WO2016192854A1 - Verfahren zum herstellen eines sicherheitselements, daraus erhältliches sicherheitselement, sicherheitspapier und wertdokument - Google Patents

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Winfried HOFFMÜLLER
Theodor Burchard
Maik Rudolf Johann Scherer
Ralf Liebler
Michael Rahm
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    • B42D25/373—Metallic materials

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a
  • Security elements for a security paper or a valuable item, in particular a value document further relates to a security element obtainable by the method and to a security paper or value document provided therewith.
  • Security elements with in transmitted light, and possibly also in reflected light, visually recognizable characters are known.
  • the characters may have any shapes, such as numbers, letters, patterns, geometric or figurative representations, etc., and are generally referred to as "negative writing" regardless of their shape
  • the security elements are made, for example, by a transparent substrate having a coating, generally If the security element is held against the light, the areas with metallic or other coating appear dark and the areas where the coating has been removed appear On the other hand, the more transparent or translucent a substrate is, the more pronounced the contrast between the coated and the transparent
  • Finely structured metallizations can e.g. by etching processes
  • the metal to be structured is applied in a first step over the entire surface of the substrate and coated in a second step in certain subject areas with a suitable resist.
  • the removal (or chemical conversion) of the metal into the non-resist paint is applied in a third step.
  • the resist can also be applied over the entire surface and selectively changed by exposure in such a way that certain areas of the resist are selectively removed and the metallization arranged below can be etched accordingly.
  • the use of photoresist coatings in security element fabrication is e.g. from EP 2 049 345 B1.
  • a washing process in which a carrier film is printed with a high pigment content printing ink in the form of characters, coated with a thin covering layer (for example of aluminum) and then the printing ink together with the cover layer above
  • Priority application DE 4 041 025 discloses heat-activatable inks, for example wax-containing emulsions. at Heating soften these emulsions and thereby reduce the adhesion to the carrier film, so that in these poorly adhering areas, supported by mechanical treatment, such. As ultrasound, brushing or rubbing, both the softened ink and the overlying layers can be removed.
  • activatable inks with foaming additives such as are customary in the production of foams disclosed. These blowing agents split gas under the action of heat and produce foam structures. As a result, the volume of the ink increases, whereby the adhesion to the carrier film is reduced and the layers lying above the ink are arched outwards, so that they have a good effect
  • WO 97/23357 makes reference to EP 0 516 790 and further discloses activatable inks prepared by treatment with a
  • the present invention has for its object to overcome the disadvantages of the prior art. This object is achieved by the feature combinations defined in the independent claims. Further developments of the invention are
  • Security element for a security paper or a valuable article comprising the following steps: a) the provision of a transparent carrier substrate; b) providing an embossing lacquer layer having an embossed structure on the carrier substrate; d) the application of a crack-forming coating on the
  • Carrier substrate f) removal of the cracked coating with metal optionally present on the coating so that a transparent, conductive coating is present in the area of the removed, cracked coating
  • embossing lacquer layer used in step b) can in particular be based on a thermoplastic lacquer or a UV lacquer.
  • the embossed structure is in particular a hologram structure.
  • the application of the crack-forming coating in step d) can be effected, for example, by printing technology, in particular by gravure printing, flexographic printing or by means of an inkjet process.
  • the step f) of removing the cracked coating with metal which may be present on the coating may e.g. by washing with a suitable solvent.
  • the removal step may be accomplished by means of a separately provided adhesive layer device, the device being attached to the removed, cracked, adhesive layer
  • step c) takes place, namely the application of a washing ink on the embossing lacquer layer in the first, a first motif forming areas; in step d) the crack-forming coating is applied in second areas forming a second motif, wherein the second areas are selected independently of the first areas, so that optionally provided with wash ink first areas are at least partially coated with crack-forming coating; and after step e) of applying the metallization, step f) is carried out so as to remove the metal-coated wash paint present in the first regions on the one hand and the optionally metal-bearing, cracked coating present in the second regions on the other hand, so that the resulting carrier substrate is such that:
  • a first motif forming areas has no metallization
  • a second motif-forming areas outside optionally existing first areas has a transparent, conductive metallization in the form of a dense, coherent network
  • the second regions forming a second motif comprise an opaque or continuous conductive metallization.
  • opaque or continuous metallization is to be understood as meaning a full-surface or continuous metal layer, which in particular has a uniform layer thickness.
  • Method according to paragraph 1 or 2 comprising in addition: g) the application of a resist coating above the obtained metallization in third areas forming a third motif; h) the removal of the metallization, which is not protected by resist, so that the resist-protected areas remain in the form of a third motif on the embossing lacquer layer. 4. (Preferred embodiment) Method according to paragraph 3, additionally comprising: i) providing and planarizing the carrier substrate obtained in step h) with a protective lacquer having the same refractive index as the resist lacquer.
  • Thelakkat "A cracked polymer templated metal network as a transparent conducting electrode for ITO-free organic solar cells", Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, Volume 16, pages 15107-15110.
  • a coating is initially applied to a film, which forms numerous cracks during drying. These cracks form a dense, coherent network. Upon subsequent vapor deposition of a material, the material is deposited both on (i.e., above) the coating and in the cracks. When removing the coating, e.g. Washing with suitable solvents also removes the material deposited above the coating. All that remains is the vapor-deposited material present in the crack lines.
  • the above method is described in the literature D1 and D2 in connection with the production of electric heating elements and transparent electrodes for solar cells.
  • the production of a dense, contiguous metallic mesh described in the literature D1 and D2 is transferred to the field of security element fabrication.
  • the crack-forming coating used is preferably a dispersion, more preferably a colloidal dispersion.
  • the crack-forming coating may be based on a polymer in solution.
  • the polymer solution is applied to the substrate, e.g. by imprinting, so that a thin polymer film is produced.
  • the thin polymer film cracks during drying.
  • the crack formation depends on the choice of the raw materials and the choice of the substrate, the thickness of the crack-forming coating and the drying parameters. They are at the end of the
  • the lines are usually so fine that they are recognizable as lines only when using a magnifying glass.
  • the human eye does not dissolve the individual lines, but one recognizes both in reflected light (or reflection) and in transmitted light (or light).
  • Metal layer (hereinafter also called “semitransparent metallization”), which has a constant optical reflection and transmission, is the security element according to the invention in terms of the essential higher chemical resistance pronouncedly advantageous.
  • the metal is in the "normal” layer thickness, while a conventional semitransparent metallization is very thin and therefore susceptible to corrosion, especially in the case of Al and Cu.
  • the metallization according to the invention in the form of a dense, coherent network shows an electrical conductivity and an optical transmission, which is comparable to a full-surface ITO layer.
  • the fine metallic lines can be used with advantage to provide a "transparent" hologram and other security elements based on embossed structures with electrical conductivity, whereby the fine metallic lines can be used in combination with conventional ones
  • Heat sealing lacquers are used and act as a reflector.
  • the fine metallic lines can also be used in combination with transparent holograms that rely on a refractive index jump between the embossing lacquer and the coating following the embossing lacquer.
  • a substrate in particular transparent
  • an embossing lacquer layer which is provided with a (hologram) embossing.
  • the embossing lacquer layer is coated over its entire area with the crack-forming coating.
  • the crack-forming coating is then dried. This form fine
  • Metal is vapor-deposited on the substrate treated in this way (alternatively, the metal can also be applied wet-chemically).
  • the metal is deposited both above the cracked coating, as well as in the cracks.
  • the cracked coating is then removed, along with the metal deposited above the coating. Removal may be accomplished, for example, by washing with a suitable solvent ("Alternative 1") Alternatively, removal may be accomplished by means of a separately provided adhesive layer device, the device being affixed to the torn, peeled, adhesive layer
  • Substrate (“Alternative 2") is removed after removal of the cracked coating
  • Security element optionally with a conventional primer composition or with a layer whose refractive index differs significantly from the refractive index of the embossing lacquer layer, overcoated.
  • An overcoating with a metal that has a different color than the metal of the metallic network structure could also take place.
  • Reflector i. the metallic network structure is present only over part of the area.
  • the process for removing the cracked coating according to the above "Alternative 1" is advantageously carried out by dissolving with a suitable solvent
  • a suitable solvent The choice of solvent is suitably made in accordance with the coating
  • the following solvents can be used: methyl acetate, ethyl acetate, Propyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, acetone, Methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methylene chloride, chloroform, toluene, xylene, methanol, ethanol, 2-propanol.
  • acetals or mixtures of the abovementioned acetals or mixtures of the abovementioned
  • Solvent can be used. Alternatively, a detachment of the crack-forming coating by infiltration can take place. In this case, in addition to the solvents mentioned also aqueous solutions, mixtures of solvents and water, optionally with surfactants, possibly with defoamers and other additives are used.
  • Replacement or dissolution of the cracked coating can also be supported by spray nozzles or mechanically by brushing, rolling or by felts.
  • the method for removing the cracked coating according to the above "Alternative 2" is peeling in the form of a kind
  • Laminating conditions adhesive conditions
  • large area it is meant that the extent is at least as large as the area of the crack-forming layer to be detached.
  • the layer thickness of the adhesive coating is, for example, after a physical drying, for example, 0.4 ⁇ ⁇ to 4 ⁇ the material (ie the metal) lying on the crack-forming coating bonds with the adhesive coating
  • Coating serves as a spacer to the film and the material deposited directly on the film (i.e., metal). Depending on the choice of crack-forming
  • Coating occurs in the subsequent separation winding either to peel off the metal from the crack-forming coating or to completely peel off the crack-forming coating.
  • the adhesively coated film ie the second, separate substrate
  • the film can be further processed if necessary.
  • the foil is metallic with very high reflection (eg higher than 85%), but not electrically conductive. It is therefore preferred to further process the film of the security element which originally carried the crack-forming coating.
  • a combination of the above-mentioned manufacturing method according to the first preferred embodiment with the methods known in the art for producing a negative writing is easily possible, see the second and third preferred embodiments described below for producing a security element.
  • transparent substrate such as a film
  • embossing lacquer layer or embossed structures printed in a first step, a wash color as a motif.
  • further motif elements are printed by means of the crack-forming lacquer, e.g. Lines within areas that are not covered with wash paint (the order can also be reversed, that is, first
  • a security element having the following ranges: first areas which form a "true" negative writing (ie recesses or areas without any metal) without electrical conductivity; second, metallic areas with electrical conductivity; third areas, which form a negative writing or a transparent area with electrical conductivity, generated by a metallic network structure. Metallic lines of the third areas can serve as an optical, recognizable with the magnifying glass security feature.
  • transparent substrate such as a film
  • embossing lacquer layer or embossed structures printed in a first step as a motif, the crack-forming coating.
  • the surface coating with a metal e.g. by vapor deposition.
  • the crack-forming coating is then removed, so that one
  • a security element having the following ranges is obtained: first areas each formed by a bare (i.e., continuous) metal layer; second areas, each formed by a metallic mesh structure with fine, metallic lines. Using a resist varnish, the first and / or second areas can be printed. In one
  • a security element having the following ranges: first areas that form a "true" negative writing (ie recesses or areas without any metal), without electrical conductivity, second, metallic areas with electrical conductivity, third areas that have negative writing or form a transparent region with electrical conductivity, generated by a metallic network structure
  • the fine, metallic lines of the third regions can serve as an optical, with the magnifying glass recognizable security feature.
  • a substrate in particular a transparent one
  • a transparent one such as a film
  • Embossing lacquer layer applied which provided with a (hologram) embossing is.
  • the embossing lacquer layer becomes full-surface with the crack-forming
  • Regions of the crack-forming layer preferably occurs. This can e.g. by suitable structuring of the substrate, e.g. the embossing lacquer layer. This includes the use of embossed structures, the use of embossed structures in conjunction with additives in the embossing lacquer, which have an influence on the surface energy.
  • the metallization of the security element according to the invention can be based on a single metal.
  • a metal e.g. Aluminum, silver, copper, nickel, iron, chromium, cobalt, gold, titanium, tin, zinc or an alloy of one or more of the foregoing elements (e.g., an iron-silicon alloy).
  • the metallization may be based on a multilayer metallization, e.g. by
  • An advantageous multilayer metallization is e.g. a Cr layer followed by an Al layer.
  • the adhesion of the Al layer to the layer structure is improved by the Cr layer.
  • Metallization in the form of a dense, coherent network can be improved by an additional coating with an electrically conductive polymer.
  • an electrically conductive polymer for example, an electrically conductive thiophene-based polymer such as poly-3,4- ethylenedioxythiophene (PEDOT or PEDT).
  • PEDOT or PEDT poly-3,4- ethylenedioxythiophene
  • inorganic, transparent and conductive layers e.g. Metal oxides such as titanium dioxide, indium tin oxide or fluorine-tin oxide can be applied. These additional layers can also serve to improve the electrical properties of the metallization according to the invention, such as
  • metal is deposited within the cracks of the cracked coating, metal may also be deposited above the cracked coating.
  • the cracked coating is then removed, along with any metal deposited above the coating.
  • the step of removing may e.g. by washing with a suitable solvent ("Alternative 1")
  • the removal step may be accomplished by means of a separately provided adhesive layer
  • Security element substrate is fixed and withdrawn after fixing together with the cracked coating from the security element substrate ("Alternative 2").
  • the carrier substrate can be provided in certain areas with a crack-forming coating.
  • the carrier substrate can additionally be provided with a transparent lacquer in certain regions (which are arranged, in particular, outside the regions of the tear-forming coating) which forms no cracks.
  • Metallization takes place the step of removing the metallization, which is located above the cracked coating on the one hand, and above the transparent varnish is on the other. This step is carried out by means of the above-described, separately provided, adhesive layered device (see the above "Alternative 2") In this way, a security element can be produced which has no metallization in the region of the transparent lacquer.
  • Transparent, conductive metallization in the form of a dense, coherent network can be subsequently removed by means of laser radiation in certain areas (so-called laser demetallization). In this way, a structuring of the transparent, conductive metallization
  • Metallization possible i. vacancies or demetallized areas can be provided.
  • the opaque or continuous, conductive metallization obtained in the manufacturing method according to the invention can be subsequently removed by laser radiation in certain areas. In this way structuring of the opaque, conductive metallization is possible, i. it can
  • Figure 1 is a document of value with a strip-shaped
  • Figure 2 shows the security element of Figure 1 in magnification in plan view
  • Figure 3 shows the security element of Figure 2 in cross-sectional view
  • Figure 4 shows the individual manufacturing steps for obtaining a transparent, conductive metallization in the form of a dense, coherent network
  • Figure 5 is a transparent, conductive metallization in the form of a dense, coherent network
  • FIGS. 6-8 the preparation of a security element according to the second preferred embodiment
  • Figures 9-13 the preparation of a security element according to the third preferred embodiment.
  • Figure 14 Example of the targeted control of crack formation;
  • FIGS. 19-21 show a variant of that in FIGS. 15, 16 and 18
  • FIG. 1 shows a value document 1, in the present example a banknote with the denomination "50.”
  • the banknote 1 is provided on the front side with a strip-shaped security element 2
  • Security element 2 has embossed structures 3, e.g.
  • Figure 2 shows the designated in Figure 1 with the letter "A" area of the security element 2 in magnification.
  • FIG. 3 shows the security element 2 of FIG. 2 in a cross-sectional view along the line A-A '.
  • the security element 2 comprises a transparent carrier substrate 4, e.g. a polyethylene terephthalate or other plastic based film.
  • the carrier substrate 4 is provided with a transparent carrier substrate 4, e.g. a polyethylene terephthalate or other plastic based film.
  • Embossing lacquer layer 5 provided.
  • the embossing lacquer layer 5 has an embossing structure, such as e.g. a hologram embossing, on.
  • the embossing lacquer layer 5 is fully coated on its upper side with a transparent, conductive
  • Metallization 6 provided in the form of a dense, coherent network.
  • Figure 4 illustrates the individual manufacturing steps for obtaining a transparent, conductive metallization in the form of a
  • the carrier substrate 4 (the embossing lacquer layer 5 shown in FIG. 3 has been omitted for the sake of simplicity) is crack-formed in a first step
  • the crack-forming coating 7 is based, for example, on dispersions of SiCh nanoparticles or of acrylic resin nanoparticles.
  • the application of the crack-forming coating 7 is preferably carried out by printing technology, for example by gravure printing, flexographic printing or by means of an inkjet coating. Process.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense, coherent network.
  • the application of a first step the application of a
  • the metallization 9 is shown schematically in FIG. 4 in the form of individual black dots. The metallization 9 is reflected on the one hand above the cracked coating 7 and on the other hand, within the cracks 8 of the coating. 7
  • the cracked coating 7 is removed, including the metallization 9 present above the coating 7.
  • the carrier substrate 4 remains a transparent, conductive metallization 10 in the form of a dense, coherent network.
  • FIG. 5 shows the transparent, conductive metallization 10 in the form of a dense, coherent network, schematically in plan view on an enlarged scale.
  • Figures 6 to 8 illustrate the manufacture of a security element according to the second preferred embodiment described above.
  • a carrier substrate 4 is provided with an embossing lacquer layer 5.
  • the embossing lacquer layer 5 is printed with wash ink 11 in the form of a motif. Subsequently, 7 further motif elements are printed using a crack-forming lacquer.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense,
  • the step of metallizing for example by vapor deposition of metal 9.
  • the metallization 9 is reflected on the one hand above the cracked coating 7 and above the wash paint 11 and, on the other hand, is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • Figure 8 shows the obtained security element after removing the wash paint 11 and the cracked coating 7 with a suitable solvent. You get a security element with the following areas:
  • first regions 12 forming a "true” negative writing (i.e., voids without any metal), without electrical conductivity;
  • the fine, metallic lines of the third regions 14 can serve as optical security feature recognizable by the magnifying glass.
  • Figures 9 to 13 illustrate the manufacture of a security element according to the third preferred embodiment described above.
  • a carrier substrate 4 is provided with an embossing lacquer layer 5.
  • the embossing lacquer layer 5 is printed with a tear-forming coating 7 in the form of a motif.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense,
  • Metallizing ens for example by vapor deposition of metal 9.
  • the metallization 9 strikes on the one hand above the cracked coating. 7 and above the embossing lacquer layer 5, and on the other hand, it is deposited inside the cracks 8 of the coating 7.
  • Figure 10 shows the obtained security element after removal of the cracked coating 7 with a suitable solvent. You get a security element with the following areas:
  • second regions 16 each formed by a metallic mesh structure with fine metallic lines.
  • first regions 12 forming a "true” negative writing (i.e., voids without any metal), without electrical conductivity;
  • the fine, metallic lines of the third regions 14 can serve as optical security feature recognizable by the magnifying glass.
  • the obtained security element structure can additionally be leveled with a protective lacquer 18.
  • Training individual cracks 8 are controlled by appropriate measures.
  • the formation of cracks in desired regions preferably occurs.
  • Figures 15 to 18 illustrate the manufacture of a
  • a carrier substrate 4 (which may be provided with an embossing lacquer layer, not shown) is printed with a tear-forming coating 7 in the form of a motif.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense,
  • Metallization for example by vapor deposition of metal 9.
  • the metallization 9 is deposited on the one hand above the cracked coating 7 and above the carrier substrate 4 and on the other hand is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • the security element precursor shown in FIG. 15 is glued to a separate device 19 which has a substrate 20 (eg a foil) provided with an adhesive coating 21.
  • the metal provided on the cracked coating 7 combines with the adhesive coating 21.
  • the coating 7 provided with cracks serves as a spacer for the carrier substrate 4 and the metal deposited directly on the carrier substrate 4.
  • Figures 19-21 show a variant of the manufacturing method shown in Figures 15, 16 and 18, wherein in addition a transparent paint is used.
  • a carrier substrate 4 (which may be provided with an embossing lacquer layer, not shown) is printed with a tear-forming coating 7 in the form of a motif.
  • the crack-forming coating 7 forms numerous cracks 8 during drying in the form of a dense,
  • the carrier substrate 4 (which may be provided with an embossing lacquer layer, not shown) is provided with areas 22 of a transparent lacquer.
  • the transparent paint 22 forms no cracks. This is followed by the step of metallizing, for example by vapor deposition of metal 9.
  • the metallization 9 beats on the one hand above the cracked coating 7, above the transparent varnish 22 and above the carrier substrate 4 and on the other hand is deposited within the cracks 8 of the coating 7.
  • the security element precursor shown in Figure 19 is adhered to a separate device 19 having a substrate 20 (e.g., a film) provided with an adhesive coating 21.
  • a substrate 20 e.g., a film
  • an adhesive coating 21 the coating 7 provided on the cracks and the metal lying on the transparent lacquer 22 combine with the adhesive coating 21.
  • the metal is peeled off from the cracked coating 7 and from the transparent lacquer 22 (see FIG. 21).
  • the security element obtained in this way has no metallization in the region 22 of the transparent lacquer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein Wertdokument, umfassend die folgenden Schritte: a) das Bereitstellen eines transparenten Trägersubstrats; b) das Bereitstellen einer eine Prägestruktur aufweisenden Prägelackschicht auf dem Trägersubstrat; d) das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf die Prägelackschicht und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet; e) das Aufbringen einer Metallisierung auf das im Schritt d) erhaltene Trägersubstrat; f) das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung mit gegebenenfalls auf der Beschichtung vorliegendem Metall, sodass im Bereich der entfernten, mit Rissen versehenen Beschichtung eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes auf der Prägelackschicht verbleibt.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements, daraus erhältliches Sicherheitselement, Sicherheitspapier und Wertdokument
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Sicherheitselements für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein Wertdokument. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nach dem Verfahren erhältliches Sicherheitselement und ein mit demselben versehenes Sicherheitspapier oder Wertdokument.
Sicherheitselemente mit im Durchlicht, und gegebenenfalls auch im Auflicht, visuell erkennbaren Zeichen sind bekannt. Die Zeichen können beliebige Formen haben, wie Zahlen, Buchstaben, Muster, geometrische oder figürliche Darstellungen etc., und werden allgemein unabhängig von ihrer Form als„Negativschrift" bezeichnet. Die Sicherheitselemente werden z.B. hergestellt, indem ein transparentes Substrat mit einer Beschichtung, im Allgemeinen einer metallischen Beschichtung (bzw. Metallisierung), versehen wird, die dann an bestimmten Stellen wieder entfernt wird. Hält man das Sicherheitselement gegen das Licht, erscheinen die Bereiche mit metallischer oder sonstiger Beschichtung dunkel. Die Bereiche, an denen die Beschichtung entfernt wurde, erscheinen dagegen hell oder zumindest deutlich heller als die beschichteten Bereiche, je nach Transparenz des Substrats. Je transparenter, d.h. je lichtdurchlässiger, ein Substrat ist, desto ausgeprägter ist der Kontrast zwischen beschichteten und
beschichtungsfreien Bereichen. Bei sehr transparenten Substraten ist die Negativschrift nicht nur im Durchlicht, sondern auch im Auflicht deutlich erkennbar.
Bei Bedampfungsprozessen entstehen metallische Beschichtungen im
Wesentlichen vollflächig. Die Bereitstellung von Aussparungen innerhalb der metallischen Beschichtung kann im einfachsten Fall durch das Einsetzen einer Blende oder eines Abschirmblechs während des
Bedampfungsprozesses erfolgen. Diese Maßnahme führt lediglich zu grobstrukturierten Metallisierungen. Optisch ansprechende
Sicherheitselemente erfordern allerdings eine Feinstrukturierung.
Feinstrukturierte Metallisierungen können z.B. durch Ätzprozesse
bereitgestellt werden. Dabei wird das zu strukturierende Metall in einem ersten Schritt vollflächig auf das Substrat aufgebracht und in einem zweiten Schritt in bestimmten Motivbereichen mit einem geeigneten Resistlack beschichtet. In einem dritten Schritt erfolgt das Entfernen (oder das chemische Umwandeln) des Metalls in den nicht durch Resistlack
geschützten Bereichen mittels eines Ätzmediums. Der Resistlack kann auch vollflächig aufgebracht werden und durch Belichten selektiv auf eine solche Weise verändert werden, dass bestimmte Bereiche des Resistlacks selektiv entfernt werden und die unterhalb angeordnete Metallisierung entsprechend geätzt werden kann. Der Einsatz von Photoresistlackschichten bei der Sicherheitselement-Herstellung ist z.B. aus der EP 2 049 345 Bl bekannt.
Die Feinstrukturierung einer Metallisierung kann darüber hinaus durch ein sogenanntes Waschverfahren erfolgen. In der WO 99/13157 wird ein
Waschverfahren beschrieben, bei dem eine Trägerfolie mit einer Druckfarbe mit hohem Pigmentanteil in Form von Zeichen bedruckt, mit einer dünnen Abdeckschicht (z.B. aus Aluminium) beschichtet und anschließend die Druckfarbe mitsamt der darüber befindlichen Abdeckschicht durch
Auswaschen mit einer Flüssigkeit entfernt wird, um beschichtungsfreie Bereiche in Form der Zeichen zu erzeugen.
Die WO 92/11142 (entspricht EP 0 516 790) bzw. deren deutsche
Prioritätsanmeldung DE 4 041 025 offenbart durch Wärmeeinwirkung aktivierbare Druckfarben, beispielsweise wachshaltige Emulsionen. Bei Erwärmung erweichen diese Emulsionen und verringern dadurch die Haftung zur Trägerfolie, so dass in diesen schlecht haftenden Bereichen, unterstützt durch mechanische Behandlung, wie z. B. Ultraschall, Abbürsten oder Abreiben, sowohl die erweichte Druckfarbe als auch die darüber liegenden Schichten entfernt werden können. Außerdem werden als aktivierbare Druckfarben Farben mit aufschäumenden Additiven, wie sie bei der Herstellung von Schaumstoffen üblich sind, offenbart. Diese Treibmittel spalten unter Wärmeeinwirkung Gas ab und erzeugen Schaumstrukturen. Dadurch vergrößert sich das Volumen der Druckfarbe, wodurch die Haftung an der Trägerfolie verringert wird und die über der Druckfarbe liegenden Schichten nach außen gewölbt werden, so dass sie einen guten
Angriffspunkt für eine mechanische Entfernung bieten.
Die WO 97/23357 nimmt Bezug auf EP 0 516 790 und offenbart darüber hinaus aktivierbare Druckfarben, die durch Behandlung mit einem
geeigneten Lösungsmittel aktiviert, d.h. ausgewaschen, werden.
Die vorstehend genannten Wege zur Strukturierung einer Metallisierung sind aufwändig und führen häufig zu einer unbefriedigenden Linienstärke. Beim Druck von Resistlacken beispielsweise ist man hinsichtlich der minimalen Linienstärke auf die zur Verfügung stehenden Druckverfahren angewiesen. Linienstärken unterhalb von 50 μπι sind schwer zu realisieren. Die gleiche Einschränkung gilt für den Druck von Waschfarben. Feine Linien sind auf Basis der Belichtung von Photoresistlacken erhältlich. Dieser
Prozess ist allerdings verhältnismäßig aufwändig und kostspielig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche. Zusammenfassung der Erfindung
1. (Erster Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen eines
Sicherheitselements für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein Wertdokument, umfassend die folgenden Schritte: a) das Bereitstellen eines transparenten Trägersubstrats; b) das Bereitstellen einer eine Prägestruktur aufweisenden Prägelackschicht auf dem Trägersubstrat; d) das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf die
Prägelackschicht und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet; e) das Aufbringen einer Metallisierung auf das im Schritt d) erhaltene
Trägersubstrat; f) das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung mit gegebenenfalls auf der Beschichtung vorliegendem Metall, sodass im Bereich der entfernten, mit Rissen versehenen Beschichtung eine transparente, leitfähige
Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes auf der Prägelackschicht verbleibt. Die im Schritt b) eingesetzte Prägelackschicht kann insbesondere auf einem thermoplastischen Lack oder einem UV-Lack basieren. Die Prägestruktur ist insbesondere eine Hologramm-Struktur. Das Aufbringen der Riss-bildenden Beschichtung im Schritt d) kann z.B. drucktechnisch erfolgen, insbesondere mittels Tiefdruck, Flexodruck oder mittels eines Inkjet- Verfahrens.
Der Schritt f) des Entfernens der mit Rissen versehenen Beschichtung mit ggf. auf der Beschichtung vorliegendem Metall kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen. Alternativ kann der Schritt des Entfernens mittels einer separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden Vorrichtung erfolgen, wobei die Vorrichtung mittels der klebfähigen Schicht an der zu entfernenden, mit Rissen versehenen
Beschichtung des Sicherheitselement-Substrats fixiert und nach dem Fixieren zusammen mit der mit Rissen versehenen Beschichtung vom
Sicherheitselement-Substrat abgezogen wird.
2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1, wobei entweder zwischen den Schritten b) und d), oder zwischen den Schritten d) und e), zusätzlich der Schritt c) erfolgt, nämlich das Aufbringen einer Waschfarbe auf der Prägelackschicht in ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen; im Schritt d) die Riss-bildende Beschichtung in zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen aufgebracht wird, wobei die zweiten Bereiche unabhängig von den ersten Bereichen gewählt werden, sodass gegebenenfalls mit Waschfarbe versehene erste Bereiche zumindest teilweise mit Riss-bildender Beschichtung beschichtet werden; und nach dem Schritt e) des Aufbringens der Metallisierung der Schritt f) so erfolgt, dass die in den ersten Bereichen vorliegende, mit Metall beschichtete Waschfarbe einerseits und die in den zweiten Bereichen vorliegende, gegebenenfalls Metall tragende, mit Rissen versehene Beschichtung andererseits entfernt werden, sodass das erhaltene Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es:
- in den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen keine Metallisierung aufweist;
- in den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen außerhalb gegebenenfalls vorhandener erster Bereiche eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aufweist;
- in den Bereichen, die nicht zu den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereiche und den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen gehören eine opake bzw. kontinuierliche, leitfähige Metallisierung aufweist. Unter dem obigen Begriff„opake bzw. kontinuierliche Metallisierung" ist eine vollflächige bzw. durchgängige Metallschicht zu verstehen, die insbesondere eine gleichmäßige Schichtdicke aufweist.
3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1 oder 2, umfassend zusätzlich: g) das Aufbringen eines Resistlacks oberhalb der erhaltenen Metallisierung in dritten, ein drittes Motiv bildenden Bereichen; h) das Entfernen der Metallisierung, die nicht durch Resistlack geschützt ist, sodass die durch Resistlack geschützten Bereiche in Form eines dritten Motivs auf der Prägelackschicht verbleiben. 4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 3, umfassend zusätzlich: i) das Versehen und Einebnen des im Schritt h) erhaltenen Trägersubstrats mit einem Schutzlack, der den gleichen Brechungsindex wie der Resistlack aufweist.
5. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Sicherheitselements für ein
Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein
Wertdokument, erhältlich durch das Verfahren gemäß einem der Absätze 1 bis 4.
6. (Dritter Aspekt der Erfindung) Sicherheitspapier oder Wertdokument, umfassend das Sicherheitselement nach Absatz 5. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, das auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung bekannte Lift-Off -Verfahren für die
Sicherheitselement-Herstellung heranzuziehen. Üblicherweise erfolgt das Strukturieren einer löslichen Beschichtung beim Lift-Off -Verfahren dadurch, dass man die lösliche Beschichtung bereichsweise belichtet und anschließend in einem Entwicklungsschritt strukturiert. In der Literatur wurde vor kurzem eine Methode zur Feinstrukturierung von aufgedampftem Material beschrieben: Dokument Dl: K. D. M. Rao, C. Hunger, R. Gupta, G. U. Kulkarni, M.
Thelakkat:„ A cracked polymer templated metal network as a transparent conducting electrode for ITO-free organic solar cells", Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, Band 16, Seiten 15107-15110.
Dokument D2: S. Kiruthika, R. Gupta, K. D. M. Rao, S. Chakraborty, N. Padmavathy, G. U. Kulkarni:„Large area Solution processed transparent conducting electrode based on highly interconnected Cu wire network", J. Mater. Chem. C, 2014, Band 2, Seiten 2089-2094.
Gemäß der obigen Literatur wird zunächst auf eine Folie eine Beschichtung aufgebracht, die beim Trocknen zahlreiche Risse ausbildet. Diese Risse bilden ein dichtmaschiges, zusammenhängendes Netz. Beim nachfolgenden Aufdampfen eines Materials wird das Material sowohl auf (d.h. oberhalb) der Beschichtung, als auch in den Rissen deponiert. Beim Entfernen der Beschichtung, z.B. durch Waschen mit geeigneten Lösungsmitteln, wird auch das oberhalb der Beschichtung aufgedampfte Material entfernt. Übrig bleibt lediglich das in den Riss-Linien vorhandene, aufgedampfte Material.
Das obige Verfahren wird in der Literatur Dl und D2 im Zusammenhang mit der Herstellung von elektrischen Heizelementen und transparenten Elektroden für Solarzellen beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die in der Literatur Dl und D2 beschriebene Herstellung eines dichtmaschigen, zusammenhängenden metallischen Netzes auf das Gebiet der Sicherheitselement-Herstellung übertragen. Erfindungsgemäß wird als Riss-bildende Beschichtung bevorzugt eine Dispersion, weiter bevorzugt eine kolloidale Dispersion eingesetzt.
Insbesondere geeignet sind z.B. Dispersionen aus SiCh-Nanopartikeln oder aus Acrylharz-Nanopartikeln, wie sie auf Seite 2090 im Dokument D2 beschrieben werden. Darüber hinaus kann die Riss-bildende Beschichtung auf einem in Lösung vorliegenden Polymer basieren. Die Polymer-Lösung wird auf das Substrat aufgebracht, z.B. mittels Aufdrucken, sodass ein dünner Polymerfilm erzeugt wird. Der dünne Polymerfilm bildet während des Trocknens Risse aus.
Die Riss-Bildung ist abhängig von der Wahl der Rohstoffe und der Wahl des Substrats, der Schichtdicke der Riss-bildenden Beschichtung und von den Trocknungsparametern. Dabei liegen die am Ende des
Herstellungsverfahrens erzielbaren Linienstärken z.B. im Falle von Silber im Bereich von 1 μπι bis 50 μπι, wobei die Linien in der Regel so fein sind, dass sie erst beim Einsatz einer Lupe als Linien erkennbar sind. In der Fläche löst das menschliche Auge die einzelnen Linien nicht auf, man erkennt aber sowohl im Auflicht (bzw. Reflexion), als auch im Durchlicht (bzw.
Transmission) einen Unterschied gegenüber der unbehandelten bzw. bloßen Folie. Da die feinen Linien ein unregelmäßiges, zusammenhängendes Netz bilden, treten unerwünschte Beugungseffekte nicht auf. Durch Variation der Insel-Größe und der Riss-Breite kann das Reflexionsvermögen bzw. die Licht-Durchlässigkeit in geeigneter Weise eingestellt werden. Darüber hinaus kann die elektrische Leitfähigkeit reguliert werden.
Verglichen mit einer konventionellen, vollflächigen und sehr dünnen
Metallschicht (nachfolgend auch„semitransparente Metallisierung" genannt), die eine konstante optische Reflexion und Transmission aufweist, ist das erfindungsgemäße Sicherheitselement im Hinblick auf die wesentlich höhere chemische Beständigkeit ausgesprochen vorteilhaft. In den Metall- Linien liegt das Metall in der„normalen" Schichtdicke vor, während eine konventionelle semitransparente Metallisierung sehr dünn und damit korrosionsanfällig ist, insbesondere im Falle von AI und Cu.
Die erfindungsgemäße Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes zeigt eine elektrische Leitfähigkeit sowie eine optische Transmission, die mit einer vollflächigen ITO-Schicht vergleichbar ist. Die feinen metallischen Linien können mit Vorteil eingesetzt werden, um ein„transparentes" Hologramm und weitere Sicherheitselemente, die auf Prägestrukturen basieren, mit elektrischer Leitfähigkeit auszustatten. Dabei können die feinen metallischen Linien in Kombination mit üblichen
Prägelacken, üblichen Primer-Zusammensetzungen und üblichen
Heißsiegellacken eingesetzt werden und dabei als Reflektor fungieren. Die feinen metallischen Linien können darüber hinaus in Kombination mit transparenten Hologrammen eingesetzt werden, die darauf beruhen, dass ein Brechungsindex-Sprung zwischen dem Prägelack und der dem Prägelack folgenden Beschichtung besteht. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung eines Sicherheitselements wird eine auf einem (insbesondere transparenten) Substrat, wie etwa eine Folie, eine Prägelackschicht aufgebracht, die mit einer (Hologramm-)Prägung versehen ist. Die Prägelackschicht wird vollflächig mit der Riss-bildenden Beschichtung beschichtet. Die Riss- bildende Beschichtung wird danach getrocknet. Dabei bilden sich feine
Risse. Auf das auf diese Weise behandelte Substrat wird Metall aufgedampft (alternativ kann das Metall auch nasschemisch aufgebracht werden). Das Metall wird dabei sowohl oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung, als auch in den Rissen deponiert. Die mit Rissen versehene Beschichtung wird danach entfernt, zusammen mit dem oberhalb der Beschichtung deponierten Metall. Das Entfernen kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen („Alternative 1"). Alternativ kann das Entfernen mittels einer separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden Vorrichtung erfolgen, wobei die Vorrichtung mittels der klebfähigen Schicht an der zu entfernenden, mit Rissen versehenen
Beschichtung des Sicherheitselement-Substrats fixiert und nach dem Fixieren zusammen mit der mit Rissen versehenen Beschichtung vom
Sicherheitselement-Substrat abgezogen wird („Alternative 2"). Nach dem Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung wird das mit der
Prägelackschicht und der metallischen Netzstruktur versehene
Sicherheitselement gegebenenfalls mit einer üblichen Primer- Zusammensetzung oder mit einer Schicht, deren Brechungsindex deutlich von dem Brechungsindex der Prägelackschicht abweicht, überbeschichtet. Auch eine Überbeschichtung mit einem Metall, das eine andere Farbe als das Metall der metallischen Netzstruktur aufweist, könnte erfolgen. Der
Betrachter würde in diesem Fall eine Mischfarbe sehen. Im Zuge der weiteren Verarbeitung des Sicherheitselements können weitere Primer- Schichten und/ oder Heißsiegellack-Schichten eingesetzt werden. Auch weitere optische Effekte, z.B. Fluoreszenz, sind durch ein Aufbringen zusätzlicher Effektschichten problemlos möglich, da der eingesetzte
Reflektor, d.h. die metallische Netzstruktur, nur teilflächig vorliegt.
Das Verfahren zum Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung gemäß der obigen„Alternative 1" erfolgt mit Vorteil mittels Auflösen mit einem geeigneten Lösungsmittel. Die Wahl des Lösungsmittels erfolgt zweckmäßigerweise in Abstimmung auf die Beschichtung. Typischerweise können die folgenden Lösungsmittel verwendet werden: Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Methylenchlorid, Chloroform, Toluol, Xylol, Methanol, Ethanol, 2-Propanol. Weiterhin können Acetale oder Gemische der vorstehend genannten
Lösungsmittel verwendet werden. Alternativ kann auch ein Ablösen der Riss-bildenden Beschichtung durch Unterwanderung erfolgen. In diesem Fall können neben den genannten Lösungsmitteln auch wässrige Lösungen, Mischungen von Lösungsmitteln und Wasser, ggf. mit Tensiden, ggf. mit Entschäumern und sonstigen Additiven zum Einsatz kommen. Die
Ablösung bzw. Auflösung der mit Rissen versehenen Beschichtung kann auch durch Spritzdüsen oder auch mechanisch durch Bürsten, Walzen oder durch Filze unterstützt werden.
Das Verfahren zum Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung gemäß der obigen„Alternative 2" ist das Ablösen in Form einer Art
Kaschierung (bzw. Verklebung) und Trennwicklung. Dabei wird ein zweites, separates Substrat, z.B. eine Folie, großflächig mit einer unter den
Kaschierbedingungen (bzw. Klebbedingungen) klebfähigen Beschichtung beschichtet. Mit dem Begriff„großflächig" ist gemeint, dass die Ausdehnung mindestens so groß wie die Fläche der abzulösenden Riss-bildenden Schicht ist. Die Schichtdicke der klebfähigen Beschichtung beträgt nach einer ggf. stattfindenden physikalischen Trocknung z.B. 0,4 μπ\ bis 4 μιη. Dabei verbindet sich das auf der Riss-bildenden Beschichtung liegende Material (d.h. das Metall) mit der klebfähigen Beschichtung. Die Riss-bildende
Beschichtung dient als Abstandhalter zur Folie und dem direkt auf der Folie deponierten Material (d.h. Metall). Je nach Wahl der Riss-bildenden
Beschichtung kommt es bei der anschließenden Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls von der Riss-bildenden Beschichtung oder zum vollständigen Abziehen der Riss-bildenden Beschichtung. Auf der klebfähig beschichteten Folie (d.h. das zweite, separate Substrat) befindet sich nach der Trennwicklung zumindest das Negativbild des Metalls. Die Folie kann bei Bedarf weiterverarbeitet werden. Die Folie ist metallisch mit sehr hoher Reflexion (z.B. höher als 85%), aber nicht elektrisch leitfähig. Es wird daher bevorzugt, die Folie des Sicherheitselements weiterzuverarbeiten, die ursprünglich die Riss-bildende Beschichtung getragen hat.
Eine Kombination des vorstehend erwähnten Herstellungsverfahrens gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform mit den im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung einer Negativschrift (z.B. die weiter oben erwähnten Waschverfahren oder Ätz- Verfahren mittels Resistlacken) ist problemlos möglich, siehe die nachfolgend beschriebene zweite und dritte bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung eines Sicherheitselements.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird auf einem
(insbesondere transparenten) Substrat, wie etwa eine Folie, das optional eine Prägelackschicht oder Prägestrukturen aufweisen kann, in einem ersten Schritt eine Waschfarbe als Motiv gedruckt. Anschließend werden mithilfe des Riss-bildenden Lackes weitere Motivelemente gedruckt, z.B. Linien innerhalb von Bereichen, die nicht mit Waschfarbe abgedeckt sind (die Reihenfolge kann auch umgekehrt werden, d.h. zunächst erfolgt das
Aufbringen des Riss-bildenden Lackes und anschließend das Aufbringen der Waschfarbe). Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch
Aufdampfen von Metall. Nach dem Entfernen der Waschfarbe und der Rissbildenden Beschichtung erhält man ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen: erste Bereiche, die eine„echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit; zweite, metallische Bereiche mit elektrischer Leitfähigkeit; dritte Bereiche, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische Netzstruktur. Die feinen, metallischen Linien der dritten Bereiche können als optisches, mit der Lupe erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird auf einem
(insbesondere transparenten) Substrat, wie etwa eine Folie, das optional eine Prägelackschicht oder Prägestrukturen aufweisen kann, in einem ersten Schritt als Motiv die Riss-bildende Beschichtung gedruckt. Danach erfolgt das flächige Beschichten mit einem Metall, z.B. durch Aufdampfen. Die Rissbildende Beschichtung wird danach entfernt, sodass man ein
Sicherheitselement mit den folgenden Bereichen erhält: erste Bereiche, die jeweils durch eine bloße (d.h. kontinuierliche) Metallschicht gebildet sind; zweite Bereiche, die jeweils durch eine metallische Netzstruktur mit feinen, metallischen Linien gebildet sind. Mithilfe eines Resistlackes können die ersten und/ oder zweiten Bereiche bedruckt werden. In einem
nachfolgenden Ätzprozess erfolgt das Entfernen oder Umwandeln des nicht mit Resistlack geschützten Metalls. Auch gemäß diesem
Herstellungsverfahren erhält man ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen: erste Bereiche, die eine„echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit; zweite, metallische Bereiche mit elektrischer Leitfähigkeit; dritte Bereiche, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische Netzstruktur. Die feinen, metallischen Linien der dritten Bereiche können als optisches, mit der Lupe erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen.
Nach dem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements (siehe z.B. die obige, erste bevorzugte Ausführungsform) wird auf einem (insbesondere transparenten) Substrat, wie etwa eine Folie, eine
Prägelackschicht aufgebracht, die mit einer (Hologramm-)Prägung versehen ist. Die Prägelackschicht wird vollflächig mit der Riss-bildenden
Beschichtung beschichtet. Die Riss-bildende Beschichtung wird danach getrocknet. Dabei bilden sich feine Risse. Ohne gezielte äußere Einwirkung erfolgt die Riss-Bildung zufällig. Die Riss-Bildung kann durch geeignete Maßnahmen gesteuert werden, sodass die Riss-Bildung in gewünschten
Bereichen der Riss-bildenden Schicht bevorzugt eintritt. Dies kann z.B. durch eine geeignete Strukturierung des Untergrundes, z.B. der Prägelackschicht, erfolgen. Dazu zählt der Einsatz von Prägestrukturen, der Einsatz von Prägestrukturen in Verbindung mit Additiven im Prägelack, die einen Einfluss auf die Oberflächenenergie haben.
Grundsätzliche Anmerkungen:
Die Metallisierung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements kann auf einem einzelnen Metall beruhen. Als Metall eignet sich z.B. Aluminium, Silber, Kupfer, Nickel, Eisen, Chrom, Cobalt, Gold, Titan, Zinn, Zink oder eine Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente (z.B. eine Eisen-Silizium-Legierung). Darüber hinaus kann die Metallisierung auf einer mehrschichtigen Metallisierung basieren, die z.B. durch
sukzessives Aufdampfen erhältlich ist. Eine vorteilhafte mehrschichtige Metallisierung ist z.B. eine Cr-Schicht, gefolgt von einer Al-Schicht. Die Haftung der Al-Schicht auf dem Schichtaufbau wird durch die Cr-Schicht verbessert. Des Weiteren kann die elektrische Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen
Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes durch ein zusätzliches Beschichten mit einem elektrisch leitfähigen Polymer verbessert werden. Als elektrisch leitfähiges Polymer eignet sich z.B. ein elektrisch leitfähiges Polymer auf Thiophenbasis wie etwa Poly-3,4- ethylendioxythiophen (PEDOT bzw. PEDT ). Alternativ können
anorganische, transparente und leitfähige Schichten, z.B. Metalloxide wie Titandioxid, Indiumzinnoxid oder Fluor-Zinnoxid, aufgebracht werden. Diese zusätzlichen Schichten können auch dazu dienen, die elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Metallisierung, wie die
Austrittsarbeit, kontrolliert zu modifizieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird Metall innerhalb der Risse der mit Rissen versehenen Beschichtung deponiert, ggf. wird Metall auch oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung deponiert. Die mit Rissen versehene Beschichtung wird danach entfernt, zusammen mit dem ggf. oberhalb der Beschichtung deponierten Metall. Der Schritt des Entfernens kann z.B. durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen („Alternative 1"). Alternativ kann der Schritt des Entfernens mittels einer separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden
Vorrichtung erfolgen, wobei die Vorrichtung mittels der klebfähigen Schicht an der zu entfernenden, mit Rissen versehenen Beschichtung des
Sicherheitselement-Substrats fixiert und nach dem Fixieren zusammen mit der mit Rissen versehenen Beschichtung vom Sicherheitselement-Substrat abgezogen wird („Alternative 2").
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann das Trägersubstrat in bestimmten Bereichen mit einer Riss-bildenden Beschichtung versehen werden. Das Trägersubstrat kann darüber hinaus in bestimmten Bereichen (die insbesondere außerhalb der Bereiche der Riss-bildenden Beschichtung angeordnet sind) zusätzlich mit einem transparenten Lack versehen werden, der keine Risse ausbildet. Nach dem Schritt des Aufbringens einer
Metallisierung erfolgt der Schritt des Entfernens der Metallisierung, die sich oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung einerseits, und oberhalb des transparenten Lacks andererseits befindet. Dieser Schritt wird mittels der vorangehend beschriebenen, separat bereitgestellten, eine klebfähige Schicht aufweisenden Vorrichtung durchgeführt (siehe die obige„Alternative 2"). Auf diese Weise kann ein Sicherheitselement erzeugt werden, das im Bereich des transparenten Lacks keinerlei Metallisierung aufweist.
Die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erhaltene
transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes kann nachträglich mittels Laserstrahlung in bestimmten Bereichen entfernt werden (sogenannte Laser-Demetallisierung). Auf diese Weise ist eine Strukturierung der transparenten, leitfähigen
Metallisierung möglich, d.h. es können Leerstellen bzw. demetallisierte Bereiche bereitgestellt werden. Ebenso kann die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erhaltene opake bzw. kontinuierliche, leitfähige Metallisierung nachträglich mittels Laserstrahlung in bestimmten Bereichen entfernt werden. Auf diese Weise ist eine Strukturierung der opaken bzw. kontinuierlichen, leitfähigen Metallisierung möglich, d.h. es können
Leerstellen bzw. demetallisierte Bereiche bereitgestellt werden. Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen. Es zeigen:
Figur 1 ein Wertdokument mit einem streifenförmigen
Sicherheitselement gemäß der vorliegenden Erfindung; Figur 2 das Sicherheitselement der Figur 1 in Vergrößerung in Draufsicht;
Figur 3 das Sicherheitselement der Figur 2 in Querschnittansicht;
Figur 4 die einzelnen Herstellungsschritte für das Erhalten einer transparenten, leitfähigen Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes; Figur 5 eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes
schematisch in Aufsicht in vergrößerter Darstellung;
Figuren 6-8 die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
Figuren 9-13 die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform; Figur 14 Beispiel für die gezielte Steuerung der Riss-Bildung;
Figuren 15-18 die Herstellung eines Sicherheitselements, wobei die
Ablösung der mit Rissen versehenen Beschichtung durch Trennwicklung erfolgt;
Figuren 19-21 eine Variante zu dem in den Figuren 15, 16 und 18
gezeigten Herstellungsverfahren, wobei zusätzlich ein transparenter Lack eingesetzt wird. Figur 1 zeigt ein Wertdokument 1, im vorliegenden Beispiel eine Banknote mit der Denomination„50". Die Banknote 1 ist auf der Vorderseite mit einem streifenförmigen Sicherheitselement 2 versehen. Das
Sicherheitselement 2 weist Prägestrukturen 3 auf, wie z.B.
Hologrammprägungen.
Figur 2 zeigt den in der Figur 1 mit dem Buchstaben" A" bezeichneten Bereich des Sicherheitselements 2 in Vergrößerung.
Figur 3 zeigt das Sicherheitselement 2 der Figur 2 in Querschnittansicht entlang der Linie A-A'. Das Sicherheitselement 2 umfasst ein transparentes Trägersubstrat 4, z.B. eine auf Polyethylenterephthalat oder einem anderen Kunststoff basierende Folie. Das Trägersubstrat 4 ist mit einer
Prägelackschicht 5 versehen. Im Bereich 3 weist die Prägelackschicht 5 eine Prägestruktur, wie z.B. eine Hologrammprägung, auf. Die Prägelackschicht 5 ist an ihrer Oberseite vollflächig mit einer transparenten, leitfähigen
Metallisierung 6 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes versehen.
Figur 4 veranschaulicht die einzelnen Herstellungsschritte für das Erhalten einer transparenten, leitfähigen Metallisierung in Form eines
dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes. Das Trägersubstrat 4 (die in der Figur 3 gezeigte Prägelackschicht 5 wurde der Einfachheit halber weggelassen) wird in einem ersten Schritt mit einer Riss-bildenden
Beschichtung 7 versehen. Die Riss-bildende Beschichtung 7 basiert z.B. auf Dispersionen aus SiCh-Nanopartikeln oder aus Acrylharz-Nanopartikeln. Das Aufbringen der Riss-bildenden Beschichtung 7 erfolgt bevorzugt drucktechnisch, z.B. mittels Tiefdruck, Flexodruck oder mittels eines Inkjet- Verfahrens. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aus. In einem zweiten Schritt erfolgt das Aufbringen einer
Metallisierung 9. Die Metallisierung 9 wird in der Figur 4 schematisch in der Form einzelner schwarzer Punkte dargestellt. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7
abgeschieden. In einem dritten Schritt erfolgt das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 inklusive der oberhalb der Beschichtung 7 vorhandenen Metallisierung 9. Auf dem Trägersubstrat 4 verbleibt eine transparente, leitfähige Metallisierung 10 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes.
Figur 5 zeigt die transparente, leitfähige Metallisierung 10 in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes schematisch in Aufsicht in vergrößerter Darstellung.
Figuren 6 bis 8 veranschaulichen die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform.
Gemäß der Figur 6 wird ein Trägersubstrat 4 mit einer Prägelackschicht 5 versehen. Die Prägelackschicht 5 wird mit Waschfarbe 11 in Form eines Motivs bedruckt. Anschließend werden mithilfe eines Riss-bildenden Lackes 7 weitere Motivelemente gedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes aus.
Danach erfolgt gemäß der Figur 7 der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und oberhalb der Waschfarbe 11 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden. Figur 8 zeigt das erhaltene Sicherheitselement nach dem Entfernen der Waschfarbe 11 und der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 mit einem geeigneten Lösungsmittel. Man erhält ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen:
- erste Bereiche 12, die eine„echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit;
- zweite, metallische Bereiche 13 mit elektrischer Leitfähigkeit;
- dritte Bereiche 14, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische
Netzstruktur.
Die feinen, metallischen Linien der dritten Bereiche 14 können als optisches, mit der Lupe erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen.
Figuren 9 bis 13 veranschaulichen die Herstellung eines Sicherheitselements gemäß der oben beschriebenen dritten bevorzugten Ausführungsform.
Gemäß der Figur 9 wird ein Trägersubstrat 4 mit einer Prägelackschicht 5 versehen. Die Prägelackschicht 5 wird mit Riss-bildender Beschichtung 7 in Form eines Motivs bedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes aus. Danach erfolgt der Schritt des
Metallisier ens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und oberhalb der Prägelackschicht 5 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden.
Figur 10 zeigt das erhaltene Sicherheitselement nach dem Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 mit einem geeigneten Lösungsmittel. Man erhält ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen:
- erste Bereiche 15, die jeweils durch eine bloße (d.h. kontinuierliche) Metallschicht gebildet sind;
- zweite Bereiche 16, die jeweils durch eine metallische Netzstruktur mit feinen, metallischen Linien gebildet sind.
Danach erfolgt gemäß der Figur 11 das Bedrucken mit Resistlack 17 in bestimmten Motiv-Bereichen. In einem nachfolgenden Ätzprozess wird das nicht mit Resistlack geschützte Metall 9 entfernt oder umgewandelt (siehe Figur 12). Auch gemäß diesem Herstellungsverfahren erhält man ein Sicherheitselement mit folgenden Bereichen:
- erste Bereiche 12, die eine„echte" Negativschrift (d.h. Aussparungen bzw. Bereiche ohne jegliches Metall) bilden, ohne elektrische Leitfähigkeit;
- zweite, metallische Bereiche 13 mit elektrischer Leitfähigkeit;
- dritte Bereiche 14, die eine Negativschrift bzw. einen transparenten Bereich mit elektrischer Leitfähigkeit bilden, erzeugt durch eine metallische
Netzstruktur.
Die feinen, metallischen Linien der dritten Bereiche 14 können als optisches, mit der Lupe erkennbares Sicherheitsmerkmal dienen. Gemäß der Figur 13 kann der erhaltene Sicherheitselement- Aufbau zusätzlich mit einem Schutzlack 18 eingeebnet werden.
Gemäß den in den Figuren 4 und 6-13 gezeigten Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitselements erfolgt die Ausbildung der einzelnen, feinen Risse beim Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung ohne gezielte äußere Einwirkung und somit eher zufällig. Wie die Figur 14 zeigt, kann die
Ausbildung einzelner Risse 8 durch geeignete Maßnahmen gesteuert werden. Im Falle einer geeigneten Strukturierung der Prägelackschicht 5 beispielsweise tritt die Riss-Bildung in gewünschten Bereichen bevorzugt ein.
Figuren 15 bis 18 veranschaulichen die Herstellung eines
Sicherheitselements, wobei das Entfernen der mit Rissen versehenen
Beschichtung nicht mithilf e eines Lösungsmittels, sondern durch ein Ablösen in Form einer Art Kaschierung (bzw. Verklebung) und Trennwicklung erfolgt (siehe die weiter oben beschriebene„Alternative 2").
Gemäß der Figur 15 wird ein Trägersubstrat 4 (das mit einer nicht gezeigten Prägelackschicht versehen sein kann) mit Riss-bildender Beschichtung 7 in Form eines Motivs bedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes aus. Danach erfolgt der Schritt des
Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und oberhalb des Trägersubstrats 4 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden. Gemäß der Figur 16 wird erfolgt nun das Verkleben des in der Figur 15 gezeigten Sicherheitselement- Vorläufers mit einer separaten Vorrichtung 19, die ein mit einer klebfähigen Beschichtung 21 versehenes Substrat 20 (z.B. eine Folie) aufweist. Dabei verbindet sich das auf der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 liegende Metall mit der klebfähigen Beschichtung 21. Die mit Rissen versehene Beschichtung 7 dient als Abstandhalter zum Trägersubstrat 4 und dem direkt auf dem Trägersubstrat 4 deponierten Metall.
Je nach Wahl der Riss-bildenden Beschichtung 7 kommt es bei der
anschließenden Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls von der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 (siehe Figur 18) oder zum
vollständigen Abziehen der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 (siehe Figur 17). Figuren 19-21 zeigen eine Variante zu dem in den Figuren 15, 16 und 18 gezeigten Herstellungsverfahren, wobei zusätzlich ein transparenter Lack eingesetzt wird.
Gemäß der Figur 19 wird ein Trägersubstrat 4 (das mit einer nicht gezeigten Prägelackschicht versehen sein kann) mit Riss-bildender Beschichtung 7 in Form eines Motivs bedruckt. Die Riss-bildende Beschichtung 7 bildet beim Trocknen zahlreiche Risse 8 in Form eines dichtmaschigen,
zusammenhängenden Netzes aus. Zusätzlich wird das Trägersubstrat 4 (das mit einer nicht gezeigten Prägelackschicht versehen sein kann) mit Bereichen 22 aus einem transparenten Lack versehen. Der transparente Lack 22 bildet keine Risse aus. Danach erfolgt der Schritt des Metallisierens, z.B. durch Aufdampfen von Metall 9. Die Metallisierung 9 schlägt sich einerseits oberhalb der mit Rissen versehenen Beschichtung 7, oberhalb des transparenten Lacks 22 und oberhalb des Trägersubstrats 4 nieder und wird andererseits innerhalb der Risse 8 der Beschichtung 7 abgeschieden.
Gemäß der Figur 20 erfolgt nun das Verkleben des in der Figur 19 gezeigten Sicherheitselement- Vorläufers mit einer separaten Vorrichtung 19, die ein mit einer klebfähigen Beschichtung 21 versehenes Substrat 20 (z.B. eine Folie) aufweist. Dabei verbindet sich das auf der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und das auf dem transparenten Lack 22 liegende Metall mit der klebfähigen Beschichtung 21.
Bei der anschließenden Trennwicklung kommt es zum Abziehen des Metalls von der mit Rissen versehenen Beschichtung 7 und von dem transparenten Lack 22 (siehe Figur 21). Das auf diese Weise erhaltene Sicherheitselement weist im Bereich 22 des transparenten Lacks keinerlei Metallisierung auf.
Selbstverständlich kann der transparente Lack 22 bezüglich seiner
gegenständlichen Beschaffenheit so gewählt werden, dass es bei der
Trennwicklung entweder zum Abziehen des Metalls vom transparenten Lack 22 kommt (siehe Figur 21) oder zum vollständigen Abziehen des transparenten Lacks 22 (ähnlich wie in der Figur 17 gezeigt).

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements für ein
Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein
Wertdokument, umfassend die folgenden Schritte: a) das Bereitstellen eines transparenten Trägersubstrats; b) das Bereitstellen einer eine Prägestruktur aufweisenden Prägelackschicht auf dem Trägersubstrat; d) das Aufbringen einer Riss-bildenden Beschichtung auf die
Prägelackschicht und Trocknen der Riss-bildenden Beschichtung, wobei die Beschichtung beim Trocknen zahlreiche Risse in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes ausbildet; e) das Aufbringen einer Metallisierung auf das im Schritt d) erhaltene Trägersubstrat; f) das Entfernen der mit Rissen versehenen Beschichtung mit gegebenenfalls auf der Beschichtung vorliegendem Metall, sodass im Bereich der entfernten, mit Rissen versehenen Beschichtung eine transparente, leitfähige
Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes auf der Prägelackschicht verbleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei entweder zwischen den Schritten b) und d), oder zwischen den Schritten d) und e), zusätzlich der Schritt c) erfolgt, nämlich das Aufbringen einer Waschfarbe auf der Prägelackschicht in ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen; im Schritt d) die Riss-bildende Beschichtung in zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen aufgebracht wird, wobei die zweiten Bereiche unabhängig von den ersten Bereichen gewählt werden, sodass
gegebenenfalls mit Waschfarbe versehene erste Bereiche zumindest teilweise mit Riss-bildender Beschichtung beschichtet werden; und nach dem Schritt e) des Aufbringens der Metallisierung der Schritt f) so erfolgt, dass die in den ersten Bereichen vorliegende, mit Metall beschichtete Waschfarbe einerseits und die in den zweiten Bereichen vorliegende, gegebenenfalls Metall tragende, mit Rissen versehene Beschichtung andererseits entfernt werden, sodass das erhaltene Trägersubstrat so beschaffen ist, dass es:
- in den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereichen keine Metallisierung aufweist;
- in den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen außerhalb gegebenenfalls vorhandener erster Bereiche eine transparente, leitfähige Metallisierung in Form eines dichtmaschigen, zusammenhängenden Netzes aufweist;
- in den Bereichen, die nicht zu den ersten, ein erstes Motiv bildenden Bereiche und den zweiten, ein zweites Motiv bildenden Bereichen gehören eine opake, leitfähige Metallisierung aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend zusätzlich: g) das Aufbringen eines Resistlacks oberhalb der erhaltenen Metallisierung in dritten, ein drittes Motiv bildenden Bereichen; h) das Entfernen der Metallisierung, die nicht durch Resistlack geschützt ist, sodass die durch Resistlack geschützten Bereiche in Form eines dritten Motivs auf der Prägelackschicht verbleiben.
4. Verfahren nach Anspruch 3, umfassend zusätzlich: i) das Versehen und Einebnen des im Schritt h) erhaltenen Trägersubstrats mit einem Schutzlack, der den gleichen Brechungsindex wie der Resistlack aufweist.
5. Sicherheitselements für ein Sicherheitspapier oder einen Wertgegenstand, insbesondere ein Wertdokument, erhältlich durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Sicherheitspapier oder Wertdokument, umfassend das Sicherheitselement nach Anspruch 5.
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