AT509792A1 - Sicherheitselemente mit metallischen magnetschichten - Google Patents

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AT509792A1
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Veronika Dr Rinnerbauer
Klaus Dr Schmidegg
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Hueck Folien Gmbh
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Description

Sicherheitselemente mit metallischen Magnetschichten
Die Erfindung betrifft Sicherheitselemente mit metallischen Magnetschichten und ein dazugehöriges Messverfahren zur Echtheitsprüfung.
Sicherheitselemente, die Schichten mit maschinenlesbaren magnetischen Eigenschaften aufweisen, sind bekannt.
Diese Schichten werden im Wesentlichen durch die Aufbringung einer Magnetpigmentfarbe oder eines -lacks hergestellt.
Derartige Sicherheitselemente sind beispielsweise aus EP 0 310 707 B oder EP 0 516 790 B bekannt.
Sicherheitselemente mit magnetischer Codierung sind beispielsweise aus EP 1 488 935 A2 bekannt.
Die Verifizierung eines derartigen magnetischen Merkmals erfolgt durch eine Hysteresemessung, wobei einerseits nur die Präsenz des Materials nachgewiesen werden kann (z.B. bitweise Kodierung: 1 = magnetisch, 0 = nicht magnetisch), oder andererseits magnetische Kenngrößen wie Remanenz und/oder Koerzitivkraft und/oder Suszeptibilität als Wert bestimmt werden, wodurch eine noch deutlichere Abgrenzung möglich ist.
Nachteil dieser Sicherheitselemente mit magnetischen Schichten aus Magnetpigmentfarben oder -lacken ist, dass die magnetischen Schichten, um eine verifizierbare Messgröße zu erhalten, und wegen der Größe der Pigmentpartikel, in der Regel eine relativ hohe Schichtdicke von einigen pm aufweisen, Dadurch ergibt sich einerseits ein Dickenunterschied zwischen den mit Magnetfarbe beschichteten und den nicht mit Magnetfarbe beschichteten Bereichen des Sicherheitselements. Andererseits erzeugt dieser Dickenunterschied Probleme bei der Einbettung des Sicherheitselements in Form eines Fadens in ein Wertdokument, da die Papierbildung durch eine zu hohe Dicke des Fadens behindert werden kann.
Dieser Dickenunterschied führt wiederum zu Problemen bei der Stapelung und/oder Paketierung von Wertdokumenten, da das Wertdokument an den 2 lit*
Stellen, an denen ein solcher Faden eingebettet ist, insgesamt etwas dicker ist. Zudem weisen die Magnetpigmentfarben oder -lacke meist eine dunkle Färbung (schwarz oder braun) auf, die durch die Papieroberfläche deutlich erkennbar ist. Dieser optische Nachteil wird üblicherweise durch beispielsweise metallische Deckschichten oder Beimengung metallischer Partikel zu beheben versucht.
Aufgabe der Erfindung war es, ein Sicherheitselement bereitzustellen, das magnetische Merkmale aufweist, wobei die Schicht mit magnetischen Eigenschaften dünner ist als die bekannten Magnetpigmentschichten und das optische Erscheinungsbild des Sicherheitselements nicht beeinträchtigt.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Sicherheitselement mit magnetischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Schicht aus einer dünnen magnetischen Metallschicht besteht, die mittels eines magnetooptischen Verfahrens verifiziert werden kann.
Die magnetische Metallschicht wird dabei auf ein Trägersubstrat aufgebracht.
Als Trägersubstrate kommen beispielsweise Trägerfolien vorzugsweise flexible Kunststofffolien, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC, PTFE, ETFE (Ethylentetrafluorethylen), PFA (Tetrafluorethylen-
Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), MFA (Tetrafluor-methylen-Perfluorpropylvinylether-Fluorcopolymer), PTFE (Polytetra-fluorethylen), PVF (Polyvinylfluorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), und EFEP (Ethylen-Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Fluorterpolymer) in Frage.
Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5 - 700 pm, bevorzugt 5 -200 pm, besonders bevorzugt 5 - 50 pm auf.
Ferner können als Trägersubstrat auch nicht magnetische Metallfolien, beispielsweise AI-, Cu-, Sn- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5 - 200 pm, vorzugsweise 10 bis 80 pm, besonders bevorzugt 20 - 50 pm dienen. Die 3
Folien können auch oberflächenbehandelt, beschichtet oder kaschiert, beispielsweise mit Kunststoffen, oder lackiert sein.
Ferner können als Trägersubstrate auch zellstofffreies oder zellstoffhaltiges Papier, thermoaktivierbares Papier oder Verbünde mit Papier, beispielsweise Verbünde mit Kunststoffen mit einem Flächengewicht von 20 - 500 g/mz, vorzugsweise 40 - 200 g/ma. verwendet werden.
Das Trägersubstrat kann dabei bereits Beschichtungen oder Schichten aufweisen, die vollflächig oder partiell aufgebracht sein können.
Insbesondere kann das Trägersubstrat bereits eine Schicht mit einer strukturierten Lackschicht aufweisen. Die Lackschicht kann eine strahlungshärtbare Lackschicht oder eine thermoplastische, mit Stabilisatoren versetzte Lackschicht sein, in die mittels bekannter Verfahren eine Struktur, beispielsweise ein Oberflächenrelief, eine Beugungsstruktur, ein Beugungsgitter, Mikrolinsen, ein Kinegramm oder ein Hologramm eingeprägt wird. Die Struktur wird anschließend stabilisiert, beispielsweise durch elektromagnetische Strahlung, oder durch Aushärtung der thermoplastischen Lackschicht, die durch die Stabilisatoren verbessert wird.
Auf das Trägersubstrat wird nun eine dünne Schicht eines magnetischen Metalls aufgebracht. Als magnetische Metallschichten kommen insbesondere ferromagnetische Eisen-, Nickel- oder Kobaltschichten und deren Legierungen oder Verbindungen (z.B. Eisenoxide) in Frage. Es können jedoch auch bekannte hartmagnetische Legierungen auf Samarium- oder Neodymbasis sowie andere, dem Fachmann bekannte, ferromagnetische Materialien eingesetzt werden.
Die Dicke der magnetischen Metallschicht ist abhängig vom verwendeten Metall und beträgt im Allgemeinen 1 bis 200 nm, bevorzugt 5-100 nm. 4 4
• ·
Die magnetische Metallschicht kann vollflächig oder partiell aufgebracht werden.
Die Aufbringung der Metallschicht kann auf übliche Weise, beispielsweise durch bekannte PVD- oder CVD-Verfahren, durch Sputtern und dergleichen erfolgen. Je nach Verfahrensführung kann durch diese Verfahren eine vollflächige Schicht oder eine nicht durchgängige Schicht, beispielsweise eine Schicht gebildet aus metallischen Clustern, aufgebracht werden.
Zur Aufbringung einer partiellen Schicht eignen sich beispielsweise bekannte Demetallisierungsverfahren oder Ätzverfahren. Derartige Verfahren sind beispielsweise in DE 197 39 193 A oder EP 1 332 238 A beschrieben, deren Inhalt hier einbezogen wird.
Gegenüber den üblichen aus Magnetpigmentfarben oder -lacken bestehenden Schichten haben magnetische Metallschichten den Vorteil, dass sie bei ähnlichen magnetischen Eigenschaften wesentlich dünner ausgeführt werden können. Dadurch können sie wesentlich vorteilhafter in den Schichtaufbau eines Sicherheitselements als zusätzliches Sicherheitsmerkmal integriert werden.
Außerdem weisen diese dünnen magnetischen Metallschichten nicht die störende dunkle Färbung der üblichen Magnetschichten auf sowie eine im Allgemeinen gut reflektierende, glänzende Oberfläche und sind daher auch optisch ansprechender. Die magnetischen Metallschichten sind daher auf den ersten Blick nicht von nichtmagnetischen Metallschichten z.B. aus Aluminium oder Chrom unterscheidbar, wodurch die Magnetschicht wesentlich schwerer zu entdecken und zu fälschen ist.
In einer Ausführungsform können auch mehrere gegebenenfalls unterschiedliche magnetische Metallschichten vollflächig und/oder partiell neben- und/oder übereinander angeordnet sein. Selbst bei mehreren ♦ · ♦ f 5 ♦ · ♦ f 5
♦ · · · • » · · it übereinander angeordneten metallischen Magnetschichten bleibt die Schichtdicke der magnetischen Schicht bedeutend geringer als bei einer Beschichtung mit konventionellen Magnetpigmentfarben. 5 Auf die magnetische Metallschicht können anschließend weitere partielle oder vollflächige Schichten aufgebracht werden.
Insbesondere ist es möglich, weitere Metallschichten aufzubringen. Diese Schichten können beispielsweise aus AI, Cu, Cr, Sn, Pd, Au, Ag, Zn, Pt, Ti, In 10 bestehen. ln einer bevorzugten Ausführungsform werden für die magnetische Metallschicht und die weitere Metallschicht zwei Metalle verwendet, die sich optisch sehr ähneln, z.B. Sn und Ni. Wird beispielsweise die magnetische 15 Schicht partiell und die weitere Metallschicht vollflächig aufgebracht, ist der maschinenlesbare Magnetcode, der sich durch die Anordnung der magnetischen Bereiche ergibt, optisch nicht erkennbar, aber mittels einer geeigneten Messung zweifelsfrei nachweisbar. 20 Wird eine Metallschicht eingesetzt, die einen deutlich anderen optischen Eindruck erzeugt, wie z.B. eine rötlich gefärbte Cu-Schicht, so ergibt sich im Kontrast mit einer silbrig glänzenden Ni-Schicht ein interessanter visuell wahrnehmbarer optischer Effekt, indem die Ni-Schicht als verschieden von der Cu-Schicht erkennbar ist, aber die Maschinenlesbarkeit des Merkmals nicht 25 ohne Hilfsmittel nachgewiesen werden kann.
Zusätzlich kann der Aufbau auch weitere Schichten mit ggf. funktionellen Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Färb- und Lackschichten mit optischen, optisch variablen oder elektrisch leitfähigen Eigenschaften.
So kann beispielsweise eine Lackschicht aufgebracht sein, die unstrukturiert oder strukturiert, beispielsweise geprägt sein kann. Dabei können optisch aktive 30 · * . Λ · • * « • • • # • • ♦ * * • • > • ♦ • « • « » • • * » * ♦ * » *
Sicherheitsmerkmale wie Hologramme, Kinegramme, Beugungsstrukturen, Beugungsgitter, Oberflächenreliefs, Mikrolinsen und dergleichen in die Lackschicht eingebracht sein.
Als Färb- bzw. Lackschichten können jeweils verschiedenste Zusammensetzungen verwendet werden. Die Zusammensetzung der einzelnen Schichten kann insbesondere nach deren Aufgabe variieren, also ob die einzelnen Schichten ausschließlich Dekorationszwecken dienen oder eine funktionelle Schicht sein sollen oder ob die Schicht sowohl eine Dekorationsais auch eine funktionelle Schicht sein soll.
Diese Schichten können pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Als Pigmente können alle bekannten Pigmente, wie beispielsweise Titandioxid, Zinksulfid, Kaolin, ITO, ATO, FTO, Aluminium, Chrom- und Siliciumoxide als auch farbige Pigmente verwendet werden. Dabei sind lösungsmittelhaltige Lacksysteme als auch Systeme ohne Lösungsmittel verwendbar.
Vorzugsweise sind die Pigmente in Acrylat- Polymerdispersionen mit einem Molekulargewicht von 150.000 bis 300.000, in Acrylat-Urethan-Dispersionen, Acrylat- Styrol oder PVC-haltigen Dispersionen oder in lösemittelhaltige derartige Dispersionen eingebracht.
Die optischen Eigenschaften der Schicht lassen sich durch sichtbare Farbstoffe bzw. Pigmente, lumineszierende Farbstoffe bzw. Pigmente, die im sichtbaren, im UV-Bereich oder im IR-Bereich fluoreszieren bzw. phosphoreszieren, Effektpigmente, wie Flüssigkristalle, Perlglanz, Bronzen und/oder Multilayer-Farbumschlagpigmente und wärmeempfindliche Farben bzw. Pigmente beeinflussen. Diese sind einzeln oder in allen möglichen Kombinationen ersetzbar.
Eine elektrische leitfähige Beschichtung kann eine metallische oder nicht metallische oder eine polymere leitfähige Beschichtung sein, wobei als II·· * " -7 * · *7 Λ ab' metallische elektrisch leitfähige Schichten im Wesentlichen die bereits genannten metallischen Schichten in Frage kommen.
Es können aber auch mit Ruß, Graphit oder Silber pigmentierte Dispersionen oder Lösungen in Ethylenacrylatcopoiymer. Nitrocellulose, PVB, PA, Acrylat oder PVC oder deren Copolymeren verwendet verwendet werden.
Der Pigmentanteil kann bis zu 90% betragen, vorzugsweise kann der Bindemittelanteil 20 - 70% betragen.
Die elektrisch leitfähigen Polymere können beispielsweise Polyacetylen, Poly-p-phenylen, Polypyrrole, Polythiophene, Poly-p-phenylenvinylen, niedermolekulare makrocyclische Halbleiter, Organopolysilane, Polyschwefelnitrid und/oder Polyaniline und/oder deren Derivate sein. Bevorzugt werden als elektrisch leitfähige Polymere Polyanilin oder Polythiophene verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform kann das die Sicherheitsmerkmale aufweisende Trägersubstrat des Sicherheitselements gegen ein weiteres Trägersubstrat kaschiert sein. Dieses weitere Trägersubstrat kann gegebenenfalls ebenfalls Sicherheitsmerkmale aufweisen.
Das Sicherheitselement kann ein- oder beidseitig mit einer vollflächigen oder partiellen Schutzlackschicht versehen sein. Die Schutzlackschicht kann unpigmentiert oder pigmentiert sein.
Ferner kann das Sicherheitselement ein- oder beidseitig mit einer Klebebeschichtung, beispielsweise einer Heiß- oder Kaltsiegel-klebebeschichtung oder einer Selbstklebebeschichtung versehen sein. Dadurch wird die Verankerung in dem oder auf dem Träger des Wertdokuments verbessert.
Die erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmale werden gegebenenfalls nach entsprechender Konfektionierung (beispielsweise zu Fäden, Bändern, Streifen, • · * ·
» · • · · 8
Patches oder anderen Formaten) als Sicherheitsmerkmale zur zumindest teilweisen Einbettung in oder zur Applikation auf Datenträger, insbesondere Wertdokumente wie Ausweise, Karten, Banknoten oder Etiketten, Siegel und dergleichen, aber auch in oder auf Verpackungsmaterialien für sensible Güter, wie Pharmazeutika, Kosmetika, Datenträger, elektronische Bauteile und dergleichen verwendet.
Besonders sind die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente zum zumindest teilweisen Verschließen einer Durchbrechung in einem Wertdokument geeignet. Dabei können die Sicherheitselemente als in das Substrat des Wertdokuments eingebettete Sicherheitselemente eine vollständige Durchbrechung zumindest teilweise verschließen, aber auch im Bereich einer Ausnehmung des Substrats an einer Oberfläche sichtbar sein.
Ferner können die Durchbrechung oder die Ausnehmung auch durch Applizieren des Sicherheitselements auf zumindest eine Oberfläche des Wertdokuments zumindest teilweise verschlossen werden.
Vorteilhafterweise ist dann eine etwaige Klebebeschichtung partiell im Bereich der Durchbrechung ausgespart. Ist um die Durchbrechung eine Verdickung im Wertdokument vorhanden, kann die Klebebeschichtung im Bereich dieser Verdickung dünner aufgebracht sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Sicherheitselement als Transferelement ausgebildet sein, wobei nach der Aufbringung auf den zu sichernden Gegenstand das Trägersubstrat abgezogen wird. Gegebenenfalls kann dabei die Releasefähigkeit durch eine auf das Trägersubstrat aufgebrachte bekannte Releaseschicht eingestellt sein.
Als Releasesschicht kommen bekannte schlecht haftende Zusammensetzungen beispielsweise auf Basis von Cylcloolefincopolymeren, Nitrocellulose, Acrylaten, Polyvinylchlorid, Ethylenacrylatcopolymeren oder Styrolacrylaten in einem geeigneten Lösungsmittel in Frage. Zur Einstellung der Haftung werden dabei vorzugsweise chlorierte Polyolefine zugesetzt. Ferner können auch sehr dünn aufgetragene Polyamid-, Polyethylen-, • · · ·
Fluorpolymerwachsschichten oder Silikonbeschichtungen als Releaseschicht verwendet werden.
Die Verifizierung der magnetischen Metallschicht erfolgt durch bekannte Meßmethoden magnetischer Eigenschaften, wie der Hysterese oder der Suszeptibilität. Insbesondere kann aufgrund der dünnen Schichten und der damit verbundenen sehr schwachen Magnetisierung die Verifizierung vorteilhafterweise durch eine magneto-optische Messung unter Ausnutzung des magneto-optischen Kerr Effekts (MOKE) erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die magneto-optische Messung mittels einer RDS-Messung (reflectance difference spectroscopy) unter Ausnutzung des magneto-optischen Kerr-Effekts (RD-MOKE) erfolgen. Dieses Verfahren ist besonders zielführend, wenn die Schichtdicke der magnetischen Metallschicht so dünn gewählt ist, dass sie mit den üblichen magnetischen Messmethoden nicht mehr detektiert werden kann.
Das Messprinzip und die physikalischen Grundlagen der RDS-Messung sind beispielsweise in P. Weightman et al., Reports on Progress in Physics 68 (2005), S. 1251 ff. beschrieben. Die Auswertung von morphologischen und magnetischen Informationen aus einer RD-MOKE-Messung an Nickel-Schichten ist beispielsweise in R, Denk et al., Physical Review B 79 (2009), S. 073407 ff. im Detail erklärt. Für eine solche Messung muss das Sicherheitsmerkmal, bzw. insbesondere die magnetische Metallschicht im Aufbau des Sicherheitsmerkmals, optisch zugänglich sein, die Metallschicht kann aber durchaus durch eine oder mehrere transparente oder semitransparente Schicht(en) abgedeckt sein. Voraussetzung ist jedenfalls, dass von der magnetischen Metallschicht genügend Licht reflektiert wird, damit im Messsystem ein auswertbares Signal detektiert werden kann. Pigmentierte magnetische Schichten können auf diese Weise in der Regel nicht detektiert werden, da durch die dunkle Färbung und die Lichtstreuung an den Pigmenten nicht genügend Licht reflektiert wird. · ·
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Bei einer RD-MOKE-Messung wird das Sicherheitselement mit definiert polarisiertem Licht (beispielsweise linear oder elliptisch polarisiertem Licht) bestrahlt und die relative Änderung der Polarisationseigenschaften des reflektierten Lichts im Vergleich zum einfallenden Licht ermittelt.
Die Messung kann bei einer definierten Wellenlänge oder über einen breiten Spektralbereich erfolgen.
Anschließend wird ein externes Magnetfeld angelegt, zum Beispiel indem ein Permanentmagnet unter dem Sicherheitselement platziert wird, oder indem ein Elektromagnet ein Feld am Ort der Probe erzeugt.
Bei Anlegen des externen Magnetfeldes zeigt sich eine deutliche Änderung der Polarisation des reflektierten Lichts aufgrund der Magnetisierung der magnetischen Schicht im externen Magnetfeld im Vergleich zu einer Messung ohne externes Feld. Auch bei Umkehr des Magnetfeldes erfolgt eine deutliche Änderung des gemessenen Signals.
Die Höhe der Änderung hängt von der Stärke des Magnetfelds, dem verwendeten Material und der Dicke der metallischen Magnetschicht ab. Zur Messung werden in der Regel Magnetfelder von 0 - 2 T verwendet, bevorzugt jedoch Magnetfelder mit Stärken unter 1 T, um einen einfachen Messaufbau zu realisieren.
Diese Änderungen werden zur qualitativen und quantitativen Verifizierung des magnetischen Merkmals herangezogen.
Die Größe des Messflecks ist so bemessen, dass eine lokale Auswertung des magneto-optischen Signals auch auf schmalen Sicherheitselementen in Form von Fäden möglich ist. Eine Fokussierung ist durch den Einsatz einer Linse bzw. eines Linsensystems im Strahlengang oder durch eine Integration in ein konfokales Mikroskop möglich. Ein solcher Aufbau ist in Koopmans et al., Applied Physics Leiters 69(6) (1996), Seite 782 ff. beschrieben. Typische Messfleckgrößen liegen im Bereich von 0,05 bis 10 mm, bevorzugt 0,1 bis 2
mm, können bei Einsatz eines konfokalen Mikroskops jedoch auch deutlich darunter liegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die magnetische Metallschicht so dünn, dass keine zusammenhängende Schicht mehr vorliegt, sondern sogenannte Cluster. Diese Cluster haben im Allgemeinen eine Größe, also eine charakteristische räumliche Ausdehnung in einer der Raumrichtungen, im Bereich von 1-50 nm, bevorzugt 1-10 nm, sodass sich die magnetischen Eigenschaften aufgrund der geringen Größe deutlich von den Eigenschaften des Volumenmaterials unterscheiden. Solche Clusterschichten zeigen in einer herkömmlichen Magnetmessung kein Signal, da die Änderung der Magnetisierung durch das externe Magnetfeld zu gering ist.
Mit einem sehr empfindlichen Messaufbau, wie z.B. dem oben beschriebenen RDS-Verfahren, kann jedoch auch diese geringe Magnetisierung noch eindeutig nachgewiesen werden. Ebenso kann aufgrund des gemessenen Spektrums das Vorhandensein von Clustern anstelle einer durchgehenden Schicht nachgewiesen werden. Die Fälschungssicherheit ist damit nochmals deutlich gegenüber einer zusammenhängenden Schicht erhöht.
Nicht magnetische Metallschichten zeigen in einer MOKE- bzw. RD-MOKE Messung zwar im allgemeinen ein RDS-Signal, das sich jedoch nicht ändert, wenn ein externes Magnetfeld angelegt oder geändert wird. Das Messverfahren unterscheidet daher zuverlässig zwischen magnetischen und nicht magnetischen Metallschichten.
In Fig. 1 ist der Messaufbau bei einem mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement versehenen Wertdokument schematisch dargestellt.
In den Figuren 2 und 3 ist der Aufbau eines Wertdokuments mit dem darauf Befestigten Sicherheitselement in Form eines Faden oder Bandes dargestellt. » « * ·
Darin bedeuten 1. ein Wertdokument mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 7 2. den einfallenden Lichtstrahl 3. den reflektierten Lichtstrahl 4. die Magnetfeldlinien 5. eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds in orthogonaler Richtung zur Oberfläche des Sicherheitselements, beispielsweise ein Elektromagnet 6. ein Trägersubstrat bzw. Wertdokument, auf dem das Sicherheitselement befestigt ist 7. das Sicherheitselement 8. den Messbereich 9. eine transparente UV-Lackschicht 10. die magnetische Metallschicht 11. eine Heißsiegelklebeschicht 12. eine Prägung
Zur Vereinfachung ist die Klebeschicht, mit der der Aufbau am Wertdokument fixiert ist, in Fig. 1 nicht gezeigt. Eine solche Schicht ist zwischen der magnetischen Metallschicht 10 und dem Wertdokument 6 vorgesehen. Die Trägerfolie, auf der die Schichten des Sicherheitselements 7 hergestellt wurden, wurde nach der Übertragung der Schichten auf das Wertdokuments entfernt und ist daher in den Fig. 1 bis 3 auch nicht gezeigt.
Das Sicherheitselement 7 wird mit definiert polarisiertem Licht, beispielsweise linear polarisiertem Licht 2 (elektrisches Feld Ein) bestrahlt Das reflektierte Licht 3 (elektrisches Feld Eout) wird detektiert und die Änderung des Polarisationszustandes (ψ) sowie der Phasenbeziehung der beiden orthogonalen Komponenten (Δ) ermittelt. Daraus wird die normalisierte Differenz der Lichtreflexion entlang zweier orthogonaler Polarisationsrichtungen, also das RDS-Signal, ermittelt: • · «
— = tan4VÄ = 2 ——— r*+ry ^~2Θ = 2θ + 2ΐε
Die letzte Beziehung gilt für kleine komplexe Änderungswinkel Θ, wobei der Realteil von Θ der Drehung der Polarisation Θ, und der Imaginärteil von Θ der 5 Elliptizität ε entspricht.
Im Allgemeinen ergibt sich das RDS-Signal nur aus der optischen Anisotropie der Oberfläche der gemessenen Schicht. Wird die Probe jedoch durch eine geeignete Vorrichtung 5 mit einem Magnetfeld 4 entlang einer Richtung 10 orthogonal zur Oberfläche beaufschlagt, ergibt sich bei magnetischen Materialien eine zusätzliche Änderung des RDS-Signals aufgrund des magnetooptischen Kerr-Effekts. Δτ = (Ar \ r \ r /((*> anisotrop magnetisch +w \ r /n[(H -(Hl·2 r /magnetisch 15
Aus der Differenz zweier Messungen bei entgegen gesetzt ausgerichtetem Magnetfeld kann man das magnetische RD-MOKE Signal ermitteln. Bei ausschließlich nichtmagnetischen Schichten ändert sich das Signal bei Umkehr des Magnetfeldes nicht. 20 Das Resultat einer solchen Messung ist in Fig. 4 dargestellt, wo der Realteil des RDS-Signals Ar/r als Funktion der Photonenenergie aufgetragen ist. Es sind zwei Messkurven erkennbar, die bei angelegtem Magnetfeld in jeweils unterschiedlicher Richtung (Bup bzw. Bd0Wn) gemessen wurden. Die Messwerte bei niedrigen Photonenenergien (2-3 eV) zeigen einen deutlichen 25 Unterschied, d.h. die gemessene Nickelschicht zeigt magnetische Eigenschaften. Im Falle einer nichtmagnetischen Schicht wären die beiden Messkurven identisch. Die Oszillationen in den Messkurven ergeben sich aus Interferenzeffekten im darüberliegenden UV-Lack und tragen keine wesentliche Information, außer dass mit Hilfe entsprechender Modellierung aus der Anzahl und Position der Oszillationen auf die Dicke des UV-Lackes zurückgeschlossen werden kann. * · * ·
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Beispiel 1:
Auf ein bahnförmiges Trägersubstrat aus PET mit einer Dicke von 36 pm wurde mittels Rasterwalze eine releasefähige UV-Lackschicht auf Polyester-Acrylat-Basis mit einer Dicke von 4 pm aufgebracht. Diese Lackschicht wurde auf der dem Substrat abgewandten Oberfläche mit einer Hologrammprägung versehen. Ein derartiges Verfahren ist in der EP 1 310 381 A beschrieben.
Anschließend wurde eine Nickelschicht durch DC-Sputtern in einer Vakuum-Folienbeschichtungsanlage aufgebracht. Die Dicke der Nickelschicht betrug 30 nm.
Der Aufbau wurde schließlich mit einer 20 pm dicken Heißsiegellackschicht versehen, auf das Wertdokument unter Druck bei einer Temperatur von ca. 180°C appliziert und das Trägersubstrat abgezogen.
In Fig. 4 ist das Spektrum von einer RD-MOKE Messung an dem Sicherheitselement aus Beispiel 1 dargestellt.
Beispiel 2:
Auf ein Trägersubstrat aus PET mit einer Dicke von 12 pm wurde zunächst eine Schicht einer hochpigmentierten Druckfarbe partiell mittels Tiefdruck aufgebracht. Danach wurde eine partielle Nickelschicht durch Elektronenstrahlbedampfen in einem kontinuierlichen Verfahren aufgebracht. Die Dicke der Nickelschicht betrug 100 nm.
Im Anschluß wurde der Farbauftrag mitsamt der darüberliegenden Metallschicht mittels eines Waschverfahrens wieder entfernt.
Als weitere Metallschicht wurde, ebenfalls durch Elektronenstrahlbedampfen, eine vollflächige 30 nm dicke Aluminiumschicht aufgedampft.
Das beschichtete Trägersubstrat wurde anschließend mittels eines Kaschierklebers gegen eine weitere, 12 pm dicke, PET-Folie kaschiert.
Der Aufbau wurde beidseitig mit einer Heißsiegellackschicht mit einer Dicke von je 10 pm versehen und anschließend in Form eines Fadens geschnitten.
Dieser Faden wurde im Papierherstellungsverfahren derart in das Papier eingebracht, dass der Faden teilweise durch Papierfasern bedeckt war.
Dabei war der Faden so eingebettet, dass einmal die Vorderseite des Fadens, auf der die Ni-Schicht optisch zugänglich ist, auf der einen Oberfläche des Papiers und einmal die Rückseite des Fadens, auf der die Al-Schicht optisch zugänglich ist, an der gegenüberliegenden Oberfläche des Papiers offen zu liegen kam, also als pendelnder Fensterfaden.

Claims (18)

  1. »· » • · · · Patentansprüche: 1) Sicherheitselement mit magnetischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement mindestens eine magnetische Metallschicht enthält, und dass das Sicherheitselement mittels eines magneto-optischen Verfahrens verifiziert werden kann.
  2. 2) Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der magnetischen Metallschicht 1 - 200 nm beträgt.
  3. 3) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Metallschicht als vollflächige oder partielle Schicht oder als Schicht gebildet aus Clustern vorliegt.
  4. 4) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Metallschicht aus ferromagnetischen Eisen-, Nickel- oder Kobaltschichten und deren Legierungen oder Verbindungen oder aus Legierungen mit diesen Metallen besteht.
  5. 5) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Metallschicht aus hartmagnetischen Legierungen auf Samarium- oder Neodymbasis besteht.
  6. 6) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Metallschichten durch ein PVD- oder CVD-Verfahren aufgebracht sind.
  7. 7) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement eine oder mehrere weitere vollflächige oder partielle nicht magnetische Metallschichten aufweist. • ·*.<*·* «»· * · ·#· « **lrf* · · · · * · · * » * · * τ* I 4
  8. · · « 8) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement eine oder mehrere weitere vollflächige oder partielle Schichten mit optischen, optisch variablen, optisch aktiven und/oder elektrisch leitfähigen Eigenschaften aufweist,
  9. 9) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein- oder beidseitig mit einer partiellen oder vollflächigen Schutzlackschicht versehen ist.
  10. 10) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement mit einer vollflächigen oder partiellen Heißsiegel-, Kaltsiegel- oder Selbstklebeschicht versehen ist.
  11. 11) Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es gegen ein weiteres Trägersubstrat kaschiert ist.
  12. 12) Verfahren zur maschinellen Verifizierung des Sicherheitselements, dadurch gekennzeichnet, dass ein magneto-optisches Messverfahren angewendet wird.
  13. 13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das magneto-optische Messverfahren den magneto-optischen Kerr-Effekt ausnutzt.
  14. 14) Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das magneto-optische Messverfahren zwischen magnetischen und nicht magnetischen Metallschichten unterscheidet.
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  15. 15) Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine lokale Messung an einem Messfleck durchgeführt wird. 5
  16. 16) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Messflecks 0,1 bis 10 mm beträgt.
  17. 17) Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung bei einer Wellenlänge oder 10 spektral aufgelöst erfolgt.
  18. 18) Verwendung der Sicherheitselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ggf. nach Konfektionierung als Sicherheitsmerkmale zur zumindest teilweisen Einbettung in oder zur Applikation auf Wertdokumente, 15 Datenträger, Siegel, Etiketten oder Verpackungen.
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