silicon oxide (SiO x ) , Silicon dioxide (SiO 2 ), cerium fluoride (CeF 3 ), sodium aluminum fluoride (e.g.
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • metal fluorides e.g. magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), silicon oxide (SiO x ) , Silicon dioxide (SiO 2 ), cerium fluoride (CeF 3 ), sodium aluminum fluoride (e.g.
  • Na 3 AlF 6 or Na 5 Al 3 F 14 neodymium fluoride (NdF 3 ), lanthanum fluoride (LaF 3 ), samarium fluoride (SmF 3 ) , Barium fluoride (BaF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), lithium fluoride (LiF), low refractive index organic monomers and / or low refractive index organic polymers.
  • the above-mentioned materials can be vapor-deposited or, especially if they are monomers and polymers, printed on.
  • dielectric materials with a refractive index greater than 1.65 can also be used, e.g. zinc sulfide (ZnS), zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO 2 ), carbon (C), indium oxide (In 2 O 3 ) , Indium tin oxide (ITO), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), cerium oxide (CeO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), iron oxides such as iron (II, III) oxide (Fe 3 O 4 ) and iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ), hafnium nitride (HfN), hafnium carbide (HfC), hafnium oxide (HfO 2 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), praseodymium
  • a metallic layer can be used as the reflective layer, which preferably comprises at least one metal selected from the group consisting of aluminum, gold, chromium, silver, copper, tin, platinum, nickel and their alloys, for example nickel / chromium or copper / aluminum. It is also conceivable that the reflective layer contains a semiconductor such as silicon. Finally, it is also conceivable that the reflective layer is produced by applying a printing ink with metallic pigments, preferably from a metal from the aforementioned group.
  • the reflective layer is applied over the entire surface or in part by known processes such as spraying, vapor deposition, sputtering, or, for example, as printing ink by known printing processes (gravure, flexographic, screen, digital printing), by painting, roller application processes, slot nozzle, immersion (rolldip or Dip coating) or curtain coating and the like.
  • known processes such as spraying, vapor deposition, sputtering, or, for example, as printing ink by known printing processes (gravure, flexographic, screen, digital printing), by painting, roller application processes, slot nozzle, immersion (rolldip or Dip coating) or curtain coating and the like.
  • a layer with a high refractive index which is also referred to as an HRI [High Refractive Index] layer, can also be used as the reflective layer.
  • HRI layers Reflective layers formed are dielectric materials with a refractive index greater than or equal to 1.65, such as zinc sulfide (ZnS), zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO 2 ), carbon (C), indium oxide (In 2 O 3 ), indium -Tin oxide (ITO), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), cerium oxide (CeO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), iron oxides such as iron (II, III) oxide ( Fe 3 O 4 ) and iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ), hafnium nitride (HfN), hafnium carbide (HfC), hafnium oxide (HfO 2 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ),
  • the embossing lacquer layer is peeled off, for example using polar solvents and / or additives selected from dilute acids, dilute alkalis, water containing surfactants, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone (MEK) or acetone.
  • polar solvents and / or additives selected from dilute acids, dilute alkalis, water containing surfactants, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone (MEK) or acetone.
  • PMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • MEK methyl ethyl ketone
  • the first motif is embossed into the embossing lacquer layer in such a way that the lift-off capable embossing lacquer layer is removed in one embossing direction up to a layer immediately below the embossing lacquer layer and thus the lift-off capable embossing lacquer layer remains in the form of the second motif after the embossing.
  • the Layers of the thin-film element partially, namely in the area of the embossing in the form of the first motif, applied to the layer located directly below the embossing lacquer layer and partially, namely where the embossing lacquer layer in the form of the second motif remained after the embossing, applied to the layer structure, so that after the lift-off capable embossing lacquer layer has been removed - in addition to the sections of the thin-film element applied to it - the thin-film element remains in the form of the first motif on the layer immediately below the embossing lacquer layer.
  • a security feature with a color shift effect can be produced in a simple manner, which has a particularly high resolution in relation to the first motif, in particular in relation to the contours, lines or line structures and / or outlines or outlines of the security feature, because particularly small contour strengths are possible for the first motif.
  • the contour thickness of the first motif can preferably be less than 100 ⁇ m, preferably less than 50 ⁇ m, in particular less than 10 ⁇ m.
  • security features can thus preferably be produced whose contours, lines or line structures and / or outlines or outlines (i.e. their first motif) have the aforementioned particularly small contour thickness, but nevertheless - due to the thin-film element - produce a color shift effect in the viewer .
  • the contour thickness is understood to mean the normal distance between two flanks of the first motif, which correlates with the corresponding thickness of the embossing structure of the embossing tool.
  • extremely fine lines or line structures, contours and / or outlines or outline lines can be generated as a first motif with a color shift effect through the so-called residue-free embossing, so that the optically perceptible form of the security feature formed by the first and second motif can be resolved much higher than with conventional ones Application method, the security feature at the same time generating an effect visually distinguishable from the color shift effect in the form of the second motif, in particular in the form of the surface pattern, the surface structure or the pattern structure, for the viewer.
  • the so-called residue-free embossing enables the precise simultaneous production or definition of the first and second motif, with the embossed lift-off-capable embossing lacquer layer acting as a sacrificial layer and defining the shape of the second motif in the finished security element.
  • the method according to the invention can also be used to produce security elements whose security features have at least some sections of the first motifs resolved in the diffractive area, in particular lines or line structures, contours and / or outlines or outlines, and at the same time produce a color shift effect due to the thin-film element.
  • diffractive gratings with an additional color shift effect can thus be produced, which generate a combination of diffractive effects and color shift effects. Dissolved in the diffractive area or triggering a diffractive effect in the observer is understood to mean that the corresponding structure size is smaller than 2.5 ⁇ m or that the contour thickness is smaller than 2.5 ⁇ m.
  • a see-through effect in the form of the second motif is produced.
  • the layer structure is designed in such a way that the viewer perceives the second motif on the security element as a see-through effect, in other words is perceived as being essentially transparent or translucent, depending on the viewing direction, different optical effects can be caused in the viewer.
  • Such a see-through effect can generally be produced in that all layers of the layer structure of the security element are essentially transparent in the area of the second motif after the lift-off-capable embossing lacquer layer has been removed.
  • “essentially transparent” is to be understood as meaning that there is a degree of transmission of> 80%, either based on each individual layer or all layers together.
  • Such a see-through effect can also be achieved, for example, in that the security feature has a color-changing thin-layer structure in the form of the second motif, the color-changing thin-layer structure consisting of an absorber layer and a dielectric spacer layer.
  • the color-shifting thin-film structure is designed in such a way that the color-shifting effect can only be perceived or detected by machine and not with the naked eye in order to create a see-through effect for the viewer, since the color-shifting thin-film structure is perceived as essentially transparent by the human eye.
  • a security element with a security feature which comprises a thin-film element in the form of the first motif and a color-shifting thin-layer structure in the form of the second motif, the second motif being perceived by the viewer as a see-through effect despite the color-shifting thin-layer structure, also through Modification or adaptation of the method steps described at the beginning can be produced.
  • the first motif is at least partially resolved in the diffractive area or is designed as a diffractive grating, the first motif can be perceived as a color shift effect when viewed from the side of the absorber layer, while when viewed from the side of the Reflective layer from only the diffractive grating is optically effective.
  • one embodiment of the method according to the invention provides that the lift-off-capable embossing lacquer layer is cured after the embossing of the first motif.
  • Such curing is particularly advantageous when the embossing lacquer layer consists of a UV-curable lacquer or a thermoplastic lacquer.
  • the hardening can be, for example, hardening by means of UV radiation or by means of thermal hardening processes.
  • the lift-off-capable embossing lacquer layer is applied directly to the carrier substrate.
  • the optically distinguishable from the color shift effect in the form of the second motif can be achieved through the design of the carrier substrate in that the carrier substrate is made essentially transparent, so that the second motif can be recognized as a see-through effect.
  • This variant is generally useful if the carrier substrate remains on the security element when the security element is attached to a value document. If the carrier substrate is removed when the security element is attached to a value document, as is usually the case with so-called transfer elements, the structure described above leads to a see-through effect in the form of the second motif in the protected value document.
  • a base lacquer layer is applied, preferably on the carrier substrate, before the lift-off capable embossing lacquer layer is applied.
  • the base coat layer which is applied over the entire area, preferably in the area of the security feature, allows further Refraction effects are generated or the base lacquer layer serves, in the case of a security element designed as a transfer element, as a carrier layer or base layer for the further layer structure, in particular for metallic intermediate layers.
  • the base lacquer layer can also be designed to enable the carrier substrate to be detached from the thin-film element or from the part of the security element comprising the thin-film element.
  • Such a property can be achieved, for example, in that the adhesion between the base lacquer layer and the carrier substrate is lower than between the base lacquer layer and the layer opposite the carrier substrate, preferably the absorber layer.
  • a further variant embodiment of the method according to the invention provides that a diffractive structure is embossed into the base lacquer layer.
  • this is a further embossing step that is independent of the embossing of the first motif.
  • the base lacquer layer is preferably designed as a, preferably UV-curable or thermoplastic, embossed lacquer layer.
  • thermoplastic lacquer which is then stabilized or hardened, is used as the embossing lacquer layer, it is preferably a thermoplastic lacquer based on methyl methacrylate (MMA) or ethyl cellulose or cycloolefin copolymer.
  • Modifiers can be added to the respective base polymer in order to set the required thermoplastic properties or to set the subsequent stabilizability.
  • possible modifiers include, for example, additives to set the desired glass transition temperature, i.e. the temperature range in which the lacquer is in the thermoplastic state, or modifiers to achieve permanent curing of the embossing lacquer layer.
  • the components are preferably in a solvent, for example in aqueous solvents, water, alcohols, ethyl acetate, methyl ethyl ketone or their Mixtures, dissolved.
  • Nitrocellulose is preferably added to a thermoplastic lacquer for an embossing lacquer layer based on MMA to increase the glass transition temperature.
  • Polyethylene waxes are preferably added to a thermoplastic lacquer for an embossing lacquer layer based on cycloolefin copolymers.
  • Crosslinkers are preferably added to a thermoplastic lacquer based on ethyl cellulose to adjust the hardenability.
  • the concentration of the base polymer in the applied embossing lacquer layer is generally between 4% and 50% depending on the type of base polymer selected, the desired properties of the embossing lacquer layer and the type and concentration of the modifiers.
  • a UV-curable lacquer is used as the embossing lacquer layer, it is preferably a lacquer system based on a polyester, an epoxy, an acrylate or a polyurethane system which contains one or more photoinitiators.
  • the photoinitiator (s) can be used to set the hardening at a defined wavelength or in a defined wavelength range, with the degree of hardening also being able to be varied if necessary. It is also conceivable that a water-thinnable UV-curable lacquer, preferably based on polyester, is used.
  • Diffractive surface structures can be designed, for example, as diffraction structures, surface reliefs, diffraction gratings, holograms or Kinegrams®. By providing such a surface structure, phase modulations occur due to different optical path lengths of the partial beams that pass through the diffractive surface structure, which can generate interference patterns. By taking advantage of this optical effect, further counterfeit protection measures can be taken.
  • a top lacquer layer is applied over the entire area, preferably in the area of the security feature, the refractive indices of the top lacquer layer and the base lacquer layer being selected so that no optically perceptible effect can be seen at an interface between the top lacquer layer and the base lacquer layer.
  • the base coat is provided with a diffractive surface structure
  • the optical effect generated by the diffractive surface structure in the area of the second motif, in particular the surface pattern can be extinguished by appropriate choice of the top coat, so that the diffractive surface structure is shaped with the color shift effect of the thin-film element of the first motif superimposed.
  • top coat can also be used to stabilize the layer structure in between, regardless of the choice of refractive index. It can be advantageous if the topcoat layer encases the thin-layer element in the form of the first motif. “Sheathing” is understood here to mean that the top coat not only covers the surface of the thin-film element in the form of the first motif or the base coat or the carrier substrate, but that a film of the top coat also covers the flanks of the thin-film element.
  • a further reflective layer and / or a color layer is applied in order to create an optical effect in the form of the second motif.
  • a reflective effect in the form of the second motif is generated for the viewer when the security element is viewed from the direction of the carrier substrate.
  • the color layer the viewer perceives the second motif in the color of the color layer when viewed from the direction of the carrier substrate. It is advantageous if the reflective layer forms the top layer of the thin-film element (i.e.
  • the thin-layer element has been applied to the carrier substrate in the order absorber layer, spacer layer, reflective layer), since in this case the further reflective layer or the colored layer is applied over the entire area in the area of the security feature without adversely affecting the color-shifting effect, which can be seen when viewed from the direction of the carrier substrate.
  • a base coat is provided with a diffractive surface structure and a further reflective layer is provided, the reflective effect and the diffractive effect can overlap.
  • a further variant embodiment of the method according to the invention provides that, after the lift-off-capable embossing lacquer layer has been removed, an adhesive layer is applied to the security element, the security element can be attached to a value document substrate of a value document by means of the adhesive layer.
  • the adhesive layer which can be embodied as a hot-melt adhesive layer, for example, the security element can be connected in a simple manner by applying or attaching to the value document substrate of a value document.
  • the adhesive layer can for example be applied directly to the reflective layer of the thin-film element.
  • the one, one or more intermediate layers comprising one or more intermediate layers between the adhesive layer and the reflective layer, Interlayer arrangement is applied.
  • further lacquer layers in particular protective lacquer layers or primer layers, further reflective layers, colored layers or combinations thereof come into consideration as intermediate layers.
  • the carrier substrate in particular from the thin-film element or from the part of the security element comprising the thin-film element, is preferably designed to be detachable, so that the carrier substrate can be removed from the security element after the connection to the value document substrate has been established.
  • a further reflective layer or a colored layer can be arranged, for example, either between the lift-off capable embossing lacquer layer and the carrier substrate or on the side of the carrier substrate opposite the embossing lacquer layer in order to create an optical effect in the form of the second motif.
  • the embossing of the second motif into the embossing lacquer layer is carried out by means of an embossing tool, which embossing tool is designed in such a way that that a contour thickness of the first motif is less than 50 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, in particular less than 2.5 ⁇ m.
  • a further embodiment variant of a security element according to the invention can be produced by means of such a method, in which a contour thickness of the first motif is less than 50 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, in particular less than 2.5 ⁇ m.
  • the first motif can be embossed in the embossing lacquer layer in a simple manner
  • the first motif also has a contour thickness that is smaller than 50 ⁇ m, preferably smaller than 10 ⁇ m. This is because the embossed structure acts as a positive of the first motif and the contour strengths approximately correspond to one another. It can preferably be provided that the contour thickness is between 10 ⁇ m and 50 ⁇ m or that the contour thickness is less than 10 ⁇ m. It is even conceivable that the contour thickness is less than 2.5 ⁇ m in order to produce a color-shifting diffractive structure.
  • Such a configuration of the embossing tool or of the security element allows the production of extremely fine lines or line structures, contours and / or outlines or outline lines as a second motif, so that the optically perceptible form of the security feature formed by the first and second motif are much more resolved can than with conventional application methods.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a value document 15 which is provided with a security element 10 according to the invention.
  • the security element 10 is firmly connected to the value document 15; the security element 10 is preferably embedded in the value document 15 or applied or laminated to the value document 15 or a value document substrate 6 of the value document 15.
  • the security element 10 has a security feature 16 which is composed of a first motif 11 and a second motif 12.
  • the optically perceptible shape of the security feature 16 is formed by the interaction of the first motif 11 and the second motif 12.
  • the first motif 11 usually forms the contours, outlines or outline lines or generally the lines or line structures of the security feature 16, while the second motif 12 fills at least the areas defined by the first motif 11 and thus functions as a surface pattern, surface structure or pattern structure.
  • the shape of the security feature 16 can be formed, for example, by characters, letters, numbers, lines, symbols, guilloches, lettering, symbols or motifs or combinations of the aforementioned elements, in particular in the form of a pattern.
  • the first motif 11 defines the outline or the contour of a capital of a column.
  • the second motif 12 comprises both the areas within the contour defined by the first motif 11 and the area between the contour defined by the first motif 11 and a rectangular outer boundary of the security feature 16.
  • the first motif 11 of a security element 10 is designed in such a way that a color shift effect is generated for the viewer.
  • the security feature 16 comprises a thin-film element 9 (see e.g. Fig. 2g ) in the form of the first motif 11.
  • the structure and the manufacturing steps of the security element 10, in particular the security feature 16, will be discussed in detail.
  • the surfaces encompassed by the second motif 12 remain visually distinguishable.
  • the optical effect by which the second motif 12 is made visually distinguishable from the first motif 11 depends on the layer structure selected, as will be shown in the following on the basis of different exemplary embodiments.
  • FIGS. 2a to 2g show different stages of the manufacturing process of a first embodiment of the Security element 10, the cutting position being symbolized by the line II in Fig. 1 is marked.
  • the layer thicknesses shown are not shown to scale but are only used for illustration.
  • Figure 2a shows a sectional view of a region of the security element 10 on which the security feature 16 is applied.
  • the security element 10 comprises a carrier substrate 1, preferably in the form of an essentially transparent carrier film, as a basic structure before the layers for the security feature 16 are applied.
  • a lift-off-capable embossing lacquer layer 2 is applied to the carrier substrate 1 over the entire area in the area of the security element 16 (see FIG Figure 2b ).
  • FIG. 2c to 2e the process of so-called residue-free embossing is shown schematically:
  • An embossing tool 13 with an embossing structure 13a is pressed onto the lift-off-capable embossing lacquer layer 2 in an embossing direction 17, which as a rule runs normal to the carrier substrate 1 (see FIG Fig. 2d ).
  • the embossed structure 13a corresponds to the positive of the first motif 11, with the embossed structure 13a and first motif 11 having essentially the same contour thickness 14.
  • the parameters of the embossing process are selected in such a way that the embossing structure 13a only partially removes the lift-off-capable embossing lacquer layer 2 over essentially the entire extent of the embossing lacquer layer 2 in the embossing direction 17 - this is referred to as so-called residue-free embossing.
  • the first motif 11 is embossed into the embossing lacquer layer 2 in such a way that the embossing lacquer layer 2 is removed in an embossing direction 17 up to a layer immediately below the embossing lacquer layer 2, in the present case up to the carrier substrate 1.
  • the second motif 12 is created by the part of the embossing lacquer layer 2 remaining (not embossed) after the embossing process, subsequently as a sacrificial layer 2a (in the form of of the second motif 12), and the first motif 11 is defined by the embossing 2b in the form of the first motif 11 in the lift-off-capable embossing lacquer layer 2.
  • the shape of the first motif 11 is defined by a structured recess in the embossing lacquer layer 2, i.e.
  • a contour thickness 14 of the embossed structure 13a is shown schematically, which represents the normal distance between two flanks of the embossed structure 13a facing away from one another.
  • the contour thickness 14 is at least in sections less than 50 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m.
  • the first motif 11 can be produced with a contour thickness 14 that is at least partially smaller than 50 ⁇ m, preferably smaller than 10 ⁇ m (see Fig. 2e ).
  • a particularly high resolution of the security feature 16 can thus be achieved, which could not be produced by means of a conventional application method for a thin-film element 9.
  • the contour thickness 14 of the first motif 11 corresponds to the normal distance between two flanks, preferably an embossed groove, of the embossment 2b.
  • the part of the embossing lacquer layer 2 remaining after the embossing can be cured, preferably by means of UV radiation or a thermal process.
  • the embossing 2b in the form of the first motif 11 is defined by the partial removal of the embossing lacquer layer 2 in order to define the shape of a subsequently applied thin-layer element 9, while the remaining sections of the embossing lacquer layer 2 in the form of the second motif 11 are subsequently used as a sacrificial layer 2a (also known as the mask layer) to determine in which areas no color-shift effect should be created.
  • a sacrificial layer 2a also known as the mask layer
  • the three layers of the thin-film element 9 are applied one after the other, the application again taking place over the entire area in the area of the security feature 16.
  • An absorber layer 3 is applied as the first layer.
  • the absorber layer 3 is designed as a metallic layer.
  • the optical density [OD] of the absorber layer 3 is usually in the range between 0.1 and 0.9, preferably between 0.3 and 0.6.
  • a dielectric spacer layer 20 preferably having dielectric properties, is applied to the absorber layer 3.
  • A, preferably UV-curable and / or transparent, lacquer layer can be used as the spacer layer 20 (also called spacer layer or spacer layer) or dielectric materials can be used.
  • the thickness of the dielectric spacer layer 20 is also between 50 and 800 nm, preferably between 100 and 700 nm, particularly preferably between 150 and 600 nm. The thickness is advantageously selected so that it is an optimum of in the wavelength range of 400-700 nm 2 - 6 QWOT [Quarter Wave Optical Thickness].
  • a reflective layer 4 is applied to the dielectric spacer layer 20 as the third layer.
  • the reflective layer 4 in the present exemplary embodiment is a metallic layer.
  • the optical density [OD] of the reflective view 4 is conventional, provided it is a metallic layer, in the range of between 1 and 3, preferably between 1.5 and 2.5.
  • the security element 10 is now depicted after the layers of the thin-film element 9 have been applied.
  • the thin-film element 9 is applied directly to the carrier substrate 1, while the thin-film element in the area of the sacrificial layer 2a in the form of the second motif 12, i.e. where parts of the lift-off are still possible after the embossing process Embossing lacquer layer 2 remained on the carrier substrate 1, has just been applied to the sacrificial layer 2a.
  • the lift-off method is, for example, a treatment with a polar solvent or an aqueous solution containing additives selected from dilute acids, dilute alkalis, water containing surfactants, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone (MEK) or acetone, in which case the type of additive depends on the properties of the lift-off-capable embossing lacquer layer used.
  • a polar solvent or an aqueous solution containing additives selected from dilute acids, dilute alkalis, water containing surfactants, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone (MEK) or acetone, in which case the type of additive depends on the properties of the lift-off-capable embossing lacquer layer used.
  • Figure 2g Shows accordingly Figure 2g the security element 10 after the removal of the sacrificial layer 2a (also called washing out), only the thin-layer element 9 in the form of the first motif 11 remaining on the carrier substrate 1.
  • the security element 10 is viewed from a first viewing direction 19, in which the layers of the security element 10 are perceived in the order carrier substrate 1, absorber layer 3, dielectric spacer layer 20 and reflective layer 4, and the carrier substrate 1 is essentially transparent, this produces Thin-film element 9 in the form of the first motif 11 creates a color shift effect for the viewer, while the second motif 12 creates a see-through effect, i.e. the viewer can see through the second motif 12.
  • Figure 2h shows an alternative embodiment in which all the steps described above are carried out analogously, only the layers of the thin-film element 9 are applied in the reverse order.
  • the security element 10 is viewed from a second viewing direction 20 opposite to the first viewing direction 19, in which the layers of the security element 10 are perceived in the order absorber layer 3, dielectric spacer layer 20, reflective layer 4 and carrier substrate 1, then thin-film element 9 is produced in shape of the first motif 11 a color shift effect in the viewer.
  • the second motif 12 is perceived as a see-through effect, regardless of the viewing direction, provided that the carrier substrate 1 is essentially transparent.
  • a second exemplary embodiment of the security element 10 is shown, only the differences from the first exemplary embodiment being discussed. While in the first embodiment the lift-off-capable embossing lacquer layer 2 is applied directly to the carrier substrate 1, in the second embodiment a base lacquer layer 8 is applied to the carrier substrate 1 over the entire area, preferably at least in the area of the security feature 16. In the present exemplary embodiment, the base lacquer layer 8 is a UV-curable or thermoplastic embossing lacquer layer.
  • Figure 3a shows the security element 10 after, on the one hand, the base lacquer layer 8 has been applied and, on the other hand, a diffractive surface structure 5 has been embossed into the base lacquer layer 8.
  • the diffractive surface structure 5 can be a diffraction grating or a sub-wavelength structure which can generate additional interference patterns for the viewer.
  • the diffractive surface structure 5 is produced by means of a first embossing tool and cured either by means of UV radiation or by means of thermal processes before the further application of layers.
  • Figure 3c finally shows the security element 10 of the second exemplary embodiment after the lift-off step, the sacrificial layer 2a and the parts of the thin-film element 9 located thereon having been removed.
  • the color-changing effect of the thin-film element 9 in the form of the first motif 11 is enhanced by the diffractive surface structure 5, while the second motif 12 appears as a see-through effect with superimposed diffractive effects (for example, holograms can also be visible in the second motif 12).
  • a third embodiment is shown, which represents a development of the second embodiment.
  • a top lacquer layer 21 is applied to the security element 10.
  • the top coat layer 21 encases the thin-film element 9 in the form of the first motif 11, so that the flanks of the thin-film element 9 are also enveloped by the top-coat layer 21 in order to protect the thin-film element 9 from mechanical damage, for example.
  • the refractive indices of the top coat layer 21 and the base coat layer 8 are selected so that no optically perceptible effect can be seen at an interface between the top coat layer 21 and the base coat layer 8, so that the optical effect of the diffractive surface structure 5 in the area of the second motif 12 is extinguished.
  • the second motif 12 can only be perceived as a see-through effect, while the first motif 11 can be perceived as a diffractively enhanced color shift effect.
  • a fourth embodiment is shown, which is also a further development of the second embodiment.
  • a further reflective layer 18, preferably in the form of a metallic layer is applied instead of the topcoat layer 21, a further reflective layer 18, preferably in the form of a metallic layer.
  • the second motif 12 can be recognized as a diffractively enhanced reflection effect.
  • a further reflective layer 18 can also be applied to a base lacquer layer 8 without a diffractive surface structure 5 or to a security element 10 without a base lacquer layer 8 in order to generate a reflection effect in the form of the second motif 12.
  • the layer structure of which can correspond to any of the exemplary embodiments described here it is made possible for the contour thickness 14 of the first motif 11 to be at least partially, preferably more than 50% of the first motif 11, less than 2.5 ⁇ m . Due to the extremely fine contour thickness 14, the first motif 11 produces not only a color shift effect but also a diffractive optical effect, the two optical effects, seen from the direction of the absorber layer 3, superimposing one another. Such a precise production of a thin-film element 9 is not possible with application methods known from the prior art.
  • FIG. 6 a fifth exemplary embodiment of the security element 10, the security element 10 being designed as a transfer element and being applied to a value document substrate 6.
  • a security element 10 in the present case it has an adhesive layer 7, for example a hot-melt adhesive layer, which forms the boundary layer of the security element 10 opposite the carrier substrate 1.
  • the adhesive layer 7 is applied directly to the reflective layer 4 in the present exemplary embodiment.
  • the layer structure can be connected to the value document substrate 6 of a value document 15 by means of the adhesive layer 7.
  • the carrier substrate 1 required for the production of the security element 10 is no longer required after the security element 10, which is designed as a transfer element, has been applied, the carrier substrate 1 is designed to be detachable from the security element 10, so that the carrier substrate 1 can be peeled off after the connection to the value document substrate 6, as symbolic in Fig. 5 shown.
  • a base lacquer layer 8 for example a UV-curable lacquer layer, is again arranged between the carrier substrate 1 and the absorber layer 3, the base lacquer layer 8 adhering better to the absorber layer 3 than to the carrier substrate 1 the base lacquer layer 8 as an adhesion-reducing layer with regard to the carrier substrate 1. Furthermore, the base lacquer layer 8 can serve to protect the absorber layer 3 from damage, in particular mechanical damage, after the security element 10 has been applied to the value document substrate 6.
  • the adhesive layer 7 For the transport of a security element 10 designed as a transfer element, provision can be made for the adhesive layer 7 to be covered by a removable protective film.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (10) mit einem Sicherheitsmerkmal, welches Sicherheitsmerkmal ein einen Farbkippeffekt aufweisendes erstes Motiv (11) und ein zweites Motiv (12) umfasst.
Um eine vereinfachte Herstellung sowie die Herstellung von einen partiellen Farbkippeffekt erzeugenden Sicherheitsmerkmalen mit sehr hoher Auflösung zu ermöglichen sind erfindungsgemäß folgende Schritte vorgesehen:
- Bereitstellen eines Trägersubstrats (1);
- Aufbringen einer lift-off fähigen Prägelackschicht (2);
- Herstellen des zweiten Motivs (12) durch partielles Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) in Form des ersten Motivs (11) indem das erste Motiv (11) in die lift-off fähige Prägelackschicht (2) eingeprägt wir;
- Aufbringen eines den Farbkippeffekt erzeugenden Dünnschichtelements (9) umfassend eine Absorberschicht (3), eine dielektrische Abstandsschicht (20) und eine Reflexionsschicht (4);
- Entfernen der verbliebenen lift-off fähigen Prägelackschicht (2) mittels eines lift-off Verfahrens, sodass jene auf der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) in Form des zweiten Motivs (12) aufgebrachten Bereiche des Dünnschichtelements (9), entfernt werden, während das Dünnschichtelement (9) in Form des ersten Motivs (11) zurückbleibt.
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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit einem Sicherheitsmerkmal, welches Sicherheitsmerkmal ein einen Farbkippeffekt aufweisendes erstes Motiv und ein zweites Motiv umfasst.
  • Unter den Begriffen erstes Motiv und zweites Motiv sind dabei jene optisch wahrnehmbaren Komponenten zu verstehen, aus welchen sich die optisch wahrnehmbare Form des Sicherheitsmerkmals, beispielsweise die Form eines Musters, zusammensetzt. Ein solches Sicherheitsmerkmal kann beispielsweise durch Zeichen, Buchstaben, Ziffern, Linien, Symbole, Guillochen, Schriftzüge, Symbole oder Motive oder Kombinationen der vorgenannten Elemente, insbesondere in Form eines Musters, gebildet werden. In anderen Worten stellt eines der Motive ein Positiv des Sicherheitsmerkmals dar, während das andere Motiv ein Negativ des Sicherheitsmerkmals darstellt. Erst durch optische Kombination von erstem Motiv und zweitem Motiv ergibt sich für den Betrachter ein Sicherheitsmerkmal mit einer vollständigen optisch wahrnehmbaren Form, insbesondere mit optisch wahrnehmbaren Konturen und Umrissen.
  • Im Kontext der vorliegenden Erfindung handelt es sich in der Regel bei dem ersten Motiv um jene optisch wahrnehmbare Komponente des Sicherheitselements, welche die Konturen, Linien bzw. Linienstrukturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien definiert. Das erste Motiv kann daher auch als Kontur oder Konturstruktur bezeichnet werden. Entsprechend handelt es sich im Kontext der Erfindung beim zweiten Motiv in der Regel um jene optisch wahrnehmbare Komponente des Sicherheitselements, welche zumindest abschnittsweise flächig ausgebildet ist und dessen Form im Wesentlichen durch das erste Motiv festgelegt ist. Das zweite Motiv kann daher auch als Flächenmuster, Flächenstruktur oder Musterstruktur bezeichnet werden.
  • Handelt es sich entsprechend beim Sicherheitsmerkmal beispielsweise um einen Kreis, so entspräche die Kreislinie dem ersten Motiv, während die Fläche innerhalb der Kreislinie und/oder die Fläche zwischen Kreislinie und einer äußeren Begrenzung des Sicherheitselements das zweite Motiv ausbilden.
    • STAND DER TECHNIK
  • In der Regel werden unter dem Begriff Wertdokumente Banknoten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten, Etikette zur Produktsicherung, Kredit oder Geldkarten verstanden. Als Wertdokumente können jedoch auch andere fälschungsgefährdete Dokumente, wie Pässe, Ausweiskarten oder sonstige Ausweisdokumente angesehen werden, insbesondere wenn diese ein Sicherheitspapier umfassen.
  • Um Wertdokumente, insbesondere Banknoten, welche üblicherweise aus Wertdokumentsubstraten wie Papiersubstraten, Polymersubstraten oder Kombinationen aus Papier- und Polymersusbtraten gefertigt sind, möglichst fälschungssicher zu machen, sind in der Regel unterschiedliche Sicherheitsmerkmale, wie beispielsweise ein zumindest teilweise in das Papier eingearbeiteter Sicherheitsfaden oder ein Wasserzeichen vorgesehen. Zusätzlich können weitere Sicherheitsmerkmale durch Sicherheitselemente, beispielsweise Fensterfolien, Sicherheitsfäden, Sicherheitsbänder oder Sicherheitsstreifen, welche auf das Wertdokument aufgeklebt oder auflaminiert werden bzw. in das Wertdokument integriert werden, gebildet werden.
  • Solche Sicherheitselemente umfassen üblicherweise als Trägersubstrat bzw. Basismaterial ein Polymer oder Polymerzusammensetzungen. Typischerweise weisen Sicherheitselemente optisch variable Sicherheitsmerkmale wie Hologramme oder bestimmte Farbkippeffekte auf, um so eine bessere Fälschungssicherheit zu gewährleisten. Der besondere Vorteil von optisch variablen Sicherheitselementen ist, dass die Sicherheitsmerkmale auf diesen Sicherheitselementen nicht durch bloßes Kopieren mit Kopiergeräten nachgeahmt werden können, da Effekte eines optisch variablen Sicherheitsmerkmals durch das Kopieren verloren gehen oder sogar nur schwarz erscheinen.
  • Beispielsweise ist aus der WO 2015/117765 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit Farbänderungseigenschaften bekannt, in welchem ein Dünnschichtelement mittels einer strukturierten Abstandsschicht, welche zwischen einer Absorberschicht und einer Reflexionsschicht angeordnet ist, gebildet wird. Diese strukturierte Abstandsschicht wird entweder durch ein Druckverfahren hergestellt oder aber durch Auffüllen einer vorgeprägten Reliefstruktur. Entsprechend wird durch die strukturierte Abstandsschicht eine Musteranordnung definiert, welche einen Farbkippeffekt aufweist.
  • Ein Nachteil des Stands der Technik kann darin gesehen werden, dass das vorgeschlagene Verfahren einerseits eine große Anzahl an Verfahrensschritten erfordert und andererseits die Auflösung von erstem und zweitem Motiv durch die gewählten Auftragsverfahren begrenzt ist. Letzteres begründet sich dadurch, dass Druckverfahren ab einer gewissen Konturstärke der Motive, insbesondere des ersten Motivs, keine zufriedenstellende Reproduzierbarkeit mehr erlauben.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements vorzuschlagen, welches einerseits eine vereinfachte Herstellung erlaubt und andererseits die Herstellung von einen partiellen Farbkippeffekt erzeugenden Sicherheitsmerkmalen mit sehr hoher Auflösung ermöglicht, insbesondere die Herstellung eines Sicherheitselements mit hochaufgelöstem Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements mit einem Sicherheitsmerkmal, welches Sicherheitsmerkmal ein einen Farbkippeffekt aufweisendes erstes Motiv und ein zweites Motiv umfasst, durch die folgenden Schritte gelöst:
    • Bereitstellen eines Trägersubstrats;
    • Aufbringen einer lift-off fähigen Prägelackschicht;
    • Herstellen des zweiten Motivs durch partielles Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht in Form des ersten Motivs indem das erste Motiv derart in die lift-off fähige Prägelackschicht eingeprägt wird, dass die lift-off fähige Prägelackschicht in einer Prägerichtung bis zu einer unmittelbar unterhalb der lift-off fähigen Prägelackschicht liegenden Schicht entfernt wird;
    • Aufbringen eines den Farbkippeffekt erzeugenden Dünnschichtelements durch eines den Farbkippeffekt erzeugenden Dünnschichtelements umfassend eine Absorberschicht, eine dielektrische Abstandsschicht und eine Reflexionsschicht;
    • Entfernen der verbliebenen lift-off fähigen Prägelackschicht mittels eines lift-off Verfahrens, sodass jene auf der lift-off fähigen Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs aufgebrachten Bereiche des Dünnschichtelements, gemeinsam mit der lift-off fähigen Prägelackschicht, entfernt werden, während das Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs auf der unmittelbar unterhalb der lift-off fähigen Prägelackschicht liegenden Schicht verbleibt.
  • Als Trägersubstrate kommen vorzugsweise flexible Kunststofffolien, auch Trägerfolien genannt, zum Einsatz. Dabei kann es sich bei den Trägersubstraten beispielsweise um PI (Polyimid), PP (Polypropylen), MOPP (monoaxial verstrecktes Polypropylen), PE (Polyethylen), PPS (Polyphenylensulfid), PEEK (Polyetheretherketon), PEK (Polyetherketon), PEI (Polyetherimid), PSU (Polysulfon), PAEK (Polyaryletherketon), LCP (Flüssigkristallpolymere - liquid crystal polymers), PEN (Polyethylennaphthalat), PBT (Polybutylenterephtalat), PET (Polyethylenterephthalat), PA (Polyamid), PC (Polycarbonat), COC (Cyclo-Olefin-Copolymere), POM (Polyoxymethylen), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PVC (Polyvinylchlorid), PTFE (Polytetrafluorethen), ETFE (Ethylentetrafluorethylen), PFA (Tetrafluorethylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), MFA (Tetrafluor-methylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), PVF (Polyvinylfluorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), und EFEP (Ethylen-Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Fluorterpolymer) handeln. Die Dicke des Trägersubstrats kann dabei zwischen 5 µm und 700 µm, bevorzugt zwischen 5 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 5 µm und 50 µm, liegen.
  • Ein Grundaufbau für die Herstellung des Sicherheitselements umfasst einerseits das Trägersubstrat und andererseits die lift-off fähige Prägelackschicht, welche entweder direkt auf dem Trägersubstrat oder auf einer auf dem Trägersubstrat aufgebrachten, eine oder mehrere Zwischenschichten umfassende, Zwischenschichtanordnung aufgebracht wird.
  • Als "lift-off fähige Lacke" werden dabei auf dem Gebiet der Herstellung von Sicherheitselemente solche Lacke bezeichnet, die in einem nachfolgenden Schritt durch einen lift-off Vorgang bzw. ein lift-off Verfahren von dem darunter liegenden Schichtaufbau entfernt werden können, wobei direkt auf einer lift-off fähigen Lackschicht aufgebrachte weitere Schichten gemeinsam mit der lift-off fähigen Lackschicht entfernt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Opferschicht.
  • Als Prägelackschicht wird in der Regel eine verformbare Lackschicht, vorzugsweise eine UV-härtbare Lackschicht oder eine thermoplastische Lackschicht, bezeichnet, welche ermöglicht, dass die Prägelackschicht beim sogenannten residuumfreien Prägen, welches in der Folge im Detail beschrieben wird, partiell entfernt werden kann.
  • In der vorliegenden Erfindung wird entsprechend eine lift-off fähige Prägelackschicht aufgetragen, welche einerseits die Eigenschaften einer Prägelackschicht aufweist und andererseits auch lift-off fähig ausgebildet ist.
  • Als lift-off fähige Prägelacke eignen sich Lacke auf Basis von Acrylaten mit polaren Restgruppen und/oder grenzflächenaktiven Additiven und Photoinitiatoren. Acrylate mit polaren Restgruppen sind beispielsweise 4-Acrylooylmorpholin (ACMO), Ethoxy-ethoxy-ethyl-acrylat(Miramer M170/M100/M150/170), (2-Ethyl-2-methyl-1,3-dioxalate-4yl)methyl-acrylat (MEDOL-10) 4-Hydroxybutylacrylat, 2-Hydroxyethyacrylat, Caprolactonacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat oder Ebercryl P115 (reaktives tertiäres Amin). Das Acrylatmonomer kann ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Isobornylacrylat (IBOA) und Isobornylmethacrylat (IBOMA), welche beispielsweise unter der Bezeichnung Sipomer® von Solvay vertrieben werden.
  • Als grenzflächenaktive Additive kommen beispielsweise TEGO TWIN 4100 (siloxanbasiertes Gemini Tensid), TEGO RAD2200N (Siloxan-Polyether-Acrylat), Flouwet AC 600 (Polyfluorhexylethyl-acrylat), Visocoat 8F (1H,1H,5H-Octafluorpentyl-acrylat), Fombin MD40 (Perfluorether-urethan-acrylat) oder PolyFox 3510 (Perfluorether-urethan-methacrylat)in Frage. Geeignete Photoinitiatoren sind beispielsweise Genocure LTM, Irgacure 819, Irgacure 184, Darocure 1173, KL200 (2-hydroxy-2-methyl-1 -phenyl-propanon) oder deren Kombinationen.
  • Durch Bereitstellen eines entsprechenden Prägewerkzeuges, insbesondere durch Bereitstellen einer der Form des ersten Motivs entsprechenden Prägestruktur, kann in einfacher Art und Weise das erste Motiv beim fertiggestellten Sicherheitselement, wie in der Folge im Detail beschrieben, in einer besonders hohen Auflösung definiert und hergestellt werden.
  • Der Schritt des Einprägens des ersten Motivs in die lift-off fähige Prägelackschicht, sodass die lift-off fähige Prägelackschicht in einer Prägerichtung bis zu der unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht liegenden Schicht entfernt wird, wird auch als residuumfreies Prägen bezeichnet.
  • Partielles Entfernen durch Einprägen des ersten Motivs ist dabei im Kontext der Erfindung so zu verstehen, dass die lift-off fähige Prägelackschicht in Form des ersten Motivs in einer Prägerichtung von einer ersten Grenzfläche der Prägelackschicht nahezu bis zu einer zweiten, an die unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht liegende Schicht angrenzende, Grenzfläche der Prägelackschicht entfernt wird. In anderen Worten weist die lift-off fähige Prägelackschicht nach dem Prägevorgang eine Ausnehmung in Form des ersten Motivs auf, die sich in Prägerichtung im Wesentlichen über die gesamte Ausdehnung der Prägelackschicht erstreckt. Ein solcher (residuumfreier) Prägevorgang kann durch das Zusammenspiel von Eindringtiefe und Gestaltung des Prägewerkzeugs bzw. der Prägestruktur erreicht werden, wobei die Parameter so gewählt werden, dass die in Prägerichtung unterhalb der Prägelackschicht befindliche Schicht, beispielsweise das Trägersubstrat oder eine weitere Lackschicht, nicht oder zumindest nicht wesentlich beschädigt wird, während die Prägelackschicht möglichst vollständig entfernt wird. Es versteht sich dabei von selbst, dass auch bei einer entsprechenden Prägung aufgrund der Fertigungstoleranzen Streifen oder Reste der lift-off fähigen Prägelackschicht im Bereich der Prägung in Form des ersten Motivs verbleiben können, die jedoch im Vergleich zum zweiten Motiv vernachlässigbar sind und keine relevanten optisch wahrnehmbaren Effekte hervorrufen.
  • Nach dem Prägevorgang verbleibt also, durch die Herstellung der Einprägung in Form des ersten Motivs, die lift-off fähige Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs. Die verbleibende lift-off fähige Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs dient in weiterer Folge als Opferschicht, sodass die in weiterer Folge aufgebrachten Schichten des Dünnschichtelements einerseits auf der lift-off fähigen Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs und andererseits im Bereich der Einprägung in Form des ersten Motivs auf der unmittelbar unterhalb der lift-off fähigen Prägelackschicht liegenden Schicht, insbesondere auf dem Trägersubstrat oder auf einer weiteren Lackschicht, aufgebracht werden. Mit anderen Worten fungiert die nach dem Prägen verbleibende lift-off fähige Prägelackschicht als strukturierte Opferschicht bzw. Maskenschicht für das Dünnschichtelement.
  • Für das Herstellen des den Farbkippeffekt erzeugenden Dünnschichtelements werden in an sich bekannter Art und Weise eine Absorberschicht, eine Reflexionsschicht sowie eine zwischen Absorberschicht und Reflexionsschicht angeordnete dielektrische Abstandsschicht, im Bereich des Sicherheitsmerkmals vorzugsweise vollflächig, aufgebracht. Ob dabei die Absorberschicht oder die Reflexionsschicht
  • Als Absorberschicht kann eine metallische Schicht eingesetzt werden, wobei es sich beispielsweise um eine reine Metallschicht handeln kann oder um eine metallische Cluster enthaltende Schicht. Vorzugsweise umfasst die Absorberschicht zumindest ein Metall der Gruppe bestehend aus Aluminium, Gold, Palladium, Platin, Chrom, Silber, Kupfer, Nickel, Tantal, Zinn oder deren Legierungen, beispielsweise Gold/Palladium, Kupfer/Nickel, Kupfer/Aluminium oder Chrom.
  • Für die dielektrische Abstandsschicht des Dünnschichtelements kommen dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex kleiner oder gleich 1,65 in Frage, z.B. Aluminiumoxid (Al2O3), Metallfluoride, beispielsweise Magnesiumfluorid (MgF2), Aluminiumfluorid (AlF3), Siliziumoxid (SiOx), Siliziumdioxid (SiO2), Cerfluorid (CeF3), Natrium-Aluminium-Fluoride (z.B. Na3AlF6 oder Na5Al3F14), Neodymfluorid (NdF3), Lanthanfluorid (LaF3), Samariumfluorid (SmF3), Bariumfluorid (BaF2), Calciumfluorid (CaF2), Lithiumfluorid (LiF), niedrigbrechende organische Monomere und/oder niedrigbrechende organische Polymere. Die zuvor erwähnten Materialien können dabei aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden.
  • Für die dielektrische Abstandsschicht des Dünnschichtelements kommen aber auch dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex größer 1,65 in Frage, z.B. Zinksulfid (ZnS), Zinkoxid (ZnO), Titandioxid (TiO2), Kohlenstoff (C), Indiumoxid (In2O3), Indium-Zinn-Oxid (ITO), Tantalpentoxid (Ta2O5), Ceroxid (CeO2), Yttriumoxid (Y2O3), Europiumoxid (Eu2O3), Eisenoxide wie zum Beispiel Eisen(II,III)oxid (Fe3O4) und Eisen(III)oxid (Fe2O3), Hafniumnitrid (HfN), Hafniumcarbid (HfC), Hafniumoxid (HfO2), Lanthanoxid (La2O3), Magnesiumoxid (MgO), Neodymoxid (Nd2O3), Praseodymoxid (Pr6O11), Samariumoxid (Sm2O3), Antimontrioxid (Sb2O3), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziummonoxid (SiO), Selentrioxid (Se2O3), Zinnoxid (SnO2), Wolframtrioxid (WO3), hochbrechende organische Monomere und/oder hochbrechende organische Polymere. Die zuvor erwähnten Materialien können dabei aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden.
  • Als Reflexionsschicht kann eine metallische Schicht eingesetzt werden, welche vorzugsweise zumindest ein Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Gold, Chrom, Silber, Kupfer, Zinn, Platin, Nickel und deren Legierungen umfasst, beispielsweise Nickel/Chrom oder Kupfer/Aluminium. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Reflexionsschicht einen Halbleiter, wie etwa Silicium, enthält. Schließlich ist es auch denkbar dass die Reflexionsschicht durch Auftragen einer Druckfarbe mit metallischen Pigmenten, vorzugweise aus einem Metall aus der zuvor erwähnten Gruppe, hergestellt wird. Die Reflexionsschicht wird vollflächig oder partiell durch bekannte Verfahren, wie Sprühen, Bedampfen, Sputtern, oder beispielsweise als Druckfarbe durch bekannte Druckverfahren (Tief-, Flexo-, Sieb-, Digitaldruck), durch Lackieren, Walzenauftragsverfahren, Schlitzdüsen-, Tauch-(rolldip bzw. dip coating) oder Vorhangauftragsverfahren (curtain coating) und dergleichen aufgebracht.
  • Als Reflexionsschicht kann auch eine Schicht mit einem hohen Brechungsindex verwendet, welche auch als HRI [High Refractive Index] Schicht bezeichnet wird. Für solche als HRI Schichten ausgebildete Reflexionsschichten kommen dielektrische Materialien mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1,65 in Frage, wie z.B Zinksulfid (ZnS), Zinkoxid (ZnO), Titandioxid (TiO2), Kohlenstoff (C), Indiumoxid (In2O3), Indium-Zinn-Oxid (ITO), Tantalpentoxid (Ta2O5), Ceroxid (CeO2), Yttriumoxid (Y2O3), Europiumoxid (Eu2O3), Eisenoxide wie zum Beispiel Eisen (II,III) oxid (Fe3O4) and Eisen (III) oxid (Fe2O3), Hafniumnitrid (HfN), Hafniumcarbid (HfC), Hafniumoxid (HfO2), Lanthanoxid (La2O3), Magnesiumoxid (MgO), Neodymoxid (Nd2O3), Praseodymoxid (Pr6O11), Samariumoxid (Sm2O3), Antimontrioxid (Sb2O3), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziummonoxid (SiO), Selentrioxid (Se2O3), Zinnoxid (SnO2), Wolframtrioxid (WO3), hochbrechende organische Monomere und/oder hochbrechende organische Polymere. Zur Herstellung von als HRI Schicht ausgebildeten Reflexionsschichten können die zuvor erwähnten Materialien entweder aufgedampft oder, insbesondere wenn es sich um Monomere und Polymere handelt, aufgedruckt werden.
  • Beim nachfolgenden Schritt des Entfernens der verbliebenen bzw. geprägten lift-off fähigen Prägelackschicht wird die Prägelackschicht abgelöst, beispielsweise unter Einsatz von polaren Lösungsmitteln und/oder von Zusätzen ausgewählt aus verdünnten Säuren, verdünnten Laugen, Tenside enthaltendem Wasser, Propylenglycol-monomethyletheracetat (PGMEA), N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Methylethylketon (MEK) oder Aceton. Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom Auswaschen der lift-off fähigen Prägelackschicht. Bevorzugt wird die Entfernung der verbliebenen bzw. geprägten lift-off fähigen Prägelackschicht durch entsprechende Wahl und/oder Modifikation der spezifischen Löslichkeit der Prägelackschicht erreicht.
  • Einerseits wird das erste Motiv derart in die Prägelackschicht eingeprägt, dass die lift-off fähige Prägelackschicht in einer Prägerichtung bis zu einer unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht liegenden Schicht entfernt wird und somit die lift-off fähige Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs nach dem Einprägen zurückbleibt. Andererseits werden die Schichten des Dünnschichtelements partiell, nämlich im Bereich der Einprägung in Form des ersten Motivs, auf die unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht befindliche Schicht aufgebracht und partiell, nämlich dort wo die Prägelackschicht in Form des zweiten Motivs nach dem Einprägen zurückgeblieben ist, auf den Schichtaufbau aufgetragen, sodass nach der Entfernung der lift-off fähigen Prägelackschicht - nebst den darauf aufgebrachten Abschnitten des Dünnschichtelements - das Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs auf der unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht befindlichen Schicht zurückbleibt. Dadurch lässt sich somit erfindungsgemäß in einfacher Art und Weise ein Sicherheitsmerkmal mit Farbkippeffekt herstellen, das eine besonders hohe Auflösung in Bezug auf das erste Motiv aufweist, insbesondere in Bezug auf die Konturen, Linien bzw. Linienstrukturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien des Sicherheitsmerkmals, da besonders geringe Konturstärken für das erste Motiv möglich sind. Vorzugsweise kann die Konturstärke des ersten Motivs kleiner als 100 µm, bevorzugt kleiner als 50 µm, insbesondere kleiner als 10 µm, sein.
  • Mit anderen Worten lassen sich somit vorzugsweise Sicherheitsmerkmale herstellen, deren Konturen, Linien bzw. Linienstrukturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien (sprich deren erstes Motiv) die zuvor erwähnte besonders kleine Konturstärke aufweisen, jedoch trotzdem - aufgrund des Dünnschichtelements - einen Farbkippeffekt beim Betrachter erzeugen.
  • Unter Konturstärke wird dabei der Normalabstand zwischen zwei Flanken des ersten Motivs verstanden, was mit der entsprechenden Stärke der Prägestruktur des Prägewerkzeugs korreliert. Vereinfacht gesagt lassen sich durch die sogenannte residuumfreie Prägung insbesondere außerordentlich feine Linien bzw. Linienstrukturen, Konturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien als erstes Motiv mit Farbkippeffekt erzeugen, sodass die durch erstes und zweites Motiv gebildete optisch wahrnehmbare Form des Sicherheitsmerkmals wesentlich höher aufgelöst werden kann als mit herkömmlichen Auftragsverfahren, wobei das Sicherheitsmerkmal gleichzeitig einen vom Farbkippeffekt optisch unterscheidbaren Effekt in Form des zweiten Motivs, insbesondere in Form des Flächenmusters, der Flächenstruktur bzw. der Musterstruktur, beim Betrachter erzeugt.
  • Die sogenannte residuumfreie Prägung ermöglicht die präzise gleichzeitige Herstellung bzw. Definition von erstem und zweitem Motiv, wobei die geprägte lift-off fähige Prägelackschicht als Opferschicht fungiert und die Form des zweiten Motivs im fertigen Sicherheitselement definiert.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich auch Sicherheitselemente herstellen, deren Sicherheitsmerkmale zumindest abschnittsweise im diffraktiven Bereich aufgelöste erste Motive, insbesondere Linien bzw. Linienstrukturen, Konturen und/oder Umrisse bzw. Umrisslinien, aufweisen und gleichzeitig aufgrund des Dünnschichtelements einen Farbkippeffekt erzeugen. Insbesondere können somit diffraktive Gitter mit einem zusätzlichen Farbkippeffekt hergestellt werden, die eine Kombination aus diffraktiven Effekten und Farbkippeffekten erzeugen. Unter im diffraktiven Bereich aufgelöst bzw. einen diffraktiven Effekt beim Betrachter auslösend wird dabei verstanden, dass die entsprechende Strukturgröße kleiner ist als 2,5 µm bzw. dass die Konturstärke kleiner ist als 2,5 µm.
  • Es soll dabei nicht unerwähnt bleiben, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht noch weitere Schichten, beispielsweise zusätzliche Lackschichten, wie Schutzlackschichten und/oder Primerschichten, aufgebracht werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht ein Durchsichtseffekt in Form des zweiten Motivs erzeugt wird. Wenn der Schichtaufbau so ausgeführt ist, dass das zweite Motiv am Sicherheitselement vom Betrachter als Durchsichtseffekt wahrgenommen wird, sprich in anderen Worten als im Wesentlichen transparent bzw. durchsichtig wahrgenommen wird, so können in Abhängigkeit der Betrachtungsrichtung unterschiedliche optische Effekte beim Betrachter hervorgerufen werden. Ein solcher Durchsichtseffekt kann in der Regel dadurch erzeugt werden, dass alle Schichten des Schichtaufbaus des Sicherheitselements nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht im Bereich des zweiten Motivs im Wesentlichen transparent ausgebildet sind. Unter "im Wesentlichen transparent" ist dabei zu verstehen, dass ein Transmissionsgrad von > 80%, entweder bezogen auf jede einzelne Schicht oder alle Schichten gemeinsam, vorliegt.
  • Ein solcher Durchsichtseffekt kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass das Sicherheitsmerkmal einen farbkippender Dünnschichtaufbau in Form des zweiten Motivs aufweist, wobei der farbkippende Dünnschichtaufbau aus einer Absorberschicht und einer dielektrischen Abstandsschicht besteht. Dabei ist der farbkippende Dünnschichtaufbau derart ausgelegt, dass der Farbkippeffekt nur maschinell und nicht mit bloßem Auge wahrnehmbar bzw. erfassbar ist, um beim Betrachter einen Durchsichtseffekt zu erzeugen, da der farbkippende Dünnschichtaufbau vom menschlichen Auge als im Wesentlichen transparent wahrgenommen wird.
  • Es versteht sich dabei von selbst, dass ein Sicherheitselement mit einem Sicherheitsmerkmal, welches ein Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs und einen farbkippenden Dünnschichtaufbau in Form des zweiten Motivs umfasst, wobei das zweite Motiv trotz des farbkippenden Dünnschichtaufbaus vom Betrachter als Durchsichtseffekt wahrgenommen wird, auch durch Abwandlung bzw. Anpassung der eingangs beschriebenen Verfahrensschritte herstellbar ist.
  • Vorzugsweise kann, wenn das erste Motiv zumindest abschnittsweise im diffraktiven Bereich aufgelöst ist bzw. als diffraktives Gitter ausgebildet ist, bei Betrachtung von der Seite der Absorberschicht das erste Motiv als Farbkippeffekt wahrgenommen werden während bei Betrachtung von Seite der Reflexionsschicht aus nur das diffraktive Gitter optisch wirksam ist.
  • Um der lift-off fähigen Prägelackschicht nach dem Einprägen des ersten Motivs die notwendige Festigkeit und Stabilität zu verleihen, ist in einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die lift-off fähige Prägelackschicht nach dem Einprägen des ersten Motivs ausgehärtet wird. Eine solche Härtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Prägelackschicht aus einem UV-härtbaren Lack oder einem thermoplastischen Lack besteht. Es kann sich dabei bei der Härtung beispielsweise um eine Härtung mittels einer UV-Bestrahlung oder mittels thermischer Härtungsverfahren handeln.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die lift-off fähige Prägelackschicht unmittelbar auf das Trägersubstrat aufgebracht wird. In dieser Ausführungsvariante kann der optisch vom Farbkippeffekt unterscheidbare Effekt in Form des zweiten Motivs durch die Gestaltung des Trägersubstrats erreicht werden, indem das Trägersubstrat im Wesentlichen transparent bzw. durchsichtig ausgebildet ist, sodass das zweite Motiv als Durchsichtseffekt erkennbar ist. Diese Variante ist in der Regel dann sinnvoll, wenn das Trägersubstrat beim Anbringen des Sicherheitselements an einem Wertdokument auf dem Sicherheitselement verbleibt. Wenn das Trägersubstrat beim Anbringen des Sicherheitselements an einem Wertdokument entfernt wird, wie es in der Regel bei sogenannten Transferelementen der Fall ist, so führt der zuvor beschriebene Aufbau zu einem Durchsichtseffekt in Form des zweiten Motivs im geschützten Wertdokument.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Aufbringen der lift-off fähigen Prägelackschicht eine Grundlackschicht, vorzugsweise auf das Trägersubstrat, aufgebracht wird. Beispielsweise können durch die, vorzugsweise im Bereich des Sicherheitsmerkmals vollflächig aufgetragene, Grundlackschicht weitere Brechungseffekte erzeugt werden oder die Grundlackschicht dient, im Falle eines als Transferelement ausgebildeten Sicherheitselements, als Trägerschicht bzw. Grundschicht für den weiteren Schichtaufbau, insbesondere für metallische Zwischenschichten. Die Grundlackschicht kann, wenn das Sicherheitselement als Transferelement ausgebildet ist, auch dazu ausgebildet sein, um ein Ablösen des Trägersubstrats vom Dünnschichtelement bzw. vom das Dünnschichtelement umfassenden Teil des Sicherheitselements zu ermöglichen. Eine derartige Eigenschaft kann etwa dadurch erreicht werden, dass die Haftung zwischen der Grundlackschicht und dem Trägersubstrat geringer ist als zwischen der Grundlackschicht und der dem Trägersubstrat gegenüberliegenden Schicht, vorzugsweise der Absorberschicht.
  • Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine diffraktive Struktur in die Grundlackschicht eingeprägt wird. Es handelt sich dabei in der Regel um einen vom Einprägen des ersten Motivs unabhängigen weiteren Prägeschritt. Vorzugsweise ist in diesem Anwendungsfall die Grundlackschicht als, vorzugsweise UV-härtbare oder thermoplastische, Prägelackschicht ausgebildet.
  • Wird als Prägelackschicht ein thermoplastischer Lack, der anschließend stabilisiert bzw. gehärtet wird, verwendet, so handelt es sich bevorzugt um einen thermoplastischen Lack auf Basis von Methylmetharcylat (MMA) oder Ethylcellulose oder Cycloolefincopolymer. Dem jeweiligen Basispolymer können zur Einstellung der geforderten thermoplastischen Eigenschaften bzw zur Einstellung der anschließenden Stabilisierbarkeit Modifikatoren zugesetzt werden. In Abhängigkeit des Basispolymers kommen als Modifikatoren beispielsweise Additive zur Einstellung der gewünschten Glastemperatur, also jenes Temperaturbereichs, in welchem sich der Lack in thermoplastischem Zustand befindet, oder Modifikatoren zur Erreichung einer dauerhaften Aushärtung der Prägelackschicht in Frage. Vorzugsweise werden die Komponenten in einem Lösungsmittel, beispielsweise in wässrigen Lösungsmitteln, Wasser, Alkoholen, Ethylacetat, Methylethylketon oder deren Mischungen, gelöst. Einem thermoplastischen Lack für eine Prägelackschicht auf Basis von MMA wird vorzugsweise Nitrocellulose zur Erhöhung der Glastemperatur zugesetzt. Einem thermoplastischen Lack für eine Prägelackschicht auf Basis von Cycloolefincopolymeren werden vorzugsweise Polyethylenwachse zugesetzt. Einem thermoplastischen Lack auf Basis von Ethylcellulose werden zur Einstellung der Härtbarkeit vorzugsweise Crosslinker zugesetzt. Die Konzentration des Basispolymers in der aufgetragenen Prägelackschicht beträgt in der Regel in Abhängigkeit von der Art des gewählten Basispolymers, von den gewünschten Eigenschaften der Prägelackschicht und von der Art und Konzentration der Modifikatoren zwischen 4 % und 50 %.
  • Wird als Prägelackschicht ein UV-härtbarer Lack verwendet, so handelt es sich vorzugsweise um ein Lacksystem auf Basis eines Polyester-, eines Epoxy-, eines Acrylat- oder Polyurethansystems, das einen oder mehrere Photoinitiatoren enthält. Durch den oder die Photoinitiator(en) kann die Härtung bei einer definierten Wellenlänge oder in einem definierten Wellenlängenbereich eingestellt werden, wobei gegebenenfalls auch der Grad der Härtung variierbar sein kann. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein wasserverdünnbarer UV-härtbarer Lack, vorzugsweise auf Polyesterbasis, eingesetzt wird.
  • Diffraktive Oberflächenstrukturen können beispielsweise als Beugungsstrukturen, Oberflächenreliefe, Beugungsgitter, Hologramme oder Kinegramme®, ausgebildet sein. Durch das Vorsehen einer derartigen Oberflächenstruktur kommt es aufgrund unterschiedlicher optischer Weglängen der Teilstrahlen, die durch die diffraktive Oberflächenstruktur gelangen, zu Phasenmodulationen, welche Interferenzmuster erzeugen können. Durch Ausnutzung dieses optischen Effekts können weitere Maßnahmen zur Fälschungssicherheit unternommen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht eine Decklackschicht, vorzugsweise im Bereich des Sicherheitsmerkmals vollflächig, aufgebracht wird, wobei die Brechungsindices der Decklackschicht und der Grundlackschicht so gewählt sind, dass an einer Grenzfläche zwischen Decklackschicht und Grundlackschicht kein optisch wahrnehmbarer Effekt erkennbar ist. Insbesondere wenn die Grundlackschicht mit einer diffraktiven Oberflächenstruktur versehen ist, kann durch entsprechende Wahl der Decklackschicht der durch die diffraktive Oberflächenstruktur erzeugte optische Effekt im Bereich des zweiten Motivs, insbesondere des Flächenmusters, ausgelöscht werden, sodass sich die diffraktive Oberflächenstruktur mit dem Farbkippeffekt des Dünnschichtelements in Form des ersten Motivs überlagert.
  • Die Kombination von Grundlackschicht und Decklackschicht kann weiters zur Stabilisierung des dazwischenliegenden Schichtaufbaus verwendet werden, unabhängig von der Wahl der Brechungsindices. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Decklackschicht das Dünnschichtelement in Form des ersten Motivs ummantelt. Unter "ummanteln" wird dabei verstanden, dass die Decklackschicht nicht nur die Oberfläche des Dünnschichtelements in Form des ersten Motivs bzw. die Grundlackschicht oder das Trägersubstrat bedeckt, sondern dass auch ein Film der Decklackschicht die Flanken des Dünnschichtelements bedeckt.
  • Um ein Sicherheitselement mit einem Dünnschichtelement herzustellen, bei welchem der Farbkippeffekt beim Betrachter erzeugt wird, wenn das Dünnschichtelement aus Richtung des Trägersubstrats betrachtet wird, sieht eine erste Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass zum Aufbringen des Dünnschichtelements folgende Schritte durchgeführt werden:
    • Aufbringen der Absorberschicht;
    • Aufbringen der dielektrischen Abstandsschicht;
    • Aufbringen der Reflexionsschicht.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht eine weitere Reflexionsschicht und/oder eine Farbschicht aufgebracht wird, um einen optischen Effekt in Form des zweiten Motivs zu erzeugen. Durch das Aufbringen der weiteren Reflexionsschicht wird ein Reflexionseffekt in Form des zweiten Motivs beim Betrachter erzeugt, wenn das Sicherheitselement aus Richtung des Trägersubstrat betrachtet wird. Durch das Aufbringen der Farbschicht wird das zweite Motiv vom Betrachter aus Richtung des Trägersubstrats gesehen in der Farbe der Farbschicht wahrgenommen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Reflexionsschicht die oberste Schicht des Dünnschichtelements bildet (also das Dünnschichtelement in der Reihenfolge Absorberschicht, Abstandsschicht, Reflexionsschicht auf das Trägersubstrat aufgebracht worden ist), da in diesem Fall die weitere Reflexionsschicht oder die Farbschicht im Bereich des Sicherheitsmerkmal vollflächig aufgebracht werden kann ohne den Farbkippeffekt, der bei Betrachtung aus Richtung des Trägersubstrats erkennbar ist, negativ zu beeinflussen. Wenn eine Grundlackschicht mit einer diffraktiven Oberflächenstruktur versehen ist und eine weitere Reflexionsschicht vorgesehen ist, können sich Reflexionseffekt und diffraktiver Effekt überlagern.
    Um das Sicherheitselement als Transferelement auszugestalten, welches in einfacher Art und Weise auf einem Wertdokument aufgebracht werden kann, sieht eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht eine Klebeschicht auf das Sicherheitselement aufgebracht wird, wobei das Sicherheitselement mittels der Klebeschicht an einem Wertdokumentsubstrat eines Wertdokuments anbringbar ist. Mittels der Klebeschicht, welche beispielsweise als Heißklebeschicht ausgebildet sein kann, kann das Sicherheitselement in einfacher Art und Weise durch Aufbringen oder Anbringen mit dem Wertdokumentsubstrat eines Wertdokuments verbunden werden. Die Klebeschicht kann dabei beispielsweise direkt auf die Reflexionsschicht des Dünnschichtelements aufgebracht werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die zwischen Klebeschicht und Reflexionsschicht eine, eine oder mehrere Zwischenschichten umfassende, Zwischenschichtanordnung aufgebracht wird. Als Zwischenschichten kommen dabei beispielsweise weitere Lackschichten, insbesondere Schutzlackschichten oder Primerschichten, weitere Reflexionsschichten, Farbschichten oder Kombinationen daraus in Frage.
  • Bevorzugt ist das Trägersubstrat, insbesondere vom Dünnschichtelement bzw. vom das Dünnschichtelement umfassenden Teil des Sicherheitselements, ablösbar ausgebildet, sodass das Trägersubstrat nach der Herstellung der Verbindung mit dem Wertdokumentsubstrat vom Sicherheitselement entfernt werden kann.
  • Um ein Sicherheitselement mit einem Dünnschichtelement herzustellen, bei welchem der Farbkippeffekt beim Betrachter erzeugt wird, wenn das Dünnschichtelement nicht durch das Trägersubstrats betrachtet wird, sondern der Betrachter das Dünnschichtelement ohne Zwischenlage des Trägersubstrats betrachtet, sieht eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass zum Aufbringen des Dünnschichtelements folgende Schritte durchgeführt werden:
    • Aufbringen der Reflexionsschicht;
    • Aufbringen der dielektrischen Abstandsschicht;
    • Aufbringen der Absorberschicht.
    Der farbkippende Effekt wird dann erzeugt, wenn die Absorberschicht die in Sichtlinie erste Schicht des Dünnschichtelements ist, die der Betrachter wahrnimmt.
  • In dieser Ausführungsform kann eine weitere Reflexionsschicht oder eine Farbschicht beispielsweise entweder zwischen der lift-off fähigen Prägelackschicht und dem Trägersubstrat oder auf der der Prägelackschicht gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrats angeordnet sein, um einen optischen Effekt in Form des zweiten Motivs zu erzeugen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Einprägen des zweiten Motivs in die Prägelackschicht mittels eines Prägewerkzeuges durchgeführt wird, welches Prägewerkzeug derart ausgelegt ist, dass eine Konturstärke des ersten Motivs kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 2,5 µm, ist. Mittels eines derartigen Verfahrens ist eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements herstellbar, in welcher eine Konturstärke des ersten Motivs kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 2,5 µm, ist.
  • Durch Bereitstellen eines Prägewerkzeugs, welches eine Prägestruktur aufweist, dessen Konturstärke kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 2,5 µm, ist, kann in einfacher Art und Weise das erste Motiv in die Prägelackschicht eingeprägt werden, wobei das erste Motiv ebenfalls eine Konturstärke aufweist, die kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, ist. Dies deshalb, weil die Prägestruktur als Positiv des ersten Motivs fungiert und die Konturstärken einander annähernd entsprechen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Konturstärke zwischen 10 µm und 50 µm liegt oder dass die Konturstärke kleiner als 10 µm ist. Es ist sogar denkbar, dass die Konturstärke kleiner als 2,5 µm ist, um eine farbkippende diffraktive Struktur herzustellen. Eine derartige Ausgestaltung des Prägewerkzeugs respektive des Sicherheitselements erlaubt vereinfacht gesagt die Herstellung von außerordentlich feinen Linien bzw. Linienstrukturen, Konturen und/oder Umrissen bzw. Umrisslinien als zweites Motiv, sodass die durch erstes und zweites Motiv gebildete optisch wahrnehmbare Form des Sicherheitsmerkmals wesentlich höher aufgelöst werden kann als mit herkömmlichen Auftragsverfahren.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    ein Wertdokument mit einem ein Sicherheitsmerkmal aufweisenden Sicherheitselement;
    Fig. 2a bis 2g
    schematische Schnittdarstellungen der einzelnen Schritte eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements;
    Fig. 2h
    eine schematische Schnittdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels;
    Fig. 3a bis 3c
    schematische Schnittdarstellungen von ausgewählten Schritten des Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements;
    Fig. 4
    eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements;
    Fig. 5
    eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements;
    Fig. 6
    eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements, welches auf einem Wertdokumentsubstrat eines Wertdokuments aufgebracht ist.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wertdokuments 15, welches mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 10 versehen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Sicherheitselement 10 fest mit dem Wertdokument 15 verbunden, vorzugsweise ist das Sicherheitselement 10 in das Wertdokument 15 eingebettet oder auf das Wertdokument 15 bzw. ein Wertdokumentsubstrat 6 des Wertdokuments 15 aufgebracht bzw. auflaminiert.
  • Das Sicherheitselement 10 weist ein Sicherheitsmerkmal 16 auf, welches sich aus einem ersten Motiv 11 und einem zweiten Motiv 12 zusammensetzt. Die optisch wahrnehmbare Form des Sicherheitsmerkmals 16 wird durch das Zusammenspiel von erstem Motiv 11 und zweitem Motiv 12 ausgebildet. Dabei bildet das erste Motiv 11 in der Regel die Konturen, Umrisse bzw. Umrisslinien oder allgemein die Linien bzw. Linienstrukturen des Sicherheitsmerkmals 16, während das zweite Motiv 12 zumindest die vom ersten Motiv 11 definierten Flächen ausfüllt und somit als Flächenmuster, Flächenstruktur oder Musterstruktur fungiert.
  • Die Form des Sicherheitsmerkmals 16 kann beispielsweise durch Zeichen, Buchstaben, Ziffern, Linien, Symbole, Guillochen, Schriftzüge, Symbole oder Motive oder Kombinationen der vorgenannten Elemente, insbesondere in Form eines Musters, gebildet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel definiert das erste Motiv 11 die Umrisslinien bzw. die Kontur eines Kapitells einer Säule. Das zweite Motiv 12 umfasst dabei im vorliegenden Beispiel sowohl die Flächen innerhalb der vom ersten Motiv 11 definierten Kontur als auch die Fläche zwischen der durch das erste Motiv 11 definierten Kontur und einer rechteckigen äußeren Begrenzung des Sicherheitsmerkmals 16.
  • Das erste Motiv 11 eines erfindungsgegenständlichen Sicherheitselements 10 ist dabei derart ausgebildet, dass beim Betrachter ein Farbkippeffekt erzeugt wird. Um diesen Farbkippeffekt zu erzeugen, umfasst das Sicherheitsmerkmal 16 ein Dünnschichtelement 9 (siehe bspw. Fig. 2g) in Form des ersten Motivs 11. In der Folge wird detailliert auf den Aufbau bzw. auf die Herstellungsschritte des Sicherheitselements 10, insbesondere des Sicherheitsmerkmals 16, eingegangen.
  • Während beim Betrachter beim Verkippen des Sicherheitsmerkmals 16 der Farbkippeffekt durch das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11 erzeugt wird, bleiben die vom zweiten Motiv 12 umfassten Flächen optisch unterscheidbar erkennbar. Durch welchen optischen Effekt das zweite Motiv 12 vom ersten Motiv 11 optisch unterscheidbar gemacht wird, hängt vom gewählten Schichtaufbau ab, wie in der Folge an Hand von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gezeigt wird.
  • Die Figuren 2a bis 2g zeigen verschiedene Stufen des Herstellungsverfahrens eines ersten Ausführungsbeispiels des Sicherheitselements 10, wobei die Schnittposition symbolisch durch die Linie I-I in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Die gezeigten Schichtdicken sind dabei der Einfachheit halber nicht maßstäblich wiedergegeben sondern dienen lediglich der Illustration.
  • Figur 2a zeigt eine Schnittansicht eines Bereichs des Sicherheitselements 10, auf welchem das Sicherheitsmerkmal 16 aufgebracht wird. Dabei umfasst das Sicherheitselement 10 als Basisstruktur vor dem Aufbringen der Schichten für das Sicherheitsmerkmal 16 ein Trägersubstrat 1, vorzugsweise in Form einer im Wesentlichen transparenten Trägerfolie. Auf das Trägersubstrat 1 wird in einem ersten Schritt im vorliegenden Ausführungsbeispiel vollflächig im Bereich des Sicherheitselements 16 eine lift-off fähige Prägelackschicht 2 aufgebracht (siehe Fig. 2b).
  • In den Figuren 2c bis 2e ist schematisch der Vorgang des sogenannten residuumfreien Prägens dargestellt: Ein Prägewerkzeug 13 mit einer Prägestruktur 13a wird in einer Prägerichtung 17, welche in der Regel normal zum Trägersubstrat 1 verläuft, auf die lift-off fähige Prägelackschicht 2 aufgepresst (siehe Fig. 2d). Die Prägestruktur 13a entspricht dabei dem Positiv ersten Motivs 11, wobei Prägestruktur 13a und erstes Motiv 11 im Wesentlichen dieselbe Konturstärke 14 aufweisen. Die Parameter des Prägeverfahrens sind dabei derart gewählt, dass durch die Prägestruktur 13a lediglich die lift-off fähige Prägelackschicht 2 über im Wesentlichen die gesamte Erstreckung der Prägelackschicht 2 in der Prägerichtung 17 partiell entfernt wird - man spricht hierbei vom sogenannten residuumfreien Prägen. Mit anderen Worten wird das erste Motiv 11 derart in die Prägelackschicht 2 eingeprägt, dass die Prägelackschicht 2 in einer Prägerichtung 17 bis zu einer unmittelbar unterhalb der Prägelackschicht 2 liegenden Schicht, im vorliegenden Fall bis zum Trägersubstrat 1, entfernt wird. Entsprechend wird das zweite Motiv 12 durch den nach dem Prägevorgang verbleibenden (nicht geprägten) Teil der Prägelackschicht 2, in der Folge als Opferschicht 2a (in Form des zweiten Motivs 12) bezeichnet, definiert und wird das erste Motiv 11 durch die Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11 in der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 definiert. Vereinfacht ausgedrückt wird die Form des ersten Motivs 11 durch eine strukturierte Ausnehmung in der Prägelackschicht 2, sprich durch die Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11, definiert, welche sich von einer dem Trägersubstrat 1 zugewandten Begrenzungsfläche der Prägelackschicht 2 bis zu einer dem Trägersubstrat 2 abgewandten Begrenzungsfläche der Prägelackschicht 2 erstreckt. Es versteht sich dabei von selbst, dass auch bei einer sogenannten residuumfreien Prägung aufgrund der Fertigungstoleranzen Streifen oder Reste der Prägelackschicht 2 im Bereich des ersten Motivs 11 verbleiben können, deren Abmessungen jedoch im Vergleich zum zweiten Motiv 12 vernachlässigbar sind und keine relevanten optisch wahrnehmbaren Effekte hervorrufen.
  • In Figur 2c ist schematisch eine Konturstärke 14 der Prägestruktur 13a eingezeichnet, welche den Normalabstand zwischen zwei einander abgewandten Flanken der Prägestruktur 13a darstellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Konturstärke 14 zumindest abschnittsweise weniger als 50 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm. Entsprechend lässt sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das Einprägen der Prägestruktur 13a in die Prägelackschicht 2 das erste Motiv 11 mit einer Konturstärke 14, die zumindest abschnittsweise kleiner als 50 µm, vorzugsweise kleiner als 10 µm, ist, herstellen (siehe Fig. 2e). Somit kann eine besonders hohe Auflösung des Sicherheitsmerkmals 16 erreicht werden, welche mittels eines herkömmlichen Auftragsverfahrens für ein Dünnschichtelement 9 nicht herstellbar wäre. Die Konturstärke 14 des ersten Motivs 11 entspricht dabei dem Normalabstand zwischen zwei Flanken, vorzugsweise einer eingeprägten Rille, der Einprägung 2b. Nach dem sogenannten residuumfreien Prägen kann in einem weiteren Schritt der nach dem Einprägen verbleibende Teil der Prägelackschicht 2, vorzugsweise mittels UV-Strahlung oder mit einem thermischen Verfahren, ausgehärtet werden. Mit anderen Worten wird die Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11 durch das partielle Entfernen der Prägelackschicht 2 definiert, um die Form eines nachfolgend aufgetragenen Dünnschichtelements 9 festzulegen, während die verbleibenden Abschnitte der Prägelackschicht 2 in Form des zweiten Motivs 11 in weiterer Folge als Opferschicht 2a (auch als Maskenschicht bezeichnet) fungieren, um festzulegen, in welchen Bereichen kein Farbkippeffekt erzeugt werden soll.
  • Nach dem Schritt des Einprägens werden nacheinander die drei Schichten des Dünnschichtelements 9 aufgebracht, wobei der Auftrag wiederum im Bereich des Sicherheitsmerkmals 16 vollflächig erfolgt.
  • Als erste Schicht wird eine Absorberschicht 3 aufgebracht. Die Absorberschicht 3 ist im vorliegenden Fall als metallische Schicht ausgebildet. Die optische Dichte [OD] der Absorberschicht 3 liegt üblicher Weise im Bereich von zwischen 0,1 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,6.
  • Als zweite Schicht wird auf die Absorberschicht 3 eine, vorzugsweise dielektrische Eigenschaften aufweisende, dielektrische Abstandsschicht 20 aufgebracht. Als Abstandsschicht 20 (auch Abstandsschicht oder Distanzschicht genannt) kann eine, vorzugsweise UV-härtbare und/oder transparente, Lackschicht eingesetzt werden oder können dielektrische Materialien werden. Ebenfalls Die Dicke der dielektrischen Abstandsschicht 20 liegt zwischen 50 und 800 nm, bevorzugt zwischen 100 und 700 nm, besonders bevorzugt zwischen 150 und 600 nm. Die Dicke ist dabei vorteilhafter Weise so ausgewählt, dass sie im Wellenlängenbereich von 400 - 700 nm ein Optimum von 2 - 6 QWOT [Quarter Wave Optical Thickness] aufweist.
  • Als dritte Schicht wird eine Reflexionsschicht 4 auf die dielektrische Abstandsschicht 20 aufgebracht. Bei der Reflexionsschicht 4 handelt es sich beim gegenständlichen Ausführungsbeispiel um eine metallische Schicht. Die optische Dichte [OD] der Reflexionssicht 4 liegt üblicher Weise, sofern es sich um eine metallische Schicht handelt, im Bereich von zwischen 1 und 3, bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5.
  • In Figur 2f ist nun das Sicherheitselement 10 nach dem Aufbringen der Schichten des Dünnschichtelements 9 abgebildet. Im Bereich der Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11 ist das Dünnschichtelement 9 direkt auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht, während das Dünnschichtelement im Bereich der Opferschicht 2a in Form des zweiten Motivs 12, sprich dort wo nach dem Prägevorgang noch Teile der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 auf dem Trägersubstrat 1 verblieben sind, eben auf die Opferschicht 2a aufgebracht ist.
  • Bei der nachfolgenden Durchführung eines Lif-off Verfahrens werden die Opferschicht 2a sowie die auf der Opferschicht 2a befindlichen Teile des Dünnschichtelements 9 vom Trägersubstrat 1 entfernt. Als lift-off Verfahren kommt beispielsweise eine Behandlung mit einem polaren Lösungsmittel oder einer wässrigen Lösung enthaltend Zusätze ausgewählt aus verdünnten Säuren, verdünnten Laugen, Tenside enthaltendem Wasser, Propylenglycol-monomethyletheracetat (PGMEA), N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Methylethylketon (MEK) oder Aceton, in Frage, wobei die Art des Zusatzes von den Eigenschaften der verwendeten lift-off fähigen Prägelackschicht abhängig ist.
  • Entsprechend zeigt Figur 2g das Sicherheitselement 10 nach dem Entfernen der Opferschicht 2a (auch Auswaschen genannt), wobei nur mehr das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11 auf dem Trägersubstrat 1 verbleibt. Wenn das Sicherheitselement 10 aus einer ersten Betrachtungsrichtung 19, in welcher die Schichten des Sicherheitselements 10 in der Reihenfolge Trägersubstrat 1, Absorberschicht 3, dielektrische Abstandsschicht 20 und Reflexionsschicht 4 wahrgenommen werden, betrachtet wird und das Trägersubstrat 1 im Wesentlichen transparent ausgebildet ist, so erzeugt das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11 einen Farbkippeffekt beim Betrachter während das zweite Motiv 12 einen Durchsichtseffekt erzeugt, sprich der Betrachter durch das zweite Motiv 12 durchsehen kann.
  • Figur 2h zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, in welchem alle zuvor beschriebenen Schritte analog durchgeführt werden, lediglich die Schichten des Dünnschichtelements 9 in umgekehrter Reihenfolge aufgebracht werden. Entsprechend wird zuerst die Reflexionsschicht 4, danach die dielektrische Abstandsschicht 20 und abschließend die Absorberschicht 3 aufgebracht. Wenn das Sicherheitselement 10 aus einer der ersten Betrachtungsrichtung 19 entgegengesetzten zweiten Betrachtungsrichtung 20, in welcher die Schichten des Sicherheitselements 10 in der Reihenfolge Absorberschicht 3, dielektrische Abstandsschicht 20, Reflexionsschicht 4 und Trägersubstrat 1 wahrgenommen werden, betrachtet wird, so erzeugt das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11 einen Farbkippeffekt beim Betrachter. Das zweite Motiv 12 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel - unabhängig von der Betrachtungsrichtung - als Durchsichtseffekt wahrgenommen, sofern das Trägersubstrat 1 im Wesentlichen transparent ausgebildet ist.
  • In den Figuren 3a bis 3c ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements 10 dargestellt, wobei lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen wird. Während im ersten Ausführungsbeispiel die lift-off fähige Prägelackschicht 2 unmittelbar auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht wird, wird im zweiten Ausführungsbeispiel eine Grundlackschicht 8, vorzugsweise zumindest im Bereich des Sicherheitsmerkmals 16 vollflächig, auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht. Bei der Grundlackschicht 8 handelt es sich dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine UV-härtbare oder thermoplastische Prägelackschicht.
  • Figur 3a zeigt das Sicherheitselement 10 nachdem einerseits die Grundlackschicht 8 aufgebracht wurde und andererseits eine diffraktive Oberflächenstruktur 5 in die Grundlackschicht 8 eingeprägt wurde. Beispielsweise kann es sich bei der diffraktiven Oberflächenstruktur 5 um ein Beugungsgitter oder eine Subwellenlängenstruktur handeln, welche zusätzliche Interferenzmuster beim Betrachter erzeugen können. In der Regel wird die diffraktive Oberflächenstruktur 5 mittels eines ersten Prägewerkzeuges hergestellt und vor dem weiteren Auftrag von Schichten entweder mittels UV-Strahlung oder mittels thermischer Verfahren ausgehärtet.
  • In Figur 3b ist nunmehr das Sicherheitselement 10 des zweiten Ausführungsbeispiels nach dem Aufbringen der Prägelackschicht 2, dem Prägen der Einprägung 2b in Form des ersten Motivs 11 und dem Aufbringen der Schichten des Dünnschichtelements 9 abgebildet, wobei die Opferschicht 2a noch nicht entfernt wurde. Gegebenenfalls erfolgt nach dem Prägeschritt noch ein zusätzlicher Reinigungsschritt, um in der diffraktiven Oberflächenstruktur 5 verbliebene Reste der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 in der Einprägung 2b zu entfernen, bevor die Schichten des Dünnschichtelements 9 aufgebracht werden.
  • Figur 3c zeigt abschließend das Sicherheitselement 10 des zweiten Ausführungsbeispiels nach dem lift-off Schritt, wobei die Opferschicht 2a und die darauf befindlichen Teile des Dünnschichtelements 9 entfernt wurden. Der farbkippende Effekt des Dünnschichtelements 9 in Form des ersten Motivs 11 wird dabei durch die diffraktive Oberflächenstruktur 5 verstärkt, während das zweite Motiv 12 als Durchsichtseffekt mit überlagerten diffraktiven Effekten erscheint (beispielsweise können zusätzlich Hologramme im zweiten Motiv 12 sichtbar sein).
  • In Figur 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches eine Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt. Dabei wird nach dem in Fig. 3c dargestellten Schritt des Entfernens der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 eine Decklackschicht 21 auf das Sicherheitselement 10 aufgebracht. Die Decklackschicht 21 ummantelt dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Dünnschichtelement 9 in Form des ersten Motivs 11, sodass auch die Flanken des Dünnschichtelements 9 von der Decklackschicht 21 umhüllt sind, um das Dünnschichtelement 9 beispielsweise vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Brechungsindices der Decklackschicht 21 und der Grundlackschicht 8 so gewählt sind, dass an einer Grenzfläche zwischen Decklackschicht 21 und Grundlackschicht 8 kein optisch wahrnehmbarer Effekt erkennbar ist, sodass der optische Effekt der diffraktiven Oberflächenstruktur 5 im Bereich des zweiten Motivs 12 ausgelöscht wird. Mit anderen Worten ist das zweite Motiv 12 ausschließlich als Durchsichtseffekt wahrnehmbar, während das erste Motiv 11 als diffraktiv verstärkter Farbkippeffekt wahrnehmbar ist. Darüberhinaus ist es dadurch auch möglich, größere hologrammartige Strukturen der diffraktiven Oberflächenstruktur 5 teilweise, nämlich selektiv in Form des zweiten Motivs 12, auszulöschen. Es versteht sich dabei von selbst, dass Ummantelung und Auslöschung auch separat voneinander vorgesehen sein können.
  • Es versteht sich dabei von selbst, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auch mit dem im Zusammenhang mit Fig. 2h beschriebenen Schichtaufbau versehen sein können.
  • In Figur 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches ebenfalls eine Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt. Dabei wird im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel statt der Decklackschicht 21 eine weitere Reflexionsschicht 18, vorzugsweise in Form einer metallischen Schicht, aufgebracht. Entsprechend wird das zweite Motiv 12 als diffraktiv verstärkter Reflexionseffekt erkennbar. Es versteht sich dabei von selbst, dass eine weitere Reflexionsschicht 18 auch auf eine Grundlackschicht 8 ohne diffraktive Oberflächenstruktur 5 bzw. auf ein Sicherheitselement 10 ohne Grundlackschicht 8 aufgebracht werden kann, um einen Refexionseffekt in Form des zweiten Motivs 12 zu erzeugen.
  • Durch die zuvor beschriebene Herstellung des Sicherheitsmerkmals 16 mit einem ersten Motiv 11, das mittels dem Einprägen und dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht 2 eine besonders geringe Konturstärke 14 aufweist, wird es in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, dessen Schichtaufbau jedem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen kann, ermöglicht, dass die Konturstärke 14 des ersten Motivs 11 zumindest abschnittsweise, vorzugsweise bei mehr als 50% des ersten Motivs 11, kleiner ist als 2,5 µm. Durch die extrem feine Konturstärke 14 erzeugt das erste Motiv 11 dabei nicht nur einen Farbkippeffekt sondern auch einen diffraktiven optischen Effekt hervor, wobei sich die beiden optischen Effekte, aus Richtung der Absorberschicht 3 gesehen, überlagern. Eine derart präzise Herstellung eines Dünnschichtelements 9 ist mit aus dem Stand der Technik bekannten Auftragsverfahren nicht möglich.
  • Schließlich zeigt Figur 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel des Sicherheitselements 10, wobei das Sicherheitselement 10 als Transferelement ausgebildet ist und auf einem Wertdokumentsubstrat 6 aufgebracht ist. Um ein Sicherheitselement 10 als Transferelement auszubilden, weist dieses im vorliegenden Fall eine Klebeschicht 7, beispielsweise eine Heißklebeschicht, auf, welche die dem Trägersubstrat 1 gegenüberliegende Grenzschicht des Sicherheitselements 10 ausbildet. Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, ist die Klebeschicht 7 im vorliegenden Ausführungsbeispiel direkt auf die Reflexionsschicht 4 aufgebracht. Mittels der Klebeschicht 7 kann der Schichtaufbau, wie dargestellt, mit dem Wertdokumentsubstrat 6 eines Wertdokuments 15 verbunden werden.
  • Da das für die Herstellung des Sicherheitselements 10 notwendige Trägersubstrat 1 nach dem Aufbringen des als Transferelement ausgebildeten Sicherheitselements 10 nicht mehr erforderlich ist, ist das Trägersubstrat 1 vom Sicherheitselement 10 ablösbar ausgebildet, sodass das Trägersubstrat 1 nach der Verbindung mit dem Wertdokumentsubstrat 6 abgezogen werden kann, wie symbolisch in Fig. 5 dargestellt.
  • Um die Abziehbarkeit des Trägersubstrats 1 zu verbessern, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel wiederum eine Grundlackschicht 8, beispielsweise eine UV-härtbare Lackschicht, zwischen Trägersubstrat 1 und Absorberschicht 3 angeordnet, wobei die Grundlackschicht 8 besser an der Absorberschicht 3 haftet als am Trägersubstrat 1. Somit fungiert die Grundlackschicht 8 als haftreduzierende Schicht im Hinblick auf das Trägersubstrat 1. Weiters kann die Grundlackschicht 8 dazu dienen, die Absorberschicht 3 nach dem Aufbringen des Sicherheitselements 10 auf dem Wertdokumentsubstrat 6 vor, insbesondere mechanischen, Beschädigungen zu schützen.
  • Für den Transport eines als Transferelement ausgebildeten Sicherheitselements 10 kann vorgesehen sein, dass die Klebeschicht 7 durch eine abziehbare Schutzfolie abgedeckt ist.
  • Es soll dabei nicht unerwähnt bleiben, dass auch die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele jeweils als Transferelement ausgebildet sein können bzw. ein Transferelement auch ohne das Vorsehen einer Grundlackschicht 8 bzw. mit einer oder mehreren zusätzlichen Zwischenschichten zwischen Klebeschicht 7 und Dünnschichtelement 9 denkbar ist.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Trägersubstrat
    2
    lift-off fähige Prägelackschicht
    2a Opferschicht
    2b Einprägung
    3
    Absorberschicht
    4
    Reflexionsschicht
    5
    diffraktive Oberflächenstruktur
    6
    Wertdokumentsubstrat
    7
    Klebeschicht
    8
    Grundlackschicht
    9
    Dünnschichtelement
    10
    Sicherheitselement
    11
    erstes Motiv
    12
    zweites Motiv
    13
    Prägewerkzeug
    13a Prägestruktur
    14
    Konturstärke
    15
    Wertdokument
    16
    Sicherheitsmerkmal
    17
    Prägerichtung
    18
    weitere Reflexionsschicht
    19
    Betrachtungsrichtung
    20
    dielektrische Abstandsschicht
    21
    Decklackschicht
    22
    zweite Betrachtungsrichtung

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (10) mit einem Sicherheitsmerkmal (16), welches Sicherheitsmerkmal (16) ein einen Farbkippeffekt erzeugendes erstes Motiv (11) und ein zweites Motiv (12) umfasst, umfassend die folgenden Schritte:
    - Bereitstellen eines Trägersubstrats (1);
    - Aufbringen einer lift-off fähigen Prägelackschicht (2);
    - Herstellen des zweiten Motivs (12) durch partielles Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) in Form des ersten Motivs (11) indem das erste Motiv (11) derart in die lift-off fähige Prägelackschicht (2) eingeprägt wird, dass die lift-off fähige Prägelackschicht (2) in einer Prägerichtung (17) bis zu einer unmittelbar unterhalb der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) liegenden Schicht (1,8) entfernt wird;
    - Aufbringen eines den Farbkippeffekt erzeugenden Dünnschichtelements (9) umfassend eine Absorberschicht (3), eine dielektrische Abstandsschicht (20) und eine Reflexionsschicht (4);
    - Entfernen der verbliebenen lift-off fähigen Prägelackschicht (2) mittels eines lift-off Verfahrens, sodass jene auf der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) in Form des zweiten Motivs (12) aufgebrachten Bereiche des Dünnschichtelements (9), gemeinsam mit der lift-off fähigen Prägelackschicht (2), entfernt werden, während das Dünnschichtelement (9) in Form des ersten Motivs (11) auf der unmittelbar unterhalb der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) liegenden Schicht (1,8) verbleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) ein Durchsichtseffekt in Form des zweiten Motivs (12) erzeugt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lift-off fähige Prägelackschicht (2) nach der Prägung ausgehärtet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lift-off fähige Prägelackschicht (2) unmittelbar auf das Trägersubstrat (1) aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) eine Grundlackschicht (8) aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine diffraktive Struktur (5) in die Grundlackschicht (8) eingeprägt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) eine Decklackschicht (21) aufgebracht wird, wobei die Brechungsindices der Decklackschicht (21) und der Grundlackschicht (8) so gewählt sind, dass an einer Grenzfläche zwischen Decklackschicht (21) und Grundlackschicht (8) kein optisch wahrnehmbarer Effekt erkennbar ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen des Dünnschichtelements (9) folgende Schritte durchgeführt werden:
    - Aufbringen der Absorberschicht (3);
    - Aufbringen der dielektrischen Abstandsschicht (20);
    - Aufbringen der Reflexionsschicht (4).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der lift-off fähigen Prägelackschicht (2) eine weitere Reflexionsschicht (18) und/oder eine Farbschicht aufgebracht wird, um einen optischen Effekt in Form des zweiten Motivs (12) zu erzeugen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der Prägelackschicht (2) eine Klebeschicht (7) auf das Sicherheitselement (10) aufgebracht wird, wobei das Sicherheitselement (10) mittels der Klebeschicht (7) an einem Wertdokumentsubstrat (6) eines Wertdokuments (15) anbringbar ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen des Dünnschichtelements (9) folgende Schritte durchgeführt werden:
    - Aufbringen der Reflexionsschicht (4);
    - Aufbringen der dielektrischen Abstandsschicht (20);
    - Aufbringen der Absorberschicht (3).
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einprägen des ersten Motivs (11) in die lift-off fähige Prägelackschicht (2) mittels eines Prägewerkzeuges (13) durchgeführt wird, welches Prägewerkzeug (13) derart ausgelegt ist, dass eine Konturstärke (14) des ersten Motivs (11) kleiner ist als 50 µm.
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